初高中化学衔接23碳和碳的化合物

初高中化学衔接23碳和碳的化合物

1 初高中化学衔接——碳和碳的化合物 课标要求 1．知道二氧化碳的主要性质和用途。 2．初步学习在实验室制取二氧化碳。 3．实验探究二氧化碳的性质。 4．了解自然界中的碳循环。 中考导向 碳及其化合物部分知识与生产、生活联系密切已经成为近年来各地中考命题的热点。C60、碳 纳米管等新发现的碳单质常作为命题的素材，与日常生活相联系考查物质的组成、分类及相 关计算。二氧化碳的性质及其应用以及用实验方法探究其性质，二氧化碳对环境的影响更是 各地中考的重点，也是考查的高频点。一氧化碳的毒性及处理方法也常考，目的是使同学们 对其毒性的危害有充分的认识。碳及碳的化合物的相互转化的命题多以网络形式出现，考查 学生的推理能力。 碳及其化合物的性质、用途及其对环境的影响还将是以后命题的热点，命题方向会从实际情 景出发，用以解决实际问题，使学生认识到知识的重要性。 这一部分的复习关键是在熟练掌握碳及其化合物的性质基础上注意和实际问题相联系多从 生活中寻找化学知识。做习题时要加以选择，要有针对性进行解题训练，做到一题多得，举 一反三。 考点 1．碳单质的性质和用途 题型：此考点主要以选择题、填空题的形式出现 考试趋势分析：碳的几种单质的物理性质的差异及原因，结合生产、生活实际考查碳的几种 单质的用途。如：金刚石、石墨等物理性质差异的原因；木炭、活性炭的吸附性；以 C60、 碳纳米管为背景的信息给予题等 典例讲解： 例 1 金刚石、石墨、木炭和 C60 都是由碳元素组成的单质，下列关于碳的单质的叙述正确的 是（ ） A．都是黑色固体 B．在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳 C．碳原子的排列方式相同 D．一定条件下，石墨转化成金刚石是物理变化 2 解析：金刚石是无色晶体，A 错；在这些单质中碳原子的排列方式不同，C 错；石墨转化成 金刚石是化学变化，D 错。 答案：B 例 2 为确定木炭还原氧化铜后的固体成份，请你与兴趣小组的同学完成以下探究 【对固体猜想】 猜想 I：全部是金属铜； 猜想Ⅱ：除铜外，还含有氧化铜； 猜想Ⅲ：除铜外，还含有木炭； 猜想Ⅳ：除铜外，还含有氧化铜、 。 【进行实验】实验流程见下图： 【问题与讨论】 (1)步骤②包括溶解、 两步操作，它们共同用到的玻璃仪器是烧杯、 。 (2)C 的化学式为 ，D 的化学式为 ，由此推出固体 B 中含有 (写化学式)，步骤④发生反应的化学方程式为 。 (3)结合(2)的结论推断：如果溶液 A 显蓝色，则溶液 A 的溶质的化学式为 ，说 明样品中含有 ，则证明猜想 成立；如果溶液 A 无 色，则证明猜想 成立。 解析：本题主要考查对探究实验的分析处理能力。木炭还原氧化铜反应后的产物中一定有铜， 由于不能确定反应物是否完全反应，因此，反应后的固体中还可能含有木炭粉或氧化铜或同 时含有木炭粉和氧化铜等；向反应所得样品中加入稀硫酸，然后需进行过滤操作，才能将固 体 B 与溶液 A 分离开，溶解和过滤过程中都要用到烧杯和玻璃棒；能够使澄清石灰水变浑浊 的气体是 CO2，说明固体 B 中一定含有木炭粉（C），黑色固体 D 是铜粉在空气中灼烧后生成 的 CuO；CuO 能与稀硫酸发生复分解反应：CuO+ H2SO4===CuSO4+ H2O；已经推断出反应后的固 体中含有木炭粉，若溶液 A 显蓝色，说明溶液 A 中含有 CuSO4，说明样品中含有 CuO，证明 猜想 IV 成立；若溶液 A 无色，说明样品中不含 CuO，证明猜想Ⅲ成立。本题较难。 答案： 猜想 IV：木炭 (1)过滤 玻璃棒 (2) CO2 CuO C 和 Cu CuO+ H2SO4===CuSO4+ H2O (3) CuSO4 氧化铜(或 CuO) IV Ⅲ 考点 2．二氧化碳的性质和用途 3 题型：本考点主要以填空题、选择题、实验探究题的形式出现，分值较高。 考试趋势分析：二氧化碳的性质考查将密切联系实际，用途密切联系性质。如植物的光合作 用、温室效应等。对二氧化碳性质的探究也是热点之一，如二氧化碳与水反应的探究、石灰 浆抹墙问题的探究。另外还有人呼出的气体与空气组成的探究等。 典例讲解： 例 3 美国首颗“嗅碳”卫星在 2009 年 2 月 24 日在发射升空过程中因运载火箭出现故障坠毁， 这颗卫星的主要任务是绘制全球二氧化碳循环地理分布图。下面关于二氧化碳的叙述不正确．．． 的是（ ） A．二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊 B．二氧化碳是植物进行光合作用必不可少的原料 C．自然界中的二氧化碳主要消耗途径是植物的呼吸作用 D．固态二氧化碳俗称干冰，升华时可吸收大量热，因而用作制冷剂 解析：本题考查二氧化的来源、消耗及其性质。自然界中的二氧化碳主要消耗途径是植物的 光合作用及海洋水的吸收，植物的呼吸作用消耗氧气，产生二氧化碳。 答案：C 例4CO2是一种常见的氧化物。 (1)CO2能与碱反应，写出它与Ba(OH ) 2 溶液反应的化学方程式： (2)CO2有广泛的用途。工业上可用CO2生产小苏打：一定条件下，向饱和氯化钠溶液中通入氨 气（NH3）和CO2，即可析出碳酸氢钠固体，此时溶液变浑浊；过滤，滤液中含有氯化铵。该 反应的化学方程式是（提示：方程式配平后，物质化学式前的化学计量数均为1） ； (3)化石燃料燃烧产生大量CO2。大气中CO2含量过高会导致温室效应等环境问题。 ①天然气（主要成分为 CH4）完成燃烧的化学方程式是 ； ②计算 1g CH4 完全燃烧产生 CO2 的质量 m（精确到 0.01g）； ③从下表数据分析，与煤相比，用天然气做燃料的优点是 。 1g物质完全燃烧产生CO2的质量 1g物质完全燃烧放出的热量 CH4 m 56KJ 4 C 3.67g 32KJ 解析：（1）仿照 CO2+Ca(OH)2=CaCO3 ↓+H2O 写 CO2 与 Ba(OH)2 溶液反应的化学方程式为： CO2+Ba(OH)2===BaCO3↓+H2O；（2）题目中已知反应物和生成物及反应条件，解题关键就是写 对化学式、配平，已知各物质化学式前的化学计量数均为 1，写出反应物 NaCl+NH3+CO2 与生 成物 NaHCO3+NH4Cl 的化学式后发现反应前少 2 个氢原子、1 个氧原子，故 H2O 也为反应物。 该反应的化学方程式是：NaCl+NH3+CO2+H2O==NaHCO3↓+NH4Cl（3）①天然气完全燃烧的化学 方程式为 CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O； ②设 1gCH4 完全燃烧产生 CO2 的质量为 m。 CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O； 16 44 1g m m g1 44 16  gm 75.2 ③由表中数据可以看出：燃烧相同质量的天然气和煤，天然气放出的热量多、产生的 CO2 少。 答案：（1）CO2+Ba(OH)2===BaCO3↓+H2O （2）NaCl+NH3+CO2+H2O==NaHCO3↓+NH4Cl （3）CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O； ②2.75g ③燃烧相同质量的天然气和煤，天然气放出的热量多、产生的 CO2 少 考点 3．一氧化碳的性质和用途 题型：本考点主要以选择题、实验题形式出现。 考试趋势分析：一氧化碳的性质中，预计将侧重 CO 毒性的考查，如：实验尾气的处理、煤 气泄漏、煤气中毒的正确处理等，CO 与 Fe2O3 的反应也将是考查的热点。 典例讲解： 例 5 吸烟有害健康，其原因是吸烟时会产生多种有害物质，污染环境，害人害己。香烟燃烧 产生的烟气中，最容易与人体血红蛋白结合的物质是（ ） A．一氧化碳 B．尼古丁 C．二氧化硫 D．二氧化碳 解析：一氧化碳有剧毒，易与血液中的血红蛋白结合，从而使血红蛋白不能很好地与氧气结 合，造成生物体内缺氧。 5 答案：A 例 6 关于一氧化碳和二氧化碳的说法正确的是（ ） A．都是大气污染物 B．都能与水反应 C．都能还原氧化铜 D．都能通过碳与氧气反应制得 解析：CO2 无毒，不属于大气污染物，A 错；一氧化碳不溶于水也不与水反应，B 错；二氧 化碳不具有还原性，不能还原氧化铜，C 错；碳在空气或氧气中完全燃烧生成二氧化碳，不 完全燃烧生成一氧化碳，故 D 正确。 答案：D 真题归纳： 一、选择题 1.下列物质中，可用来制作铅笔芯的是（ ） A．铁 B．金刚石 C．石灰石 D．石墨 2．下列物质中，硬度最大的是（ ） A．金刚石 B．石墨 C．焦炭 D．活性炭 3． “轻轨列车”是近年来又一新兴的交通工具，具有无污染的优点。当轻轨列车开动时， 在轻轨列车跟架空电线的接触点上，由于高速摩擦会产生高温，因此接触点上的材料应具有 耐高温、不易氧化、能导电的性质。你认为选用该接触点上的材料，较为合适的物质是（ ） A．金刚石 B．石墨 C．铝 D．铁 4．下图是金刚石、C60 和石墨的结构示意图。下列说法不正确的是（ ） A．这三种物质都是碳单质 B．常温下，它们的化学性质都比较稳定 C．这三种物质的碳原子的排列方式相同 D．这三种物质完全燃烧的产物都是 CO2 5.集气瓶中装满某气体，可能是下列气体中的一种：①二氧化碳②一氧化碳③空气④氮气。 将燃着的木条伸入瓶中，火焰立即熄灭，则该瓶气体可能是（ ） A．①或② B．②或③ C．①或④ D．③或④ 6．美国首颗“嗅碳”卫星在 2009 年 2 月 24 日在发射升空过程中因运载火箭出现故障坠毁， 6 这颗卫星的主要任务是绘制全球二氧化碳循环地理分布图。下面关于二氧化碳的叙述不正确．．． 的是 （ ） A．二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊 B．二氧化碳是植物进行光合作用必不可少的原料 C．自然界中的二氧化碳主要消耗途径是植物的呼吸作用 D．固态二氧化碳俗称干冰，升华时可吸收大量热，因而用作制冷剂 7.下列变化过程中不能．．产生 CO2 的是（ ） A．碳还原氧化铜 B．碳酸钙加热分解 C．碳酸钠和石灰水反应 D．葡萄糖在人体内缓慢氧化 8．自然界中存在氧循环和碳循环，其中能将二氧化碳转化为氧气的是（ ） A．水的吸收 B．动植物的呼吸 C．光合作用 D．燃料的燃烧 9．下列有关二氧化碳的检验、制备和用途能达到目的的是（ ） A．干冰用于人工降雨 B．二氧化碳气体通入紫色石蕊试液中，溶液变蓝 C．用块状石灰石和稀硫酸迅速制备大量二氧化碳 D．将燃着的木条伸入集气瓶，火焰立即熄灭，证明瓶内原有气体就是二氧化碳 10.今年初春我省旱情严重，省政府组织开展不大规模人工降雨活动。下列物质可用于人工 降雨的是（ ） A．食盐 B．干冰 C．蔗糖 D．面粉 7 11．为解决日益加剧的温室效应等问题，科学家正在研究建立如下图所示的二氧化碳新循环 体系： 结合上述关系图下列说法正确的有：（ ） ①化学变化中元素种类是守恒的；②燃烧时化学能可以转化为热能和光能；③二氧化碳也是 一种重要的资源；④无机物和有机物可以相互转化。 A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．①②③④ 12．下列说法中，正确的是（ ） A．C、CO 和 CO2 都具有还原性 B．用石蕊溶液可区分 CO 和 CO2 C．金刚石、石墨、C60 都是由碳原子构成的，性质相同 D．碳具有可燃性，因此，在常温下其化学性质比较活泼 13．科学家利用精密的仪器把石墨拆成只有一个或几个原子层厚的“碳片”(示意图如下)， 碳片是世界上最薄的材料。下列说法错误的是（ ） A．碳片是一种单质 B．碳片和 C60 是同一种物质 C．在一定条件下，碳片可还原氧化铁 D．碳片在氧气中完全燃烧的产物是 CO2 二、填空题 14． 2009年5月31日，是世界第22个“无烟日”。吸烟有害健康。燃着的香烟产生的烟气中 含有一种能与血液血红蛋白结合的有毒气体，它是________________________。 15．为证明木炭在一定条件下燃烧的产物中既有 CO2,也有 CO，可以先将气体通过澄清的石 灰 水 ， 观 察 到 , 证 明 有 CO2 存 在 ， 反 应 的 化 学 方 程 式 为 。接着将气体干燥后通过灼热的氧化 铜，观察到 ，即证明有 CO 存在。 16．绿色植物在太阳光照下能将二氧化碳气体和水合成葡萄糖： 8 6CO2+6H2O 光照 C6H12O6+6O2 在 下 图 所 示 的 转 化 关 系 中 ， A 、 B 、 C 、 D 、 E 五 种 物 质 均 由 非 金 属 元 素 组 成 。 （1）请写出反应③的化学方程式 ，该反应属于 反 应。 （2）A 和 B 在不同条件下既可发生反应①，又可发生反应②，请写出反应②的生成物 E 的 化学式 。以上两个反应说明了相同的反应物在不同条件下反应可得到不同的生 成物；反之，完全不同的反应物在一定条件下反应也可得到完全相同的生成物，试以还原反 应（得到铁）为例予以说明 ___________________________________。 17．碳和部分碳的化合物间转化关系如图 5 所示。 （1）物质 X 的化学式为 。 （2）在物质的分类中，CO 属于 。（填标号） A．酸 B．碱 C．盐 D．氧化物 （3）从图中任选一种物质，它的一种用途 。 （4）写出图中转化关系中属于化合反应的一个化学方程式 。 18．一碳化学是以分子中只含有一个碳原子的化合物（如 CO、CH4 等）为原料来合成一系列 化工原料和燃料的化学。CO 是从煤的气化或合成气得到的。 （1）煤的气化主要反应有： ①2C+O2=2CO ②C+H2O=CO+H2 ③CO+H2O=CO2+H2 上述反应属于化合反应的是 （填序号），属于氧化反应的是 （填序号）。 （2）合成气可通过天然气的重整得到，如 CH4+H2O=CO+3H2 合成气可制二甲醚，二甲醚被 称为 21 世纪的新型燃料。合成气还可用于冶炼金属，用它冶炼铁的部分生产过程示意如下： 9 ①二甲醚（CH3OCH3）可由合成气（CO 和 H2）在一定的条件下制的。用合成气制二甲醚时， 还产生了一种可参与大气循环的、常温为液态的氧化物，写出该反应的化学方程式： 。 ②合成气在冶炼铁的生产过程中所起的作用是 。 （3）化学兴趣小组的同学为了测定某赤铁矿石中氧化铁的质量分数。 Ⅰ．甲同学取一定质量的赤铁矿粉与过量的木炭粉混合后，用下图所示装置以合理的操作步 骤测定(假设杂质始终不发生变化)。 ①实验中持续通入干燥的氮气。加热前缓缓通入一段时间，其作用是 。 ②停止加热前是否需要先断开 a 和 b 的连接处以防止倒吸？为什么？ 。 ③如果氢氧化钠溶液对二氧化碳的吸收是完全的，那么甲同学用氢氧化钠溶液的质最变化测 定出氧化铁的质量分数将 (选填“偏大”、“偏小”或“准确”)，原因 是 。 Ⅱ．乙同学取矿石样品 10g，加入足量稀盐酸，完全反应后，共用去稀盐酸 109．5g 过滤 得到滤渣 2 g(假设杂质既不溶于水也不与酸发生反应)。请你和乙同学—起计算赤铁矿石中 氧化铁的质量分数和反应后溶液中溶质的质量分数。（请写出计算过程）。 答案： 1．D 解析：本题考查常见物质的用途。铅笔芯是用石墨和粘土按一定比例混合制成的。 10 2．A 解析：金刚石是天然存在的最硬的物质。 3．B 解析：根据题给信息：符合耐高温、不易氧化、能导电的性质只有石墨。 4．C 解析：观察题中金刚石、C60 和石墨的结构示意图，三种物质的碳原子的排列方式不 同，故 C 错。 5．C 解析：二氧化碳、氮气均能使燃着的木条熄灭；一氧化碳具有可燃性，能够燃烧；空 气中含有氧气，能支持燃烧，因此，将燃着的木条伸入集气瓶中，火焰立即熄灭，则该瓶气 体可能是二氧化碳或氮气，C 为正确选项，A、B、D 均为错项。 6．C 解析：本题考查二氧化碳的性质和用途。消耗二氧化碳的途径主要是绿色植物的光和 作用；产生途径主要是化石燃料的燃烧和动植物的呼吸。 7．C 解析：碳酸钠和石灰水发生如下反应：Ca(OH)2+Na2CO3==CaCO3↓+2NaOH，该反应过程 中不产生二氧化碳。其余反应过程中均能产生二氧化碳。 8．C 解析：光合作用：6CO2+6H2O 光、叶绿素 C6H12O6+6O2，此变化过程中将二氧化碳转 化为氧气。 9．A 解析：干冰可用于人工降雨，A 对；二氧化碳气体通入紫色石蕊试液中，溶液变红， B 错；稀硫酸和石灰石反应生成的硫酸钙微溶于水，附在碳酸钙的表面，使反应中止，故 C 错；能使燃着的木条熄灭的气体很多，如 N2、CO2 等，故 D 错。 10．B 解析：能用于人工降雨的是干冰。 11．D 解析：根据质量守恒定律，化学变化中元素的种类是守恒的；化石燃料的燃烧是化 学能转化为热能和光能；从图示可以看出，二氧化碳和氢气在催化剂的作用下可合成液化石 油气、汽油、甲醇等，这些燃料燃烧又生成了二氧化碳，因此二氧化碳也是一种重要的资源， 无机物和有机物可以相互转化。 12．B 解析：CO2 不具有还原性，A 错；金刚石、石墨、C60 的物理性质不同，C 错；碳在常 温下其化学性质稳定，一般不与其它物质发生化学反应，D 错。 13．B 解析：碳片和 C60 是两种不同的物质。 14．CO 或一氧化碳 15．澄清石灰水变混浊 CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O 黑色粉末变红 16．（1）C6H12O6＋6O2 6H2O＋6CO2 （2 分）氧化 （2）H2CO3 ；3CO＋F2O3 2Fe+3CO2 2C+Fe3O4 3Fe＋2CO2 （C、CO，Fe2O3、Fe3O4 可 互换，也可用文字叙述） 高温高温 酶 11 17．（1）CO2 （2）D （3）CO 可作燃料 （合理答案均可） （4）C+O2 CO2 （合理答案均可） 18．