碳和碳的化合物家族龐大，物質種類繁多，在化學中佔有重要的地位，而且這部分知識與生產、生活、科技聯絡緊密，與當今社會的熱點問題——能源問題和環境問題密切相關，因此，這部分知識一直是歷年來中考化學命題的必考點和熱點。
一、金剛石、石墨、C60的物理性質和用途的比較
例1（2020年長沙）兩位英國科學家因在石墨烯材料方面的開創性研究獲得2020年諾貝爾獎。石墨烯是由碳元素組成的單質，下列關於碳單質的說法正確的是（）。
A。金剛石是天然存在的最硬的物質，可用來裁玻璃
B。石墨有金屬光澤，有導電性，所以是一種金屬
C。活性炭具有吸附性，可以吸附所有物質
D。金剛石、石墨和足球烯（C60）都是由碳原子直接構成的
解析金剛石是天然存在的最硬的物質，可以做鑽頭，切割玻璃大理石等，A正確；石墨是由碳元素組成的非金屬單質，B錯誤；活性炭具有吸附性，能吸附色素和異味，並不能吸附所有物質，C錯誤；金剛石、石墨是碳原子直接構成，足球烯由C60分子構成，D錯誤。
答案：A
二、碳單質的化學性質
例2（2020年成都）按如圖1進行實驗，下列分析或結論正確的是（）。
圖1
A。導管口剛有氣泡冒出說明反應開始
B。實驗結束應立即倒出粉末
C。木炭能使氧化銅還原為銅
D。固體減少的質量一定等於生成二氧化碳質量
解析導管口剛開始冒出的氣泡是裝置內的空氣，不能說明反應開始，A錯誤；實驗結束應待試管冷卻至室溫後倒出粉末，防止生成的銅被氧氣氧化，B錯誤；木炭與氧化銅反應生成銅和二氧化碳，木炭奪取了氧化銅中的氧，將氧化銅還原為銅，C正確；反應物木炭能與試管內空氣中的氧氣反應生成二氧化碳，參加反應的物質中有氧氣，根據質量守恆定律，生成CO2的質量和生成銅的質量等於參加反應的木炭、氧化銅及氧氣的質量和，固體減少的質量不一定等於生成二氧化碳的質量，D錯誤。
答案：C
三、二氧化碳的性質與用途
例3（2020年蘇州）用如圖2所示裝置探究CO2能否與H2O反應。滴加鹽酸，待試管乙中液體變紅後，將其加熱至沸騰，紅色不褪去。下列說法正確的是（）。
圖2
A。甲中逸出的氣體只含CO2
B。乙中液體變紅，證明CO2能與水反應
C。加熱後紅色不褪去，說明碳酸受熱不分解
D。欲達到實驗目的，可將鹽酸改為稀硫酸
解析碳酸鈣與25%的鹽酸反應生成二氧化碳，二氧化碳進入紫色石蕊試液中與水反應生成碳酸，碳酸呈酸性會使紫色石蕊變紅，但碳酸不穩定，受熱易分解，將乙中液體加熱至沸騰紅色仍不褪去，說明二氧化碳中混有揮發出的氯化氫氣體，A、C錯誤；乙中紫色石蕊試液變紅，可能是氯化氫氣體溶於水生成鹽酸導致的，不一定能證明二氧化碳與水反應生成了碳酸，B錯誤；為了排除氯化氫氣體對實驗的干擾，可將具有揮發性的鹽酸換成不具有揮發性的稀硫酸，D正確。
答案：D
四、二氧化碳對生活和環境的影響
例4（2020年泰安）自然界中的“碳迴圈”和“氧迴圈”為生態系統的正常運轉提供了可靠的資源保障，迴圈過程中CO2起著非常重要的作用，圖3是這種作用的具體體現之一。
圖3
（1）CO2的水溶液能使紫色石蕊試液變紅色，其原因是__（用化學方程式表示）。
（2）有機物A完全燃燒的化學方程式：
A+6O2==點燃6CO2+6H2O
則A的化學式是__。
（3）下列關於“碳迴圈”和“氧迴圈”的說法錯誤的是__（填序號，下同）。
A。無機物和有機物性質不同，但在一定條件下能相互轉化
B。碳迴圈和氧迴圈分別是指二氧化碳和氧氣的迴圈
C。綠色植物透過光合作用，將太陽能轉化成化學能
D。碳迴圈和氧迴圈有利於維持大氣中二氧化碳和氧氣含量的相對穩定
（4）煤的燃燒會產生大量CO2；透過煤的綜合利用可獲得多種產品，有很多用途，其中焦炭廣泛應用於鍊鐵。下列說法正確的是__。
A。煤加工成焦炭的變化屬於物理變化
B。人類只能透過燃料的燃燒獲取能量
C。煤燃燒產生的二氧化碳是汙染空氣的主要物質
D。煤是複雜的混合物，除了含有碳、氫元素外，還含有少量硫、氮等元素
解析（1）二氧化碳的水溶液能使紫色石蕊試液變紅色，其原因是二氧化碳溶於水並與水反應生成碳酸，使紫色石蕊溶液變紅，反應的化學方程式為H2O+CO2==H2CO3。
（2）根據有機物A完全燃燒的化學方程式A+6O2==點燃6CO2+6H2O，已知反應前：12個氧原子，反應後：6個碳原子、18個氧原子、12個氫原子，則A中含6個碳原子、12個氫原子、6個氧原子，則A的化學式是C6H12O6。
（3）無機物和有機物性質不同，但在一定條件下能相互轉化，如植物的光合作用，二氧化碳與水透過光合作用生成有機物葡萄糖，A正確；碳迴圈和氧迴圈分別是指含有碳元素和含有氧元素的物質的迴圈，不是指二氧化碳和氧氣的迴圈，B錯誤；光合作用生成的葡萄糖提供人體所需要的能量，該能量來自於光合作用儲存的太陽能。因此說，光合作用是把太陽能轉化為化學能儲存在葡萄糖中。所以綠色植物透過光合作用，將太陽能轉化成化學能，C正確；碳迴圈和氧迴圈有利於維持大氣中氧氣和二氧化碳含量的相對穩定，D正確。
（4）煤加工成焦炭的變化中生成了新物質，屬於化學變化，A錯誤；人類除了透過燃料的燃燒獲取能量，還可以透過風力、潮汐、太陽等獲取能量，B錯誤；煤燃燒產生的二氧化碳是造成溫室效應的主要氣體，但不是汙染性氣體，C錯誤；煤是複雜的混合物，除了含有碳、氫元素外，還含有少量硫、氮等元素，D正確。
答案：（1）H2O+CO2==H2CO3
（2）C6H12O6（3）B （4）D
五、二氧化碳的實驗室製法
例5（2020年東營）化學是一門以實驗為基礎的自然科學。根據所學知識回答以下問題：
（1）實驗室製取二氧化碳，應選用以下藥品①塊狀石灰石②碳酸鈉粉末③稀鹽酸④稀硫酸中的__（填序號）。現有大理石粉末和稀硫酸，你認為__（填“能”或“否”）用於實驗室製取二氧化碳。
（2）實驗室有圖4所示裝置，根據要求回答問題：
圖4
Ⅰ。寫出標號儀器的名稱①__，②__。
Ⅱ。對比裝置B、C，有錯誤的是__（填序號，下同）。
Ⅲ。實驗室要製取二氧化碳應選擇的發生裝置是__，收集裝置是__；利用製取二氧化碳的發生和收集裝置還能製取另外一種常見氣體，利用此裝置製取該氣體的化學方程式是__。
解析（1）塊狀石灰石與稀鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，反應速度適中，二氧化碳便於收集；塊狀石灰石與稀硫酸反應生成微溶的硫酸鈣、水和二氧化碳，微溶的硫酸鈣覆蓋在石灰石的表面，阻止反應的進一步進行，不能持續地得到二氧化碳；碳酸鈉粉末與稀鹽酸、稀硫酸生成二氧化碳時，反應速度較快，不便於收集二氧化碳。實驗室製取二氧化碳，應選用塊狀石灰石和稀鹽酸。大理石粉末和稀硫酸接觸面積較大，大理石粉末和稀硫酸充分接觸，可持續地得到二氧化碳，因此能用於實驗室製取二氧化碳。
（2）Ⅰ。儀器①為長頸漏斗，儀器②為錐形瓶。Ⅱ。對比裝置B、C，有錯誤的是C，原因是C中長頸漏斗沒有插入液麵以下，生成的二氧化碳氣體會從長頸漏斗逸出。Ⅲ。實驗室製取二氧化碳，常用大理石或石灰石與鹽酸反應，該反應的反應物是固體和液體，不需加熱，屬於固、液混合不加熱型，發生裝置是B或D；二氧化碳密度大於空氣，可用向上排空氣法收集，收集裝置是E；利用製取二氧化碳的發生和收集裝置還能製取另外一種常見氣體，該氣體可以是氧氣，所用藥品是過氧化氫溶液和二氧化錳，過氧化氫溶液和二氧化錳反應的反應物是固體和液體，不需要加熱，氧氣密度大於空氣，可用向上排空氣法收集，反應的化學方程式為2H2O2===MnO2O2↑+2H2O。
答案：（1）①③能（2）Ⅰ。長頸漏斗錐形瓶Ⅱ。C Ⅲ。B（或D） E
2H2O2===MnO2O2↑+2H2O
六、一氧化碳的性質
例6（2020年濰坊）利用甲酸（HCOOH）與濃硫酸製備CO，並用如圖5所示實驗裝置驗證CO的有關性質。
已知：HCOOH=====60℃80℃濃硫酸CO↑+H2O
下列說法不正確的是（）。
圖5
A。操作時，先點燃乙處酒精燈，再滴加HCOOH
B。裝置丙的作用是防止倒吸
C。裝置丁既可檢驗CO2，又可收集CO
D。隨著反應進行，濃硫酸濃度降低，產生CO氣體速率減小
解析一氧化碳還原氧化鐵時應先通入一氧化碳，排盡裝置內的空氣，再加熱氧化鐵，即應先滴加甲酸，A錯誤；若沒有裝置丙，停止加熱後裝置冷卻，使裝置內壓強減小，裝置丁中的溶液就會進入裝置乙中，使玻璃儀器破裂，B正確；反應生成的二氧化碳可以用澄清石灰水來檢驗，未反應掉的CO透過裝置丁中右側導管進入並排出澄清石灰水收集在裝置丁中，C正確；反應速率與溶液的濃度有關，濃度越小，反應速率越小，D正確。答案：A
七、CO和CO2性質的比較
例7（2020年雲南）對比是學習化學的重要方法。下列關於CO2與CO的比較中錯誤的是（）。
A。CO2可用於滅火，CO可用作燃料
B。CO2能溶於水，CO難溶於水
C。CO2可用於光合作用，CO可用於人工降雨
D。CO2會造成溫室效應，CO易與血液中的血紅蛋白結合引起中毒
解析二氧化碳不燃燒、也不支援燃燒，可用於滅火，一氧化碳具有可燃性，可用作燃料，A正確；二氧化碳能溶於水，一氧化碳難溶於水，B正確；二氧化碳是光合作用的重要原料，乾冰是固體二氧化碳，乾冰昇華吸熱，可用於人工降雨，不是一氧化碳，C錯誤；二氧化碳會造成溫室效應，一氧化碳有毒，極易與血液中的血紅蛋白結合，從而使血紅蛋白不能再與氧氣結合，造成生物體缺氧，D正確。答案：C
八、碳及其化合物之間的轉化關係
例8（2020年甘孜州） CO、CO2和CaC O3的轉化關係如圖6所示。下列說法錯誤的是（）。
圖6
A。（1）可透過物質的還原性實現
B。（2）可透過物質的可燃性實現
C。（3）可透過與澄清石灰水反應實現
D。（4）可透過分解反應實現
解析（1）是由一氧化碳轉化為二氧化碳，碳的化合價升高了，碳元素被氧化，說明一氧化碳具有還原性，因此可透過物質的還原性實現，A正確；（2）是二氧化碳轉化為一氧化碳，可以透過碳和二氧化碳在高溫的條件下生成一氧化碳，二氧化碳不能燃燒，因此不能透過物質的可燃性實現，B錯誤；（3）是二氧化碳轉化為碳酸鈣，將二氧化碳通入澄清石灰水中，反應生成碳酸鈣沉澱和水，C正確；（4）是碳酸鈣轉化為二氧化碳，可透過高溫煅燒碳酸鈣分解生成二氧化碳和氧化鈣來實現，D正確。
答案：B
