2025年中考化学一轮复习考点提升----碳的单质与一氧化碳

碳的单质与一氧化碳 思维导图 知识要点： 1. 金刚石、石墨和C60的物理性质和用途。 2. 碳单质的化学性质。 3. 一氧化碳的物理性质和化学性质。 一、碳的单质 1. 不同的元素可以组成不同的单质；同一种元素也可以组成不同的 单质，由同种元素组成的不同单质，物理性质不同，但是化学性质相 似，金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质。 2. 金刚石、石墨和C60。 碳的单 质 金刚石（C） 石墨（C） C60 构成 碳原子 C60分子 物理性 质 无色透明、不导电、硬度很大，是天然存在的最硬的物质 灰黑色、有金属光泽、不透明、很软、有滑腻感、具有优良的导电性、熔点高、耐高温 具有一些特殊的物 理性质 用途 切割大理石、加工坚硬的金属、作钻头等 制铅笔芯、制石墨电极、制高温下工作的机器的润滑剂等 可应用于超导、催化、能源及医学等领域 3. 碳单质的化学性质。 （1）在常温下，碳单质的化学性质不活泼。 （2）碳单质具有可燃性，①充分燃烧：C+O2 CO2；②不充分 燃烧：2C+O2 2CO。碳单质具有还原性，可用于冶金工业，如 3C+2Fe2O3 4Fe+3CO2↑。在高温条件下，碳单质能使二氧化碳转化成一氧化碳，反应的化学方程式为CO2+C 2CO。 二、一氧化碳 1. 一氧化碳的物理性质：一氧化碳是一种无色、无臭的气体，难溶 于水，密度略小于空气。 2. 一氧化碳的化学性质。 （1）可燃性：一氧化碳能燃烧，燃烧时放出大量的热，火焰呈蓝 色，反应的化学方程式为2CO+O2 2CO2。 （2）毒性：一氧化碳极易与人体血液中的血红蛋白结合，使血红 蛋白不能再与氧气结合，造成人体缺氧。 （3）还原性：CO能夺得氧，具有还原性，例如CuO+CO Cu+CO2，反应中黑色的CuO变成红色的Cu，生成的气体能使澄清石灰水 变浑浊。 难点解析：一氧化碳还原氧化铜的实验中﹐要掌握正确的操作顺 序：①验纯﹔②通CO（防止CO和O2混合﹐遇火发生爆炸）；③加热﹔ ④停止加热；⑤继续通CO，直到试管冷却（防止Cu再次被氧化）。同 时注意尾气处理，因为CO有毒﹐排放到空气中会造成污染。处理尾气的 一般方法有点燃尾气﹑用气球收集尾气、用集气瓶收集尾气后点燃或改 进装置使一氧化碳回收利用等。 知识点一：金刚石、石墨和C60 下列有关金刚石、石墨、C60的说法中错误的是 （ ） A. 碳的单质都是黑色固体 B. 金刚石是天然存在的最硬的物质 C. 金刚石、石墨、C60在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳 D. 石墨粉末和黏土粉末混合制成的铅笔芯具有较好的导电性 　根据已有的碳单质的性质和用途的关系进行分析解答。 碳的单质不都是黑色固体，例如金刚石是无色固体；金刚石 是天然存在的最硬的物质；金刚石、石墨、C60都含有碳元素，在氧气中 充分燃烧时都生成二氧化碳；石墨粉末和黏土粉末混合制成的铅笔芯具 有较好的导电性。 A 本题考查碳单质的知识，掌握碳单质的性质和用途是解题的 关键。 丰富多彩的物质世界是由元素组成的，一种元素可能组成多 种不同的单质。下列关于碳单质的说法中正确的是（　A　） A. 由于石墨具有良好的导电性，因此石墨可用于制高铁的电刷 B. 碳单质在空气中燃烧只能生成二氧化碳 C. 金刚石、石墨和C60的物理性质有很大差异的原因是构成它们的原子大小不同 D. 重要档案用碳素墨水书写只利用了碳的物理性质 A 知识点二：碳和一氧化碳的还原性 　木炭、一氧化碳是金属冶炼中常用的还原剂。如图甲所示为木炭 还原氧化铁的实验，如图乙所示为一氧化碳还原氧化铜的实验。 （1）图乙所示实验反应的现象是 　　 　　。 （2）图甲所示实验的冶炼效果不理想，采用酒精喷灯代替普通酒精灯 重做此实验，效果较理想。由此可以推断，冶炼不理想的原因 是 　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）图乙所示实验中为防止发生CO中毒，应先点燃 　　　　（填“A”或 “B”）酒精灯。  　通过比较两个装置图的异同及实验步骤来分析。 　（1）一氧化碳与氧化铜在加热的条件下发生反应，生成 铜和二氧化碳，因此图乙所示实验反应的现象是黑色固体变成红色。 （2）与普通酒精灯相比，酒精喷灯可以提供更高的温度，所以应该是 由于加热的温度不够高导致图甲所示实验的冶炼效果不理想。（3）由 于一氧化碳有毒，不能直接排放到空气中，所以实验时应先点燃B酒精 灯。 　（1）黑色固体变成红色　（2）加热的温度不够高　 （3）B 　掌握一氧化碳、木炭均具有还原性以及实验的注意事项等 是正确解答本题的关键。 　小乐利用如图所示的装置和药品进行实验。实验时，先加 热炭粉，一段时间后，将酒精喷灯移至CuO处加热，最终CuO变为紫红 色固体。下列分析中错误的是（　D　） D A. 装置中气球的作用是收集尾气，防止污染空气 B. 反应过程中，CuO变为Cu C. 反应过程中，体现出炭粉具有还原性 D. 装置中发生反应的化学方程式为C+2CuO 2Cu+CO2↑ 化学兴趣小组的同学模仿工业高炉炼铁原理，在如图甲所示的装置 中用CO还原CuO制取金属Cu。 （1）上述用CO还原CuO制取金属Cu的装置中，若没有气球，使用图乙 中Ⅰ和Ⅱ组合，要达到相似的效果，则装置的连接顺序为e→ 　 　 （用箭头和字母表示）。 （2）实验开始前，需要先通一段时间CO，然后开始加热，当观察到装 置B中出现 　 　 的现象时，说明CO与CuO已经开始反应。 （3）为确定反应的最佳温度，兴趣小组利用原位X射线粉末衍射仪来测 定不同温度下反应4 h后的固体物质成分，实验结果如图丙所示（该图 谱可用于判断某固体物质是否存在，不同固体物质出现的衍射峰的衍射 角不同），据图回答下列问题： ①400℃时，固体产物中除Cu外，还含有的是 　 　 （填物质名 称）。 ②500℃时，该反应的化学方程式为  　 。 ③由图像信息可知，用CO还原CuO制取纯净的Cu，最佳反应温度应控制 在 　 　 ℃，不选其他温度的理由是 　 　 　 　 。 　根据一氧化碳、二氧化碳的性质以及不同固体物质出现的 衍射峰的衍射角不同进行分析解答。 （1）一氧化碳有毒，排放到空气中会污染空气，因此利用 气球收集尾气，若没有气球，使用图乙中Ⅰ和Ⅱ组合，要达到相似的效 果，应先将气体通入Ⅰ，利用一氧化碳难溶于水，将水排出到Ⅱ中，从 而能收集到尾气，使之不排放到空气中。由于一氧化碳密度比水小，它 会处于水面以上，因此由Ⅰ的短导管即b口导入，水从a口导出进入Ⅱ， 由长导管导入即c口。（2）由于反应生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清 石灰水变浑浊，因此当观察到装置B中出现澄清石灰水变浑浊的现象 时，说明CO与CuO已经开始反应。 （3）①根据图像，在400℃时，出现了铜、氧化铜和氧化亚铜，因此固 体产物中除Cu外，还含有氧化铜、氧化亚铜。②500℃时，生成物只有 铜，即一氧化碳和氧化铜在500℃的条件下反应生成铜和二氧化碳，化 学方程式为CuO+CO Cu+CO2。③由图像信息可知，用CO还原CuO制取纯净的Cu，最佳反应温度应控制在500℃，因为此时生成物中只有铜 且不需再加热到更高的温度；不选其他温度的理由是不会产生其他杂 质，节约能源。 （1）b→a→c→d （2）澄清石灰水变浑浊 （3）①氧化铜和 氧化亚铜 ②CuO+CO Cu+CO2 ③500 不会产生其他杂质，节约能源 本题考查用一氧化碳还原氧化铜的实验，能读懂图中信息是 解答本题的关键。 1. 【长沙】在生活、生产中碳单质的应用广泛。下列有关含碳物质的性 质或用途正确的是（　A　） A. 活性炭具有吸附性 B. 木炭常温下化学性质很活泼 C. 金刚石用作电极 D. 石墨用作钻探机钻头 A 2. 如图所示为甲、乙两种物质的结构示意图，图中小球均代表碳原子。 这两种物质在氧气中完全燃烧后的产物都是二氧化碳，但它们的物理性 质却明显不同，如导电性、硬度等。据此，下列说法中错误的是 （　D　） A. 甲、乙两种物质都是碳单质 B. 甲、乙两种物质中的碳原子大小相同 C. 甲、乙两种物质中原子的空间排列方式不同 D. 因为甲、乙两种物质都是由碳原子构成的，所以混合后得到的是纯净物 D 3. 还原反应在工业生产中有着广泛的应用，反应前后一定伴有元素化合 价的改变，下列不属于还原反应的是（　A　） A. Na2CO3+2HCl 2NaCl+H2O+CO2↑ B. C+H2O CO+H2 C. CuO+H2 Cu+H2O D. Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 A 4. 碳量子点是一种通常仅由几千个原子构成的纳米级别材料，碳量子点 具有优秀的光学性质，还具有良好的水溶性、低毒性、环境友好、原料 来源广、成本低、生物相容性好等诸多优点。下列说法中正确的是 （　C　） A. 碳量子点与碳单质的物理性质完全相同 B. 碳量子点中，碳原子的最外层电子数发生改变 C. 制备碳量子点材料的原材料中含有碳元素 D. 量子点曾被称作“人造原子”，是人为创造出的新原子 C 5. 如图所示为一个简易的净水器，从上面缓缓地注入滴有红墨水的水， 净水器的下端流出的水变为无色。下列说法中正确的是（　D　） A. 该变化属于化学变化 B. 该实验的原理与过滤完全相同 C. 木炭能与红墨水反应，使之褪色 D. 木炭多孔，可吸附红墨水中的色素分子 D 6. 如图所示为木炭粉和氧化铜反应的实验装置图，下列说法中错误的是 （　B　） A. 该实验需要较高的温度 B. 反应前后固体中氧元素的质量保持不变 C. 实验结束后，应先将导管从石灰水中移出 D. 该实验中的木炭粉可换成活性炭 B 7. 冬天用蜂窝煤炉取暖，若紧闭门窗，则容易煤气中毒，造成煤气中毒 的物质是 ⁠；把中毒者送到医院急救时，医生会给病人戴个 呼吸罩，让病人吸入的气体是 ⁠。有人认为可以在室内放几盆水 来防止煤气中毒，你认为可行吗？ ，理由是 ⁠ ⁠。 一氧化碳 氧气 不可行 一氧化碳难溶 于水 8. 已知A、B为两种黑色粉末，且A中含有金属元素，D为红色单质。A、B、C、D、E五种物质之间的转化关系如图所示。请回答下列问题： （1）C的化学式为 ⁠。 （2）A中金属元素的化合价是 ⁠。 （3）反应①的化学方程式为  　 　；B在反应 ①中体现的化学性质是 ⁠。 CO2 +2 2CuO+C ​  2Cu+CO2↑ ⁠ ⁠ 还原性 9. 碳与碳的化合物之间有如图所示的转换关系。下列说法中不正确的是 （　C　） A. ①④都能体现C的可燃性 B. ②是煤炉中部主要发生的化学反应 C. ①③的反应条件一定相同 D. 4个变化中，碳的化合价都发生了变化 C 10. 【江西】取木炭和氧化铜的混合物a g，使其在一定条件下恰好完全 反应，相关量的变化如图所示，下列说法中正确的是（　C　） A. M点对应的固体物质只有两种 B. N点对应的固体为黑色 C. 反应后产生气体的总质量为（a-b） g D. 0~t2 min内，固体中铜元素的质量分数不变 C 【解析】木炭和氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，M点还未 完全反应，对应的固体物质有碳、氧化铜、铜三种，A选项说法错误。 至N点，木炭和氧化铜恰好完全反应，对应的固体为红色，B选项说法错 误。由质量守恒定律，反应后产生气体的总质量为（a-b）g，C选项说 法正确。0~t2  min内，铜元素的质量不变，但随着反应的进行，二氧化 碳逸出，剩余固体的质量逐渐减小，固体中铜元素的质量分数增大，至 完全反应后不再发生改变，D选项说法错误。 11. 一氧化碳和二氧化碳只有一字之差。 （1）两者像孪生兄弟，这是因为 ⁠ ⁠。 （2）两者的化学性质相差甚远，这是因为 ⁠ ⁠。 （3）其实，二者是可以相互转化的，请用化学方程式表示此过 程： ⁠。 （4）不能用于区别一氧化碳和二氧化碳的方法是 ⁠（填字母）。 A. 闻气味 B. 通入澄清石灰水 C. 点燃 D. 观察颜色 E. 通入紫色石蕊溶液 F. 通过灼热的氧化铜 一氧化碳和二氧化碳均由C、O元素 组成 一氧化碳和二氧化碳的分 子构成不同 CO2+C2CO2　 AD 12. 草酸（化学式为H2C2O4）的化学性质与碳酸相似。已知碳酸易分 解，草酸在受热条件下也分解，仅生成三种氧化物。某校研究性学习小 组对此展开探究。 （1）小明首先根据草酸中含有 ⁠元素，推测生成物中含有 水。 氢、氧 （2）小明对分解生成的其他产物进行猜测、验证。 【假设一】生成物中有二氧化碳。 实验一：将生成的气体通入澄清石灰水，实验现象是 ⁠ ⁠，小明据此判断生成物中含有二氧化碳。 澄清石灰水变浑 浊 【假设二】生成物中有一氧化碳。 实验二：小明用如图所示的装置进行实验，从而证明生成物中含有一氧 化碳。 请回答：A装置中黑色固体粉末是 （填化学式），A装置中的实 验现象是 ⁠。 CuO 黑色固体变为红色 （3）讨论与交流。 小芳认为，小明的“实验二”不需要B装置也能够推断出生成物中含有一 氧化碳，你是否支持小芳的观点？ （填“支持”或“不支持”）， 理由是 ⁠ ⁠。 小芳认为，从环保的角度看，“实验二”的装置有一个缺陷，请指出该缺 陷： ，改进的方法是 ⁠ ⁠。 支持 只要氧化铜由黑色变为红色，就可判断三种氧化物中一定有一 氧化碳 缺少尾气处理装置 将尾气通到酒精灯的火焰 上燃烧掉（合理即可） 13. 将一定质量的木炭粉在密闭容器中引燃（如图甲所示），一段时间 后木炭粉消失。用压强传感器测得容器内压强（同温下，容器内压强与 气体分子数成正比）随时间的变化关系如图乙所示。下列分析中正确的 是（　C　） A. ab段木炭粉开始燃烧 B. 反应生成的CO2导致cd段压强增大 C. e点气体的成分是CO2和CO D. 燃烧放出的热量减少导致de段压强下降 C 【解析】ab段用火柴点燃木炭粉，容器内气体受热膨胀，压强变大，但 温度没有达到木炭粉的着火点，木炭粉没有燃烧。cd段温度达到了木炭 粉的着火点，木炭粉燃烧放热，使气体迅速膨胀，所以cd段容器内压强 迅速增大。碳和氧气反应生成二氧化碳和一氧化碳的化学方程式分别为 C+O22CO，因为一定温度和体积下气体的压强 与分子数成正比，生成二氧化碳的过程中氧分子和二氧化碳分子的分子 个数比为1∶1，所以生成二氧化碳的过程中气体体积不变；生成一氧化 碳的过程中氧分子和一氧化碳的分子个数比为1∶2，生成一氧化碳的过 程中气体体积增大； 若完全转化为一氧化碳，则气体分子个数变为原来的2倍，压强也变为 原来的2倍，但图示中显示最终压强为原来的1.4倍，所以反应没有完全 生成一氧化碳，即反应后的气体应该为一氧化碳和二氧化碳的混合物， 所以e点气体的成分为一氧化碳和二氧化碳的混合物。燃烧结束后，温 度下降至室温，压强减小，所以de段压强下降。 14. 如图所示为有关实验室用一氧化碳还原氧化铜的实验装置，乙装置 中的溶液为澄清石灰水，请回答与该实验有关的问题： （1）实验时，从甲装置的玻璃管中观察到的现象是 ⁠ ⁠。 【解析】（1）一氧化碳还原氧化铜时，把黑色的氧化铜还原成红色 的铜。 （2）乙装置中发生反应的化学方程式为 ⁠  　 ⁠。 【解析】（2）乙装置中二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和 水。 黑色固体变成红 色　 CO2+Ca（OH） 2 ​  CaCO3↓+H2O　 ⁠ （3）现有含杂质的氧化铜样品10 g（假设杂质不参加反应），为测定该样品中氧化铜的质量分数，某同学用如图所示的装置进行实验，得到下表中的两组数据： 反应前 氧化铜完全反应后 第一 组 试管和澄清石灰水的总质量为 185 g 试管和试管内物质的总质量为 187 g 第二 组 玻璃管和氧化铜样品的总质量 为57.9 g 玻璃管和玻璃管内物质的总质 量为56.1 g 关于这两组数据，下列说法中不正确的是 （填字母）。  A. 玻璃管中固体减少的质量即为氧化铜中氧元素的质量 B. 利用这两组数据可以计算出样品中氧化铜的质量分数 C. 乙装置中澄清石灰水增重的质量与反应产生的二氧化碳的质量不相等 D. 若实验称量准确，则玻璃管中固体减小的质量应等于乙装置中澄清石灰水增加的质量 BD　 【解析】（3）玻璃管中氧化铜被还原成铜，固体减小的质量是氧化铜 中氧元素的质量；第一组数据乙装置中澄清石灰水增重的质量和反应产 生的二氧化碳的质量不相等，且装置中本身含有二氧化碳，因此不能计 算出样品中氧化铜的质量分数，第二组数据可以通过氧元素的质量计算 出氧化铜的质量，进而计算出样品中氧化铜的质量分数；澄清石灰水一 般用于检验二氧化碳，但不能保证将二氧化碳完全吸收；玻璃管中固体 减小的质量是氧化铜中氧元素的质量（也就是二氧化碳和一氧化碳的质 量差），若实验称量很准确，则乙装置中澄清石灰水增重的质量是反应 生成的二氧化碳的质量。 （4）通过计算可得该样品中氧化铜的质量分数为 ⁠。 【解析】（4）反应前玻璃管和氧化铜样品的总质量是57.9 g，氧化铜完 全反应后玻璃管和玻璃管内物质的总质量是56.1 g，质量减小了57.9 g- 56.1 g=1.8 g，设参加反应的氧化铜的质量为x。 CO+CuOCu+CO2　 固体质量减小 80 64　 80-64=16 x　 1.8 g ×100%=90%。 90% $$