6.1碳单质的多样性讲义--2025-2026学年九年级化学人教版（2024）上册

第六单元 碳和碳的氧化物 单元核心概括 课题1 碳单质的多样性 1.金刚石、石墨、C60 结构 性质 用途 金刚石 （C） 立体网状 天然存在 最硬 的物质 做钻头、玻璃刀 无色透明，琢磨后璀璨夺目，导热性 好 。 做装饰品，作光学窗口和透镜的涂层；其导热性好，可用于集成电路基板散热，提高芯片性能。 石墨 （C） 层状 灰黑色、质软、有金属光泽的固体 制作铅笔芯 熔点高 ，有滑腻感 制作高温润滑剂 优良的 导电性 作电极 C60 具有一些特殊的物理和化学性质 应用于超导、催化、能源及医学等领域。 提分要点： ①同一种元素可以组成不同的单质，如金刚石和石墨 ②同一种元素组成的物质不一定是单质，也可能是混合物，如O2和O3。 ③同一种元素组成的不同单质，其物理性质不同，但是化学性质相似。 ④同一种元素组成的不同单质可以互相转化，如石墨在一定条件下可以转化为金刚石，属于 化学 变化。 ⑤金刚石、石墨、C60物理性质差异的原因是 碳原子的排列方式不同 。 ⑥金刚石和石墨是由 碳原子 构成，C60是由 分子 构成。 2.无定形碳 木碳、活性炭、焦炭和炭黑等通常称为无定形碳，它们均属于混合物，其主要成分是碳单质。结构与 石墨 类似。 （1）木碳和活性炭 探究木碳（活性炭）的吸附性实验： 实验操作及现象 实验分析 木碳具有 疏松多孔的结构 ，吸附了水中的色素 结论 木碳（活性炭）具有 吸附性 。 木碳和活性炭的用途： ①吸附一些食品和工业品里的色素和异味 ②用作防毒面具，制糖工业中脱色，净水处理，吸附装修产生的有害气体等 （2）焦炭和炭黑 ①焦炭用于冶金工业，作 还原剂 。 ②炭黑用于制造油墨、油漆、鞋油、颜料、橡胶工业的填充剂等 例题1.下列有关金刚石、石墨、C60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、C60由不同种原子构成 D．C60具有独特性质是因为它有独特的结构 【答案】D 【解析】A、金刚石、石墨由碳原子构成，C60由分子构成，C60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，C60由分子构成，C60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，C60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。 例题2.碳化硅是应用最广泛、最经济的一种非氧化物高技术耐火材料。碳化硅的结构类似于金刚石的结构，则构成碳化硅的微粒是（ ） A．分子 B．原子 C．离子 D．原子和分子 【答案】B 【解析】金刚石是由原子构成的，碳化硅的结构类似于金刚石的结构，所以构成碳化硅的微粒是原子。 故选B 例题3.金刚石、石墨、活性炭、炭黑都是碳家族的重要成员。下列认识错误的是（ ） A．金刚石是天然存在的最硬的物质，可用来切割玻璃 B．石墨有金属光泽，有滑腻感，可以做润滑剂 C．活性炭具有吸附性，可以吸附所有物质 D．炭黑制墨所书字画历经千年不褪色说明常温下其性质稳定 【答案】C 【解析】A、金刚石是碳元素的一种单质，是天然存在的最硬物质。这一性质使其常用于切割玻璃、大理石等硬物。该选项描述正确，不符合题意；B、石墨是碳元素的一种单质，有金属光泽和滑腻感。这一特性使石墨在工业中常用作固体润滑剂，该选项描述正确，不符合题意；C、活性炭是碳元素的一种多孔结构，能通过物理吸附作用吸附色素、异味、有毒气体等杂质。但活性炭的吸附是选择性的，不能吸附所有物质，例如它无法有效吸附水中的溶解盐类（如食盐）或某些离子化合物。故错误，符合题意；D、炭黑是碳元素的一种细小颗粒形式，在常温下不易与其他物质（如氧气、水）发生化学反应，因此性质稳定。用炭黑制成的墨汁书写字画能长久保存而不褪色，正是这一稳定性的体现。该选项描述正确，不符合题意；故选C 例题4.下列关于碳单质的说法错误的是 A．金刚石和石墨都是由碳元素组成的 B．金刚石硬度大，可用于切割玻璃 C．石墨能导电，可作电极 D．活性炭有吸附性，可除去水中的钙、镁化合物 【答案】D 【解析】A、金刚石和石墨都是碳元素的同素异形体，即由同一种碳原子构成，只是原子排列方式不同（金刚石是立体网状结构，石墨是层状结构）。正确。B、金刚石是自然界中硬度最大的物质，其坚硬特性使其常用于切割玻璃、大理石等硬质材料。这属于金刚石的典型应用。正确。C、石墨具有良好的导电性，因此，石墨常用于制作电极，如干电池中的电极棒。正确。D、活性炭具有疏松多孔的结构，能吸附色素、异味和某些有机杂质（如氯气），常用于净水器去除异味和颜色。但水中的钙、镁化合物（如硫酸镁）是溶解的离子，活性炭无法有效吸附或去除这些离子。错误。故选D 1.常温下，碳单质化学性质稳定 提分要点： ①碳单质化学性质稳定的原因是 碳原子结构最外层有4个电子不容易得失 。 2.碳单质的可燃性 碳单质能与氧气反应 （1） 氧气充足时，充分燃烧生成二氧化碳 C + O2 CO2 12 32 m(C)：m(O2)=12：32=3：8，即m(C)：m(O2)≤3：8时，氧气充足，生成二氧化碳气体 （2） 氧气不充足时，不充分燃烧生成一氧化碳 2C + O2 2CO 24 32 m(C)：m(O2)=24：32=3：4，即m(C)：m(O2)≥3：4时，氧气不足，生成一氧化碳 因此，对于C和O2按一定比例混合进行反应，生成气体成分可用如下数轴判断 3.碳单质的还原性 （1）探究木碳还原氧化铜实验 ①实验原理（化学反应方程式）： C+2CuO2Cu+CO2↑ ②实验装置： ③实验现象：加热一段时间后，试管中的 黑色粉末逐渐变红 ，澄清石灰水变浑浊 。 ④结论：木炭和氧化铜在高温条件下生成铜和二氧化碳，木炭具有 还原性 。 （2）碳单质还原性的应用 ①冶金工业 提分要点： ②加金属网罩的目的是 集中火焰提高温度 。 ③实验结束后先撤出导管，后熄灭酒精灯 ④待试管冷却后，再取出试管中的粉末，原因是防止灼热的铜再次被氧化。 （3）还原反应（不属于基本反应类型） 概念：含氧化合物里的氧被夺去的反应属于还原反应 例题5.下列有关碳的化学性质的描述中正确的是（ ） A. 碳具有可燃性，燃烧时一定生成二氧化碳 B. 碳充分燃烧时放热，不充分燃烧时吸热 C. 木炭可以燃烧，金刚石不能燃烧 D. C60在氧气中充分燃烧的化学方程式是C60+60O260CO2 【答案】D 【解析】A.碳具有可燃性，当氧气浓度较低时，燃烧可能产生CO，故A错误；B.碳燃烧都会放热，故B错误；C.碳单质具有相似的化学性质，故金刚石也能燃烧，故C错误；D.C60在氧气中充分燃烧生成二氧化碳，故D正确。故选D 例题6.我国古代巨著《天工开物》中有关于水晶的记载。水晶的主要成分是SiO2，其结构与金刚石类似，下列关于水晶的说法中正确的是（ ） A．水晶是纯净物 B．SiO2是由原子构成 C．熔沸点低、硬度小 D．常温下化学性质较活泼 【答案】B 【解析】A、水晶主要成分是SiO2，还含有其他杂质，属于混合物，并非纯净物，A 错误；B、SiO2结构与金刚石类似，金刚石是原子晶体，由原子构成，SiO2也是原子晶体，由硅原子和氧原子直接构成，B 正确； C、SiO2是原子晶体，与金刚石类似，具有熔沸点高、硬度大的特点，并非熔沸点低、硬度小，C 错误。 D、金刚石常温下化学性质稳定，不活泼，可知SiO2常温下化学性质稳定，不活泼，D 错误。故选B 例题7.用纯净的木炭粉还原氧化铜粉末时，可能发生的化学反应是：C+2CuO2Cu+CO2↑，C+2CuOCu+CO↑。某同学设计实验，欲证明氧化铜中含有氧元素，实验装置如图。有关说法不正确的是（　　） A．实验前先通入N2的目的是排尽玻璃管中的空气，防止干扰 B．本实验能证明含氧元素的证据是澄清石灰水变浑浊 C．硬质玻璃管中黑色固体变红，可以证明氧化铜含有氧元素 D．本实验的不足是没有处理尾气 【答案】C。 【解析】A、实验前先通入N2的目的是排尽玻璃管中的空气，防止氧气对证明氧化铜中含有氧元素造成干扰，故选项说法正确。B、二氧化碳能使石灰水变浑浊，二氧化碳中含有氧元素，可以判断氧化铜中的确含有氧元素，故选项说法正确。C、硬质玻璃管中黑色固体变红，说明生成了铜，不能证明氧化铜含有氧元素，故选项说法错误。D、实验中可能由一氧化碳生成，一氧化碳有毒，会污染空气，本实验的不足是没有处理尾气，故选项说法正确 例题8.铁是人类生活中非常重要的一种材料，工业上可用如下化学反应制得铁：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 该反应中，发生还原反应的物质是（ ） A．Fe2O3 B．CO C．Fe D．CO2 【答案】A 【解析】在该反应中氧化铁失掉了氧本身被还原发生了还原反应，因此氧化铁发生了还原反应，故选A。 1. 碳单质的化学性质不活泼（ ×） 2. 金刚石和石墨的物理性质差异很大的原因是分子构成不同（× ） 3. 金刚石转化成石墨属于物理变化（ ×） 4. 木碳在空气中燃烧生成一氧化碳，在氧气中燃烧生成二氧化碳（×） 5. 由一种元素组成的物质一定是单质（×） 6. 铅笔中含有铅，长期使用对人体有害（× ） 7. 活性炭和木碳都是具有吸附性强的碳单质（ × ） 8. 金刚石和石墨的化学式都是C（ √ ） 9. 不同物质可能由同种元素组成（ √） 1.金刚石和石墨在物理性质上有明显差异的原因是( ) A.组成元素不同 B.构成的原子不同 C.原子的排列方式不同 D.原子的结构不同 【答案】C 【解析】金刚石和石墨都是碳元素组成的碳单质，都是由碳原子构成，物理性质差异的原因是碳原子的排列方式不同。故选C 2.金刚石、石墨、C60都属于碳的单质，是因为它们( ) A.都不溶于水 B.都很硬、熔点高 C.都是只由碳元素组成的纯净物 D.都是由碳原子构成的纯净物 【答案】C 【解析】金刚石、石墨、C60都属于碳的单质，是因为都是只由碳元素组成的纯净物。故选C 3.下列有关碳单质的说法正确的是( ) A.金刚石、石墨的硬度都很大 B.金刚石、石墨和C60都是由碳原子构成的 C.金刚石和石墨都是黑色的 D.金刚石和石墨中碳元素的化合价都是0 【答案】D 【解析】A.金刚石自然界最硬的物质，石墨是质软，故错误；B.金刚石和石墨都是由碳原子构成，C60是由分子构成的，故错误；C.金刚石是无色透明的，石墨是灰黑色，故错误；D.金刚石和石墨都是单质，单质化合价为0，故正确。故选D 4.下列说法错误的是( ) A.活性炭可吸附装修产生的有害气体，如甲醛 B.C60广泛用于超导、催化等领域 C.金刚石可切割大理石 D.石墨作冰箱除味剂 【答案】D 【解析A.活性炭具有吸附性，可吸附色素和异味，故正确；B.C60的独特结构决定了它具有一些特殊的物理和化学性质，可用于超导、催化等领域，故正确；C.金刚石硬度大可用于切割大理石，故正确；D.石墨不具有疏松多孔结构，不能除味，故错误。故选D 5.“钻石恒久远，一颗永流传”这句广告词能体现钻石的性质是( ) A.硬度大 B.不能导电 C.化学性质稳定 D.熔点低 【答案】C 【解析】“钻石恒久远，一颗永流传”这句广告词能体现钻石的化学性质稳定。故选C 6.下列叙述中，与常温下碳单质的化学稳定性无关的是( ) A.将木桩埋入地下的一段用火烤焦 B.档案材料一般用碳素墨水填写 C.古代用墨书写绘制的字画经久不变色 D.用石墨制铅笔芯 【答案】D 【解析】用石墨制铅笔芯，主要体现了质软，灰黑色等物理性质，故选D 7.古代记载的炼锡方法的化学方程式为SnO2+2CSn+2CO↑。此反应说明碳具有( ) A.稳定性 B.可燃性 C.氧化性 D.还原性 【答案】D 【解析】根据方程式可知，碳具有还原性。故选D 8.拉瓦锡将水蒸气通过灼热的枪管得到易燃空气，化学反应3Fe+4H2OFe3O4+4H2中的还原剂是( ) A. Fe B.H2O C. Fe3O4 D. H2 【答案】S 【解析】还原剂具有还原性，在反应中发生氧化反应，故选A 9.科学家将立方金刚石中的每个碳原子用一个由四个碳原子组成的正四面体结构单元取代，制成了用途更为广泛的“T—碳”（如下图）。下列关于“T—碳”说法正确的是（ ） A.“T—碳”与金刚石是同一种物质 B.“T—碳”中碳原子静止不动 C.在一定条件下，“T—碳”可以还原氧化铜 D.在常温下，“T—碳”的化学性质活泼 【答案】C 【解析】A.“T—碳”与金刚石虽然都是由碳元素组成的，但属于不同的单质，故错误；B.原子是在不断运动的，故错误；C.“T—碳”属于碳的单质，具有还原性，故正确；D.“T—碳”属于碳的单质，常温下化学性质稳定，故错，故选C 10.研发高性能“中国芯”是我国信息产业的当务之急。“中国芯”的主要材料是高纯度的单质硅，工业上用SnO2+2CSn+2CO↑来制粗硅，下列说法正确的是（ ） A.生成 CO的原因是O2不足 B.该反应中有元素化合价发生改变 C.硅元素在地壳中的含量比氧元素多 D.该反应体现了C的氧化性 【答案】B 【解析】A.根据方程式可知，该反应中没有涉及氧气，故错误；B.该反应中Sn和C元素的化合价均发生了改变，故正确；C.地壳中氧元素含量大于硅，故错误；D.C具有还原性，故错误。故选B 11.碳在地壳中的含量不高，但它的化合物数量众多，而且分布极广。根据所学知识回答: （1）图①单质的名称是 构成图③这种物质的基本粒子是 （2）图中三种物质的物理性质存在差异的微观本质是 。 （3）图②对应的物质具有滑腻感的特点，利用这一性质可以作 。 【答案】（1）金刚石 C60分子（2）碳原子的排列方式不同（3）润滑剂 【解析】（1）图①是立体网状结构，是金刚石，图③是足球状的C60，是由分子构成的 （3） 图中三种物质的物理性质存在差异的微观本质碳原子的排列方式不同 （3）图②是石墨，质软可以作润滑剂 1.高铁列车依靠车顶的受电弓滑板与接触网持续摩擦获取电力这一应用与石墨下列性质无关的是( ) A.导电性 B.可燃性 C.稳定性 D.润滑性 【答案】B 【解析】高铁列车依靠车顶的受电弓滑板与接触网持续摩擦获取电力这一应用与石墨具有导电性，具有滑腻感，化学性质稳定有关，与可燃性无关。故选B 2.“归纳推理”是化学学习常用的思维方法下列推理结果正确的是( ) A.单质是由同种元素组成，则由同种元素组成的物质都是单质 B.元素的种类是由质子数决定的，则质子数相同的原子一定属于同种元素 C.阴离子带负电荷，则带负电荷的粒子一定是阴离子 D.石墨能够导电，则由碳元素组成的金刚石也能导电 【答案】B 【解析】A.单质是由同种元素组成，则由同种元素组成的物质不一定是单质，也可能是混合物，例如氧气和臭氧等，故错误；B.元素的种类是由质子数决定的，质子数相同的原子一定属于同种元素，故正确；C.阴离子带负电荷，则带负电荷的粒子不一定是阴离子，比如电子也带负电荷，故错误；D.金刚石不导电fiance，故错误。故选B 3.石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料。2024年1月，天津大学天津纳米颗粒与纳米系统国际研究中心的科研团队公布科研成果，造出了世界首个由石盟烯制成的半导体。这种半导体石墨烯表现出了10 倍于硅的性能，并且拥有硅材料所不具备的独特性质。下列说法不正确的是（ ） A.石墨常温下化学性质稳定 B.石墨烯是含碳的化合物 C.石墨燃烧能生成二氧化碳 D.石墨烯可作电极 【答案】B 【解析】A.石墨的化学性质常温下不活泼，正确；B.石墨烯是单质，故错误；C.石墨是碳单质，燃烧生成二氧化碳，故正确；D.石墨烯具有导电性，故正确。故选B 4.“碳海绵”是已知最轻的固体材料，主要成分是石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质)，具有疏松多孔的结构，可用于处理海上原油泄漏事件。下列关于“碳海绵”性质的推测一定错误的是（ ） A.碳海绵有吸附作用 B.碳海绵是灰黑色固体 C.碳海绵易溶于水 D.碳海绵燃烧会产生CO2 【答案】C 【解析】A.碳海绵具有疏松多孔的结构，具有吸附作用；B.碳海绵是灰黑色周体，正确；C.碳海绵是固体，不溶于水，固错误；D.碳海绵成分是石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质)，燃烧会产生二氧化碳，正确。故选C 5.航天器在穿过大气层时会与大气擦产生大过的热，因此在航天器表面覆盖石墨瓦，主要利用石墨瓦的性质是( ) A.具有导电性，防辐射 B.密度小，减轻机身重量 C.熔点高，耐高温 D.硬度小，有润滑作用 【答案】C 【解析】航天器在穿过大气层时会与大气擦产生大过的热，主要利用石墨瓦熔点高，耐高温。故选C 6.如图 所示，该装置是一个简易的净水器，从上缓缓地注人溶有品品红的水，净水器的下端流出的水为无色。则下列说法正确的是（ ） A.木炭能与品红反应，使之褪色 B.品红颗粒较大，不能通过木炭 C.木炭多孔，可吸附品红分子 D.该实验原理与过滤完全相同 【答案】C 【解析】从上缓缓地注人溶有品品红的水，净水器的下端流出的水为无色。木碳具有吸附性，故选C 7.下列物质中一定是纯净物的是( ) ①木炭；②五氧化二磷；③铅笔芯；④黑火药；⑤冰水混合物。 A. ①③ B.①②③ C.②③ D.②⑤ 【答案】D 【解析】①木炭主要成分是碳单质，属于混合物；②五氧化二磷是纯净物；③铅笔芯主要成分是石墨和粘土，属于混合物；④黑火药是含木碳的混合物；⑤冰水混合物是纯净物。故选D 8.下列涉及化学学科观点的有关说法正确的是( ) A.转化观：氧气和水在一定条件下可相互转化 B.分类观：含有氧元素的化合物一定属于氧化物 C.微粒观：所有原子中都含有质子、中子和电子 D.结构观：金刚石和石墨都是由碳原子构成的单质，所以性质相同 【答案】A 【解析】A.氢气和氧气点燃生成水，水通电会生成氧气，可以转化，故正确；B.氧化物是两种元素，其中一种元素是氧元素的化合物，故错误；C.不是所有的原子都含有中子，比如氢原子，故错误；D.金刚石和石墨都是由碳原子构成的单质，其物理性质有差异，故错误。故选A 9.一定条件下石墨可转化成金刚石，下列关于此过程的说法不正确的是( ) A.物质种类改变 B.属于化学变化 C.物理性质改变 D.碳原子结构改变 【答案】D 【解析】一定条件下石墨可转化成金刚石，是化学变化，石墨和金刚石是不同的物质，物理性质有差异，但都是碳原子构成，原子结构没变。故选D 4.如图所示，先给a、c两支相同的大试管中充满红棕色的NO2气体，然后分别向a、c两支试管中加入质量相等的足量的石墨和活性炭，塞紧橡胶塞，经过一段时间后，打开弹簧夹，所观察到的现象是（ ） A. a、c两支试管中的颜色都消失，水同时流入两支试管 B. a、c两支试管都无明显变化 C. c试管中的颜色消失，水往c试管流，a试管无明显变化 D. a试管中的颜色消失，水往a试管流，c试管无明显变化 【答案】C 【解析】活性炭具有吸附性，石墨不具有吸附性，故打开弹簧夹，所观察到的现象c试管中的颜色消失，水往c试管流，a试管无明显变化。故选C 10.取碳和氧化铜的混合物a g在一定条件下恰好完全反应,相关量的变化如图所示，下列说法正确的是（ ） 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 【答案】C 【解析】A.M点是还没反应结束，固体有碳，氧化铜及生成的铜，有3种固体，故错误；B.N点是反应结束，木碳和氧化铜反应生成红色的铜，故N点是红色固体，故错误；C.根据质量守恒定律，产生二氧化碳气体质量是(a-b)g，故正确；D.0~t2 min内，因为生成了二氧化碳气体，固体总质量减少，铜元素质量不变，故铜元素质量分数会变大镁固错误。故选C 11.研究发现氧化还原反应中一定有元素化合价的升降，还原剂中元素化合价会升高，氧化剂中元素化合价会降低，反应MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O中的还原剂是( ) A. MnCl2 B. MnO2 C.Cl2 D. HCl 【答案】D 【解析】还原剂中元素化合价会升高，根据方程式可知HCl中氯元素由-1价升高为0价，是还原剂。故选D 12.在隔绝空气的情况下，用木炭还原氧化铜，下列叙述正确的是( ) A.反应前后固体中氧元素的质量不变 B.反应中铜元素在固体中的质量分数逐渐变大 C.反应中消耗的CuO与C的质相等 D.反应后固体减轻的质量等于CuO中氧元素的质量 【答案】B 【解析】A.根据方程式可知，反应前氧化铜中氧元素钡碳夺走，氧化铜中氧元素质量减少，故错误；B.反应中，固体总质量减少，铜元素质量不变，铜元素在固体中的质量分数变大，故正确；C.根据方程式可知，碳和氧化铜的质量比是3:40，故错误；D.反应后固体减轻的质量等于CuO中氧元素的质量和碳的质量之和，故错误；故选B 13.如图 所示是木炭与氧化铜反应的实验装置图，下列说法错误的是 ( ) A.给酒精灯加网罩，目的是使火焰集中并提高温度 B.实验结束后，应待试管冷却后再将固体生成物取出 C.碳在反应中发生了氧化反应，表现出还原性 D.实验过程中观察到导管末端产生气泡，即可证明碳与氧化铜发生了反应 【答案】D 【解析】实验过程中观察到导管末端产生气泡，也有可能是加热空气膨胀产生的气泡，故错误。故选D 14.碳和氧化铜的混合物在高温条件下恰好完全反应生成铜和二氧化碳，下列有关物质的质量与反应时间的关系中正确的是（ ） 【答案】C 【解析】A、根据反应中各物质的质量关系可以知道随着氧化铜的消耗，二氧化碳的质量是不断增加的，所以直至氧化铜被消耗完全，二氧化碳的质量不再增加，而图象中质量变化不同步，故A错误；B、根据反应中C和CuO质量关系是3：40可以知道，反应中消耗的碳的质量要小于氧化铜的质量，故B错误；C、根据反应中各物质的质量关系可以知道随着氧化铜的消耗，铜的质量是不断增加的，所以直至氧化铜被消耗完全，铜的质量不再增加，故C正确；D、根据反应中各物质的质量关系可以知道随着碳的消耗，二氧化碳的质量是不断增加的，所以直至碳被消耗完全，二氧化碳的质量不再增加而图象中质量变化不同步，故D错误。故选C 15.已知：2CuO+C2Cu+CO2↑．如图表示一定质量的CuO和C固体混合物在受热过程中各物质质量随时间的变化趋势。下列说法中错误的是（　　） A．t1时，开始发生反应 B．t1和t2时，固体中铜元素质量保持不变 C．b是固体混合物的质量 D．d是二氧化碳的质量 【答案】C 【解析】A、碳与氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，由图示可知，t1时，开始发生反应，故选项说法正确。B、碳与氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，t1和t2时，固体中铜元素质量保持不变，故选项说法正确。C、图中b反应后减少至0，固体混合物的质量逐渐减少，但不可能减少至0，故选项说法错误。 D、碳与氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为：C+2CuO2Cu+CO2↑，生成铜和二氧化碳的质量比为128：88，则d是二氧化碳的质量，故选项说法正确。故选C 16.多彩的“碳”，多姿的物质。 （1）1﹣18号元素原子最外层电子数与原子序数的关系如图。 ①碳属于_____（填“金属”或“非金属”）元素；请画出碳原子的结构示意图_____。 ②图 1中与碳元素化学性质相似的元素是_____（填元素名称）。 ③从图 1中你发现的规律是_____（写一条）。 （2）碳有几种不同的形式，如钻石、石墨等，它们物理性质不同的原因是_____，它们完全燃烧的产物_____（填“相同”或“不相同”）。 （3）近期化学家首次制造出纯碳环，将极大推动分子晶体管的发展。科学家在高真空的室内，操作“氧﹣碳”分子（C24O6），逐步除去其多余的含氧部分，最终得到环碳分子。C24O6C22O4C20O2C18（制备环碳的步骤） ①制备环碳的各步骤中，每次去除的物质X为_____（填化学式）。 ②一个环碳分子是由_____个碳原子构成。 【答案】（1）非金属 硅 同一周期元素原子的最外层电子数从1递增到8 （2）碳原子排列方式不同 相同 （3）CO 18 【解析】（1）①碳属于非金属元素，碳原子核内有6个质子，核外有两个电子层，第一层2个电子，第二层4个电子，碳原子的结构示意图为 ；②最外层电子数相等的元素化学性质相似，故与碳元素化学性质相似的元素是硅；③从图中发现的一条规律是：同一周期元素原子的最外层电子数从1递增到8； （2）金刚石和石墨的物理性质不同是由于碳原子排列方式不同；金刚石和石墨的化学式都可以用C表示，都是由碳元素组成，化学性质相同，在氧气中完全燃烧的产物都是二氧化碳； （3）①根据C24O6C22O4C20O2C18（制备环碳的步骤）可知2X含有2个碳原子和2个氧原子，故X含有一个碳和一个氧，故X为CO；②由题意可知，一个环碳分子是由 18个碳原子构成。 17.为了探究活性炭和氧化铜反应的生成物，某教师设计实验如图所示(固定装置省略)。 （1）探究气体生成物 金属罩的作用是______。A处溶液是______，其目的是为了检验是否有_____生成。在B处看到黑色粉末变成红色时，证明有CO生成，B处反应的化学方程式为______。 （2）探究固体生成物 查阅资料：氧化亚铜(Cu2O)呈红色、且能与稀硫酸反应生成硫酸铜、铜和水。 提出问题：试管中生成的红色固体是否含有氧化亚铜？ 实验步骤 实验现象或数据 实验分析与结论 I.称取试管中的红色固体2g于烧杯中，加入足量的稀硫酸，充分反应 观察到固体部分溶解，溶液变_____色 红色固体中含有氧化亚铜，其质量为_______g Ⅱ.对步骤I中烧杯内的剩余物进行__________，洗涤，干燥，称量 固体质量为1.5g （3）实验反思：从实验安全的角度分析，本实验存在的不足是___________。 【答案】   集中火焰，并提高温度     澄清石灰水     二氧化碳##CO2          蓝     过滤     0.9     没有尾气处理装置 【解析】（1）活性炭和氧化铜反应需要高温的条件，所以金属罩的作用是集中火焰，并提高温度；为了检验活性炭和氧化铜反应的生成物中是否有二氧化碳生成，所以A溶液为澄清石火水；在B处看到黑色粉末变成红色，证明有CO生成，其反应的化学方程式为：。 （2）向红色固体加入足量的稀硫酸充分反应，观察到固体部分溶解，由资料可知，该固体为氧化亚铜，其能与稀硫酸反应生成硫酸铜、铜和水，所以溶液变为蓝色。对步骤I中烧杯内的剩余物进行过滤、洗涤、干燥、称量； 设氧化亚铜的质量为，则原来铜的质量为,生成铜的质量为 x=0.9g (3)在B处一氧化碳和氧化铜反应时，会有一氧化碳排放到空气中，所以从实验安全的角度分析，本实验存在的不足是没有尾气处理装置。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第六单元 碳和碳的氧化物 单元核心概括 课题1 碳单质的多样性 1.金刚石、石墨、C60 结构 性质 用途 金刚石 （C） 立体网状 天然存在 的物质 做钻头、玻璃刀 无色透明，琢磨后璀璨夺目，导热性 。 做装饰品，作光学窗口和透镜的涂层；其导热性好，可用于集成电路基板散热，提高芯片性能。 石墨 （C） 层状 灰黑色、质软、有金属光泽的固体 制作铅笔芯 熔点 ，有 制作高温润滑剂 优良的 作电极 C60 具有一些特殊的物理和化学性质 应用于超导、催化、能源及医学等领域。 提分要点： ①同一种元素可以组成不同的单质，如金刚石和石墨 ②同一种元素组成的物质不一定是单质，也可能是混合物，如O2和O3。 ③同一种元素组成的不同单质，其物理性质不同，但是化学性质相似。 ④同一种元素组成的不同单质可以互相转化，如石墨在一定条件下可以转化为金刚石，属于 变化。 ⑤金刚石、石墨、C60物理性质差异的原因是 。 ⑥金刚石和石墨是由 构成，C60是由 构成。 2.无定形碳 木碳、活性炭、焦炭和炭黑等通常称为无定形碳，它们均属于 ，其主要成分是 。结构与 类似。 （1）木碳和活性炭 探究木碳（活性炭）的吸附性实验： 实验操作及现象 实验分析 木碳具有 ，吸附了水中的色素 结论 木碳（活性炭）具有 。 木碳和活性炭的用途： ①吸附一些食品和工业品里的色素和异味 ②用作防毒面具，制糖工业中脱色，净水处理，吸附装修产生的有害气体等 （2）焦炭和炭黑 ①焦炭用于冶金工业，作 。 ②炭黑用于制造油墨、油漆、鞋油、颜料、橡胶工业的填充剂等 例题1.下列有关金刚石、石墨、C60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、C60由不同种原子构成 D．C60具有独特性质是因为它有独特的结构 例题2.碳化硅是应用最广泛、最经济的一种非氧化物高技术耐火材料。碳化硅的结构类似于金刚石的结构，则构成碳化硅的微粒是（ ） A．分子 B．原子 C．离子 D．原子和分子 例题3.金刚石、石墨、活性炭、炭黑都是碳家族的重要成员。下列认识错误的是（ ） A．金刚石是天然存在的最硬的物质，可用来切割玻璃 B．石墨有金属光泽，有滑腻感，可以做润滑剂 C．活性炭具有吸附性，可以吸附所有物质 D．炭黑制墨所书字画历经千年不褪色说明常温下其性质稳定 例题4.下列关于碳单质的说法错误的是 A．金刚石和石墨都是由碳元素组成的 B．金刚石硬度大，可用于切割玻璃 C．石墨能导电，可作电极 D．活性炭有吸附性，可除去水中的钙、镁化合物 1.常温下，碳单质化学性质稳定 提分要点： ①碳单质化学性质稳定的原因是 。 2.碳单质的可燃性 碳单质能与氧气反应 （1） 氧气充足时，充分燃烧生成二氧化碳 C + O2 CO2 12 32 m(C)：m(O2)=12：32=3：8，即m(C)：m(O2)≤3：8时，氧气充足，生成二氧化碳气体 （2） 氧气不充足时，不充分燃烧生成一氧化碳 2C + O2 2CO 24 32 m(C)：m(O2)=24：32=3：4，即m(C)：m(O2)≥3：4时，氧气不足，生成一氧化碳 因此，对于C和O2按一定比例混合进行反应，生成气体成分可用如下数轴判断 3.碳单质的还原性 （1）探究木碳还原氧化铜实验 ①实验原理（化学反应方程式）： 。 ②实验装置： ③实验现象：加热一段时间后，试管中的 ，澄清石灰水 。 ④结论：木炭和氧化铜在高温条件下生成铜和二氧化碳，木炭具有 。 （2）碳单质还原性的应用 ①冶金工业 提分要点： ②加金属网罩的目的是 。 ③实验结束后先撤出导管，后熄灭酒精灯 ④待试管冷却后，再取出试管中的粉末，原因是 。 （3）还原反应（不属于基本反应类型） 概念：含氧化合物里的氧被夺去的反应属于还原反应 例题5.下列有关碳的化学性质的描述中正确的是（ ） A. 碳具有可燃性，燃烧时一定生成二氧化碳 B. 碳充分燃烧时放热，不充分燃烧时吸热 C. 木炭可以燃烧，金刚石不能燃烧 D. C60在氧气中充分燃烧的化学方程式是C60+60O260CO2 例题6.我国古代巨著《天工开物》中有关于水晶的记载。水晶的主要成分是SiO2，其结构与金刚石类似，下列关于水晶的说法中正确的是（ ） A．水晶是纯净物 B．SiO2是由原子构成 C．熔沸点低、硬度小 D．常温下化学性质较活泼 例题7.用纯净的木炭粉还原氧化铜粉末时，可能发生的化学反应是：C+2CuO2Cu+CO2↑，C+2CuOCu+CO↑。某同学设计实验，欲证明氧化铜中含有氧元素，实验装置如图。有关说法不正确的是（　　） A．实验前先通入N2的目的是排尽玻璃管中的空气，防止干扰 B．本实验能证明含氧元素的证据是澄清石灰水变浑浊 C．硬质玻璃管中黑色固体变红，可以证明氧化铜含有氧元素 D．本实验的不足是没有处理尾气 例题8.铁是人类生活中非常重要的一种材料，工业上可用如下化学反应制得铁：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 该反应中，发生还原反应的物质是（ ） A．Fe2O3 B．CO C．Fe D．CO2 1. 碳单质的化学性质不活泼（ ） 2. 金刚石和石墨的物理性质差异很大的原因是分子构成不同（ ） 3. 金刚石转化成石墨属于物理变化（ ） 4. 木碳在空气中燃烧生成一氧化碳，在氧气中燃烧生成二氧化碳（ ） 5. 由一种元素组成的物质一定是单质（ ） 6. 铅笔中含有铅，长期使用对人体有害（ ） 7. 活性炭和木碳都是具有吸附性强的碳单质（ ） 8. 金刚石和石墨的化学式都是C（ ） 9. 不同物质可能由同种元素组成（ ） 1.金刚石和石墨在物理性质上有明显差异的原因是( ) A.组成元素不同 B.构成的原子不同 C.原子的排列方式不同 D.原子的结构不同 2.金刚石、石墨、C60都属于碳的单质，是因为它们( ) A.都不溶于水 B.都很硬、熔点高 C.都是只由碳元素组成的纯净物 D.都是由碳原子构成的纯净物 3.下列有关碳单质的说法正确的是( ) A.金刚石、石墨的硬度都很大 B.金刚石、石墨和C60都是由碳原子构成的 C.金刚石和石墨都是黑色的 D.金刚石和石墨中碳元素的化合价都是0 4.下列说法错误的是( ) A.活性炭可吸附装修产生的有害气体，如甲醛 B.C60广泛用于超导、催化等领域 C.金刚石可切割大理石 D.石墨作冰箱除味剂 5.“钻石恒久远，一颗永流传”这句广告词能体现钻石的性质是( ) A.硬度大 B.不能导电 C.化学性质稳定 D.熔点低 6.下列叙述中，与常温下碳单质的化学稳定性无关的是( ) A.将木桩埋入地下的一段用火烤焦 B.档案材料一般用碳素墨水填写 C.古代用墨书写绘制的字画经久不变色 D.用石墨制铅笔芯 7.古代记载的炼锡方法的化学方程式为SnO2+2CSn+2CO↑。此反应说明碳具有( ) A.稳定性 B.可燃性 C.氧化性 D.还原性 8.拉瓦锡将水蒸气通过灼热的枪管得到易燃空气，化学反应3Fe+4H2OFe3O4+4H2中的还原剂是( ) A. Fe B.H2O C. Fe3O4 D. H2 9.科学家将立方金刚石中的每个碳原子用一个由四个碳原子组成的正四面体结构单元取代，制成了用途更为广泛的“T—碳”（如下图）。下列关于“T—碳”说法正确的是（ ） A.“T—碳”与金刚石是同一种物质 B.“T—碳”中碳原子静止不动 C.在一定条件下，“T—碳”可以还原氧化铜 D.在常温下，“T—碳”的化学性质活泼 10.研发高性能“中国芯”是我国信息产业的当务之急。“中国芯”的主要材料是高纯度的单质硅，工业上用SnO2+2CSn+2CO↑来制粗硅，下列说法正确的是（ ） A.生成 CO的原因是O2不足 B.该反应中有元素化合价发生改变 C.硅元素在地壳中的含量比氧元素多 D.该反应体现了C的氧化性 11.碳在地壳中的含量不高，但它的化合物数量众多，而且分布极广。根据所学知识回答: （1）图①单质的名称是 构成图③这种物质的基本粒子是 （2）图中三种物质的物理性质存在差异的微观本质是 。 （3）图②对应的物质具有滑腻感的特点，利用这一性质可以作 。 1.高铁列车依靠车顶的受电弓滑板与接触网持续摩擦获取电力这一应用与石墨下列性质无关的是( ) A.导电性 B.可燃性 C.稳定性 D.润滑性 2.“归纳推理”是化学学习常用的思维方法下列推理结果正确的是( ) A.单质是由同种元素组成，则由同种元素组成的物质都是单质 B.元素的种类是由质子数决定的，则质子数相同的原子一定属于同种元素 C.阴离子带负电荷，则带负电荷的粒子一定是阴离子 D.石墨能够导电，则由碳元素组成的金刚石也能导电 3.石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料。2024年1月，天津大学天津纳米颗粒与纳米系统国际研究中心的科研团队公布科研成果,造出了世界首个由石盟烯制成的半导体。这种半导体石墨烯表现出了10 倍于硅的性能，并且拥有硅材料所不具备的独特性质。下列说法不正确的是（ ） A.石墨常温下化学性质稳定 B.石墨烯是含碳的化合物 C.石墨燃烧能生成二氧化碳 D.石墨烯可作电极 4.“碳海绵”是已知最轻的固体材料，主要成分是石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质)，具有疏松多孔的结构，可用于处理海上原油泄漏事件。下列关于“碳海绵”性质的推测一定错误的是（ ） A.碳海绵有吸附作用 B.碳海绵是灰黑色固体 C.碳海绵易溶于水 D.碳海绵燃烧会产生CO2 5.航天器在穿过大气层时会与大气擦产生大过的热，因此在航天器表面覆盖石墨瓦，主要利用石墨瓦的性质是( ) A.具有导电性，防辐射 B.密度小，减轻机身重量 C.熔点高，耐高温 D.硬度小，有润滑作用 6.如图 所示，该装置是一个简易的净水器，从上缓缓地注人溶有品品红的水，净水器的下端流出的水为无色。则下列说法正确的是（ ） A.木炭能与品红反应，使之褪色 B.品红颗粒较大，不能通过木炭 C.木炭多孔，可吸附品红分子 D.该实验原理与过滤完全相同 7.下列物质中一定是纯净物的是( ) ①木炭；②五氧化二磷；③铅笔芯；④黑火药；⑤冰水混合物。 A.①③ B.①②③ C.②③ D.②⑤ 8.下列涉及化学学科观点的有关说法正确的是( ) A.转化观：氧气和水在一定条件下可相互转化 B.分类观：含有氧元素的化合物一定属于氧化物 C.微粒观：所有原子中都含有质子、中子和电子 D.结构观：金刚石和石墨都是由碳原子构成的单质，所以性质相同 9.一定条件下石墨可转化成金刚石,下列关于此过程的说法不正确的是( ) A.物质种类改变 B.属于化学变化 C.物理性质改变 D.碳原子结构改变 4.如图所示，先给a、c两支相同的大试管中充满红棕色的NO2气体，然后分别向a、c两支试管中加入质量相等的足量的石墨和活性炭，塞紧橡胶塞，经过一段时间后，打开弹簧夹，所观察到的现象是（ ） A. a、c两支试管中的颜色都消失，水同时流入两支试管 B. a、c两支试管都无明显变化 C. c试管中的颜色消失，水往c试管流，a试管无明显变化 D. a试管中的颜色消失，水往a试管流，c试管无明显变化 10.取碳和氧化铜的混合物a g在一定条件下恰好完全反应,相关量的变化如图所示，下列说法正确的是（ ） 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 11.研究发现氧化还原反应中一定有元素化合价的升降，还原剂中元素化合价会升高，氧化剂中元素化合价会降低，反应MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O中的还原剂是( ) A. MnCl2 B. MnO2 C.Cl2 D. HCl 12.在隔绝空气的情况下，用木炭还原氧化铜，下列叙述正确的是( ) A.反应前后固体中氧元素的质量不变 B.反应中铜元素在固体中的质量分数逐渐变大 C.反应中消耗的CuO与C的质相等 D.反应后固体减轻的质量等于CuO中氧元素的质量 13.如图 所示是木炭与氧化铜反应的实验装置图，下列说法错误的是 ( ) A.给酒精灯加网罩，目的是使火焰集中并提高温度 B.实验结束后，应待试管冷却后再将固体生成物取出 C.碳在反应中发生了氧化反应，表现出还原性 D.实验过程中观察到导管末端产生气泡，即可证明碳与氧化铜发生了反应 14.碳和氧化铜的混合物在高温条件下恰好完全反应生成铜和二氧化碳，下列有关物质的质量与反应时间的关系中正确的是（ ） 15.已知：2CuO+C2Cu+CO2↑．如图表示一定质量的CuO和C固体混合物在受热过程中各物质质量随时间的变化趋势。下列说法中错误的是（　　） A．t1时，开始发生反应 B．t1和t2时，固体中铜元素质量保持不变 C．b是固体混合物的质量 D．d是二氧化碳的质量 16.多彩的“碳”，多姿的物质。 （1）1﹣18号元素原子最外层电子数与原子序数的关系如图。 ①碳属于_____（填“金属”或“非金属”）元素；请画出碳原子的结构示意图_____。 ②图 1中与碳元素化学性质相似的元素是_____（填元素名称）。 ③从图 1中你发现的规律是_____（写一条）。 （2）碳有几种不同的形式，如钻石、石墨等，它们物理性质不同的原因是_____，它们完全燃烧的产物_____（填“相同”或“不相同”）。 （3）近期化学家首次制造出纯碳环，将极大推动分子晶体管的发展。科学家在高真空的室内，操作“氧﹣碳”分子（C24O6），逐步除去其多余的含氧部分，最终得到环碳分子。C24O6C22O4C20O2C18（制备环碳的步骤） ①制备环碳的各步骤中，每次去除的物质X为_____（填化学式）。 ②一个环碳分子是由_____个碳原子构成。 17.为了探究活性炭和氧化铜反应的生成物，某教师设计实验如图所示(固定装置省略)。 （1）探究气体生成物 金属罩的作用是______。A处溶液是______，其目的是为了检验是否有_____生成。在B处看到黑色粉末变成红色时，证明有CO生成，B处反应的化学方程式为______。 （2）探究固体生成物 查阅资料：氧化亚铜(Cu2O)呈红色、且能与稀硫酸反应生成硫酸铜、铜和水。 提出问题：试管中生成的红色固体是否含有氧化亚铜？ 实验步骤 实验现象或数据 实验分析与结论 I.称取试管中的红色固体2g于烧杯中，加入足量的稀硫酸，充分反应 观察到固体部分溶解，溶液变_____色 红色固体中含有氧化亚铜，其质量为_______g Ⅱ.对步骤I中烧杯内的剩余物进行__________，洗涤，干燥，称量 固体质量为1.5g （3）实验反思：从实验安全的角度分析，本实验存在的不足是___________。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $