课题3 结构多样的碳单质 第2课时（导学案）化学沪科版五四学制2024八年级全一册

该初中化学导学案聚焦碳的化学性质，核心内容包括常温下的稳定性、与氧气反应的可燃性（分充分和不充分燃烧）及与某些氧化物反应的还原性。课堂以古代字画长久保存的问题导入，联系常温碳稳定性，再递进探究燃烧产物差异和还原反应，构建从生活现象到化学原理的知识支架。 资料以问题驱动和实验探究为特色，通过木炭还原氧化铜实验培养科学探究与实践能力，结合氧气用量对产物影响的推理训练科学思维，融入一氧化碳中毒安全知识强化科学态度与责任，习题设计关联生活与工业应用，助力学生形成物质性质决定用途的化学观念。

课题3 结构多样的碳单质 第2课时 碳有哪些重要的化学性质 一、知识目标 1.了解常温下碳的稳定性，掌握碳与氧气、某些氧化物反应的现象、表达式及条件。 2.理解反应物用量不同对碳燃烧产物的影响，知道碳与某些氧化物反应的原理及应用。 3.学会运用观察、推理等方法分析物质性质与用途的对应关系。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观现象了解碳的化学性质，从微观角度理解不同碳单质结构与性质的关系以及化学反应中粒子的变化。 2.证据推理与模型认知：通过实验现象推理碳与氧气、氧化铜反应的产物，建立反应模型，理解反应实质。 3.科学探究与创新意识：通过探究木炭与氧化铜的反应，培养科学探究能力和创新思维。 4.科学态度与社会责任：认识碳的性质对生活和工业的影响，增强安全意识和社会责任感。 一、教学重点 碳与氧气、某些氧化物的反应，理解物质性质与用途的对应关系。 二、教学难点 理解反应物用量对碳燃烧产物的影响，掌握木炭与氧化铜反应的实验操作及原理。 1、 碳和氧气反应 1．稳定性 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．可燃性（碳单质与氧气反应） 燃烧是否充分 表达式 基本反应类型 用途 充分燃烧 C＋O2 点燃 CO2 化合反应 作燃料 不充分燃烧 C＋O2 点燃 CO 3. 一氧化碳 物理性质：无色、无气味、难溶于水的气体。 化学性质：毒性 注意：在室内使用可能产生一氧化碳的装置时，要保证有充分的通风措施，防止一氧化碳中毒。 二、碳与某些氧化物的反应 1.木炭还原氧化铜实验 实验现象：黑色粉末变成红色；澄清石灰水变浑浊 实验结论：出现红色、有金属光泽的固体，说明固体加热后有铜生成；盛有澄清石灰水的试管中石灰水变浑浊，说明固体加热后有二氧化碳产生。 在高温条件下，木炭与氧化铜发生反应，生成铜和二氧化碳。 表达式：C＋CuO 高温 Cu＋CO2 2.碳与二氧化碳反应： C+CO2 高温 CO （吸热反应） （一）新课导入 问题思考： 展示古代字画图片后提问：古代并没有像现在这样先进的保存技术，这些字画和简牍上的字迹为什么能够保存这么长时间而不变色呢？ 答案： 这些字画和简牍书写所用的墨，主要成分就是碳单质。碳单质在常温下化学性质不活泼，不易与其他物质发生化学反应，所以用墨书写或绘制的字画能够保存很长时间而不变色。 （二）碳与氧气的反应 活动一：碳与氧气反应的引入 问题思考： 1.我国古代以竹梃点漆而书，后磨石炭为汁，秦汉时期则多用松烟、桐煤制墨。用墨书写或绘制的字画能够保存很长时间而不变色，这是为什么呢？ 2.碳在氧气中燃烧会有怎样的现象和产物呢？请大胆猜测一下。 答案： 1.墨的主要成分是碳单质，碳单质在常温下化学性质不活泼，不易与其他物质发生化学反应，所以字画能长久保存不变色。 2.碳在氧气中燃烧，可能的产物有二氧化碳，也可能有其他产物（如一氧化碳）。 对应训练： 1. 用墨书写或绘制的字画能够保存很长时间而不变色，这是因为（ ） A. 碳是黑色的 B. 碳在常温下化学性质不活泼 C. 碳有吸附性 D. 碳单质的硬度大 答案：B。解析：墨的主要成分是碳单质，古代字画保存至今不变色，是因为碳单质在常温下化学性质不活泼，不易与其他物质发生化学反应，所以能长久保存，故答案选B。 1. 下列关于碳在氧气中燃烧的说法，错误的是（ ） A. 燃烧一定放出热量 B. 燃烧一定有火焰产生 C. 燃烧产物可能是二氧化碳 D. 燃烧产物可能是一氧化碳 答案：B。解析：碳在氧气中燃烧是一个放热反应，所以一定放出热量，A选项正确；碳在氧气中充分燃烧生成二氧化碳，不充分燃烧生成一氧化碳，C、D选项正确；碳在氧气中燃烧不一定有火焰产生，如木炭在氧气中燃烧发出白光，没有火焰，B选项错误，故答案选B。 活动二：碳与氧气反应的探究 问题思考： 1. 当氧气充足时，碳与氧气反应的情况是怎样的？会有什么现象和产物？ 1. 当氧气不足时，碳与氧气反应的情况又是怎样的？产物是什么？有什么危害？ 答案 1. 当氧气充足时，碳充分燃烧，发出白光，放出热量，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，反应表达式为。 1. 当氧气不足时，碳燃烧不充分，生成一氧化碳，同时放出热量，反应表达式为。一氧化碳是一种无色无味剧毒气体，它跟血液中的血红蛋白的结合能力比氧气强，会使人缺少氧气而窒息死亡。 活动三：碳与氧气反应的应用及安全问题 问题思考： 1. 碳单质的可燃性可以用于做什么呢？ 1. 冬天在房间里用煤或木炭取暖时，怎样做能防止煤气中毒呢？ 答案： 1. 性质决定用途，碳的可燃性使其可以作为燃料使用。 可以采取以下措施防止煤气中毒：保证空气（氧气）充足，使煤或木炭充分燃烧；安装烟囱，一氧化碳报警器（传感器）；开窗通风等。 （三）碳与某些氧化物的反应 活动一：碳与氧化铜反应的实验探究 问题思考： 1. 碳与氧化铜反应前，需要做哪些准备工作呢？ 1. 在碳与氧化铜反应的实验过程中，观察到了什么现象？这些现象说明了什么？ 1. 在碳与氧化铜的反应中，下列说法正确的是（ ） A. 碳是氧化剂 B. 氧化铜是还原剂 C. 碳发生了氧化反应 D. 氧化铜发生了氧化反应 1. 在碳与氧化铜反应的实验中，实验结束时，先撤出导管，后熄灭酒精灯的目的是什么？ 答案： 1. 要将烘干的木炭粉末和氧化铜粉末放入研钵中充分研磨。 1. 实验现象为：固体由黑色变为红色，澄清石灰水变浑浊。这说明在高温条件下，木炭与氧化铜发生反应，生成铜和二氧化碳，反应表达式为。 1. 答案选C。解析：在碳与氧化铜的反应中，碳夺取了氧化铜中的氧，发生了氧化反应，是还原剂；氧化铜失去了氧，发生了还原反应，是氧化剂，C选项正确，A、B、D选项错误。 1. 答案选B。解析：实验结束时，先撤出导管，后熄灭酒精灯，是为了防止澄清石灰水倒流入热的试管致使试管破裂，B选项正确；防止生成的铜再被氧化是待装置冷却后再将试管中的固体倒出的目的，A选项错误；先撤出导管，后熄灭酒精灯与反应是否充分和试管冷却速度无关，C、D选项错误。 活动二：碳与某些氧化物反应的应用及相关问题讨论 问题思考： 1. 碳与某些氧化物的反应在实际中有哪些应用呢？请举例说明。 1. 在碳与氧化铜反应的实验中，用弹簧夹夹紧乳胶管后，为何要待试管冷却后再将粉末倒出呢？ 1. 下列关于碳与某些氧化物反应的说法，错误的是（ ） A. 碳与氧化铜反应体现了碳的还原性 B. 碳与二氧化碳反应是吸热反应 C. 碳与某些氧化物的反应都需要高温条件 D. 碳与某些氧化物的反应都是置换反应 答案 1. 碳与某些氧化物的反应可用于冶金工业，如利用焦炭可以把铁从它的氧化物矿石里还原出来，反应可以表示为。另外，在高温条件下，碳还能使二氧化碳转变成一氧化碳，反应表达式为。 1. 冷却后倒出可以避免铜在高温下与空气中的氧气反应又生成氧化铜。 1. 答案选D。解析：碳与氧化铜反应中，碳夺取了氧化铜中的氧，体现了碳的还原性，A选项正确；碳与二氧化碳反应需要吸收热量，是吸热反应，B选项正确；碳与某些氧化物的反应通常需要高温条件，C选项正确；碳与二氧化碳的反应不属于置换反应，置换反应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，而碳与二氧化碳反应的反应物都是化合物，D选项错误。 （四）归纳总结 问题思考： 请归纳总结碳的重要化学性质，包括碳与氧气、某些氧化物反应的现象、表达式、条件、用途以及相关注意事项。 答案： 1. 碳与氧气的反应 氧气充足：碳 + 氧气二氧化碳，。现象：发出白光，放出热量，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。用途：作燃料。 氧气不足：碳 + 氧气一氧化碳，。现象：放出热量。危害：一氧化碳有毒。防煤气中毒措施：保证氧气充足、安装烟囱、一氧化碳报警器、开窗通风。 1. 碳与某些氧化物的反应 木炭与氧化铜反应： 实验步骤：研磨混合 - 加热观察 - 冷却倒出。 现象：固体由黑色变红色，石灰水变浑浊。 结论：碳 + 氧化铜铜 + 二氧化碳，。 注意事项：冷却后倒出防铜氧化；先撤导管后灭灯防倒吸。 应用：冶金工业 1.墨的主要成分是碳单质，古代水墨画保存至今而不变色的原因是（ ） A．碳单质在常温下不活泼 B．碳单质的硬度大 C．碳单质有吸附性 D．碳单质有可燃性 【答案】A 【解析】古代水墨画用墨书写或绘制，墨的主要成分是碳单质，能保存很长时间不变色，是因为碳单质在常温下化学性质不活泼，不易与其他物质发生化学反应，A选项正确；碳单质硬度大、有吸附性、有可燃性与水墨画保存不变色无关，B、C、D选项错误。 2.关于碳的燃烧，下列说法中不正确的是（ ） A．碳燃烧后的产物不可能是混合物 B．碳和氧气的质量比不同，生成物可能不同 C．碳在充分燃烧和不充分燃烧时，都放热 D．金刚石、石墨和C60在氧气中充分燃烧，产物都是CO₂ 【答案】A 【解析】当碳和氧气的质量比在一定范围时，碳燃烧会生成一氧化碳和二氧化碳的混合物，A选项错误；碳和氧气反应，当氧气充足时生成二氧化碳，氧气不足时生成一氧化碳，即碳和氧气的质量比不同，生成物可能不同，B选项正确；碳燃烧无论是充分燃烧还是不充分燃烧，都属于放热反应，都会放出热量，C选项正确；金刚石、石墨和C₆₀都是由碳元素组成的单质，在氧气中充分燃烧都能生成二氧化碳，D选项正确。 3.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：C + CuO → Cu + CO₂（高温条件） 【答案】C 【解析】在木炭与氧化铜的反应中，木炭夺取了氧化铜中的氧，将氧化铜还原为铜，说明木炭具有还原性，A选项正确；氧化铜是黑色固体，铜是红色固体，反应过程中黑色氧化铜被还原为红色的铜，所以会观察到黑色固体变为红色固体，B选项正确；在该反应中，铜元素的化合价由+2价降低到0价，碳元素的化合价由0价升高到+4价，化合价降低的是铜元素，升高的是碳元素，C选项错误；木炭与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，化学方程式为C + CuO → Cu + CO₂，D选项正确。 课题3 结构多样的碳单质 第2课时 碳有哪些重要的化学性质 一、碳与氧气的反应 1.氧气充足：碳 + 氧气二氧化碳 C + O₂CO₂ 2.氧气不足：碳 + 氧气一氧化碳 C + O₂点燃CO 3.用途：作燃料 4.防煤气中毒措施：保证氧气充足、安装烟囱、一氧化碳报警器、开窗通风 二、碳与某些氧化物的反应 1.木炭与氧化铜反应 实验步骤：研磨混合-加热观察-冷却倒出- 现象：固体：黑色变红色 石灰水：变浑浊 结论：碳 + 氧化铜铜 + 二氧化碳 C + CuO高温Cu + CO₂ 注意事项：冷却后倒出防铜氧化；先撤导管后灭灯防倒吸 2. 应用： 冶金工业：Fe₂O₃ + C高温Fe + CO₂ 二氧化碳转一氧化碳：CO₂ + C高温CO 碳的化学性质记忆技巧： 用 “温稳高活” 总结： 温（常温）：稳（化学性质稳定）； 高（高温 / 点燃）：活（具有可燃性、还原性）。 注意： 碳的不同单质（金刚石、石墨）性质差异大，源于碳原子排列方式不同；但化学性质相似（都含碳元素），因此充分燃烧都生成 CO₂。 考点1 碳和氧气反应 1．浙江大学实验室里诞生了世界上最轻的材料——“碳海绵”。“碳海绵”具备高弹性和疏松多孔的结构，主要成分是石墨烯和碳纳米管（两者都是碳单质）。下列关于“碳海绵”的说法中不正确的是 A．常温下化学性质活泼 B．具有吸附性 C．“碳海绵”属于混合物 D．在氧气中完全燃烧的产物是CO2 【答案】A 【解析】A、“碳海绵”的主要成分是石墨烯和碳纳米管，两者均是碳单质，在常温下，碳的化学性质不活泼，故选项说法不正确； B、“碳海绵”具有疏松多孔的结构，具有吸附性，故选项说法正确； C、“碳海绵”主要成分是石墨烯和碳纳米管，虽然两者都是由碳元素组成的，但它们是两种不同的物质，属于混合物，故选项说法正确； D、碳在氧气中完全燃烧的产物是CO2，故选项说法正确。 故选A。 2.中科院研究人员成功合成了一种类似金刚石结构的物质—“T-碳”（化学式为 C）。有关“T-碳”的说法错误的是 A．完全燃烧的产物是二氧化碳 B．常温下化学性质稳定 C．由原子直接构成 D．物理性质与石墨相似 【答案】D 【解析】A、由“T-碳”的化学式为C可知，“T-碳”是由碳元素组成的单质，则其完全燃烧的产物是二氧化碳，故A不符合题意； B、单质碳常温下化学性质稳定，“T-碳”属于单质碳，所以常温下化学性质稳定，故B不符合题意； C、由“T-碳”的化学式为C可知，“T-碳”是由原子直接构成，故C不符合题意； D、由于构成“T-碳”和石墨的碳原子的排列方式不同，二者的物理性质不同，故D符合题意。 故选D。 3．“超级黑”是一种碳纳米管制造的新型材料，它只吸收0.035%的光线，传导热的效率为铜的7倍，坚固程度为钢的10倍。下列说法正确的是 A．“超级黑”是一种新型的化合物 B．在一定条件下，“超级黑”能够燃烧 C．“超级黑”说明碳单质都是黑色 D．“超级黑”中碳元素的化合价为+4 【答案】B 【解析】A、“超级黑”是一种碳纳米管制造的新型材料，碳纳米管是由碳元素组成的纯净物，属于单质，不属于化合物，说法错误，不符合题意； B、“超级黑”是碳单质，碳单质具有可燃性，所以在一定条件下，“超级黑”能够燃烧，说法正确，符合题意； C、“超级黑”不能说明碳单质都是黑色，如金刚石是碳单质，但金刚石是无色透明的，说法错误，不符合题意； D、“超级黑”是碳单质，单质中元素的化合价为0，则“超级黑”中碳元素的化合价为0，说法错误，不符合题意。 故选：B。 4.物质的用途和性质密切相关。下列用途主要利用其化学性质的是 A．活性炭用于防毒面具 B．金刚石制作钻探机的钻头 C．石墨用作电极 D．木炭制作燃料 【答案】D 【解析】A、活性炭用于防毒面具，是利用活性炭的吸附性，该性质不需要发生化学变化就能表现出来，属于物理性质，不符合题意； B、金刚石制作钻探机的钻头，是利用金刚石硬度大的性质，该性质不需要发生化学变化就能表现出来，属于物理性质，不符合题意； C、石墨用作电极，是利用石墨的导电性，该性质不需要发生化学变化就能表现出来，属于物理性质，不符合题意； D、木炭制作燃料，是利用木炭的可燃性，该性质需要在化学变化中表现出来，属于化学性质，符合题意。 故选：D。 5.金刚石和C60都是由碳元素组成的单质，下列叙述不正确的是 A．两者碳原子的排列方式相同 B．金刚石是自然界中最硬的物质 C．在常温下化学性质都比较稳定 D．在氧气中充分燃烧都生成CO2 【答案】A 【解析】A、二者虽都是由碳元素组成的单质，但金刚石是由碳原子构成，而C60是由C60分子构成，一个C60分子由60个碳原子构成，故二者碳原子排列方式不同，选项错误； B、金刚石是自然界最硬的物质，选项正确； C、二者都是碳单质，碳单质在常温下化学性质稳定，选项正确； D、碳单质在氧气中成分燃烧后都会生成二氧化碳，选项正确； 故选：A。 6.碳单质在科技创新中应用前景也非常广泛，下列说法正确的是 A．金刚石与C60中碳原子的结构不同 B．C60充分燃烧后可转化为二氧化碳 C．石墨转化为金刚石是物理变化 D．石墨烯属于化合物 【答案】B 【解析】A、金刚石与C60中碳原子的排列方式不同，但是碳原子结构相同，不符合题意； B、C60是碳单质，碳单质充分燃烧后可转化为二氧化碳，符合题意； C、金刚石和石墨是两种不同的物质，石墨转化为金刚石有新物质生成，属于化学变化，不符合题意； D、石墨烯是由碳元素组成的纯净物，属于单质，不符合题意。 故选B。 7.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 【解析】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。 8.下列有关碳和碳的氧化物的说法中，错误的是 A．碳在空气中充分燃烧时生成，不充分燃烧时生成 B．用炭黑墨汁书写的字经久不褪色，是因为在常温下碳单质的化学性质稳定 C．和组成元素相同，所以它们的化学性质也相同 D．和在一定条件下可以相互转化 【答案】C 【解析】A、碳具有可燃性，在空气中充分燃烧时生成CO2，不充分燃烧时生成CO，故选项说法正确。 B、墨是用炭黑制成的，炭黑的主要成分是碳，炭黑墨汁书写的字经久不褪色，是因为在常温下碳单质的化学性质稳定，故选项说法正确。 C、分子是保持物质化学性质的最小粒子，一氧化碳是由一氧化碳分子构成，二氧化碳是由二氧化碳分子构成，和组成元素相同，但分子的构成不同，它们的化学性质不相同，故选项说法不正确。 D、CO和CO2在一定条件下可以相互转化，一氧化碳燃烧生成二氧化碳，二氧化碳与碳在高温下反应生成一氧化碳，故选项说法正确。 故选C。 9.构建元素化合价和物质类别的二维图是学习化学的一种重要方法。如图是碳元素的“价类二维图”，下列说法不正确的是 A．A点对应的物质一定是由原子构成的 B．B点和C点对应的物质可以互相转化 C．C点对应的物质可用于灭火 D．B点对应的物质可以作燃料 【答案】A 【解析】A、A 点对应碳元素的单质（化合价为0），碳的单质有金刚石、石墨（由原子构成），也有（由分子构成），因此A点对应的物质不一定由原子构成，符合题意； B、B点对应碳的氧化物（化合价+2）为一氧化碳，C点对应碳的氧化物（化合价+4）为二氧化碳，一氧化碳燃烧可生成二氧化碳，二氧化碳与碳在高温下可生成一氧化碳，二者可以相互转化，不符合题意； C、C点对应的物质是二氧化碳，不燃烧也不支持燃烧，且密度比空气大，可用于灭火，不符合题意； D、B点对应的物质是一氧化碳，具有可燃性，可作为燃料，不符合题意。 故选：A。 10.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。图为金刚石、石墨和石墨烯的结构模型图，图中小球代表碳原子。下列说法正确的是 ①石墨烯是一种新型化合物 ②三种物质在足量的氧气中完全燃烧的产物相同 ③金刚石和石墨烯是组成相同,但结构不同的两种物质 ④石墨烯有超强的导电性和导热性，金属也有导电性和导热性，说明石墨烯的化学性质和金属相似 A．①④ B．②③ C．①③ D．②③④ 【答案】B 【解析】①石墨烯是由碳元素组成的纯净物，属于单质，说法错误； ②金刚石、石墨和石墨烯都是由碳元素组成的碳单质，碳单质具有可燃性，在氧气中完全燃烧生成二氧化碳，则三种物质在足量的氧气中完全燃烧的产物相同，说法正确； ③金刚石和石墨烯都是由碳元素组成的碳单质，但它们的碳原子排列方式不同，即结构不同，说法正确； ④石墨烯有超强的导电性和导热性，金属也有导电性和导热性，导电性和导热性是物理性质。石墨烯和金属的化学性质不相似。说法错误； 综上可知，说法正确的是②③，故选：B。 考点2碳与某些氧化物的反应 11.关于碳及其化合物的说法正确的是 A．一氧化碳有还原性，没有毒性 B．二氧化碳是一种污染性气体 C．碳与二氧化碳在高温下反应会吸收热量 D．金刚石和石墨都是碳单质，它们的相互转化是物理变化 【答案】C 【解析】A、一氧化碳具有还原性，且具有毒性，该选项说法不正确； B、二氧化碳无毒，不属于空气污染物，该选项说法不正确； C、碳和二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳，该反应吸热，该选项说法正确； D、金刚石和石墨为不同物质，它们的相互转化为化学变化，该选项说法不正确。 故选C。 12．下列有关碳及其化合物的说法正确的是 A．CO2是有毒气体 B．CO和CO2组成元素相同，所以它们的化学性质相同 C．金刚石、石墨是碳的单质，而C60是碳的化合物 D．在高温条件下，碳能使CO2转变成CO 【答案】D 【解析】A、二氧化碳不能供给呼吸，二氧化碳无毒，不符合题意； B、由分子构成的物质，分子是保持物质化学性质的最小粒子，一氧化碳和二氧化碳元素组成相同，但是分子构成不同，故化学性质不同，不符合题意； C、金刚石和石墨均是由碳元素组成的纯净物，均属于碳单质，C60是由碳元素组成的纯净物，属于碳单质，不符合题意； D、碳能与二氧化碳在高温下反应生成一氧化碳，符合题意。 故选D。 13．我国明代宋应星所著的《天工开物》已记载有炼锡的方法，用化学方程式可表示为SnO2+2CSn+2CO↑。关于该反应，下列描述不正确的是 A．该炼锡方法会污染环境 B．碳在该反应中表现出了还原性 C．SnO2 在反应中提供氧，发生了氧化反应 D．该反应中只有氧元素的化合价没有变化 【答案】C 【解析】A、该炼锡方法生成有毒气体一氧化碳，会污染环境，正确； B、碳在该反应中得到氧，生成一氧化碳，表现出了还原性，正确； C、SnO2 在反应中提供氧，作为氧化剂，发生了还原反应，错误； D、该反应中锡、氧、碳元素化合价反应前分别为+4、-2、0，反应后分别为0、-2、+2，只有氧元素的化合价没有变化，正确； 故选C。 14．工业上常利用碳还原铁矿石冶炼金属铁，反应原理为：．体现了碳具有的性质是 A．可燃性 B．还原性 C．稳定性 D．氧化性 【答案】B 【解析】由反应原理知，反应中碳夺取氧化铁中的氧，使氧化铁发生还原反应，碳具有还原性。 故选B。 15．高铁列车车体材料使用的不锈钢中加入了金属镍增强性能，工业高温上采用火法炼镍的原理是：，下列说法错误的是 A．反应中X的化学式为CO2 B．NiO中Ni的化合价为+2价 C．碳过量时，气体产物中可能有CO D．此反应说明碳具有氧化性 【答案】D 【解析】A、依据质量守恒定律可知：化学变化前后原子的个数和种类不变，反应前1个碳原子，2个镍原子，2个氧原子，反应后2个镍原子，则X中含有2个氧原子，1个碳原子，则反应中X化学式为CO2，说法正确； B、NiO中氧元素化合价为-2，根据化合物化合价代数和为零，故NiO中Ni的化合价为+2价，说法正确； C、由化学方程式可知，该反应有二氧化碳生成，二氧化碳与碳在高温条件下反应生成一氧化碳，碳过量时，气体产物中可能有CO，说法正确； D、由化学方程式可知，碳夺走氧化镍中的氧元素，属于还原剂，此反应说明碳具有还原性，说法错误。 故选D。 16．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 【解析】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。 17．除去氧化铜中少量木炭粉的方法是 A．隔绝空气加强热 B．加入水搅拌后过滤 C．在氧气流中加热 D．根据颜色分离 【答案】C 【解析】A、在无氧条件下加热，木炭粉（碳）和氧化铜可能发生反应：。该反应会将氧化铜还原成铜，导致主体物质被破坏，无法达到除杂目的。A选项错误。 B、氧化铜和木炭粉均不溶于水（氧化铜是难溶的氧化物，木炭粉也不溶于水），搅拌过滤后，两者都会留在滤渣中，无法分离。B选项错误。 C、在氧气流中加热时，木炭粉（碳）与氧气反应生成二氧化碳气体：，气体逸出而被除去；氧化铜在氧气中稳定，不反应（氧化铜已是氧化物，加热不易分解）。此方法可有效除去杂质而不影响氧化铜。C选项正确。 D、氧化铜和木炭粉均为黑色固体，颜色相同，无法通过颜色差异进行分离。D选项错误。 故选C。 18．当氧化铜中混有少量木炭粉时，提纯氧化铜的方法是 A．隔绝空气加强热 B．在氧气流中加热混合物 C．先加水溶解，然后过滤 D．通过颜色人工分离 【答案】B 【分析】本题考查混合物提纯的方法，涉及氧化铜（）和木炭粉（主要成分是碳，）的性质。提纯的目标是去除木炭粉，保留纯净的氧化铜。 【解析】A.在隔绝空气的条件下加热，碳会与氧化铜发生还原反应：，这会使氧化铜被还原成铜单质，无法得到纯净的氧化铜。因此，该方法不可行，故A项不符合题意； B.在氧气流中加热时，木炭粉（碳，）与氧气（）反应生成二氧化碳气体（）：，氧化铜在氧气中稳定，不会反应。这样，木炭粉被完全氧化除去，剩下纯净的氧化铜。因此，该方法可行，故B项符合题意； C.氧化铜和木炭粉都不溶于水，加水后两者均无法溶解。过滤时，它们会一起留在滤纸上，无法分离。因此，该方法不能提纯氧化铜，故C项不符合题意； D.氧化铜和木炭粉都是黑色固体，颜色相似，难以通过肉眼区分和人工分离。因此，该方法不可行，故D项不符合题意。 【点睛】氧化铜的性质：氧化铜是金属氧化物，常温下为黑色固体，不溶于水，在空气中稳定。 木炭粉的性质：木炭粉主要成分是碳，黑色固体，不溶于水，在氧气（足量）中可燃，生成二氧化碳气体。 提纯原理：利用物质性质的差异（如可燃性）进行分离。 19．下列物质的性质与用途对应关系正确的是 A．具有可燃性，可用作燃料 B．石墨很软有滑腻感，可制造石墨电极 C．C具有还原性，可用于炼铜 D．能与水反应，可用于人工降雨 【答案】C 【解析】A、氧气具有助燃性，可用作助燃剂，氧气不具有可燃性，不能用作燃料，故A选项错误； B、石墨能制造石墨电极，是因为石墨具有良好的导电性，而不是因为石墨很软有滑腻感，故B选项错误； C、碳具有还原性，在高温条件下，碳能与氧化铜等含铜化合物发生反应，夺取其中的氧，使铜被还原出来，所以可用于炼铜，故C选项正确； D、二氧化碳能用于人工降雨，是因为固态二氧化碳（干冰）升华吸热，可使周围温度降低，而不是因为二氧化碳能与水反应，故D选项错误； 故选：C。 20．工业上火法炼镍的原理是C+2NiO2Ni+CO2↑。下列有关说法不正确的是 A．NiO发生氧化反应 B．C有还原性 C．该反应中固体质量减少 D．该过程还可能生成CO 【答案】A 【解析】A、 在该反应中，NiO失去氧，属于氧化剂，发生了还原反应，选项说法不正确； B、 碳夺走了氧化镍中的氧，体现了还原性，选项说法正确； C、 该反应中，有气体生成，根据质量守恒定律，化学反应前后，物质的总质量不变，则该反应中固体质量减少，选项说法正确； D、 如果碳过量，二氧化碳能与碳在高温下反应生成一氧化碳，故该过程可能会产生一氧化碳，选项说法正确； 故选A。 2 / 12 学科网（北京）股份有限公司 $ 课题3 结构多样的碳单质 第2课时 碳有哪些重要的化学性质 一、知识目标 1.了解常温下碳的稳定性，掌握碳与氧气、某些氧化物反应的现象、表达式及条件。 2.理解反应物用量不同对碳燃烧产物的影响，知道碳与某些氧化物反应的原理及应用。 3.学会运用观察、推理等方法分析物质性质与用途的对应关系。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观现象了解碳的化学性质，从微观角度理解不同碳单质结构与性质的关系以及化学反应中粒子的变化。 2.证据推理与模型认知：通过实验现象推理碳与氧气、氧化铜反应的产物，建立反应模型，理解反应实质。 3.科学探究与创新意识：通过探究木炭与氧化铜的反应，培养科学探究能力和创新思维。 4.科学态度与社会责任：认识碳的性质对生活和工业的影响，增强安全意识和社会责任感。 一、教学重点 碳与氧气、某些氧化物的反应，理解物质性质与用途的对应关系。 二、教学难点 理解反应物用量对碳燃烧产物的影响，掌握木炭与氧化铜反应的实验操作及原理。 1、 碳和氧气反应 1．稳定性 在常温下，碳单质的化学性质_______（碳原子的最外层电子数为_____，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．可燃性（碳单质与氧气反应） 燃烧是否充分 表达式 基本反应类型 用途 充分燃烧 _______________ __________ 作燃料 不充分燃烧 _______________ 3. 一氧化碳 物理性质：_____色、_____气味、_____溶于水的气体。 化学性质：毒性 注意：在室内使用可能产生一氧化碳的装置时，要保证有充分的通风措施，防止一氧化碳中毒。 二、碳与某些氧化物的反应 1.木炭还原氧化铜实验 实验现象：黑色粉末变成_____色；澄清石灰水变__________ 实验结论：出现红色、有金属光泽的固体，说明固体加热后有_____生成；盛有澄清石灰水的试管中石灰水变浑浊，说明固体加热后有__________产生。 在高温条件下，木炭与氧化铜发生反应，生成铜和二氧化碳。 表达式：______________________________ 2.碳与二氧化碳反应： _________________________（_____热反应） （一）新课导入 问题思考： 展示古代字画图片后提问：古代并没有像现在这样先进的保存技术，这些字画和简牍上的字迹为什么能够保存这么长时间而不变色呢？ （二）碳与氧气的反应 活动一：碳与氧气反应的引入 问题思考： 1.我国古代以竹梃点漆而书，后磨石炭为汁，秦汉时期则多用松烟、桐煤制墨。用墨书写或绘制的字画能够保存很长时间而不变色，这是为什么呢？ 2.碳在氧气中燃烧会有怎样的现象和产物呢？请大胆猜测一下。 对应训练： 1. 用墨书写或绘制的字画能够保存很长时间而不变色，这是因为（ ） A. 碳是黑色的 B. 碳在常温下化学性质不活泼 C. 碳有吸附性 D. 碳单质的硬度大 1. 下列关于碳在氧气中燃烧的说法，错误的是（ ） A. 燃烧一定放出热量 B. 燃烧一定有火焰产生 C. 燃烧产物可能是二氧化碳 D. 燃烧产物可能是一氧化碳 活动二：碳与氧气反应的探究 问题思考： 1. 当氧气充足时，碳与氧气反应的情况是怎样的？会有什么现象和产物？ 1. 当氧气不足时，碳与氧气反应的情况又是怎样的？产物是什么？有什么危害？ 活动三：碳与氧气反应的应用及安全问题 问题思考： 1. 碳单质的可燃性可以用于做什么呢？ 1. 冬天在房间里用煤或木炭取暖时，怎样做能防止煤气中毒呢？ （三）碳与某些氧化物的反应 活动一：碳与氧化铜反应的实验探究 问题思考： 1. 碳与氧化铜反应前，需要做哪些准备工作呢？ 1. 在碳与氧化铜反应的实验过程中，观察到了什么现象？这些现象说明了什么？ 1. 在碳与氧化铜的反应中，下列说法正确的是（ ） A. 碳是氧化剂 B. 氧化铜是还原剂 C. 碳发生了氧化反应 D. 氧化铜发生了氧化反应 1. 在碳与氧化铜反应的实验中，实验结束时，先撤出导管，后熄灭酒精灯的目的是什么？ 活动二：碳与某些氧化物反应的应用及相关问题讨论 问题思考： 1. 碳与某些氧化物的反应在实际中有哪些应用呢？请举例说明。 1. 在碳与氧化铜反应的实验中，用弹簧夹夹紧乳胶管后，为何要待试管冷却后再将粉末倒出呢？ 1. 下列关于碳与某些氧化物反应的说法，错误的是（ ） A. 碳与氧化铜反应体现了碳的还原性 B. 碳与二氧化碳反应是吸热反应 C. 碳与某些氧化物的反应都需要高温条件 D. 碳与某些氧化物的反应都是置换反应 （四）归纳总结 问题思考： 请归纳总结碳的重要化学性质，包括碳与氧气、某些氧化物反应的现象、表达式、条件、用途以及相关注意事项。 答案： 1. 碳与氧气的反应 氧气充足：碳 + 氧气二氧化碳，。现象：发出白光，放出热量，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。用途：作燃料。 氧气不足：碳 + 氧气一氧化碳，。现象：放出热量。危害：一氧化碳有毒。防煤气中毒措施：保证氧气充足、安装烟囱、一氧化碳报警器、开窗通风。 1. 碳与某些氧化物的反应 木炭与氧化铜反应： 实验步骤：研磨混合 - 加热观察 - 冷却倒出。 现象：固体由黑色变红色，石灰水变浑浊。 结论：碳 + 氧化铜铜 + 二氧化碳，。 注意事项：冷却后倒出防铜氧化；先撤导管后灭灯防倒吸。 应用：冶金工业 1.墨的主要成分是碳单质，古代水墨画保存至今而不变色的原因是（ ） A．碳单质在常温下不活泼 B．碳单质的硬度大 C．碳单质有吸附性 D．碳单质有可燃性 2.关于碳的燃烧，下列说法中不正确的是（ ） A．碳燃烧后的产物不可能是混合物 B．碳和氧气的质量比不同，生成物可能不同 C．碳在充分燃烧和不充分燃烧时，都放热 D．金刚石、石墨和C60在氧气中充分燃烧，产物都是CO₂ 3.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：C + CuO → Cu + CO₂（高温条件） 课题3 结构多样的碳单质 第2课时 碳有哪些重要的化学性质 一、碳与氧气的反应 1.氧气充足：碳 + 氧气二氧化碳 C + O₂CO₂ 2.氧气不足：碳 + 氧气一氧化碳 C + O₂点燃CO 3.用途：作燃料 4.防煤气中毒措施：保证氧气充足、安装烟囱、一氧化碳报警器、开窗通风 二、碳与某些氧化物的反应 1.木炭与氧化铜反应 实验步骤：研磨混合-加热观察-冷却倒出- 现象：固体：黑色变红色 石灰水：变浑浊 结论：碳 + 氧化铜铜 + 二氧化碳 C + CuO高温Cu + CO₂ 注意事项：冷却后倒出防铜氧化；先撤导管后灭灯防倒吸 2. 应用： 冶金工业：Fe₂O₃ + C高温Fe + CO₂ 二氧化碳转一氧化碳：CO₂ + C高温CO 碳的化学性质记忆技巧： 用 “温稳高活” 总结： 温（常温）：稳（化学性质稳定）； 高（高温 / 点燃）：活（具有可燃性、还原性）。 注意： 碳的不同单质（金刚石、石墨）性质差异大，源于碳原子排列方式不同；但化学性质相似（都含碳元素），因此充分燃烧都生成 CO₂。 考点1 碳和氧气反应 1．浙江大学实验室里诞生了世界上最轻的材料——“碳海绵”。“碳海绵”具备高弹性和疏松多孔的结构，主要成分是石墨烯和碳纳米管（两者都是碳单质）。下列关于“碳海绵”的说法中不正确的是 A．常温下化学性质活泼 B．具有吸附性 C．“碳海绵”属于混合物 D．在氧气中完全燃烧的产物是CO2 2.中科院研究人员成功合成了一种类似金刚石结构的物质—“T-碳”（化学式为 C）。有关“T-碳”的说法错误的是 A．完全燃烧的产物是二氧化碳 B．常温下化学性质稳定 C．由原子直接构成 D．物理性质与石墨相似 3．“超级黑”是一种碳纳米管制造的新型材料，它只吸收0.035%的光线，传导热的效率为铜的7倍，坚固程度为钢的10倍。下列说法正确的是 A．“超级黑”是一种新型的化合物 B．在一定条件下，“超级黑”能够燃烧 C．“超级黑”说明碳单质都是黑色 D．“超级黑”中碳元素的化合价为+4 4.物质的用途和性质密切相关。下列用途主要利用其化学性质的是 A．活性炭用于防毒面具 B．金刚石制作钻探机的钻头 C．石墨用作电极 D．木炭制作燃料 5.金刚石和C60都是由碳元素组成的单质，下列叙述不正确的是 A．两者碳原子的排列方式相同 B．金刚石是自然界中最硬的物质 C．在常温下化学性质都比较稳定 D．在氧气中充分燃烧都生成CO2 6.碳单质在科技创新中应用前景也非常广泛，下列说法正确的是 A．金刚石与C60中碳原子的结构不同 B．C60充分燃烧后可转化为二氧化碳 C．石墨转化为金刚石是物理变化 D．石墨烯属于化合物 7.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 8.下列有关碳和碳的氧化物的说法中，错误的是 A．碳在空气中充分燃烧时生成，不充分燃烧时生成 B．用炭黑墨汁书写的字经久不褪色，是因为在常温下碳单质的化学性质稳定 C．和组成元素相同，所以它们的化学性质也相同 D．和在一定条件下可以相互转化 9.构建元素化合价和物质类别的二维图是学习化学的一种重要方法。如图是碳元素的“价类二维图”，下列说法不正确的是 A．A点对应的物质一定是由原子构成的 B．B点和C点对应的物质可以互相转化 C．C点对应的物质可用于灭火 D．B点对应的物质可以作燃料 10.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。图为金刚石、石墨和石墨烯的结构模型图，图中小球代表碳原子。下列说法正确的是 ①石墨烯是一种新型化合物 ②三种物质在足量的氧气中完全燃烧的产物相同 ③金刚石和石墨烯是组成相同,但结构不同的两种物质 ④石墨烯有超强的导电性和导热性，金属也有导电性和导热性，说明石墨烯的化学性质和金属相似 A．①④ B．②③ C．①③ D．②③④ 考点2碳与某些氧化物的反应 11.关于碳及其化合物的说法正确的是 A．一氧化碳有还原性，没有毒性 B．二氧化碳是一种污染性气体 C．碳与二氧化碳在高温下反应会吸收热量 D．金刚石和石墨都是碳单质，它们的相互转化是物理变化 12．下列有关碳及其化合物的说法正确的是 A．CO2是有毒气体 B．CO和CO2组成元素相同，所以它们的化学性质相同 C．金刚石、石墨是碳的单质，而C60是碳的化合物 D．在高温条件下，碳能使CO2转变成CO 13．我国明代宋应星所著的《天工开物》已记载有炼锡的方法，用化学方程式可表示为SnO2+2CSn+2CO↑。关于该反应，下列描述不正确的是 A．该炼锡方法会污染环境 B．碳在该反应中表现出了还原性 C．SnO2 在反应中提供氧，发生了氧化反应 D．该反应中只有氧元素的化合价没有变化 14．工业上常利用碳还原铁矿石冶炼金属铁，反应原理为：．体现了碳具有的性质是 A．可燃性 B．还原性 C．稳定性 D．氧化性 15．高铁列车车体材料使用的不锈钢中加入了金属镍增强性能，工业高温上采用火法炼镍的原理是：，下列说法错误的是 A．反应中X的化学式为CO2 B．NiO中Ni的化合价为+2价 C．碳过量时，气体产物中可能有CO D．此反应说明碳具有氧化性 16．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 17．除去氧化铜中少量木炭粉的方法是 A．隔绝空气加强热 B．加入水搅拌后过滤 C．在氧气流中加热 D．根据颜色分离 18．当氧化铜中混有少量木炭粉时，提纯氧化铜的方法是 A．隔绝空气加强热 B．在氧气流中加热混合物 C．先加水溶解，然后过滤 D．通过颜色人工分离 19．下列物质的性质与用途对应关系正确的是 A．具有可燃性，可用作燃料 B．石墨很软有滑腻感，可制造石墨电极 C．C具有还原性，可用于炼铜 D．能与水反应，可用于人工降雨 20．工业上火法炼镍的原理是C+2NiO2Ni+CO2↑。下列有关说法不正确的是 A．NiO发生氧化反应 B．C有还原性 C．该反应中固体质量减少 D．该过程还可能生成CO 2 / 12 学科网（北京）股份有限公司 $