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

本讲义聚焦碳的化学性质这一核心知识点，系统梳理常温下碳的稳定性、碳与氧气反应（氧气充足生成二氧化碳、不足生成一氧化碳）、碳与某些氧化物反应（如还原氧化铜）的原理及应用，构建从基础性质到反应规律的递进式学习支架。 该资料通过实验探究（如木炭还原氧化铜的操作与现象分析）、即学即练与考点例题结合，培养科学探究与实践能力。对比不同条件下燃烧产物差异，发展科学思维，联系墨汁保存、取暖安全等实例体现化学观念中性质决定用途，课中辅助实验教学，课后助力学生巩固查漏。

专题5 物质的微观构成 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 教学目标 1．了解常温下碳的稳定性。 2．掌握碳与氧气、某些氧化物反应的现象及条件。 3．知道碳与某些氧化物反应的原理与应用。 4．理解反应物用量不同对碳燃烧产物的影响。 重点和难点 重点：碳与氧气和某些氧化物的反应；木炭还原氧化铜的实验操作与现象。 难点：理解反应物用量不同对碳燃烧产物的影响。 ◆知识点一 碳的稳定性 1．常温下，碳的化学性质不活泼，受日光照射或与空气、水接触，都不容易发生化学变化。 2．原因：碳原子的最外层电子数为4，常温下不易得失电子。 3．用途： （1）用炭黑制成的墨书写绘画； （2）档案资料用碳素墨水书写； （3）木质电线杆埋入地下部分烤焦增强耐腐蚀性。 即学即练 1．《富春山居图》是元代画家黄公望创作的水墨画，水墨画所用墨汁的主要成分为炭黑，用这种墨汁画的水墨画不易褪色，这是因为墨汁中的碳在常温下具有的性质是 A．硬度高 B．化学性质不活泼 C．吸附性强 D．具有可燃性 【答案】B 【详解】墨汁中的碳在常温下化学性质不活泼，不易与氧气、水分等物质发生反应，因此画作不易褪色。 故选B。 2．传统文化唐代著名书法家颜真卿所作的《自书告身帖》至今仍不褪色，是因为墨汁中的碳 A．具有可燃性 B．在常温下性质稳定 C．具有氧化性 D．具有还原性 【答案】B 【详解】唐代著名书法家颜真卿所作的《自书告身帖》至今仍不褪色，是因为墨的主要成分碳在常温下化学性质稳定，不易与其它物质发生反应，与碳的可燃性、还原性无关，碳不具有氧化性； 故选：B。 ◆知识点二 碳与氧气的反应 1. 氧气充足： 当氧气充足时，碳充分燃烧，生成二氧化碳，同时放出大量的热。 （1）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。 （2）表达式： 文字表达式：碳+氧气二氧化碳 符号表达式：C + O2 CO2 2. 氧气不足： 当氧气不充足时，碳不充分燃烧，生成一氧化碳，同时放出热量。 （1）表达式： 文字表达式：碳+氧气一氧化碳 符号表达式：C + O2 CO （2）一氧化碳： ①性质：无色、无味的气体、难溶于水，有毒。 ②一氧化碳使人中毒的原因：极易与血液中的血红蛋白结合，从而阻碍血红蛋白与氧气结合，造成生物体内缺氧，严重时会危及生命。 ③防止一氧化碳中毒的措施：要保证有充分的通风措施，防止一氧化碳中毒。 ④一氧化碳中毒处置方法：轻度的应立即呼吸大量新鲜空气，严重的应立即送医治疗。 3. 思考与讨论： （1）根据碳单质的可燃性推测碳有什么用途？ 做燃料。 （2）冬天在房间你用煤或木炭取暖时，怎样做能防止煤气中毒？ ①从反应的角度：保证空气（氧气）充足，使煤或木炭充分燃烧； ②从装置角度：安装烟囱、一氧化碳报警器（传感器）； ③从操作角度：开窗通风。 4. 拓展提升： （1）反应物相同时，若反应物的用量不同，则生成物不同。 （2）证明某物质含有碳元素 ①方法：证明其燃烧有二氧化碳生成 ②操作：点燃该物质，在火焰上方罩一只内壁涂有澄清石灰水的烧杯，若浑浊，则有二氧化碳生成，从而证明该物质含有碳元素。 特别提醒： 1.碳不充分燃烧也放出热量，但是比充分燃烧放出的热量少。 2.一氧化碳难溶于水，不能使用在室内放一盆水的方法防止一氧化碳中毒。室内烧炭一定要有良好的通风装置。 即学即练 1．根据木炭与氧气的反应，回答问题。 (1)木炭在足量氧气中燃烧的现象为 ，反应的化学方程式为 ，用 可以检验生成的气体。 (2)冬天在门窗紧闭的房间内烧木炭取暖，易导致木炭不充分燃烧，反应的化学方程式为 。 (3)上述两个反应都体现了碳的 性，也说明反应物和反应条件相同时，反应物间的 不同，产物可能不同。 【答案】(1) 剧烈燃烧，发出白光，放出大量的热 澄清石灰水 (2) (3) 可燃 质量比 【详解】（1）木炭在足量氧气中燃烧的现象是木炭剧烈燃烧，发出白光，放出大量的热。 反应的化学方程式为。 气体检验方法：用澄清石灰水可以检验生成的气体。（将生成的气体通入澄清石灰水，若石灰水变浑浊，证明是二氧化碳）。 （2）木炭不充分燃烧的化学方程式为。门窗紧闭导致氧气供应有限，使得木炭不充分燃烧生成一氧化碳。 （3）上述两个反应都是碳的燃烧反应，体现了碳的可燃性。两个反应的反应物（碳和氧气）、反应条件（点燃）相同，但产物不同，关键原因是反应物间的质量比不同：氧气足量时生成，氧气不足时生成。 2．化学兴趣小组取一定质量木炭粉和氧气在密闭耐高温容器中引燃，用压强传感器测定容器内压强的变化如图所示（起始压强为，已知：一定温度和体积下，容器内压强与气体分子数目成正比），请根据图示信息回答下列问题。 (1)图中AB段压强变化不明显的原因是 。 (2)BC段压强快速上升的原因是 。 (3)CD段压强下降的原因是 。 【答案】(1)AB段温度未达到木炭粉的着火点，只是因为加热导致压强升高（或AB段木炭粉还未燃烧） (2)木炭粉燃烧产生气体并放热，使密闭容器内压强增大 (3) 燃烧结束后，温度逐渐恢复至室温，密闭容器内压强减小 【分析】根据压强变化判断密闭耐高温容器中发生的反应，AB段温度未达到木炭粉的着火点，木炭粉不燃烧，BC段温度达到木炭粉的着火点，木炭粉燃烧，且该反应产生气体并放热，CD段反应结束，温度逐渐恢复至室温。 【详解】（1）AB段温度未达到木炭粉的着火点，木炭粉未开始燃烧，装置内压强变化主要是由温度变化引起的，因此变化不明显； （2）木炭粉燃烧产生气体并放热，使密闭容器内压强增大，因此BC段压强快速上升； （3）燃烧结束后，温度逐渐恢复至室温，密闭容器内压强减小，因此CD段压强下降。 ◆知识点三 碳与某些氧化物的反应 1．木炭与氧化铜反应 实验探究： （1）实验步骤： ①将烘干的木炭粉末和氧化铜粉末放入研钵中充分研磨，观察研磨后的固体。 ②取研磨后的固体平铺于硬质试管底部，将导管通入澄清石灰水中，用酒精喷灯对固体加热，观察硬质试管和澄清石灰水中的现象。 ③几分钟后，撤出导管，熄灭酒精喷灯，待装置冷却后，将试管中的固体倒在滤纸上，观察固体颜色、光泽的变化。 （2）实验记录： 性质与现象 反应前 反应后 固体物质的颜色、光泽 固体黑色、无光泽 出现红色固体、有金属光泽 盛有澄清石灰水的试管中的现象 无明显现象 澄清石灰水变浑浊 （3）实验结论：高温条件下，木炭与氧化铜反应生成铜和二氧化碳。 （4）表达式： 文字表达式：碳+氧化铜铜+二氧化碳 符号表达式：C + CuO Cu+CO2 （5）证据推理： ①说明固体加热后有铜生成的现象：出现红色、有金属光泽的固体。 ②说明固体加热后有二氧化碳生成的现象：盛有澄清石灰水的试管中石灰水变浑浊。 （6）实验注意点： ①实验结束后，先撤出导气管，再停止加热的目的：防止石灰水倒流炸裂热的试管。 ②待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因：防止热的铜接触空气又被氧化。 （7）应用：用于冶金工业 工业炼铁：利用焦炭将铁从它的氧化物中还原出来。 文字表达式：碳+氧化铁铁+二氧化碳 符号表达式：C + Fe2O3 Fe+CO2 2．木炭与二氧化碳反应 （1）高温条件下，木炭与二氧化碳反应生成一氧化碳。该反应是吸热反应。 （2）表达式： 文字表达式： 碳+二氧化碳一氧化碳 符号表达式： C + CO2 CO （3）应用：烧得很旺的煤炉，添加大量的新煤后，炉口有蓝色火苗出现，炉火温度暂时降低。 特别提醒： 1. 木炭还原氧化铜实验中，木炭粉和氧化铜粉末需烘干，防止木炭与水蒸气反应生成的氢气和一氧化碳与氧化铜反应。 2.木炭配比比理论值稍微多一点，因为木炭会和试管中的氧气反应。 即学即练 1．华为手机搭载的先进芯片备受关注，制取芯片的主要材料是硅，其生产过程涉及的主要化学反应为2C+SiO2Si+2CO↑。关于该反应叙述错误的是 A．2C表示2个碳原子 B．C具有还原性 C．该反应有两种氧化物 D．参加反应的C和SiO2的质量比为2∶1 【答案】D 【详解】A、原子的表示方法：用元素符号来表示一个原子，表示多个该原子，就在其元素符号前加上相应的数字，则2C表示2个碳原子，故选项说法正确； B、在该反应中，碳夺取了二氧化硅中的氧，使二氧化硅被还原，所以碳具有还原性，故选项说法正确； C、氧化物是由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物。在这个反应中，SiO2由硅和氧两种元素组成，CO由碳和氧两种元素组成，两物质都是氧化物，所以该反应有两种氧化物，故选项说法正确； D、参加反应的C和SiO2的质量比为(12×2):(28+16×2)=2:5，故选项说法错误； 故选：D。 一、 碳与氧气反应 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。 反应物 氧气充足，碳充分燃烧 氧气不足，碳不充分燃烧 文字表达式 碳+氧气二氧化碳 碳+氧气一氧化碳 符号表达式 C + O2 CO2 C + O2 CO 结论 反应物相同时，若反应物的用量不同，则生成物不同 实践应用 1．碳在氧气中燃烧的现象是_____。 A．发出白色的光 B．生成黑色固体 C．产生蓝色火焰 D．生成二氧化碳 【答案】A 【解析】碳在空气中燃烧发红光，在氧气中发白光；故选择A。 2．（24-25九年级上·宁夏银川·月考）下列有关碳和碳的氧化物，说法正确的是 A．C60是由分子构成的，在超导、催化、能源及医学等领域有重要的应用 B．金刚石和石墨的化学性质截然不同 C．碳在氧气中燃烧生成二氧化碳，在空气中燃烧生成一氧化碳 D．冬天用煤火取暖时，在室内放一盆水可防止CO中毒 【答案】A 【详解】A、C60是由C60分子构成的，在超导、催化、能源及医学等领域有重要的应用，具有广泛的用途，符合题意； B、金刚石和石墨均是由碳原子构成，故金刚石和石墨的化学性质相同，不符合题意； C、氧气充足时，碳完全燃烧生成二氧化碳，氧气不足时，碳不完全燃烧生成一氧化碳，燃烧产物取决于氧气是否充分，与在氧气和空气中燃烧无关，不符合题意； D、一氧化碳难溶于水，在室内放一盆水不能防止CO中毒，不符合题意。 故选A。 二、木炭与氧化铜反应的实验 实验现象 ①没有光泽的黑色粉末逐渐变成光亮的红色粉末； ②澄清石灰水变浑浊。 表达式 文字表达式：碳+氧化铜铜+二氧化碳 符号表达式：C + CuO Cu+CO2 实验结论 生成了红色的铜和二氧化碳； 实验注意点 （1）实验结束后，先撤出导气管，再停止加热的目的：防止石灰水倒流炸裂热的试管。 （2）待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因：防止热的铜接触空气又被氧化。 应用 冶炼金属，如炼铁。 实践应用 1．用木炭与氧化铜的实验如图，回答下列问题。 (1)酒精灯加网罩的目的是 。 (2)刚开始预热，试管②中立即产生气泡，但石灰水不变浑浊，原因是 。 (3)继续加热，观察到石灰水逐渐 ，黑色粉末中出现 。请你写出试管①中反应的符号表达式： ，这个实验说明木炭具有 性。 (4)停止加热时，应先将导管从试管②中撤出，并用弹簧夹夹紧乳胶管，待试管①冷却后再把试管里的粉末倒出。这样操作的原因是 。 【答案】(1)使火焰集中并提高温度 (2)开始排出的是试管内的空气（合理即可） (3) 变浑浊 红色物质 还原 (4)防止灼热的铜被氧化 【详解】（1）酒精灯加网罩的目的是使火焰集中并提高温度； （2）刚开始预热，试管②中立即产生气泡，但石灰水不变浑浊，原因是试管中的空气受热膨胀，排出试管； （3）继续加热，碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，所以观察到石灰水逐渐变浑浊； 铜是红色固体，氧化铜为黑色固体，氧化酮反应生成铜，所以黑色粉末中出现红色物质； 碳与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，反应的符号表达式为：；此反应过程中碳将氧化铜还原为铜，说明碳具有还原性； （4）停止加热时，被还原的铜温度很高，如果与氧气接触，铜会与氧气反应，所以停止加热时，应先将导管从试管②中撤出，并用弹簧夹夹紧乳胶管，待试管①冷却后再把试管里的粉末倒出，这样操作的原因是防止灼热的铜被氧化。 考点一 常温下碳的稳定性 【例1】用墨写的福字和春联成为春节的传统，福字和春联在次年更换时墨迹依然清晰，体现出碳单质具有的性质是 A．常温下，碳的化学性质稳定 B．氧化性 C．可燃性 D．还原性 【答案】A 【详解】墨汁主要成分是碳单质，碳在常温下化学性质稳定，不易与其他物质反应，故墨迹能持久清晰。故选A。 解题要点 碳在常温下化学性质稳定，不容易与空气中的氧气发生反应。 【变式1-1】《庐山图》绘制了九江庐山的壮丽景色，是一幅泼墨泼彩图。用墨绘制的国画千百年都不易褪色，主要是因为墨中的碳 A．有吸附性 B．不溶于水 C．有可燃性 D．常温下化学性质稳定 【答案】D 【详解】碳在常温下化学性质稳定，不易与氧气、水等物质发生化学反应，因此用墨绘制的国画能长久保存而不褪色。其他选项如吸附性、不溶于水或可燃性均与保存稳定性无关。 故选D。 【变式1-2】平顺大云院的佛殿内保存有五代壁画46平方米，画作承袭晚唐时期流行的“焦墨薄彩”风格，线条浓淡分明，转折有序。历经千年，墨迹依然清晰，是由于常温下碳     A．不易溶于水 B．化学性质不活泼 C．具有还原性 D．熔点较高 【答案】B 【详解】墨的主要成分是碳，历经千年墨迹依然清晰，是因为常温下碳的化学性质不活泼，不易与空气中的氧气、水等物质发生反应，因此能长期稳定存在，与不易溶于水、具有还原性、熔点较高关系不大。 故选B。 考点二 碳与氧气的反应 【例2】如图是我国科学家成功合成的C10和C14两种碳分子材料。有关C10和C14的说法不正确的是 A．C10和C14都属于新型化合物 B．构成C10和C14的分子不同 C．C10和C14在氧气中充分燃烧都生成二氧化碳 D．C10和C14都是碳元素组成的单质 【答案】A 【详解】A.由不同种元素组成的纯净物叫做化合物，也就是说化合物中至少含有两种元素，C10和C14都是碳元素组成的单质，都只含有一种元素，故A选项错误； B.C10由C10分子构成，C14由C14分子构成，构成C10和C14的分子不同，故B选项正确； C.C10和C14都只含有碳元素，在氧气中充分燃烧都生成二氧化碳，故C选项正确； D.单质是由一种元素组成的纯净物，C10和C14都由一种元素组成的纯净物，所以两种物质都为单质，故D选项正确； 故选A。 解题要点 氧气充足，碳充分燃烧，生成二氧化碳；氧气不足，碳不充分燃烧，生成一氧化碳。 【变式2-1】（24-25八年级下·上海·阶段练习）木炭具有可燃性，根据性质决定用途，所以其可以用作 A．吸附剂 B．燃料 C．冶炼金属 D．制墨水 【答案】B 【详解】A、木炭具有吸附性，可用作吸附剂，和木炭的可燃性无关，错误； B、木炭具有可燃性，可用作燃料，正确； C、木炭具有还原性，可用于冶炼金属，和木炭的可燃性无关，错误； D、制墨水一般利用炭黑等，和木炭的可燃性无关，错误； 故选B。 【变式2-2】分析下列化学反应，所得结论不正确的是          A．反应物的量不同时，生成物可能会不同 B．碳、一氧化碳都可用作燃料 C．上述反应都是化合反应，且生成物都是氧化物 D．的转化都只能通过与反应来实现 【答案】D 【详解】A、碳与氧气反应时，氧气量不足生成CO，充足生成CO2，正确； B、碳和CO均能燃烧，可用作燃料，正确； C、三个反应均为两种物质反应生成一种物质，属于化合反应，生成物CO和CO2均含有两种元素，其中一种元素是氧元素，属于氧化物，正确； D、C→CO的转化可通过碳在高温下与二氧化碳反应实现（），CO→CO2的转化也可通过一氧化碳还原氧化铜等实现（），不一定只能与O2反应，错误； 故选D。 考点三 木炭还原氧化铜实验 【例3】下列关于木炭与氧化铜反应的实验说法不正确的是 A．实验中观察到黑色固体变为红色，澄清石灰水变浑浊 B．核反应中木炭具有还原性 C．若生成的气体中含有一氧化碳，则反应时消耗碳、氧元素的质量比小于3：8 D．酒精灯加网罩的目的是使火焰集中并提高温度 【答案】C 【详解】A、木炭与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，会看到黑色固体变为红色，同时生成的二氧化碳使澄清石灰水变浑浊，说法正确，不符合题意； B、在该反应中木炭夺取了氧化铜中的氧，表现出还原性，说法正确，不符合题意； C、若生成的气体中含有一氧化碳，一氧化碳中碳、氧元素质量比为 12:16=3:4，二氧化碳中碳、氧元素质量比为 3:8，所以反应时消耗碳、氧元素的质量比会大于 3:8，说法错误，符合题意； D、酒精灯加网罩的目的主要是提高温度，而不是使火焰集中，说法正确，不符合题意。 故选C。 解题要点 （1）实验现象：黑色粉末逐渐变成光亮的红色，澄清石灰水变浑浊。 （2）注意点：①火焰加金属网罩的目的：集中火焰，提高温度。 ②实验结束后，先撤出导气管，再停止加热的目的：防止石灰水倒流炸裂热的试管。 ③待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因：防止热的铜接触空气又被氧化。 【变式3-1】木炭还原氧化铜的实验如图所示，有关说法不正确的是 A．大试管中反应的化学方程式为 B．小试管中现象为澄清石灰水变浑浊 C．依据质量守恒定律，反应前后大试管中固体总质量不变 D．反应后，大试管中铜元素的质量分数增大 【答案】C 【详解】A、木炭还原氧化铜的化学方程式为C + 2CuO2Cu + CO2↑，所以A正确。    B、反应会生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以B正确。    C、大试管中碳和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，根据质量守恒定律，化学反应前后，物质的总质量不变，有气体生成，则反应后大试管中固体总质量减小，所以C错误。    D、反应前大试管中有氧化铜（含铜元素）和木炭，反应后生成铜，同时有二氧化碳气体生成逸出（反应后大试管内固体质量减小）。铜元素的质量在反应前后不变，而固体总质量减小，根据元素质量分数公式（元素质量分数 = 该元素质量÷物质总质量×100%），所以反应后大试管中铜元素的质量分数增大，D正确。 故选C。 【变式3-2】用木炭还原氧化铜的实验如图所示： (1)酒精灯加网罩的目的是 。 (2)刚开始预热，试管②中立即产生气泡，但石灰水不变浑浊，原因是 。 (3)继续加热，观察到试管①中的现象是 。 (4)请写出试管①中发生反应的化学方程式是： ，该反应中木炭发生了 反应(填“氧化”或“还原”)；表示反应停止的现象 。 (5)该实验结束后，应先 然后再 。 【答案】(1)集中火焰、提高温度 (2)此时逸出的气体是试管内的空气，而非二氧化碳 (3)固体由黑色逐渐变红 (4) 氧化 ②试管中导管口没有气泡冒出 (5) ②试管中的导管移出水面 熄灭酒精灯 【详解】（1）酒精灯火焰加上网罩后火焰会集中，从而提高了火焰的温度； （2）刚开始加热时试管内空气膨胀逸出，此时碳和氧化铜未反应，没有二氧化碳生成，所以会有气泡产生，但石灰水不会变浑浊； （3）碳和氧化铜反应能生成铜和二氧化碳，所以试管①中的现象应该是固体由黑色逐渐变红； （4）碳和氧化铜在高温下反应生成二氧化碳和铜，化学方程式为：； 该反应中木炭得到氧，发生了氧化反应；表示反应停止的现象②试管中导管口没有气泡冒出； （5）该实验结束后，应先将②试管中的导管移出水面，然后再熄灭酒精灯，以防冷水倒吸，炸裂试管。 考点四 碳与某些氧化物的反应 【例4】华为麒麟芯片9000S的研发成功，实现国产芯片的自主可控，展示我国科技实力的自信。工业上用SiO2+2CSi+2X来制取粗硅，下列说法正确的是 A．二氧化硅属于金属氧化物 B．化学方程式中X的化学式为CO2 C．该反应体现了碳的还原性 D．硅元素在地壳中的含量比氧高 【答案】C 【详解】A、二氧化硅中没有金属元素，属于非金属氧化物，该选项不符合题意。 B、反应前有1个硅原子、2个氧原子和2个碳原子，反应后有1个硅原子，由原子守恒可知2X中有2个氧原子和2个碳原子，故X中有1个氧原子和1个碳原子，则X的化学式为，该选项不符合题意。 C、反应中碳作为还原剂将硅从+4价还原至0价，体现还原性，该选项符合题意。 D、地壳中含量最好的四位元素由高到低排序为氧、硅、铝、铁，故氧元素的含量比硅元素高，该选项不符合题意。 故选C。 【变式4-1】工业上火法炼镍的原理是。下列相关说法不正确的是 A．该反应中NiO发生氧化反应 B．碳在该反应中表现出还原性 C．在反应后碳元素的化合价升高 D．该过程还可能生成CO 【答案】A 【详解】A、在该反应中，NiO中的氧元素被碳夺取，则发生了还原反应，而非氧化反应，该选项说法错误； B、结合前面分析可知，该反应体现了碳的还原性，该选项说法正确； C、C中碳元素化合价为0，而CO2中氧元素化合价为-2价，设碳元素化合价为x，根据“化合物中各元素化合价代数和为零”，则，解得x=+4，则反应前后碳元素化合价升高，该选项说法正确； D、碳能和二氧化碳反应生成一氧化碳，则该过程还可能生成CO，该选项说法正确。 故选A。 【变式4-2】东汉《周易参同契》记载：“胡粉投火中，色坏还为铅”，主要原理是，下列有关说法错误的是 A．反应中发生了还原反应 B．反应中具有还原性 C．反应前后碳元素的化合价升高 D．反应前后固体物质的总质量不变 【答案】D 【详解】A、根据化学方程式可知，PbO中Pb化合价从+2降至0，发生还原反应，故选项说法正确； B、碳在反应中得到氧，体现了还原性，故选项说法正确； C、根据化学方程式可知，反应前碳的化合价为0，反应后生成二氧化碳，二氧化碳中碳元素的化合价为+4，碳元素化合价从0升至+4，故选项说法正确； D、反应后生成二氧化碳，气体逸出，固体总质量减少，故选项说法错误。 故选：D。 考点五 一氧化碳的性质 【例5】关于CO的叙述不正确的是 A．CO有可燃性，燃烧时有蓝色火焰 B．CO有还原性 C．CO可用向上排空气法收集 D．CO剧毒，易与血红蛋白结合，使人缺氧 【答案】C 【详解】A、CO有可燃性，燃烧时有蓝色火焰，选项正确； B、CO有还原性，能还原某些金属氧化物，常用于冶炼金属，选项正确； C、一氧化碳的密度与空气非常接近，所以不用向上排空气法收集，一氧化碳难溶于水，采用排水法收集，选项错误； D、CO有毒，易与血红蛋白结合，使人缺氧，选项正确； 故选C。 【变式5-1】（25-26九年级上·上海·阶段练习）区别一氧化碳和二氧化碳的最好方法是 A．观察颜色 B．闻气味 C．通入澄清石灰水 D．点燃 【答案】C 【详解】A、一氧化碳和二氧化碳均为无色气体，无法通过颜色区分，该选项不符合题意； B、一氧化碳和二氧化碳均为无味气体，无法通过气味区分。且一氧化碳有毒，闻气味可能危害健康，该选项不符合题意； C、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，一氧化碳不与澄清石灰水反应，无现象，且该方法操作简单、现象明显、安全可靠，该选项符合题意； D、一氧化碳可燃，燃烧时发出蓝色火焰，二氧化碳不可燃。但一氧化碳有毒且易燃，点燃时可能引发中毒或爆炸，存在安全隐患，不适合作为“最好方法”，该选项不符合题意。 故选C。 【变式5-2】（24-25九年级上·河北保定·期末）CO被称为“冬季杀手”，当煤不充分燃烧时易产生CO，下列对CO的说法不正确的是 A．CO有毒，是因为其易与人体内的血红蛋白结合，使血红蛋白不能与氧气结合 B．CO无色无臭 C．在煤炉旁放一盆水，能防止CO中毒 D．CO能燃烧，可以做燃料 【答案】C 【详解】A、CO 有毒，是因为它极易与人体内的血红蛋白结合，使血红蛋白失去与氧气结合的能力，导致人体缺氧中毒，A选项正确； B、CO 是一种无色无味的气体，B选项正确； C、CO 难溶于水，在煤炉旁放一盆水，不能吸收 CO，也就不能防止 CO 中毒，C选项错误； D、CO 具有可燃性，燃烧时能放出热量，可以做燃料，D选项正确。 故选：C。 基础达标 1．（24-25八年级下·上海金山·期末）中国有上千年的书法文物，书法中用到的墨主要含碳，这体现了“碳”的 A．稳定性 B．可燃性 C．吸附性 D．导电性 【答案】A 【详解】书法中用到的墨主要含碳，历经上千年字迹仍能保存完好，是因为常温下碳的化学性质稳定，不易与其他物质发生化学反应，能长久保存，体现了碳的稳定性。而可燃性是碳能燃烧的性质；吸附性一般是活性炭等具有的吸附杂质等的性质；导电性是指物质传导电流的能力，均与墨汁书写字迹长久保存无关。 故选A。 2．（24-25九年级下·上海·月考）“钻石恒久远，一颗永流传”这句广告词被某杂志评为20世纪的经典广告之一，该广告词能体现钻石的性质是 A．不导热 B．不能导电 C．化学性质稳定 D．熔点低 【答案】C 【详解】钻石是经过琢磨的金刚石（碳的单质），碳在常温下化学性质稳定（或不活泼），很难与其它物质发生反应，保存的时间较长，所以说“钻石恒久远，一颗永流传”； 故选C。 3．（25-26九年级上·上海徐汇·期中）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 【详解】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。 4．（24-25八年级下·上海嘉定·期末）物质的性质与用途不相符合的是 A．石墨有导电性——用作润滑剂 B．金刚石硬度大——用作玻璃刀 C．水溶解其他物质的能力强——用作溶剂 D．碳有可燃性——用作燃料 【答案】A 【详解】A、石墨用作润滑剂是因为其具有滑腻感，而不是导电性，性质与用途不相符，A 符合题意； B、金刚石硬度大，能划开玻璃，所以可用作玻璃刀，性质与用途相符，B 不符合题意； C、水溶解其他物质能力强，所以能用作溶剂，来溶解多种物质，性质与用途相符，C 不符合题意； D、碳具有可燃性，燃烧时能放出热量，所以可用作燃料，性质与用途相符，D 不符合题意。 故选A。 5．（2024·上海崇明·二模）类似金刚石结构的物质“T﹣碳”（化学式为C），在航空航天材料领域拥有广泛的应用前景。有关“T﹣碳”的说法错误的是 A．与碳﹣60互称为同素异形体 B．常温下化学性质稳定 C．物理性质与石墨相似 D．碳元素以游离态存在 【答案】C 【详解】A、“T﹣碳”与碳﹣60是碳元素组成的不同单质，互称为同素异形体，该说法正确； B、“T﹣碳”属于碳单质，而常温下碳单质的化学性质稳定，该说法正确； C、“T﹣碳”与金刚石结构类似，因此物理性质与金刚石类似，而石墨与金刚石物理性质不相似，因此“T﹣碳”物理性质与石墨不同，该说法不正确； D、“T﹣碳”中的碳元素以单质的形态存在，即以游离态存在，该说法正确。 故选C。 6．（24-25九年级下·河南南阳·阶段练习）以2025年亚冬会吉祥物“滨滨”和“妮妮”为原型设计的石墨烯贺岁公仔，由于添加了石墨烯发热材料，为哈尔滨的严寒增添了暖意。下列关于石墨烯的说法错误的是 A．石墨烯不能导电 B．石墨烯是一种非金属单质 C．石墨烯在氧气中燃烧可生成 D．石墨烯的硬度大于金刚石 【答案】A 【详解】A、石墨烯具有良好的导电性，是导体，故A错误； B、石墨烯是由碳元素组成的纯净物，属于非金属单质，故B正确； C、石墨烯是由碳元素组成的碳单质，完全燃烧生成二氧化碳，故C正确； D、因为石墨烯是目前世界上最坚硬的新型材料之一，故石墨烯的硬度大于金刚石，故D正确。 故选A。 7．（2024·上海·中考真题）关于CO以下说法正确的是 A．无毒 B．加热还原氧化铜 C．密度比空气大 D．有刺激性气味 【答案】B 【详解】A.一氧化碳是一种有毒气体，故选项说法错误，不符合题意。 B.一氧化碳具有还原性，加热能还原氧化铜，故选项说法正确，符合题意。 C.一氧化碳密度比空气略小，故选项说法错误，不符合题意。 D.一氧化碳是无色、无味的气体，故选项说法错误，不符合题意。 故选：B。 8．（23-24九年级上·江苏镇江·期末）用如图装置研究足量木炭和CuO（所用量相等）的反应。下列说法不正确的是 A．装置①中逐渐出现红色固体 B．装置②中固体变红，说明装置①中生成CO C．装置③中变浑浊，说明装置①中生成CO2 D．生成Cu的质量：装置①一定大于装置② 【答案】C 【详解】A、碳和氧化铜在高温条件下生成铜和二氧化碳，则装置①中出现红色固体，该选项说法正确； B、一氧化碳和氧化铜在加热条件下生成铜和二氧化碳，若装置②中固体变红，则说明装置①中生成一氧化碳，该选项说法正确； C、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，而装置②也能生成二氧化碳，则无法证明装置①是否生成二氧化碳，该选项说法不正确； D、由于装置①中碳是足量的，氧化铜反应完全，产生的CO也是少量，则装置②中只用少量的氧化铜参加反应，则装置①中生成的铜的质量更大，该选项说法正确。 故选C。 9．（23-24八年级下·上海·课前预习）二维材料是一类新兴材料（如图），我国科研人员在二维过渡材料碲化物及二维材料石墨烯的制备方向取得新进展。石墨烯因其奇特的超导、导电、磁性、催化活性等物理和化学性质，在催化、储能、光学等领域展现出重要应用潜力。 (1)二维材料石墨烯是一种 （填“单质”或“化合物”）。 (2)二维材料石墨烯与金刚石均由碳元素组成，但它们导电性差异很大，其原因是 。 (3)古代书法家使用墨汁书写的字画能够保存很长时间而不变色，这是因为单质碳在常温下 。单质碳还具有还原性，在高温条件下能还原氧化铜，其符号表达式为 。 【答案】(1)单质 (2)碳原子的排列方式不同 (3) 化学性质不活泼 【详解】（1）石墨烯是由同种元素组成的纯净物，属于单质； （2）物质的结构决定物质的性质，石墨烯与金刚石均由碳元素组成，但它们导电性差异很大，其原因是碳原子的排列方式不同； （3）古代书法家使用墨汁书写的字画能够保存很长时间而不变色，这是因为单质碳在常温下化学性质不活泼，不易与其他物质发生化学反应；碳与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，该反应的符号表达式为：C+CuOCu+CO2。 10．（23-24八年级下·上海·月考）贴春联是春节的传统活动，书写春联常用到“笔、墨、纸、砚”。 (1)墨是中国传统水墨画的绘画材料。墨由炭黑中加入天然胶等制成。水墨画能长时间保存，这是因为常温下碳的化学性质 （填“稳定”或“不稳定”）。 (2)宋代《墨经》记载“立窑烧烟法”的示意图如图所示，炉膛口较小，松木置于炉膛中燃烧，瓮中收集的烟可用于制墨。“立窑烧烟法”利用了松木的 （填“完全”或“不完全”）燃烧。 (3)敦煌壁画色彩艳丽，矿物颜料功不可没，其蓝色源于石青[Cu3(OH)2(CO3)x]。石青中铜元素为+2价，x的值为 。 【答案】(1)稳定 (2)不完全 (3)2 【详解】（1）由于墨汁中的炭黑的主要成分碳在常温下化学性质稳定，所以水墨画能长时间保存，故填：稳定； （2）松木不完全燃烧生成炭黑可用于制墨，所以“立窑烧烟法”利用了松木的不完全燃烧，故填：不完全； （3）石青中铜元素为+2价，氢氧根离子显-1价，碳酸根离子显-2价，根据化合物中正负化合价代数和为零的规则，则，故填：2。 11．（23-24八年级下·上海·课时练习）用木炭与氧化铜的实验如图，回答下列问题。 (1)酒精灯加网罩的目的是 。 (2)刚开始预热，试管②中立即产生气泡，但石灰水不变浑浊，原因是 。 (3)继续加热，观察到石灰水逐渐变浑浊，黑色粉末中出现红色物质。请你写出试管①中反应的符号表达式： 。 (4)停止加热时，应先将导管从试管②中撤出，并用弹簧夹夹紧乳胶管，待试管①冷却后再把试管里的粉末倒出。这样操作的原因是 。 【答案】(1)使火焰集中并提高温度 (2)开始排出的是试管内的空气 (3) 还原 (4)防止灼热的铜被氧化 【详解】（1）该实验是在较高的温度下进行，酒精灯加网罩的目的是使火焰集中并提高温度； （2）刚开始预热，试管②中立即产生气泡，但石灰水不变浑浊，原因是开始排出的是试管内的空气； （3）试管①中发生的反应是碳与氧化铜在高温条件下生成铜和二氧化碳，反应的符号表达式：； 这个实验过程中碳得到氧被氧化，说明木炭具有还原性； （4）弹簧夹夹紧橡皮管是为了防止空气进入试管与热的铜反应再生成氧化铜，即防止灼热的铜被氧化。 综合应用 12．（2025·上海松江·一模）碳还原氧化铜如图所示，判断该反应发生的现象是 A．被加热试管的管口有无色液滴 B．生成无色气体 C．导管口冒气泡 D．固体由黑色变红色 【答案】D 【分析】判断是否发生化学变化的依据是是否有新物质生成。 【详解】A、氧化铜和碳高温反应生成铜和二氧化碳，无水生成，试管口无无色液滴，或无色液滴可能是药品中所含的水蒸发后液化形成，不能说明有新物质生成，不能判断该反应发生，错误； B、无法直接观察到有无色气体生成，可通过澄清石灰水变浑浊判断有二氧化碳生成，从而判断发生了该反应。错误； C、导管口冒气泡可能是加热时空气膨胀排出试管，无法判断发生了该反应。 D、固体由黑色变红色，说明已经生成了铜，可以判断发生了该反应。 故选D。 13．（2025·上海杨浦·三模）有关碳还原氧化铜的实验如图，分析正确的是 A．开始加热时，装置Ⅲ中出现的气泡是 B．实验中，装置I中铜元素的质量始终不变 C．停止加热前，必须将导管从装置Ⅲ中取出 D．结束后，装置I中仍有黑色固体说明碳过量 【答案】B 【详解】A、加热装置I，装置中空气受热膨胀逸出，因此开始加热时，装置Ⅲ中出现的气泡是装置中的空气，说法错误，不符合题意； B、碳与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类及质量不变，则实验中，装置I中铜元素的质量始终不变，说法正确，符合题意； C、停止加热前，不需要将导管从装置Ⅲ中取出，是因为装置II可以防倒吸，说法错误，不符合题意； D、结束后，装置I中仍有黑色固体，由于碳、氧化铜均为黑色固体，则可能是碳过量，也可能是氧化铜过量，说法错误，不符合题意。 故选：B。 14．将一定质量的碳粉在密闭容器中引燃（如图甲），一段时间后碳粉完全反应。容器内装有压强传感器，用于监测容器内气体压强随时间的变化（在一定温度和体积下，气体压强与气体分子数成正比），得到如图乙所示的曲线。下列分析正确的是 A．ab段碳粉开始剧烈燃烧 B．cd段压强增大是因为只生成了 C．e点容器内的气体只有 D．de段压强下降是因为反应停止后温度降低 【答案】D 【详解】A、ab段电热丝放热，使容器内气体受热膨胀，压强变大，但温度没有达到碳粉的着火点，碳粉没有燃烧，A错误。 B、cd段碳粉达到着火点，燃烧放热，使气体迅速膨胀，同时反应产生了一氧化碳和二氧化碳（见C项分析），所以cd段容器内压强迅速增大，B错误。 C、碳和氧气反应生成二氧化碳和一氧化碳的化学方程式分别为：、，因为一定温度和体积下气体的压强与分子数成正比，生成二氧化碳的过程中氧分子和二氧化碳分子的分子个数比为1：1，所以生成二氧化碳的过程中气体体积不变；生成一氧化碳的过程中氧分子和一氧化碳的分子个数比为1：2，生成一氧化碳的过程中气体体积增大；若完全转化为一氧化碳，气体分子个数变为原来的2倍，压强也变为原来的2倍，但图示中显示压强为原来的1.4倍，所以没有完全生成一氧化碳，即反应后的气体应该为一氧化碳和二氧化碳的混合物，所以e点气体的成分为一氧化碳和二氧化碳的混合物，C错误。 D、燃烧结束后，温度下降至室温，导致de段压强下降，D正确。 故选D。 15．（24-25八年级下·上海静安·期末）在学习碳的化学性质时，我们学习了木炭和氧化铜的反应，该实验装置如下图所示。 (1)A装置中反应的化学方程式为 。 (2)该反应中A装置能看到的现象为___________。 A．黑色固体变红 B．红色固体变黑 C．氧化铜变红 D．氧化铜变黑 (3)实验装置中的止水夹的作用是___________。 A．防止冷凝水倒流炸裂试管 B．防止石灰水倒吸炸裂试管 C．防止反应物粉末堵塞导管 D．防止灼热的铜被再次氧化 (4)木炭的主要成分为石墨，与石墨互为同素异形体的物质是___________。 A．活性炭 B．焦炭 C．炭黑 D．金刚石 【答案】(1) (2)A (3)BD (4)D 【详解】（1）A中是木炭和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：； （2）A中是木炭和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，现象为：黑色固体变红，故选A； （3）因为铜与氧气在加热条件下易生成氧化铜，实验结束时，可先用弹簧夹夹紧橡皮管，再熄灭酒精灯，这样做的目的除了防止石灰水倒吸入热的试管，避免试管炸裂外，还可以防止灼热的铜与空气接触再次被氧化，故选BD； （4）判断同素异形体的关键把握两点：①同种元素形成，②不同单质。 A、活性炭的主要成分是碳，属于混合物，与石墨不互为同素异形体，故选项错误； B、焦炭的主要成分是碳，属于混合物，与石墨不互为同素异形体，故选项错误； C、炭黑的主要成分是碳，属于混合物，与石墨不互为同素异形体，故选项错误； D、石墨、金刚石是由碳元素形成的不同单质，互为同素异形体，故选项正确； 故选D； 16．《天工开物》中记载中国古代重要的冶金技术之一火法炼铜：“凡铜砂入炉，与木炭同煅，火力到时，铜质如流，泻出成砣”。氧气充足时炼铜炉内炭火温度可达1200℃左右；铜的熔点为1083℃。 （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，该反应的基本类型是 。 （2）木炭和氧化铜在高温的条件下反应生成铜和二氧化碳，装置如图所示。试管中观察到的现象是 。反应结束后，先将导管移出液体，再熄灭酒精喷灯并迅速用弹簧夹夹紧橡胶管，待 后取出固体，这样操作的目的是 。反应后碳元素的化合价 (填“升高”“降低”或“不变”)。实验过程中还可能生成一氧化碳的原因是 。 （3）用上图装置进行碳粉还原氧化铜的实验时，说法正确的是 (不定项)。 A．当试管中黑色粉末变红时，证明碳粉与氧化铜发生了反应 B．当烧杯中开始出现气泡时，证明碳粉与氧化铜开始反应 C．反应结束后，试管中仍有黑色固体，说明碳粉一定有剩余 D．反应后固体减轻的质量大于氧化铜中氧元素的质量 【答案】（1）分解反应 （2）黑色固体变红 装置冷却至室温后 防止空气中氧气进入试管，使生成的铜被氧化 升高 反应生成的二氧化碳能与碳在高温下反应生成一氧化碳 （3） AD 【解析】（1）分解反应是由一种物质生成两种或两种以上物质的反应。此反应符合定义，故基本类型为分解反应； （2）碳和氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，氧化铜是黑色固体，铜是红色固体，所以试管中观察到的现象是黑色固体逐渐变成红色； 反应结束后，先将导管移出液体，再熄灭酒精灯，若不迅速用弹簧夹夹紧橡胶管，空气会进入试管，加热的铜会与空气中的氧气反应重新生成氧化铜。待试管冷却后取出固体，这样操作的目的是防止生成的铜在高温下被空气中的氧气氧化； 碳元素的化合价由反应前碳单质显0价到生成二氧化碳中碳元素+4价，元素化合价升高； 实验过程中，碳和氧化铜反应可能生成二氧化碳，而二氧化碳和碳在高温条件下会发生反应生成一氧化碳，所以还可能生成一氧化碳的原因是二氧化碳和碳在高温条件下反应生成一氧化碳； （3）A、碳和氧化铜高温反应生成铜，铜是红色的，故当黑色固体变为红色时说明发生了反应，选项正确； B、由于该反应需要加热到高温，而加热过程中试管内的气体受热逸出，导致右侧烧杯内出现气泡，故无法说明二者开始反应，选项错误； C、由于氧化铜和碳粉都是黑色的，故反应后仍有黑色固体可能是氧化铜或者碳粉其中的某一种物质，不一定是碳，选项错误； D、反应前碳和氧化铜都是固体，而反应后只有铜是固体，故反应前后固体质量减少的质量为生成二氧化碳的质量，而氧元素来源于反应的氧化铜，因此反应后固体减轻的质量大于氧化铜中氧元素的质量，选项正确； 故选：AD； 拓展培优 17．（2025·上海徐汇·二模）下图是模拟竖炉炼铜的装置，打开止水夹，加热耐高温容器，一段时间后a、b两层中都有红色固体生成，澄清石灰水变浑浊，关于该实验的说法正确的是 A．b层发生反应的化学方程式为 B．a层的物质在加热过程中一定生成了 C．a层的物质在加热过程中一定没有生成 D．澄清石灰水可吸收 【答案】B 【详解】A、b层氧化铜不和木炭接触，但也有红色固体生成，说明a层生成了一氧化碳，b层一氧化碳和氧化铜在加热条件下生成铜和二氧化碳，该选项说法不正确； B、结合前面分析可知，a层的物质在加热过程中，生成了一氧化碳，该选项说法正确； C、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，则说明a层的物质在加热过程中生成了二氧化碳，该选项说法不正确； D、一氧化碳不能和澄清石灰水反应，则澄清石灰水不能吸收一氧化碳，该选项说法不正确。 故选B。 18．（25-26九年级上·上海·月考）高温下，碳可以和某些氧化物发生反应。 (1)化学兴趣小组利用如图仪器对木炭与氧化铜反应的气体产物进行探究。图中硬质短试管中反应的方程式是 。 (2)测得的气体浓度与反应物质量比之间的关系如图。 ①实验中一氧化碳产生的原因可能是 。 ②根据图示信息，该实验中要减少一氧化碳产生的措施 。 【答案】(1)、 (2) 碳过量时，会与生成的二氧化碳反应生成一氧化碳 增加固体混合物中氧化铜的占比 【详解】（1）木炭与氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，化学方程式为；若碳过量，生成的二氧化碳会继续与碳在高温下反应生成一氧化碳，化学方程式为； （2）①从图示可知，产生的CO2浓度远远大于CO，且固体混合物中碳的比例升高时，一氧化碳浓度升高，可知实验中一氧化碳产生的原因可能是：碳过量时，会与生成的二氧化碳反应生成一氧化碳； ②增加固体混合物中氧化铜的占比，可减少碳的相对用量，从而减少一氧化碳的产生。 19．（24-25八年级下·上海·期末）某化学兴趣小组用木炭进行了相关探究。 【探究一】木炭的还原性 为探究碳还原氧化铜的最佳实验条件，用木炭和氧化铜的干燥混合物1~2.5g进行系列实验。 查阅资料：氧化铜()为黑色固体。 进行实验： 实验1：取质量比的木炭粉和氧化铜混合物1.3g，用甲、乙两种装置进行实验。 装置 现象 甲：黑色粉末中含有少量红色固体 乙：红色固体有金属光泽，混有极少量黑色物质 实验2：取一定量的混合物，用乙装置进行实验。 序号 木炭粉与氧化铜的质量比 反应后物质的颜色、状态 2-1 1：9 红色固体有金属光泽 混有少量黑色物质 2-2 1：10 混有很少量黑色物质 2-3 1：11 混有极少量黑色物质 2-4 1：12 无黑色物质 2-5 1：13 混有较多黑色物质 解释与结论 (1)实验前，小组同学将木炭研磨成粉末的目的是 。写出C和反应的化学方程式： 。 (2)实验1的目的是 。 (3)他们在检验了乙装置的气密性后，往试管中加入己干燥的药品并开始加热，当看到澄清的石灰水刚出现浑浊时， (填“能”或“不能”)确定氧化铜和木炭粉已经开始反应。 (4)实验2的结论是 。实验2没有进行质量比为的实验，理由是 。 【答案】(1) 增大反应物的接触面积，使反应更快、更充分 (2)探究氧化铜与木炭粉的受热面积对其反应的影响 (3)不能 (4) 加热方式相同的情况下，木炭粉与氧化铜反应的最佳质量比为1:12 木炭粉和氧化铜质量比为1:13时，氧化铜已过量 【详解】（1）实验前，小组同学将木炭研磨成粉末的目的是增大反应物的接触面积，使反应更快、更充分； 碳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； （2）实验1中，两个装置中的固体的受热面积不同，则该实验的目的是：探究氧化铜与木炭粉的受热面积对其反应的影响； （3）他们在检验了乙装置的气密性后，往试管中加入已干燥的药品并开始加热，碳和空气中的氧气反应生成二氧化碳，则看到澄清的石灰水刚出现浑浊时，不能确定氧化铜和木炭粉已经开始反应； （4）由实验2可知，当木炭粉和氧化铜质量比为1:12时，无黑色物质，说明此时二者恰好完全反应，则木炭粉与氧化铜反应的最佳质量比为1:12，故实验2的结论是：加热方式相同的情况下，木炭粉与氧化铜反应的最佳质量比为1:12； 由实验2可知，当木炭粉和氧化铜质量比为1:13时，混有较多黑色物质，说明此时氧化铜已过量，则无需进行质量比为1:14的实验，故填：木炭粉和氧化铜质量比为1:13时，氧化铜已过量。 2 / 27 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题5 物质的微观构成 课题3 结构多样的碳单质 第2课时 碳有哪些重要的化学性质 教学目标 1．了解常温下碳的稳定性。 2．掌握碳与氧气、某些氧化物反应的现象及条件。 3．知道碳与某些氧化物反应的原理与应用。 4．理解反应物用量不同对碳燃烧产物的影响。 重点和难点 重点：碳与氧气和某些氧化物的反应；木炭还原氧化铜的实验操作与现象。 难点：理解反应物用量不同对碳燃烧产物的影响。 ◆知识点一 碳的稳定性 1． 下，碳的化学性质 ，受日光照射或与空气、水接触，都不容易发生化学变化。 2．原因：碳原子的最外层电子数为4，常温下 。 3．用途： （1）用炭黑制成的 书写绘画； （2）档案资料用 书写； （3）木质电线杆埋入地下部分 增强耐腐蚀性。 即学即练 1．《富春山居图》是元代画家黄公望创作的水墨画，水墨画所用墨汁的主要成分为炭黑，用这种墨汁画的水墨画不易褪色，这是因为墨汁中的碳在常温下具有的性质是 A．硬度高 B．化学性质不活泼 C．吸附性强 D．具有可燃性 2．传统文化唐代著名书法家颜真卿所作的《自书告身帖》至今仍不褪色，是因为墨汁中的碳 A．具有可燃性 B．在常温下性质稳定 C．具有氧化性 D．具有还原性 ◆知识点二 碳与氧气的反应 1. 氧气充足： 当氧气充足时，碳 燃烧，生成 ，同时放出大量的热。 （1）现象： 。 （2）表达式： 文字表达式： 符号表达式： 2. 氧气不足： 当氧气不充足时，碳 燃烧，生成 ，同时放出热量。 （1）表达式： 文字表达式： 符号表达式： （2）一氧化碳： ①性质： 色、 味的气体、 溶于水，有 。 ②一氧化碳使人中毒的原因：极易与血液中的 结合，从而阻碍血红蛋白与氧气结合，造成生物体内缺氧，严重时会危及生命。 ③防止一氧化碳中毒的措施：要保证有充分的 措施，防止一氧化碳中毒。 ④一氧化碳中毒处置方法：轻度的应 ，严重的应立即 。 3. 思考与讨论： （1）根据碳单质的可燃性推测碳有什么用途？ （2）冬天在房间你用煤或木炭取暖时，怎样做能防止煤气中毒？ ①从反应的角度：保证空气（氧气） ，使煤或木炭 ； ②从装置角度：安装 、 （传感器）； ③从操作角度：开窗 。 4. 拓展提升： （1）反应物相同时，若 不同，则 不同。 （2）证明某物质含有碳元素 ①方法：证明其燃烧有二氧化碳生成 ②操作： 。 特别提醒： 1.碳不充分燃烧也放出热量，但是比充分燃烧放出的热量少。 2.一氧化碳难溶于水，不能使用在室内放一盆水的方法防止一氧化碳中毒。室内烧炭一定要有良好的通风装置。 即学即练 1．根据木炭与氧气的反应，回答问题。 (1)木炭在足量氧气中燃烧的现象为 ，反应的化学方程式为 ，用 可以检验生成的气体。 (2)冬天在门窗紧闭的房间内烧木炭取暖，易导致木炭不充分燃烧，反应的化学方程式为 。 (3)上述两个反应都体现了碳的 性，也说明反应物和反应条件相同时，反应物间的 不同，产物可能不同。 2．化学兴趣小组取一定质量木炭粉和氧气在密闭耐高温容器中引燃，用压强传感器测定容器内压强的变化如图所示（起始压强为，已知：一定温度和体积下，容器内压强与气体分子数目成正比），请根据图示信息回答下列问题。 (1)图中AB段压强变化不明显的原因是 。 (2)BC段压强快速上升的原因是 。 (3)CD段压强下降的原因是 。 ◆知识点三 碳与某些氧化物的反应 1．木炭与氧化铜反应 实验探究： （1）实验步骤： ①将烘干的木炭粉末和氧化铜粉末放入研钵中充分研磨，观察研磨后的固体。 ②取研磨后的固体平铺于硬质试管底部，将导管通入澄清石灰水中，用酒精喷灯对固体加热，观察硬质试管和澄清石灰水中的现象。 ③几分钟后，撤出导管，熄灭酒精喷灯，待装置冷却后，将试管中的固体倒在滤纸上，观察固体颜色、光泽的变化。 （2）实验记录： 性质与现象 反应前 反应后 固体物质的颜色、光泽 固体 色、 光泽 出现 色固体、 光泽 盛有澄清石灰水的试管中的现象 无明显现象 （3）实验结论： 条件下，木炭与氧化铜反应生成 。 （4）表达式： 文字表达式： 符号表达式： （5）证据推理： ①说明固体加热后有铜生成的现象： 。 ②说明固体加热后有二氧化碳生成的现象： 。 （6）实验注意点： ①实验结束后，先撤出导气管，再停止加热的目的： 。 ②待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因： 。 （7）应用：用于冶金工业 工业炼铁：利用焦炭将铁从它的氧化物中还原出来。 文字表达式： 符号表达式： 2．木炭与二氧化碳反应 （1）高温条件下，木炭与二氧化碳反应生成一氧化碳。该反应是 反应。 （2）表达式： 文字表达式： 符号表达式： （3）应用：烧得很旺的煤炉，添加大量的新煤后，炉口有 出现，炉火温度 。 特别提醒： 1. 木炭还原氧化铜实验中，木炭粉和氧化铜粉末需烘干，防止木炭与水蒸气反应生成的氢气和一氧化碳与氧化铜反应。 2.木炭配比比理论值稍微多一点，因为木炭会和试管中的氧气反应。 即学即练 1．华为手机搭载的先进芯片备受关注，制取芯片的主要材料是硅，其生产过程涉及的主要化学反应为2C+SiO2Si+2CO↑。关于该反应叙述错误的是 A．2C表示2个碳原子 B．C具有还原性 C．该反应有两种氧化物 D．参加反应的C和SiO2的质量比为2∶1 一、 碳与氧气反应 现象 发出 ，放出热量，生成 。 反应物 氧气充足，碳 燃烧 氧气不足，碳 燃烧 文字表达式 符号表达式 C + O2 CO2 C + O2 CO 结论 反应物相同时，若 不同，则 不同 实践应用 1．碳在氧气中燃烧的现象是_____。 A．发出白色的光 B．生成黑色固体 C．产生蓝色火焰 D．生成二氧化碳 2．（24-25九年级上·宁夏银川·月考）下列有关碳和碳的氧化物，说法正确的是 A．C60是由分子构成的，在超导、催化、能源及医学等领域有重要的应用 B．金刚石和石墨的化学性质截然不同 C．碳在氧气中燃烧生成二氧化碳，在空气中燃烧生成一氧化碳 D．冬天用煤火取暖时，在室内放一盆水可防止CO中毒 二、木炭与氧化铜反应的实验 实验现象 ①没有光泽的黑色粉末逐渐变成 ； ②澄清石灰水 。 表达式 文字表达式： 符号表达式： 实验结论 生成了红色的 和 ； 实验注意点 （1）实验结束后，先撤出导气管，再停止加热的目的：防止 。 （2）待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因：防止 。 应用 冶炼金属，如炼铁。 实践应用 1．用木炭与氧化铜的实验如图，回答下列问题。 (1)酒精灯加网罩的目的是 。 (2)刚开始预热，试管②中立即产生气泡，但石灰水不变浑浊，原因是 。 (3)继续加热，观察到石灰水逐渐 ，黑色粉末中出现 。请你写出试管①中反应的符号表达式： ，这个实验说明木炭具有 性。 (4)停止加热时，应先将导管从试管②中撤出，并用弹簧夹夹紧乳胶管，待试管①冷却后再把试管里的粉末倒出。这样操作的原因是 。 考点一 常温下碳的稳定性 【例1】用墨写的福字和春联成为春节的传统，福字和春联在次年更换时墨迹依然清晰，体现出碳单质具有的性质是 A．常温下，碳的化学性质稳定 B．氧化性 C．可燃性 D．还原性 解题要点 碳在常温下化学性质稳定，不容易与空气中的氧气发生反应。 【变式1-1】《庐山图》绘制了九江庐山的壮丽景色，是一幅泼墨泼彩图。用墨绘制的国画千百年都不易褪色，主要是因为墨中的碳 A．有吸附性 B．不溶于水 C．有可燃性 D．常温下化学性质稳定 【变式1-2】平顺大云院的佛殿内保存有五代壁画46平方米，画作承袭晚唐时期流行的“焦墨薄彩”风格，线条浓淡分明，转折有序。历经千年，墨迹依然清晰，是由于常温下碳     A．不易溶于水 B．化学性质不活泼 C．具有还原性 D．熔点较高 考点二 碳与氧气的反应 【例2】如图是我国科学家成功合成的C10和C14两种碳分子材料。有关C10和C14的说法不正确的是 A．C10和C14都属于新型化合物 B．构成C10和C14的分子不同 C．C10和C14在氧气中充分燃烧都生成二氧化碳 D．C10和C14都是碳元素组成的单质 解题要点 氧气充足，碳充分燃烧，生成二氧化碳；氧气不足，碳不充分燃烧，生成一氧化碳。 【变式2-1】（24-25八年级下·上海·阶段练习）木炭具有可燃性，根据性质决定用途，所以其可以用作 A．吸附剂 B．燃料 C．冶炼金属 D．制墨水 【变式2-2】分析下列化学反应，所得结论不正确的是          A．反应物的量不同时，生成物可能会不同 B．碳、一氧化碳都可用作燃料 C．上述反应都是化合反应，且生成物都是氧化物 D．的转化都只能通过与反应来实现 考点三 木炭还原氧化铜实验 【例3】下列关于木炭与氧化铜反应的实验说法不正确的是 A．实验中观察到黑色固体变为红色，澄清石灰水变浑浊 B．核反应中木炭具有还原性 C．若生成的气体中含有一氧化碳，则反应时消耗碳、氧元素的质量比小于3：8 D．酒精灯加网罩的目的是使火焰集中并提高温度 解题要点 （1）实验现象：黑色粉末逐渐变成光亮的红色，澄清石灰水变浑浊。 （2）注意点：①火焰加金属网罩的目的：集中火焰，提高温度。 ②实验结束后，先撤出导气管，再停止加热的目的：防止石灰水倒流炸裂热的试管。 ③待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因：防止热的铜接触空气又被氧化。 【变式3-1】木炭还原氧化铜的实验如图所示，有关说法不正确的是 A．大试管中反应的化学方程式为 B．小试管中现象为澄清石灰水变浑浊 C．依据质量守恒定律，反应前后大试管中固体总质量不变 D．反应后，大试管中铜元素的质量分数增大 【变式3-2】用木炭还原氧化铜的实验如图所示： (1)酒精灯加网罩的目的是 。 (2)刚开始预热，试管②中立即产生气泡，但石灰水不变浑浊，原因是 。 (3)继续加热，观察到试管①中的现象是 。 (4)请写出试管①中发生反应的化学方程式是： ，该反应中木炭发生了 反应(填“氧化”或“还原”)；表示反应停止的现象 。 (5)该实验结束后，应先 然后再 。 考点四 碳与某些氧化物的反应 【例4】华为麒麟芯片9000S的研发成功，实现国产芯片的自主可控，展示我国科技实力的自信。工业上用SiO2+2CSi+2X来制取粗硅，下列说法正确的是 A．二氧化硅属于金属氧化物 B．化学方程式中X的化学式为CO2 C．该反应体现了碳的还原性 D．硅元素在地壳中的含量比氧高 【变式4-1】工业上火法炼镍的原理是。下列相关说法不正确的是 A．该反应中NiO发生氧化反应 B．碳在该反应中表现出还原性 C．在反应后碳元素的化合价升高 D．该过程还可能生成CO 【变式4-2】东汉《周易参同契》记载：“胡粉投火中，色坏还为铅”，主要原理是，下列有关说法错误的是 A．反应中发生了还原反应 B．反应中具有还原性 C．反应前后碳元素的化合价升高 D．反应前后固体物质的总质量不变 考点五 一氧化碳的性质 【例5】关于CO的叙述不正确的是 A．CO有可燃性，燃烧时有蓝色火焰 B．CO有还原性 C．CO可用向上排空气法收集 D．CO剧毒，易与血红蛋白结合，使人缺氧 【变式5-1】（25-26九年级上·上海·阶段练习）区别一氧化碳和二氧化碳的最好方法是 A．观察颜色 B．闻气味 C．通入澄清石灰水 D．点燃 【变式5-2】（24-25九年级上·河北保定·期末）CO被称为“冬季杀手”，当煤不充分燃烧时易产生CO，下列对CO的说法不正确的是 A．CO有毒，是因为其易与人体内的血红蛋白结合，使血红蛋白不能与氧气结合 B．CO无色无臭 C．在煤炉旁放一盆水，能防止CO中毒 D．CO能燃烧，可以做燃料 基础达标 1．（24-25八年级下·上海金山·期末）中国有上千年的书法文物，书法中用到的墨主要含碳，这体现了“碳”的 A．稳定性 B．可燃性 C．吸附性 D．导电性 2．（24-25九年级下·上海·月考）“钻石恒久远，一颗永流传”这句广告词被某杂志评为20世纪的经典广告之一，该广告词能体现钻石的性质是 A．不导热 B．不能导电 C．化学性质稳定 D．熔点低 3．（25-26九年级上·上海徐汇·期中）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 4．（24-25八年级下·上海嘉定·期末）物质的性质与用途不相符合的是 A．石墨有导电性——用作润滑剂 B．金刚石硬度大——用作玻璃刀 C．水溶解其他物质的能力强——用作溶剂 D．碳有可燃性——用作燃料 5．（2024·上海崇明·二模）类似金刚石结构的物质“T﹣碳”（化学式为C），在航空航天材料领域拥有广泛的应用前景。有关“T﹣碳”的说法错误的是 A．与碳﹣60互称为同素异形体 B．常温下化学性质稳定 C．物理性质与石墨相似 D．碳元素以游离态存在 6．（24-25九年级下·河南南阳·阶段练习）以2025年亚冬会吉祥物“滨滨”和“妮妮”为原型设计的石墨烯贺岁公仔，由于添加了石墨烯发热材料，为哈尔滨的严寒增添了暖意。下列关于石墨烯的说法错误的是 A．石墨烯不能导电 B．石墨烯是一种非金属单质 C．石墨烯在氧气中燃烧可生成 D．石墨烯的硬度大于金刚石 7．（2024·上海·中考真题）关于CO以下说法正确的是 A．无毒 B．加热还原氧化铜 C．密度比空气大 D．有刺激性气味 8．（23-24九年级上·江苏镇江·期末）用如图装置研究足量木炭和CuO（所用量相等）的反应。下列说法不正确的是 A．装置①中逐渐出现红色固体 B．装置②中固体变红，说明装置①中生成CO C．装置③中变浑浊，说明装置①中生成CO2 D．生成Cu的质量：装置①一定大于装置② 9．（23-24八年级下·上海·课前预习）二维材料是一类新兴材料（如图），我国科研人员在二维过渡材料碲化物及二维材料石墨烯的制备方向取得新进展。石墨烯因其奇特的超导、导电、磁性、催化活性等物理和化学性质，在催化、储能、光学等领域展现出重要应用潜力。 (1)二维材料石墨烯是一种 （填“单质”或“化合物”）。 (2)二维材料石墨烯与金刚石均由碳元素组成，但它们导电性差异很大，其原因是 。 (3)古代书法家使用墨汁书写的字画能够保存很长时间而不变色，这是因为单质碳在常温下 。单质碳还具有还原性，在高温条件下能还原氧化铜，其符号表达式为 。 10．（23-24八年级下·上海·月考）贴春联是春节的传统活动，书写春联常用到“笔、墨、纸、砚”。 (1)墨是中国传统水墨画的绘画材料。墨由炭黑中加入天然胶等制成。水墨画能长时间保存，这是因为常温下碳的化学性质 （填“稳定”或“不稳定”）。 (2)宋代《墨经》记载“立窑烧烟法”的示意图如图所示，炉膛口较小，松木置于炉膛中燃烧，瓮中收集的烟可用于制墨。“立窑烧烟法”利用了松木的 （填“完全”或“不完全”）燃烧。 (3)敦煌壁画色彩艳丽，矿物颜料功不可没，其蓝色源于石青[Cu3(OH)2(CO3)x]。石青中铜元素为+2价，x的值为 。 11．（23-24八年级下·上海·课时练习）用木炭与氧化铜的实验如图，回答下列问题。 (1)酒精灯加网罩的目的是 。 (2)刚开始预热，试管②中立即产生气泡，但石灰水不变浑浊，原因是 。 (3)继续加热，观察到石灰水逐渐变浑浊，黑色粉末中出现红色物质。请你写出试管①中反应的符号表达式： 。 (4)停止加热时，应先将导管从试管②中撤出，并用弹簧夹夹紧乳胶管，待试管①冷却后再把试管里的粉末倒出。这样操作的原因是 。 综合应用 12．（2025·上海松江·一模）碳还原氧化铜如图所示，判断该反应发生的现象是 A．被加热试管的管口有无色液滴 B．生成无色气体 C．导管口冒气泡 D．固体由黑色变红色 13．（2025·上海杨浦·三模）有关碳还原氧化铜的实验如图，分析正确的是 A．开始加热时，装置Ⅲ中出现的气泡是 B．实验中，装置I中铜元素的质量始终不变 C．停止加热前，必须将导管从装置Ⅲ中取出 D．结束后，装置I中仍有黑色固体说明碳过量 14．将一定质量的碳粉在密闭容器中引燃（如图甲），一段时间后碳粉完全反应。容器内装有压强传感器，用于监测容器内气体压强随时间的变化（在一定温度和体积下，气体压强与气体分子数成正比），得到如图乙所示的曲线。下列分析正确的是 A．ab段碳粉开始剧烈燃烧 B．cd段压强增大是因为只生成了 C．e点容器内的气体只有 D．de段压强下降是因为反应停止后温度降低 15．（24-25八年级下·上海静安·期末）在学习碳的化学性质时，我们学习了木炭和氧化铜的反应，该实验装置如下图所示。 (1)A装置中反应的化学方程式为 。 (2)该反应中A装置能看到的现象为___________。 A．黑色固体变红 B．红色固体变黑 C．氧化铜变红 D．氧化铜变黑 (3)实验装置中的止水夹的作用是___________。 A．防止冷凝水倒流炸裂试管 B．防止石灰水倒吸炸裂试管 C．防止反应物粉末堵塞导管 D．防止灼热的铜被再次氧化 (4)木炭的主要成分为石墨，与石墨互为同素异形体的物质是___________。 A．活性炭 B．焦炭 C．炭黑 D．金刚石 16．《天工开物》中记载中国古代重要的冶金技术之一火法炼铜：“凡铜砂入炉，与木炭同煅，火力到时，铜质如流，泻出成砣”。氧气充足时炼铜炉内炭火温度可达1200℃左右；铜的熔点为1083℃。 （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，该反应的基本类型是 。 （2）木炭和氧化铜在高温的条件下反应生成铜和二氧化碳，装置如图所示。试管中观察到的现象是 。反应结束后，先将导管移出液体，再熄灭酒精喷灯并迅速用弹簧夹夹紧橡胶管，待 后取出固体，这样操作的目的是 。反应后碳元素的化合价 (填“升高”“降低”或“不变”)。实验过程中还可能生成一氧化碳的原因是 。 （3）用上图装置进行碳粉还原氧化铜的实验时，说法正确的是 (不定项)。 A．当试管中黑色粉末变红时，证明碳粉与氧化铜发生了反应 B．当烧杯中开始出现气泡时，证明碳粉与氧化铜开始反应 C．反应结束后，试管中仍有黑色固体，说明碳粉一定有剩余 D．反应后固体减轻的质量大于氧化铜中氧元素的质量 拓展培优 17．（2025·上海徐汇·二模）下图是模拟竖炉炼铜的装置，打开止水夹，加热耐高温容器，一段时间后a、b两层中都有红色固体生成，澄清石灰水变浑浊，关于该实验的说法正确的是 A．b层发生反应的化学方程式为 B．a层的物质在加热过程中一定生成了 C．a层的物质在加热过程中一定没有生成 D．澄清石灰水可吸收 18．（25-26九年级上·上海·月考）高温下，碳可以和某些氧化物发生反应。 (1)化学兴趣小组利用如图仪器对木炭与氧化铜反应的气体产物进行探究。图中硬质短试管中反应的方程式是 。 (2)测得的气体浓度与反应物质量比之间的关系如图。 ①实验中一氧化碳产生的原因可能是 。 ②根据图示信息，该实验中要减少一氧化碳产生的措施 。 19．（24-25八年级下·上海·期末）某化学兴趣小组用木炭进行了相关探究。 【探究一】木炭的还原性 为探究碳还原氧化铜的最佳实验条件，用木炭和氧化铜的干燥混合物1~2.5g进行系列实验。 查阅资料：氧化铜()为黑色固体。 进行实验： 实验1：取质量比的木炭粉和氧化铜混合物1.3g，用甲、乙两种装置进行实验。 装置 现象 甲：黑色粉末中含有少量红色固体 乙：红色固体有金属光泽，混有极少量黑色物质 实验2：取一定量的混合物，用乙装置进行实验。 序号 木炭粉与氧化铜的质量比 反应后物质的颜色、状态 2-1 1：9 红色固体有金属光泽 混有少量黑色物质 2-2 1：10 混有很少量黑色物质 2-3 1：11 混有极少量黑色物质 2-4 1：12 无黑色物质 2-5 1：13 混有较多黑色物质 解释与结论 (1)实验前，小组同学将木炭研磨成粉末的目的是 。写出C和反应的化学方程式： 。 (2)实验1的目的是 。 (3)他们在检验了乙装置的气密性后，往试管中加入己干燥的药品并开始加热，当看到澄清的石灰水刚出现浑浊时， (填“能”或“不能”)确定氧化铜和木炭粉已经开始反应。 (4)实验2的结论是 。实验2没有进行质量比为的实验，理由是 。 16 / 17 学科网（北京）股份有限公司 $