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) 。

$\ce{CO_{2}}$
$\ce{2CO}$
$\ce{2Cu + CO_{2} \uparrow}$
$\ce{2CO}$
$\ce{CO_{2} + H_{2}O\xlongequal{\;\;}H_{2}CO_{3}}$
$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2}\xlongequal{\;\;}CaCO_{3} \downarrow + H_{2}O}$
$​ \mathrm {CaCO}_{3} + 2\mathrm {HCl}\xlongequal{\;\;}\mathrm {CaCl}_{2} + \mathrm {H}_{2}\mathrm {O} + \mathrm {CO}_{2} ↑​$
澄清石灰水变浑浊
集气瓶瓶口
可燃
$\ce{2C + O_{2}(不足)\xlongequal{点燃}2CO}$
$\ce{C + O_{2}(充足)\xlongequal{点燃}CO_{2}}$
$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温}2Cu + CO_{2}\uparrow}$
$\ce{2CO + O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2}}$
$\ce{CO + CuO\xlongequal{\Delta}Cu + CO_{2}}$
$\ce{CO_{2} + C\xlongequal{高温}2CO}$
$\ce{CO_{2} + H_{2}O\xlongequal{\;\;}H_{2}CO_{3}}$
$\ce{H_{2}CO_{3}\xlongequal{\;\;}H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
$​ \mathrm {CO}_{2} + \mathrm {Ca}(\mathrm {OH)}_{2}\xlongequal{\;\;}\mathrm {CaCO}_{3}↓ + \mathrm {H}_{2}\mathrm {O}​$
$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$
$​ \mathrm {CaCO}_{3} + 2\mathrm {HCl}\xlongequal{\;\;}\mathrm {CaCl}_{2} + \mathrm {H}_{2}\mathrm {O} + \mathrm {CO}_{2}↑​$

【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之间的转化关系，结合各物质的化学性质，准确写出对应反应的化学方程式。解题时，先回忆碳单质的可燃性（氧气充足/不足时的产物）、还原性（还原金属氧化物、与CO₂反应），CO的可燃性与还原性，CO₂与水、石灰水的反应，碳酸的不稳定性，碳酸钙的分解与和酸的反应等核心知识点，再对应图中序号逐一推导反应。
【解析】
1. 碳在氧气不足时燃烧生成一氧化碳：$\ce{2C + O_{2} (不足) \xlongequal{点燃} 2CO}$；
2. 碳在氧气充足时燃烧生成二氧化碳：$\ce{C + O_{2} (充足) \xlongequal{点燃} CO_{2}}$；
3. 碳还原氧化铜生成铜和二氧化碳：$\ce{C + 2CuO \xlongequal{高温} 2Cu + CO_{2} \uparrow}$；
4. 一氧化碳燃烧生成二氧化碳：$\ce{2CO + O_{2} \xlongequal{点燃} 2CO_{2}}$；
5. 二氧化碳与碳在高温下反应生成一氧化碳：$\ce{CO_{2} + C \xlongequal{高温} 2CO}$；
6. 一氧化碳还原氧化铜生成铜和二氧化碳：$\ce{CO + CuO \xlongequal{\Delta} Cu + CO_{2}}$；
7. 二氧化碳与水反应生成碳酸：$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$；
8. 碳酸分解生成二氧化碳和水：$\ce{H_{2}CO_{3} = H_{2}O + CO_{2} \uparrow}$；
9. 二氧化碳与澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀和水：$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3} \downarrow + H_{2}O}$；
10. 碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳：$\ce{CaCO_{3} \xlongequal{高温} CaO + CO_{2} \uparrow}$；
11. 碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳：$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2} \uparrow}$；
知识体系填空依次为：$\ce{CO_{2}}$、$\ce{2CO}$、$\ce{2Cu + CO_{2} \uparrow}$、$\ce{2CO}$、$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$、$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3} \downarrow + H_{2}O}$、$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2} \uparrow}$、澄清石灰水变浑浊、集气瓶瓶口、可燃。
【答案】
知识体系填空：$\ce{CO_{2}}$；$\ce{2CO}$；$\ce{2Cu + CO_{2} \uparrow}$；$\ce{2CO}$；$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$；$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3} \downarrow + H_{2}O}$；$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2} \uparrow}$；澄清石灰水变浑浊；集气瓶瓶口；可燃；
转化反应：
(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)$\ce{CO_{2} + C \xlongequal{高温} 2CO}$；
(6)$\ce{CO + CuO \xlongequal{\Delta} Cu + CO_{2}}$；
(7)$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$；
(8)$\ce{H_{2}CO_{3} = H_{2}O + CO_{2} \uparrow}$；
(9)$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3} \downarrow + H_{2}O}$；
(10)$\ce{CaCO_{3} \xlongequal{高温} CaO + CO_{2} \uparrow}$；
(11)$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2} \uparrow}$
【知识点】
碳单质的化学性质；二氧化碳的性质与制备；碳及其化合物的转化
【点评】
本题是碳和碳的氧化物知识的综合梳理题，将碳单质、一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸钙的核心性质与转化关系整合，有助于学生构建完整的知识网络，考查对基础化学方程式的掌握程度，是典型的知识体系构建类题目。
【难度系数】
0.5