氢气、一氧化碳和碳是《中考化学》中的三种重要化学物质，它们具有相似的化学性质，即都具有可燃性，又都具有还原性。作为年轻教师，如何讲好这一堂课呢？根据本人多年的教学经验，要上好这堂课一定要吃透教材，钻研中考大纲，认真分析往年的中考化学试题。中考涉及该知识点的题目很多，而且题目都具有一定的难度，考生很容易出现错误。例如2017年安徽省中考题“下列物质中，既具有可燃性，又具有还原性的气体单质的是（ ）。A、木炭 ；B、氢气；C、一氧化碳；D、二氧化碳。2018年江西省中考题“氢气、碳和一氧化碳是三种化学性质相似的化合物（即可燃性、还原性），它们还原氧化铜的实验装置图有什么不同？为什么？作为教师一定要对三种物质进行认真分析比较，从中发现它们的相似和不同之处；才可以让学生避免在考试中出现失分。下面是对氢气、一氧化碳和碳的性质和中考要求，进行详细解析。

1、氢气、一氧化碳和碳三者物理性质的差异，是中考的要点知识

虽然氢气、一氧化碳和碳具有相似的化学性质，但是它们的组成元素却各不相同，构成物质的微粒也各不相同。氢气是由氢气分子构成的单质，一氧化碳是由一氧化碳分子构成的化合物，碳是由碳原子直接构成的单质。它们三者的结构各不相同，所以它们的性质也存在很大差异，尤其是物理性质方面差异更大。氢气是一种气体单质，一氧化碳是一种气体化合物，碳是一种固体单质，它们的物理性质如下图所示。

氢气、一氧化碳和碳的物理性质比较

【知识解析】碳的单质因物质内原子的排列不同，有很多不同的碳单质，比如金刚石、石墨、碳60、碳70、碳纳米管等。碳的不同单质，物理性质也不相同，但是化学性质相同。

2、氢气、一氧化碳和碳都具有可燃性，燃烧现象和方程式是中考重点知识。

虽然氢气、一氧化碳和碳三者组成元素不相同，内部结构也完全不同，但是它们具有相似的化学性质，即都具体可燃性，是生产和生活中经常用到的燃料。氢气是一种最环保的新型燃料，燃烧过程放热多，产物为水，没有环境污染。一氧化碳是水煤气的主要成分之一，燃烧产热多；但是有剧毒，产物为二氧化碳。过量的二氧化碳排放会带来温室效应，导致地表稳定升高，南北两极的冰川融化，绿地沙漠化，农作物减产等危害。碳单质是一种固体燃烧，比如煤的主要成分就是炭，燃烧时会产生有毒的一氧化碳，影响温室效应的二氧化碳，还有粉尘污染等危害。

【燃烧现象】三者在空气中燃烧的现象完全不同。

①氢气：在空气中燃烧，发出淡蓝色的火焰，产生大量的热，火焰上方倒扣的烧杯内壁有水珠出现。

【操作设计】在氢气燃烧的火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯，仔细观察烧杯内壁的现象和烧杯壁上的温度变化。

氢气燃烧实验图

②一氧化碳：火焰为蓝色，产生大量的热，生成的气体物质能够使澄清的石灰水变浑浊。

【操作设计】在一氧化碳燃烧的火焰上方罩一个内壁涂有澄清石灰水的冷烧杯，仔细观察烧杯内壁的现象和烧杯壁上的温度变化。

一氧化碳燃烧现象和检验

③碳：在空气中加热发红、放出大量的热、生成的气体能使澄清石灰水变浑浊。

碳燃烧的产物有两种，即一氧化碳和二氧化碳；主要是根据燃烧的环境不同，导致产物不同。在氧气充足的情况下，碳燃烧生成的是二氧化碳；在氧气不充足的情况下，产生的是一氧化碳。

碳燃烧的产物因燃烧条件的不同而不同

【结论】三种物质都具有可燃性，能够在空气中燃烧，都放出大量的热，可以作为产生和生活的重要燃料。

3、氢气、一氧化碳和碳都具有还原性，其装置图的差异是中考难点知识。

它们不仅都具有可燃性，还都具有还原性，可以与金属氧化物反应，作为工业上冶炼金属的重要还原剂。下面以三者与氧化铜反应为例进行详细讲解。

⑴氢气还原氧化铜实验考点知识分析

氢气在常温下化学性质比较稳定，不轻易与其它物质发生反应；但是在点燃或加热的条件下，具有还原性，能够与具有氧化性的物质发生氧化还原反应。比如在加热下，氢气可以与氧化铜发生氧化还原反应，把铜从化合态还原成流离态的单质铜，操作设计如下图所示。

氢气还原氧化铜的实验装置图

【设计步骤】

①组装仪器，检查装置气密性。

②装入固体粉末，药品平铺在试管底部。

③先通氢气，排净试管内的空气。

④加热，先预热，再对准药品部位加热。

⑤停止加热，实验完毕后，先停止加热，继续通入氢气。

⑥停止通氢气，直到试管冷却。目的是防止生成的红色铜单质在高温下，被空气中的氧气氧化成氧化铜。

⑵一氧化碳还原氧化铜实验考点知识分析

CO是冶金工业上一种重要的还原剂，经常用于冶炼钢铁和冶炼铜的工业反应中。CO的制取成本较低，操作也比较简单，是一种廉价的工业还原剂；但是CO有剧毒，这也就要求在用CO作工业还原剂的时候，一定要注意安全，同时要加装尾气的处理装置，防止有剧毒的CO气体逸散到空气中，对人和空气造成污染和危害。下图是CO还原氧化铜的实验，装置图中与氢气、碳还原氧化铜不同的是反应容器要在密闭的情况下进行，因此不能用普通试管，而要用硬质玻璃管。

一氧化碳还原氧化铜实验装置图

【设计步骤】

①仪器组装，检查气密性，因为CO有剧毒，所以一定要加装尾气处理。

②装入氧化铜固体粉末，药品平铺在硬质玻璃管的中部。

③先通CO，防止硬质玻璃管内有空气存在，不利于单质铜的生成。

④加热，用酒精灯的外焰加热，外焰温度最高。

⑤实验结束，熄灭酒精灯，停止加热。

⑥停止通CO，切记不可以停止加热的同时，也停止通CO气体。加热结束后，继续通CO直到试管冷却。

⑶碳还原氧化铜实验考点知识分析

碳元素的单质有很多种，主要有金刚石、石墨、碳60、碳70、碳纳米管等，其中焦炭是冶金工业上一种重要的还原剂。制取焦炭的成本很低，操作也比较简单，而且产物为二氧化碳，对人和空气的危害很小，因此成为冶金工业还原剂的首选。

碳还原氧化铜实验装置图

⑷三种物质还原性重点解析

①三者还原氧化铜的反应方程式

氢气、一氧化碳和碳还原氧化铜的反应方程式

②氧化还原反应概念分析

三种物质与氧化铜发生的都是氧化还原反应。在此反应中，三种物质都作还原剂，氧化铜是氧化剂，它们的关系如下。

还原剂：得氧---被氧化---氧化反应（在反应中氢气、一氧化碳和碳得到氧）

氧化剂：失氧---被还原---还原反应（在反应中失去氧，生成铜单质）

③尾气处理

一氧化碳作为还原剂还原氧化铜时，一定要加装一个尾气处理装置，不能够将尾气直接排放到空气中。氢气和碳还原氧化铜，则不需要加装尾气处理装置；氢气还原氧化铜，只有水蒸气生成，不会对人和环境产生危害。碳还原氧化铜生成的尾气主要为二氧化碳，可以不需要加处理装置。常见的尾气处理方法主要有收集法和燃烧法。

4、总结

氢气、一氧化碳和碳是《初中化学》教材中化学性质相似的物质，它们既具有可燃性，又具有还原性。常用作生活和工业燃料，尤其是碳在工业冶金方面用途特别广。三种物质还原氧化铜的实验特别重要，是中考的热点知识；尤其要注意三者的装置图、反应现象、反应方程式以及注意事项。它们三者之间既有相似的地方，也有不同的方面，大家一定要掌握，下面是三者的化学性质比较列表。

三者的化学性质比较

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