氫氣、一氧化碳和碳是《中考化學》中的三種重要化學物質，它們具有相似的化學性質，即都具有可燃性，又都具有還原性。作為年輕教師，如何講好這一堂課呢？根據本人多年的教學經驗，要上好這堂課一定要吃透教材，鑽研中考大綱，認真分析往年的中考化學試題。中考涉及該知識點的題目很多，而且題目都具有一定的難度，考生很容易出現錯誤。例如2017年安徽省中考題“下列物質中，既具有可燃性，又具有還原性的氣體單質的是（ ）。A、木炭 ；B、氫氣；C、一氧化碳；D、二氧化碳。2018年江西省中考題“氫氣、碳和一氧化碳是三種化學性質相似的化合物（即可燃性、還原性），它們還原氧化銅的實驗裝置圖有什麼不同？為什麼？作為教師一定要對三種物質進行認真分析比較，從中發現它們的相似和不同之處；才可以讓學生避免在考試中出現失分。下面是對氫氣、一氧化碳和碳的性質和中考要求，進行詳細解析。

1、氫氣、一氧化碳和碳三者物理性質的差異，是中考的要點知識

雖然氫氣、一氧化碳和碳具有相似的化學性質，但是它們的組成元素卻各不相同，構成物質的微粒也各不相同。氫氣是由氫氣分子構成的單質，一氧化碳是由一氧化碳分子構成的化合物，碳是由碳原子直接構成的單質。它們三者的結構各不相同，所以它們的性質也存在很大差異，尤其是物理性質方面差異更大。氫氣是一種氣體單質，一氧化碳是一種氣體化合物，碳是一種固體單質，它們的物理性質如下圖所示。

氫氣、一氧化碳和碳的物理性質比較

【知識解析】碳的單質因物質内原子的排列不同，有很多不同的碳單質，比如金剛石、石墨、碳60、碳70、碳納米管等。碳的不同單質，物理性質也不相同，但是化學性質相同。

2、氫氣、一氧化碳和碳都具有可燃性，燃燒現象和方程式是中考重點知識。

雖然氫氣、一氧化碳和碳三者組成元素不相同，内部結構也完全不同，但是它們具有相似的化學性質，即都具體可燃性，是生産和生活中經常用到的燃料。氫氣是一種最環保的新型燃料，燃燒過程放熱多，産物為水，沒有環境污染。一氧化碳是水煤氣的主要成分之一，燃燒産熱多；但是有劇毒，産物為二氧化碳。過量的二氧化碳排放會帶來溫室效應，導緻地表穩定升高，南北兩極的冰川融化，綠地沙漠化，農作物減産等危害。碳單質是一種固體燃燒，比如煤的主要成分就是炭，燃燒時會産生有毒的一氧化碳，影響溫室效應的二氧化碳，還有粉塵污染等危害。

【燃燒現象】三者在空氣中燃燒的現象完全不同。

①氫氣：在空氣中燃燒，發出淡藍色的火焰，産生大量的熱，火焰上方倒扣的燒杯内壁有水珠出現。

【操作設計】在氫氣燃燒的火焰上方罩一個冷而幹燥的燒杯，仔細觀察燒杯内壁的現象和燒杯壁上的溫度變化。

氫氣燃燒實驗圖

②一氧化碳：火焰為藍色，産生大量的熱，生成的氣體物質能夠使澄清的石灰水變渾濁。

【操作設計】在一氧化碳燃燒的火焰上方罩一個内壁塗有澄清石灰水的冷燒杯，仔細觀察燒杯内壁的現象和燒杯壁上的溫度變化。

一氧化碳燃燒現象和檢驗

③碳：在空氣中加熱發紅、放出大量的熱、生成的氣體能使澄清石灰水變渾濁。

碳燃燒的産物有兩種，即一氧化碳和二氧化碳；主要是根據燃燒的環境不同，導緻産物不同。在氧氣充足的情況下，碳燃燒生成的是二氧化碳；在氧氣不充足的情況下，産生的是一氧化碳。

碳燃燒的産物因燃燒條件的不同而不同

【結論】三種物質都具有可燃性，能夠在空氣中燃燒，都放出大量的熱，可以作為産生和生活的重要燃料。

3、氫氣、一氧化碳和碳都具有還原性，其裝置圖的差異是中考難點知識。

它們不僅都具有可燃性，還都具有還原性，可以與金屬氧化物反應，作為工業上冶煉金屬的重要還原劑。下面以三者與氧化銅反應為例進行詳細講解。

⑴氫氣還原氧化銅實驗考點知識分析

氫氣在常溫下化學性質比較穩定，不輕易與其它物質發生反應；但是在點燃或加熱的條件下，具有還原性，能夠與具有氧化性的物質發生氧化還原反應。比如在加熱下，氫氣可以與氧化銅發生氧化還原反應，把銅從化合态還原成流離态的單質銅，操作設計如下圖所示。

氫氣還原氧化銅的實驗裝置圖

【設計步驟】

①組裝儀器，檢查裝置氣密性。

②裝入固體粉末，藥品平鋪在試管底部。

③先通氫氣，排淨試管内的空氣。

④加熱，先預熱，再對準藥品部位加熱。

⑤停止加熱，實驗完畢後，先停止加熱，繼續通入氫氣。

⑥停止通氫氣，直到試管冷卻。目的是防止生成的紅色銅單質在高溫下，被空氣中的氧氣氧化成氧化銅。

⑵一氧化碳還原氧化銅實驗考點知識分析

CO是冶金工業上一種重要的還原劑，經常用于冶煉鋼鐵和冶煉銅的工業反應中。CO的制取成本較低，操作也比較簡單，是一種廉價的工業還原劑；但是CO有劇毒，這也就要求在用CO作工業還原劑的時候，一定要注意安全，同時要加裝尾氣的處理裝置，防止有劇毒的CO氣體逸散到空氣中，對人和空氣造成污染和危害。下圖是CO還原氧化銅的實驗，裝置圖中與氫氣、碳還原氧化銅不同的是反應容器要在密閉的情況下進行，因此不能用普通試管，而要用硬質玻璃管。

一氧化碳還原氧化銅實驗裝置圖

【設計步驟】

①儀器組裝，檢查氣密性，因為CO有劇毒，所以一定要加裝尾氣處理。

②裝入氧化銅固體粉末，藥品平鋪在硬質玻璃管的中部。

③先通CO，防止硬質玻璃管内有空氣存在，不利于單質銅的生成。

④加熱，用酒精燈的外焰加熱，外焰溫度最高。

⑤實驗結束，熄滅酒精燈，停止加熱。

⑥停止通CO，切記不可以停止加熱的同時，也停止通CO氣體。加熱結束後，繼續通CO直到試管冷卻。

⑶碳還原氧化銅實驗考點知識分析

碳元素的單質有很多種，主要有金剛石、石墨、碳60、碳70、碳納米管等，其中焦炭是冶金工業上一種重要的還原劑。制取焦炭的成本很低，操作也比較簡單，而且産物為二氧化碳，對人和空氣的危害很小，因此成為冶金工業還原劑的首選。

碳還原氧化銅實驗裝置圖

⑷三種物質還原性重點解析

①三者還原氧化銅的反應方程式

氫氣、一氧化碳和碳還原氧化銅的反應方程式

②氧化還原反應概念分析

三種物質與氧化銅發生的都是氧化還原反應。在此反應中，三種物質都作還原劑，氧化銅是氧化劑，它們的關系如下。

還原劑：得氧---被氧化---氧化反應（在反應中氫氣、一氧化碳和碳得到氧）

氧化劑：失氧---被還原---還原反應（在反應中失去氧，生成銅單質）

③尾氣處理

一氧化碳作為還原劑還原氧化銅時，一定要加裝一個尾氣處理裝置，不能夠将尾氣直接排放到空氣中。氫氣和碳還原氧化銅，則不需要加裝尾氣處理裝置；氫氣還原氧化銅，隻有水蒸氣生成，不會對人和環境産生危害。碳還原氧化銅生成的尾氣主要為二氧化碳，可以不需要加處理裝置。常見的尾氣處理方法主要有收集法和燃燒法。

4、總結

氫氣、一氧化碳和碳是《初中化學》教材中化學性質相似的物質，它們既具有可燃性，又具有還原性。常用作生活和工業燃料，尤其是碳在工業冶金方面用途特别廣。三種物質還原氧化銅的實驗特别重要，是中考的熱點知識；尤其要注意三者的裝置圖、反應現象、反應方程式以及注意事項。它們三者之間既有相似的地方，也有不同的方面，大家一定要掌握，下面是三者的化學性質比較列表。

三者的化學性質比較

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