人教版九年级化学上册尖子生必备题典【考点精讲精练】第十三讲常见的碳单质及二氧化碳的制取(原卷版+解析)

这是一份人教版九年级化学上册尖子生必备题典【考点精讲精练】第十三讲常见的碳单质及二氧化碳的制取(原卷版+解析)，共24页。试卷主要包含了金刚石，二氧化碳的实验室制法，实验室制取二氧化碳的研究与实践等内容，欢迎下载使用。
一、金刚石、石墨和C60物理性质：
1.金刚石：纯净的金刚石是无色透明、正八面体形状的固体，它是天然存在的最硬的物质。
用途：可用作钻石，可用来裁玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属，以及装在钻探机的钻头上，钻凿坚硬的岩层等。
2.石墨：是一种深灰色的有金属光泽而不透明的细鳞片状固体。石墨很软，有滑腻感。此外，石墨还具有优良的导电性能。
用途：可用来作电极，润滑剂等
3.不同的元素可以组成不同的物质，同一种元素也可以组成不同的物质。
4.木炭和活性炭具有吸附性。
5.在常温下，碳的化学性质很稳定；在高温下，碳能够与很多物质发生反应。
6.物质的性质在很大程度上决定物质的用途。
二、二氧化碳的实验室制法
1.药品：大理石（或石灰石）、稀盐酸。
2.反应原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+ H2O+CO2↑
3.发生装置和收集装置：
（1）发生装置：“固——液不加热型”。气体的发生装置由反应物的状态和反应条件决定。制取二氧化碳常用的发生装置如下：
（2）装置连接时要注意以下两点：
①长颈漏斗的下端管口必须插入到液面以下，否则生成的气体会从长颈漏斗口跑掉；
②导气管伸入容器内无需太长，更不能插入到液面以下。若伸入到液面下，
气体就无法从导管口排出。
（3）收集装置：气体的收集方法由气体的密度和气体的溶解性决定。二氧
化碳能溶于水，密度比空气的大，通常采用向上排空气法收集（如右图所
示）。收集时要注意将导管插到瓶底。
4.验满：将燃着的木条置于集气瓶口，如木条熄灭，则二氧化碳收集满了。
5.检验：将产生的气体通入澄清的石灰水中，若观察到石灰水变浑浊，说明
有CO2生成。
【特别注意】
药品选用应注意的问题：
（1）不能用浓盐酸。浓盐酸挥发出的氯化氢气体混入二氧化碳中，导致所收集的二氧化碳不纯。
（2）不能用硫酸。因为硫酸跟碳酸钙反应（H2SO4+CaCO3=CaSO4+H2O+CO2↑） 生成的硫酸钙微溶于水，它覆盖在石灰石的表面，阻碍了石灰石与硫酸进一步接触，使反应难以继续进行。
（3）不可用碳酸钠。因为碳酸钠是固体粉末且易溶于水，它与盐酸反应（Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑）速率太快，不便于控制，且碳酸钠比石灰石价格高，不经济。
三、实验室制取二氧化碳的研究与实践
1.化学反应原理的确定：可以生成二氧化碳的化学反应有很多，例如：
（1）碳在氧气（或空气）中燃烧：C+O2CO2
(2)碳在高温下还原金属氧化物：2CuO+C2Cu+CO2↑ 2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑
(3)石灰石高温分解： CaCO3 CaO+CO2↑
(4)大理石（或石灰石）与稀盐酸在常温下反应：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
(5)蜡烛、木柴、酒精、汽油等含碳物质的燃烧都可产生二氧化碳气体。
有二氧化碳生成的化学反应不一定都适用于实验室制取二氧化碳。首先要考虑可操作性，其次再考虑哪个更方便易行、原料是否易得、是否利于收集等。（1）和（5）虽然都能生成二氧化碳，但由于燃烧需要在氧气（由空气）中进行，放出大量的热，对仪器、装置的要求高而且复杂，燃烧后的高温气体收集也很困难，所以在实验室里可操作性差；（2）和（3）需在高温下进行，操作较复杂且消耗能源。（4）方案操作简便，故实验室通常选用大理石（或石灰石）与稀盐酸反应来制取二氧化碳。
2.实验室制取气体装置的确定：制取气体的装置包括发生装置和收集装置两部分，其选择依据如下：
（1）气体发生装置的选择：由反应物的状态和反应条件来确定。①若反应物只有固体，反应需要加热时，应选择下图A所示的实验装置。②若反应物状态为固体+液体，反应不需要加热时，应选择下图B所示的实验装置。
（2）气体收集装置的选择：依据气体的物理性质（是否溶解于水、密度比空气大还是小）和化学性质（是否与水、空气发生反应）来选择。
①气体的密度大于空气的密度（或相对分子质量大于29），可用向上排空气法收集（上图D）。
②气体的密度小于空气的密度（或相对分子质量小于29），可用向下排空气法收集（上图E）。
③气体不易（或难）溶于水且不与水反应，可用排水法收集（上图C）。
【特别注意】
1.实验室制取气体的一般思路和方法：
（1）首先要研究实验室制取气体的化学反应原理，即选择合适的反应物和反应条件（如常温、加热、加催化剂等），还要选择合适的实验装置，研究如何验证制得的气体等。
（2）选择反应时，要考虑原料易得，反应条件要求不高，操作简便安全，反应速率适中，生成气体不混入其他气体，便于收集。
（3）制取气体的装置包括发生装置和收集装置两部分。选择气体发生装置要根据反应物的状态和反应条件；选择气体的收集装置应考虑气体的密度和气体的溶解性及气体是否与水反应。
（4）验证气体时，实验现象要明显。
2.氧气、二氧化碳的实验室制法比较：
好题精炼
【例题1】有关金刚石和石墨说法的说法正确的是（ ）
A.都有可燃性 B.都有导电性 C.都有滑腻感 D.都是由碳分子构成
【变式题】有关金刚石和石墨说法的说法正确的是（ ）
A.都能导电 B.都是很色固体 C.化学性质相同 D.结构相同
【例题2】C60在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。下列关于C60的叙述不正确的是（ ）
A.该物质由C60分子构成 B.该物质由60个碳原子构成
C.其相对分子质量是720 D.C60和C70是两种物质
【例题3】检验CO2是否收集满的正确方法是（ ）
A．将燃着的木条伸入集气瓶内 B．将带火星的木条放在集气瓶口
C．将澄清石灰水倒入集气瓶中 D．将燃着的木条放在集气瓶口
【例题4】实验室制取二氧化碳的实验操作正确的是（ ）
A．搭好装置后，检查装置气密性 B．先加入大理石，再加入稀硫酸
C．用向下排空气法收集二氧化碳 D．用带火星的木条放在瓶口验满
【例题5】下列有关CO2实验的图示正确的是（ ）
A．制取CO2 B．收集CO2
C．验证CO2已集满 D．验证CO2能与水反应
【例题6】实验室制取二氧化碳的有关操作如下图，正确的是（ ）
A．检查气密性 B．制气
C．收集 D．检验二氧化碳
【例题7】下列制取二氧化碳气体的发生装置，其中合理的是（ ）
A． B． C． D．
【例题8】实验室制取O2或CO2气体的发生装置如图1，请回答下列问题：
（1）写出仪器A的名称 ．
（2）为了制得较纯净的O2最好选用 法收集．
（3）要制取较多CO2，应对图1中仪器进行怎样改进 ．要控制反应的速率，应对图1中仪器进行怎样改进 ．
（4）制取CO2时，某同学在装置中添加了多孔隔板（图2），实验时，可将固
体药品放在 （填“a”或“b”）处，图2与图1相比有什么优点 ．
（5）C+O2点燃¯CO2 是我们最熟悉的反应，生成物也只有CO2，为什么在实验室我们不利用碳的燃烧来制取CO2，其主要原因是 ．
【例题9】（1）请你和小明一起进行实验室制取二氧化碳药品选择的探究．
小明对三组药品进行了研究，实验记录如下：
从制取和 的角度分析，一般选择第①组药品，所发生反应的化学方程式为 ；不选择第③组药品的原因是 ．
（2）利用如图所示装置进行二氧化碳的制备和性质实验．
实验进行一段时间后，“人”字管右端可以观察到的现象是 ，发生反应的化学方程式为 ，被石蕊溶液浸湿的纸质小花的颜色变化为 ，若将 的木条从干燥管的上管口伸入管内，可以看到 ，说明二氧化碳具有 的性质．
【例题10】甲乙是某同学设计的两套制取二氧化碳的发生装置，对两套装置分析不正确的是（ ）
A．此时甲装置中的止水夹M处于关闭状态
B．甲装置气体导出过程中容器内外气压相等
C．甲装置优点可以控制化学反应的发生与停止
D．乙装置N处添加止水夹可以与甲装置具有相同功能
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1.文房四宝“笔墨纸砚”中，墨的主要成分是（ ）
A.碳 B.硅 C.磷 D.碘
2.我国古代画家、书法家用墨（炭黑等制成）绘制或书写的字画能够保存至今而不变色的原因是（ ）
A.碳在常温下化学性质不活波 B.炭黑具有很强的吸附能力
C.部分炭黑转变成了更稳定的物质 D.碳单质不溶于水
3. 如图是小科完成CO2的制取、收集和验满的主要操作过程，其中需要纠正的是（ ）
A．气密性检查 B．添加试剂 C．收集气体 D．验满
4. 常用于检验二氧化碳气体的物质是（ ）
A．水 B．澄清石灰水 C．食盐水 D．糖水
6．实验室制二氧化碳有以下操作：①向锥形瓶中加入大理石；②向长颈漏斗中注入稀盐酸；③检验生成的气体是二氧化碳；④检查装置气密性；⑤收集气体并验满二氧化碳．正确的操作顺序是（ ）
A．④②③⑤① B．④①②③⑤ C．④②①③⑤ D．④②⑤③①
7. 如图是实验室常见的一些装置，关于装置的选择和使用错误的是（ ）
A．甲装置既可以作为制取氧气的发生装置，也可以作为制取二氧化碳的发生装置
B．乙装置可作为利用干燥的高锰酸钾制取氧气的发生装置
C．丙装置测量氧气体积时，瓶内装满水，气体从c端进入，另一端与量筒相连
D．若盐酸和石灰石足量，选择甲、丙两种装置，导管c接导管a依然无法收集到一瓶CO2
8.用下列装置进行实验，不能达到目的的是（ ）
A.干燥CO2 B.收集O2 D.验证CO2的性质 D.监控气体流速
9. 化学是一门以实验为基础的学科。结合提供的仪器，回答下列问题：
（1）写出仪器的名称：E ，H 。
（2）实验时，先要连接好仪器，把玻璃管插入带孔的橡胶塞时，先把玻璃管口 ，然后对准橡胶塞上的孔稍微用力转动，将其插入。
（3）从提供的仪器中选择组装一套制取二氧化碳的装置，你选择的仪器是 （填字母序号）。组装仪器的连个原则是①先左后右，② 。
10. 实验室制备并收集二氧化碳。
①选用药品。按下表进行实验，取等质量的大理石加入足量酸中（杂质不与酸反应），产生二氧化碳体积随时间变化曲线如图所示：

图中丙对应实验 （选填“I”“Ⅱ”或“Ⅲ”）。确定用乙对应的药品制备并收集二氧化碳，相应的化学方程式是 ；不用甲对应的药品，理由是 。
②搭建装置。组装简易启普发生器，应选用 （选填编号）。
③收集二氧化碳。用如图装置收集时，空气从 （选填“x”或“y”）端排出。
④检验二氧化碳。写出检验时反应的化学方程式 。
培优拓展
1.不能通过气压的变化控制反应的发生和停止的装置是（ ）
2. 根据碳与氧气的反应，回答下列问题：
（1)做“木炭的燃烧”实验时，将点燃的木炭放入燃烧匙，由上而下 （填“缓慢”或“迅速”）伸入盛有集满氧气的集气瓶中。
（2)碳不完全燃烧的化学方程式是 ，该反应属于基本反应类型中的 反应。（3)在相同温度和相同体积的条件下，气体压强与气体分子数成正比关系。将ag碳和bg氧气放入一恒容密闭容器中，在一定条件下恰好完全反应，相同温度下，测得反应前后容器内的气体压强分别为p1、p2.如果p1