6.1 认识碳单质-【帮课堂】2024-2025学年八年级化学全一册同步学与练（鲁教版五四学制2024）

第六单元 碳和碳的氧化物 第一节 认识碳单质 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1.了解常见的碳单质，认识其物理性质和用途；理解物质的结构对性质的影响。 2.认识碳单质的化学性质。 3.认识还原反应和还原性，了解碳的还原性在金属冶炼过程中的作用。 一、碳单质的物理性质 1．碳单质的物理性质和用途 碳单质 金刚石 石墨 C60 化学式 C C C60 构成微粒 由碳原子构成 由碳原子构成 由C60分子构成 结构 物理性质 无色透明的的固体。天然存在的最硬的物质。 特殊条件下制备的金刚石薄膜透光性好、硬度大；导热性好。 灰黑色的有金属光泽的固体；很软，有滑腻感；熔点高，有良好的导电性。 有特殊的物理性质 用途 制装饰品(钻石)；制钻头、切割大理石、裁玻璃； 金刚石薄膜用作光学窗口和透镜的涂层；用于集成电路基板散热。 作电极或电刷、制铅笔芯、做坩埚，作机械高温润滑剂 用于超导、催化、材料科学等领域 物理性质不同的原因 金刚石、石墨和C60都是碳元素组成的单质，物理性质有明显差异的原因： 原子的排列方式不同 【易错提醒】 1．C60 中的60是指：一个C60分子中含有60个碳原子。 2．同种元素组成的物质不一定是单质，可能是混合物。（如O2和O3混合；红磷和白磷混合等） 3．同种元素组成的纯净物才是单质。 4．石墨在高温高压和催化剂的条件下可以转化为金刚石，二者是碳元素组成的不同单质，该转化是化学变化。 2．其它碳单质 （1）焦炭、木炭、活性炭和炭黑主要成分也是碳单质，结构与石墨类似。 木炭、活性炭有疏松多孔的结构，因此有吸附性，活性炭的吸附作用比木炭强。 （2）活性炭的应用：可用于防毒面具中除去毒气、制糖业中脱色以制白糖；水的净化处理；冰箱去味；吸附装修产生的有害气体。 防毒面具 环保活性炭包 冰箱除臭剂 （3）活性炭、木炭的吸附性是物理性质而不是化学性质。 二、碳单质的化学性质 1．常温下化学性质不活泼（原因：碳原子的最外层电子数为4，电子不易得失）。 用途：用炭黑制成的墨书写绘画，档案用碳素墨水书写，木质电线杆埋入地下部分烤焦增强耐腐蚀性。 2．可燃性（作燃料） 反应物 氧气充足，碳完全燃烧 氧气不足，碳不完全燃烧 化学方程式：C + O2 CO2 化学方程式：2C + O2 2CO 应用 证明某物质含有碳元素（证明燃烧有二氧化碳生成）： 点燃该物质，火焰上方罩内壁涂有澄清石灰水的烧杯，若浑浊，则有二氧化碳生成， 从而证明该物质含有碳元素。 3．还原性 （1）木炭还原氧化铜 木炭还原氧化铜实验装置 实验现象 实验结论 ①黑色粉末逐渐变成光亮的红色； ②澄清石灰水变浑浊。 木炭与氧化铜反应，生成铜和二氧化碳； 化学方程式：C + 2CuO2Cu+CO2↑ 实验分析析 ①木炭粉和氧化铜粉末烘干的原因： 防止木炭与水蒸气反应生成的氢气和一氧化碳与氧化铜反应。 ②火焰加金属网罩的目的：集中火焰，提高温度。 ③实验结束后，先撤出导气管，再停止加热的目的：防止石灰水倒流炸裂热的试管。 ④待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因：防止热的铜接触空气又被氧化。 ⑤木炭配比比理论值稍微多一点，因为木炭会和试管中的氧气反应。 （2）碳还原金属氧化物（用于工业冶炼金属）碳 + 某些金属氧化物金属单质 + CO2↑ 如：焦炭还原氧化铁：2Fe2O3 + 3C4Fe + 3CO2↑ （3）碳还原非金属氧化物（如二氧化碳） 化学方程式：__________ ___ （4）一氧化碳能被氧化为二氧化碳，也能把铜等金属从它们的氧化物中还原出来。 化学方程式：2CO+O22CO2 CO+CuO Cu+CO2 1．（2024·湖南长沙）物质的性质决定物质的用途。下列含碳物质中，常用于去除冰箱、汽车中的异味的是（ ） A．活性炭 B．金刚石 C．石墨 D． 2．金刚石、石墨、C60都由碳元素组成，下列有关这三种物质的叙述，正确的是 A．物理性质相同 B．碳原子的排列方式不同 C．在氧气中充分燃烧的产物不同 D．石墨转化为金刚石是物理变化 3．宋代许道宁用墨(主要成分为单质碳)所画的《关山密雪图》保存至今而不变色，这是因为在常温下单质碳 A．还原性好 B．化学性质不活泼 C．导电性能好 D．吸附能力强 4．碳在一定条件下能与反应：，发生还原反应的物质是 A．C B． C． D． 5．①由同种元素组成的不同单质，如金刚石和石墨、红磷和白磷等，其物理性质 ，但化学性质 。 ②同种元素组成的不同单质间可以相互转化，如石墨在一定条件下能转化为金刚石，这一转化过程中属于 。 ③木炭和活性炭的吸附性是 ，所以木炭、活性炭对其他物质的脱色过程是 。 ►问题一 碳单质的结构对其性质的影响 【典例1】金刚石和石墨的物理性质有着很大的差异，主要原因是 A．组成的元素不同 B．原子排列方式不同 C．构成的原子不同 D．原子的结构不同 【典例2】下列物质的用途错误的是 A．石墨可用于制铅笔芯 B．C60可用作超导材料 C．金刚石可用于裁割玻璃 D．木炭可用作干电池电极 【变式1-1】“碳家族”的成员很多。下列关于其成员说法正确的是 A．石墨不具有润滑性 B．C60单质是由碳原子直接构成的 C．金刚石和石墨都能导电 D．常温下碳的化学性质不活泼 【变式1-2】根据图示，分析下列说法，其中描述错误的是 A．四种物质都是由碳原子构成的 B．四种物质均可以在氧气中燃烧 C．碳纳米管具有尺寸小、导电性好等特点 D．金刚石和石墨性质存在差异的原因是原子排列方式不同 ►问题二 碳的燃烧 【典例3】写出碳与氧气反应的方程式：________ 、________。 【变式2-1】将6g碳和12g氧气放入密闭容器中引燃，两者恰好完全反应。则密闭容器中的物质是 A．CO B．CO2和CO C．O2和CO2 D．无法确定 ►问题三 碳还原氧化铜实验 【典例4】如图所示是碳与氧化铜反应的实验装置，下列说法错误的是    A．网罩的作用：集中火焰并提高温度 B．试管b的作用是检验有二氧化碳生成 C．试管a中黑色粉末变红，说明碳具有还原性 D．反应结束后立即把试管a中的物质倒出来观察现象 【变式3-1】用木炭还原氧化铜的实验如图所示： （1）酒精灯加网罩的目的是 。 （2）刚开始预热，试管②中立即产生气泡，但石灰水不变浑浊，原因是 。 （3）继续加热，观察到试管①中的现象是 。 （4）请写出试管①中发生反应的化学方程式是： ，该反应中木炭发生了 反应(填“氧化”或“还原”)；表示反应停止的现象 。 （5）该实验结束后，应先 然后再 。 ►问题四 还原反应与还原性 【典例5】明代宋应星所著的《天工开物》曾记载了炼锡的方法，其化学方程式为：，发生还原反应的物质是 A．C B．SnO2 C．CO D．Sn 【变式5-1】工业生产粗硅的化学方程式是，该反应中被氧化的物质是 A．SiO2 B．C C．Si D．CO 1．在“一带一路”伟大战略实施中，代表中国智造的高铁走在了前列，高铁动车与电路连接的石墨电刷没有用到石墨的性质是(　　) A．稳定性 B．滑腻感 C．还原性 D．导电性 2．石墨是常见的碳单质。下列有关石墨说法错误的是 A．石墨具有良好的导电性 B．以石墨为原料制造金刚石是物理变化 C．石墨可用于制作铅笔芯 D．石墨常温下化学性质不活泼 3．金刚石、石墨都是由碳元素组成的物质，下列说法正确的是 A．它们都是黑色固体 B．它们的碳原子排列方式不同 C．它们都能导电 D．它们的物理性质相同 4．碳单质在生活、生产、科学研究中扮演着重要的角色。如图是一种碳单质的结构，关于它的分析正确的是 A．它是石墨 B．它由碳原子构成 C．它的结构不稳定 D．它可用于超导领域 5．C60是1985年科学家发现的一种物质，下列关于它的叙述中，错误的是 ①每个C60分子由60个碳原子构成   ②每个C60分子由60个碳元素组成 ③C60是一种单质                  ④C60是一种化合物。 A．①③ B．②④ C．②③ D．①④ 6．下列有关含碳物质的性质或用途对应不正确的是 选项 物质 性质 用途 A 金刚石 硬度大 用于钻机的钻头 B 石墨 质软 用作电极材料 C 活性炭 吸附性 除去色素和异味 D 木炭 可燃性 用作燃料 7．碳纳米管是一种由碳原子构成的直径为几个纳米的空心管，下列说法错误(　　) A．碳纳米管是一种新型的化合物 B．碳纳米管常温下性质稳定 C．碳纳米管完全燃烧生成物是CO2 D．碳纳米管材料管道多，表面积大吸附强 8．碳和碳的氧化物与我们的生活密切相关，请依据图示回答问题。 （1）图1是碳原子结构示意图，其原子核内质子数为 ，该元素在元素周期表中位于第 周期。 （2）碳元素组成的不同碳单质有广泛的用途。图2中用到的碳单质是 ，图3中用到的碳单质是 ，图4中用到的碳单质是 ；不同碳单质物理性质存在明显差异的原因是 。 9．物质的结构与性质、用途有密切关联，根据下图回答问题： （1）图A表示的物质是由 (填“分子”或“原子”)构成。 （2）图B表示的物质可作铅笔芯的原因 ，图C表示的物质硬度大，可用作 。 （3）图B、C所表示的两种物质的物理性质不同的原因是 。 （4）图D中向盛有红棕色NO2气体的烧瓶中投入若干块木炭，连接好装置，稍待片刻，能看到红棕色变浅。从微观结构上分析，木炭具有 的结构，具有吸附性。 （5）在书写档案时规定必须使用碳素墨水，原因是 ，使档案能长久保存。 10．下图表示物质间转化关系，甲是单质； 乙、丙是组成元素完全相同的氧化物； 乙可以用作灭火；(部分物质和反应条件已经略去)。则： （1）甲的化学式为 ； （2）乙生成丙的化学方程式为 ，该反应的类型是 。 11．Cu 可以形成化合价为+2 和+1的化合物。其中+1价化合物称为亚铜化合物。 （1）写出氧化亚铜的化学式 。 （2）高温时，氧化铜可被木炭还原为铜，反应的化学方程式是 。 （3）氧化亚铜是一种红色粉末。加热时，氧化亚铜能与氧气发生化合反应生成氧化铜，利用这一性质可检验氮气中是否含有氧气（装置如图所示），判断氮气中含有氧气的实验现象是 。 12．某物质含有一种元素 A．可能是纯净物也可能是混合物 B．可能是单质也可能是化合物 C．一定是混合物 D．一定是纯净物 13．2024年4月17日，全球首颗用牡丹制成的钻石亮相洛阳中国国花园。这颗“牡丹钻石”是通过把牡丹花中的碳元素提取出来制作而成。下列说法错误的是 A．提取过程中碳元素的质量不变 B．制成的钻石中碳原子之间有间隔 C．制成的钻石中碳原子不运动 D．常温下钻石的化学性质很稳定 14．下列关于碳的各种模型（如图）的说法，不正确的是 A．图1是碳原子的原子结构示意图，由图可知碳原子的质子数、电子数均为6 B．由图2可知一个碳原子的质量为12.01 C．图3中三种物质都由碳元素组成 D．图3中石墨与金刚石的结构不同，所以物理性质也不同 15．碳的单质除了金刚石、石墨和C60外，科学家们还合成了C90、C240、C540等系列物质，据此可作出的推测是（　　） ①同一种元素可以形成多种单质； ②单质可能存在复杂的分子结构； ③单质的研究具有广阔的前景； ④同种元素形成的单质之间可能存在更多的互相转化。 A． 只有①② B．只有②③ C．只有③④ D．①②③④ 16．实验室将一定量的碳粉和氧化铜粉末混合共热，剩余固体随着时间的关系如图。下列说法不正确的是 A．t1时反应刚开始 B．生成铜的质量一定为ng C．生成气体的质量为(m-n)g D．剩余固体中铜元素的质量分数先变大后不变 17．下图是碳与其他物质之间的性质关系(“－”表示物质间可发生反底，“→”表示物质间可发生转化，反应条件及部分生成物已省略)，下列说法正确的是    A．反应①前后碳元素化合价不变 B．反应②前固体要混合均匀，增大接触面积 C．反应③前后固体质量增加，不符合质量守恒定律 D．反应④中与质量比为，一定只生成 18．在丰富多彩的物质世界里，碳及其化合物占有重要地位。 （1）“钻石恒久远，一颗永流传”。钻石是非常昂贵的装饰品，它可以代代相传的原因是 。 （2）石墨轴承是以石墨为主要基材并在金属轴承的基础上发展起来的碳质轴承，下列属于石墨轴承的特性的是________（填字母）。 A．密度大 B．润滑性好 C．耐高温 D．化学性质稳定 （3）的发现使人类了解到一个全新的碳世界，它广泛应用于超导、催化剂、材料、医学及生物领域，属于 （选填“单质”或“化合物”）。 （4）我国科学家在世界上首次实现利用二氧化碳人工合成淀粉，如图为人工合成淀粉过程第一步反应的微观示意图。 ①参加反应的分子个数比为 ； ②该反应前后氢元素的化合价 （填写“改变”、“不变”）。 19．单质碳、氢气和一氧化碳有着相似的化学性质：可燃性和还原性。学校兴趣小组设计实验进行了验证： （1）甲实验：其中反应的化学方程式： ，还原剂是 ，现象是 。 （2）乙实验：能够证明试管中反应已经发生的明显现象有 (填字母)。若实验室没有酒精喷灯，可以用 和 代替。 A．红色粉末变为黑色         B．导管口出现气泡 C．澄清石灰水出现大量浑浊   D．试管口有无色液滴 （3）甲乙两个实验中加热装置不一样，说明 实验所需的温度更高。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第六单元 碳和碳的氧化物 第一节 认识碳单质 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1.了解常见的碳单质，认识其物理性质和用途；理解物质的结构对性质的影响。 2.认识碳单质的化学性质。 3.认识还原反应和还原性，了解碳的还原性在金属冶炼过程中的作用。 一、碳单质的物理性质 1．碳单质的物理性质和用途 碳单质 金刚石 石墨 C60 化学式 C C C60 构成微粒 由碳原子构成 由碳原子构成 由C60分子构成 结构 物理性质 无色透明的的固体。天然存在的最硬的物质。 特殊条件下制备的金刚石薄膜透光性好、硬度大；导热性好。 灰黑色的有金属光泽的固体；很软，有滑腻感；熔点高，有良好的导电性。 有特殊的物理性质 用途 制装饰品(钻石)；制钻头、切割大理石、裁玻璃； 金刚石薄膜用作光学窗口和透镜的涂层；用于集成电路基板散热。 作电极或电刷、制铅笔芯、做坩埚，作机械高温润滑剂 用于超导、催化、材料科学等领域 物理性质不同的原因 金刚石、石墨和C60都是碳元素组成的单质，物理性质有明显差异的原因： 原子的排列方式不同 【易错提醒】 1．C60 中的60是指：一个C60分子中含有60个碳原子。 2．同种元素组成的物质不一定是单质，可能是混合物。（如O2和O3混合；红磷和白磷混合等） 3．同种元素组成的纯净物才是单质。 4．石墨在高温高压和催化剂的条件下可以转化为金刚石，二者是碳元素组成的不同单质，该转化是化学变化。 2．其它碳单质 （1）焦炭、木炭、活性炭和炭黑主要成分也是碳单质，结构与石墨类似。 木炭、活性炭有疏松多孔的结构，因此有吸附性，活性炭的吸附作用比木炭强。 （2）活性炭的应用：可用于防毒面具中除去毒气、制糖业中脱色以制白糖；水的净化处理；冰箱去味；吸附装修产生的有害气体。 防毒面具 环保活性炭包 冰箱除臭剂 （3）活性炭、木炭的吸附性是物理性质而不是化学性质。 二、碳单质的化学性质 1．常温下化学性质不活泼（原因：碳原子的最外层电子数为4，电子不易得失）。 用途：用炭黑制成的墨书写绘画，档案用碳素墨水书写，木质电线杆埋入地下部分烤焦增强耐腐蚀性。 2．可燃性（作燃料） 反应物 氧气充足，碳完全燃烧 氧气不足，碳不完全燃烧 化学方程式：C + O2 CO2 化学方程式：2C + O2 2CO 应用 证明某物质含有碳元素（证明燃烧有二氧化碳生成）： 点燃该物质，火焰上方罩内壁涂有澄清石灰水的烧杯，若浑浊，则有二氧化碳生成， 从而证明该物质含有碳元素。 3．还原性 （1）木炭还原氧化铜 木炭还原氧化铜实验装置 实验现象 实验结论 ①黑色粉末逐渐变成光亮的红色； ②澄清石灰水变浑浊。 木炭与氧化铜反应，生成铜和二氧化碳； 化学方程式：C + 2CuO2Cu+CO2↑ 实验分析析 ①木炭粉和氧化铜粉末烘干的原因： 防止木炭与水蒸气反应生成的氢气和一氧化碳与氧化铜反应。 ②火焰加金属网罩的目的：集中火焰，提高温度。 ③实验结束后，先撤出导气管，再停止加热的目的：防止石灰水倒流炸裂热的试管。 ④待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因：防止热的铜接触空气又被氧化。 ⑤木炭配比比理论值稍微多一点，因为木炭会和试管中的氧气反应。 （2）碳还原金属氧化物（用于工业冶炼金属） 碳 + 某些金属氧化物金属单质 + CO2↑ 如：焦炭还原氧化铁：2Fe2O3 + 3C4Fe + 3CO2↑ （3）碳还原非金属氧化物（如二氧化碳） 化学方程式：C + CO22CO （4）一氧化碳能被氧化为二氧化碳，也能把铜等金属从它们的氧化物中还原出来。 化学方程式：2CO+O22CO2 CO+CuO Cu+CO2 1．（2024·湖南长沙）物质的性质决定物质的用途。下列含碳物质中，常用于去除冰箱、汽车中的异味的是（ ） A．活性炭 B．金刚石 C．石墨 D． 【答案】A 【解析】A、活性炭具有疏松多孔的结构，具有吸附性，用于去除冰箱、汽车中的异味，故正确； B、金刚石无吸附性，不能用于去除冰箱、汽车中的异味，故错误； C、石墨无吸附性，不能用于去除冰箱、汽车中的异味，故错误； D、C60不能用于去除冰箱、汽车中的异味，故错误。 故选A。 2．金刚石、石墨、C60都由碳元素组成，下列有关这三种物质的叙述，正确的是 A．物理性质相同 B．碳原子的排列方式不同 C．在氧气中充分燃烧的产物不同 D．石墨转化为金刚石是物理变化 【答案】B 【解析】A.因为这三种物质的碳原子的排列方式不同，它们的物理性质差异大，故选项说法错误； B.因为它们是不同的物质，碳原子的排列方式不相同，故选项说法正确； C.它们充分燃烧都生成二氧化碳，故选项说法错误； D.石墨转化金刚石过程中有新物质生成，属于化学变化，故选项说法错误； 故选：B。 3．宋代许道宁用墨(主要成分为单质碳)所画的《关山密雪图》保存至今而不变色，这是因为在常温下单质碳 A．还原性好 B．化学性质不活泼 C．导电性能好 D．吸附能力强 【答案】B 【解析】宋代许道宁用墨（主要成分为单质碳）所画的《关山密雪图》保存至今而不变色，是因为墨是用炭黑制成的，炭黑的主要成分是碳，水墨画长久保存不变色，是因为在常温下碳的化学性质不活泼，不易发生反应； 故选：B。 4．碳在一定条件下能与反应：，发生还原反应的物质是 A．C B． C． D． 【答案】B 【解析】在此反应中碳得氧发生了氧化反应，是还原剂；氧化铜失氧发生了还原反应，是氧化剂； 故选：B。 5．①由同种元素组成的不同单质，如金刚石和石墨、红磷和白磷等，其物理性质 ，但化学性质 。 ②同种元素组成的不同单质间可以相互转化，如石墨在一定条件下能转化为金刚石，这一转化过程中属于 。 ③木炭和活性炭的吸附性是 ，所以木炭、活性炭对其他物质的脱色过程是 。 【答案】 不同 相同 化学变化 物理性质 物理变化 【解析】①由同种元素组成的不同单质，由于元素组成相同，所以其化学性质相同，又由于内部原子的排列方式不同，所以物理性质有所不同。 ②同种元素组成的不同单质，虽然元素组成相同，但是属于不同物质，所以它们之间的转化属于化学变化。 ③木炭和活性炭的吸附性不需要通过化学变化表现出来，所以是物理性质，木炭、活性炭对其他物质的脱色过程没有产生新物质，所以是物理变化。 ►问题一 碳单质的结构对其性质的影响 【典例1】金刚石和石墨的物理性质有着很大的差异，主要原因是 A．组成的元素不同 B．原子排列方式不同 C．构成的原子不同 D．原子的结构不同 【答案】B 【解析】A、金刚石和石墨都是由碳元素组成，该选项不符合题意； B、金刚石和石墨的碳原子排列方式不同，则物理性质有很大差异，该选项符合题意； C、金刚石和石墨都是由碳原子构成，该选项不符合题意； D、构成金刚石和石墨的碳原子结构相同，该选项不符合题意。 故选B。 【典例2】下列物质的用途错误的是 A．石墨可用于制铅笔芯 B．C60可用作超导材料 C．金刚石可用于裁割玻璃 D．木炭可用作干电池电极 【答案】D 【解析】A、石墨质软色黑，可用于制铅笔芯，正确； B、C60可广泛用于超导、催化、材料、医学及生物等领域，正确； C、金刚石硬度大，可用于裁割玻璃，正确； D、木炭不能作干电池电极，石墨具有导电性，可用作干电池电极，错误； 故选D。 【变式1-1】“碳家族”的成员很多。下列关于其成员说法正确的是 A．石墨不具有润滑性 B．C60单质是由碳原子直接构成的 C．金刚石和石墨都能导电 D．常温下碳的化学性质不活泼 【答案】D 【解析】A、石墨是自然界存在的最软的矿物之一，有滑腻感，具有润滑性，故A错误； B、C60是由C60分子构成的，故B错误； C、金刚石不具有导电性，故C错误； D、常温下碳的化学性质不活泼，不易与其它物质反应，故D正确。 故选D。 【变式1-2】根据图示，分析下列说法，其中描述错误的是 A．四种物质都是由碳原子构成的 B．四种物质均可以在氧气中燃烧 C．碳纳米管具有尺寸小、导电性好等特点 D．金刚石和石墨性质存在差异的原因是原子排列方式不同 【答案】A 【解析】A、金刚石、石墨、碳纳米管都是由碳原子构成的，是由分子构成的，说法错误，符合题意； B、金刚石、石墨、碳纳米管、都属于碳单质，均可以在氧气中燃烧，说法正确，不符合题意； C、碳纳米管具有尺寸小、导电性好等特点，说法正确，不符合题意； D、金刚石和石墨性质存在差异的原因是碳原子的排列方式不同，说法正确，不符合题意。 故选：A。 ►问题二 碳的燃烧 【典例3】写出碳与氧气反应的方程式：________ 、________。 【答案】C + O2（充足）点燃 CO2 2C + O2（不充足）点燃 2CO 【变式2-1】将6g碳和12g氧气放入密闭容器中引燃，两者恰好完全反应。则密闭容器中的物质是 A．CO B．CO2和CO C．O2和CO2 D．无法确定 【答案】B 【解析】根据化学方程式可知，参加反应的碳和氧气的质量比为：；根据化学方程式可知，参加反应的碳和氧气的质量比为：；由题给条件可知，介于和之间，所以既生成了二氧化碳又生成了一氧化碳； 故选B。 ►问题三 碳还原氧化铜实验 【典例4】如图所示是碳与氧化铜反应的实验装置，下列说法错误的是    A．网罩的作用：集中火焰并提高温度 B．试管b的作用是检验有二氧化碳生成 C．试管a中黑色粉末变红，说明碳具有还原性 D．反应结束后立即把试管a中的物质倒出来观察现象 【答案】D 【解析】A、网罩可以使火焰集中，提高温度，故选项说法正确； B、碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，因此试管b中澄清石灰水用于检验二氧化碳的生成，故选项说法正确； C、试管a中黑色粉末变红，是因为碳能夺走氧化铜中的氧生成了铜，说明碳具有还原性，故选项说法正确； D、反应结束后立即把试管a中的物质倒出来，其中的铜可能在较高温度下与空气中的氧气发生反应生成氧化铜，所以不能反应结束后立即把a中的物质倒出来观察现象，故选项说法不正确。 故选D。 【变式3-1】用木炭还原氧化铜的实验如图所示： （1）酒精灯加网罩的目的是 。 （2）刚开始预热，试管②中立即产生气泡，但石灰水不变浑浊，原因是 。 （3）继续加热，观察到试管①中的现象是 。 （4）请写出试管①中发生反应的化学方程式是： ，该反应中木炭发生了 反应(填“氧化”或“还原”)；表示反应停止的现象 。 （5）该实验结束后，应先 然后再 。 【答案】（1）集中火焰、提高温度 （2）此时逸出的气体是试管内的空气，而非二氧化碳 （3）固体由黑色逐渐变红 （4） 氧化 ②试管中导管口没有气泡冒出 （5）②试管中的导管移出水面 熄灭酒精灯 【解析】（1）酒精灯火焰加上网罩后火焰会集中，从而提高了火焰的温度； （2）刚开始加热时试管内空气膨胀逸出，此时碳和氧化铜未反应，没有二氧化碳生成，所以会有气泡产生，但石灰水不会变浑浊； （3）碳和氧化铜反应能生成铜和二氧化碳，所以试管①中的现象应该是固体由黑色逐渐变红； （4）碳和氧化铜在高温下反应生成二氧化碳和铜，化学方程式为：； 该反应中木炭得到氧，发生了氧化反应；表示反应停止的现象②试管中导管口没有气泡冒出； （5）该实验结束后，应先将②试管中的导管移出水面，然后再熄灭酒精灯，以防冷水倒吸，炸裂试管。 ►问题四 还原反应与还原性 【典例5】明代宋应星所著的《天工开物》曾记载了炼锡的方法，其化学方程式为：，发生还原反应的物质是 A．C B．SnO2 C．CO D．Sn 【答案】B 【解析】根据可知，SnO2在该过程中失去了氧，发生了还原反应。故选B。 【变式5-1】工业生产粗硅的化学方程式是，该反应中被氧化的物质是 A．SiO2 B．C C．Si D．CO 【答案】B 【分析】该反应中SiO2失去氧而变成单质Si，发生还原反应，该反应中SiO2被还原，还原产物是Si；C是使SiO2还原为Si的物质，具有还原性，被氧化为CO，即CO为氧化产物。所以该反应中被氧化的物质是C。 【解析】A、据分析可知，该反应中SiO2是被还原的物质。A不符合题意； B、据分析可知，该反应中C是被氧化的物质。B符合题意； C、据分析可知，该反应中Si是还原产物。C不符合题意； D、据分析可知，该反应中CO是氧化产物。D不符合题意。 综上所述：选择B。 1．在“一带一路”伟大战略实施中，代表中国智造的高铁走在了前列，高铁动车与电路连接的石墨电刷没有用到石墨的性质是(　　) A．稳定性 B．滑腻感 C．还原性 D．导电性 【答案】C 【解析】 石墨电刷利用了石墨的导电性，电刷在运动的过程中为了减少摩擦，利用到滑腻感，同时互相摩擦产生大量的热量，要求石墨的化学性质稳定，故选C。 2．石墨是常见的碳单质。下列有关石墨说法错误的是 A．石墨具有良好的导电性 B．以石墨为原料制造金刚石是物理变化 C．石墨可用于制作铅笔芯 D．石墨常温下化学性质不活泼 【答案】B 【解析】A、石墨具有良好的导电性，可用作电极材料，说法正确，不符合题意； B、以石墨为原料制造金刚石，该过程中有新物质生成，属于化学变化，说法错误，符合题意； C、石墨质软，能在纸上留下灰黑色的痕迹，可以用于制作铅笔芯，说法正确，不符合题意； D、石墨在常温下不易与其他物质发生化学反应，因此表现出不活泼的化学性质，说法正确，不符合题意。 故选：B。 3．金刚石、石墨都是由碳元素组成的物质，下列说法正确的是 A．它们都是黑色固体 B．它们的碳原子排列方式不同 C．它们都能导电 D．它们的物理性质相同 【答案】B 【解析】A、石墨是灰黑色固体，纯净的金刚石是无色透明的，故A说法不正确； B、金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质，但是由于它们的原子排列方式不同，因此它们的物理性质存在着明显差异，故B说法正确； C、石墨具有导电性，能导电，而金刚石不能导电，故C说法不正确； D、金刚石是自然界中最硬的物质，石墨质软，金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质，但是由于它们的原子排列方式不同，因此它们的物理性质存在着明显差异，故D说法不正确； 故选：B。 4．碳单质在生活、生产、科学研究中扮演着重要的角色。如图是一种碳单质的结构，关于它的分析正确的是 A．它是石墨 B．它由碳原子构成 C．它的结构不稳定 D．它可用于超导领域 【答案】D 【解析】A、如图是一种足球状的碳单质，它是C60，分析错误； B、C60是由C60分子构成的，分析错误； C、C60结构稳定，分析错误； D、C60可用于超导领域，分析正确； 答案：D。 5．C60是1985年科学家发现的一种物质，下列关于它的叙述中，错误的是 ①每个C60分子由60个碳原子构成   ②每个C60分子由60个碳元素组成 ③C60是一种单质                  ④C60是一种化合物。 A．①③ B．②④ C．②③ D．①④ 【答案】D 【分析】化学式的意义分为宏观和微观：宏观表示一种物质及该物质的组成元素；微观表示一种分子及构成这种分子的原子个数；单质是由一种元素组成的纯净物；化合物是由不同种元素组成的纯净物。 【解析】①C60是由C60分子构成，每个C60分子由60个碳原子构成，故说法正确，不符合题意； ②每个C60分子由60个碳元素组成是错误的，因为元素是宏观概念，只讲种类，不讲个数，故说法错误，符合题意； ③由分析可知，C60是由谈元素组成，属于单质 ，故说法正确，不符合题意； ④C60是一种化合物是错误的，故符合题意，因此，叙述中错误的是①④； 故选D。 6．下列有关含碳物质的性质或用途对应不正确的是 选项 物质 性质 用途 A 金刚石 硬度大 用于钻机的钻头 B 石墨 质软 用作电极材料 C 活性炭 吸附性 除去色素和异味 D 木炭 可燃性 用作燃料 【答案】B 【解析】A、金刚石是天然存在的最硬的物质，可用于钻机的钻头，故A正确； B、石墨用作电极材料是利用了石墨的导电性，而石墨呈灰黑色、质软可用作铅笔芯，故B错误； C、活性炭有吸附性，可除去水中的色素和异味，故C正确； D、木炭具有可燃性，可作燃料，故D正确。 故选：B。 7．碳纳米管是一种由碳原子构成的直径为几个纳米的空心管，下列说法错误(　　) A．碳纳米管是一种新型的化合物 B．碳纳米管常温下性质稳定 C．碳纳米管完全燃烧生成物是CO2 D．碳纳米管材料管道多，表面积大吸附强 【答案】A 【解析】A、碳纳米管是由碳元素组成的碳的单质,不是化合物，故说法错误；B、碳单质在常温型化学性质稳定，因此纳米碳管在常温下化学性质稳定，故说法正确；C、碳纳米管由碳元素组成，碳完全燃烧生成二氧化碳，说法正确；D、纳米碳管材料管道多，表面积大，吸附能力强，故说法正确；故选A。 8．碳和碳的氧化物与我们的生活密切相关，请依据图示回答问题。 （1）图1是碳原子结构示意图，其原子核内质子数为 ，该元素在元素周期表中位于第 周期。 （2）碳元素组成的不同碳单质有广泛的用途。图2中用到的碳单质是 ，图3中用到的碳单质是 ，图4中用到的碳单质是 ；不同碳单质物理性质存在明显差异的原因是 。 【答案】（1）6 二 （2）金刚石 石墨 活性炭 碳原子排列方式不同 【解析】（1）在原子结构示意图中，圆圈内的数字即为质子数，碳原子原子序数为6，因此碳原子核内有6个质子； 在原子结构示意图中，原子的电子层数即为该元素所在的周期数，碳原子的核外有2个电子层，因此碳元素在元素周期表中位于第二周期； （2）图2中用到的碳单质是金刚石，金刚石是天然存在的最硬的物质，可以用来裁玻璃； 图3中用到的碳单质是石墨，石墨质软，且呈深灰色，可用于制铅笔芯； 图4中用到的碳单质是活性炭，活性炭具有吸附性，可以作吸味剂； 不同碳单质物理性质存在明显差异的原因是碳原子排列方式不同。 9．物质的结构与性质、用途有密切关联，根据下图回答问题： （1）图A表示的物质是由 (填“分子”或“原子”)构成。 （2）图B表示的物质可作铅笔芯的原因 ，图C表示的物质硬度大，可用作 。 （3）图B、C所表示的两种物质的物理性质不同的原因是 。 （4）图D中向盛有红棕色NO2气体的烧瓶中投入若干块木炭，连接好装置，稍待片刻，能看到红棕色变浅。从微观结构上分析，木炭具有 的结构，具有吸附性。 （5）在书写档案时规定必须使用碳素墨水，原因是 ，使档案能长久保存。 【答案】（1）分子 （2）石墨质软 玻璃刀的刀头（合理即可） （3）碳原子的排列方式不同 （4）疏松多孔 （5）常温下碳的化学性质不活泼 【解析】（1）图A表示的物质是C60，是由C60分子构成的； （2）图B、C所表示的两种物质分别为石墨、金刚石；石墨质软，能在纸上留下灰黑色痕迹，所以石墨可制铅笔芯；金刚石是天然存在的硬度最大的物质，所以金刚石可作玻璃刀的刀头； （3）图B、C所表示的两种物质分别为石墨、金刚石；石墨和金刚石都是由碳原子构成的，但碳原子的排列方式不同，因此两种物质的物理性质不同； （4）从微观结构上分析，木炭具有疏松多孔的结构，具有吸附性； （5）碳素墨水的主要成分是碳，在书写档案时规定必须使用碳素墨水，原因是常温下碳的化学性质不活泼，使档案能长久保存。 10．下图表示物质间转化关系，甲是单质； 乙、丙是组成元素完全相同的氧化物； 乙可以用作灭火；(部分物质和反应条件已经略去)。则： （1）甲的化学式为 ； （2）乙生成丙的化学方程式为 ，该反应的类型是 。 【答案】（1）C/O2 （2） 化合反应 【分析】由题干可知，乙、丙为组成元素相同的氧化物，且乙可用于灭火，并且由框图可知，乙、丙能够互相转化，故乙为二氧化碳，丙为一氧化碳，甲是单质，且甲能生成乙和丙，故甲为碳或氧气。 【解析】（1）由分析可知，甲的化学式为C； （2）由分析可知，乙生成丙是二氧化碳和碳在高温的条件下生成一氧化碳，化学方程式为：；该反应有一种反应物和两种生成物，故属于化合反应。 11．Cu 可以形成化合价为+2 和+1的化合物。其中+1价化合物称为亚铜化合物。 （1）写出氧化亚铜的化学式 。 （2）高温时，氧化铜可被木炭还原为铜，反应的化学方程式是 。 （3）氧化亚铜是一种红色粉末。加热时，氧化亚铜能与氧气发生化合反应生成氧化铜，利用这一性质可检验氮气中是否含有氧气（装置如图所示），判断氮气中含有氧气的实验现象是 。 【答案】（1）Cu2O （2） （3）固体由红色变黑色 【解析】（1）氧化亚铜中铜元素显+1价，氧元素显-2价，故氧化亚铜的化学式为：Cu2O； （2）木炭能与氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，该反应的化学方程式为：； （3）氧化亚铜是一种红色粉末。加热时，氧化亚铜能与氧气发生化合反应生成氧化铜，氧化铜是黑色粉末，利用这一性质可检验氮气中是否含有氧气，故判断氮气中含有氧气的现象是：固体由红色变黑色。 12．某物质含有一种元素 A．可能是纯净物也可能是混合物 B．可能是单质也可能是化合物 C．一定是混合物 D．一定是纯净物 【答案】A 【解析】一种元素可组成不同的单质，如由氧元素组成的单质有氧气和臭氧，因此含有一种元素的不一定是纯净物，也有可能是由几种单质混合在一起的混合物；化合物是由两种及以上元素组成的纯净物，所以只含一种元素的一定不是化合物，故选：A。 13．2024年4月17日，全球首颗用牡丹制成的钻石亮相洛阳中国国花园。这颗“牡丹钻石”是通过把牡丹花中的碳元素提取出来制作而成。下列说法错误的是 A．提取过程中碳元素的质量不变 B．制成的钻石中碳原子之间有间隔 C．制成的钻石中碳原子不运动 D．常温下钻石的化学性质很稳定 【答案】C 【解析】A、根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类和质量不变，所以提取过程中碳元素的质量不变，A正确； B、微粒之间有间隔，所以制成的钻石中碳原子之间有间隔，B正确； C、世界上所有物质都在不断运动，所以制成的钻石中碳原子在不断运动，C错误； D、常温下碳单质的化学性质很稳定，钻石是碳单质，所以常温下钻石的化学性质很稳定，D正确。 故选：C。 14．下列关于碳的各种模型（如图）的说法，不正确的是 A．图1是碳原子的原子结构示意图，由图可知碳原子的质子数、电子数均为6 B．由图2可知一个碳原子的质量为12.01 C．图3中三种物质都由碳元素组成 D．图3中石墨与金刚石的结构不同，所以物理性质也不同 【答案】B 【解析】A、由碳原子的结构示意图可知，碳原子的质子数、核外电子数均为6，故此项正确； B、根据元素周期表中碳元素的相关信息，碳的相对原子质量是12.01，而不是一个碳原子的质量，故此项错误； C、图3中三种物质都是由碳元素组成的单质，故此项正确； D、石墨与金刚石物理性质不同是因为碳原子排列方式不同或结构不同，故此项正确。 故选B。 15．碳的单质除了金刚石、石墨和C60外，科学家们还合成了C90、C240、C540等系列物质，据此可作出的推测是（　　） ①同一种元素可以形成多种单质； ②单质可能存在复杂的分子结构； ③单质的研究具有广阔的前景； ④同种元素形成的单质之间可能存在更多的互相转化。 A． 只有①② B．只有②③ C．只有③④ D．①②③④ 【答案】D 【解析】①通过题干可知，碳元素能形成多种单质，所以同一种元素可以形成多种单质。正确。②C60等单质有比较复杂的分子结构，所以单质可能存在复杂的分子结构。正确。③不同的单质有不同的性质，可以有不同的用途，所以单质的研究具有广阔的前景。正确。④因为组成元素相同，所以同种元素形成的单质之间可能存在更多的互相转化。如将石墨可以转化为金刚石。正确。故选D。 16．实验室将一定量的碳粉和氧化铜粉末混合共热，剩余固体随着时间的关系如图。下列说法不正确的是 A．t1时反应刚开始 B．生成铜的质量一定为ng C．生成气体的质量为(m-n)g D．剩余固体中铜元素的质量分数先变大后不变 【答案】B 【解析】A、由图可知，t1后固体质量才开始减少，则此时才开始反应，说法正确； B、若碳过量，则剩余固体的质量为铜和碳，则铜的质量小于ng，说法错误； C、根据反应前后物质的总质量不变，则生成的气体的质量为(m-n)g，说法正确； D、根据质量守恒定律，反应前后固体中铜元素的质量不变，但固体质量减小，则剩余固体中铜元素的质量分数先变大后不变，说法正确。 故选B。 17．下图是碳与其他物质之间的性质关系(“－”表示物质间可发生反底，“→”表示物质间可发生转化，反应条件及部分生成物已省略)，下列说法正确的是    A．反应①前后碳元素化合价不变 B．反应②前固体要混合均匀，增大接触面积 C．反应③前后固体质量增加，不符合质量守恒定律 D．反应④中与质量比为，一定只生成 【答案】B 【解析】A、反应①是二氧化碳和碳高温反应生成一氧化碳，二氧化碳中碳元素为+4价，碳单质中碳元素化合价为0，一氧化碳中碳元素为+2价，碳元素化合价改变。错误； B、反应物混合均匀可以增加反应物的接触面积，有利于反应充分快速的进行，所以反应②前固体要混合均匀，增大接触面积，正确； C、反应③是铜和氧气加热生成氧化铜的反应，根据质量守恒定律参加反应的反应物的质量等于生成的生成物的质量，则生成氧化铜的质量等于参加反应的铜的质量和氧气的质量，所以固体质量增大，该反应符合质量守恒定律，错误； D、根据，参加反应的碳和氧气的质量比为12:32=3：8时，只生成二氧化碳，错误； 故选B。 18．在丰富多彩的物质世界里，碳及其化合物占有重要地位。 （1）“钻石恒久远，一颗永流传”。钻石是非常昂贵的装饰品，它可以代代相传的原因是 。 （2）石墨轴承是以石墨为主要基材并在金属轴承的基础上发展起来的碳质轴承，下列属于石墨轴承的特性的是________（填字母）。 A．密度大 B．润滑性好 C．耐高温 D．化学性质稳定 （3）的发现使人类了解到一个全新的碳世界，它广泛应用于超导、催化剂、材料、医学及生物领域，属于 （选填“单质”或“化合物”）。 （4）我国科学家在世界上首次实现利用二氧化碳人工合成淀粉，如图为人工合成淀粉过程第一步反应的微观示意图。 ①参加反应的分子个数比为 ； ②该反应前后氢元素的化合价 （填写“改变”、“不变”）。 【答案】（1）在常温下，碳的化学性质稳定 （2）BCD （3）单质 （4）1：3/3：1 改变 【解析】（1）钻石为碳单质，由于常温下，碳的化学性质稳定，则可保存很长时间，故钻石可代代相传。 （2）石墨轴承，是因为石墨具有滑腻性好，耐高温、耐腐蚀，化学性质稳定的性质，故填：BCD。 （3）C60中只含一种元素，属于单质。 （4）该反应为氢气和二氧化碳在一定条件下反应生成CH3OH和水。 ①删去两边相同的分子，则由图可知，参加反应的氢分子和二氧化碳分子个数比为3：1。 ②氢气中氢元素化合价为0，而CH3OH和水中氢元素的化合价均为+1价，则氢元素化合价改变。 19．单质碳、氢气和一氧化碳有着相似的化学性质：可燃性和还原性。学校兴趣小组设计实验进行了验证： （1）甲实验：其中反应的化学方程式： ，还原剂是 ，现象是 。 （2）乙实验：能够证明试管中反应已经发生的明显现象有 (填字母)。若实验室没有酒精喷灯，可以用 和 代替。 A．红色粉末变为黑色         B．导管口出现气泡 C．澄清石灰水出现大量浑浊   D．试管口有无色液滴 （3）甲乙两个实验中加热装置不一样，说明 实验所需的温度更高。 【答案】（1） 氢气/H2 黑色固体逐渐变红 （2）C 酒精灯 金属网罩 （3）乙 【解析】（1）氢气与氧化铜在加热条件下生成铜和水，反应的化学方程式为；在该反应中，氢气夺去了氧化铜中的氧元素，属于还原剂；氧化铜为黑色固体，铜为红色固体，所以现象是黑色固体逐渐变红。 （2）碳与黑色的氧化铜反应生成红色的铜和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，则现象为黑色粉末变红色，导管口有气泡产生，且澄清石灰水变浑浊，故选C。 酒精灯是实验室常用的加热仪器，但提供的温度比酒精喷灯低。若实验室没有酒精喷灯，可以用酒精灯和金属网罩代替。‌酒精灯上金属网罩的主要作用是集中火焰，提高温度。‌ （3）酒精喷灯可以提供更高的温度。所以乙实验所需的温度更高。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$