2020-2021学年第六单元 碳和碳的氧化物综合与测试导学案

《碳和碳的氧化物》全章复习与巩固（提高）

【学习目标】

1.掌握碳跟氧气、氧化铜的反应；了解金刚石和石墨的物理性质和主要用途。

2.掌握实验室制取二氧化碳的原理、装置和操作要点；了解实验室中制取气体的思路和方法。

3.掌握二氧化碳和一氧化碳的性质；了解二氧化碳的用途；知道温室效应。

【知识网络】
　　

【要点梳理】

知识点一、碳的单质和碳的氧化物

1.碳的单质（金刚石、石墨）的物理性质和用途：

2.CO2和CO的比较：

3.一氧化碳和单质碳的比较：

【要点诠释】
1.由于碳原子排列方式不同，导致金刚石和石墨在物理性质上存在较大差异。

2.由于CO和CO2的分子构成不同，决定了二者性质的不同。
知识点二、二氧化碳的实验室制法
1.实验室用大理石或石灰石（主要成分是碳酸钙）与稀盐酸反应制取二氧化碳气体，化学方程式为：

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

2.发生装置和收集装置的选择：
（1）制取二氧化碳的反应物是块状固体和液体，在常温下进行反应，因此制取CO2的发生装置与用过氧化氢溶液和二氧化锰制取O2的发生装置相同（如下图所示）。一般情况下，由于制取CO2时所需反应物的量较大，常用下列仪器代替试管作为反应器（如：锥形瓶、广口瓶等）。

（2）CO2能溶于水，且密度比空气大，用向上排空气法收集。
　　　　　　　　　　　　　　　
3.检验二氧化碳的方法：把气体通入到澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，证明生成的气体是CO2。
4.验证CO2气体是否收集满的方法：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则二氧化碳收集满了。
5.除去二氧化碳气体中杂质的方法：实验室制取的CO2气体中混有的少量HCl气体，可用将气体通过碳酸氢钠溶液的方法除去，混有的水蒸气可通过浓硫酸除去。

【要点诠释】

不用稀硫酸、浓盐酸代替稀盐酸，不用碳酸钠、纯净碳酸钙代替大理石或石灰石的原因：

（1）用大理石或石灰石跟稀盐酸反应，速度适中，便于收集CO2气体；大理石或石灰石原料价低易得。
（2）不用稀硫酸与大理石反应的理由：刚开始二者反应生成微溶于水的硫酸钙覆盖在大理石的表面，阻止了酸与大理石的接触，使反应不能持续进行下去。
（3）不用浓盐酸的原因：浓盐酸易挥发出HCl气体，会使生成的CO2中混有HCl气体，使制得的CO2不纯。
(4)不用纯CaCO3或Na2CO3等代替大理石（或石灰石）是因为它们与稀盐酸反应速度太快，很难控制，且药品价格比石灰石要贵（成本较高）。
知识点三、实验室制取气体的一般思路和方法              

1.首先要研究实验室制取气体的化学反应原理，即选择合适的反应物和反应条件（如常温、加热、加催化剂等），还要选择合适的实验装置，研究如何验证制得的气体等。

2.选择反应时，要考虑原料易得，反应条件要求不高，操作简便安全，反应速率适中，生成气体不混入其他气体，便于收集。

3.制取气体的装置包括发生装置和收集装置两部分。选择气体发生装置要根据反应物的状态和反应条件；选择气体的收集装置应考虑气体的密度和气体的溶解性及气体是否与水反应。

4.验证气体时，实验现象要明显。
【要点诠释】

氧气、二氧化碳的实验室制法比较：

【典型例题】

类型一、考查碳的单质和碳的氧化物

1.（2015•广州中考）如图，将充满CO2的试管倒扣在滴有紫色石蕊的蒸馏水中，一段时间后，下列实验现象描述正确的是（　　）

①试管内液面上升；②试管内溶液变红；③试管内液面不上升；④试管内溶液变蓝；⑤试管内溶液不变色

A．①②          B．①④          C．②③         D．③⑤

【思路点拨】二氧化碳能与水反应生成碳酸，呈酸性，因此能使紫色石蕊试液变红。

【答案】A

【解析】二氧化碳能溶于水的，并且与水反应，大试管内气体减少，压强变小，烧杯中水面上升，故①正确；二氧化碳与水反应生成碳酸，呈酸性，能使紫色石蕊变红，故而试管内的液体变红，故②正确。故选A。

【总结升华】本题考查了二氧化碳的性质，完成此题，可以依据已有的课本知识进行。

2．为了区别CO（可能混有氧气）与CO2两瓶无色气体，下列方法中可行的是(    )
　　A．伸入燃着的木条
　　B．分别通入少量澄清石灰水，振荡
　　C．分别观察颜色、状态、味道
　　D．分别通入少量稀硫酸，振荡         

【思路点拨】本题属于鉴别题，掌握 CO2和CO理化性质上的差异是解决此类问题的关键。
【答案】B
【解析】A伸入燃着的木条，由于CO具有可燃性，CO2没有，所以易误选A；因 CO中可能混有氧气，若在爆炸极限内时伸入燃着的木条可能会发生爆炸，所以不能用A方法。B可行，因CO2可使澄清的石灰水变浑浊，而CO不能。C不可行，二者都是无色无味的气体。D中稀硫酸与CO和CO2都不反应，所以D不可行。
【总结升华】CO、CO2的性质及用途属于易混知识点和中考热点。对比法掌握CO、CO2二者的性质和用途、会探究二者的性质、能正确应用二者的性质解释生活中的现象，是解题的关键。
3.小华同学用排水法收集了一大瓶沼气池中气体(图1中的A)，为了弄清它的成分，进行了有关实验。请你与他一起完成以下探究活动：

    【对气体猜想】猜想I：全部是CH4；    猜想Ⅱ：全部是CO；

猜想Ⅲ：是CO和CO2的混合气体；   猜想Ⅳ：是CH4和CO2的混合气体。

【实验和推断】将A中的气体依次通入B、C中，在D处点燃。

            A          B            C        D         ①        ②        ③

图1                                 图2

    (1)要将A中的气体通入后面的装置中，应选图2中的          (填序号)“注水装置”。

    (2)若B中石灰水变浑浊，则说明A中的气体中含有               气体。

    (3)装置C作用是                              。

    (4)若D处倒扣的是涂有澄清石灰水的烧杯，出现浑浊，且B中无明显现象，则“猜想           ”可能成立；若D处倒扣的是干冷的大烧杯，杯壁有水雾出现，有同学认为“猜想I、Ⅳ”可能成立，另有同学认为此现象不能证明收集到的气体中一定含有CH4，理由是                               ；要排除这种干扰可采取的措施是                                                           。

(5)采取(4)中的排除干扰措施后：若D处分别倒扣干冷的烧杯和涂澄清石灰水的烧杯，分别出现水雾和浑浊，且B中也出现浑浊，则证明“猜想           ”成立。
【答案】
　(1)②       (2)CO2     (3)除去气体中的CO2  

(4)I、Ⅱ    气体通过B、C装置时，会带入水蒸气(或A中导出的气体本身可能含有水蒸气)  

 在点燃前将气体先通过（浓硫酸）干燥装置       (5)IV

【解析】（1）注水时不能让A中气体逸出，应选②。（2）CO2能使澄清的石灰水变浑浊。（3）氢氧化钠溶液可用来吸收气体中的CO2。（4）D中涂有澄清石灰水的烧杯内壁出现浑浊，说明有CO2生成，而B中无明显现象，说明A中无CO2气体，猜想I、Ⅱ可能成立；气体通过溶液时会带走部分水分，为了实验的严谨，应加入干燥装置，除去水对实验的影响。（5）D处出现水雾，说明有CH4存在，B中澄清石灰水变浑浊，说明有CO2存在，即猜想IV正确。

【总结升华】明确各装置的作用和特征物质的相关反应是解答关键。

举一反三：

【变式1】金刚石可装在钻探机的钻头上，是由于　　    ；石墨可作铅笔芯，是由于　　 ，可作润滑剂，是由于　　    ；可作电极，是由于　　    ；活性炭可作防毒面具的滤毒剂，是由于　　       。
【答案】金刚石硬度大　  石墨很软　  石墨具有润滑性　  石墨具有导电性　 活性炭具有吸附性

【变式2】下列关于碳的化学性质叙述正确的是(   )
　　A.碳的化学性质不活泼
　　B.碳的化学性质很活泼
　　C.碳具有可燃性，碳在空气中燃烧的产物只有CO2
　　D.碳在高温下能和氧化铜等金属氧化物反应
【答案】D

【变式3】有关一氧化碳和二氧化碳的比较，下列说法正确的是（   ）
　  A．常温下都是气体，都难溶于水　　 　　B．都能与氧化铜反应
　  C．都可由碳与氧气反应得到 　　　　　　D．都能与石灰水发生反应

【答案】C
类型二、考查二氧化碳的实验室制法　

4. 实验室制取二氧化碳可以选用的发生装置是（   ）

            A                B                 C           D

【思路点拨】本题考查了气体制取装置的选择。弄懂整套装置的设计原理是解题的基础。
【答案】B
【解析】制取二氧化碳一般选用石灰石（或大理石）和稀盐酸为原料，且反应不需加热，属于“固—液反应，不需加热”型，故应选B。D装置中产生的气体直接从长颈漏斗中逸出，收集不到气体，是一错误装置。

【总结升华】选择气体发生装置时要根据反应物的状态和反应条件。

5.实验室常用稀盐酸和石灰石反应制取二氧化碳。

（1）该反应的化学方程式为                                   。

（2）检验生成的气体是二氧化碳的方法是                                           。

【思路点拨】本题考查了二氧化碳制取及检验的方法。熟悉实验装置、原理等是解题的关键。

【答案】（1）CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 

       （2）将生成的气体通入澄清石灰水，观察石灰水是否变浑浊

【解析】（1）稀盐酸与石灰石反应的化学方程式是CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；

       （2）利用二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，检验二氧化碳气体。

【总结升华】实验室制取二氧化碳，一般选用的试剂是稀盐酸和大理石（或石灰石），不用稀硫酸代替稀盐酸。。

6. 下列有关“固—液反应，不需加热”的气体发生装置合理的是（   ）

【答案】D

【解析】A中导气管太长，应稍伸出塞子即可，故A不合理；B中漏斗颈太短，C中长颈漏斗末端未伸入锥形瓶的底部，这样生成的气体容易从漏斗或长颈漏斗中逸出，故B、C不合理；只有D是合理的。

【总结升华】长颈漏斗的末端要伸入到液面以下，防止生成的气体从漏斗口逸出。

举一反三：

【变式1】（2015·广西中考）下列有关二氧化碳的说法正确的是（    ）

    A．实验室常用块状石灰石和稀硫酸反应制取二氧化碳气体

    B．二氧化碳用于灭火，既利用了它的物理性质也利用了它的化学性质

    C．将二氧化碳气体通入紫色石蕊溶液中，溶液呈红色，说明二氧化碳显酸性

    D．将燃着的木条伸入一瓶气体中，木条立即熄灭，证明瓶内原有气体是二氧化碳

【答案】B 

【解析】实验室常用稀盐酸和大理石（或石灰石）反应制取二氧化碳，一般不用稀硫酸，因稀硫酸与石灰石反应生成的硫酸钙微溶于水，覆盖在石灰石表面，阻止反应的继续进行，不能大量的制取二氧化碳，A错；二氧化碳用于灭火，利用了它的“不燃烧、不支持燃烧”的化学性质和“密度比空气大”的物理性质，B正确；将二氧化碳通人紫色石蕊溶液中，溶液呈红色，说明二氧化碳能与水反应生成碳酸，碳酸具有酸性，但不能说二氧化碳具有酸性，C错；D中现象只能说明瓶内原有气体不能支持燃烧，而不能支持燃烧的气体不一定就是二氧化碳，例如氮气、稀有气体等一般也不支持燃烧，D错。

【变式2】请根据下图所示实验装置回答有关问题。
　 　　　　　
　　（1）请填写标号仪器的名称：①             ，②             。
　　（2）实验室中用过氧化氢溶液与二氧化锰混合制取氧气时，应选择的发生装置为（填写装置代号，下同）             ，将药品加入装置前，应进行的操作是             。
　　（3）实验室用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳气体时，应选用的收集装置是            ；用该装置收集的气体所具有的物理性质是                       ；制取二氧化碳气体的化学方程式为    

                                            。

【答案】
　　（1）酒精灯　 试管　

（2）B　 检验装置的气密性
　　（3）D      气体的密度比空气大      　 CaCO3+2HCl=CaCl2+ H2O+CO2↑