课题1 碳单质的多样性（6大题型专项训练，天津专用）化学新教材人教版九年级上册

课题1 碳单质的多样性 题型01 金刚石、石墨和C60 题型02 根据信息判断碳单质的性质 题型03 结构、性质与用途 题型04 常温下单质碳的稳定性 题型05 单质碳的可燃性 题型06 单质碳的还原性 题型01 金刚石、石墨和C60 金刚石、石墨和C60 物质 金刚石 石墨 C60 结构模型 宏观组成 都是由碳元素组成的单质 构成物质的粒子 碳原子 碳原子 C60分子 物理性质 颜色状态 无色透明的固体，加工后璀璨夺目 灰黑色的固体，有金属光泽 具有一些特殊的物理和化学性质，可应用于超导、催化、能源及医学等领域 硬度 天然存在的最硬的物质 很软 导电性 不导电 优良 金刚石、石墨物理性质不同的原因：碳原子的排列方式不同。 【典例1】(25-26九上·天津开发区·期中)金刚石和石墨是常见的碳单质。下列说法不正确的是 A．都具有可燃性 B．都是黑色的固体 C．碳原子的排列方式不同 D．元素组成相同 【变式1-1】(24-25九上·天津部分区·期末)下列关于金刚石、石墨、三种物质的说法正确的是 A．都很软，可作润滑剂 B．碳原子的排列方式不同 C．都是由碳原子构成的 D．在氧气中充分燃烧后的产物不同 【变式1-2】(24-25九上·天津北辰区·期末)金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，但物理性质却有明显差异，其原因是 A．构成它们的原子大小不同 B．构成它们的原子数量不同 C．金刚石和石墨颜色不同 D．金刚石和石墨中碳原子排列方式不同 【变式1-3】(22-23九上·天津北辰区北仓第二中学·)金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，下列关于碳的单质的叙述正确的是 A．都是黑色固体 B．在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳 C．碳原子的排列方式相同 D．一定条件下，石墨转化成金刚石是物理变化 题型02 根据信息判断碳单质的性质 依据题干信息，分析物质的性质与应用。 【典例2】(2024·天津模拟·)2010年诺贝尔物理奖授予发现石墨烯的开创性研究者。以石墨为原料，先制备氧化石墨，再经过热还原制备石墨烯。石墨烯硬度大，导电性能好，有韧性，可弯曲。下列关于金刚石、石墨、C60和石墨烯四种单质的叙述错误的是 A．将石墨变成石墨烯发生了化学变化 B．四种物质碳原子的排列方式不同 C．四种物质完全燃烧后的产物都是CO2 D．四种物质的性质相似 【变式2-1】(2024·天津模拟·)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 【变式2-2】(2024·天津模拟·)石墨烯可用机械剥离法从石墨中剥离制得。它是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体（如图），图中每一个小球代表一个碳原子。它是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。关于石墨烯，下列说法不正确的是（　　） A．石墨烯和金刚石都由碳元素组成 B．石墨烯的导电性比银强 C．石墨烯中每个碳原子为三个六元环共用 D．从石墨中剥离出石墨烯属于物理变化 【变式2-3】(21-22九上·天津红桥区·期中)阅读下列短文，回答问题： 石墨、石墨烯、碳纳米管都是碳单质。1mm厚的石墨大约包含300万层石墨烯。石墨烯具有非同寻常的导电性，强度能超出钢铁数十倍，有极好的透光性。石墨烯将成为硅的替代品，用来生产超级计算机和新能源电池。 (1)石墨烯可用于制作新能源电池，利用石墨烯的 性。 (2)石墨、石墨烯、碳纳米管物理性质差异较大，原因是 。 (3)下列说法正确的是(填字母)。 A．石墨烯与硅的性质完全相同 B．石墨烯在常温下化学性质稳定 C．1mm厚的石墨大约包含300万层石墨烯，说明碳原子很小 (4)由碳元素还能组成其它的单质。如“钻石恒久远，一颗永流传”体现了碳 的化学性质；水的净化过程中通常会利用活性炭的 性除去色素和异味。 题型03 结构、性质与用途 金刚石和石墨C60性质和用途的对应关系 物质 性质 对应的用途 金刚石 加工后璀璨夺目 作装饰品——钻石 硬度大 裁玻璃、切割大理石、作钻机的钻头等 金刚石薄膜透光性好、硬度大 作透镜等光学仪器的涂层 金刚石薄膜导热性好 用于集成电路基板散热，提高芯片性能 石墨 很软、有滑腻感，且为灰黑色 制铅笔芯 导电性好 作电极 导电性好、有滑腻感、熔点高 制高铁列车的受电弓滑板 C60 具有一些特殊的物理和化学性质 可应用于超导、催化、能源及医学等领域 物质性质与用途的关系：性质决定用途，用途反映性质 【典例3】(23-24九上·天津河西区·期末)下列物质的用途与其化学性质相关的是 A．用氧化钙做干燥剂 B．用金刚石切割玻璃 C．用铜作导线 D．用磁铁区分铁和铝 【变式3-1】(23-24九上·天津河东区·期末)化学能改善我们的生活。现有以下六种物质：①甲烷②金刚石③氮气④钛合金⑤二氧化碳⑥石墨中选用适当的物质填空（填序号）。 (1)焊接金属时常用作保护气的是 ； (2)天然气的主要成分是 ； (3)可导致温室效应的是 ； (4)可制作玻璃刀的是 ； (5)可用于制造人造骨的是 ； (6)可用作电极的是 。 【变式3-2】(23-24九上·天津河北区·期末)化学在生产、生活中有着广泛应用。现有①金刚石②甲烷③氧气④氦气⑤活性炭⑥钛合金，选择适当的物质填空(填序号)。 (1)可用作气体燃料的是 。 (2)可用于制造电光源的是 。 (3)可用作冰箱除味剂的是 。 (4)可供给人呼吸的气体是 。 (5)可用于制造航天飞机的是 。 (6)可用来裁切玻璃的是 。 【变式3-3】(23-24九上·天津南开区天津中学·期末)化学在生产、生活中有着广泛应用。现有①石墨②甲烷③金刚石④氦气，选择适当的物质填空(填序号)。 (1)可用做气体燃料的是 ； (2)可用于制造电光源的是 ； (3)可用于裁玻璃的是 ； (4)可作干电池电极的是 。 题型04 常温下单质碳的稳定性 1. 在常温下，碳单质的化学性质不活泼（碳原子的最外层电子数为 4 ，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。 【典例4】(23-24九上·天津宁河·期末)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．化学性质不活泼 B．硬度高 C．导电性能好 D．吸附能力强 【变式4-1】(23-24天津模拟)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 【变式4-2】(25-26九上·天津经济开发区第一中学·期中)下列对一些事实的解释错误的是 事实 解释 A 书写档案规定必须使用碳素墨水 常温下碳的化学性质稳定 B 石墨能够做干电池的电极材料 石墨具有优良的导电性 C 焦炭可以把铁从它的氧化物矿石里还原出来 焦炭具有氧化性 D 制糖工业中用活性炭做脱色剂制白糖 活性炭具有吸附性 A．A B．B C．C D．D 【变式4-3】(23-24天津模拟)碳元素能组成多种单质。下列关于碳单质的说法中正确的是 A．硬度都很大 B．都可用于制造铅笔芯 C．都是黑色固体 D．常温下化学性质都不活泼 题型05 单质碳的可燃性 1. 碳单质与氧气反应——可燃性 （1）两个反应 氧气是否充足 燃烧是否充分 化学方程式 基本反应类型 对应的用途 氧气充足 燃烧充分，放热多 C＋O2 点燃 CO2 化合反应 作燃料 氧气不足 燃烧不充分，放热少 2C＋O2 点燃 2CO （2）碳与氧气质量比不同时生成物不同 反应物 质量比 C + O2 点燃 CO2 3 ： 8 2C + O2 点燃 2CO 3 ： 4 结论 反应物相同时，若反应物的用量不同，则生成物不同 不同情况对应的生成物 （3）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，在火焰上方罩一内壁涂有澄清石灰水的烧杯，若澄清石灰水变浑浊，则证明该物质含有碳元素 【典例5】(22-23九上·天津津南区·期末)除去氮气中混有的少量氧气，可将混合气体 A．点燃 B．通过灼热的炭层 C．通入澄清石灰水中 D．通过灼热的铜网 【变式5-1】(22-23天津南开 一模)两份等质量的碳，一份与足量氧气完全反应生成二氧化碳，另一份与氧气反应全部生成一氧化碳，则前者与后者消耗氧气的质量比为 A．2：1 B．4：3 C．3：4 D．3：8 【变式5-2】(22-23天津西青 一模)铜粉和炭粉的混合物在空气中充分灼烧后，固体的质量没有改变，则原混合物中炭粉的质量分数为 A．15.8% B．20% C．80% D．84.2% 【变式5-3】(24-25九上·天津实验中学·)如图是金刚石、石墨、C60、碳纳米管的结构示意图，下列说法错误的是 A．这四种物质都由碳原子构成 B．这四种物质中，碳元素的化合价都为0 C．这四种物质完全燃烧后的产物都CO2 D．这四种物质在一定条件下，都可以还原氧化铜 题型06 单质碳的还原性 1. 碳单质与某些氧化物反应——还原性 碳与氧化铜反应 化学方程式：C＋2CuO 高温 2Cu＋CO2↑ 木炭还原氧化铜的实验探究： 实验装置 实验现象 实验结论 黑色粉末变成红色， 澄清石灰水变浑浊 反应生成了铜和二氧化碳。 分析：①在酒精灯上加网罩的目的：集中火焰，提高温度。 ②反应结束时，要先撤出导管，再停止加热的目的：防止石灰水倒吸入热的试管中，使试管炸裂。 ③用弹簧夹夹紧乳胶管后，要待试管冷却后再将粉末倒出：防止热的铜重新被氧化。 （2）碳与铁的氧化物反应 化学方程式：3C＋2Fe2O3 高温 4Fe＋3CO2↑；用于工业炼铁； （3）碳与二氧化碳反应 化学方程式： C+CO2 高温 2CO ； 该反应为吸热（填“吸热”或“放热”）反应。 【典例6】(25-26九上·天津经济开发区第一中学·期中)用木炭还原氧化铜的实验如图所示，回答下列问题： (1)酒精灯加网罩的目的，集中火焰， 温度。 (2)刚开始预热，试管②中立即产生气泡，但澄清石灰水不变浑浊，原因是刚开始排出的是 。 (3)继续加热，观察到试管①中产生的现象是 ，试管①中反应的化学方程式是 ；试管②中反应的化学方程式是 。 (4)实验结束，停止加热时的操作是 （填字母）， A．先熄灭酒精灯，再将导管从试管②中撤出 B．先将导管从试管②中撤出，再熄灭酒精灯 这样操作的目的是 。 【变式6-1】(25-26九上·天津和平区耀华中学·期中)写出反应的化学方程式： (1)镁条在氧气中燃烧 ； (2)过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解 ； (3)木炭还原氧化铁 。 【变式6-2】(24-25九下·天津蓟州区第一中学·开学考)写出下列反应的化学反应方程式 (1)铁丝在氧气中燃烧 。 (2)高锰酸钾受热分解 。 (3)碳还原二氧化碳 。 【变式6-3】(24-25九下·天津和平区广贤路中学·月考)化学方程式中包含很多的信息。关于反应的说法中正确的是 A．反应后试管中固体仍为黑色 B．碳与氧化铜是反应物，参加反应的质量比为 C．反应前后各种元素的化合价都发生变化 D．反应后固体减少，且减少的质量等于生成的二氧化碳的质量 3 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 课题1 碳单质的多样性 题型01 金刚石、石墨和C60 题型02 根据信息判断碳单质的性质 题型03 结构、性质与用途 题型04 常温下单质碳的稳定性 题型05 单质碳的可燃性 题型06 单质碳的还原性 题型01 金刚石、石墨和C60 金刚石、石墨和C60 物质 金刚石 石墨 C60 结构模型 宏观组成 都是由碳元素组成的单质 构成物质的粒子 碳原子 碳原子 C60分子 物理性质 颜色状态 无色透明的固体，加工后璀璨夺目 灰黑色的固体，有金属光泽 具有一些特殊的物理和化学性质，可应用于超导、催化、能源及医学等领域 硬度 天然存在的最硬的物质 很软 导电性 不导电 优良 金刚石、石墨物理性质不同的原因：碳原子的排列方式不同。 【典例1】(25-26九上·天津开发区·期中)金刚石和石墨是常见的碳单质。下列说法不正确的是 A．都具有可燃性 B．都是黑色的固体 C．碳原子的排列方式不同 D．元素组成相同 【答案】B 【详解】A、金刚石和石墨都是碳单质，在氧气中充分燃烧时，都会生成二氧化碳，具有可燃性。正确。 B、石墨是黑色的固体，但金刚石通常是无色透明的固体。错误。 C、金刚石中碳原子以四面体结构排列（每个碳原子连接4个碳原子），形成坚硬的三维网络；石墨中碳原子以层状结构排列（每个碳原子连接3个碳原子），层间作用力弱。这种排列方式的差异导致两者性质不同。正确。 D、金刚石和石墨都是由碳元素（C）组成的单质，因此元素组成相同。正确。 故选：B 【变式1-1】(24-25九上·天津部分区·期末)下列关于金刚石、石墨、三种物质的说法正确的是 A．都很软，可作润滑剂 B．碳原子的排列方式不同 C．都是由碳原子构成的 D．在氧气中充分燃烧后的产物不同 【答案】B 【详解】A、金刚石是自然界中最硬的物质，不能作润滑剂。A不正确； B、金刚石、石墨、C60三种物质物理性质不同的原因是碳原子的排列方式不同。B正确； C、金刚石、石墨是由碳原子构成的，C60是由C60分子构成的。C不正确； D、由于金刚石、石墨、C60三种物质都是由碳元素组成的单质，所以在氧气中充分燃烧后的产物都是二氧化碳，所以金刚石、石墨、C60三种物质在氧气中充分燃烧后的产物相同。D不正确。 综上所述：选择B。 【变式1-2】(24-25九上·天津北辰区·期末)金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，但物理性质却有明显差异，其原因是 A．构成它们的原子大小不同 B．构成它们的原子数量不同 C．金刚石和石墨颜色不同 D．金刚石和石墨中碳原子排列方式不同 【答案】D 【详解】金刚石和石墨都是由碳元素组成的碳单质，但它们的物理性质却有明显差异，是因为它们的碳原子的排列方式不同，故选：D。 【变式1-3】(22-23九上·天津北辰区北仓第二中学·)金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，下列关于碳的单质的叙述正确的是 A．都是黑色固体 B．在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳 C．碳原子的排列方式相同 D．一定条件下，石墨转化成金刚石是物理变化 【答案】B 【详解】A、金刚石为无色透明，该选项叙述不正确； B、金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳，该选项叙述正确； C、三种物质的碳原子的排列方式不同，该选项叙述不正确； D、石墨转化为金刚石的过程中有新物质生成，属于化学变化，该选项叙述不正确。 故选B。 题型02 根据信息判断碳单质的性质 依据题干信息，分析物质的性质与应用。 【典例2】(2024·天津模拟·)2010年诺贝尔物理奖授予发现石墨烯的开创性研究者。以石墨为原料，先制备氧化石墨，再经过热还原制备石墨烯。石墨烯硬度大，导电性能好，有韧性，可弯曲。下列关于金刚石、石墨、C60和石墨烯四种单质的叙述错误的是 A．将石墨变成石墨烯发生了化学变化 B．四种物质碳原子的排列方式不同 C．四种物质完全燃烧后的产物都是CO2 D．四种物质的性质相似 【答案】D 【详解】A、石墨和石墨烯不是同一种物质，将石墨变成石墨烯的过程中有新物质生成，故发生了化学变化 ，故A选项正确； B、物质的结构决定物质的性质，物质的性质反映物质的结构，由于四种物质的性质不同，反映出四种物质碳原子的排列方式不同，故B选项正确； C、四种物质都是碳单质，都有可燃性，它们完全燃烧后的产物都是CO2，故C选项正确； D、性质包括物理性质和化学性质，四种物质的化学性质有共性，但物理性质有较大区别，如四种物质中石墨是天然矿物质中最软的之一，而金刚石是天然矿物质中硬度最大的，它们的硬度就有明显的不同，故D选项错误。 故答案为D。 【变式2-1】(2024·天津模拟·)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 【详解】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。 【变式2-2】(2024·天津模拟·)石墨烯可用机械剥离法从石墨中剥离制得。它是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体（如图），图中每一个小球代表一个碳原子。它是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。关于石墨烯，下列说法不正确的是（　　） A．石墨烯和金刚石都由碳元素组成 B．石墨烯的导电性比银强 C．石墨烯中每个碳原子为三个六元环共用 D．从石墨中剥离出石墨烯属于物理变化 【答案】D 【详解】解：A、石墨烯和金刚石都由碳元素组成，故A说法正确； B、由题意可知，石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，所以石墨烯的导电性比银强，故B说法正确； C、由石墨烯的结构可知，石墨烯中每个碳原子为三个六元环共用，故C说法正确。 D、石墨与石墨烯是不同种物质，因此从石墨中剥离出石墨烯属于化学变化，故说法D不正确。 故该题选D。 【变式2-3】(21-22九上·天津红桥区·期中)阅读下列短文，回答问题： 石墨、石墨烯、碳纳米管都是碳单质。1mm厚的石墨大约包含300万层石墨烯。石墨烯具有非同寻常的导电性，强度能超出钢铁数十倍，有极好的透光性。石墨烯将成为硅的替代品，用来生产超级计算机和新能源电池。 (1)石墨烯可用于制作新能源电池，利用石墨烯的 性。 (2)石墨、石墨烯、碳纳米管物理性质差异较大，原因是 。 (3)下列说法正确的是(填字母)。 A．石墨烯与硅的性质完全相同 B．石墨烯在常温下化学性质稳定 C．1mm厚的石墨大约包含300万层石墨烯，说明碳原子很小 (4)由碳元素还能组成其它的单质。如“钻石恒久远，一颗永流传”体现了碳 的化学性质；水的净化过程中通常会利用活性炭的 性除去色素和异味。 【答案】(1)导电 (2)碳原子排列方式不同 (3)BC (4) 稳定 吸附 【详解】（1）石墨烯可用于制作新能源电池，利用石墨烯的导电性； （2）石墨、石墨烯、碳纳米管物理性质差异较大，原因是碳原子排列方式不同； （3）A、石墨烯与硅的性质不完全相同，该选项不正确； B、在常温下，石墨烯化学性质稳定，该选项正确； C、1mm厚的石墨大约包含300万层石墨烯，说明碳原子很小，该选项正确。 故答案为：BC。 （4）“钻石恒久远，一颗永流传”体现了碳稳定的化学性质；水的净化过程中通常会利用活性炭的吸附性除去色素和异味。 题型03 结构、性质与用途 金刚石和石墨C60性质和用途的对应关系 物质 性质 对应的用途 金刚石 加工后璀璨夺目 作装饰品——钻石 硬度大 裁玻璃、切割大理石、作钻机的钻头等 金刚石薄膜透光性好、硬度大 作透镜等光学仪器的涂层 金刚石薄膜导热性好 用于集成电路基板散热，提高芯片性能 石墨 很软、有滑腻感，且为灰黑色 制铅笔芯 导电性好 作电极 导电性好、有滑腻感、熔点高 制高铁列车的受电弓滑板 C60 具有一些特殊的物理和化学性质 可应用于超导、催化、能源及医学等领域 物质性质与用途的关系：性质决定用途，用途反映性质 【典例3】(23-24九上·天津河西区·期末)下列物质的用途与其化学性质相关的是 A．用氧化钙做干燥剂 B．用金刚石切割玻璃 C．用铜作导线 D．用磁铁区分铁和铝 【答案】A 【详解】A、氧化钙能与水反应生成氢氧化钙，可用作干燥剂，该反应生成新物质，通过化学变化表现，属于化学性质，符合题意； B、用金刚石切割玻璃，利用金刚石的硬度大，不需要通过化学变化表现出来，属于物理性质，不符合题意； C、用铜作导线，利用铜有良好的导电性，不需要通过化学变化表现出来，属于物理性质，不符合题意； D、用磁铁区分铁和铜，铁能被磁铁吸引，铜不能被磁铁吸引，不需要通过化学变化表现出来，属于物理性质，不符合题意。 故选A。 【变式3-1】(23-24九上·天津河东区·期末)化学能改善我们的生活。现有以下六种物质：①甲烷②金刚石③氮气④钛合金⑤二氧化碳⑥石墨中选用适当的物质填空（填序号）。 (1)焊接金属时常用作保护气的是 ； (2)天然气的主要成分是 ； (3)可导致温室效应的是 ； (4)可制作玻璃刀的是 ； (5)可用于制造人造骨的是 ； (6)可用作电极的是 。 【答案】(1)③ (2)① (3)①⑤ (4)② (5)④ (6)⑥ 【详解】（1）氮气的化学性质不活泼，因此焊接金属时常用作保护气；故答案为：③； （2）天然气的主要成分是甲烷；故答案为：①； （3）甲烷和二氧化碳都能导致温室效应；故答案为：①⑤； （4）金刚石是天然存在的最硬的物质，可制作玻璃刀；故答案为：②； （5）钛合金和人体具有很好的亲和性，可用于制造人造骨；故答案为：④； （6）石墨具有导电性，则可用作电极；故答案为：⑥。 【变式3-2】(23-24九上·天津河北区·期末)化学在生产、生活中有着广泛应用。现有①金刚石②甲烷③氧气④氦气⑤活性炭⑥钛合金，选择适当的物质填空(填序号)。 (1)可用作气体燃料的是 。 (2)可用于制造电光源的是 。 (3)可用作冰箱除味剂的是 。 (4)可供给人呼吸的气体是 。 (5)可用于制造航天飞机的是 。 (6)可用来裁切玻璃的是 。 【答案】(1)② (2)④ (3)⑤ (4)③ (5)⑥ (6)① 【详解】（1）甲烷具有可燃性，可用作气体燃料，故选②； （2）氦气属于稀有气体，通电会发出带有颜色的光，可用于制造电光源，故选④； （3）活性炭具有吸附性，可吸附色素和异味，可用作冰箱除味剂，故选⑤； （4）氧气可以供给人呼吸，故选③； （5）钛合金具有强度大、抗腐蚀性强等优点，可用于制造航天飞机，故选⑥； （6）金刚石硬度大，可用来裁切玻璃，故①。 【变式3-3】(23-24九上·天津南开区天津中学·期末)化学在生产、生活中有着广泛应用。现有①石墨②甲烷③金刚石④氦气，选择适当的物质填空(填序号)。 (1)可用做气体燃料的是 ； (2)可用于制造电光源的是 ； (3)可用于裁玻璃的是 ； (4)可作干电池电极的是 。 【答案】(1)② (2)④ (3)③ (4)① 【详解】（1）甲烷具有可燃性，可做燃料，故选：②； （2）不同的稀有气体在通电时能产生不同颜色的光，所以可用于制造电光源的是稀有气体，即氦气，故选：④； （3）金刚石的硬度大，可用于切割玻璃，故选：③； （4）石墨具有良好的导电性，所以可用作干电池电极的是石墨，故选：①。 题型04 常温下单质碳的稳定性 1. 在常温下，碳单质的化学性质不活泼（碳原子的最外层电子数为 4 ，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。 【典例4】(23-24九上·天津宁河·期末)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．化学性质不活泼 B．硬度高 C．导电性能好 D．吸附能力强 【答案】A 【详解】A、常温下单质碳化学性质不活泼，不易发生反应，所以所画的画能保存至今，故A正确； B、碳可作为墨，硬度较小，故B错误； C、用碳画的画保存至今与导电性无关，故C错误； D、用碳画的画保存至今与吸附能力无关，故D错误。 故选A。 【变式4-1】(23-24天津模拟)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 【详解】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, 【变式4-2】(25-26九上·天津经济开发区第一中学·期中)下列对一些事实的解释错误的是 事实 解释 A 书写档案规定必须使用碳素墨水 常温下碳的化学性质稳定 B 石墨能够做干电池的电极材料 石墨具有优良的导电性 C 焦炭可以把铁从它的氧化物矿石里还原出来 焦炭具有氧化性 D 制糖工业中用活性炭做脱色剂制白糖 活性炭具有吸附性 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A、常温下碳的化学性质稳定，所以书写档案规定必须使用碳素墨水以保持长久，选项正确； B、石墨具有优良的导电性，所以石墨能够做干电池的电极材料，选项正确； C、焦炭可以把铁从它的氧化物矿石里还原出来是因为焦炭具有还原性，选项错误； D、活性炭具有吸附性，所以制糖工业中用活性炭做脱色剂制白糖，选项正确； 故选：C。 【变式4-3】(23-24天津模拟)碳元素能组成多种单质。下列关于碳单质的说法中正确的是 A．硬度都很大 B．都可用于制造铅笔芯 C．都是黑色固体 D．常温下化学性质都不活泼 【答案】D 【详解】A、由于碳原子的排列方式不同，金刚石和石墨的性质存在差异，金刚石的硬度很大，石墨的质地软，故A不符合题意； B、金刚石的硬度很大，不能用于制造铅笔芯，石墨的质地软，可用于制造铅笔芯，故B不符合题意； C、纯净的金刚石是无色透明的正八面体形状的固体，故C不符合题意； D、常温下碳单质的化学性质都不活泼，故D符合题意。 故选D。 题型05 单质碳的可燃性 1. 碳单质与氧气反应——可燃性 （1）两个反应 氧气是否充足 燃烧是否充分 化学方程式 基本反应类型 对应的用途 氧气充足 燃烧充分，放热多 C＋O2 点燃 CO2 化合反应 作燃料 氧气不足 燃烧不充分，放热少 2C＋O2 点燃 2CO （2）碳与氧气质量比不同时生成物不同 反应物 质量比 C + O2 点燃 CO2 3 ： 8 2C + O2 点燃 2CO 3 ： 4 结论 反应物相同时，若反应物的用量不同，则生成物不同 不同情况对应的生成物 （3）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，在火焰上方罩一内壁涂有澄清石灰水的烧杯，若澄清石灰水变浑浊，则证明该物质含有碳元素 【典例5】(22-23九上·天津津南区·期末)除去氮气中混有的少量氧气，可将混合气体 A．点燃 B．通过灼热的炭层 C．通入澄清石灰水中 D．通过灼热的铜网 【答案】D 【详解】A、氮气不能燃烧，除去氮气中混有的少量氧气，无法通过点燃混合气体来出去氧气，故不可行； B、混合气通过赤热的碳层后，碳和氧气反应生成一氧化碳或二氧化碳，又引入了新杂质，故不可行； C 、氧气与氢氧化钙不反应，无法通过通入澄清石灰水来除去氧气，故不可行； D、混合气通过灼热的铜网后，氧气和铜反应生成氧化铜固体，氮气和铜不反应，可以除去氧气，方法可行； 故选：D。 【变式5-1】(22-23天津南开 一模)两份等质量的碳，一份与足量氧气完全反应生成二氧化碳，另一份与氧气反应全部生成一氧化碳，则前者与后者消耗氧气的质量比为 A．2：1 B．4：3 C．3：4 D．3：8 【答案】A 【详解】设两份等质量的碳的质量都是12g，则碳充分燃烧的反应方程式及质量关系是；碳不充分燃烧的反应方程式及质量关系是；则产生二氧化碳与产生CO消耗的氧气的质量比是32g：16g=2：1； 故选A。 【变式5-2】(22-23天津西青 一模)铜粉和炭粉的混合物在空气中充分灼烧后，固体的质量没有改变，则原混合物中炭粉的质量分数为 A．15.8% B．20% C．80% D．84.2% 【答案】B 【详解】设混合物中碳的质量为X，铜的质量为y， 通过题意可知，反应后固体质量不变， 所以x=， 所以原混合物中铜粉与碳粉质量之比为4：1； 则原混合物中炭粉的质量分数为：×100%=20%， 故选B。 【变式5-3】(24-25九上·天津实验中学·)如图是金刚石、石墨、C60、碳纳米管的结构示意图，下列说法错误的是 A．这四种物质都由碳原子构成 B．这四种物质中，碳元素的化合价都为0 C．这四种物质完全燃烧后的产物都CO2 D．这四种物质在一定条件下，都可以还原氧化铜 【答案】A 【详解】A、金刚石、石墨、碳纳米管均是由碳原子直接构成的，C60是由C60分子构成的，故A符合题意； B、金刚石、石墨和C60和碳纳米管都是由碳元素组成的单质，在单质里，元素的化合价为0，故B不符合题意； C、这四种物质都是由碳元素组成的单质，完全燃烧后的产物都是CO2，故C不符合题意； D、金刚石、石墨和C60和碳纳米管都是由碳元素组成的单质，具有相同的化学性质，这四种物质在一定条件下，都可以还原氧化铜，故D不符合题意。 故选A。 题型06 单质碳的还原性 1. 碳单质与某些氧化物反应——还原性 碳与氧化铜反应 化学方程式：C＋2CuO 高温 2Cu＋CO2↑ 木炭还原氧化铜的实验探究： 实验装置 实验现象 实验结论 黑色粉末变成红色， 澄清石灰水变浑浊 反应生成了铜和二氧化碳。 分析：①在酒精灯上加网罩的目的：集中火焰，提高温度。 ②反应结束时，要先撤出导管，再停止加热的目的：防止石灰水倒吸入热的试管中，使试管炸裂。 ③用弹簧夹夹紧乳胶管后，要待试管冷却后再将粉末倒出：防止热的铜重新被氧化。 （2）碳与铁的氧化物反应 化学方程式：3C＋2Fe2O3 高温 4Fe＋3CO2↑；用于工业炼铁； （3）碳与二氧化碳反应 化学方程式： C+CO2 高温 2CO ； 该反应为吸热（填“吸热”或“放热”）反应。 【典例6】(25-26九上·天津经济开发区第一中学·期中)用木炭还原氧化铜的实验如图所示，回答下列问题： (1)酒精灯加网罩的目的，集中火焰， 温度。 (2)刚开始预热，试管②中立即产生气泡，但澄清石灰水不变浑浊，原因是刚开始排出的是 。 (3)继续加热，观察到试管①中产生的现象是 ，试管①中反应的化学方程式是 ；试管②中反应的化学方程式是 。 (4)实验结束，停止加热时的操作是 （填字母）， A．先熄灭酒精灯，再将导管从试管②中撤出 B．先将导管从试管②中撤出，再熄灭酒精灯 这样操作的目的是 。 【答案】(1)提高 (2)试管内的空气 (3) 黑色粉末变红色 (4) B 防止试管②中的液体倒吸入热的试管底部，使试管炸裂 【详解】（1）酒精灯加网罩的目的是集中火焰，提高温度； （2）木炭与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，刚开始预热，试管②中立即产生气泡，但澄清石灰水不变浑浊，原因是刚开始排出的是试管内的空气； （3）木炭与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，则观察到试管①中产生的现象是黑色粉末变红色；发生反应的化学方程式为； 试管②中二氧化碳与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为； （4）实验结束，停止加热时的操作是先将导管从试管②中撤出，再熄灭酒精灯，故填：B；这样操作的目的是防止试管②中的液体倒吸入热的试管底部，使试管炸裂。 【变式6-1】(25-26九上·天津和平区耀华中学·期中)写出反应的化学方程式： (1)镁条在氧气中燃烧 ； (2)过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解 ； (3)木炭还原氧化铁 。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）镁在氧气中燃烧生成氧化镁。反应的反应化学方程式为：； （2）过氧化氢在二氧化锰催化下分解为水和氧气。反应中，2个H2O2分子分解为2个H2O分子和1个O2分子，MnO2作为催化剂写在箭头上方，反应前后质量不变。反应的反应化学方程式为：； （3）木炭（碳）在高温下还原氧化铁生成铁和二氧化碳。配平时，2个Fe2O3提供4个Fe和6个O，3个C提供3个C原子，生成4个Fe和3个CO2，满足原子守恒。反应的反应化学方程式为： 。 【变式6-2】(24-25九下·天津蓟州区第一中学·开学考)写出下列反应的化学反应方程式 (1)铁丝在氧气中燃烧 。 (2)高锰酸钾受热分解 。 (3)碳还原二氧化碳 。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）铁和氧气点燃生成四氧化三铁，化学方程式为； （2）高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，化学方程式为； （3）在高温条件下，碳还原二氧化碳生成一氧化碳，化学方程式为。 【变式6-3】(24-25九下·天津和平区广贤路中学·月考)化学方程式中包含很多的信息。关于反应的说法中正确的是 A．反应后试管中固体仍为黑色 B．碳与氧化铜是反应物，参加反应的质量比为 C．反应前后各种元素的化合价都发生变化 D．反应后固体减少，且减少的质量等于生成的二氧化碳的质量 【答案】D 【详解】A、反应后试管中的固体为铜，因此反应后试管中固体为红色，而不是黑色，故选项说法不正确； B、碳与氧化铜是反应物，参加反应碳与氧化铜的质量比为(12×1):(2×80)=，故选项说法不正确； C、该反应中，反应前碳为单质，碳元素的化合价为0，氧化铜中铜元素的化合价为+2价，氧元素化合价为-2价；反应后二氧化碳中氧元素为-2价，碳元素的化合价为+4价，铜为单质，铜元素的化合价为0，因此该反应前后铜、碳元素的化合价发生改变，氧元素的化合价不变，故选项说法不正确； D、由反应的化学方程式可知，反应后生成的二氧化碳气体逸出，反应后固体减少，且减少的质量等于生成的二氧化碳的质量，故选项说法正确。 故选D。 3 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $