内容正文:
第5讲 碳和碳的氧化物
第二部分 物质的性质与应用
化学·中考总复习
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链接课标
思维导图
复习学案
目录
CONTENTS
01
02
03
直击考点
真题链接
素养提升
04
05
06
学科实践
07
化学·中考总复习
01
链 接 课 标
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化学·中考总复习
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巩固碳单质及其化合物不同性质及应用;
聚焦二氧化碳性质,整理能产生二氧化碳的反应和能吸收二氧化碳的方法,初步形成元素观、转化观的化学观念;
整理能产生二氧化碳的反应物质,梳理实验室制取二氧化碳的反应物,归纳实验室制取气体的一般思路与方法;
了解碳捕捉、碳封存的相关科技发展,特别是我国在世界“碳中和”方面的贡献,增强民族自豪感。
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知识点过关
02
思 维 导 图
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知识点过关
03
复 习 学 案
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项目主题:“碳”索未来,绿色发展——“碳捕捉与释放”
项目背景:中国政府在第七十五届联合国大会上提出,中国将采取更有力的政策和措施,力争二氧化碳排放于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。“碳捕捉与释放”技术是我国的一项先进技术。该技术将排放在大气中的CO2经过有效的途径进行捕捉,被封存的CO2可在需要时释放。
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化学性质 化学方程式 用途
C 常温下,稳定性 碳素墨水
写档案
点燃时,可燃性 ①氧气充足: 作燃料
②氧气不足:
高温时,还原性 ③与金属氧化物CuO: 冶金工业
④与非金属氧化物CO2:
任务一:建构CO2的“朋友圈”
要实现二氧化碳的“捕捉”与“释放”,需先梳理其“朋友圈”里的含碳物质的相关化学性质:
C+O2 CO2
点燃
2C+O2 2CO
点燃
2CuO+C CO2↑+2Cu
高温
CO2+C 2CO
高温
2CO+O2 2CO2
点燃
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化学性质 化学方程式 用途
CO 毒性 极易与人体血液中的血红蛋白结合
可燃性 ⑤ 作燃料
还原性 ⑥与金属氧化物CuO: 冶金工业
2CO+O2 2CO2
点燃
CuO+CO CO2+Cu
△
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化学性质 化学方程式 用途
CO2 不燃烧,不支持燃烧 灭火
能与H2O反应 ⑦能使紫色石蕊溶液变红是因为
但产物不稳定,易分解 碳酸饮料
能用澄清石灰水检验 ⑧
能用NaOH溶液吸收 ⑨
光合作用 气体肥料
CO2+Ca(OH)2 CaCO3↓+H2O
CO2+2NaOH Na2CO3+H2O
CO2+H2O H2CO3
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化学性质 化学方程式 用途
其他
含碳
物质 实验室制CO2 ⑩
工业制CO2
甲烷的可燃性
乙醇的可燃性
呼吸作用 C6H12O6+ O2 CO2+ H2O
CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2↑
CaCO3 CaO+CO2↑
高温
CH4+2O2 CO2+2H2O
点燃
C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O
点燃
1
6
6
6
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任务二:自然界中的“碳捕捉与释放”
自然界的碳循环,本质是碳在不同圈层间通过“捕捉”与“释放”实现的循环流动。
➡活动1:通过查阅资料,归纳出如图自然环境中的碳循环图。
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1.生物圈中,二氧化碳通过 作用转化为葡萄糖和氧气,这是自然界中消耗二氧化碳的主要途径。自然界中二氧化碳产生的途径主要有 , 过多地排放二氧化碳可导致的环境问题是 。
2.水圈中,当大气中二氧化碳含量增加,会导致海水的pH (填“升高”或“降低”)。
3.岩石圈中,石灰岩(主要成分是碳酸钙)在二氧化碳和水的作用下经化合反应转化为碳酸氢钙[Ca(HCO3)2],反应的化学方程式是 。
光合
动植物呼吸或化石燃料的燃烧
温室效应
降低
CaCO3+CO2+H2O Ca(HCO3)2
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4.基于“碳循环”视角,实现“碳中和”可以从两方面进行:一是减少二氧化碳的产生和排放;二是 。
5.“碳中和”中的“碳”是指 (填字母序号,后同),“碳循环”中的“碳”是指 。
a.碳原子 b.二氧化碳 c.碳元素 d.含碳物质
增加二氧化碳的消耗
b
c
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任务三:实验室模拟“碳捕捉与释放”
➡活动2:同学们设计了一个简易的吸风机作为CO2捕捉器,如图所示。
【讨论】吸风机纱布上的吸碳剂使用什么试剂效果会更好?如图设计实验探究,比较水、饱和石灰水、饱和氢氧化钠溶液吸收二氧化碳的效果,并利用压强传感器采集装置内数据生成压强曲线。
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1.导致曲线AB段气压增大的主要原因是:注射器中液体加入烧瓶中时速度太快,而反应程度较小,导致压强 。
2.图中曲线1中 段气压的变化是由于充分振荡烧瓶导致的。
突然增大
CD
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3.曲线2与曲线3差异较大的原因是
4.分析曲线可知,吸收二氧化碳效果最好的是 (填试剂名称),反应的化学方程式为 。
【思考】同学们发现,水、饱和氢氧化钠溶液与CO2充分接触后,烧瓶中并没有明显现象产生,若不借助传感器,能否将反应“可视化”?
氢氧化钙微溶于水,饱和石
灰水浓度太低,影响了二氧化碳的吸收,而NaOH易溶于水,饱和NaOH溶液浓度较大,可吸收较多CO2
饱和氢氧化钠溶液
CO2+2NaOH Na2CO3+H2O
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5.CO2与水
如图1,向充满二氧化碳的软塑料瓶中注入约1/3体积的蒸馏水,立即旋紧瓶盖后,振荡,观察到软塑料瓶变瘪。于是认为二氧化碳与水发生了反应。小桥认为此现象不能说明二氧化碳与水发生了反应,其原因是
二氧化碳能溶于水,使瓶内气体量减少,气压减小,也会出现上述现象
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如图2,取图1软塑料瓶中反应后的液体于试管中,滴加紫色石蕊溶液,观察到溶液变为 色。
如图3,用三朵石蕊溶液染成紫色的干燥的纸花进行实验。同学们认为图3的实验更科学、更严谨,实验Ⅰ、Ⅱ的纸花不变色,排除了 (填化学式)的干扰,从而得出二氧化碳与水发生了化学变化。
红
CO2和H2O
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二氧化碳溶于水且与水反应,使试管中的压强减小,也可导致U形管中的液面左高右低
6.CO2与饱和氢氧化钠溶液
小亮同学提出按下图装置进行实验(装置气密性良好)。
实验前U形管两端液面相平,将NaOH溶液滴入试管中,
待反应后恢复到室温,U形管中的液面左高右低。根据U形管中液面高度变化得出结论:CO2与NaOH发生了化学反应,但小明认为仅凭U形管中液面高度变化,不足以得出“CO2与NaOH发生了化学反应”的结论,理由是
。
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为获得充足的证据,你认为可以
,以此证明二者发生了反应。
取图中试管中反应后的少量溶液,加入过量的稀盐酸,有气泡产生(或取等体积水代替NaOH溶液进行实验,发现U形管左侧上升高度低于NaOH溶液)(合理即可)
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➡活动3:二氧化碳并非只有负面作用,其在食品加工、灭火、化工合成等领域均有重要用途。将捕捉到的二氧化碳合理释放以用于实际生产,这一过程本质上可视为对二氧化碳的制取。
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根据实验室制取气体的一般思路,完成下表对实验室制取CO2的总结。
大理石(或石灰石)和稀盐酸
选择原理
(试剂)
①实验试剂选用:
②反应原理:
CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2↑
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发生装置
③操作简单,不能液封,否则气体 ④便于 ,长颈漏斗下端必须 ⑤可 ⑥可
;
使用要求:反应物
为 状固体与液体
无法导出
随时添加液体
液封
控制反应速率
随时控制反
应的发生和停止
块
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除杂装置
收集装置
⑦若把产生的CO2通入澄清石灰水中,石灰水始终不浑浊,可能是因为CO2中混有 ,要获得干燥纯净的CO2,应该先使用 除去 ,再使用 除去
⑧二氧化碳只能采用 法收集,
因为它
HCl
饱和碳酸氢钠溶液
HCl
浓硫酸
向上排空气
能溶于水且能与水发生反应,密度比空气大,且不与空气中的成分反应
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检验
验满 ⑨把生成的气体通入 ,
则说明气体为二氧化碳; (填“能”或“不能”)用燃着的木条
⑩将 ,
则说明已收集满
澄清石灰水中,若澄清石灰水变浑浊
不能
燃着的木条放在集气瓶瓶口,若木条立即熄灭
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04
直 击 考 点
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考点1 碳单质的性质及用途
1.金刚石、石墨、木炭和C60都是由碳元素组成的物质,下列有关叙述正确的是( )
A.金刚石、石墨、C60都由原子直接构成
B.在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳
C.由于碳原子的结构不同,造成金刚石、石墨、C60的物理性质明显不同
D.石墨转化为金刚石是物理变化
B
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2.下列关于碳和碳的氧化物说法中,正确的是( )
A.金刚石切割玻璃——硬度大
B.石墨作电车的电刷——质软
C.重要档案用碳素墨水书写只利用了碳的物理性质
D.一氧化碳和二氧化碳元素组成相同,所以化学性质相同
A
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3.木炭还原氧化铜的实验装置如图所示。下列有关该实验的说法错误的是( )
A.实验之前要检查装置的气密性
B.网罩的作用是集中火力提高温度,可以用酒精喷灯代替酒精灯
C.实验结束时,用弹簧夹夹住乳胶管既能防倒吸又能防止生成的铜被空气中的氧气氧化
D.最终试管内固体减少的质量就等于生成的CO2的质量
D
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考点2 CO、CO2的性质及用途
4.下列关于CO和CO2的说法中,正确的是( )
A.CO和CO2均具有还原性 B.CO和CO2均具有可燃性
C.CO和CO2均能溶于水 D.CO和CO2在一定条件下可以相互转化
D
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5.如图是CO还原Fe2O3的实验装置图,下列说法错误的是( )
A.a装置中的现象是管中黑色固体变为红棕色
B.CO有毒,应加尾气处理装置
C.b装置中澄清石灰水变浑浊
D.此反应可体现CO的还原性
A
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6.对比分析不同物质的共性与差异是学习化学的有效方法。下列关于CO2和CO的各项对比中,有错误的是( )
选项 共性 差异性
A 均由分子构成 分子的种类不同
B 均由碳元素和氧元素组成 元素的质量比不同
C 均能与水化合 化合时现象不同
D 常温下均是无色气体 相同条件下气体的密度不同
C
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考点3 CO2的制取
7.某小组学习了二氧化碳的有关知识后,以二氧化碳的制取为课题展开了项目式探究。
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【项目一】探究二氧化碳的制取原理
(1)能否利用碳燃烧获得较纯净的二氧化碳,你的判断及理由是
。
(2)用大理石和稀盐酸制取二氧化碳,反应的化学方程式为
,实验室可用装置B或C制二氧化碳,C装置相对于B的优点有 。
不能,因为可能会生成CO或有过量O2,不便于收集CO2
CaCO3+2HCl
CaCl2+H2O+CO2↑
能控制反应的发生与停止
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(3)利用数字化实验可以比较不同形状的碳酸钙与稀盐酸反应的速率。倾斜锥形瓶使试管内的稀盐酸流入瓶中与固体发生反应,装置及瓶内气压的变化如右下图曲线所示。下列有关说法正确的是 (填字母)。
A.曲线①表示块状碳酸钙与稀盐酸反应
B.b点时碳酸钙与盐酸反应已停止
C.等质量碳酸钙,碳酸钙粉末产生的CO2更多
D.对比点c、d可知,粉状碳酸钙与稀盐酸反应速率更快
D
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【项目二】探究二氧化碳的收集方法
(4)能用向上排空气法收集二氧化碳,理由是
。
(5)为了探究能否用排水法收集CO2,小组同学分4组用排水法和排空气法分别收集1瓶CO2气体,所需时间如下表所示。请你对CO2的两种收集方法作出评价:
组别 1 2 3 4
收集
方法 排水法 35″ 43″ 43″ 43″
排空气法 1'57″ 1'15″ 1'4″ 1'12″
二氧化碳的密度大于空气且不与空气中的成分反应
排水法收集二氧化碳气体所用时间比向上排空气法所用时间更短
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(6)为进一步验证排水实验的可行性,利用CO2数字传感器测得不同时间收集的CO2浓度如图所示。
你能从中获得的信息有 (写一条)。
排水法收集的二氧化碳浓度更高(合理即可)
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(7)结论:综上所述,排水法收集二氧化碳更好,但仍有不足之处,请写出一点: 。
二氧化碳能溶于水并与水发生化学反应
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05
真 题 链 接
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1.(2025深圳)如图1通过针筒改变试管内压强,图2为pH随气压变化的关系,下列说法错误的是( )
A.pH随气压增大而减小
B.当活塞吸气时,pH变大,发生了反应②
C.当气压小到一定程度时,瓶内pH会大于7
D.将剩余的水换成NaOH时,CO2质量会减少
C
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2.(2024深圳)小丁同学发现H2和CO2在同一条件下会发生两个化学反应。一般用反应Ⅰ来制取甲醇(CH3OH),下列说法错误的是( )
A.在反应Ⅰ中,参加反应的H2和CO2的分子个数比为3∶1
B.反应Ⅱ前后的分子数量发生改变
C.小丁同学想要增加甲醇的产量,就要减少反应Ⅱ的发生
D.利用这两个反应不仅可以减少温室气体的排放,还可以产生燃料
B
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3.(2023深圳)“——”表示物质可以发生反应,“→ ”表示物质可以转换,下列说法错误的是( )
A.①的现象是有气泡产生
B.②可以是碳的不完全燃烧
C.③可用于工业炼铁
D.隔绝氧气或者水可以防止④的发生
A
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CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2↑
4.(2025凉山州)化学兴趣小组的同学用如图装置制取并探究CO2的性质。
查阅资料:CO2几乎不溶于饱和碳酸氢钠溶液。
(1)图中a仪器的名称是 。
(2)同学们用大理石与盐酸反应制取二氧化碳,A装置内反应的化学方程式为 。
锥形瓶
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(3)B装置中饱和碳酸氢钠溶液的作用是 。
(4)对比D、E装置中观察到的现象,可以得出的结论是
。
除去二氧化碳中的氯化氢杂质
二氧化碳能与水反应生成酸性物质
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06
素 养 提 升
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1.实验小组用传感器研究等量水或NaOH溶液分别吸收CO2的效果,实验装置及测定结果如下图所示。下列说法不正确的是( )
A.曲线①是CO2溶解和CO2与水反应的综合结果
B.对比曲线①和②,可说明CO2能与NaOH反应
C.NaOH溶液吸收CO2的效果比水好
D.若选用等量饱和石灰水进行实验,其曲线在①上方
D
【解析】若选用等量饱和石灰水进行实验,其曲线应在①下方且在②上方,这是因为氢氧化钙溶液吸收效果比水好,但比氢氧化钠溶液差,故D不正确。
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2.(2025贵州)自然界氧循环对维持人类生活与生态平衡具有重要意义。
(1)用图1装置制取CO2和O2
①用大理石和稀盐酸制取CO2的化学方程式为 , 收集装置是 ,验满的方法是 。
CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2↑
D
将燃着的木条放在集气瓶瓶口,若木条立即熄灭,则二氧化碳已收集满
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②用B作发生装置产生O2,反应的化学方程式为 ,
检验氧气的方法是
。
2H2O2 2H2O+O2↑
MnO2
将带火星的木条伸入集气瓶中,若木条复燃,则证明该气体为氧气
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(2)探究鱼缸中氧循环
①图2鱼缸中pH和含氧量比一周前明显下降。pH下降的原因可能是 (用化学方程式表示)。
②用图3进行实验,测得4小时后a中含氧量为8.32 g/L,b中含氧量为6.23 g/L。从氧循环的角度分析,氧含量不同的原因是
。
CO2+H2O H2CO3
a中水草经光合作用,将二氧化碳转化为氧气
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07
学 科 实 践
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1.设计一张“低碳行为”宣传海报。
2.“碳中和”,我们一直在行动。我国宣布在2060年前实现碳中和,“碳封存”与“碳转化”是实现碳中和目标不可或缺的重要技术选择。查阅资料,了解我国在“碳封存”“碳转化”中采取的技术方法,收集并简单梳理,然后进行分享。
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2.我国在“碳封存”方面,采用地质封存(如利用油气层通过CO2强化采油技术、煤层通过ECBM技术、深部咸水层进行封存)和海洋封存(注入海底咸水层或与岩石反应矿化);碳转化则有生物转化(微生物将CO2转为甲烷、液相产物或碳酸盐矿物)、化学转化(如制成甲醇)及电化学转化(生成一氧化碳等)等技术方法。
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THANKS
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