知识体系构建
脉络梳理,构建知识体系
碳和碳的氧化物
单质
金刚石
石墨
$\ce{C_{60}}$
碳单质的化学性质
常温下不活泼
可燃性
$\ce{C + O_{2} (充足) \xlongequal{点燃} ①}$
$\ce{2C + O_{2} (不足) \xlongequal{点燃} ②}$
能与某些氧化物反应: $\ce{C + 2CuO \xlongequal{高温} ③}$ , $\ce{C + CO_{2} \xlongequal{高温} ④}$
氧化物
$\ce{CO_{2}}$
性质
物理性质:通常状况下是无色、无臭的气体,密度比空气大,能溶于水
化学性质
不能燃烧,通常也不支持燃烧,不能供给呼吸
与水反应: ⑤
与石灰水反应: ⑥
实验室制法
试剂:石灰石(或大理石)、稀盐酸
原理: ⑦ (用化学方程式表示)
发生装置:固+液(常温下)
收集方法:向上排空气法
检验:通入澄清石灰水,若 ⑧ , 则说明是$\ce{CO_{2}}$
验满:将燃着的木条放在 ⑨ , 若木条熄灭,则说明$\ce{CO_{2}}$已集满
用途:灭火、光合作用、作气体肥料、作化工原料、干冰用作制冷剂及用于人工增雨等
对环境的影响:加剧温室效应的主要气体
$\ce{CO}$
物理性质:无色、无臭的气体,密度比空气略小,难溶于水
化学性质
⑩ 性: $\ce{2CO + O_{2} \xlongequal{点燃} 2CO_{2}} \to$ 气体燃料 (煤气的主要成分)
能与某些氧化物反应: $\ce{CO + CuO \xlongequal{\Delta} Cu + CO_{2}} \to$ 用于冶金工业
毒性:极易与人体血液中的血红蛋白结合,使人由于缺氧而中毒
对环境的影响:污染空气的有害气体之一
根据转化关系图写出反应的化学方程式。
(1) 。
(2) 。
(3) 。
(4) 。
(5) 。
(6) 。
(7) 。
(8) 。
(9) 。
(10) 。
(11) 。

① $\ce{CO_{2}}$
② $\ce{2CO}$
③ $\ce{2Cu + CO_{2} \uparrow}$
④ $\ce{2CO}$
⑤ $\ce{CO_{2} + H_{2}O\xlongequal{\;\;}H_{2}CO_{3}}$
⑥ $\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2}\xlongequal{\;\;}CaCO_{3} \downarrow + H_{2}O}$
⑦ $\ce{CaCO_{3} + 2HCl\xlongequal{\;\;}CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2} \uparrow}$
⑧ 澄清石灰水变浑浊
⑨ 集气瓶瓶口
⑩ 可燃
(1) $\ce{2C + O_{2}(不足)\xlongequal{点燃}2CO}$
(2) $\ce{C + O_{2}(充足)\xlongequal{点燃}CO_{2}}$
(3) $\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温}2Cu + CO_{2}\uparrow}$
(4) $\ce{2CO + O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2}}$
(5) $\ce{CO + CuO\xlongequal{\Delta}Cu + CO_{2}}$
(6) $\ce{CO_{2} + C\xlongequal{高温}2CO}$
(7) $\ce{CO_{2} + H_{2}O\xlongequal{\;\;}H_{2}CO_{3}}$
(8) $\ce{H_{2}CO_{3}\xlongequal{\;\;}H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
(9) $\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2}\xlongequal{\;\;}CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
(10) $\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$
(11) $\ce{CaCO_{3} + 2HCl\xlongequal{\;\;}CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$

【分析】本题围绕碳和碳的氧化物的知识体系展开，需梳理碳单质、CO、CO₂、H₂CO₃、CaCO₃之间的相互转化关系，结合各物质的化学性质（如碳的可燃性、还原性，CO的可燃性、还原性，CO₂的酸性、与碱的反应等），明确每个转化的反应物、生成物及反应条件，从而正确书写对应的化学方程式，同时掌握相关性质的应用（如CO₂的检验、验满等）。
【解析】
1. 碳单质的化学性质：
碳在充足氧气中燃烧生成二氧化碳：$\ce{C + O_{2}(充足)\xlongequal{点燃}CO_{2}}$
碳在不充足氧气中燃烧生成一氧化碳：$\ce{2C + O_{2}(不足)\xlongequal{点燃}2CO}$
碳还原氧化铜生成铜和二氧化碳：$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温}2Cu + CO_{2}\uparrow}$
碳与二氧化碳高温反应生成一氧化碳：$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温}2CO}$
2. CO₂的化学性质：
与水反应生成碳酸：$\ce{CO_{2} + H_{2}O\xlongequal{}H_{2}CO_{3}}$
与石灰水反应生成碳酸钙沉淀和水：$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2}\xlongequal{}CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
3. CO₂实验室制法：
原理（石灰石/大理石与稀盐酸反应）：$\ce{CaCO_{3} + 2HCl\xlongequal{}CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
CO₂检验：通入澄清石灰水，若澄清石灰水变浑浊，则为CO₂
CO₂验满：将燃着的木条放在集气瓶瓶口，木条熄灭则集满
4. CO的化学性质：
可燃性：$\ce{2CO + O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2}}$，作气体燃料
5. 转化图中的反应：
(1) 碳生成一氧化碳：$\ce{2C + O_{2}(不足)\xlongequal{点燃}2CO}$
(2) 碳生成二氧化碳：$\ce{C + O_{2}(充足)\xlongequal{点燃}CO_{2}}$
(3) 碳还原氧化铜：$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温}2Cu + CO_{2}\uparrow}$
(4) 一氧化碳燃烧生成二氧化碳：$\ce{2CO + O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2}}$
(5) 一氧化碳还原氧化铜：$\ce{CO + CuO\xlongequal{\Delta}Cu + CO_{2}}$
(6) 二氧化碳与碳高温生成一氧化碳：$\ce{CO_{2} + C\xlongequal{高温}2CO}$
(7) 二氧化碳与水生成碳酸：$\ce{CO_{2} + H_{2}O\xlongequal{}H_{2}CO_{3}}$
(8) 碳酸分解：$\ce{H_{2}CO_{3}\xlongequal{}H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
(9) 二氧化碳与石灰水生成碳酸钙：$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2}\xlongequal{}CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
(10) 碳酸钙高温分解：$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$
(11) 碳酸钙与盐酸反应：$\ce{CaCO_{3} + 2HCl\xlongequal{}CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
【答案】
① $\ce{CO_{2}}$；② $\ce{2CO}$；③ $\ce{2Cu + CO_{2} \uparrow}$；④ $\ce{2CO}$；⑤ $\ce{CO_{2} + H_{2}O\xlongequal{\;\;}H_{2}CO_{3}}$；⑥ $\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2}\xlongequal{\;\;}CaCO_{3} \downarrow + H_{2}O}$；⑦ $\ce{CaCO_{3} + 2HCl\xlongequal{\;\;}CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2} \uparrow}$；⑧ 澄清石灰水变浑浊；⑨ 集气瓶瓶口；⑩ 可燃；
(1) $\ce{2C + O_{2}(不足)\xlongequal{点燃}2CO}$；(2) $\ce{C + O_{2}(充足)\xlongequal{点燃}CO_{2}}$；(3) $\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温}2Cu + CO_{2}\uparrow}$；(4) $\ce{2CO + O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2}}$；(5) $\ce{CO + CuO\xlongequal{\Delta}Cu + CO_{2}}$；(6) $\ce{CO_{2} + C\xlongequal{高温}2CO}$；(7) $\ce{CO_{2} + H_{2}O\xlongequal{\;\;}H_{2}CO_{3}}$；(8) $\ce{H_{2}CO_{3}\xlongequal{\;\;}H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$；(9) $\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2}\xlongequal{\;\;}CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$；(10) $\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$；(11) $\ce{CaCO_{3} + 2HCl\xlongequal{\;\;}CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
【知识点】
碳及其化合物转化、化学方程式书写、二氧化碳的性质与制备
【点评】
本题综合考查碳单质、一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸钙的化学性质及相互转化，是碳和碳的氧化物知识点的系统梳理，需学生熟练掌握各物质的反应规律，属于基础且重要的知识内容，对构建元素化合物知识体系有帮助。
【难度系数】
0.6