正像其他各种元素一样，碳元素在自然界中也有单质、化合物的两种存在形式。而关于碳元素的单质、化合物的这部分知识点，在中考中主要以基础题（选择、填空）和物质的推断题的形式出现。
学好了这部分内容，不仅有利于中考答题，也有利于与其他单元的知识点之间形成“有效关联”，并且为在高中阶段学的《碳族元素》提供良好的基础。
一、C元素的原子结构与在元素周期表的位置之间的关系
碳原子结构图示正如上图所示，碳原子的原子核带6个正电荷，因此它在元素周期表中的原子序数为6，元素符号为C；相应的原子核外有6个电子（带负电荷），分两层排列，因此C元素在元素周期表中位于第2周期；C原子的最外层电子数为4，因此C元素在元素周期表中位于第4主族（高中大家要学到，第4主族的元素统称碳族元素）。
二、C元素的单质
C元素的单质主要有金刚石、石墨、C60三种形式。
金刚石在纯净状态下是无色透明的正八面体晶体，是自然界中最硬的物质。利用其具有的高硬度可用于制作成钻头。
石墨呈鳞片状，具有金属光泽。导电性能良好，可制作成电极；此外，石墨粉末也可以在锁头中起到很好的润滑作用；石墨也可制作成木炭，木炭具有良好的吸附性能，可用来制作防毒面具，活性炭可利用其良好的吸附性能来除掉冰箱中的异味。
C60具有足球状的分子结构。
C元素的这些单质之所以具有不同的物理性质，是因为在不同的单质中C原子的排列方式不同。
C单质也具有还原性，把金属氧化物还原成金属单质。
方程式模式：C+金属氧化物==高温==金属单质+CO2↑
很多古代书画家的作品能够“比较完整”地得以保存，主要利用了C元素化学性质的稳定性（在常温下不易于其他物质发生反应）。
三、C元素的化合物
1、一氧化碳CO是C在氧气中不完全燃烧的产物。
方程式：2C+O2==点燃==2CO
CO在氧气中也可继续燃烧。
方程式：2CO+O2==点燃==2CO2
CO也具有还原性，把金属氧化物还原成金属单质。
方程式模式：CO+金属氧化物==高温==金属单质+CO2
但在此处需要注意的是：CO与氧化铜（CuO）反应的条件为加热；CO还原氧化铁的反应条件为高温，该反应为“高炉炼铁”的主要反应。
一氧化碳具有毒性，因为一氧化碳能够更强地与人体血液中的血红蛋白相结合，从而使血液中与血红蛋白结合的氧气减少，导致人体因缺氧而发生中毒。
CO是煤气的主要成分，当CO发生泄漏时，切勿点燃明火或者开灯门，以免发生爆炸。
不论是人体吸入CO还是CO发生泄漏，都应立即打开窗户通风，让室内进入大量氧气，并把病人转移至安全处。
2、二氧化碳CO2是C在氧气中充分燃烧的产物。
方程式：C+O2==点燃==CO2
CO2也可以在高温下与C单质发生反应。方程式：C+CO2===2CO
因此，C、CO、CO2三者之间可以互相发生反应，在中考推断题中可灵活运用。
绝大多数物质在CO2中不能燃烧（但Mg除外），因此CO2具有灭火的功能；固态的CO2俗称干冰，可用于人工降雨。
CO2与水反应生成碳酸（具有酸性），方程式：CO2+H2O===H2CO3
而碳酸H2CO3不稳定，非常容易分解，方程式：H2CO3===H2O+CO2↑
CO2与氧化钙（CaO）的反应：CaO+CO2===CaCO3
反过来，CaCO3==高温==CaO+CO2↑
因此在中考中，大家在推断题遇到化合反应、分解反应时，也可以考虑到以上4个方程式，作为答题技巧。
制取CO2，可用大理石或者石灰石（主要成分为碳酸钙CaCO3）与稀盐酸（HCl）混合来制取。
方程式：CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
CO2也可与澄清的石灰水发生反应，形成沉淀。
方程式：Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O
此方程式也可以用来检验CO2（使澄清的石灰水变浑浊）。
CO2也可以和氢氧化钠NaOH发生反应。
方程式：2NaOH+CO2===2NaCO3+H2O
3、C元素的一些简单有机化合物
在初中阶段，大家只需要记住甲烷（CH4）和乙醇（C2H5OH），在O2中燃烧都生成水和二氧化碳。
醋酸（CH3COOH）也属于有机化合物，但我们不研究它的燃烧。