课题3 结构多样的碳单质（7大题型专项训练）化学沪科版五四学制2024八年级全一册

专题5 物质的微观构成 课题3 结构多样的碳单质 题型01 碳元素形成的单质 题型02 碳单质的物理性质与用途 题型03 碳单质的稳定性 题型04 碳单质的可燃性 题型05 木炭还原氧化铜的实验 题型06 木炭与金属氧化物反应 题型07 碳单质与二氧化碳的反应 题型01 碳元素形成的碳单质 碳元素可以形成多种同素异形体，即不同的碳单质。这些单质由相同的碳原子组成，但原子排列方式不同，导致物理性质差异显著。 ‌金刚石‌：金刚石中，每个碳原子与四个相邻碳原子形成正四面体空间网状结构，这种结构使其成为自然界最硬的物质。 ‌石墨‌：石墨具有层状结构，碳原子排列成正六边形层，层间作用力较弱，因此石墨较软且具有导电性和润滑性。 ‌碳60 (C60)‌：C60分子由60个碳原子构成，形成足球状球体结构（包含正五边形和正六边形）。 【典例1】（24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·期末）金刚石和石墨的微观结构如图，下列有关说法正确的是 A．金刚石和石墨的组成元素不相同 B．构成金刚石和石墨的原子大小不同 C．金刚石和石墨的化学性质相似，物理性质差别很大 D．石墨能导电，所以石墨是金属 【变式1-1】（24-25八年级下·山东烟台·期末）下列有关金刚石、石墨、的说法中，正确的是 A．构成它们的原子大小不同 B．金刚石是硬度最大的物质 C．金刚石、石墨、由不同种原子构成 D．具有独特性质是因为它有独特的结构 【变式1-2】（24-25八年级下·山东泰安·期末）单层石墨称为石墨烯，石墨烯是一种革命性材料，具有优异的光学、电学和力学特性。下列说法正确的是 ①石墨烯是一种新型化合物 ②石墨在一定条件下转变为金刚石是物理变化 ③金刚石和石墨烯分别在足量的氧气中完全燃烧的产物相同 ④金刚石和石墨烯是组成相同但结构不同的两种物质 ⑤金刚石、石墨和足球烯（）都是由碳原子直接构成的 A．①② B．④⑤ C．②③ D．③④ 【变式1-3】（24-25九年级上·山西临汾·期末）阅读分析，解决问题： 石墨 石墨和金刚石一样，是碳元素的一种存在形式。金刚石是自然界中最坚硬的物质，石墨则是最软的矿物之一，但在一定条件下石墨可以转化为金刚石。 石墨由于具备诸多优良性能，可用于制造多种产品，被广泛应用于国民经济的各个行业，可谓材料界的“百变星君”。在传统行业中，石墨可作为耐火砖、坩埚、增碳剂等，应用于耐火材料和钢铁工业。在新能源领域，石墨可作为锂离子电池的负极材料。锂离子电池的负极材料对石墨性能要求较高，通常需要将石墨球形化以后，提纯到99.9%以上。在核能领域，天然石墨也发挥着重要作用。随着科技的发展，石墨的应用领域将进一步扩大。 (1)石墨和金刚石的化学式都可以用 表示，但石墨质软，金刚石坚硬，原因是 。 (2)在一定条件下，石墨可以制成金刚石，这个过程发生的是 变化。 (3)碳转化为一氧化碳的化学方程式为 ，该反应所属的基本反应类型是 。 (4)在生活中，我们熟悉的由石墨制成的产品有 (写一种)。 题型02 碳单质的物理性质与用途 1.‌金刚石‌：无色透明、硬度大、透光性和导热性好。用途广泛，如装饰品、刻刀和钻头。‌ 2.‌石墨‌：石墨较软且具有导电性和润滑性。常见用途包括铅笔芯（如“HB”标识代表硬度和黑度）、电极和润滑剂。‌ 3.‌碳60 (C60)‌：球体结构，这种分子结构赋予其独特性质，如潜在的超导性和医学应用价值。 这些例子展示了同种元素形成不同单质的多样性，体现了物质结构决定性质、性质决定用途的基本原理。 4.‌无定形碳（如木炭、活性炭、焦炭、炭黑）‌：主要由石墨微小晶体组成，但无固定形状，结构疏松多孔，具有强吸附性；木炭和活性炭用于净化（如脱色或吸附异味），焦炭用于冶金，炭黑用于墨汁或橡胶填料。 这些虽非纯单质（含杂质），但吸附能力源于孔隙结构，区别于其他碳单质的致密排列。 这些例子展示了同种元素形成不同单质的多样性，体现了物质结构决定性质、性质决定用途的基本原理。 【典例2】（24-25八年级下·上海嘉定·期末）物质的性质与用途不相符合的是 A．石墨有导电性——用作润滑剂 B．金刚石硬度大——用作玻璃刀 C．水溶解其他物质的能力强——用作溶剂 D．碳有可燃性——用作燃料 【变式2-1】（2025·湖南长沙·二模）下列有关“碳家族”成员的说法中，错误的是 A．石墨导电性好，可作电池的电极 B．木炭具有可燃性，可用作燃料 C．金刚石硬度大，可制成铅笔芯 D．活性炭吸附性强，可作冰箱除味剂 【变式2-2】（2025·湖南长沙·二模）在日常生活和工农业生产中，我们常常要用到许多主要成分是碳单质的物质。下列含碳物质的用途错误的是 A．石墨用于做钻探机钻头 B．焦炭常用于冶炼金属 C．活性炭可用于冰箱除臭 D．金刚石薄膜可用于集成电路基板散热 【变式2-3】（24-25九年级上·吉林·期末）物质的性质决定用途，用途体现性质。请用下列物质的序号填空。 ①石墨；②焦炭；③酒精；④金刚石 (1)可用作燃料的是 。 (2)可用于切割玻璃的是 。 (3)可用于制作铅笔芯的是 。 (4)可用于冶炼金属的是 。 题型03 碳单质的稳定性 碳单质在常温下具有显著的化学稳定性，不易与其他物质发生反应，这主要源于碳原子的核外电子排布（最外层4个电子），使其不易得失电子。 这一特性使碳单质在实际应用中具有重要价值，例如碳素墨水或墨汁因其稳定性而颜色不易褪色，常用于书写和绘画。 古代绘画中使用的墨汁或碳素墨水：其主要成分为碳单质（如炭黑），由于碳在常温下稳定，墨迹不易氧化或降解，这使得画作颜色能长久保持鲜艳，许多千年古画至今仍色彩如新。 此外，金刚石和石墨等碳单质在现代应用中同样体现稳定性：例如金刚石薄膜可用于耐腐蚀涂层，石墨作为电极材料在高温下仍维持导电性，均依赖于碳的化学惰性。 【典例3】（24-25八年级下·上海金山·期末）中国有上千年的书法文物，书法中用到的墨主要含碳，这体现了“碳”的 A．稳定性 B．可燃性 C．吸附性 D．导电性 【变式3-1】（24-25八年级下·黑龙江绥化·期末）下列说法不能说明碳在常温下化学性质稳定的是 A．用碳素墨水书写档案 B．古代的水墨画保存百年不褪色 C．钻石恒久远，一颗永流传 D．炭雕能吸附室内甲醛 【变式3-2】（2025·河南·中考真题）古代经典诗词、书画精品是中华民族传统文化的瑰宝。 (1)从分子的角度解释唐代诗句“山城斜路杏花香”所描述的现象 。 (2)元代著名水墨画《富春山居图》保存至今不变色的原因是 。 【变式3-3】（24-25九年级上·江苏无锡·阶段练习）“老松烧尽结轻花，妙法来徙北李家”。墨制作流程如下，请结合图文信息、分析思考，解决问题： (1)炼烟过程中松枝发生 (填“充分”或“不充分”)燃烧而得到烟尘。 (2)和料过程中需要充分搅拌，这样做的目的是 。 (3)用墨书写的字画可以保存数百年之久，这体现出常温下碳的化学性质 (填“活泼”或“不活泼”)。 题型04 碳单质的可燃性 碳单质的可燃性主要表现在其与氧气发生的燃烧反应，具体如下： 1.‌燃烧条件与产物‌ 碳在充足的氧气中燃烧时生成二氧化碳（CO₂），反应表达式为：‌C + O₂ CO₂‌‌ 若氧气不足，则生成一氧化碳（CO），反应表达为：‌2C + O₂ 2CO 这一特性使碳成为重要的燃料来源（如木炭、焦炭）‌。 2.‌实验与应用‌ 实验室可通过燃烧木炭观察火焰和产物验证该性质；工业上利用碳的燃烧释放热量冶炼金属或提供能源，例如焦炭在高炉中作为还原剂时会伴随燃烧反应。 ‌注‌：碳的完全燃烧（生成CO₂）放热更充分，不完全燃烧（生成CO）易造成能源浪费及中毒风险。 【典例4】（2025·山东青岛·二模）由碳元素形成的单质有很多种，如金刚石、石墨和等。下列有关碳单质的说法中正确的是 A．金刚石和石墨都是黑色固体 B．金刚石、石墨、都由原子直接构成 C．碳单质在空气中燃烧只能生成二氧化碳 D．金刚石、石墨物理性质差别很大的原因是碳原子的排列方式不同 【变式4-1】（2025·北京西城·二模）2025年是故宫博物院建院100周年。 (1)太和殿的琉璃瓦用到下列原料，其中属于氧化物的是_______(填序号)。 A．Pb B． (2)汉白玉栏杆的主要成分是碳酸钙。碳酸钙的化学式为 。 (3)明清时期宫内用炭盆取暖，木炭完全燃烧的化学方程式为 。 【变式4-2】（24-25九年级下·四川广安·开学考试）据报道，科学家已经研制出世界上最薄的材料——碳膜片，其厚度只有一根头发直径的二十万分之一。如图所示，这种碳膜片是由碳原子构成的六边形单元向外延展而成。下列说法中正确的是 A．碳膜片属于化合物 B．碳膜片与C60是同一种物质 C．碳膜片与金刚石的结构完全相同 D．碳膜片与木炭分别在氧气中完全燃烧的产物相同 【变式4-3】（24-25八年级下·山东济南·期末）2025年1月10日全球首列碳纤维地铁列车“CETROVO1.0碳星快轨”在青岛地铁1号线开启运营之旅，其车体、转向架构架等主承载结构均采用碳纤维复合材料制造，实现了车辆性能的升级。碳纤维的主要成分是由碳原子直接构成的物质。下列有关说法正确的是 A．碳纤维在氧气中充分燃烧生成二氧化碳 B．碳纤维与金刚石的性质完全相同 C．碳纤维是一种新型化合物 D．碳纤维是一种金属单质 题型05 木炭还原氧化铜的实验 1.实验原理‌ 木炭（主要成分碳）在高温下夺取氧化铜中的氧，生成铜和二氧化碳。反应表达式为：C + CuO Cu + CO₂ ；该反应属于‌还原反应‌（氧化铜失氧被还原）。 2.‌实验装置与步骤‌ ‌药品准备‌ 烘干木炭粉与氧化铜粉末，按质量比约1:10混合均匀（木炭稍过量，防止铜被重新氧化）。 ‌组装仪器：将混合物装入试管，塞紧带导管的橡胶塞；导管另一端伸入盛有澄清石灰水的试管。固定试管于铁架台，酒精灯加金属网罩（集中火焰，提高温度）。 ‌加热与观察：先预热试管，再集中加热药品部位； 现象：‌初期‌：导管口冒气泡（试管内空气受热膨胀）；‌后期‌：黑色粉末变红色，澄清石灰水变浑浊。 ‌结束操作：先撤出导管，再熄灭酒精灯（防石灰水倒吸炸裂试管）；冷却后将红色粉末倒在纸上（防炽热的铜被氧化）。 3.‌注意事项‌ ‌药品混合‌：必须研磨均匀，否则反应不充分； ‌温度控制‌：高温是反应关键，建议用酒精喷灯代替普通酒精灯； ‌操作顺序‌：错误操作（先熄灯后撤导管）→ 石灰水倒吸→试管炸裂；未冷却暴露铜粉→铜被氧气重新氧化变黑。 4.‌结论：木炭的还原性在高温下可将金属氧化物（如氧化铜）还原为金属单质，同时生成二氧化碳气体。 【典例5】（24-25八年级下·山东淄博·期末）某小组利用如图装置进行木炭与氧化铜的实验，酒精灯加金属网罩是为了提高火焰温度。下列说法错误的是 A．该反应说明木炭具有还原性 B．反应过程中，黑色氧化铜变为红色固体 C．该反应中，化合价降低的是铜元素和碳元素 D．装置中发生反应： 【变式5-1】（24-25八年级下·黑龙江绥化·期末）如图为木炭还原氧化铜实验的示意图： 请问： (1)①的现象是： 。 (2)反应②的化学方程式为： 。 (3)在实验中酒精灯加网罩的目的是： 。 【变式5-2】（24-25八年级下·山东泰安·期中）化学兴趣小组的同学们在老师的指导下进行了“木炭还原氧化铜”的实验。 (1)实验方法：操作步骤如下：①先将导管从澄清石灰水中移出，停止加热，用弹簧夹夹紧乳胶管，待试管冷却后，把试管里的粉末倒在纸上，观察现象并分析。②打开弹簧夹，用酒精灯加热混合物几分钟。③把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管，然后组装好装置。正确的顺序是 (填数字编号)。 (2)实验原理：左侧试管中发生反应的化学方程式为 ，此反应中，氧化铜发生 (填“氧化”或“还原”)反应。 (3)实验现象：左侧试管中黑色固体变红，右侧试管中导管口有气泡逸出，且澄清石灰水 。 实验结论：高温下木炭能与氧化铜发生化学反应。 【问题与思考】 (4)酒精灯上加一个网罩的目的是 。 (5)要保证该实验成功，要注意两种固体反应物的质量比。若木炭粉不足，则氧化铜不能被全部还原；若木炭粉过多，则除了生成铜和二氧化碳外还会生成 (填化学式)，原因是 (写化学方程式)。 【变式5-3】（24-25九年级上·湖南永州·阶段练习）某实验小组在用下图甲和乙装置做木炭还原氧化铜的实验中，发现从乙装置的导气管口不断有气泡逸出，以为是反应产生的未被石灰水完全吸收。于是在乙装置后又连接上丙装置，重新实验，发现丙装置中仍不断有气泡逸出，但发现石灰水未见浑浊。可见该气体不是，那么从丙装置中逸出的气体是什么呢？请完成下列探究中的相关问题。 (1)你认为从丙装置中逸出的气体可能是 ，写出实验中生成这种气体的化学方程式： 。 (2)请按下表要求，设计实验方案，验证你的猜想。 操作步骤 现象 结论 ①用试管从丙导管末端收集该气体，点燃 能燃烧，产生蓝色火焰 从丙装置中逸出的气是 。 ②将步骤①燃烧后的气体通入到澄清石灰水中，振荡 澄清石灰水变浑浊 (3)根据以上探究，该实验小组同学认为上述装置还不够完善，其理由是 ；于是他们在丙装置后再增加一个 装置。 题型06 碳与某些氧化物反应 还原金属氧化物是一种重要的化学反应，其中碳作为还原剂在高温条件下夺取金属氧化物中的氧，将其还原为金属单质，自身被氧化为二氧化碳。这种还原反应在冶金工业（如焦炭还原铁矿石）和环保减碳技术中广泛应用。 常见反应实例包括： ‌碳还原氧化铜‌：方程式为 C + CuO Cu + CO₂，实验现象包括黑色粉末逐渐变为红色（生成铜），同时澄清石灰水变浑浊（生成二氧化碳）。 ‌碳还原氧化铁‌：方程式为 C + 2Fe₂O₃ Fe + CO₂，现象表现为红色固体变黑（生成铁），澄清石灰水同样变浑浊。 这些反应通常需要高温条件（如酒精喷灯加热），因为金属氧化物稳定性较高；操作时应确保装置密闭，避免空气干扰，并注意通风安全。碳的还原性还可用于二氧化碳转化成一氧化碳的资源化利用。 【典例1】（24-25九年级上·重庆巫山·期末）“中国高铁，世界第一”。高铁列车车体材料加入了金属镍增强其性能，工业上采用火法炼镍的原理是：C+2NiO2Ni+X↑，下列说法错误的是 A．反应中X的化学式为CO2 B．NiO中Ni元素的化合价为+2价 C．碳过量时，气体产物中可能有CO D．C在该反应中发生了还原反应 【变式1-1】（24-25八年级下·山东青岛·期中）写出下列反应的化学方程式： (1)氧化铜和碳在高温条件下反应生成铜和二氧化碳 。 (2)碳单质包括金刚石、石墨和C60等，它们的化学性质相似。写出C60在空气中完全燃烧的化学方程式 。 (3)水煤气法制氢气：用焦炭(主要成分是碳单质)为原料与水蒸气在高温时反应制得氢气和二氧化碳 。 【变式1-2】（24-25九年级上·吉林·课后作业）如图是模拟工业炼铁的微型装置。酒精喷灯加热部分发生反应的化学方程式为 ；在上述反应中，氧化铁发生了 （填“氧化”或“还原”）反应；装置中气球的作用是 。 【变式1-3】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 题型07 碳单质与二氧化碳的反应 碳单质与二氧化碳在高温下发生反应，生成一氧化碳。 化学方程式表示为：‌C + CO₂ CO‌，这是一个典型的还原反应。 反应条件需要高温环境，通常超过1000°C，以使二氧化碳分子吸附在碳表面并发生碰撞。 该反应具有吸热特性，且属于氧化还原反应，其中碳作为还原剂将二氧化碳中的碳还原成低价态一氧化碳。 在反应过程中，碳得到氧被氧化，而二氧化碳失去氧被还原。 【典例1】（24-25九年级上·湖南怀化·期末）下列图中除杂正确的是 目的 除去 CO2 除去 CO 除去 CO 除去CO 操作 选项 A B C D A．A B．B C．C D．D 【变式1-1】（24-25九年级上·江苏无锡·阶段练习）下列除杂方法不能达到实验目的的是(括号中的物质为杂质) 选项 物质 除杂方法 A CO(CO2) 通过灼热的炭层 B CaO(CaCO3) 高温煅烧 C CuO(C) 在氧气流中加强热 D CO2(CO) 在空气中点燃 A．A B．B C．C D．D 【变式1-2】（2025·上海奉贤·一模）利用下图装置进行气体性质的探究实验。 (1)探究CO与CuO的反应。M为氧化铜，通入一氧化碳气体。A处加热前先通一会一氧化碳的目的是 ；A中的现象是 ，说明CO有 性；澄清石灰水的作用是 。 (2)探究与C的反应（酒精灯换成酒精喷灯）：M为木炭，通入二氧化碳气体。A中发生反应的化学方程式为 。导管a处点燃的目的是 。 【变式1-3】根据碳和碳的氧化物回答下列问题 (1)金刚石、石墨和都是由碳元素组成的单质，其中 是由分子构成的； (2)在书写具有保存价值的图书档案时，规定使用碳素墨水原因是 ； (3)在中表现出还原性的物质是 。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题5 物质的微观构成 课题3 结构多样的碳单质 题型01 碳元素形成的单质 题型02 碳单质的物理性质与用途 题型03 碳单质的稳定性 题型04 碳单质的可燃性 题型05 木炭还原氧化铜的实验 题型06 木炭与金属氧化物反应 题型07 碳单质与二氧化碳的反应 题型01 碳元素形成的碳单质 碳元素可以形成多种同素异形体，即不同的碳单质。这些单质由相同的碳原子组成，但原子排列方式不同，导致物理性质差异显著。 ‌金刚石‌：金刚石中，每个碳原子与四个相邻碳原子形成正四面体空间网状结构，这种结构使其成为自然界最硬的物质。 ‌石墨‌：石墨具有层状结构，碳原子排列成正六边形层，层间作用力较弱，因此石墨较软且具有导电性和润滑性。 ‌碳60 (C60)‌：C60分子由60个碳原子构成，形成足球状球体结构（包含正五边形和正六边形）。 【典例1】（24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·期末）金刚石和石墨的微观结构如图，下列有关说法正确的是 A．金刚石和石墨的组成元素不相同 B．构成金刚石和石墨的原子大小不同 C．金刚石和石墨的化学性质相似，物理性质差别很大 D．石墨能导电，所以石墨是金属 【答案】C 【详解】A、金刚石和石墨均属于碳单质，均是由碳元素组成，不符合题意； B、金刚石和石墨均是由碳原子构成，原子大小相同，不符合题意； C、金刚石和石墨均是由碳原子构成，化学性质相似，但是碳原子的排列方式不同，故物理性质差异很大，符合题意； D、石墨属于非金属单质，不是金属，不符合题意。 故选C。 【变式1-1】（24-25八年级下·山东烟台·期末）下列有关金刚石、石墨、的说法中，正确的是 A．构成它们的原子大小不同 B．金刚石是硬度最大的物质 C．金刚石、石墨、由不同种原子构成 D．具有独特性质是因为它有独特的结构 【答案】D 【详解】A、金刚石、石墨由碳原子构成，由分子构成，分子由碳原子构成，则构成它们的原子大小相同，说法错误，不符合题意； B、金刚石是自然界中存在的硬度最大的物质，但并非是所有物质中硬度最大的，说法错误，不符合题意； C、金刚石、石墨由碳原子构成，由分子构成，分子由碳原子构成，说法错误，不符合题意； D、物质的结构决定其性质，具有独特性质是因为它有独特的结构，说法正确，符合题意。 故选：D。 【变式1-2】（24-25八年级下·山东泰安·期末）单层石墨称为石墨烯，石墨烯是一种革命性材料，具有优异的光学、电学和力学特性。下列说法正确的是 ①石墨烯是一种新型化合物 ②石墨在一定条件下转变为金刚石是物理变化 ③金刚石和石墨烯分别在足量的氧气中完全燃烧的产物相同 ④金刚石和石墨烯是组成相同但结构不同的两种物质 ⑤金刚石、石墨和足球烯（）都是由碳原子直接构成的 A．①② B．④⑤ C．②③ D．③④ 【答案】D 【详解】① 石墨烯是单层石墨，只由碳元素组成，属于单质（纯净物中由同种元素组成的物质）。化合物必须由两种或以上不同元素组成，因此石墨烯不是化合物。错误。 ② 物理变化指没有新物质生成的变化（如状态改变），化学变化指生成新物质的变化。石墨和金刚石虽都由碳元素组成，但结构不同（石墨为层状，金刚石为立体网状），转变时碳原子排列方式改变，有新物质生成，属于化学变化。错误。 ③ 金刚石和石墨烯都是碳单质，在足量氧气中完全燃烧的产物均为二氧化碳。正确。 ④ 金刚石和石墨烯都由碳元素组成，但金刚石中碳原子呈四面体结构，石墨烯中碳原子呈层状结构，是结构不同的两种物质。正确。 ⑤ 金刚石和石墨由碳原子构成，但足球烯（C60）是由C60分子构成，而非碳原子直接构成。错误。 故正确的有③④。故选D。 【变式1-3】（24-25九年级上·山西临汾·期末）阅读分析，解决问题： 石墨 石墨和金刚石一样，是碳元素的一种存在形式。金刚石是自然界中最坚硬的物质，石墨则是最软的矿物之一，但在一定条件下石墨可以转化为金刚石。 石墨由于具备诸多优良性能，可用于制造多种产品，被广泛应用于国民经济的各个行业，可谓材料界的“百变星君”。在传统行业中，石墨可作为耐火砖、坩埚、增碳剂等，应用于耐火材料和钢铁工业。在新能源领域，石墨可作为锂离子电池的负极材料。锂离子电池的负极材料对石墨性能要求较高，通常需要将石墨球形化以后，提纯到99.9%以上。在核能领域，天然石墨也发挥着重要作用。随着科技的发展，石墨的应用领域将进一步扩大。 (1)石墨和金刚石的化学式都可以用 表示，但石墨质软，金刚石坚硬，原因是 。 (2)在一定条件下，石墨可以制成金刚石，这个过程发生的是 变化。 (3)碳转化为一氧化碳的化学方程式为 ，该反应所属的基本反应类型是 。 (4)在生活中，我们熟悉的由石墨制成的产品有 (写一种)。 【答案】(1) C 碳原子的排列方式不同 (2)化学 (3) / 化合反应 (4)铅笔芯（合理即可） 【详解】（1）石墨和金刚石都是由碳元素组成的单质，化学式都可以用C表示，但石墨质软，金刚石坚硬，原因是碳原子的排列方式不同，故填：C；碳原子的排列方式不同； （2）在一定条件下，石墨可以制成金刚石，有新物质的生成，属于化学变化，故填：化学； （3）碳不充分燃烧可以生成一氧化碳，反应的化学方程式为，或者碳与二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳，反应的化学方程式为，反应均符合“多变一”的特点，属于化合反应，故填：或者；化合反应； （4）石墨由于其质地柔软且在纸上书写时能够留下清晰的痕迹，常用于制造铅笔芯，具有良好的导电性，可作电极，故填：铅笔芯（合理即可）。 题型02 碳单质的物理性质与用途 1.‌金刚石‌：无色透明、硬度大、透光性和导热性好。用途广泛，如装饰品、刻刀和钻头。‌ 2.‌石墨‌：石墨较软且具有导电性和润滑性。常见用途包括铅笔芯（如“HB”标识代表硬度和黑度）、电极和润滑剂。‌ 3.‌碳60 (C60)‌：球体结构，这种分子结构赋予其独特性质，如潜在的超导性和医学应用价值。 这些例子展示了同种元素形成不同单质的多样性，体现了物质结构决定性质、性质决定用途的基本原理。 4.‌无定形碳（如木炭、活性炭、焦炭、炭黑）‌：主要由石墨微小晶体组成，但无固定形状，结构疏松多孔，具有强吸附性；木炭和活性炭用于净化（如脱色或吸附异味），焦炭用于冶金，炭黑用于墨汁或橡胶填料。 这些虽非纯单质（含杂质），但吸附能力源于孔隙结构，区别于其他碳单质的致密排列。 这些例子展示了同种元素形成不同单质的多样性，体现了物质结构决定性质、性质决定用途的基本原理。 【典例2】（24-25八年级下·上海嘉定·期末）物质的性质与用途不相符合的是 A．石墨有导电性——用作润滑剂 B．金刚石硬度大——用作玻璃刀 C．水溶解其他物质的能力强——用作溶剂 D．碳有可燃性——用作燃料 【答案】A 【详解】A、石墨用作润滑剂是因为其具有滑腻感，而不是导电性，性质与用途不相符，A 符合题意； B、金刚石硬度大，能划开玻璃，所以可用作玻璃刀，性质与用途相符，B 不符合题意； C、水溶解其他物质能力强，所以能用作溶剂，来溶解多种物质，性质与用途相符，C 不符合题意； D、碳具有可燃性，燃烧时能放出热量，所以可用作燃料，性质与用途相符，D 不符合题意。 故选A。 【变式2-1】（2025·湖南长沙·二模）下列有关“碳家族”成员的说法中，错误的是 A．石墨导电性好，可作电池的电极 B．木炭具有可燃性，可用作燃料 C．金刚石硬度大，可制成铅笔芯 D．活性炭吸附性强，可作冰箱除味剂 【答案】C 【详解】A、石墨具有导电性，则可作电极，该选项说法正确； B、木炭具有可燃性，可用作燃料，该选项说法正确； C、金刚石硬度大，则可用于切割玻璃，而不能作铅笔芯，该选项说法错误； D、活性炭疏松多孔，具有吸附性，能吸附颜色和异味，则可作冰箱除味剂，该选项说法正确。 故选C。 【变式2-2】（2025·湖南长沙·二模）在日常生活和工农业生产中，我们常常要用到许多主要成分是碳单质的物质。下列含碳物质的用途错误的是 A．石墨用于做钻探机钻头 B．焦炭常用于冶炼金属 C．活性炭可用于冰箱除臭 D．金刚石薄膜可用于集成电路基板散热 【答案】A 【详解】A、石墨的物理性质是质软、滑腻，通常用作润滑剂或电极材料。而钻探机钻头需要极高的硬度，金刚石才是自然界最坚硬的物质，常用于此用途。选项错误； B、焦炭具有还原性，能用于冶炼金属。选项正确； C、活性炭具有疏松多孔的结构，能吸附异味和色素，可用于冰箱除臭。选项正确； D、金刚石是导热性极佳的材料，其薄膜可应用于散热领域（如电子元件散热）。选项正确。 故选A。 【变式2-3】（24-25九年级上·吉林·期末）物质的性质决定用途，用途体现性质。请用下列物质的序号填空。 ①石墨；②焦炭；③酒精；④金刚石 (1)可用作燃料的是 。 (2)可用于切割玻璃的是 。 (3)可用于制作铅笔芯的是 。 (4)可用于冶炼金属的是 。 【答案】(1)③ (2)④ (3)① (4)② 【详解】（1）酒精具有可燃性，可用作燃料，故选③； （2）金刚石硬度大，可用于切割玻璃，故选④； （3）石墨用于制铅笔芯是利用石墨软，故选①； （4）焦炭具有还原性，可用于冶炼金属，故选②。 题型03 碳单质的稳定性 碳单质在常温下具有显著的化学稳定性，不易与其他物质发生反应，这主要源于碳原子的核外电子排布（最外层4个电子），使其不易得失电子。 这一特性使碳单质在实际应用中具有重要价值，例如碳素墨水或墨汁因其稳定性而颜色不易褪色，常用于书写和绘画。 古代绘画中使用的墨汁或碳素墨水：其主要成分为碳单质（如炭黑），由于碳在常温下稳定，墨迹不易氧化或降解，这使得画作颜色能长久保持鲜艳，许多千年古画至今仍色彩如新。 此外，金刚石和石墨等碳单质在现代应用中同样体现稳定性：例如金刚石薄膜可用于耐腐蚀涂层，石墨作为电极材料在高温下仍维持导电性，均依赖于碳的化学惰性。 【典例3】（24-25八年级下·上海金山·期末）中国有上千年的书法文物，书法中用到的墨主要含碳，这体现了“碳”的 A．稳定性 B．可燃性 C．吸附性 D．导电性 【答案】A 【详解】书法中用到的墨主要含碳，历经上千年字迹仍能保存完好，是因为常温下碳的化学性质稳定，不易与其他物质发生化学反应，能长久保存，体现了碳的稳定性。而可燃性是碳能燃烧的性质；吸附性一般是活性炭等具有的吸附杂质等的性质；导电性是指物质传导电流的能力，均与墨汁书写字迹长久保存无关。 故选A。 【变式3-1】（24-25八年级下·黑龙江绥化·期末）下列说法不能说明碳在常温下化学性质稳定的是 A．用碳素墨水书写档案 B．古代的水墨画保存百年不褪色 C．钻石恒久远，一颗永流传 D．炭雕能吸附室内甲醛 【答案】D 【详解】A、用碳素墨水书写档案，是因为碳在常温下化学性质稳定，能使档案长期保存，该选项能说明； B、古代的水墨画保存百年不褪色，是因为墨中含碳，碳在常温下化学性质稳定，该选项能说明； C、钻石（主要成分是碳）恒久远，一颗永流传，是因为碳在常温下化学性质稳定，该选项能说明； D、炭雕能吸附室内甲醛，是因为活性炭具有吸附性，属于物理性质，与碳的化学性质稳定无关，该选项不能说明。 故选D。 【变式3-2】（2025·河南·中考真题）古代经典诗词、书画精品是中华民族传统文化的瑰宝。 (1)从分子的角度解释唐代诗句“山城斜路杏花香”所描述的现象 。 (2)元代著名水墨画《富春山居图》保存至今不变色的原因是 。 【答案】(1) 分子在不断运动。 (2) 墨中的碳在常温下化学性质稳定。 【详解】（1）分子运动：诗句中“杏花香”是花香分子通过运动扩散到空气中，被人嗅觉感知，分子具有“不断运动”的性质，即使物质处于静止状态，其分子仍会自发运动，导致气味传播； （2）碳的稳定性：古代水墨画使用的墨主要成分是碳（如炭黑），碳单质在常温下化学性质非常稳定，不易与氧气、水等物质发生反应，因此不易氧化或变质，这种稳定性使得用墨绘制的书画即使长期保存，颜色仍能保持不变。 【变式3-3】（24-25九年级上·江苏无锡·阶段练习）“老松烧尽结轻花，妙法来徙北李家”。墨制作流程如下，请结合图文信息、分析思考，解决问题： (1)炼烟过程中松枝发生 (填“充分”或“不充分”)燃烧而得到烟尘。 (2)和料过程中需要充分搅拌，这样做的目的是 。 (3)用墨书写的字画可以保存数百年之久，这体现出常温下碳的化学性质 (填“活泼”或“不活泼”)。 【答案】(1)不充分 (2)使材料充分混合 (3)不活泼 【详解】（1）炼烟过程中松枝发生不充分燃烧而得到烟尘，如果充分燃烧将主要生成气体，而得不到烟尘。 （2）充分搅拌可使烟尘和胶料均匀混合，保证墨的质量稳定。 （3）碳在常温下化学性质不活泼，因此用墨书写的字画能够长久保存。 题型04 碳单质的可燃性 碳单质的可燃性主要表现在其与氧气发生的燃烧反应，具体如下： 1.‌燃烧条件与产物‌ 碳在充足的氧气中燃烧时生成二氧化碳（CO₂），反应表达式为：‌C + O₂ CO₂‌‌ 若氧气不足，则生成一氧化碳（CO），反应表达为：‌2C + O₂ 2CO 这一特性使碳成为重要的燃料来源（如木炭、焦炭）‌。 2.‌实验与应用‌ 实验室可通过燃烧木炭观察火焰和产物验证该性质；工业上利用碳的燃烧释放热量冶炼金属或提供能源，例如焦炭在高炉中作为还原剂时会伴随燃烧反应。 ‌注‌：碳的完全燃烧（生成CO₂）放热更充分，不完全燃烧（生成CO）易造成能源浪费及中毒风险。 【典例4】（2025·山东青岛·二模）由碳元素形成的单质有很多种，如金刚石、石墨和等。下列有关碳单质的说法中正确的是 A．金刚石和石墨都是黑色固体 B．金刚石、石墨、都由原子直接构成 C．碳单质在空气中燃烧只能生成二氧化碳 D．金刚石、石墨物理性质差别很大的原因是碳原子的排列方式不同 【答案】D 【详解】A、金刚石是无色透明的固体，石墨是深灰色、有金属光泽的固体，说法错误，不符合题意； B、金刚石、石墨都由碳原子构成，由分子构成，说法错误，不符合题意； C、碳单质具有可燃性，在空气中充分燃烧生成二氧化碳，不充分燃烧生成一氧化碳，说法错误，不符合题意； D、金刚石、石墨物理性质差别很大的原因是碳原子的排列方式不同，说法正确，符合题意。 故选：D。 【变式4-1】（2025·北京西城·二模）2025年是故宫博物院建院100周年。 (1)太和殿的琉璃瓦用到下列原料，其中属于氧化物的是_______(填序号)。 A．Pb B． (2)汉白玉栏杆的主要成分是碳酸钙。碳酸钙的化学式为 。 (3)明清时期宫内用炭盆取暖，木炭完全燃烧的化学方程式为 。 【答案】(1)B (2)CaCO3 (3) 【详解】（1）氧化物是由两种元素组成，其中一种元素是氧元素的化合物。 A、Pb是由一种元素组成的，属于单质，故错误； B、Fe2O3是由铁元素和氧元素组成的化合物，属于氧化物，故正确。 故选B。 （2）碳酸钙中钙元素显+2价,碳酸根显-2价,其化学式为CaCO3。 （3）木炭完全燃烧生成二氧化碳，反应的化学方程式为。 【变式4-2】（24-25九年级下·四川广安·开学考试）据报道，科学家已经研制出世界上最薄的材料——碳膜片，其厚度只有一根头发直径的二十万分之一。如图所示，这种碳膜片是由碳原子构成的六边形单元向外延展而成。下列说法中正确的是 A．碳膜片属于化合物 B．碳膜片与C60是同一种物质 C．碳膜片与金刚石的结构完全相同 D．碳膜片与木炭分别在氧气中完全燃烧的产物相同 【答案】D 【详解】A、碳膜片是由碳原子构成的单质，不属于化合物，A错误； B、碳膜片与虽然都是由碳原子构成，但碳原子的排列方式不同，因此不是同一种物质，B错误； C、碳膜片与金刚石的结构不同，碳膜片是由六边形单元向外延展而成，而金刚石是三维立体网状结构，C错误； D、碳膜片与木炭在氧气中完全燃烧的产物均为二氧化碳，D正确； 故选D。 【变式4-3】（24-25八年级下·山东济南·期末）2025年1月10日全球首列碳纤维地铁列车“CETROVO1.0碳星快轨”在青岛地铁1号线开启运营之旅，其车体、转向架构架等主承载结构均采用碳纤维复合材料制造，实现了车辆性能的升级。碳纤维的主要成分是由碳原子直接构成的物质。下列有关说法正确的是 A．碳纤维在氧气中充分燃烧生成二氧化碳 B．碳纤维与金刚石的性质完全相同 C．碳纤维是一种新型化合物 D．碳纤维是一种金属单质 【答案】A 【详解】A、碳纤维的主要成分是由碳原子直接构成的物质，在氧气中充分燃烧时，会生成二氧化碳，该选项说法正确； B、碳纤维的主要成分为碳，金刚石是碳的单质，但由于原子排列方式不同，它们的物理性质（如硬度、导电性）有显著差异，该选项说法不正确； C、化合物是由不同种元素组成的纯净物，碳纤维的主要成分为碳单质，不属于化合物，该选项说法不正确； D、碳是非金属元素，因此碳纤维是非金属单质，不是金属单质，该选项说法不正确。 故选A。 题型05 木炭还原氧化铜的实验 1.实验原理‌ 木炭（主要成分碳）在高温下夺取氧化铜中的氧，生成铜和二氧化碳。反应表达式为：C + CuO Cu + CO₂ ；该反应属于‌还原反应‌（氧化铜失氧被还原）。 2.‌实验装置与步骤‌ ‌药品准备‌ 烘干木炭粉与氧化铜粉末，按质量比约1:10混合均匀（木炭稍过量，防止铜被重新氧化）。 ‌组装仪器：将混合物装入试管，塞紧带导管的橡胶塞；导管另一端伸入盛有澄清石灰水的试管。固定试管于铁架台，酒精灯加金属网罩（集中火焰，提高温度）。 ‌加热与观察：先预热试管，再集中加热药品部位； 现象：‌初期‌：导管口冒气泡（试管内空气受热膨胀）；‌后期‌：黑色粉末变红色，澄清石灰水变浑浊。 ‌结束操作：先撤出导管，再熄灭酒精灯（防石灰水倒吸炸裂试管）；冷却后将红色粉末倒在纸上（防炽热的铜被氧化）。 3.‌注意事项‌ ‌药品混合‌：必须研磨均匀，否则反应不充分； ‌温度控制‌：高温是反应关键，建议用酒精喷灯代替普通酒精灯； ‌操作顺序‌：错误操作（先熄灯后撤导管）→ 石灰水倒吸→试管炸裂；未冷却暴露铜粉→铜被氧气重新氧化变黑。 4.‌结论：木炭的还原性在高温下可将金属氧化物（如氧化铜）还原为金属单质，同时生成二氧化碳气体。 【典例5】（24-25八年级下·山东淄博·期末）某小组利用如图装置进行木炭与氧化铜的实验，酒精灯加金属网罩是为了提高火焰温度。下列说法错误的是 A．该反应说明木炭具有还原性 B．反应过程中，黑色氧化铜变为红色固体 C．该反应中，化合价降低的是铜元素和碳元素 D．装置中发生反应： 【答案】C 【详解】A、在该反应中，木炭夺取了氧化铜中的氧，使氧化铜被还原为铜，这说明木炭具有还原性，A 正确。    B、由于反应生成了铜，铜是红色固体，而反应物氧化铜是黑色固体，所以反应过程中黑色氧化铜变为红色固体，B 正确。    C、在反应中，铜元素的化合价从 + 2价降低到0价；碳元素的化合价从0价升高到 + 4价，C 错误。    D、装置中发生的反应就是木炭与氧化铜在高温条件下生成铜和二氧化碳，化学方程式为，D 正确。    故选C。 【变式5-1】（24-25八年级下·黑龙江绥化·期末）如图为木炭还原氧化铜实验的示意图： 请问： (1)①的现象是： 。 (2)反应②的化学方程式为： 。 (3)在实验中酒精灯加网罩的目的是： 。 【答案】(1)黑色固体粉末变为红色 (2)CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O (3)集中火焰，提高温度 【详解】（1）氧化铜在高温条件下和木炭反应能生成铜和二氧化碳，反应①的现象是：黑色固体粉末变为红色； （2）反应②是实验生成的二氧化碳与氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O； （3）酒精灯火焰上罩网罩可以提高火焰的温度，故填：集中火焰，提高温度。 【变式5-2】（24-25八年级下·山东泰安·期中）化学兴趣小组的同学们在老师的指导下进行了“木炭还原氧化铜”的实验。 (1)实验方法：操作步骤如下：①先将导管从澄清石灰水中移出，停止加热，用弹簧夹夹紧乳胶管，待试管冷却后，把试管里的粉末倒在纸上，观察现象并分析。②打开弹簧夹，用酒精灯加热混合物几分钟。③把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管，然后组装好装置。正确的顺序是 (填数字编号)。 (2)实验原理：左侧试管中发生反应的化学方程式为 ，此反应中，氧化铜发生 (填“氧化”或“还原”)反应。 (3)实验现象：左侧试管中黑色固体变红，右侧试管中导管口有气泡逸出，且澄清石灰水 。 实验结论：高温下木炭能与氧化铜发生化学反应。 【问题与思考】 (4)酒精灯上加一个网罩的目的是 。 (5)要保证该实验成功，要注意两种固体反应物的质量比。若木炭粉不足，则氧化铜不能被全部还原；若木炭粉过多，则除了生成铜和二氧化碳外还会生成 (填化学式)，原因是 (写化学方程式)。 【答案】(1)③②① (2) 还原 (3)变浑浊 (4)集中火焰，提高温度 (5) CO 【详解】（1）该实验正确的操作步骤为：检查装置气密性后，先装入药品，后加热使反应发生，实验结束后先移导管后熄灯，故正确的顺序是③②①。 （2）碳和氧化铜在高温条件下生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为,该反应中氧化铜失去了氧，发生了还原反应。 （3）碳和氧化铜高温生成红色铜和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，故右侧试管中导管口有气泡逸出，且澄清石灰变浑浊。 （4）碳和氧化铜反应需要高温，酒精灯火焰上方加了一个金属网罩，这样做的好处是集中火焰，提高温度。 （5）若木炭粉过多，则过量的木炭粉会与生成的二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳，反应的化学方程式为。 【变式5-3】（24-25九年级上·湖南永州·阶段练习）某实验小组在用下图甲和乙装置做木炭还原氧化铜的实验中，发现从乙装置的导气管口不断有气泡逸出，以为是反应产生的未被石灰水完全吸收。于是在乙装置后又连接上丙装置，重新实验，发现丙装置中仍不断有气泡逸出，但发现石灰水未见浑浊。可见该气体不是，那么从丙装置中逸出的气体是什么呢？请完成下列探究中的相关问题。 (1)你认为从丙装置中逸出的气体可能是 ，写出实验中生成这种气体的化学方程式： 。 (2)请按下表要求，设计实验方案，验证你的猜想。 操作步骤 现象 结论 ①用试管从丙导管末端收集该气体，点燃 能燃烧，产生蓝色火焰 从丙装置中逸出的气是 。 ②将步骤①燃烧后的气体通入到澄清石灰水中，振荡 澄清石灰水变浑浊 (3)根据以上探究，该实验小组同学认为上述装置还不够完善，其理由是 ；于是他们在丙装置后再增加一个 装置。 【答案】(1) 一氧化碳/CO (2)一氧化碳/CO (3) 生成一氧化碳会污染空气 尾气处理 【详解】（1）从丙装置中冒出的气体是碳和氧化铜在高温下生成的气体，不与澄清的石灰水反应，可能是CO； 生成这种气体可能是木炭与氧化铜反应后的一种产物二氧化碳和反应物木炭又发生了新的化学反应，产生了CO，所以生成这种气体的化学反应方程式为； （2）①用试管从丙导管末端收集该气体，点燃，能燃烧，产生蓝色火焰； ②将步骤①燃烧后的气体通入到澄清石灰水中，振荡，澄清石灰水变浑浊； 是一氧化碳和氧气点燃生成二氧化碳，二氧化碳使澄清石灰水变浑浊； 则从从丙装置中逸出的气是一氧化碳； （3）装置中产生的有毒气体CO直接排放到空气中，会污染空气，应在丙装置后再增加一个尾气处理装置，防止污染空气。 题型06 碳与某些氧化物反应 还原金属氧化物是一种重要的化学反应，其中碳作为还原剂在高温条件下夺取金属氧化物中的氧，将其还原为金属单质，自身被氧化为二氧化碳。这种还原反应在冶金工业（如焦炭还原铁矿石）和环保减碳技术中广泛应用。 常见反应实例包括： ‌碳还原氧化铜‌：方程式为 C + CuO Cu + CO₂，实验现象包括黑色粉末逐渐变为红色（生成铜），同时澄清石灰水变浑浊（生成二氧化碳）。 ‌碳还原氧化铁‌：方程式为 C + 2Fe₂O₃ Fe + CO₂，现象表现为红色固体变黑（生成铁），澄清石灰水同样变浑浊。 这些反应通常需要高温条件（如酒精喷灯加热），因为金属氧化物稳定性较高；操作时应确保装置密闭，避免空气干扰，并注意通风安全。碳的还原性还可用于二氧化碳转化成一氧化碳的资源化利用。 【典例1】（24-25九年级上·重庆巫山·期末）“中国高铁，世界第一”。高铁列车车体材料加入了金属镍增强其性能，工业上采用火法炼镍的原理是：C+2NiO2Ni+X↑，下列说法错误的是 A．反应中X的化学式为CO2 B．NiO中Ni元素的化合价为+2价 C．碳过量时，气体产物中可能有CO D．C在该反应中发生了还原反应 【答案】D 【详解】由反应的化学方程式C+2NiO2Ni+X↑可知，反应前碳、镍、氧原子个数分别为1、2、2，反应后的生成物中碳、镍、氧原子个数分别为0、2、0，根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变，则X中含有1个碳原子和2个氧原子，所以X的化学式为CO2。 A、由分析可知，反应中X的化学式为CO2，说法正确，不符合题意； B、NiO中O元素的化合价为﹣2价，根据化合物中各元素正负化合价代数和为零可知，Ni元素的化合价为+2价，说法正确，不符合题意； C、当碳过量时，二氧化碳和碳在高温下生成一氧化碳，则气体产物中可能有CO，说法正确，不符合题意； D、C在该反应中夺取了NiO中的O，发生了氧化反应，说法错误，符合题意。 故选D。 【变式1-1】（24-25八年级下·山东青岛·期中）写出下列反应的化学方程式： (1)氧化铜和碳在高温条件下反应生成铜和二氧化碳 。 (2)碳单质包括金刚石、石墨和C60等，它们的化学性质相似。写出C60在空气中完全燃烧的化学方程式 。 (3)水煤气法制氢气：用焦炭(主要成分是碳单质)为原料与水蒸气在高温时反应制得氢气和二氧化碳 。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）氧化铜和碳在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，化学方程式为； （2）C60在空气中完全燃烧生成二氧化碳，化学方程式为； （3）碳与水蒸气在高温时反应制得氢气和二氧化碳，化学方程式为； 【变式1-2】（24-25九年级上·吉林·课后作业）如图是模拟工业炼铁的微型装置。酒精喷灯加热部分发生反应的化学方程式为 ；在上述反应中，氧化铁发生了 （填“氧化”或“还原”）反应；装置中气球的作用是 。 【答案】 还原 防止实验过程中空气跟玻璃管内的物质接触，还能收集尾气以及平衡装置内外压强 【详解】碳具有还原性，其在高温下能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：。在上述反应中，氧化铁失去氧变成单质铁，发生还原反应。因为碳粉能和空气中的氧气反应生成二氧化碳、一氧化碳等碳的氧化物，空气中也含有少量二氧化碳，所以装置中气球能防止玻璃管内的物质在实验过程中和空气接触，使实验结论更严谨；又因为反应中可能生成一氧化碳这样的空气污染物，所以气球还有收集尾气，防止污染空气的作用；另外气球还能平衡装置内外压强。 【变式1-3】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 【详解】根据可知，SnO2在该过程中失去了氧，发生了还原反应。故选B。 题型07 碳单质与二氧化碳的反应 碳单质与二氧化碳在高温下发生反应，生成一氧化碳。 化学方程式表示为：‌C + CO₂ CO‌，这是一个典型的还原反应。 反应条件需要高温环境，通常超过1000°C，以使二氧化碳分子吸附在碳表面并发生碰撞。 该反应具有吸热特性，且属于氧化还原反应，其中碳作为还原剂将二氧化碳中的碳还原成低价态一氧化碳。 在反应过程中，碳得到氧被氧化，而二氧化碳失去氧被还原。 【典例1】（24-25九年级上·湖南怀化·期末）下列图中除杂正确的是 目的 除去 CO2 除去 CO 除去 CO 除去CO 操作 选项 A B C D A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A、高温下，碳和二氧化碳反应生成一氧化碳，能除去杂质且不引入新的杂质，符合除杂原则，故选项能达到实验目的； B、除去二氧化碳中的一氧化碳不能够点燃，这是因为当二氧化碳（不能燃烧、不能支持燃烧）大量存在时，少量的一氧化碳是不会燃烧的，故选项不能达到实验目的； C、二氧化碳能与氢氧化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀和水，一氧化碳不能与氢氧化钙溶液反应，反而会把原物质除去，不符合除杂原则，故选项不能达到实验目的； D、二氧化碳能与水反应生成碳酸，一氧化碳不能与紫色石蕊溶液反应，反而会把原物质除去，不符合除杂原则，故选项不能达到实验目的。 故选A。 【变式1-1】（24-25九年级上·江苏无锡·阶段练习）下列除杂方法不能达到实验目的的是(括号中的物质为杂质) 选项 物质 除杂方法 A CO(CO2) 通过灼热的炭层 B CaO(CaCO3) 高温煅烧 C CuO(C) 在氧气流中加强热 D CO2(CO) 在空气中点燃 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A、碳与二氧化碳在高温条件下生成一氧化碳，能除去杂质且不引入新的杂质，符合除杂的原则，故选项能达到实验目的； B、碳酸钙高温煅烧生成氧化钙和二氧化碳，能除去杂质且不引入新的杂质，符合除杂的原则，故选项能达到实验目的； C、碳在氧气流中加强热生成二氧化碳，能除去杂质且不引入新的杂质，符合除杂的原则，故选项能达到实验目的； D、除去二氧化碳中的一氧化碳不能够点燃，这是因为当二氧化碳（不能燃烧、不能支持燃烧）大量存在时，少量的一氧化碳是不会燃烧的，故选项不能达到实验目的。 故选D。 【变式1-2】（2025·上海奉贤·一模）利用下图装置进行气体性质的探究实验。 (1)探究CO与CuO的反应。M为氧化铜，通入一氧化碳气体。A处加热前先通一会一氧化碳的目的是 ；A中的现象是 ，说明CO有 性；澄清石灰水的作用是 。 (2)探究与C的反应（酒精灯换成酒精喷灯）：M为木炭，通入二氧化碳气体。A中发生反应的化学方程式为 。导管a处点燃的目的是 。 【答案】(1) 排净装置内的空气，防止加热时发生爆炸 黑色固体逐渐变成红色 还原 检验是否生成二氧化碳 (2) 把一氧化碳转化成二氧化碳，防止污染环境 【详解】（1）探究CO与CuO的反应。M为氧化铜，通入一氧化碳气体。A处加热前先通一会一氧化碳的目的是排净装置内的空气，防止加热时一氧化碳和空气混合发生爆炸；A中氧化铜和一氧化碳在高温条件下生成铜和二氧化碳，实验现象是黑色固体逐渐变成红色，说明CO有还原性；二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，澄清石灰水的作用是检验是否生成二氧化碳； （2）A中高温条件下，二氧化碳和碳反应生成一氧化碳，发生反应的化学方程式为：；导管a处点燃的目的是把一氧化碳转化成二氧化碳，防止污染环境。 【变式1-3】根据碳和碳的氧化物回答下列问题 (1)金刚石、石墨和都是由碳元素组成的单质，其中 是由分子构成的； (2)在书写具有保存价值的图书档案时，规定使用碳素墨水原因是 ； (3)在中表现出还原性的物质是 。 【答案】(1) (2)常温下，碳的化学性质稳定 (3)碳/C 【详解】（1）金刚石和石墨都是由碳原子构成的物质，是由分子构成的物质。 （2）碳素墨水中含有炭黑，炭黑的主要成分是碳，常温下，碳的化学性质稳定，所以在书写具有保存价值的图书档案时，规定使用碳素墨水。 （3）碳具有还原性，所以在中表现出还原性的物质是碳。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$