1.4 碳和碳的氧化物
真题精粹——陕西真题精选及拓展
考向1 碳单质的性质和用途
1.(2023·陕西节选)用墨汁写绘的字画能从古代保存至今而不褪色,是因为常温下碳的化学性质很 (选填“稳定”或“不稳定”)。
考向2 一氧化碳和二氧化碳
2.(2023·陕西副题)下列是有关碳及其化合物的四个反应,相关分析正确的是 ( )
①C+O2CO2
②2C+O22CO
③CO2+H2OH2CO3
④6CO2+6H2OC6H12O6+6O2
A.在一定条件下,CO2和O2可以相互转化
B.反应物相同时,生成物一定相同
C.上述反应均为化合反应
D.上述反应前后,碳元素化合价均发生改变
【拓展设问】
3.碳和碳的化合物是化学研究的重要内容。
(1)“低碳行动”中的“碳”指的是 (选填“C”“CO”或“CO2”)。
(2)关于金刚石和石墨的说法中,不正确的是 (填字母)。
a.金刚石和石墨都属于碳的单质
b.石墨转化为金刚石属于物理变化
c.它们完全燃烧后的产物都是二氧化碳
d.金刚石和石墨里碳原子排列方式不同
(3)探究炼铁原理的实验装置如图。在V形管内反应的化学方程式为
(写出一个即可);从环境保护的角度考虑,处理尾气的方法为 。
(4)植物光合作用可表示为二氧化碳+水有机物+氧气,推测该有机物中一定含有的元素是 。探究光合作用原料的装置如图(实验过程略去)。
①实验时,乙中的植物叶片能检测出光合作用生成的有机物,而甲中的不能。请加以解释: 。
②请设计方案,检验实验后的烧碱溶液中生成的新物质: (写出选用的试剂和现象即可)。
考向3 二氧化碳的实验室制取及性质实验
4.(2024·陕西)实验室制取二氧化碳时,下列相关操作正确的是 ( )
A.检查气密性 B.装试剂
C.收集气体 D.气体验满
5.(2024·陕西节选)下图实验中,纸花a用紫色石蕊溶液浸泡后干燥,纸花b用紫色石蕊溶液润湿,通入CO2气体后,纸花 (填字母)变红。
6.(2023·陕西节选)用下图装置检验CO2,装置中的无色溶液应是 ,检验时,气体应从 (选填“b”或“c”)端通入。
7.(2024·陕西)下图是实验室制取气体的常用装置。
(1)写出标有字母a的仪器名称: 。
(2)实验室制CO2和O2均可使用的气体发生装置是 (填字母)。向装置中加试剂前,应先检查装置的 。
(3)用过氧化氢溶液制取氧气时,需加入少量二氧化锰,其作用是 。
(4)能用D装置收集的气体,其密度应该比空气 。
(5)用E装置收集CO2时,观察到湿润的紫色石蕊试纸变红,使其变红的物质是 (填化学式)。
8.(2023·陕西副题节选)依据下列实验装置回答问题。
丙中垂直放置的玻璃管内,a、d为浸有紫色石蕊溶液的湿润棉球,b、c为用紫色石蕊溶液浸泡过的干燥棉球。通入干燥的CO2后, (选填“a”“b”“c”或“d”)处的棉球先变红。
9.(2023·陕西副题节选)根据下列实验装置图示回答问题。
丁
同学们为验证CO2的性质设计了装置丁,塑料瓶内壁上贴的是用紫色石蕊溶液浸泡过的纸花,其中c处是干燥的纸花,b、d两处是湿润的纸花。进行实验时,观察到d处纸花先变红,c处不变色,b处后变红;澄清石灰水变浑浊;蜡烛从低处到高处依次熄灭。
上述实验现象证明了CO2具有的一些化学性质,同时也可证明CO2具有的物理性质是 。
【多角度设问】
角度1.装置的选择
10.(改编)下面五幅图是某同学设计制取二氧化碳的发生装置,这些设计除了废物利用的优点外,还具有其他优点。其中可以控制反应速率的是 (填序号,下同),可以控制反应的发生与停止的是 。
角度2.组装仪器
11.某小组用高锰酸钾制取氧气。下图是实验室中常见仪器。
组装氧气的收集装置,可选用 (填序号)。
角度3.气体的除杂与干燥
12.用下图所示装置制取干燥的CO2。
A B C D
(1)装置A中发生反应的化学方程式为 。
(2)①装置B中饱和NaHCO3溶液的作用是 。
②装置C中试剂X应该选用 (填字母)。
a.稀H2SO4 b.浓H2SO4
c.KOH溶液
考向4 二氧化碳对生活和环境的影响
13.(2023·陕西)温室效应加剧引起的气候异常变化是人类面临的全球性问题。我国由此提出“碳达峰”和“碳中和”目标,并将其写入政府工作报告,体现了中国的大国责任与担当。
(1)“碳达峰”与“碳中和”中的“碳”指的物质是 。
(2)造成温室效应加剧的主要原因是煤、 和天然气的过度使用。
(3)植树造林是完成“碳中和”目标的重要途径,其原理是利用绿色植物的 作用,减少大气中的温室气体。
(4)生活中,良好的行为习惯也有助于完成目标。下列做法不合理的是 (填字母)。
A.不用电器时及时关闭电源
B.外出时多步行或骑自行车
C.产生纸质垃圾时焚烧处理
回归教材 —— 陕西中考核心考点梳理
【单元构建】
(注:上图中,“—”表示物质之间可以发生反应,“”表示物质之间存在转化关系)
(1)写出化学式。
甲: ;乙(大理石的主要成分): ;丙(铁锈的主要成分): 。
(2)写出图中对应标号的化学方程式。
① ;
② 、 ;
③ 、 ;
④ ;
⑤ ;
⑥ ;
⑦ ;
⑧ ;
⑨ ;
⑩ 。
【知识清单】
考点1 碳单质的性质和用途 (5年4考)
1.物理性质及用 途
2.化学性质
考点2 一氧化碳和二氧化碳 (5年5考)
1.CO
2.CO2
【特别提醒】CO和CO2性质不同的原因: 。
考点3 二氧化碳的实验室制取及性质实验(详见实验探究栏目) (5年4考)
考点4 二氧化碳对生活和环境的影响 (5年3考)
1.自然界中二氧化碳的循环:二氧化碳氧气
2.温室效应加剧
3.“低碳”生活:减少 的排放,是一种节能、减排、回收、再生的生活方式,如不使用一次性筷子、一次性塑料袋购物、书循环使用、尽量乘坐公共交通工具等。
【核心突破】
重难点、实验室常见气体的制取
实验室里制取气体装置的确定是初中化学基本的实验技能。
初中化学学过的实验室制取气体的发生装置有两种基本类型,如图1:
图1
图甲为“固固加热”型发生装置,图乙为“固液常温”型发生装置。同学们在学习中还归纳出下表所示的几种气体发生装置,观察并分析装置二、三、四,这些装置均属于 型发生装置。
装置一 装置二 装置三 装置四
安装简单(制取少量气体) 便于添加液体 可控制反应速率 可随时控制反应的发生和停止
【实验探究】制取三种气体的实验现象
反应剧烈,片刻后反应停止 反应平稳,几分钟后反应停止,大理石有剩余 反应平稳,几十分钟后反应仍在进行
【得出结论】
(1)用H2O2溶液制取O2时,最佳装置选装置 ,理由是 。
(2)实验室制取CO2时,为便于添加稀盐酸,最佳装置应选 。
(3)实验室制取H2时,最佳装置应选装置四,优点是 。
【反思应用】实验室制取气体时,应先根据反应原理确定装置类型,再根据实验目的及实验现象来选择最佳装置。请分析图2所示改进装置的特点,在氧气、二氧化碳、氢气三种气体的制取中选出最适合使用它的反应,并写出反应的化学方程式: 。
图2
[思维破冰] 装置二、三、四均为固体与液体的反应,无须加热,属于“固液常温”型发生装置。利用过氧化氢溶液制氧气反应剧烈,故最佳装置
选三,通过分液漏斗控制反应速率。制取二氧化碳,为了便于添加稀盐酸,最佳装置应选二。实验室制取氢气最佳装置选四,便于控制反应的发生和停止。
图2中注射器的作用相当于分液漏斗,可控制反应速率,最适合过氧化氢催化分解制取氧气。
气体收集装置的选择,除考虑气体的密度、溶解性之外,还需要根据具体问题具体对待。
(1)加热高锰酸钾制取氧气时,产生的氧气温度较高,所以最好用 法收集。
(2)右图是一个充满空气的集气瓶,用它收集CO2时,气体应该从 端导管进入。
实验探究 —— 学科核心素养提升
【围绕课标】
必做实验4 二氧化碳的实验室制取与性质
一、二氧化碳的实验室制取
【实验目的】学习组装石灰石(或大理石)与稀盐酸反应制取二氧化碳的实验装置,并能制取和收集二氧化碳。
【实验过程】学习组装石灰石(或大理石)与稀盐酸反应制取二氧化碳的实验装置,并能制取和收集二氧化碳。
实验仪器 烧杯、集气瓶、锥形瓶、导管、乳胶管、双孔橡胶塞、长颈漏斗、毛玻璃片、镊子等
实验试剂 大理石(或石灰石)、稀盐酸、澄清石灰水
反应原理
装置 选择依据:反应物的状态和反应条件
类型 固液不加热型
装置 优点 A 装置简单 加入试剂不能太多,防止
B 长颈漏斗末端要伸入液面以下,防止
C 分液漏斗末端不伸入液面以下
D 大理石或石灰石放在
装置 选择依据:气体的 、溶解性及能否与水反应
向上排空气法
注意 事项 导管要伸入集气瓶底部,目的是
实验步骤 以装置B制取二氧化碳为例: 1.查:连接好装置后,先检查 ; 2.装:在锥形瓶中加入少量大理石(或石灰石),再从长颈漏斗中注入稀盐酸(先固后液); 3.收:用集气瓶收集产生的二氧化碳气体; 4.检:用燃着的木条检验二氧化碳是否收集满
注意事项:1.不能使用浓盐酸,因为浓盐酸具有 ,会挥发出氯化氢气体,使收集的气体不纯;2.不能使用稀硫酸,因为稀硫酸与碳酸钙反应生成微溶性的硫酸钙,硫酸钙覆盖在大理石(或石灰石)表面,阻止反应进一步发生;3.不能用碳酸钠(或碳酸钾)粉末代替大理石(或石灰石),因为碳酸钠(或碳酸钾)是粉末状固体,与稀盐酸接触面积大,反应剧烈,不利于控制反应速率及气体的收集
检验 将产生的气体通入 中,若观察到 ,
则证明该气体是二氧化碳
验满 将燃着的木条放到 ,若木条熄灭,则证明已收集满
【实验分析与评价】
(1)在实验中发现二氧化碳收集不满,可能的原因是 ,解决方法是 。
(2)检验二氧化碳时,澄清石灰水始终未变浑浊,可能的原因是 。
【实验拓展】
(1)装置的创新
图Ⅰ 图Ⅱ
同学们在实验室用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳,并对制取装置进行了改进(如图所示),图Ⅰ装置具有的优点是 ,图Ⅱ装置具有的优点是 。
(2)多功能瓶的使用
①排空气法收集二氧化碳
用图1装置收集二氧化碳,气体应从导管 (选填“a”或“b”)端通入;若利用图2装置收集,二氧化碳应从 (选填“c”或“d”)端通入。
②二氧化碳的验满
用图1装置收集二氧化碳,检验气体已经收集满的方法是 。若利用图2装置收集,检验气体已经收集满的方法是 。
③二氧化碳的除杂、干燥
制取的二氧化碳中往往含有水分和氯化氢气体。
除杂:先用 除去HCl气体。
干燥:再通过盛有 的装置进行干燥,不能用碱性干燥剂。
(3)易错警示
检验二氧化碳一定要用 ,不能用燃着的木条,因为能使燃着的木条熄灭的气体不一定是CO2,还有可能是N2、稀有气体等其他气体。
二、二氧化碳的性质
【实验目的】验证二氧化碳的性质
【实验过程】
实验仪器 烧杯、软塑料瓶、试管、导管、胶头滴管
实验试剂 二氧化碳、蒸馏水、石蕊溶液、蜡烛、澄清石灰水
实验装置 实验现象 实验结论
塑料瓶中充满二氧化碳气体,向瓶中加入约体积的水振荡 塑料瓶 二氧化碳
将集气瓶中的二氧化碳沿烧杯壁倒入烧杯中 两支蜡烛自 而 依次熄灭 一般情况下,二氧化碳 , ,二氧化碳的密度比空气的密度
“花”是用紫色石蕊溶液浸泡并干燥后得到的纸花 实验Ⅰ纸花 ; 实验Ⅱ纸花 ; 实验Ⅲ纸花 二氧化碳能与水反应生成碳酸,反应的化学方程式:
将二氧化碳通入澄清石灰水 石灰水 发生反应的化学方程式:
【实验分析与解释】将二氧化碳通入紫色石蕊溶液,溶液会变红,因为二氧化碳与水反应生成碳酸,碳酸使石蕊变红。二氧化碳不能使石蕊变红。
【实验拓展】二氧化碳能与碱溶液反应生成碳酸盐和水。
答案
真题精粹
1.稳定 【解析】墨汁的主要成分是炭黑,由于常温下碳的化学性质很稳定,故用墨汁写绘的字画能够保存很长时间不褪色。
2.A 【解析】A.碳和氧气在点燃的条件下反应生成二氧化碳,二氧化碳和水通过光合作用会生成葡萄糖和氧气,所以在一定条件下,CO2和O2可以相互转化,正确;B.碳和氧气在点燃的条件下反应生成二氧化碳、 一氧化碳,所以反应物相同时, 生成物不一定相同,错误;C.二氧化碳和水通过光合作用生成葡萄糖和氧气的反应中,生成物是两种,不属于化合反应,错误;D.二氧化碳和水反应生成碳酸的反应中,碳元素的化合价在反应前后都是+4,错误。
3.(1)CO2 (2)b (3)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2[或Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O] 将尾气点燃(或进行收集) (4)C、H(或碳、氢) ①甲中的二氧化碳被烧碱溶液吸收,植物不能进行光合作用 ②选盐酸,有气泡产生(或选氯化钙溶液,有白色沉淀产生)
【解析】(1)“低碳行动”中的“碳”指的是CO2。
(2)a.金刚石和石墨都属于碳的单质;b.石墨转化为金刚石,有新物质生成,属于化学变化;c.金刚石和石墨均为由碳元素组成的单质,它们完全燃烧后的产物都是二氧化碳;d.金刚石和石墨里碳原子排列方式不同,导致其性质不同。
(3)在V形管内,一氧化碳与氧化铁高温下反应得到铁和二氧化碳,二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水,反应的化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2和Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O;从环境保护的角度考虑,一氧化碳有毒,可以将尾气点燃或进行收集处理,以防污染空气。
(4)植物光合作用可表示为二氧化碳+水有机物+氧气,根据化学反应前后元素的种类不变可知,该有机物中一定含有的元素是C、H(或碳、氢)。
①甲中的二氧化碳被烧碱溶液吸收,植物不能进行光合作用,因此实验时,乙中的植物叶片能检测出光合作用生成的有机物,而甲中的不能。
②二氧化碳与氢氧化钠反应得到碳酸钠和水,碳酸钠与盐酸反应产生二氧化碳气体,与氯化钙反应得到碳酸钙白色沉淀,因此检验实验后的烧碱溶液中生成的新物质为碳酸钠,可以选用盐酸,有气泡产生或选氯化钙溶液,有白色沉淀产生。
4.A 【解析】A.试管中的水将长颈漏斗下端浸没,从而形成了密闭系统,将导管一端放入水中,用手紧握试管外壁,观察到导管口处冒出气泡,证明该装置的气密性良好,图示操作正确;B.添加试剂的顺序是先固后液,图示操作错误;C.二氧化碳的密度比空气的密度大,且不与空气中的成分反应,应采用向上排空气法来收集,图示操作错误;D.二氧化碳不燃烧、也不支持燃烧,二氧化碳验满时应将燃着的木条放在集气瓶口,若木条熄灭,证明二氧化碳已满,图示操作错误。
5.b 【解析】二氧化碳与水反应生成碳酸,碳酸能使紫色的石蕊纸花变红。
6.澄清石灰水 b
7.(1)铁架台 (2)B 气密性 (3)催化作用(或加快过氧化氢的分解速率) (4)小 (5)H2CO3
【解析】(1)字母a的仪器名称是铁架台。
(2)实验室用石灰石或大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳和用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气,反应都是固液不加热型,发生装置选B;向装置中加试剂前,应先检查装置的气密性。
(3)用过氧化氢溶液制取氧气时,需加入少量二氧化锰,其作用是催化作用或加快过氧化氢的分解速率。
(4)D装置是向下排空气法收集气体的装置,收集的气体密度比空气小。(5)二氧化碳与水反应生成碳酸,碳酸显酸性,能使紫色石蕊变红,碳酸的化学式为H2CO3。
8.d
【解析】二氧化碳的密度比空气的密度大,与水反应生成碳酸,碳酸会使紫色石蕊溶液变红,所以d处的棉球会先变红。
9.密度比空气大
【解析】b、d两处纸花变红,因为二氧化碳与水反应生成碳酸,碳酸使紫色石蕊溶液变红,d处纸花先变红,澄清石灰水变浑浊;蜡烛从低处到高处依次熄灭,都可说明二氧化碳密度比空气大。
10.① ②③④⑤
【解析】①注射器可以通过控制活塞来调节液体的滴加速度,控制反应速率。可以控制反应的发生与停止的装置需满足的条件是能够实现固液接触与分离,②中挤压下方塑料瓶使固液接触,松手后,固液分离;③中提起试管,固液分离,放下试管固液接触;④中通过活动铜丝,可以控制固液是否接触;⑤中打开止水夹时,固液接触,关闭止水夹后,广口瓶中的液体被压入去底塑料瓶中,使固液分离,故②③④⑤均可以控制反应的发生与停止。
11.②④⑤(或③⑤)
【解析】氧气不易溶于水,可采用排水法收集,除集气瓶外,还需要带弯管的单孔塞和水槽;氧气的密度比空气的大,也可以用向上排空气法收集,需要集气瓶和带直角导管的单孔塞,故答案为②④⑤或③⑤。
12.(1)CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑
(2)①除去二氧化碳中的氯化氢气体 ②b
【解析】(1)石灰石的主要成分碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳。
(2)①由于盐酸具有挥发性,因此制出的二氧化碳中含有氯化氢气体,装置B中饱和NaHCO3溶液能与氯化氢反应,生成氯化钠、水和二氧化碳,达到除去氯化氢气体的目的;②要收集干燥的二氧化碳,浓硫酸具有吸水性,可以用浓硫酸来干燥二氧化碳。
13.(1)二氧化碳(或CO2) (2)石油 (3)光合 (4)C
【解析】(1)“碳达峰”是指二氧化碳的排放量达到峰值,“碳中和”是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量,通过植树造林、节能减排等形式,以抵消自身产生的二氧化碳排放量,实现二氧化碳“零排放”。二者中的“碳”都是指二氧化碳。
(2)三大化石燃料煤、石油、天然气是目前应用最广泛的能源,其燃烧产物二氧化碳是造成温室效应加剧的主要原因。
(3)绿色植物的光合作用可以吸收二氧化碳并释放出氧气,是减少大气中温室气体排放的主要途径之一。
(4)A.不用电器时及时关闭电源可以节省电能,合理;B.外出时多步行或骑自行车可以节省能源,合理;C.纸质垃圾是可回收物,焚烧不仅浪费了可回收资源,还会造成空气污染,不合理。
回归教材
(1)CO CaCO3 Fe2O3
(2)①2C+O22CO ②C+O2CO2 2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑ ③2CO+O22CO2 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 ④CO2+C2CO ⑤H2CO3CO2↑+H2O ⑥CO2+H2OH2CO3 ⑦Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O ⑧CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑ ⑨Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑ ⑩2NaOH+CO2Na2CO3+H2O
知识清单
1.裁玻璃 切割大理石 制铅笔芯 电刷 电极 碳原子排列方式不同 吸附性
2.不活泼 C+O2CO2 2C+O22CO CO2+C2CO C+2CuOCO2↑+2Cu
考点2
1.难 2CO+O22CO2 CO+CuOCO2+Cu 3CO+Fe2O33CO2+2Fe
2.大 人工降雨 H2O+CO2H2CO3 红 紫 H2CO3H2O+ CO2↑ 澄清石灰水变浑浊 CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O 2NaOH+CO2Na2CO3+H2O 灭火 CaCO3CaO+CO2↑ 分子构成不同
考点4
CO2 CO2
核心突破
例题1 固液常温 (1)三 可控制反应速率 (2)二 (3)可随时控制反应的发生和停止 2H2O22H2O+O2↑
变式训练 (1)排水 (2)a
【解析】(1)加热高锰酸钾制氧气,生成的氧气温度较高,密度与空气密度差异小,用向上排空气法收集的氧气不纯,最好用排水法收集。
(2)用图示装置收集二氧化碳时,由于二氧化碳密度比空气的大,气体应从a端进入,将空气从b端排出。
必做实验4 二氧化碳的实验室制取与性质
一、【实验过程】CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑
可以随时添加液体试剂 可以控制反应速率 可控制反应的发生与停止 产生气体的速率太快,不便于收集 产生的气体从长颈漏斗末端逸出 带小孔的隔板上 密度
排尽集气瓶内的空气 装置的气密性 挥发性 澄清石灰水 澄清石灰水变浑浊 集气瓶口
【实验分析与评价】(1)试剂的量不足(合理即可) 继续加入试剂(合理即可)
(2)石灰水已变质(或盐酸浓度较大,二氧化碳中混有氯化氢气体等)
【实验拓展】(1)可以控制反应速率 可以控制反应的发生与停止
(2)①a d ②将燃着的木条放在导管b端,若木条熄灭,则证明已经收集满 将燃着的木条放在导管c端,若木条熄灭,则证明已经收集满 ③饱和碳酸氢钠溶液 浓硫酸
(3)澄清石灰水
二、【实验过程】变瘪 能溶于水 下 上 不能燃烧 不支持燃烧 大 不变色 不变色 变红 CO2+H2OH2CO3 变浑浊 CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O
