6.1 碳单质的多样性（深度学习辅导讲义）【上好课】化学新教材人教版九年级上册

第六单元 化学反应的定量关系 课题1 碳单质的多样性 要点 1 金刚石、石墨和C60 1．金刚石、石墨和C60 物质具有多样性，同一种元素可以组成不同的物质。如金刚石、石墨和C60 都是由碳元素组成的不同单质，金刚石、石墨都是由碳原子构成的，C60是由C60分子构成的。 木炭、活性炭，主要是由微小石墨晶体和少量杂质构成的。 易错提醒：①金刚石、石墨物理性质不同的原因：碳原子的排列方式不同。 ②石墨在高温、高压和催化剂的条件下可以转化为金刚石，二者为碳元素组成的不同单质，由石墨转化为金刚石是化学变化。 2．几种碳单质 物质 结构 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 木炭 具有疏松多孔的结构，因此它具有吸附能力。 吸附食品和工业产品里的色素，也可吸附有异味的物质。 活性炭 具有疏松多孔结构，有较强的吸附能力，既能吸附气体气味，又能吸附有颜色和异味的物质,可用作吸附剂。 防毒面具里的滤毒罐；冰箱中的除异味剂；制糖工业的脱色剂；环保活性炭包吸附室内装修的有害气体。 物质性质与用途的关系：性质决定用途，用途反映性质 要点 2 碳单质的化学性质 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。 2．碳单质与氧气反应——可燃性 （1）氧气充足时，反应方程式为C＋O2 点燃 CO2；氧气不足时，反应方程式为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 易错提醒： ①一般情况下，未特殊说明碳是不充分燃烧，通常就是认为碳充分燃烧，生成物为CO2。 ②反应物的含量有时决定了生成物的种类，例如碳在氧气中燃烧，若氧气的量不同，则生成物不同。碳充分燃烧生成二氧化碳，不充分燃烧生成一氧化碳。 ③碳和氧气反应时，不论燃烧是否充分，反应过程中都放出热量。 3．碳单质与某些氧化物反应——还原性 （1）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。 易错提醒： ①根据化学方程式计算可知，木炭与氧化铜反应时的理论质量比约为1:13.3，但因为反应过程中，木炭会和试管中的氧气反应，所以木炭粉应该稍过量，木炭粉与氧化铜粉末的质量比最好控制在1:10左右。 ②木炭粉烘干的原因：排除水蒸气的干扰，使实验现象更明显。 ③固定试管时试管口应略向下倾斜，防止加热过程中产生的水蒸气冷凝回流使试管炸裂。 ④开始加热时，导管口有无色气泡冒出，但澄清石灰水不变浑浊，这是因为刚开始排出的是试管内的空气。 ⑤实验结束后，应先把导管从澄清石灰水中撤出，再熄灭酒精灯，防止澄清石灰水倒吸，使试管炸裂。 ⑥待试管冷却后再把试管内的粉末倒出，防止热的铜被重新氧化。 ⑦网罩的作用：使火焰集中，提高温度。 （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。 3．氧化还原反应 （1）碳还原金属氧化物（用于工业冶炼金属）高温 碳 + 某些金属氧化物 金属单质 + CO2↑ （2）氧化还反应分析 CuO失去氧，有氧化性，是氧化剂，被还原，发生还原反应 C夺取氧，有还原性，是还原剂，被氧化，发生氧化反应 氧化反应：物质结合氧元素的反应。 还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应。 氧化剂：在反应中提供氧的物质，具有氧化性，如CuO； 还原剂：在反应中得到氧的物质，具有还原性，如C、CO、H2等。 命题点 1 金刚石、石墨和 C60 典例1（25-26九年级上·上海闵行·期中）关于金刚石和石墨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．金刚石硬度大，可用作钻头 D．元素组成相同 【答案】B 【详解】A、金刚石和石墨均属于碳单质，均具有可燃性，说法正确，不符合题意； B、金刚石为无色透明固体，石墨为深灰色固体，说法错误，符合题意； C、金刚石硬度大，可用作钻头，说法正确，不符合题意； D、金刚石和石墨均由碳元素组成，说法正确，不符合题意。 故选：B。 变式1（24-25九年级上·天津·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2（24-25八年级下·山东淄博·期末）C60的发现为人类打开了一个崭新的碳世界。关于C60的叙述不正确的是 A．C60是由60个碳原子构成的 B．C60是一种新型化合物 C．C60能与氧气反应生成二氧化碳 D．C60具有独特性质的原因在于它有独特的结构 【答案】AB 【详解】A、一个C60分子由60个碳原子构成。错误。 B、C60只含有碳元素，因此它是一种单质，而不是化合物。错误。 C、碳单质在氧气中燃烧会生成二氧化碳。C60作为碳的单质，也能与氧气反应生成二氧化碳。正确。 D、物质的性质由结构决定。C60的球形结构不同于金刚石或石墨的结构，这使其具有高稳定性、特殊导电性等独特性质。正确 故选AB。 命题点 2 根据信息判断新型碳单质的性质 典例1（24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·期中）“碳海绵”是已知最轻的固体材料，密度仅，是一种良好的绝缘材料，其主要成分是石墨烯和碳纳米管等。下列关于“碳海绵”性质的推测正确的是 A．“碳海绵”不能浮在水面上 B．“碳海绵”是一种新型的化合物 C．“碳海绵”导电性良好 D．“碳海绵”燃烧会产生二氧化碳 【答案】D 【详解】 A、水的密度为1 g/cm³（即1000 mg/cm³）。“碳海绵”密度为0.16 mg/cm³，远小于水的密度。物体密度小于液体密度时能浮在液面上。因此，“碳海绵”能浮在水面上，选项A说法错误。 B、化合物是由两种或更多种不同元素组成的纯净物。而“碳海绵”主要成分是石墨烯和碳纳米管，二者均为碳元素组成的单质，因此选项B说法错误。 C、碳海绵”是“良好的绝缘材料”，绝缘材料指不导电或导电性极差的物质（如橡胶）。因此，“碳海绵”导电性不好，选项C说法错误。 D、“碳海绵”主要成分是碳单质。碳在氧气中充分燃烧生成二氧化碳。因此，选项D正确。 故选D。 变式1（24-25八年级下·黑龙江大庆·期中）碳纳米管是一种由碳原子构成的直径为几纳米的空心管，下列关于碳纳米管的说法错误的是 A．碳纳米管是一种新型化合物 B．碳纳米管材料如果完全燃烧，生成物是二氧化碳 C．碳纳米管材料如果燃烧不完全，生成物是一氧化碳 D．碳纳米管在常温下化学性质稳定 【答案】A 【详解】A、化合物是由不同种元素组成的纯净物，而单质是由同种元素组成的纯净物（如金刚石、石墨）。题干明确碳纳米管“由碳原子构成”，说明它只含碳元素，因此属于单质，不是化合物，此说法错误。 B、碳单质（如木炭）在氧气充足时完全燃烧，会生成二氧化碳。碳纳米管由碳原子构成，属于碳单质，因此完全燃烧的生成物应为二氧化碳。此说法正确。 C、碳单质在氧气不足时不完全燃烧，会生成一氧化碳。碳纳米管作为碳单质，在燃烧不完全的条件下，也应生成一氧化碳。此说法正确。 D、碳的单质（如金刚石、石墨）在常温下不易与其他物质反应，化学性质稳定。这是因为碳原子结构在常温下不易被破坏。碳纳米管由碳原子构成，同样属于碳单质，因此在常温下化学性质稳定。此说法正确。 故选A。 变式2（24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·期中）2022北京冬奥会使用了石墨烯发热材料的用品。石墨烯是从石墨中分离出来的一层或几层碳原子构成的石墨片，是目前世界上最薄、最坚硬的纳米材料，导电能力比银更强。下列关于石墨烯说法错误的是 A．用石墨烯制成隧道掘进机的钻头 B．可用石墨烯制成高压输电线 C．石墨烯能够燃烧 D．石墨烯是一种新型化合物 【答案】D 【详解】A、根据题干信息可知，石墨烯是目前世界上最薄、最坚硬的纳米材料，则可用石墨烯制成隧道掘进机的钻头，故A不符合题意； B、石墨烯的导电能力比银更强，可用石墨烯制成高压输电线，故B不符合题意； C、石墨烯是由碳原子构成的，则石墨烯能够燃烧，故C不符合题意； D、石墨烯是由碳元素组成的单质，不是化合物，故D符合题意。 故选D。 命题点 3 碳单质结构、性质与用途的对应关系 典例1（24-25八年级下·山东济南·期末）下列物质与其用途的对应关系，不正确的是 A．石墨——润滑剂 B．金刚石——制作切割工具等 C．活性炭——制造掘进机钻头 D．炭黑——制造碳素墨水 【答案】C 【详解】A、石墨是一种碳的同素异形体，具有良好的润滑性能。它常被用作高温或高压环境下的润滑剂。A正确。 B、 金刚石是天然存在的最硬物质，也是碳的同素异形体。其极高的硬度使其适合用于制作切割工具、钻头或研磨材料。B正确。 C、活性炭是一种多孔结构的碳，具有强吸附性，常用于净化空气、水或防毒面具中。C不正确。 D、 炭黑是一种无定形碳，颗粒细小，颜色深黑且稳定，常用于制造颜料、橡胶增强剂或墨水。D正确。 故选C。 变式1（24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·期中）下列物质的用途正确的是 A．金刚石裁玻璃 B．活性炭做电车的电刷 C．用石墨制成的墨汁绘画 D．用木炭脱色制白糖 【答案】A 【详解】A、金刚石是天然存在的最硬的物质，可用于裁玻璃，说法正确，符合题意； B、活性炭具有吸附性，但不具备良好的导电性和耐磨性，不适合制作电车的电刷，说法错误，不符合题意； C、用炭黑制成的墨汁绘画，而不是石墨，说法错误，不符合题意； D、虽然木炭具有吸附性，但工业上通常是用活性炭来脱色制白糖，说法错误，不符合题意。 故选：A。 变式2（25-26九年级上·江苏苏州·期中）下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是 A．氮气化学性质稳定，用于医疗手术 B．石墨有导电性，可用于生产铅笔芯 C．氖气放电时能发出橘红色的光，可用于保护气 D．“碳海绵”具有很好的隔热效能，可用于建筑、航空航天等领域 【答案】D 【详解】A、氮气化学性质稳定，常用于保护气，可用于医疗手术是因为液氮能制造低温环境，该选项不正确； B、石墨导电性用于电极，铅笔芯利用其软和黑色，该选项不正确； C、氖气发光用于电光源，保护气利用化学稳定性，该选项不正确； D、“碳海绵”具有很好的隔热效能，可用于建筑、航空航天等领域，该选项正确。 故选D。 命题点 4 碳单质的稳定性 典例1（25-26九年级上·山东德州·期中）对下列说法不正确的是 A．石蜡熔化前后，其质量不变——遵循质量守恒定律 B．铜粉加热的实验中小气球膨胀——温度升高，气体分子间的间隔增大 C．用墨书写或绘制的字画经久不变色——常温下，碳的化学性质不活泼 D．水与过氧化氢的化学性质不同——分子构成不同 【答案】A 【详解】A、石蜡熔化过程中，没有新物质生成，属于物理变化，质量守恒定律只适用于化学变化，不适用于物理变化，该选项说法不正确； B、温度升高，分子间的间隔增大，则气球会膨胀，该选项说法正确； C、墨中含有碳单质，在常温下，碳的化学性质稳定，则用墨书写或绘制的字画经久不变色，该选项说法正确； D、由分子构成的物质，分子是保持其化学性质的最小粒子，水和过氧化氢的分子构成不同，则它们的化学性质不同，该选项说法正确。 故选A。 变式1（25-26九年级上·河南·期中）请用化学知识解释下列说法。 (1)檀香扇保存十年八载，依然幽香阵阵。请解释幽香阵阵的原因 。 (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)分子在不断地运动 (2)在常温下，碳单质的化学性质不活泼 【详解】（1）幽香阵阵的原因是分子在不断运动，向四周扩散，使人闻到香味； （2）水墨画是用碳来画的，之所以能保存至今是因为在常温下，碳单质的化学性质不活泼，受日光照射或与水、空气接触，都不易发生变化。 变式2（24-25九年级下·湖南株洲·期中）下列相关说法正确的是 A．元素周期表有7个周期16个族，两类元素 B．石墨、木炭等碳单质均由碳原子直接构成 C．只由一种分子构成的纯净物一定是单质 D．碳原子最外层电子数达到相对稳定结构，决定了碳在常温时化学性质稳定 【答案】A 【详解】A、 元素周期表有7个周期，16族（有18列，Ⅷ族有三列），元素分为金属元素、非金属元素，故选项说法正确； B、石墨由碳原子直接构成是碳单质，但木炭含石墨微小晶体和杂质是混合物，故选项说法错误； C、纯净物是由一种物质组成的，可以是单质或化合物，只由一种分子构成的纯净物，如果分子由同种元素组成，如氧气，则是单质；如果分子由不同种元素组成，如水，则是化合物，故选项说法错误； D、碳原子原子序数为6，电子排布为2、4，最外层有4个电子，相对稳定结构通常指最外层8个电子，没有达到稳定结构，故选项说法错误。 故选：A。 命题点 5 碳单质的可燃性 典例1（25-26九年级上·吉林长春·期中）以元素化合价为纵坐标，物质类别为横坐标，绘制的图像叫“价类二维图”。如图是碳元素的“价类二维图”，图中A～E分别表示不同的物质。 (1)A点对应的物质类别是 。 (2)若物质A在充足氧气中燃烧生成C，在不充足氧气中燃烧生成B，则说明碳与氧气反应的生成物种类与 有关。 【答案】(1)单质 (2)氧气是否充足 【详解】（1）A点碳元素化合价为0，单质中元素化合价为0，因此A点对应的物质类别是单质，故填写：单质。 （2）氧气充足时，碳燃烧生成CO2，氧气不充足时，碳燃烧生成CO，因此，生成物种类与氧气的浓度有关，故填写：氧气是否充足。 变式1（24-25八年级下·山东淄博·期中）广袤的自然界是一个碳的世界，以下是四种碳单质的微观结构。 (1)物质②为C60，写出C60充分燃烧的化学方程式： 。 (2)科学家发现可将③碳纳米管打开制备④石墨烯，该过程属于 （填“物理”或“化学“）变化。 (3)以上四种碳单质物理性质不同的原因是 。 【答案】(1)C60+60O260CO2 (2)化学 (3)碳原子的排列方式不同 【详解】（1）C60充分燃烧生成二氧化碳，化学方程式为C60+60O260CO2 （2）将③碳纳米管打开制备④石墨烯，因为碳纳米管和石墨烯是不同的物质，所以该过程有新物质石墨烯产生，所以属于化学变化； （3）根据碳的几种单质在物理性质上有很大差异，结合物质的结构决定物质的性质和图示，所以物理性质存在较大差异的原因是碳原子的排列方式不同。 变式2（24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·期中）阅读下面科普短文。请回答下列问题。 石墨烯——改变世界的神奇新材料 石墨烯是一种单层碳原子晶体，石墨烯的厚度只有，是目前为止最薄的二维纳米碳材料。石墨烯具有优良的性能，石墨烯的基本化学性质与石墨类似。在纺织、电子等领域具有广泛应用。纺织领域是石墨烯应用的新兴领域，纺织面料掺入石墨烯后，在低温情况下，石墨烯可将来自远红外线的热量传送给人体，改善人体微循环系统，促进新陈代谢。石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管，因此有希望应用于全新超级计算机的研发。2004年，科学家用一种非常简单易行的机械剥离法得到石墨烯，之后，制备石墨烯的新方法层出不穷，工业上可采用甲烷在高温和催化下分解制取石墨烯，同时产生氢气。随着科技水平的提升，石墨烯的应用前景会十分广阔。 (1)石墨烯是由 （填“分子”“原子”或“离子”）构成的。 (2)石墨烯在足量的氧气中充分燃烧，反应的化学方程式 ； (3)石墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发，是因为 。 【答案】(1)原子 (2) (3)石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管 【详解】（1）短文第一句明确说明“石墨烯是一种单层碳原子晶体”，这直接指出石墨烯的构成单元是碳原子，所以石墨烯属于原子构成的物质（类似金刚石或石墨），故填：原子。 （2）短文提到“石墨烯的基本化学性质与石墨类似”，石墨是碳元素组成的单质，碳单质（如木炭、石墨）在足量氧气中充分燃烧时，会生成二氧化碳，由此推断石墨烯的燃烧反应相同，所以石墨烯在足量的氧气中充分燃烧，反应的化学方程式为：。故填：。 （3）短文最后部分说明：“石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管，因此有希望应用于全新超级计算机的研发。”故填：石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管。 命题点 6 木炭还原氧化铜的实验 典例1（24-25九年级上·广东深圳·期末）木炭与反应产生的气体除，还可能有。用图1装置进行三组实验(每组实验中木炭与的质量比不同，其他条件相同)，测得产生的体积分数随时间变化如图2.下列说法错误的是 A．实验前排尽装置内的空气，以免影响实验结果 B．实验中观察到试管内的黑色粉末逐渐变为红色 C．气体产物中有的原因可能是 D．其他条件相同，木炭与的质量比越大，生成的越少 【答案】D 【详解】A、反应有气体产生，实验前必须检查装置气密性，故正确； B、木炭还原氧化铜反应产生铜和二氧化碳，现象为黑色粉末逐渐变红，故正确； C、木炭具有还原性，可能也还原了二氧化碳产生了一氧化碳，故正确； D、由图2可知，木炭与的质量比越大，生成的越多，故错误。 故选D。 变式1（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2（25-26九年级上·山东德州·期中）我国劳动人民早在五千年前就会使用木炭炼铜，在化学实验室里模拟炼铜，既可用传统的实验装置(见图甲)，又可用改进的微型实验装置(见图乙)。化学兴趣小组采用图乙微型实验装置(其中长柄V形玻璃管用小玻璃管制成)，开展以下探究活动。 (1)图甲试管A中观察到的现象是 ，请你写出反应的化学方程式： ，该实验表现出碳的 性。 (2)判断木炭与氧化铜已经发生反应的依据是 。 (3)反应完全后停止加热时，应先将导管从盛有澄清石灰水的试管中撤出，并用弹簧夹夹紧橡皮管，待硬质玻璃管冷却后再把试管里的粉末倒出。分析原因是 。 (4)用甲装置进行实验，若完毕后，先停止加热，可能引起的后果是 。 (5)使用图乙装置与使用图甲装置相比，其优点是 (写出一条即可)。在酒精灯上加个网罩的目的是 。 (6)为了使氧化铜完全还原常加入过量的碳粉，由此猜测图丙中气球的作用是 。 【答案】(1) 黑色粉末逐渐变为红色 还原 (2)澄清石灰水变浑浊 (3)防止空气进入又将灼热的铜氧化 (4)液体倒流，引起试管破裂 (5)操作简单（或现象明显、节约药品、反应条件容易达到、反应速率快等） 集中火焰，提高温度 (6)收集尾气（如一氧化碳等），防止污染空气 【详解】（1）在高温条件下，碳与氧化铜（黑色粉末）反应生成铜（红色粉末）和二氧化碳，所以现象是黑色粉末逐渐变为红色粉末；其化学方程式为；碳在反应中夺取了氧化铜中的氧，表现出碳的还原性；故填：黑色粉末逐渐变为红色；；还原。 （2）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，所以当观察到澄清石灰水开始变浑浊时，说明木炭与氧化铜已经发生反应；故填：澄清石灰水变浑浊。 （3）因为热的铜能与氧气反应生成氧化铜，所以停止加热时，先将导管从盛有澄清石灰石的试管中撤出，并用弹簧夹夹紧橡皮管，待硬质玻璃管冷却后再把试管里的粉末倒出，这样可以防止空气进入又将灼热的铜氧化；故填：防止空气进入又将灼热的铜氧化。 （4）实验完毕后先停止加热，试管内温度降低，压强迅速减小，会导致液体倒流，引起试管爆裂；故填：液体倒流，引起试管爆裂。 （5）使用图乙装置与使用图甲装置相比，其优点是操作简单、现象明显、节约药品、反应条件容易到达、反应速率快等；在酒精灯上加上网罩可以集中火焰，从而提高温度。 故填：操作简单（或现象明显、节约药品、反应条件容易达到、反应速率快等）；集中火焰，提高温度。 （6）加入过量碳粉时，碳不完全燃烧可能生成一氧化碳（有毒，污染空气），同时反应生成二氧化碳，因此气球的作用是 收集尾气（如一氧化碳等），防止污染空气等；故填：收集尾气（如一氧化碳等），防止污染空气。 命题点 7 碳与其他氧化物的反应 典例1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（24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·期中）下列事实与化学方程式对应正确的是 A．工业上焦炭还原氧化铁： B．镁条在空气中燃烧： C．拉瓦锡探究空气的组成： D．木炭在氧气中充分燃烧： 【答案】A 【详解】A、碳具有还原性，碳和氧化铁高温反应生成铁和二氧化碳，化学方程式符合客观规律和质量守恒定律。符合题意； B、镁在空气中燃烧生成氧化镁，氧化镁化学式MgO，化学方程式为。不符合题意； C、拉瓦锡使用汞探究空气的组成，汞和氧气加热生成氧化汞，化学方程式为。不符合题意； D、碳和氧气充分燃烧生成的是二氧化碳，化学方程式为。不符合题意； 故选A。 变式2我国古代将炉甘石(ZnCO3)和木炭粉混合后，加热到约800°C可得到锌。主要发生的化学反应：①ZnCO3ZnO+CO2↑，②C+2ZnO2Zn+CO2↑，下列说法不正确的是 A．两个反应都是吸热反应 B．反应前后固体的质量不变 C．反应②体现了C的还原性 D．反应①是分解反应，反应②是置换反应 【答案】B 【详解】A、由①ZnCO3ZnO+CO2↑，②C+2ZnO2Zn+CO2↑，反应条件均为高温，两个反应都是吸热反应，故选项说法正确； B、由①ZnCO3ZnO+CO2↑，②C+2ZnO2Zn+CO2↑，由于两个反应均有气体生成，则反应前后固体的质量均减少，故选项说法错误； C、由②C+2ZnO2Zn+CO2↑，碳夺取了氧化锌中的氧，反应②体现了C的还原性，故选项说法正确； D、反应①符合“一变多”的形式，符合分解反应的特征，属于分解反应；反应②是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，属于置换反应，故选项说法正确。 故选B。 命题点 8 氧化反应和还原反应 典例1（24-25八年级下·黑龙江大庆·期中）下面是某同学做完碳的还原性实验后所写的化学方程式：2CuO+C2Cu+CO2↑。下列说法中正确的是 A．实验时大试管中红色粉末变黑 B．化学反应前后试管中固体总质量不变，符合质量守恒定律 C．碳发生了还原反应，有还原性 D．该反应中CuO中的氧被C夺去 【答案】D 【详解】A、氧化铜和碳均为黑色，铜为红色，故实验时大试管中黑色粉末变红，说法错误，不符合题意； B、氧化铜与碳在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，二氧化碳是气体会逸散到空气中，所以反应后试管中固体总质量减少，但该反应仍符合质量守恒定律，说法错误，不符合题意； C、该反应中碳结合氧元素，是还原剂，具有还原性，发生了氧化反应，说法错误，不符合题意； D、该反应中CuO中的氧被C夺去，说法正确，符合题意。 故选：D。 变式1有关碳与二氧化碳高温下发生的反应，下列说法正确的是 A．二氧化碳发生了还原反应 B．碳具有氧化性 C．反应前后氧元素的化合价发生了改变 D．反应前后固体的质量不变 【答案】A 【详解】A、碳与二氧化碳在高温条件下生成一氧化碳，二氧化碳中的氧被碳夺取，作为氧化剂，发生了还原反应，故A正确； B、碳与二氧化碳在高温条件下生成一氧化碳，碳夺取了二氧化碳的氧，作为还原剂，具有还原性，故B错误； C、二氧化碳中氧元素显-2价，生成物一氧化碳中氧元素显-2价，即反应前后氧元素的化合价未改变，故C错误； D、碳与二氧化碳在高温条件下生成一氧化碳气体，则反应前后固体的质量减小，故D错误。 故选A。 变式2单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。工业上通过以下反应将自然界中的二氧化硅（）转化为硅：，下列分析正确的是 A．二氧化硅发生了氧化反应 B．碳发生了还原反应 C．碳表现还原性 D．该反应中没有化合价的变化 【答案】C 【详解】A、物质失去氧的反应是还原反应，根据化学方程式可知，二氧化硅失去氧变成硅，发生了还原反应，说法错误，不符合题意； B、物质得到氧的反应是氧化反应，根据化学方程式可知，碳得到氧变成一氧化碳，发生了氧化反应，说法错误，不符合题意； C、物质夺取氧的性质是还原性，根据化学方程式可知，碳得到氧变成一氧化碳，则碳表现还原性，说法正确，符合题意； D、在该反应中硅元素由+4价变为0价，碳元素由0价变为+2价，反应前后碳元素、硅元素的化合价均发生变化，说法错误，不符合题意。 故选：C。 命题点 9 有关木炭还原氧化铜的科学探究 典例1（25-26九年级上·上海·期中）某校化学研究性学习小组用木炭与CuO进行了如下的探究活动。请你参与他们的活动，并解决有关问题。 【提出问题】木炭与氧化铜反应除生成单质铜外，还生成什么呢？ 【猜想与假设】(1)可能是CO；(2)可能是 【查阅资料】将滤纸浸泡在磷钼酸和氯化钯的黄色混合溶液中制成的试纸遇CO立即变成蓝色，而遇不变色。 【实验与结论】 设计的实验装置图如图： (1) 实验现象 实验结论 A中固体由黑色变成① 有铜生成 B中黄色试纸没有变蓝 没有② 生成 C中③ 有生成 【反思与评价】 (2)根据上述实验及学习的木炭与氧化铜的反应，请你归纳出单质碳的一项重要用途是 写出木炭还原氧化铜的化学方程式 ，若将质量为8 g的氧化铜粉末和足量的木炭粉反应，最多得到铜的质量 克？(请结合化学方程式计算，列出具体步骤)。 【答案】(1) 红色 一氧化碳/CO 澄清石灰水变浑浊 (2) 冶炼金属 设生成铜的质量为x 答：生成铜的质量为6.4g。 【详解】（1）实验结论为有铜生成，则现象为：A中固体由黑色变成红色； 将滤纸浸泡在磷钼酸和氯化钯的黄色混合溶液中制成的试纸遇CO立即变成蓝色，则B中黄色试纸没有变蓝，说明没有一氧化碳生成； 二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，能使澄清石灰水变浑浊，可用澄清石灰水检验二氧化碳，则C中澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成； （2）木炭能与氧化铜、氧化铁反应，说明单质碳具有还原性，可用于冶炼金属； 木炭和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：。 设生成铜的质量为x。 因此，生成铜的质量为2.2g。 变式1（24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·期中）松松同学做碳单质还原氧化铜实验，装置如图所示，加热一段时间后，发现试管中有红色固体生成，也有部分黑色固体，他对黑色固体的成分进行了进一步探究。 (1)左侧试管内发生反应的化学方程式 ；反应结束撤出导管后，用弹簧夹夹紧乳胶管的原因 （文字描述）。 【提出问题】剩余黑色固体是什么？ 【猜想假设】 (2)猜想一：；猜想二： （填化学式）；猜想三：C和；猜想四：。经过讨论同学们一致认为无需验证就知道猜想 是错误的。 【进行实验】 (3) 实验操作 现象 结论 取反应后剩余黑色固体继续在空气中灼烧 无明显现象 猜想 成立 【拓展延伸】 (4)此实验中体现出的碳的化学性质可以用于 （填一种用途）。 (5)为了使所有氧化铜能充分反应完，碳单质与氧化铜的质量比最合适的是_________（填序号）。 A． B． C． 【答案】(1) 防止生成的灼热的铜被空气中的氧气氧化（合理即可） (2) C 四 (3)一 (4)冶金工业（合理即可） (5)A 【详解】（1）碳和氧化铜在高温的条件下反应生成铜和二氧化碳，化学方程式为：； 灼热的铜在高温下会与氧气反应，因此反应结束撤出导管后，用弹簧夹夹紧乳胶管的原因是：防止生成的灼热的铜被空气中的氧气氧化； （2） 氧化铜和木炭均为黑色，由题意可知，猜想二为碳，化学式为 C ； 铜是红色固体，不是黑色，所以无需验证就知道猜想四是错误的； （3）取反应后剩余黑色固体继续在空气中灼烧，无明显现象，说明固体中没有碳，碳在空气中灼烧会与氧气反应，所以猜想一成立。 （4）此实验中碳能还原氧化铜，体现了碳的还原性，可用于冶炼金属。 （5）根据化学方程式    可知，反应中C和CuO的质量比为（1×12）：（64×2+16×2)=3:40，因为木炭中含有杂质，为使氧化铜完全反应，木炭和氧化铜的质量比应大于3：40，故选A。 变式2（24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·期中）在学习了“碳的化学性质”后，化学兴趣小组的同学在老师的指导下打算进行“木炭还原氧化铜”的实验。装置如图所示。 请回答下列问题： (1)此实验在酒精灯火焰上罩网罩的目的是： 。 加热一段时间后停止加热，并将装置冷却至室温后，将试管内固体取出，同学们对固体的成分产生了浓厚的兴趣。 【提出问题】 试管内固体成分是什么？ 【猜想与假设】 (2)甲同学的猜想：铜和氧化铜；乙同学的猜想：氧化铜和碳；丙同学的猜想：铜、碳和氧化铜；丁同学的猜想：铜；你的猜想： 。 【收集证据】 (3)同学们一致认为， 的猜想错误，原因 ，在老师的帮助下，同学们最终得出了丙同学的猜想正确的结论，并继续对固体加热完成了此实验。下图是甲同学根据整个反应进程绘制的生成铜的质量(m)与加热时间(t)的关系图像。你认为同学们在实验过程中第一次对固体停止加热的时间点是 (填“t₁”、“t2”、“t₃”或“t4”)。 【讨论交流】 (4)刚开始加热时，装有少量澄清石灰水的试管中，液面下导管口产生气泡，但澄清石灰水没有变白色浑浊的原因是 。 (5)在这个反应中，氧化铜 而变成单质铜。 【答案】(1)集中火焰，提高温度 (2)铜和碳或Cu和C (3) 乙 铜为固体生成物，反应后一定含有 t2 (4)刚加热排出的气体为试管中的空气，空气中二氧化碳含量较低，产生现象不明显 (5)失去氧或者被还原 【详解】（1）在酒精灯火焰上罩网罩，能够让火焰更集中，这样热量就会更集中地释放，从而减少热量向周围空气的散失，也就是提高了火焰的温度。 （2）加热一段时间后停止加热，反应情况有多种。若氧化铜和碳恰好完全反应，固体只有铜；若碳粉过量，固体是铜和碳；若氧化铜过量，固体是铜和氧化铜；若加热时间不足，部分反应物反应生成铜，同时还有氧化铜和碳剩余，固体为铜、碳和氧化铜的混合物。前面已有甲、丙、丁同学的猜想对应后三种，所以“我”的猜想为第一种情况，铜、碳（或Cu、C）。   （3）乙同学猜想氧化铜和碳，此猜想错误。因为在高温条件下，氧化铜和碳会发生反应生成铜和二氧化碳，反应进行了一段时间必然会生成铜，所以固体中一定有铜，不可能只是氧化铜和碳。从生成铜的质量（m）与加热时间（t）的关系图像来看，第一次对固体停止加热的时间点是t2。在t1时刻之前反应未开始或刚开始，没有铜生成；因为反应发生就会有铜生成，所以不可能是t1；又因为最终固体成分是碳、铜和氧化铜，说明再次加热反应时仍有铜生成，所以第一次停止加热时间点为t2。   （4）刚开始加热时，装有少量澄清石灰水的试管中，液面下导管口产生气泡，但澄清石灰水没有变白色浑浊的原因是刚加热排出的气体为试管中的空气，空气中二氧化碳含量较低，产生现象不明显。 （5）此实验中碳具有还原性，夺取了氧化铜中的氧，氧化铜失去氧或被还原为单质铜。 命题点 10 有关木炭还原氧化铜的计算 典例1（25-26九年级上·山东德州·期中）取碳和氧化铜的混合物ag在一定条件下恰好完全反应，相关量的变化如图，下列说法正确的是 A．M点对应的固体物质只有两种 B．Q点对应的固体为Cu C．N点时，产生气体的总质量为(a﹣b)g D．0～t3min内，氧化铜的质量一直减少 【答案】C 【详解】A、碳与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，随着反应的进行至，固体的总质量逐渐减少，至N点恰好完全反应，不再发生改变，则M点对应的固体物质有碳、氧化铜、铜三种，故选项说法错误； B、内铜又与进入的氧气反应生成氧化铜，Q点对应的固体为氧化铜，故选项说法错误； C、碳与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，N点碳和氧化铜恰好完全反应，根据质量守恒定律，N点产生气体的总质量为(a-b)g故选项说法正确； D、内固体的质量逐渐减小，氧化铜逐渐变为铜，所以氧化铜的质量不断减少，内铜又与进入的氧气反应生成氧化铜，使氧化铜的质量增大，故选项说法错误。 故选C。 变式1（24-25九年级上·广东深圳·期末）木炭与反应产生的气体除，还可能有。用图1装置进行三组实验(每组实验中木炭与的质量比不同，其他条件相同)，测得产生的体积分数随时间变化如图2.下列说法错误的是 A．实验前排尽装置内的空气，以免影响实验结果 B．实验中观察到试管内的黑色粉末逐渐变为红色 C．气体产物中有的原因可能是 D．其他条件相同，木炭与的质量比越大，生成的越少 【答案】D 【详解】A、反应有气体产生，实验前必须检查装置气密性，故正确； B、木炭还原氧化铜反应产生铜和二氧化碳，现象为黑色粉末逐渐变红，故正确； C、木炭具有还原性，可能也还原了二氧化碳产生了一氧化碳，故正确； D、由图2可知，木炭与的质量比越大，生成的越多，故错误。 故选D。 变式2（25-26九年级上·上海闵行·期中）中国古代重要的冶金技术之一火法炼铜。 (1)铜砂的主要成分为碱式碳酸铜，受热时发生反应的化学方程式为：，X的化学式为 。 (2)使用下图装置模拟铜的冶炼，试管中的化学方程式： ，该反应的基本类型是 。试管中可观察到的现象是 。 (3)实验开始时，导管口冒出气泡，但石灰水未变浑浊，原因是 。一段时间后石灰水变浑浊，发生反应的化学方程式为 。 (4)反应结束后先进行的操作是___________。 A．熄灭酒精喷灯 B．从石灰水中撤出导管 (5)持续加热试管，试管中剩余固体质量随着时间的变化如图，分析正确的是___________。 A．时反应开始 B．生成铜的质量为 C．生成气体的质量为 D．时的固体中一定不含 【答案】(1)CuO (2) 置换反应 黑色固体逐渐变为红色 (3) 最初导出的只是试管和导管里的空气 (4)B (5)AC 【详解】（1）根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类和数目不变，反应前有2个Cu、2个H、5个O、1个C，反应后有2个H、3个O、1个C，则X中含有2个Cu和2个O，X的化学式为CuO； （2）木炭和氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为：，该反应是由一种单质和一种化合物反应生成另外一种单质和化合物的反应，属于置换反应，试管中可观察到的现象是黑色固体逐渐变为红色； （3）实验开始时石灰水不变浑浊是因为最初导出的只是试管和导管里的空气；二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，反应的化学方程式为：； （4）反应结束后，应先从石灰水中撤出导管，然后熄灭酒精喷灯，防止液体倒流，炸裂试管，故选：B； （5）A、I处试管中木炭和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，t1时，固体的质量逐渐减小，说明t1时反应开始，故选项说法正确； B、I处试管中木炭和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，但是反应物是否完全反应未知，如果木炭和氧化铜恰好完全反应，最后剩余固体的质量为反应生成铜的质量，则生成铜的质量为ng，如果反应物其中一个过量，则生成铜的质量小于ng，故选项说法错误； C、根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质量不变，则生成气体的质量为：（m-n）g，故选项说法正确； D、t2时剩余固体的质量不再变化，则t2时反应结束，但不能断言一定不含CuO，故选项说法错误； 故选：AC。 点拨 1 碳单质的易错点 1.物理性质差异：金刚石、石墨等碳单质物理性质不同，是由于碳原子的排列方式不同。 2.书写规范：“炭”字在活性炭、木炭等中易错写为“碳”。 3.C60结构：C60是由60个碳原子构成的分子，不是由原子直接构成。 4.化学性质：常温下碳的化学性质稳定，但温度升高时活动性增强；可燃性中，氧气充足生成CO2，不充足生成CO；还原性实验（如木炭还原氧化铜）需注意操作顺序：先撤导管防倒吸，冷却后再倒出粉末防氧化。 5.吸附性：木炭、活性炭的吸附性是由于其疏松多孔结构，属于物理性质。 6.燃烧产物：碳单质在氧气中燃烧不一定只生成CO2，不完全燃烧时生成CO。 证明方法：证明物质含碳元素可通过燃烧产物使澄清石灰水变浑浊。 点拨 2 从得氧和失氧的角度分析碳还原氧化铜 1．分析反应 中的得氧/失氧过程 CuO失去氧（O），发生还原反应，被还原为Cu，CuO是氧化剂。 C得到氧（O），发生氧化反应，被氧化为CO₂，C是还原剂‌。 结论：该反应为氧化还原反应，氧化剂为CuO，还原剂为C‌。 2．总结 从得氧/失氧角度分析氧化还原反应时，需注意： 氧化与还原同时发生，不可分割； 明确氧化剂（失氧）与还原剂（得氧）的对应关系； 该角度有局限性，需结合化合价变化综合判断。 ◆能力强化练 1．下列说法不正确的是 A．利用活性炭的稳定性来吸附冰箱中的异味 B．天然金刚石是最硬的非金属单质，可制成钻石 C．利用木炭的还原性来冶炼金属 D．利用石墨的导电性制造石墨电极 【答案】A 【详解】A、活性炭具有疏松多孔的结构，能吸附异味分子，这是基于其吸附性；错误。 B、金刚石是碳元素形成的单质，在自然界中硬度最高，属于非金属单质，可制成钻石。正确。 C、木炭主要成分是碳，在高温下能与金属氧化物（如氧化铁）反应，夺取氧元素，表现出还原性。正确。 D、石墨是碳的单质，具有良好的导电性，常用于制作电极，如干电池或电解槽的电极。正确。 故选A。 2．如图为干电池的结构示意图，干电池中含有较多的碳粉和石墨，依据碳元素组成的物质回答下列问题。 (1)下列说法错误的是______(填序号)。 A．石墨具有导电性 B．碳纳米管是化合物 (2)冬天用木炭烤火容易产生 (填化学式)使人中毒。 【答案】(1)B (2)CO 【详解】（1）A、石墨可作电极，具有导电性，不符合题意。 B、碳纳米管只由碳元素一种元素组成，是单质，符合题意。 故选B。 （2）冬天用木炭烤火时，木炭发生不充分燃烧易生成有毒的一氧化碳，使人中毒，一氧化碳化学式为CO。 3．请阅读下面科普材料，然后回答问题。 迄今为止最黑的材料——碳纳米管 一个东西能够黑到什么程度？Vantablack就是人类造出的迄今最黑的物质，它是一种由SurreyNanosystems公司研发的碳纳米管材料。 碳原子的结构示意图为，而Vantablack实际上是只有一个原子厚的碳纳米管层，它可吸收99.965%的可见光。有人看过之后说：“我的眼睛都没法聚焦了。它太黑了，根本看不到任何细节，几乎就像是个黑洞，吸走了所有光线”。它让这张图中起皱的锡纸看起来就像兔八哥卡通片中的便携式洞穴。这种材料可用于望远镜、卫星上的星体跟踪定位器等。 (1)由碳原子的结构示意图可获得的一条信息是 。 (2)Vantablack的组成元素是 ，其物质类别属于 (填序号)。 A．混合物        B．单质     C．化合物 (3)碳原子除了可构成Vantablack外，还可直接构成石墨和 等，在一定条件下二者的相互转化属于 变化(填“物理”或“化学”)，该变化的微观本质是 。 【答案】(1)碳原子最外层电子数为4（合理即可） (2) 碳元素 B (3) 金刚石 化学 碳原子重新排列 【详解】（1）由碳原子的结构示意图可得碳原子最外层电子数为4； （2）Vantablack实际上是只有一个原子厚的碳纳米管层，所以Vantablack的组成元素是碳元素，属于单质，故选B； （3）碳原子除了可构成Vantablack外，还可直接构成石墨和金刚石等，在一定条件下二者的相互转化属于化学变化，该变化的微观本质是碳原子重新排列。 4．（24-25八年级下·山东淄博·期末）请将下列物质的序号填写在横线上。 ①金刚石②石墨③C60④活性炭⑤一氧化碳⑥二氧化碳 (1)天然存在最硬的物质是 。 (2)可以用作电极的是 。 (3)具有吸附性，可制作防毒面具的是 。 (4)能与血液中的血红蛋白结合，使人中毒的是 。 (5)在塑料大棚中，可以用作气体肥料的是 。 【答案】(1)① (2)② (3)④ (4)⑤ (5)⑥ 【详解】（1）金刚石是天然存在最硬的物质，故选①。 （2）石墨具有导电性，可以用作电极，故选②。 （3）活性炭具有吸附性，可吸附有毒气体，用于制作防毒面具，故选④。 （4）一氧化碳能与血液中的血红蛋白结合，阻止血红蛋白携带氧气，导致人体组织缺氧，使人中毒，故选⑤。 （5）二氧化碳是植物光合作用的原料，在塑料大棚中，二氧化碳可以用作气体肥料，故选⑥。 5．（24-25八年级下·黑龙江绥化·期末）下图为三种碳单质的结构示意图，请回答以下问题。 (1)金刚石是无色透明的固体，其硬度 （填“大”或“小”）可当作钻头。 (2)石墨是灰黑色有金属光泽的固体，天然最软的矿物之一，还具有 性，因此可作为电极、电刷。 (3)金刚石和石墨物理性质差异的原因 。 (4)C60这种物质由 （填“分子”或“原子”）构成。 【答案】(1)大 (2)导电 (3)碳原子的排列方式不同 (4)分子 【详解】（1）金刚石是自然界中最硬的物质，可以制成钻探机的钻头； （2）石墨是自然界里最软的物质之一，石墨具有导电性，可以用来生产电极、电刷； （3）金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，但它们的物理性质却有很大的差异，是因为碳原子的排列方式不同； （4）C60这种物质是由分子构成的，每个C60分子由60个碳原子构成。 6．（25-26九年级上·江苏常州·期中）全碳气凝胶是将含有石墨烯(图甲)和碳纳米管(图乙)两种纳米材料的水溶液在低温环境下冻干，去除水分、保留骨架后的产物，呈固态，内含有众多孔隙，充斥着空气，因而密度极小。 (1)石墨烯、碳纳米管、全碳气凝胶都是由碳原子构成，但它们的物理性质差异较大，从微观角度分析，其原因是 。 (2)全碳气凝胶之所以密度极小、有超强的吸油和吸音能力，是因为它有 的结构特点。 (3)图丁是全碳气凝胶和细菌纤维素循环吸油能力的对比，由此可知 可以多次重复使用。 (4)下面关于“全碳气凝胶”的说法正确的是___________。 A．全碳气凝胶在氧气中完全燃烧会生成二氧化碳 B．全碳气凝胶是一种新型的化合物 C．可处理海上泄漏的石油 【答案】(1)碳原子的排列方式不同 (2)含有众多孔隙 (3)全碳气凝胶 (4)AC 【详解】（1）物质的结构决定性质，石墨烯、碳纳米管、全碳气凝胶均由碳原子构成，但由于碳原子的排列方式不同，导致它们物理性质差异较大。 （2） 题目明确说明全碳气凝胶 “内含有众多孔隙，充斥着空气，因而密度极小”，且具备超强吸油、吸音能力，这些性质均源于其含有众多孔隙的结构特点。 （3）从图丁曲线可知，全碳气凝胶循环使用多次后吸油能力下降幅度很小，而细菌纤维素吸油能力下降明显，因此全碳气凝胶可多次重复使用。 （4）A、全碳气凝胶由碳元素组成，碳在氧气中完全燃烧会生成二氧化碳，说法正确。 B、化合物是由两种或两种以上元素组成的纯净物，全碳气凝胶只含碳一种元素，不属于化合物，说法错误。 C、全碳气凝胶吸油能力超强，可用于处理海上石油泄漏，说法正确。 故选AC。 7．（24-25九年级下·山东烟台·期中）芯片是电脑、手机等的核心部件，碳基芯片采用石墨烯碳纳米管工艺，性能比目前使用的硅基芯片更好，我国已突破半导体碳纳米管关键材料的技术瓶颈。请回答下列问题： (1)碳基芯片采用石墨烯碳纳米管工艺说明石墨烯碳纳米管具有优良的 性。 (2)石墨烯是从石墨中剥离出来的单层碳原子晶体，这个过程发生的是 （填“物理”或“化学”）变化，石墨烯属于 （填“单质”或“化合物”）。石墨烯是由碳原子形成的六元环呈蜂窝状的二维结构。根据图1可知，在石墨烯中，每个碳原子连接 个六元环。 (3)石墨烯还具有良好的防紫外线性能，可有效防止人体皮肤晒伤老化。图2为不同石墨烯含量的纤维对紫外线透射率影响的测试结果。分析图2，为防止人体皮肤被紫外线晒伤老化，最好选择含 石墨烯的纤维。 (4)金刚石、石墨均由 构成，但金刚石是天然存在最硬的物质，石墨却很软，原因是 。图3是碳元素在元素周期表中的部分信息，碳原子的核内质子数是 。 (5)在制硅反应SiO2+2CSi+2CO中发生还原反应的物质是 。 【答案】(1)导电 (2) 物理 单质 3/三 (3)2% (4) 碳原子 碳原子的排列方式不同 6 (5)二氧化硅/SiO2 【详解】（1）碳基芯片采用石墨烯碳纳米管工艺说明石墨烯碳纳米管具有优良的导电性； （2）石墨烯是从石墨中剥离出来的单层碳原子晶体，无新物质生成，属于物理变化； 石墨烯是由碳元素组成的纯净物，属于单质； 根据图1可知，在石墨烯中，每个碳原子连接3个六元环； （3）由图2可知，相同条件下，含2%石墨烯的纤维紫外线透过率最低，故为防止人体皮肤被紫外线晒伤老化，最好选择含2%石墨烯的纤维； （4）金刚石和石墨均属于碳单质，均是由碳原子构成； 金刚石和石墨均是由碳原子构成，但是碳原子的排列方式不同，故物理性质差异很大，故金刚石是天然存在最硬的物质，石墨却很软； 在元素周期表中，元素名称左上角的数字表示原子序数，原子序数=质子数，故碳原子的核内质子数是6； （5）在该反应中二氧化硅失去氧，属于氧化剂，发生了还原反应。 ◆综合拔高练 8．（24-25八年级下·山东泰安·期中）碳材料一直被认为是一种未来材料，甚至有的材料学家认为人类社会将由现今的“硅基电子时代”迈入到未来的“碳基电子时代”。 (1)在习主席“一带一路”伟大的战略构想中，代表中国制造的高铁走在了世界的前列。高铁动车与电路连接的石墨电刷没有用到石墨的性质是_____。(填序号) A．稳定性 B．滑腻感 C．还原性 D．导电性 (2)目前世界上最轻固态材料“超轻气凝胶”，昵称为“碳海绵”，密度仅是空气的，其具有质轻、高弹性和超快超高的吸附性，是目前吸油力最强的材料，这属于其 (选填“物理”或“化学”)性质，将吸入的石油挤出后仍可恢复原状。下列关于碳海绵的说法正确的是 (填字母)。 A．具有吸附性     B．可重复利用      C．可处理海上石油泄漏 (3)中国科学技术大学的俞书宏院士团队成功研制出一种兼具高度可压缩性和可拉伸性的超弹性全碳多孔材料——“碳弹簧”。“碳弹簧”与“碳海绵”的物理性质存在较大差异的原因是 。 (4)在常温下，单质碳的化学性质稳定。下列没有利用其稳定性的是_______(填序号)。 A．档案材料一般用碳素墨水书写 B．木质电线杆埋入地下部分用火碳化 C．钻石永恒，情谊永久 D．焦炭用作工业炼铁的原料之一 (5)单质硅的结构和金刚石相似，下列关于单质硅说法正确的是_______(填序号)。 A．质软 B．由原子构成 C．网状结构 【答案】(1)C (2) 物理 ABC (3)碳原子的排列方式不同 (4)D (5)BC 【详解】（1）石墨电刷应用了导电性、滑腻感、以及稳定性（因为石墨在常温下稳定，不容易氧化，所以可能作为电刷材料需要稳定性），那没有用到的是还原性，所以选C。 （2）“碳海绵”密度仅是空气的，其具有质轻、高弹性和超快超高的吸附性，不需要通过化学变化就能表现出来，属于物理性质； 由题中信息可知，碳海绵碳海绵是目前吸油力最强的材料，将吸入的石油挤出后仍可恢复原状，故选ABC。 （3）碳元素能组成多种碳单质，不同碳单质的碳原子的排列方式不同，则物理性质存在较大差异。 （4）A、碳在常温下的化学性质不活泼，档案材料一般用碳素墨水书写，保存时间长，故A正确； B、木质电线杆埋入地下部分用火烧焦，木头表面烧焦能转化生成碳，碳在常温下化学性质很稳定，木质电线杆可长时间不腐烂，故B正确； C、钻石永恒，情谊永久，钻石是指经过琢磨的金刚石，碳在常温下化学性质稳定，故钻石不变质，故C正确； D、炭黑是一氧化碳，炭黑用作工业炼铁的原料之一，是利用其还原性，故D不正确。 故选D。 （5）金刚石是天然存在最硬的物质，金刚石是立体网状结构，单质硅的结构和金刚石相似，则单质硅由原子构成、属于网状结构，故选BC。 9．（24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·期末）阅读科普短文并回答问题： 在常温下为黑色或深棕色的固体，密度为，熔点280℃以上。分子具有空心球体结构，由12个正五边形和20个正六边形封闭而成。分子形状像一个足球，因此也被称为富勒烯或足球烯。在惰性气体（如氦气或氩气）气氛下，通过石墨电极之间的电弧放电，使石墨蒸发，冷却后形成。由于具有这种独特的分子结构，在气体存储、新型催化剂和超导材料的研制以及光学和医学等领域具有应用前景。例如，研究表明，与K等金属反应生成的化合物是超导体。 (1)是由 构成的。 (2)由石墨制得属于 变化（填“物理”或“化学”）。 (3)下列属于物理性质的是______（填字母）。 A．密度为 B．能与K等金属反应 C．熔点280℃以上 (4)的应用 （写一点即可）。 【答案】(1)分子 (2)化学 (3)AC (4)用于超导材料的研制 【详解】（1）分子是保持物质化学性质的一种微粒，是由分子构成的。 故本问答案为：分子。 （2）物理变化是没有新物质生成的变化，化学变化是有新物质生成的变化。由石墨制得，石墨和是两种不同的物质，有新物质生成，所以属于化学变化。 故本问答案为：化学。 （3）物理性质是指物质不需要发生化学变化就表现出来的性质。 A、密度为，密度属于物理性质，A正确。 B、能与K等金属反应，这表现的是的化学性质，B错误。 C、熔点以上，熔点属于物理性质，C正确。 故本问答案为：AC。 （4）根据题目信息可知，在气体存储、新型催化剂和超导材料的研制以及光学和医学等领域具有应用前景，所以的应用可以写用于超导材料的研制（答案不唯一）。故本问答案为：用于超导材料的研制（答案不唯一）。 10．（24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·期中）阅读下列科普短文，并回答相关问题。 2023年12月，我国科学家在世界上首次成功合成了分别由10、14个碳原子组成的环形纯碳分子材料，碳材料家族再添两位新成员的这一科研成果已发表在学术期刊《 Nature》。相关团队创新性地将全氯化萘(C10Cl8) 和全氯化蒽(C14Cl10) 两种分子放在“手术台”氯化钠薄膜上并将其“麻醉”——用液氦冻住，有关情况如图1、图2所示。研究人员利用STM针尖作为“手术刀”对其进行“手术” (原子操纵)，进而诱导两种分子完全脱卤并伴随发生反伯格曼开环反应，最终成功地在氯化钠薄膜表面上合成了两种芳香性环型碳C10和C14。 依据上文， 回答下列问题。 (1)碳元素是地球上最常见的化学元素之一，碳原子的最外层有 个电子。 (2)从宏观组成角度看，石墨、金刚石、富勒烯 (C60)、石墨烯、C18、C10和C14的相同之处是它们均由 组成；从微观角度看，这些单质的物理性质差异特别大是因为碳原子的 不同 (3)全氯化蒽(C14Cl10) 的相对分子质量比全氯化萘(C10Cl8) (选填“大”或“小”)。全氯化萘固体完全脱卤产生固态C10和另一种气态双原子分子产物的化学方程式是 。 (4)构成氯化钠的微粒符号有两个，其中一个是Na+，而另一个是 。 (填化学符号) 【答案】(1)4 (2) 碳元素 排列方式 (3) 大 (4)Cl- 【详解】（1）碳是6号元素，在原子中，原子序数=质子数=核外电子数，故碳原子核外电子排布为2、4，故碳原子的最外层有4个电子； （2）从宏观组成角度看，石墨、金刚石、富勒烯 (C60)、石墨烯、C18、C10和C14的相同之处是它们均由碳元素组成； 从微观角度看，这些单质的物理性质差异特别大是因为碳原子的排列方式不同； （3）全氯化蒽的相对分子质量为：，全氯化萘的相对分子质量为：，故全氯化蒽的相对分子质量比全氯化萘大； 全氯化萘固体完全脱卤产生固态C10和另一种气态双原子分子产物，根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，反应物中含C、Cl，生成物中含C，故生成物中还应含Cl，故生成的气态双原子分子产物是氯气，该反应的化学方程式为：； （4）构成氯化钠的微粒符号有两个，其中一个是Na+，而另一个是Cl-。 11．阅读下面的科普短文，回答相关问题。 石墨烯是一种以碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状结构的新材料。石墨烯一层层叠起来就是石墨(图1)，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯，石墨烯可以弯曲，柔韧度很好，可以形成富勒烯、碳纳米管等(图2)。石墨烯是目前人类已知强度最高的物质，单位质量的强度，石墨烯是世界上最好钢铁的100倍。另外，石墨烯还具有优良的导电性能、光学性能、热传导性能等多种优点，被认为是一种未来革命性的材料。 石墨烯本来就存在于自然界，只是难以从石墨中剥离出单层结构。现在科学家们已经研究出了多种制石墨烯的方法，其中一种是碳化硅(SiC)外延法，即在超高真空的高温环境中，硅原子升华脱离材料，剩下的碳原子通过自组形式重构，从而得到基于SiC衬底的石墨烯。这种方法可以获得高质量的石墨烯，但是这种方法对设备要求较高。 (1)石墨烯从石墨中分离出来，该过程发生了 (填“物理”或“化学”)变化。石墨烯可用于制作新能源电池，主要利用石墨烯的 性。 (2)富勒烯家族的典型代表是由60个碳原子组成的具有美学对称性的足球状分子，化学式为 。 (3)有关石墨烯的说法不正确的是_____。 A．石墨烯是石墨结构中的一层，厚度是一个碳原子的直径 B．石墨烯是一种新型化合物 C．石墨烯和金刚石组成元素相同，而它们的物理性质却有很大差异，这是因为碳原子排列方式不同 D．石墨烯可以作弯曲屏幕、防弹衣的外部材料 (4)碳化硅外延法制石墨烯要在超高真空的高温环境中进行，超高真空的原因是 。 【答案】(1) 物理 导电 (2)C60 (3)B (4)防止被氧化 【详解】（1）石墨烯一层层叠起来就是石墨，石墨烯从石墨中分离出来，该过程中没有新的物质生成，属于物理变化； 石墨烯可用于制作新能源电池，主要利用石墨烯的导电性； （2）富勒烯家族的典型代表是由60个碳原子构成的具有美学对称性的足球状分子，说明该一个分子由60个碳原子构成，所以分子符号可表示为C60； （3）A、石墨烯是一种以碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状结构的新材料，石墨烯一层层叠起来就是石墨，故石墨烯是石墨结构中的一层，厚度是一个碳原子的直径，正确； B、石墨烯是由碳元素组成的单质，不是化合物，错误； C、石墨烯和金刚石都是由碳元素组成，而它们的物理性质却有很大差异，是因为碳原子排列方式不同，正确； D、石墨烯可以弯曲，柔韧度很好，石墨烯是目前人类已知强度最高的物质，单位质量的强度，石墨烯是世界上最好钢铁的100倍，所以石墨烯可以作弯曲屏幕、防弹衣的外部材料，正确。 故选B。 （4）碳化硅外延法制石墨烯要在超高真空的环境中进行主要的原因是隔绝空气中的氧气，防止碳与氧气反应。 12．（24-25八年级下·山东泰安·期末）碳和碳的化合物是物质世界中最庞大的家族，请依据有关物质的结构、性质及用途的有关知识，回答下列问题： (1)关于碳元素的单质，下列认识不正确的是___________(填字母序号)。 A．石墨能导电，可用作润滑剂 B．活性炭具有吸附性，可用作冰箱除味剂 C．所有碳单质都很容易燃烧 D．C60在超导、催化、材料、医学等领域具有广泛应用前景 E．炭黑制墨所书写字画历经千年不褪色说明常温下其化学性质稳定 (2)结合下图从微观角度分析，由于金刚石、石墨和C60里 不同，因此它们的性质和用途存在明显的差异。由于二氧化碳和一氧化碳的 不同，其化学性质存在较大差异。 (3)汽车“尾气催化转换器”可以将尾气中有毒的一氧化碳和一氧化氮气体转变为无毒气体，反应的化学方程式为：2CO+2NO2X+N2，其中X的化学式为 。 (4)利用焦炭的 性，高温下将铁矿石(主要成分为Fe2O3)与焦炭焙烧 (写反应的化学方程式)进行工业炼铁。 【答案】(1)AC (2) 碳原子排列方式 分子构成 (3)CO2 (4) 还原 【详解】（1）A、石墨具有滑腻感，可用作润滑剂，石墨能导电，可用作电极，该选项认识错误。 B、活性炭具有吸附性，能够吸附异味，所以可用作冰箱除味剂，该选项认识正确。 C、并不是所有碳单质都很容易燃烧，比如金刚石硬度很大，在常温下化学性质稳定，不容易燃烧，该选项认识错误。 D、C60因其结构特征在超导、催化、材料、医学等领域具有广泛应用前景，该选项认识正确。 E、炭黑制墨所书写字画历经千年不褪色，说明常温下碳的化学性质稳定，该选项认识正确。 故本问答案为：AC。 （2） 金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，但它们的碳原子排列方式不同，导致它们的性质和用途存在明显的差异。 二氧化碳和一氧化碳的分子构成不同，二氧化碳由二氧化碳分子构成，一氧化碳由一氧化碳分子构成，所以其化学性质存在较大差异。 故本问答案为：碳原子排列方式；分子构成。   （3）根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变。在反应2CO+2NO2X+N2中，反应前有2个碳原子、2个氮原子和4个氧原子，反应后有2个氮原子，所以2X中含有2个碳原子和4个氧原子，则X的化学式为CO2。 故本问答案为：CO2。 （4）利用焦炭的还原性，在高温下可以将铁矿石中的铁还原出来。   焦炭与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为。 故本问答案为：还原；。   13．（24-25八年级下·上海长宁·期末）阅读下面科普短文并回答问题。 碳元素是人类接触和利用最早的元素之一，由碳元素组成的单质可分为无定形碳和晶形碳两大类。木炭和活性炭属于无定形碳，金刚石和石墨属于晶形碳。 (1)金刚石和石墨在现代具有广泛的应用，这与他们的性质息息相关，将下列物质与对应的性质和用途用线段连接起来。 。 物质 性质 用途 石墨 ·导电性 ·天然存在的最硬物质 ·深灰色、质软 ·有润滑性 ·润滑剂 ·电极 ·钻头 ·铅笔芯 金刚石 ·导电性 ·天然存在的最硬物质 ·深灰色、质软 ·有润滑性 ·润滑剂 ·电极 ·钻头 ·铅笔芯 如图所示是金刚石和石墨的结构模型，下列说法哪些是正确 (填选项)。 A．构成金刚石和石墨的原子相同 B．金刚石和石墨的化学性质完全不同 C．金刚石和石墨的相互转化为物理变化 D．金刚石和石墨的原子排列方式不同导致物理性质不同 (2)木炭是古人最早接触含碳元素的物质之一，它是一种重要的燃料，木炭在充足的氧气中燃烧的现象为 ，其化学方程式为 。若氧气不充足，会生成有毒的 (填物质名称)，造成空气污染。木炭经过活化处理得到的活性炭质地疏松多孔，具有优异的 性，可以除去食品或工业产品里的色素和异味，木炭和活性炭都属于 物(选填“纯净”或“混合”)。 (3)某实验小组探究碳与氧化铜的反应，进行了如下实验： ①实验开始时：搭建装置 写出相应仪器名称：A： 、B： 。 ②实验过程中：观察到试管中黑色固体 ，说明产生的物质是 。可以观察到澄清石灰水 ，此处发生的化学方程式为 。 ③实验结束时：应先 (选填“将导管撤出石灰水”或“移开酒精喷灯”)。 以下操作中可能会导致试管破裂的是 (填选项)。 A．碳和氧化铜未混合均匀　　　　　　　　　　B．装置A向上倾斜 C．酒精喷灯未预热直接加热　　　　　　　　　D．使用酒精灯代替酒精喷灯 实验结论：C+2CuO 。 ④实验反思：探究氧化铜粉末与碳粉按照不同比例混合时，产生的气体成分。 实验小组将氧化铜粉末与碳粉按照不同的比例混合后，分别置于充满氮气的密闭容器中进行高温加热，并用CO₂和CO传感器测定实验过程中两种气体的浓度变化(见下图)。 I．通过实验，小组同学发现实验中除了CO₂同时还有 产生，观察图一后发现CO₂的浓度达到一定峰值会下降，可能的原因是 。 II．通过两组实验对照，从环保角度考虑，氧化铜粉末和碳粉在高温下进行反应，选择氧化铜与碳质量比那一组更合适？并说明原因。 。 【答案】(1) AD/DA (2) 发出白光，放出热量 C+O2CO2 一氧化碳 吸附 混合 (3) 试管 铁架台 变红 铜/Cu 变浑浊 CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O 将导管撤出石灰水 BC/CB 2Cu+CO2↑ CO/一氧化碳 在高温条件下，生成的CO2会与过量的碳粉发生反应，导致CO2浓度下降 氧化铜与碳质量比为13.3：1这一组更合适，因为在该比例下，反应生成的CO较少，CO是有毒气体，生成CO越少越环保。 【详解】（1） 金刚石是天然存在最硬物质，可用作钻头，石墨是深灰色、质软的物质，可用于制铅笔芯，石墨具有导电性，可用作电极，石墨与润滑性，可用作润滑剂，则将下列物质与对应的性质和用途用线段连接如图：； A、金刚石和石墨都是由碳原子构成的，构成它们的原子相同，正确； B、因为金刚石和石墨都是由碳元素组成，同种元素组成的物质化学性质相似，所以它们的化学性质并非完全不同，错误； C、金刚石和石墨是两种不同的物质，它们之间的相互转化有新物质生成，属于化学变化，错误； D、金刚石和石墨的原子排列方式不同，这是导致它们物理性质不同的重要原因，正确。 故选AD； （2）木炭在充足的氧气中燃烧，现象为发出白光，放出热量，化学方程式为，若氧气不充足，木炭燃烧会生成有毒的一氧化碳，活性炭疏松多孔，具有优异的吸附性，可以除去食品工业产品里的色素和异味，木炭和活性炭主要成分是碳，其中都含有多种物质，都属于混合物； （3）①由图可知，仪器A的名称是试管，仪器B的名称是铁架台； ②碳和氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，实验过程中观察到试管中黑色固体变红，是因为生成了红色的铜（Cu），生成的二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，可以观察到澄清石灰水变浑浊，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O； ③实验结束时，应先将导管撤出石灰水，再移开酒精喷灯，防止因温度降低，试管内气压降低，而导致石灰水倒吸进入试管使试管破裂； A、碳和氧化铜未混合均匀，只会影响反应的进行程度，不会导致试管破裂，不符合题意； B、装置A应略向下倾斜，若向上倾斜，冷凝水倒流可能会导致试管破裂，符合题意； C、酒精喷灯未预热直接加热，会使试管受热不均，可能导致试管破裂，符合题意； D、使用酒精灯代替酒精喷灯，只是反应条件可能达不到，不会导致试管破裂，不符合题意； 故选BC； 碳和氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为C+2CuO2Cu+CO2↑； ④Ⅰ、通过观察实验图像可知，实验中除了CO2时还有一氧化碳（或CO）产生，观察图一后发现CO2的浓度达到一定峰值会下降，可能的原因是在高温条件下，生成的CO2会与过量的碳粉发生反应，导致CO2浓度下降； Ⅱ、从环保角度考虑，选择氧化铜与碳质量比为13.3：1这一组更合适，原因是在该比例下，反应生成的CO较少，CO是一种有毒气体，会污染环境，生成CO越少越环保。 14．阅读下面的科普短文，回答相关问题。 石墨烯是一种以碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状结构的新材料。石墨烯一层层叠起来就是石墨（图1），厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。 石墨烯可以弯曲，柔韧度很好，可以形成富勒烯、碳纳米管等（图2）。石墨烯是目前人类已知强度最高的物质，单位质量的强度，石墨烯是世界上最好钢铁的100倍。另外，石墨烯还具有优良的导电性能、光学性能、热传导性能等多种优点，被认为是一种未来革命性的材料。 石墨烯本来就存在于自然界，只是难以从石墨中剥离出单层结构。现在科学家们已经研究出了多种制石墨烯的方法，其中一种是碳化硅（SiC）外延法。碳化硅外延法：在超高真空的高温环境中，硅原子升华脱离材料，剩下的碳原子通过自组形式重构，从而得到基于SiC衬底的石墨烯。这种方法可以获得高质量的石墨烯，但是这种方法对设备要求较高。    （1）富勒烯家族的典型代表是由60个碳原子组成的具有美学对称性的足球状分子，化学式为 。 （2）有关石墨烯的说法不正确的是 。 a.石墨烯是石墨结构中的一层，厚度是一个碳原子的直径 b.石墨烯是一种新型化合物 c.石墨烯和金刚石组成元素相同，而它们的物理性质却有很大差异，这是因为碳原子排列方式不同 d.石墨烯可以作弯曲屏幕、防弹衣的外部材料 （3）碳化硅外延法制石墨烯要在超高真空的高温环境中进行。超高真空的原因是 ，高温的原因是 。 （4）碳化硅的制取通常在专用热工设备中进行。高温条件下，二氧化硅与石墨粉反应，生成碳化硅的同时生成一种可燃性气体，写出反应的化学方程式： 。 【答案】 C60 b 防止被氧化 提供碳硅键断裂所需要的能量 SiO2+3C2CO↑+SiC 【详解】（1）富勒烯家族的典型代表是由60个碳原子组成的具有美学对称性的足球状分子，化学式为C60。 （2）a. 石墨烯是一种以碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状结构的新材料。故石墨烯是石墨结构中的一层，厚度是一个碳原子的直径，不符合题意； b. 石墨烯是一种以碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状结构的新材料。石墨烯中只有碳一种元素，为单质，不是化合物，符合题意； c.石墨烯和金刚石组成元素相同，而它们的物理性质却有很大差异，这是因为碳原子排列方式不同，不符合题意； d.石墨烯可以弯曲，柔韧度很好，是目前人类已知强度最高的物质，还具有优良的导电性能、光学性能、热传导性能等多种优点，可以作弯曲屏幕、防弹衣的外部材料，不符合题意。故选b。 （3）碳化硅外延法制石墨烯要在超高真空的高温环境中进行。超高真空的原因是防止碳在高温条件下与空气中的氧气发生反应，高温的原因是提供碳硅键断裂所需要的能量。 （4）高温条件下，二氧化硅与石墨粉反应，生成碳化硅的同时生成一种可燃性气体，根据质量守恒定律，该可燃性气体可能是一氧化碳，反应的化学方程式：SiO2+3C2CO↑+SiC。 ◆中考真题练 15．（2025·四川自贡·中考真题）某校同学参观自贡市自来水厂后，受到启发，自制了如下简易净水装置。下列说法错误的是 A．鹅卵石和石英砂起到过滤固体杂质的作用 B．活性炭可以吸附色素和异味 C．水流方向为a端进b端出 D．经过该净水装置后可得到纯净水 【答案】D 【详解】A、鹅卵石和石英砂能阻挡较大颗粒的固体杂质，起到过滤固体杂质的作用，不符合题意； B、活性炭具有疏松多孔的结构，可吸附水中的色素和异味，不符合题意； C、为使水充分过滤和吸附，水流方向应为a端进b端出，不符合题意； D、该净水装置只能除去水中的不溶性杂质、色素和异味，不能除去水中的可溶性杂质(如钙、镁离子等)，因此经过该装置后得到的不是纯净水，符合题意。 故选：D。 16．（2025·四川·中考真题）下列物质的用途利用其化学性质的是 A．金刚石用于切割玻璃 B．氢气用作清洁燃料 C．石墨棒用作电池电极 D．干冰用于人工降雨 【答案】B 【详解】化学性质是物质在化学变化中表现出来的性质，包括可燃性、稳定性、氧化性、还原性、酸碱性、腐蚀性、毒性等，物理性质是物质不需要发生化学变化就能表现出来的性质，包括物质的颜色、状态、气味、熔点、沸点、硬度、密度、导电性、导热性、延展性、挥发性、吸附性、溶解性等。 A.金刚石切割玻璃，利用其高硬度（物理性质），未生成新物质，属于物理性质应用，故A错误； B.氢气作燃料，燃烧时与氧气反应生成水（化学变化），利用其可燃性（化学性质），故B正确； C.石墨作电极，利用其导电性（物理性质），未生成新物质，属于物理性质应用，故C错误； D.干冰人工降雨，利用其升华吸热（物理性质），未生成新物质，属于物理性质应用，故D错误。 故选：B。 17．（2025·湖南长沙·中考真题）认真阅读下列科普短文。 “人才济济”的碳家族 墨是文房四宝之一，在我国书法和绘画中发挥了重要作用。《天工开物》中就有制墨的记载：将桐油、猪油、松枝等进行不完全燃烧，取其产生的黑色粉状物质（主要成分是碳）加水、加胶制成液体，浇注在模具中，干燥后即成墨。 墨的主要成分是炭黑，结构与石墨类似。从石墨中剥离得到的单层石墨片即石墨烯，它被喻为“改变世界的神奇材料”，有优异的导电导热性、超出钢铁数十倍的强度和极佳的透光特性。如果我们把石墨（结构如图所示）当作一本书，其中的每一页纸都可以被认为是石墨烯。 石墨的碳层间距是0.335nm（），能够嵌入锂离子，目前被广泛应用于锂离子电池负极材料。但地球上锂资源有限，钠资源更为丰富，现在正不断加大钠离子电池的研发。石墨的碳层难以嵌入钠离子，与石墨结构相似的物质——硬碳，其结构中存在相互扭曲的碳层，碳层间距约为0.37~0.40nm，能够嵌入钠离子，因此硬碳成为钠离子电池负极材料的优秀候选者。 依据短文内容，回答下列问题： (1)推测桐油、猪油、松枝中一定含 元素。 (2)写出石墨烯的一条物理性质 。 (3)钠离子电池负极材料的优秀候选者是硬碳而不是石墨，原因是 （从结构角度分析）。 【答案】(1)碳/C (2)优异的导电导热性（合理即可） (3)硬碳结构中存在相互扭曲的碳层，且碳层间距比石墨大（合理即可） 【详解】（1）根据题干可知，桐油、猪油、松枝等进行不完全燃烧，会产生主要成分是碳的黑色粉状物质。根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，所以可推测桐油、猪油、松枝中一定含碳（C）元素。 （2）物理性质是不需要发生化学变化就能表现出来的性质。文中提到石墨烯有优异的导电导热性、极佳的透光特性，这些都属于物理性质。 （3）从结构角度分析，文中明确指出石墨的碳层难以嵌入钠离子，而硬碳结构中存在相互扭曲的碳层，且碳层间距较大（约为0.37~0.40nm），这种结构特点使其能够嵌入钠离子，所以硬碳成为钠离子电池负极材料的优秀候选者。 18．（2025·黑龙江哈尔滨·中考真题）同学们分别利用下列装置进行实验。请完成以下问题：(注：假设木炭中的杂质在下列实验中均不参与反应) (1)图1中的网罩能使火焰集中并 。 (2)氧化铜的相对分子质量为 ，其中铜元素与氧元素的质量比为 。 (3)甲组同学若将16g氧化铜完全转化为铜，至少需要碳的质量为 g。 (4)乙组同学对本组实验充分反应后的固体进行探究：取11.8g固体按图2装置进行实验，加热至硬质玻璃管中的固体质量不再改变，最终测定玻璃管中固体质量为13g，加热后装置B的质量增加了4.4g。 ①11.8g固体中铜元素的质量为 g； ②为了使装置B的测定结果更精确合理，应进行的操作是 。 【答案】(1)提高温度 (2) 80 4：1 (3)1.2 (4) 10.6 继续通氧气，将装置内残留的二氧化碳全部排入B中被吸收 【详解】（1）在木炭还原氧化铜的实验中，需要高温条件，图1中的网罩能使火焰集中并提高温度，以满足反应所需的温度要求。 （2）氧化铜（CuO）的相对分子质量为铜原子的相对原子质量与氧原子的相对原子质量之和，铜的相对原子质量约为64，氧的相对原子质量约为16，所以氧化铜的相对分子质量为64+16=80。铜元素与氧元素的质量比为铜原子的相对原子质量与氧原子的相对原子质量之比，即64：16=4：1。 （3）设将16g氧化铜完全转化为铜，至少需要碳的质量为x，根据可得：，解得x=1.2g。，因此将16g氧化铜完全转化为铜，至少需要碳的质量为1.2g。 （4）①加热后装置B的质量增加了4.4g，这是反应生成二氧化碳的质量，由此可知本组实验充分反应后的固体为生成的铜和剩余的碳。二氧化碳中碳元素的质量为，根据反应前后碳元素的质量不变可知，反应前固体中碳元素的质量为1.2g，因为反应前后铜元素的质量不变，所以固体中铜元素的质量为。②为了使装置B的测定结果更精确合理，应进行的操作是继续通氧气，将装置内残留的二氧化碳全部排入B中被吸收，这样可以确保生成的二氧化碳全部被氢氧化钠溶液吸收，使测量结果更准确。 19．（2025·山东日照·中考真题）探究木炭和氧化铜反应生成的气体。 兴趣小组将氧化铜和木炭以质量比13.3：1混合进行实验()，将生成的气体通入盛有澄清石灰水的试管中，试管中溶液先变浑浊后变澄清。实验结束后称量，混合固体减少的质量大于试管增加的质量。 [查阅资料]，可溶于水。 (1)任务一：探究固体减少的质量和试管增加的质量不相等的原因。 [作出猜想]木炭和氧化铜反应生成的气体。 ①猜想一：只有；猜想二：只有CO；猜想三： 。 ②甲同学提出猜想二不成立，依据是 。 [实验探究1]乙同学使用足量澄清石灰水，重复上述实验，发现固体减少质量仍然大于试管增加的质量。 [实验结论1]①猜想 不成立。 [实验探究2]丙同学将氧化铜粉末与木炭粉以质量比13.3：1混合，称取0.4 g混合粉末放入“W”形玻璃管a处，在b处放入0.2 g氧化铜粉末，如图，a、b两处同时加热，一段时间后，发现a处固体变红，b处有少量红色固体产生。 ④写出b处发生反应的化学方程式： 。 [实验结论2]猜想三成立。 (2)任务二：探究CO的来源。 [作出猜想]可能发生的化学反应。 猜想四：，。 猜想五：。 [实验探究3]丁同学在两个大试管中分别装入氧化铜和木炭质量比为13.3：1和13.3：2的混合粉末0.3 g。向两个大试管中先通入足量氦气，然后同时加热两个大试管。利用传感器测定产生CO、的浓度。实验结果如图所示。 ①先通入氦气的目的是排出装置中的空气，能否用氢气代替氦气？ (选填“是”或“否”)。 ②由图可知，反应先生成 气体(填化学式)；增加固体混合物中木炭的质量分数，CO的浓度(选填“不变”“变大”或“变小”) 。 [实验结论3]③CO的来源：猜想 成立。 【答案】(1) 含有CO2和CO 将生成的气体通入盛有澄清石灰水的试管中，试管中溶液先变浑浊后变澄清，说明气体中一定含有二氧化碳 一 CO+CuOCu+CO2 (2) 否 CO2 变大 四 【详解】（1）①根据质量守恒定律，反应前后元素的种类不变，由猜想一：只有；猜想二：只有CO；则猜想三：既有CO2，又有CO； ②由于将生成的气体通入盛有澄清石灰水的试管中，试管中溶液先变浑浊后变澄清，根据CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O和查阅资料，可溶于水，则生成的气体中一定含有二氧化碳，故猜想二不成立； ③乙同学使用足量澄清石灰水，重复上述实验，发现固体减少质量仍然大于试管增加的质量，若气体中只有二氧化碳，足量的澄清石灰水能使二氧化碳完全吸收，则固体减少质量应等于试管增加的质量，故猜想一不成立； ④b处得到红色固体，说明 a 处产生的气体产物有一氧化碳，一氧化碳能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，b处发生反应的化学方程式为：CO+CuOCu+CO2。 （2）①实验前，需要通入一段时间的氦气(He)，目的是排尽装置内的空气，防止碳和空气中的氧气反应，影响实验结果，若改用氢气，则氢气会和氧化铜反应，影响木炭和氧化铜的反应，影响实验结果；故填：否； ②由左右两图可知，反应均先生成CO2气体；实验探究3中，左图氧化铜和木炭质量比为13.3：1，右图氧化铜和木炭质量比为13.3：2，由图像分析，右图产生的一氧化碳更多，故增加固体混合物中木炭的质量分数，CO的浓度变大；根据左右两图均为先生成二氧化碳，再生成一氧化碳，故猜想四成立。 20．中考真题组合 (1)（2025·黑龙江绥化·中考真题）很多公共场所设有自动饮水机，可以提供直饮水，这种直饮水的生产过程是：普通自来水→高滤膜分离→活性炭→紫外线消毒→直饮水。活性炭起 作用。 (2)（2025·江苏徐州·中考真题）高铁通达九州。高铁列车的受电弓滑板用石墨制作，这一应用体现石墨的物理性质是 （任写一条）。 (3)（2025·山东滨州·中考真题）中国科研团队研制出一种新型材料——“碳弹簧”，它是制造智能磁性材料的理想原料。它与金刚石、石墨都是由碳原子构成的，但它们的物理性质却差异巨大，原因是 。 (4)（2025·河南·中考真题）元代著名水墨画《富春山居图》保存至今不变色的原因是 。 (5)（2025·湖南·中考真题）我国是世界上烧制木炭最早的国家之一，木炭具有可燃性，则可用于 。 【答案】(1)吸附 (2)导电性 (3)碳原子排列方式不同 (4)墨中的碳在常温下化学性质稳定。 (5)作燃料 【详解】 （1）活性炭具有疏松多孔结构，能吸附水中色素和异味，可用于净化水质，故填：吸附。 （2）高铁列车的受电弓滑板需要导电，所以体现了石墨具有良好的导电性。 （3）“碳弹簧”、金刚石、石墨都是由碳原子构成的，但由于碳原子排列方式不同，则物理性质差异很大。 （4）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。 （5）木炭具有可燃性，则可用于作燃料。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第六单元 化学反应的定量关系 课题1 碳单质的多样性 要点 1 金刚石、石墨和C60 1．金刚石、石墨和C60 物质具有多样性，同一种元素可以组成不同的物质。如金刚石、石墨和C60 都是由碳元素组成的不同单质，金刚石、石墨都是由碳原子构成的，C60是由C60分子构成的。 木炭、活性炭，主要是由微小石墨晶体和少量杂质构成的。 易错提醒：①金刚石、石墨物理性质不同的原因：碳原子的排列方式不同。 ②石墨在高温、高压和催化剂的条件下可以转化为金刚石，二者为碳元素组成的不同单质，由石墨转化为金刚石是化学变化。 2．几种碳单质 物质 结构 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 木炭 具有疏松多孔的结构，因此它具有吸附能力。 吸附食品和工业产品里的色素，也可吸附有异味的物质。 活性炭 具有疏松多孔结构，有较强的吸附能力，既能吸附气体气味，又能吸附有颜色和异味的物质,可用作吸附剂。 防毒面具里的滤毒罐；冰箱中的除异味剂；制糖工业的脱色剂；环保活性炭包吸附室内装修的有害气体。 物质性质与用途的关系：性质决定用途，用途反映性质 要点 2 碳单质的化学性质 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。 2．碳单质与氧气反应——可燃性 （1）氧气充足时，反应方程式为C＋O2 点燃 CO2；氧气不足时，反应方程式为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 易错提醒： ①一般情况下，未特殊说明碳是不充分燃烧，通常就是认为碳充分燃烧，生成物为CO2。 ②反应物的含量有时决定了生成物的种类，例如碳在氧气中燃烧，若氧气的量不同，则生成物不同。碳充分燃烧生成二氧化碳，不充分燃烧生成一氧化碳。 ③碳和氧气反应时，不论燃烧是否充分，反应过程中都放出热量。 3．碳单质与某些氧化物反应——还原性 （1）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。 易错提醒： ①根据化学方程式计算可知，木炭与氧化铜反应时的理论质量比约为1:13.3，但因为反应过程中，木炭会和试管中的氧气反应，所以木炭粉应该稍过量，木炭粉与氧化铜粉末的质量比最好控制在1:10左右。 ②木炭粉烘干的原因：排除水蒸气的干扰，使实验现象更明显。 ③固定试管时试管口应略向下倾斜，防止加热过程中产生的水蒸气冷凝回流使试管炸裂。 ④开始加热时，导管口有无色气泡冒出，但澄清石灰水不变浑浊，这是因为刚开始排出的是试管内的空气。 ⑤实验结束后，应先把导管从澄清石灰水中撤出，再熄灭酒精灯，防止澄清石灰水倒吸，使试管炸裂。 ⑥待试管冷却后再把试管内的粉末倒出，防止热的铜被重新氧化。 ⑦网罩的作用：使火焰集中，提高温度。 （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：________________；该反应为吸热（填“吸热”或“放热”）反应。________________ 3．氧化还原反应 （1）碳还原金属氧化物（用于工业冶炼金属）高温 碳 + 某些金属氧化物 金属单质 + CO2↑ （2）氧化还反应分析 CuO失去氧，有氧化性，是氧化剂，被还原，发生还原反应 C夺取氧，有还原性，是还原剂，被氧化，发生氧化反应 氧化反应：物质结合氧元素的反应。 还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应。 氧化剂：在反应中提供氧的物质，具有氧化性，如CuO； 还原剂：在反应中得到氧的物质，具有还原性，如C、CO、H2等。 命题点 1 金刚石、石墨和 C60 典例1（25-26九年级上·上海闵行·期中）关于金刚石和石墨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．金刚石硬度大，可用作钻头 D．元素组成相同 变式1（24-25九年级上·天津·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2（24-25八年级下·山东淄博·期末）C60的发现为人类打开了一个崭新的碳世界。关于C60的叙述不正确的是 A．C60是由60个碳原子构成的 B．C60是一种新型化合物 C．C60能与氧气反应生成二氧化碳 D．C60具有独特性质的原因在于它有独特的结构 命题点 2 根据信息判断新型碳单质的性质 典例1（24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·期中）“碳海绵”是已知最轻的固体材料，密度仅，是一种良好的绝缘材料，其主要成分是石墨烯和碳纳米管等。下列关于“碳海绵”性质的推测正确的是 A．“碳海绵”不能浮在水面上 B．“碳海绵”是一种新型的化合物 C．“碳海绵”导电性良好 D．“碳海绵”燃烧会产生二氧化碳 变式1（24-25八年级下·黑龙江大庆·期中）碳纳米管是一种由碳原子构成的直径为几纳米的空心管，下列关于碳纳米管的说法错误的是 A．碳纳米管是一种新型化合物 B．碳纳米管材料如果完全燃烧，生成物是二氧化碳 C．碳纳米管材料如果燃烧不完全，生成物是一氧化碳 D．碳纳米管在常温下化学性质稳定 变式2（24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·期中）2022北京冬奥会使用了石墨烯发热材料的用品。石墨烯是从石墨中分离出来的一层或几层碳原子构成的石墨片，是目前世界上最薄、最坚硬的纳米材料，导电能力比银更强。下列关于石墨烯说法错误的是 A．用石墨烯制成隧道掘进机的钻头 B．可用石墨烯制成高压输电线 C．石墨烯能够燃烧 D．石墨烯是一种新型化合物 命题点 3 碳单质结构、性质与用途的对应关系 典例1（24-25八年级下·山东济南·期末）下列物质与其用途的对应关系，不正确的是 A．石墨——润滑剂 B．金刚石——制作切割工具等 C．活性炭——制造掘进机钻头 D．炭黑——制造碳素墨水 变式1（24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·期中）下列物质的用途正确的是 A．金刚石裁玻璃 B．活性炭做电车的电刷 C．用石墨制成的墨汁绘画 D．用木炭脱色制白糖 变式2（25-26九年级上·江苏苏州·期中）下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是 A．氮气化学性质稳定，用于医疗手术 B．石墨有导电性，可用于生产铅笔芯 C．氖气放电时能发出橘红色的光，可用于保护气 D．“碳海绵”具有很好的隔热效能，可用于建筑、航空航天等领域 命题点 4 碳单质的稳定性 典例1（25-26九年级上·山东德州·期中）对下列说法不正确的是 A．石蜡熔化前后，其质量不变——遵循质量守恒定律 B．铜粉加热的实验中小气球膨胀——温度升高，气体分子间的间隔增大 C．用墨书写或绘制的字画经久不变色——常温下，碳的化学性质不活泼 D．水与过氧化氢的化学性质不同——分子构成不同 变式1（25-26九年级上·河南·期中）请用化学知识解释下列说法。 (1)檀香扇保存十年八载，依然幽香阵阵。请解释幽香阵阵的原因 。 (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2（24-25九年级下·湖南株洲·期中）下列相关说法正确的是 A．元素周期表有7个周期16个族，两类元素 B．石墨、木炭等碳单质均由碳原子直接构成 C．只由一种分子构成的纯净物一定是单质 D．碳原子最外层电子数达到相对稳定结构，决定了碳在常温时化学性质稳定 命题点 5 碳单质的可燃性 典例1（25-26九年级上·吉林长春·期中）以元素化合价为纵坐标，物质类别为横坐标，绘制的图像叫“价类二维图”。如图是碳元素的“价类二维图”，图中A～E分别表示不同的物质。 (1)A点对应的物质类别是 。 (2)若物质A在充足氧气中燃烧生成C，在不充足氧气中燃烧生成B，则说明碳与氧气反应的生成物种类与 有关。 变式1（24-25八年级下·山东淄博·期中）广袤的自然界是一个碳的世界，以下是四种碳单质的微观结构。 (1)物质②为C60，写出C60充分燃烧的化学方程式： 。 (2)科学家发现可将③碳纳米管打开制备④石墨烯，该过程属于 （填“物理”或“化学“）变化。 (3)以上四种碳单质物理性质不同的原因是 。 变式2（24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·期中）阅读下面科普短文。请回答下列问题。 石墨烯——改变世界的神奇新材料 石墨烯是一种单层碳原子晶体，石墨烯的厚度只有，是目前为止最薄的二维纳米碳材料。石墨烯具有优良的性能，石墨烯的基本化学性质与石墨类似。在纺织、电子等领域具有广泛应用。纺织领域是石墨烯应用的新兴领域，纺织面料掺入石墨烯后，在低温情况下，石墨烯可将来自远红外线的热量传送给人体，改善人体微循环系统，促进新陈代谢。石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管，因此有希望应用于全新超级计算机的研发。2004年，科学家用一种非常简单易行的机械剥离法得到石墨烯，之后，制备石墨烯的新方法层出不穷，工业上可采用甲烷在高温和催化下分解制取石墨烯，同时产生氢气。随着科技水平的提升，石墨烯的应用前景会十分广阔。 (1)石墨烯是由 （填“分子”“原子”或“离子”）构成的。 (2)石墨烯在足量的氧气中充分燃烧，反应的化学方程式 ； (3)石墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发，是因为 。 命题点 6 木炭还原氧化铜的实验 典例1（24-25九年级上·广东深圳·期末）木炭与反应产生的气体除，还可能有。用图1装置进行三组实验(每组实验中木炭与的质量比不同，其他条件相同)，测得产生的体积分数随时间变化如图2.下列说法错误的是 A．实验前排尽装置内的空气，以免影响实验结果 B．实验中观察到试管内的黑色粉末逐渐变为红色 C．气体产物中有的原因可能是 D．其他条件相同，木炭与的质量比越大，生成的越少 变式1（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2（25-26九年级上·山东德州·期中）我国劳动人民早在五千年前就会使用木炭炼铜，在化学实验室里模拟炼铜，既可用传统的实验装置(见图甲)，又可用改进的微型实验装置(见图乙)。化学兴趣小组采用图乙微型实验装置(其中长柄V形玻璃管用小玻璃管制成)，开展以下探究活动。 (1)图甲试管A中观察到的现象是 ，请你写出反应的化学方程式： ，该实验表现出碳的 性。 (2)判断木炭与氧化铜已经发生反应的依据是 。 (3)反应完全后停止加热时，应先将导管从盛有澄清石灰水的试管中撤出，并用弹簧夹夹紧橡皮管，待硬质玻璃管冷却后再把试管里的粉末倒出。分析原因是 。 (4)用甲装置进行实验，若完毕后，先停止加热，可能引起的后果是 。 (5)使用图乙装置与使用图甲装置相比，其优点是 (写出一条即可)。在酒精灯上加个网罩的目的是 。 (6)为了使氧化铜完全还原常加入过量的碳粉，由此猜测图丙中气球的作用是 。 命题点 7 碳与其他氧化物的反应 典例1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（24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·期中）下列事实与化学方程式对应正确的是 A．工业上焦炭还原氧化铁： B．镁条在空气中燃烧： C．拉瓦锡探究空气的组成： D．木炭在氧气中充分燃烧： 变式2我国古代将炉甘石(ZnCO3)和木炭粉混合后，加热到约800°C可得到锌。主要发生的化学反应：①ZnCO3ZnO+CO2↑，②C+2ZnO2Zn+CO2↑，下列说法不正确的是 A．两个反应都是吸热反应 B．反应前后固体的质量不变 C．反应②体现了C的还原性 D．反应①是分解反应，反应②是置换反应 命题点 8 氧化反应和还原反应 典例1（24-25八年级下·黑龙江大庆·期中）下面是某同学做完碳的还原性实验后所写的化学方程式：2CuO+C2Cu+CO2↑。下列说法中正确的是 A．实验时大试管中红色粉末变黑 B．化学反应前后试管中固体总质量不变，符合质量守恒定律 C．碳发生了还原反应，有还原性 D．该反应中CuO中的氧被C夺去 变式1有关碳与二氧化碳高温下发生的反应，下列说法正确的是 A．二氧化碳发生了还原反应 B．碳具有氧化性 C．反应前后氧元素的化合价发生了改变 D．反应前后固体的质量不变 变式2单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。工业上通过以下反应将自然界中的二氧化硅（）转化为硅：，下列分析正确的是 A．二氧化硅发生了氧化反应 B．碳发生了还原反应 C．碳表现还原性 D．该反应中没有化合价的变化 命题点 9 有关木炭还原氧化铜的科学探究 典例1（25-26九年级上·上海·期中）某校化学研究性学习小组用木炭与CuO进行了如下的探究活动。请你参与他们的活动，并解决有关问题。 【提出问题】木炭与氧化铜反应除生成单质铜外，还生成什么呢？ 【猜想与假设】(1)可能是CO；(2)可能是 【查阅资料】将滤纸浸泡在磷钼酸和氯化钯的黄色混合溶液中制成的试纸遇CO立即变成蓝色，而遇不变色。 【实验与结论】 设计的实验装置图如图： (1) 实验现象 实验结论 A中固体由黑色变成① 有铜生成 B中黄色试纸没有变蓝 没有② 生成 C中③ 有生成 【反思与评价】 (2)根据上述实验及学习的木炭与氧化铜的反应，请你归纳出单质碳的一项重要用途是 写出木炭还原氧化铜的化学方程式 ，若将质量为8 g的氧化铜粉末和足量的木炭粉反应，最多得到铜的质量 克？(请结合化学方程式计算，列出具体步骤)。 变式1（24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·期中）松松同学做碳单质还原氧化铜实验，装置如图所示，加热一段时间后，发现试管中有红色固体生成，也有部分黑色固体，他对黑色固体的成分进行了进一步探究。 (1)左侧试管内发生反应的化学方程式 ；反应结束撤出导管后，用弹簧夹夹紧乳胶管的原因 （文字描述）。 【提出问题】剩余黑色固体是什么？ 【猜想假设】 (2)猜想一：；猜想二： （填化学式）；猜想三：C和；猜想四：。经过讨论同学们一致认为无需验证就知道猜想 是错误的。 【进行实验】 (3) 实验操作 现象 结论 取反应后剩余黑色固体继续在空气中灼烧 无明显现象 猜想 成立 【拓展延伸】 (4)此实验中体现出的碳的化学性质可以用于 （填一种用途）。 (5)为了使所有氧化铜能充分反应完，碳单质与氧化铜的质量比最合适的是_________（填序号）。 A． B． C． 变式2（24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·期中）在学习了“碳的化学性质”后，化学兴趣小组的同学在老师的指导下打算进行“木炭还原氧化铜”的实验。装置如图所示。 请回答下列问题： (1)此实验在酒精灯火焰上罩网罩的目的是： 。 加热一段时间后停止加热，并将装置冷却至室温后，将试管内固体取出，同学们对固体的成分产生了浓厚的兴趣。 【提出问题】 试管内固体成分是什么？ 【猜想与假设】 (2)甲同学的猜想：铜和氧化铜；乙同学的猜想：氧化铜和碳；丙同学的猜想：铜、碳和氧化铜；丁同学的猜想：铜；你的猜想： 。 【收集证据】 (3)同学们一致认为， 的猜想错误，原因 ，在老师的帮助下，同学们最终得出了丙同学的猜想正确的结论，并继续对固体加热完成了此实验。下图是甲同学根据整个反应进程绘制的生成铜的质量(m)与加热时间(t)的关系图像。你认为同学们在实验过程中第一次对固体停止加热的时间点是 (填“t₁”、“t2”、“t₃”或“t4”)。 【讨论交流】 (4)刚开始加热时，装有少量澄清石灰水的试管中，液面下导管口产生气泡，但澄清石灰水没有变白色浑浊的原因是 。 (5)在这个反应中，氧化铜 而变成单质铜。 命题点 10 有关木炭还原氧化铜的计算 典例1（25-26九年级上·山东德州·期中）取碳和氧化铜的混合物ag在一定条件下恰好完全反应，相关量的变化如图，下列说法正确的是 A．M点对应的固体物质只有两种 B．Q点对应的固体为Cu C．N点时，产生气体的总质量为(a﹣b)g D．0～t3min内，氧化铜的质量一直减少 变式1（24-25九年级上·广东深圳·期末）木炭与反应产生的气体除，还可能有。用图1装置进行三组实验(每组实验中木炭与的质量比不同，其他条件相同)，测得产生的体积分数随时间变化如图2.下列说法错误的是 A．实验前排尽装置内的空气，以免影响实验结果 B．实验中观察到试管内的黑色粉末逐渐变为红色 C．气体产物中有的原因可能是 D．其他条件相同，木炭与的质量比越大，生成的越少 变式2（25-26九年级上·上海闵行·期中）中国古代重要的冶金技术之一火法炼铜。 (1)铜砂的主要成分为碱式碳酸铜，受热时发生反应的化学方程式为：，X的化学式为 。 (2)使用下图装置模拟铜的冶炼，试管中的化学方程式： ，该反应的基本类型是 。试管中可观察到的现象是 。 (3)实验开始时，导管口冒出气泡，但石灰水未变浑浊，原因是 。一段时间后石灰水变浑浊，发生反应的化学方程式为 。 (4)反应结束后先进行的操作是___________。 A．熄灭酒精喷灯 B．从石灰水中撤出导管 (5)持续加热试管，试管中剩余固体质量随着时间的变化如图，分析正确的是___________。 A．时反应开始 B．生成铜的质量为 C．生成气体的质量为 D．时的固体中一定不含 点拨 1 碳单质的易错点 1.物理性质差异：金刚石、石墨等碳单质物理性质不同，是由于碳原子的排列方式不同。 2.书写规范：“炭”字在活性炭、木炭等中易错写为“碳”。 3.C60结构：C60是由60个碳原子构成的分子，不是由原子直接构成。 4.化学性质：常温下碳的化学性质稳定，但温度升高时活动性增强；可燃性中，氧气充足生成CO2，不充足生成CO；还原性实验（如木炭还原氧化铜）需注意操作顺序：先撤导管防倒吸，冷却后再倒出粉末防氧化。 5.吸附性：木炭、活性炭的吸附性是由于其疏松多孔结构，属于物理性质。 6.燃烧产物：碳单质在氧气中燃烧不一定只生成CO2，不完全燃烧时生成CO。 证明方法：证明物质含碳元素可通过燃烧产物使澄清石灰水变浑浊。 点拨 2 从得氧和失氧的角度分析碳还原氧化铜 1．分析反应中的得氧/失氧过程 CuO失去氧（O），发生还原反应，被还原为Cu，CuO是氧化剂。 C得到氧（O），发生氧化反应，被氧化为CO₂，C是还原剂‌。 结论：该反应为氧化还原反应，氧化剂为CuO，还原剂为C‌。 2．总结 从得氧/失氧角度分析氧化还原反应时，需注意： 氧化与还原同时发生，不可分割； 明确氧化剂（失氧）与还原剂（得氧）的对应关系； 该角度有局限性，需结合化合价变化综合判断。 ◆能力强化练 1．下列说法不正确的是 A．利用活性炭的稳定性来吸附冰箱中的异味 B．天然金刚石是最硬的非金属单质，可制成钻石 C．利用木炭的还原性来冶炼金属 D．利用石墨的导电性制造石墨电极 2．如图为干电池的结构示意图，干电池中含有较多的碳粉和石墨，依据碳元素组成的物质回答下列问题。 (1)下列说法错误的是______(填序号)。 A．石墨具有导电性 B．碳纳米管是化合物 (2)冬天用木炭烤火容易产生 (填化学式)使人中毒。 3．请阅读下面科普材料，然后回答问题。 迄今为止最黑的材料——碳纳米管 一个东西能够黑到什么程度？Vantablack就是人类造出的迄今最黑的物质，它是一种由SurreyNanosystems公司研发的碳纳米管材料。 碳原子的结构示意图为，而Vantablack实际上是只有一个原子厚的碳纳米管层，它可吸收99.965%的可见光。有人看过之后说：“我的眼睛都没法聚焦了。它太黑了，根本看不到任何细节，几乎就像是个黑洞，吸走了所有光线”。它让这张图中起皱的锡纸看起来就像兔八哥卡通片中的便携式洞穴。这种材料可用于望远镜、卫星上的星体跟踪定位器等。 (1)由碳原子的结构示意图可获得的一条信息是 。 (2)Vantablack的组成元素是 ，其物质类别属于 (填序号)。 A．混合物        B．单质     C．化合物 (3)碳原子除了可构成Vantablack外，还可直接构成石墨和 等，在一定条件下二者的相互转化属于 变化(填“物理”或“化学”)，该变化的微观本质是 。 4．（24-25八年级下·山东淄博·期末）请将下列物质的序号填写在横线上。 ①金刚石②石墨③C60④活性炭⑤一氧化碳⑥二氧化碳 (1)天然存在最硬的物质是 。 (2)可以用作电极的是 。 (3)具有吸附性，可制作防毒面具的是 。 (4)能与血液中的血红蛋白结合，使人中毒的是 。 (5)在塑料大棚中，可以用作气体肥料的是 。 5．（24-25八年级下·黑龙江绥化·期末）下图为三种碳单质的结构示意图，请回答以下问题。 (1)金刚石是无色透明的固体，其硬度 （填“大”或“小”）可当作钻头。 (2)石墨是灰黑色有金属光泽的固体，天然最软的矿物之一，还具有 性，因此可作为电极、电刷。 (3)金刚石和石墨物理性质差异的原因 。 (4)C60这种物质由 （填“分子”或“原子”）构成。 6．（25-26九年级上·江苏常州·期中）全碳气凝胶是将含有石墨烯(图甲)和碳纳米管(图乙)两种纳米材料的水溶液在低温环境下冻干，去除水分、保留骨架后的产物，呈固态，内含有众多孔隙，充斥着空气，因而密度极小。 (1)石墨烯、碳纳米管、全碳气凝胶都是由碳原子构成，但它们的物理性质差异较大，从微观角度分析，其原因是 。 (2)全碳气凝胶之所以密度极小、有超强的吸油和吸音能力，是因为它有 的结构特点。 (3)图丁是全碳气凝胶和细菌纤维素循环吸油能力的对比，由此可知 可以多次重复使用。 (4)下面关于“全碳气凝胶”的说法正确的是___________。 A．全碳气凝胶在氧气中完全燃烧会生成二氧化碳 B．全碳气凝胶是一种新型的化合物 C．可处理海上泄漏的石油 7．（24-25九年级下·山东烟台·期中）芯片是电脑、手机等的核心部件，碳基芯片采用石墨烯碳纳米管工艺，性能比目前使用的硅基芯片更好，我国已突破半导体碳纳米管关键材料的技术瓶颈。请回答下列问题： (1)碳基芯片采用石墨烯碳纳米管工艺说明石墨烯碳纳米管具有优良的 性。 (2)石墨烯是从石墨中剥离出来的单层碳原子晶体，这个过程发生的是 （填“物理”或“化学”）变化，石墨烯属于 （填“单质”或“化合物”）。石墨烯是由碳原子形成的六元环呈蜂窝状的二维结构。根据图1可知，在石墨烯中，每个碳原子连接 个六元环。 (3)石墨烯还具有良好的防紫外线性能，可有效防止人体皮肤晒伤老化。图2为不同石墨烯含量的纤维对紫外线透射率影响的测试结果。分析图2，为防止人体皮肤被紫外线晒伤老化，最好选择含 石墨烯的纤维。 (4)金刚石、石墨均由 构成，但金刚石是天然存在最硬的物质，石墨却很软，原因是 。图3是碳元素在元素周期表中的部分信息，碳原子的核内质子数是 。 (5)在制硅反应SiO2+2CSi+2CO中发生还原反应的物质是 。 ◆综合拔高练 8．（24-25八年级下·山东泰安·期中）碳材料一直被认为是一种未来材料，甚至有的材料学家认为人类社会将由现今的“硅基电子时代”迈入到未来的“碳基电子时代”。 (1)在习主席“一带一路”伟大的战略构想中，代表中国制造的高铁走在了世界的前列。高铁动车与电路连接的石墨电刷没有用到石墨的性质是_____。(填序号) A．稳定性 B．滑腻感 C．还原性 D．导电性 (2)目前世界上最轻固态材料“超轻气凝胶”，昵称为“碳海绵”，密度仅是空气的，其具有质轻、高弹性和超快超高的吸附性，是目前吸油力最强的材料，这属于其 (选填“物理”或“化学”)性质，将吸入的石油挤出后仍可恢复原状。下列关于碳海绵的说法正确的是 (填字母)。 A．具有吸附性     B．可重复利用      C．可处理海上石油泄漏 (3)中国科学技术大学的俞书宏院士团队成功研制出一种兼具高度可压缩性和可拉伸性的超弹性全碳多孔材料——“碳弹簧”。“碳弹簧”与“碳海绵”的物理性质存在较大差异的原因是 。 (4)在常温下，单质碳的化学性质稳定。下列没有利用其稳定性的是_______(填序号)。 A．档案材料一般用碳素墨水书写 B．木质电线杆埋入地下部分用火碳化 C．钻石永恒，情谊永久 D．焦炭用作工业炼铁的原料之一 (5)单质硅的结构和金刚石相似，下列关于单质硅说法正确的是_______(填序号)。 A．质软 B．由原子构成 C．网状结构 9．（24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·期末）阅读科普短文并回答问题： 在常温下为黑色或深棕色的固体，密度为，熔点280℃以上。分子具有空心球体结构，由12个正五边形和20个正六边形封闭而成。分子形状像一个足球，因此也被称为富勒烯或足球烯。在惰性气体（如氦气或氩气）气氛下，通过石墨电极之间的电弧放电，使石墨蒸发，冷却后形成。由于具有这种独特的分子结构，在气体存储、新型催化剂和超导材料的研制以及光学和医学等领域具有应用前景。例如，研究表明，与K等金属反应生成的化合物是超导体。 (1)是由 构成的。 (2)由石墨制得属于 变化（填“物理”或“化学”）。 (3)下列属于物理性质的是______（填字母）。 A．密度为 B．能与K等金属反应 C．熔点280℃以上 (4)的应用 （写一点即可）。 10．（24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·期中）阅读下列科普短文，并回答相关问题。 2023年12月，我国科学家在世界上首次成功合成了分别由10、14个碳原子组成的环形纯碳分子材料，碳材料家族再添两位新成员的这一科研成果已发表在学术期刊《 Nature》。相关团队创新性地将全氯化萘(C10Cl8) 和全氯化蒽(C14Cl10) 两种分子放在“手术台”氯化钠薄膜上并将其“麻醉”——用液氦冻住，有关情况如图1、图2所示。研究人员利用STM针尖作为“手术刀”对其进行“手术” (原子操纵)，进而诱导两种分子完全脱卤并伴随发生反伯格曼开环反应，最终成功地在氯化钠薄膜表面上合成了两种芳香性环型碳C10和C14。 依据上文， 回答下列问题。 (1)碳元素是地球上最常见的化学元素之一，碳原子的最外层有 个电子。 (2)从宏观组成角度看，石墨、金刚石、富勒烯 (C60)、石墨烯、C18、C10和C14的相同之处是它们均由 组成；从微观角度看，这些单质的物理性质差异特别大是因为碳原子的 不同 (3)全氯化蒽(C14Cl10) 的相对分子质量比全氯化萘(C10Cl8) (选填“大”或“小”)。全氯化萘固体完全脱卤产生固态C10和另一种气态双原子分子产物的化学方程式是 。 (4)构成氯化钠的微粒符号有两个，其中一个是Na+，而另一个是 。 (填化学符号) 11．阅读下面的科普短文，回答相关问题。 石墨烯是一种以碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状结构的新材料。石墨烯一层层叠起来就是石墨(图1)，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯，石墨烯可以弯曲，柔韧度很好，可以形成富勒烯、碳纳米管等(图2)。石墨烯是目前人类已知强度最高的物质，单位质量的强度，石墨烯是世界上最好钢铁的100倍。另外，石墨烯还具有优良的导电性能、光学性能、热传导性能等多种优点，被认为是一种未来革命性的材料。 石墨烯本来就存在于自然界，只是难以从石墨中剥离出单层结构。现在科学家们已经研究出了多种制石墨烯的方法，其中一种是碳化硅(SiC)外延法，即在超高真空的高温环境中，硅原子升华脱离材料，剩下的碳原子通过自组形式重构，从而得到基于SiC衬底的石墨烯。这种方法可以获得高质量的石墨烯，但是这种方法对设备要求较高。 (1)石墨烯从石墨中分离出来，该过程发生了 (填“物理”或“化学”)变化。石墨烯可用于制作新能源电池，主要利用石墨烯的 性。 (2)富勒烯家族的典型代表是由60个碳原子组成的具有美学对称性的足球状分子，化学式为 。 (3)有关石墨烯的说法不正确的是_____。 A．石墨烯是石墨结构中的一层，厚度是一个碳原子的直径 B．石墨烯是一种新型化合物 C．石墨烯和金刚石组成元素相同，而它们的物理性质却有很大差异，这是因为碳原子排列方式不同 D．石墨烯可以作弯曲屏幕、防弹衣的外部材料 (4)碳化硅外延法制石墨烯要在超高真空的高温环境中进行，超高真空的原因是 。 12．（24-25八年级下·山东泰安·期末）碳和碳的化合物是物质世界中最庞大的家族，请依据有关物质的结构、性质及用途的有关知识，回答下列问题： (1)关于碳元素的单质，下列认识不正确的是___________(填字母序号)。 A．石墨能导电，可用作润滑剂 B．活性炭具有吸附性，可用作冰箱除味剂 C．所有碳单质都很容易燃烧 D．C60在超导、催化、材料、医学等领域具有广泛应用前景 E．炭黑制墨所书写字画历经千年不褪色说明常温下其化学性质稳定 (2)结合下图从微观角度分析，由于金刚石、石墨和C60里 不同，因此它们的性质和用途存在明显的差异。由于二氧化碳和一氧化碳的 不同，其化学性质存在较大差异。 (3)汽车“尾气催化转换器”可以将尾气中有毒的一氧化碳和一氧化氮气体转变为无毒气体，反应的化学方程式为：2CO+2NO2X+N2，其中X的化学式为 。 (4)利用焦炭的 性，高温下将铁矿石(主要成分为Fe2O3)与焦炭焙烧 (写反应的化学方程式)进行工业炼铁。 13．（24-25八年级下·上海长宁·期末）阅读下面科普短文并回答问题。 碳元素是人类接触和利用最早的元素之一，由碳元素组成的单质可分为无定形碳和晶形碳两大类。木炭和活性炭属于无定形碳，金刚石和石墨属于晶形碳。 (1)金刚石和石墨在现代具有广泛的应用，这与他们的性质息息相关，将下列物质与对应的性质和用途用线段连接起来。 。 物质 性质 用途 石墨 ·导电性 ·天然存在的最硬物质 ·深灰色、质软 ·有润滑性 ·润滑剂 ·电极 ·钻头 ·铅笔芯 金刚石 ·导电性 ·天然存在的最硬物质 ·深灰色、质软 ·有润滑性 ·润滑剂 ·电极 ·钻头 ·铅笔芯 如图所示是金刚石和石墨的结构模型，下列说法哪些是正确 (填选项)。 A．构成金刚石和石墨的原子相同 B．金刚石和石墨的化学性质完全不同 C．金刚石和石墨的相互转化为物理变化 D．金刚石和石墨的原子排列方式不同导致物理性质不同 (2)木炭是古人最早接触含碳元素的物质之一，它是一种重要的燃料，木炭在充足的氧气中燃烧的现象为 ，其化学方程式为 。若氧气不充足，会生成有毒的 (填物质名称)，造成空气污染。木炭经过活化处理得到的活性炭质地疏松多孔，具有优异的 性，可以除去食品或工业产品里的色素和异味，木炭和活性炭都属于 物(选填“纯净”或“混合”)。 (3)某实验小组探究碳与氧化铜的反应，进行了如下实验： ①实验开始时：搭建装置 写出相应仪器名称：A： 、B： 。 ②实验过程中：观察到试管中黑色固体 ，说明产生的物质是 。可以观察到澄清石灰水 ，此处发生的化学方程式为 。 ③实验结束时：应先 (选填“将导管撤出石灰水”或“移开酒精喷灯”)。 以下操作中可能会导致试管破裂的是 (填选项)。 A．碳和氧化铜未混合均匀　　　　　　　　　　B．装置A向上倾斜 C．酒精喷灯未预热直接加热　　　　　　　　　D．使用酒精灯代替酒精喷灯 实验结论：C+2CuO 。 ④实验反思：探究氧化铜粉末与碳粉按照不同比例混合时，产生的气体成分。 实验小组将氧化铜粉末与碳粉按照不同的比例混合后，分别置于充满氮气的密闭容器中进行高温加热，并用CO₂和CO传感器测定实验过程中两种气体的浓度变化(见下图)。 I．通过实验，小组同学发现实验中除了CO₂同时还有 产生，观察图一后发现CO₂的浓度达到一定峰值会下降，可能的原因是 。 II．通过两组实验对照，从环保角度考虑，氧化铜粉末和碳粉在高温下进行反应，选择氧化铜与碳质量比那一组更合适？并说明原因。 。 14．阅读下面的科普短文，回答相关问题。 石墨烯是一种以碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状结构的新材料。石墨烯一层层叠起来就是石墨（图1），厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。 石墨烯可以弯曲，柔韧度很好，可以形成富勒烯、碳纳米管等（图2）。石墨烯是目前人类已知强度最高的物质，单位质量的强度，石墨烯是世界上最好钢铁的100倍。另外，石墨烯还具有优良的导电性能、光学性能、热传导性能等多种优点，被认为是一种未来革命性的材料。 石墨烯本来就存在于自然界，只是难以从石墨中剥离出单层结构。现在科学家们已经研究出了多种制石墨烯的方法，其中一种是碳化硅（SiC）外延法。碳化硅外延法：在超高真空的高温环境中，硅原子升华脱离材料，剩下的碳原子通过自组形式重构，从而得到基于SiC衬底的石墨烯。这种方法可以获得高质量的石墨烯，但是这种方法对设备要求较高。    （1）富勒烯家族的典型代表是由60个碳原子组成的具有美学对称性的足球状分子，化学式为 。 （2）有关石墨烯的说法不正确的是 。 a.石墨烯是石墨结构中的一层，厚度是一个碳原子的直径 b.石墨烯是一种新型化合物 c.石墨烯和金刚石组成元素相同，而它们的物理性质却有很大差异，这是因为碳原子排列方式不同 d.石墨烯可以作弯曲屏幕、防弹衣的外部材料 （3）碳化硅外延法制石墨烯要在超高真空的高温环境中进行。超高真空的原因是 ，高温的原因是 。 （4）碳化硅的制取通常在专用热工设备中进行。高温条件下，二氧化硅与石墨粉反应，生成碳化硅的同时生成一种可燃性气体，写出反应的化学方程式： 。 ◆中考真题练 15．（2025·四川自贡·中考真题）某校同学参观自贡市自来水厂后，受到启发，自制了如下简易净水装置。下列说法错误的是 A．鹅卵石和石英砂起到过滤固体杂质的作用 B．活性炭可以吸附色素和异味 C．水流方向为a端进b端出 D．经过该净水装置后可得到纯净水 16．（2025·四川·中考真题）下列物质的用途利用其化学性质的是 A．金刚石用于切割玻璃 B．氢气用作清洁燃料 C．石墨棒用作电池电极 D．干冰用于人工降雨 17．（2025·湖南长沙·中考真题）认真阅读下列科普短文。 “人才济济”的碳家族 墨是文房四宝之一，在我国书法和绘画中发挥了重要作用。《天工开物》中就有制墨的记载：将桐油、猪油、松枝等进行不完全燃烧，取其产生的黑色粉状物质（主要成分是碳）加水、加胶制成液体，浇注在模具中，干燥后即成墨。 墨的主要成分是炭黑，结构与石墨类似。从石墨中剥离得到的单层石墨片即石墨烯，它被喻为“改变世界的神奇材料”，有优异的导电导热性、超出钢铁数十倍的强度和极佳的透光特性。如果我们把石墨（结构如图所示）当作一本书，其中的每一页纸都可以被认为是石墨烯。 石墨的碳层间距是0.335nm（），能够嵌入锂离子，目前被广泛应用于锂离子电池负极材料。但地球上锂资源有限，钠资源更为丰富，现在正不断加大钠离子电池的研发。石墨的碳层难以嵌入钠离子，与石墨结构相似的物质——硬碳，其结构中存在相互扭曲的碳层，碳层间距约为0.37~0.40nm，能够嵌入钠离子，因此硬碳成为钠离子电池负极材料的优秀候选者。 依据短文内容，回答下列问题： (1)推测桐油、猪油、松枝中一定含 元素。 (2)写出石墨烯的一条物理性质 。 (3)钠离子电池负极材料的优秀候选者是硬碳而不是石墨，原因是 （从结构角度分析）。 18．（2025·黑龙江哈尔滨·中考真题）同学们分别利用下列装置进行实验。请完成以下问题：(注：假设木炭中的杂质在下列实验中均不参与反应) (1)图1中的网罩能使火焰集中并 。 (2)氧化铜的相对分子质量为 ，其中铜元素与氧元素的质量比为 。 (3)甲组同学若将16g氧化铜完全转化为铜，至少需要碳的质量为 g。 (4)乙组同学对本组实验充分反应后的固体进行探究：取11.8g固体按图2装置进行实验，加热至硬质玻璃管中的固体质量不再改变，最终测定玻璃管中固体质量为13g，加热后装置B的质量增加了4.4g。 ①11.8g固体中铜元素的质量为 g； ②为了使装置B的测定结果更精确合理，应进行的操作是 。 19．（2025·山东日照·中考真题）探究木炭和氧化铜反应生成的气体。 兴趣小组将氧化铜和木炭以质量比13.3：1混合进行实验()，将生成的气体通入盛有澄清石灰水的试管中，试管中溶液先变浑浊后变澄清。实验结束后称量，混合固体减少的质量大于试管增加的质量。 [查阅资料]，可溶于水。 (1)任务一：探究固体减少的质量和试管增加的质量不相等的原因。 [作出猜想]木炭和氧化铜反应生成的气体。 ①猜想一：只有；猜想二：只有CO；猜想三： 。 ②甲同学提出猜想二不成立，依据是 。 [实验探究1]乙同学使用足量澄清石灰水，重复上述实验，发现固体减少质量仍然大于试管增加的质量。 [实验结论1]①猜想 不成立。 [实验探究2]丙同学将氧化铜粉末与木炭粉以质量比13.3：1混合，称取0.4 g混合粉末放入“W”形玻璃管a处，在b处放入0.2 g氧化铜粉末，如图，a、b两处同时加热，一段时间后，发现a处固体变红，b处有少量红色固体产生。 ④写出b处发生反应的化学方程式： 。 [实验结论2]猜想三成立。 (2)任务二：探究CO的来源。 [作出猜想]可能发生的化学反应。 猜想四：，。 猜想五：。 [实验探究3]丁同学在两个大试管中分别装入氧化铜和木炭质量比为13.3：1和13.3：2的混合粉末0.3 g。向两个大试管中先通入足量氦气，然后同时加热两个大试管。利用传感器测定产生CO、的浓度。实验结果如图所示。 ①先通入氦气的目的是排出装置中的空气，能否用氢气代替氦气？ (选填“是”或“否”)。 ②由图可知，反应先生成 气体(填化学式)；增加固体混合物中木炭的质量分数，CO的浓度(选填“不变”“变大”或“变小”) 。 [实验结论3]③CO的来源：猜想 成立。 20．中考真题组合 (1)（2025·黑龙江绥化·中考真题）很多公共场所设有自动饮水机，可以提供直饮水，这种直饮水的生产过程是：普通自来水→高滤膜分离→活性炭→紫外线消毒→直饮水。活性炭起 作用。 (2)（2025·江苏徐州·中考真题）高铁通达九州。高铁列车的受电弓滑板用石墨制作，这一应用体现石墨的物理性质是 （任写一条）。 (3)（2025·山东滨州·中考真题）中国科研团队研制出一种新型材料——“碳弹簧”，它是制造智能磁性材料的理想原料。它与金刚石、石墨都是由碳原子构成的，但它们的物理性质却差异巨大，原因是 。 (4)（2025·河南·中考真题）元代著名水墨画《富春山居图》保存至今不变色的原因是 。 (5)（2025·湖南·中考真题）我国是世界上烧制木炭最早的国家之一，木炭具有可燃性，则可用于 。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $