第一节 认识碳单质（同步讲义）化学鲁教版五四学制2024八年级全一册

第六单元 碳的碳的化合物 第一节  认识碳单质 教学目标 1.知道碳单质的物理性质和用途 2.通过碳元素能形成多种单质，感受物质世界的多样性。 3.通过对生活中一些常见碳单质的使用情况，了解碳单质在常温下的稳定性和可燃性。 4.了解新型碳材料的优异性能和用途，感受化学在人类社会进步中的重要作用，激发学科自豪感。 5.在建构物质的 “结构一性质一用途”三者之间关系的化学学科方法中发展“宏观辨识与微观探析”素养。 重点和难点 重点：常见碳单质的结构、性质与用途。 难点：木炭、一氧化碳的还原性及还原氧化铜实验。 ◆知识点一 碳单质的物理性质 1．碳单质的物理性质和用途 碳单质 金刚石 石墨 C60 化学式 构成微粒 由 构成 由 构成 由 构成 结构 物理性质 无色透明的的固体。天然存在的最 的物质。 特殊条件下制备的金刚石薄膜 、 大； 好。 的有金属光泽的固体；很 ，有 ；熔点高，有良好的 。 有特殊的物理性质 用途 制装饰品(钻石)；制钻头、 、 ； 金刚石薄膜用作 ；用于 。 作电极或电刷、制铅笔芯、做坩埚，作机械高温润滑剂 用于 、 、材料科学等领域 物理性质不同的原因 金刚石、石墨和C60都是碳元素组成的单质，物理性质有明显差异的原因： 特别提醒 1．C60 中的60是指：一个C60分子中含有60个碳原子。 2．同种元素组成的物质不一定是单质，可能是混合物。（如O2和O3混合；红磷和白磷混合等） 3．同种元素组成的纯净物才是单质。 4．石墨在高温高压和催化剂的条件下可以转化为金刚石，二者是碳元素组成的不同单质，该转化是化学变化。 2．其它碳单质 （1）焦炭、木炭、活性炭和炭黑主要成分也是 ，结构与 类似。 木炭、活性炭有 的结构，因此有 ，活性炭的 比木炭强。 （2）活性炭的应用：可用于 中除去毒气、制糖业中 以制白糖；水的净化处理；冰箱去味；吸附装修产生的有害气体。 防毒面具 环保活性炭包 冰箱除臭剂 （3）活性炭、木炭的吸附性是 而不是 。 特别提醒 同种元素组成的物质一定是单质吗? 答：不一定。同种元素组成的物质可能是单质，也可能是混合物。如金刚石和石墨混合在一起，虽然只含有碳元素，但金刚石和石墨不是一种物质，它们混合在一起，属于混合物。同种元素组成的纯净物一定是单质。 即学即练 1．金刚石和石墨的微观结构如图，下列有关说法正确的是 A．金刚石和石墨的组成元素不相同 B．构成金刚石和石墨的原子大小不同 C．金刚石和石墨的化学性质相似，物理性质差别很大 D．石墨能导电，所以石墨是金属 2．现代科学又发现了H3、C60、C90、N5、N60、…，据此可作出的推测是 ①同一种元素可以形成多种单质    ②同种元素构成的物质不一定是纯净物 ③单质可能存在复杂的分子结构 ④同种元素形成的单质之间可能存在更多的相互转化。 A．只有①② B．只有②③ C．只有③④ D．①②③④ 3．碳是人类接触得最早、利用得最多的元素之一。 （1）化学中有一种分子结构形似足球的物质（如图1），其化学式为 。 （2）炭雕（如图2）是活性炭成型技术与传统雕刻工艺的完美结合。因为活性炭有 的结构，具有 能力，所以炭雕除了可以美化居住环境，还可以净化室内空气。 （3）图3表示的物质的名称是 ，是天然存在的最 的物质。 ◆知识点二 碳单质的化学性质 1．常温下化学性质 （原因：碳原子的最外层电子数为 ，电子不易 ）。 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． 性（作 ） 反应物 氧气充足，碳完全燃烧 氧气不足，碳不完全燃烧 化学方程式： 化学方程式： 应用 证明某物质含有碳元素（证明燃烧有二氧化碳生成）： 。 3． 性 （1）木炭还原氧化铜 木炭还原氧化铜实验装置 实验现象 实验结论 ①黑色粉末逐渐变成 ； ②澄清石灰水 。 木炭与氧化铜反应，生成铜和二氧化碳； 化学方程式： 实验分析析 ①木炭粉和氧化铜粉末烘干的原因： 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火焰加金属网罩的目的： 。 ③实验结束后，先撤出导气管，再停止加热的目的： 。 ④待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因： 。 ⑤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。 （2）碳还原金属氧化物（用于工业冶炼金属）碳 + 某些金属氧化物金属单质 + CO2↑ 如：焦炭还原氧化铁： （3）碳还原非金属氧化物（如二氧化碳） 化学方程式： （4）一氧化碳能被氧化为二氧化碳，也能把铜等金属从它们的氧化物中还原出来。 化学方程式： 特别提醒 一氧化碳是无色无味的气体，它的存在不容易被觉察。当一氧化碳随呼吸进入人体血液后，便与血液中的血红蛋白结合，使血液失去了输送氧气的能力，导致一氧化碳中毒。人吸入少量的一氧化碳就会头痛，吸入较多量时，就可能导致死亡。煤炉、煤气灶及燃气热水器中的燃料不充分燃烧时会产生一氧化碳气体，使用时一定要保持良好的通风和有效的排气，确保安全。 即学即练 1．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 2．对于化学反应，下列说法不正确的是 A．产物是一种空气污染物 B．此反应中碳元素有两种化合价 C．此反应涉及两种氧化物 D．此反应为化合反应 3．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 对还原反应的认识 在反应2CuO+C2Cu+CO2↑中，氧化铜失去氧而变成单质铜，氧化铜被还原，发生还原反应。氧化铜在反应中提供氧，具有氧化性，是氧化剂。木炭夺去了氧化铜里的氧生成了二氧化碳，发生了氧化反应。木炭是使氧化铜还原为铜的物质，具有还原性，是还原剂。 实践应用 1．明代宋应星所著的《天工开物》曾记载了炼锡的方法，其化学方程式为：，发生还原反应的物质是 A．C B．SnO2 C．CO D．Sn 2．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 考点一 碳单质的结构对其性质的影响 【例1】根据图示，分析下列说法，其中描述错误的是 A．四种物质都是由碳原子构成的 B．四种物质均可以在氧气中燃烧 C．碳纳米管具有尺寸小、导电性好等特点 D．金刚石和石墨性质存在差异的原因是原子排列方式不同 【变式1-1】C60是1985年科学家发现的一种物质，下列关于它的叙述中，错误的是 ①每个C60分子由60个碳原子构成   ②每个C60分子由60个碳元素组成 ③C60是一种单质                  ④C60是一种化合物。 A．①③ B．②④ C．②③ D．①④ 【变式1-2】下列关于碳的各种模型（如图）的说法，不正确的是 A．图1是碳原子的原子结构示意图，由图可知碳原子的质子数、电子数均为6 B．由图2可知一个碳原子的质量为12.01 C．图3中三种物质都由碳元素组成 D．图3中石墨与金刚石的结构不同，所以物理性质也不同 考点二 常见碳单质的性质与用途 【例2】（2025·江苏盐城·中考真题）下列物质的性质与用途不具有对应关系的是（ ） A．金刚石的硬度大——用于制作钻头 B．锡铅合金的熔点低——用于焊接金属 C．CO具有还原性——用于炼铁 D．石墨具有导电性——用于制作铅笔芯 【变式2-1】下列物质的用途错误的是 A．石墨可用于制铅笔芯 B．C60可用作超导材料 C．金刚石可用于裁割玻璃 D．木炭可用作干电池电极 【变式2-2】下列有关含碳物质的性质或用途对应不正确的是 选项 物质 性质 用途 A 金刚石 硬度大 用于钻机的钻头 B 石墨 质软 用作电极材料 C 活性炭 吸附性 除去色素和异味 D 木炭 可燃性 用作燃料 考点三 碳单质的化学性质 【例3】下图表示物质间转化关系，甲是单质； 乙、丙是组成元素完全相同的氧化物； 乙可以用作灭火；(部分物质和反应条件已经略去)。则： （1）甲的化学式为 ； （2）乙生成丙的化学方程式为 ，该反应的类型是 。 【变式3-1】下列有关碳的化学性质的描述中正确的是(　　) A．碳单质具有可燃性，燃烧时一定生成二氧化碳 B．碳充分燃烧时放热，不充分燃烧时吸热 C．木炭可以燃烧，金刚石不能燃烧 D．C60在氧气中充分燃烧的化学方程式为C60+60O260CO2 【变式3-2】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 ，D点的气体成分是 （写化学式）。 考点四 碳单质一氧化碳的还原性 【例4】单质碳、氢气和一氧化碳有着相似的化学性质：可燃性和还原性。学校兴趣小组设计实验进行了验证： （1）甲实验：其中反应的化学方程式： ，还原剂是 ，现象是 。 （2）乙实验：能够证明试管中反应已经发生的明显现象有 (填字母)。若实验室没有酒精喷灯，可以用 和 代替。 A．红色粉末变为黑色         B．导管口出现气泡 C．澄清石灰水出现大量浑浊   D．试管口有无色液滴 （3）甲乙两个实验中加热装置不一样，说明 实验所需的温度更高。 【变式4-1】如图所示是碳与氧化铜反应的实验装置，下列说法错误的是    A．网罩的作用：集中火焰并提高温度 B．试管b的作用是检验有二氧化碳生成 C．试管a中黑色粉末变红，说明碳具有还原性 D．反应结束后立即把试管a中的物质倒出来观察现象 【变式4-2】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装置，开展以下探究活动。 （1）写出木炭与氧化铜反应的化学方程式 ，其中发生还原反应的物质是 。 （2）判断木炭与氧化铜已经发生反应的依据是 。 （3）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）。 基础达标 1．某物质含有一种元素 A．可能是纯净物也可能是混合物 B．可能是单质也可能是化合物 C．一定是混合物 D．一定是纯净物 2．金刚石、石墨都是由碳元素组成的物质，下列说法正确的是 A．它们都是黑色固体 B．它们的碳原子排列方式不同 C．它们都能导电 D．它们的物理性质相同 3．“碳家族”的成员很多。下列关于其成员说法正确的是 A．石墨不具有润滑性 B．C60单质是由碳原子直接构成的 C．金刚石和石墨都能导电 D．常温下碳的化学性质不活泼 4．下列有关碳单质的说法，正确的是 A．石墨有优良的导电性，可以用作电极 B．活性炭和石墨都是碳的单质，都可用来填充防毒面具 C．在一定条件下，石墨可转化为金刚石，这个变化是物理变化 D．金刚石、石墨和都是黑色固体 5．2025年1月10日全球首列碳纤维地铁列车“CETROVO1.0碳星快轨”在青岛地铁1号线开启运营之旅，其车体、转向架构架等主承载结构均采用碳纤维复合材料制造，实现了车辆性能的升级。碳纤维的主要成分是由碳原子直接构成的物质。下列有关说法正确的是 A．碳纤维在氧气中充分燃烧生成二氧化碳 B．碳纤维与金刚石的性质完全相同 C．碳纤维是一种新型化合物 D．碳纤维是一种金属单质 6．碳纳米管是一种由碳原子构成的直径为几个纳米的空心管，下列说法错误(　　) A．碳纳米管是一种新型的化合物 B．碳纳米管常温下性质稳定 C．碳纳米管完全燃烧生成物是CO2 D．碳纳米管材料管道多，表面积大吸附强 7．相同质量的碳燃烧分别生成和，消耗氧气的质量比是 A． B． C． D． 8．（多选）明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火锻红，冷淀，毁罐取出，即倭铅也”（注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，煅烧时分解为氧化锌和二氧化碳。泥罐中掺有煤炭），下列说法不正确的是 A．倭铅是指金属锌和铅的混合物 B．煤炭中起作用的主要成分是C C．冶炼Zn过程中，ZnO发生了还原反应 D．反应过程中只有锌元素化合价发生改变 9．结合下列图片，回答问题。 （1）属于金刚石用途的是 （填字母）。 （2）利用了石墨导电性的是 （填字母）；石墨可用于制铅笔芯，是因为石墨的 （填性质）。 （3）冰箱除味剂中含有活性炭，该物质具有 的结构。 10．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 。 11．某实验小组尝试利用木炭和氧化铜混合制备铜，进行了如下实验： （1）加热一段时间后，观察到a试管中的现象为 ，反应的方程式为 ，b试管中的现象为 。 （2）实验结束时，应先 (选填“将导管撤出石灰水”或“移开酒精喷灯”)，原因是 。移开酒精喷灯后，还应立即用弹簧夹夹紧乳胶管，这样做的目的是 。 （3）利用下图甲装置进行实验可知，碳与氧化铜反应除了生成CO2可能还会产生CO。CO和CO2的体积分数(ppm)与时间(t)变化情况如图乙所示。 老师指出CO不一定是木炭与氧化铜反应产生的，请分析可能的原因是 。 综合应用 12．实验测得某物质中只含有碳元素，则这种物质 A．一定是金刚石或石墨中的一种 B．可能是一种碳单质，也可能是几种碳单质组成的混合物 C．一定是含碳元素的单质 D．一定是金刚石、石墨和组成的混合物 13．碳的单质除了金刚石、石墨和C60外，科学家们还合成了C90、C240、C540等系列物质，据此可作出的推测是（　　） ①同一种元素可以形成多种单质； ②单质可能存在复杂的分子结构； ③单质的研究具有广阔的前景； ④同种元素形成的单质之间可能存在更多的互相转化。 A． 只有①② B．只有②③ C．只有③④ D．①②③④ 14．将6g碳和12g氧气放入密闭容器中引燃，两者恰好完全反应。则密闭容器中的物质是 A．CO B．CO2和CO C．O2和CO2 D．无法确定 15．下图是碳与其他物质之间的性质关系(“－”表示物质间可发生反底，“→”表示物质间可发生转化，反应条件及部分生成物已省略)，下列说法正确的是    A．反应①前后碳元素化合价不变 B．反应②前固体要混合均匀，增大接触面积 C．反应③前后固体质量增加，不符合质量守恒定律 D．反应④中与质量比为，一定只生成 16．（2025·陕西·中考真题）中国古代冶炼锡常用的方法是将数百斤锡砂（主要成分是）和数百斤木炭混合，使其在高温下反应，生成锡的反应是：。下列说法正确的是（ ） A．中锡元素的化合价为+2 B．上述反应是置换反应 C．和木炭质量比为时，二者恰好完全反应 D．木炭在冶炼中只起到燃烧放热的作用 17．取碳和氧化铜的混合物ag在一定条件下恰好完全反应，相关量的变化如下图。下列说法正确的是 A．M点对应的固体物质只有两种 B．N点对应的固体为黑色 C．反应后产生气体的总质量为（a-b）g D．内，固体中铜元素的质量分数不变 18．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 。 拓展培优 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。 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 碳的碳的化合物 第一节  认识碳单质 教学目标 1.知道碳单质的物理性质和用途 2.通过碳元素能形成多种单质，感受物质世界的多样性。 3.通过对生活中一些常见碳单质的使用情况，了解碳单质在常温下的稳定性和可燃性。 4.了解新型碳材料的优异性能和用途，感受化学在人类社会进步中的重要作用，激发学科自豪感。 5.在建构物质的 “结构一性质一用途”三者之间关系的化学学科方法中发展“宏观辨识与微观探析”素养。 重点和难点 重点：常见碳单质的结构、性质与用途。 难点：木炭、一氧化碳的还原性及还原氧化铜实验。 ◆知识点一 碳单质的物理性质 1．碳单质的物理性质和用途 碳单质 金刚石 石墨 C60 化学式 C C C60 构成微粒 由碳原子构成 由碳原子构成 由C60分子构成 结构 物理性质 无色透明的的固体。天然存在的最硬的物质。 特殊条件下制备的金刚石薄膜透光性好、硬度大；导热性好。 灰黑色的有金属光泽的固体；很软，有滑腻感；熔点高，有良好的导电性。 有特殊的物理性质 用途 制装饰品(钻石)；制钻头、切割大理石、裁玻璃； 金刚石薄膜用作光学窗口和透镜的涂层；用于集成电路基板散热。 作电极或电刷、制铅笔芯、做坩埚，作机械高温润滑剂 用于超导、催化、材料科学等领域 物理性质不同的原因 金刚石、石墨和C60都是碳元素组成的单质，物理性质有明显差异的原因： 原子的排列方式不同 特别提醒 1．C60 中的60是指：一个C60分子中含有60个碳原子。 2．同种元素组成的物质不一定是单质，可能是混合物。（如O2和O3混合；红磷和白磷混合等） 3．同种元素组成的纯净物才是单质。 4．石墨在高温高压和催化剂的条件下可以转化为金刚石，二者是碳元素组成的不同单质，该转化是化学变化。 2．其它碳单质 （1）焦炭、木炭、活性炭和炭黑主要成分也是碳单质，结构与石墨类似。 木炭、活性炭有疏松多孔的结构，因此有吸附性，活性炭的吸附作用比木炭强。 （2）活性炭的应用：可用于防毒面具中除去毒气、制糖业中脱色以制白糖；水的净化处理；冰箱去味；吸附装修产生的有害气体。 防毒面具 环保活性炭包 冰箱除臭剂 （3）活性炭、木炭的吸附性是物理性质而不是化学性质。 特别提醒 同种元素组成的物质一定是单质吗? 答：不一定。同种元素组成的物质可能是单质，也可能是混合物。如金刚石和石墨混合在一起，虽然只含有碳元素，但金刚石和石墨不是一种物质，它们混合在一起，属于混合物。同种元素组成的纯净物一定是单质。 即学即练 1．金刚石和石墨的微观结构如图，下列有关说法正确的是 A．金刚石和石墨的组成元素不相同 B．构成金刚石和石墨的原子大小不同 C．金刚石和石墨的化学性质相似，物理性质差别很大 D．石墨能导电，所以石墨是金属 【答案】C 【解析】A、金刚石和石墨均属于碳单质，均是由碳元素组成，不符合题意； B、金刚石和石墨均是由碳原子构成，原子大小相同，不符合题意； C、金刚石和石墨均是由碳原子构成，化学性质相似，但是碳原子的排列方式不同，故物理性质差异很大，符合题意； D、石墨属于非金属单质，不是金属，不符合题意。 故选C。 2．现代科学又发现了H3、C60、C90、N5、N60、…，据此可作出的推测是 ①同一种元素可以形成多种单质    ②同种元素构成的物质不一定是纯净物 ③单质可能存在复杂的分子结构 ④同种元素形成的单质之间可能存在更多的相互转化。 A．只有①② B．只有②③ C．只有③④ D．①②③④ 【答案】D 【解析】①同一种元素可以形成多种单质，如氧元素可以形成氧气、臭氧，碳元素可以形成金刚石、石墨，该说法正确； ②同种元素构成的物质有多种，故同种元素构成的物质不一定是纯净物，如C60和C90形成的物质中只含碳元素一种元素，但属于混合物，该说法正确； ③单质中可能含有多个原子，可能存在复杂的分子结构，该说法正确； ④同种元素形成的单质之间能相互转化，单质越多，则存在的相互转化也可能越多，该说法正确。 故选D。 3．碳是人类接触得最早、利用得最多的元素之一。 （1）化学中有一种分子结构形似足球的物质（如图1），其化学式为 。 （2）炭雕（如图2）是活性炭成型技术与传统雕刻工艺的完美结合。因为活性炭有 的结构，具有 能力，所以炭雕除了可以美化居住环境，还可以净化室内空气。 （3）图3表示的物质的名称是 ，是天然存在的最 的物质。 【答案】（1） （2）疏松多孔 吸附 （3）金刚石 硬 【解析】（1）图1中结构形似足球的物质的化学式为 （2）活性炭具有吸附性是因为活性炭结构疏松多孔，才使其具有吸附能力，故填疏松多孔；吸附； （3） 由图可知，该结构为金刚石的结构，金刚石是自然界硬度最大的物质，故填金刚石；硬； ◆知识点二 碳单质的化学性质 1．常温下化学性质不活泼（原因：碳原子的最外层电子数为4，电子不易得失）。 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（作燃料） 反应物 氧气充足，碳完全燃烧 氧气不足，碳不完全燃烧 化学方程式：C + O2 CO2 化学方程式：2C + O2 2CO 应用 证明某物质含有碳元素（证明燃烧有二氧化碳生成）： 点燃该物质，火焰上方罩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。 3．还原性 （1）木炭还原氧化铜 木炭还原氧化铜实验装置 实验现象 实验结论 ①黑色粉末逐渐变成光亮的红色； ②澄清石灰水变浑浊。 木炭与氧化铜反应，生成铜和二氧化碳； 化学方程式：C + 2CuO2Cu+CO2↑ 实验分析析 ①木炭粉和氧化铜粉末烘干的原因： 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火焰加金属网罩的目的：集中火焰，提高温度。 ③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。 ④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。 ⑤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。 （2）碳还原金属氧化物（用于工业冶炼金属） 碳 + 某些金属氧化物金属单质 + CO2↑ 如：焦炭还原氧化铁：2Fe2O3 + 3C4Fe + 3CO2↑ （3）碳还原非金属氧化物（如二氧化碳） 化学方程式：C + CO22CO （4）一氧化碳能被氧化为二氧化碳，也能把铜等金属从它们的氧化物中还原出来。 化学方程式：2CO+O22CO2 CO+CuO Cu+CO2 特别提醒 一氧化碳是无色无味的气体，它的存在不容易被觉察。当一氧化碳随呼吸进入人体血液后，便与血液中的血红蛋白结合，使血液失去了输送氧气的能力，导致一氧化碳中毒。人吸入少量的一氧化碳就会头痛，吸入较多量时，就可能导致死亡。煤炉、煤气灶及燃气热水器中的燃料不充分燃烧时会产生一氧化碳气体，使用时一定要保持良好的通风和有效的排气，确保安全。 即学即练 1．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。 2．对于化学反应，下列说法不正确的是 A．产物是一种空气污染物 B．此反应中碳元素有两种化合价 C．此反应涉及两种氧化物 D．此反应为化合反应 【答案】B 【解析】A. 该反应产物为一氧化碳（）。一氧化碳有毒，能与血红蛋白结合导致人体缺氧，是常见的空气污染物。因此，该说法正确； B. 反应物中：碳单质（）的化合价为 （单质中元素化合价均为 ）；二氧化碳（）中，氧元素化合价为 ，根据化合物元素正负化合价代数和为 ，得出碳元素化合价为 。同理，求得一氧化碳（）中，碳元素化合价为 。整个反应中，碳元素表现出三种化合价：、 和 。选项说“有两种化合价”，与事实不符，说法错误； C.氧化物是由两种元素组成且其中一种为氧元素的化合物。反应物：二氧化碳（）由碳和氧两种元素组成，是氧化物；碳单质（）不是氧化物。产物：一氧化碳（）由碳和氧两种元素组成，是氧化物。因此，反应涉及两种氧化物： 和 。该说法正确； D. 化合反应是指两种或两种以上物质生成一种新物质的反应。本反应中，反应物为碳（）和二氧化碳（），生成物为一氧化碳（），符合化合反应定义（多变一）。说法正确。 故选 B。 3．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 【解析】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。 对还原反应的认识 在反应2CuO+C2Cu+CO2↑中，氧化铜失去氧而变成单质铜，氧化铜被还原，发生还原反应。氧化铜在反应中提供氧，具有氧化性，是氧化剂。木炭夺去了氧化铜里的氧生成了二氧化碳，发生了氧化反应。木炭是使氧化铜还原为铜的物质，具有还原性，是还原剂。 实践应用 1．明代宋应星所著的《天工开物》曾记载了炼锡的方法，其化学方程式为：，发生还原反应的物质是 A．C B．SnO2 C．CO D．Sn 【答案】B 【解析】根据可知，SnO2在该过程中失去了氧，发生了还原反应。故选B。 2．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 【解析】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。 考点一 碳单质的结构对其性质的影响 【例1】根据图示，分析下列说法，其中描述错误的是 A．四种物质都是由碳原子构成的 B．四种物质均可以在氧气中燃烧 C．碳纳米管具有尺寸小、导电性好等特点 D．金刚石和石墨性质存在差异的原因是原子排列方式不同 【答案】A 【解析】A、金刚石、石墨、碳纳米管都是由碳原子构成的，是由分子构成的，说法错误，符合题意； B、金刚石、石墨、碳纳米管、都属于碳单质，均可以在氧气中燃烧，说法正确，不符合题意； C、碳纳米管具有尺寸小、导电性好等特点，说法正确，不符合题意； D、金刚石和石墨性质存在差异的原因是碳原子的排列方式不同，说法正确，不符合题意。 故选：A。 【变式1-1】C60是1985年科学家发现的一种物质，下列关于它的叙述中，错误的是 ①每个C60分子由60个碳原子构成   ②每个C60分子由60个碳元素组成 ③C60是一种单质                  ④C60是一种化合物。 A．①③ B．②④ C．②③ D．①④ 【答案】D 【分析】化学式的意义分为宏观和微观：宏观表示一种物质及该物质的组成元素；微观表示一种分子及构成这种分子的原子个数；单质是由一种元素组成的纯净物；化合物是由不同种元素组成的纯净物。 【解析】①C60是由C60分子构成，每个C60分子由60个碳原子构成，故说法正确，不符合题意； ②每个C60分子由60个碳元素组成是错误的，因为元素是宏观概念，只讲种类，不讲个数，故说法错误，符合题意； ③由分析可知，C60是由谈元素组成，属于单质 ，故说法正确，不符合题意； ④C60是一种化合物是错误的，故符合题意，因此，叙述中错误的是①④； 故选D。 【变式1-2】14．下列关于碳的各种模型（如图）的说法，不正确的是 A．图1是碳原子的原子结构示意图，由图可知碳原子的质子数、电子数均为6 B．由图2可知一个碳原子的质量为12.01 C．图3中三种物质都由碳元素组成 D．图3中石墨与金刚石的结构不同，所以物理性质也不同 【答案】B 【解析】A、由碳原子的结构示意图可知，碳原子的质子数、核外电子数均为6，故此项正确； B、根据元素周期表中碳元素的相关信息，碳的相对原子质量是12.01，而不是一个碳原子的质量，故此项错误； C、图3中三种物质都是由碳元素组成的单质，故此项正确； D、石墨与金刚石物理性质不同是因为碳原子排列方式不同或结构不同，故此项正确。 故选B。 考点二 常见碳单质的性质与用途 【例2】（2025·江苏盐城·中考真题）下列物质的性质与用途不具有对应关系的是（ ） A．金刚石的硬度大——用于制作钻头 B．锡铅合金的熔点低——用于焊接金属 C．CO具有还原性——用于炼铁 D．石墨具有导电性——用于制作铅笔芯 【答案】D 【解析】A．金刚石的硬度大——用于制作钻头，金刚石是碳的同素异形体，具有硬度大的性质，金刚石是天然存在的最硬物质。这一性质使其适合用于制作钻头、切割工具等，因为钻头需要高硬度来穿透或研磨其他材料。因此，性质与用途对应，A正确； B．锡铅合金的熔点低——用于焊接金属，锡铅合金是一种合金。其熔点低的性质使它在焊接时容易熔化，填充金属缝隙，冷却后形成牢固连接，而不会损坏工件。因此，性质与用途对应，B正确； C．CO具有还原性——用于炼铁，一氧化碳（CO）具有还原性。在炼铁高炉中，CO作为还原剂，将铁矿石（如 Fe2O3）还原为铁。因此，性质与用途对应，C正确； D．石墨具有导电性——用于制作铅笔芯，石墨是碳的同素异形体，具有导电性。铅笔芯的用途是基于石墨的质软、润滑性，在纸上划写时易留下痕迹，而非导电性。导电性主要用于需要导电的场合，如干电池电极，与铅笔芯无关。因此，性质与用途不匹配，D错误； 故答案选D。 【变式2-1】下列物质的用途错误的是 A．石墨可用于制铅笔芯 B．C60可用作超导材料 C．金刚石可用于裁割玻璃 D．木炭可用作干电池电极 【答案】D 【解析】A、石墨质软色黑，可用于制铅笔芯，正确； B、C60可广泛用于超导、催化、材料、医学及生物等领域，正确； C、金刚石硬度大，可用于裁割玻璃，正确； D、木炭不能作干电池电极，石墨具有导电性，可用作干电池电极，错误； 故选D。 【变式2-2】下列有关含碳物质的性质或用途对应不正确的是 选项 物质 性质 用途 A 金刚石 硬度大 用于钻机的钻头 B 石墨 质软 用作电极材料 C 活性炭 吸附性 除去色素和异味 D 木炭 可燃性 用作燃料 【答案】B 【解析】A、金刚石是天然存在的最硬的物质，可用于钻机的钻头，故A正确； B、石墨用作电极材料是利用了石墨的导电性，而石墨呈灰黑色、质软可用作铅笔芯，故B错误； C、活性炭有吸附性，可除去水中的色素和异味，故C正确； D、木炭具有可燃性，可作燃料，故D正确。 故选：B。 考点三 碳单质的化学性质 【例3】下图表示物质间转化关系，甲是单质； 乙、丙是组成元素完全相同的氧化物； 乙可以用作灭火；(部分物质和反应条件已经略去)。则： （1）甲的化学式为 ； （2）乙生成丙的化学方程式为 ，该反应的类型是 。 【答案】（1）C/O2 （2） 化合反应 【分析】由题干可知，乙、丙为组成元素相同的氧化物，且乙可用于灭火，并且由框图可知，乙、丙能够互相转化，故乙为二氧化碳，丙为一氧化碳，甲是单质，且甲能生成乙和丙，故甲为碳或氧气。 【解析】（1）由分析可知，甲的化学式为C； （2）由分析可知，乙生成丙是二氧化碳和碳在高温的条件下生成一氧化碳，化学方程式为：；该反应有一种反应物和两种生成物，故属于化合反应。 【变式3-1】下列有关碳的化学性质的描述中正确的是(　　) A．碳单质具有可燃性，燃烧时一定生成二氧化碳 B．碳充分燃烧时放热，不充分燃烧时吸热 C．木炭可以燃烧，金刚石不能燃烧 D．C60在氧气中充分燃烧的化学方程式为C60+60O260CO2 【答案】D 【解析】A、碳单质具有可燃性，燃烧时不一定生成二氧化碳，若燃烧不充分会产生一氧化碳，故选项说法错误。 B、碳充分燃烧时放热，不充分燃烧时也放热，故选项说法错误。 C、木炭可以燃烧，金刚石也能燃烧，故选项说法错误。 D、C60在氧气中充分燃烧生成二氧化碳，燃烧的化学方程式为C60+60O260CO2，故选项说法正确。 故选：D。 【变式3-2】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 ，D点的气体成分是 （写化学式）。 【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 CO、 【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。 【解析】（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，若木炭粉燃烧生成二氧化碳，化学方程式为：C+O2CO2，氧分子、二氧化碳分子个数比为，若木炭粉燃烧生成一氧化碳，化学方程式为：2C+O2 2CO，氧分子、一氧化碳分子个数比为，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，起始压强为，进一步分析，若生成二氧化碳，则最终压强为，若生成一氧化碳，则最终压强为，据图分析，最终压强为，说明木炭燃烧生成CO、CO2。 考点四 碳单质一氧化碳的还原性 【例4】单质碳、氢气和一氧化碳有着相似的化学性质：可燃性和还原性。学校兴趣小组设计实验进行了验证： （1）甲实验：其中反应的化学方程式： ，还原剂是 ，现象是 。 （2）乙实验：能够证明试管中反应已经发生的明显现象有 (填字母)。若实验室没有酒精喷灯，可以用 和 代替。 A．红色粉末变为黑色         B．导管口出现气泡 C．澄清石灰水出现大量浑浊   D．试管口有无色液滴 （3）甲乙两个实验中加热装置不一样，说明 实验所需的温度更高。 【答案】（1） 氢气/H2 黑色固体逐渐变红 （2）C 酒精灯 金属网罩 （3）乙 【解析】（1）氢气与氧化铜在加热条件下生成铜和水，反应的化学方程式为；在该反应中，氢气夺去了氧化铜中的氧元素，属于还原剂；氧化铜为黑色固体，铜为红色固体，所以现象是黑色固体逐渐变红。 （2）碳与黑色的氧化铜反应生成红色的铜和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，则现象为黑色粉末变红色，导管口有气泡产生，且澄清石灰水变浑浊，故选C。 酒精灯是实验室常用的加热仪器，但提供的温度比酒精喷灯低。若实验室没有酒精喷灯，可以用酒精灯和金属网罩代替。‌酒精灯上金属网罩的主要作用是集中火焰，提高温度。‌ （3）酒精喷灯可以提供更高的温度。所以乙实验所需的温度更高。 【变式4-1】如图所示是碳与氧化铜反应的实验装置，下列说法错误的是    A．网罩的作用：集中火焰并提高温度 B．试管b的作用是检验有二氧化碳生成 C．试管a中黑色粉末变红，说明碳具有还原性 D．反应结束后立即把试管a中的物质倒出来观察现象 【答案】D 【解析】A、网罩可以使火焰集中，提高温度，故选项说法正确； B、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，因此试管b中澄清石灰水用于检验二氧化碳的生成，故选项说法正确； C、试管a中黑色粉末变红，是因为碳能夺走氧化铜中的氧生成了铜，说明碳具有还原性，故选项说法正确； D、反应结束后立即把试管a中的物质倒出来，其中的铜可能在较高温度下与空气中的氧气发生反应生成氧化铜，所以不能反应结束后立即把a中的物质倒出来观察现象，故选项说法不正确。 故选D。 【变式4-2】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装置，开展以下探究活动。 （1）写出木炭与氧化铜反应的化学方程式 ，其中发生还原反应的物质是 。 （2）判断木炭与氧化铜已经发生反应的依据是 。 （3）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）。 【答案】（1） 氧化铜/CuO （2）黑色粉末中出现红色固体，澄清石灰水变浑浊。 （3）节约药品（或现象明显或操作简便等） 【解析】（1）木炭与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：。在氧化还原反应中，含氧化合物里的氧被夺去的反应叫还原反应，氧化铜（CuO）失去氧，发生还原反应。 （2）木炭与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，试管内黑色粉末（氧化铜）中出现红色固体（铜），二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，故判断木炭与氧化铜已经发生反应的依据是黑色粉末中出现红色固体，澄清石灰水变浑浊。 （3）图乙装置是微型实验装置，所用药品的量较少，所以优点是节约药品（或现象明显或操作简便等）。 基础达标 1．某物质含有一种元素 A．可能是纯净物也可能是混合物 B．可能是单质也可能是化合物 C．一定是混合物 D．一定是纯净物 【答案】A 【解析】一种元素可组成不同的单质，如由氧元素组成的单质有氧气和臭氧，因此含有一种元素的不一定是纯净物，也有可能是由几种单质混合在一起的混合物；化合物是由两种及以上元素组成的纯净物，所以只含一种元素的一定不是化合物，故选：A。 2．金刚石、石墨都是由碳元素组成的物质，下列说法正确的是 A．它们都是黑色固体 B．它们的碳原子排列方式不同 C．它们都能导电 D．它们的物理性质相同 【答案】B 【解析】A、石墨是灰黑色固体，纯净的金刚石是无色透明的，故A说法不正确； B、金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质，但是由于它们的原子排列方式不同，因此它们的物理性质存在着明显差异，故B说法正确； C、石墨具有导电性，能导电，而金刚石不能导电，故C说法不正确； D、金刚石是自然界中最硬的物质，石墨质软，金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质，但是由于它们的原子排列方式不同，因此它们的物理性质存在着明显差异，故D说法不正确； 故选：B。 3．“碳家族”的成员很多。下列关于其成员说法正确的是 A．石墨不具有润滑性 B．C60单质是由碳原子直接构成的 C．金刚石和石墨都能导电 D．常温下碳的化学性质不活泼 【答案】D 【解析】A、石墨是自然界存在的最软的矿物之一，有滑腻感，具有润滑性，故A错误； B、C60是由C60分子构成的，故B错误； C、金刚石不具有导电性，故C错误； D、常温下碳的化学性质不活泼，不易与其它物质反应，故D正确。 故选D。 4．下列有关碳单质的说法，正确的是 A．石墨有优良的导电性，可以用作电极 B．活性炭和石墨都是碳的单质，都可用来填充防毒面具 C．在一定条件下，石墨可转化为金刚石，这个变化是物理变化 D．金刚石、石墨和都是黑色固体 【答案】A 【解析】A、石墨属于碳单质，具有优良的导电性，常被用作电极材料，如干电池的电极。A选项正确。 B、活性炭和石墨都是碳的单质，但性质不同。活性炭具有疏松多孔的结构，能吸附气体和杂质，因此常用于填充防毒面具（如吸附有毒气体）。石墨虽也是碳单质，但结构致密，主要用于导电材料（如电极），不具备强吸附性，不能用于防毒面具。B选项错误。 C、在高温高压条件下，石墨可转化为金刚石，但此过程涉及碳原子排列方式的改变（石墨为层状结构，金刚石为立体网状结构），属于化学变化（有新物质生成）。物理变化只改变形态或状态，不改变分子结构。C选项错误。 D、金刚石通常为无色透明固体；石墨为灰黑色固体；为黄色或棕色固体，不是黑色。因此，三者颜色不一致。D选项错误。 5．2025年1月10日全球首列碳纤维地铁列车“CETROVO1.0碳星快轨”在青岛地铁1号线开启运营之旅，其车体、转向架构架等主承载结构均采用碳纤维复合材料制造，实现了车辆性能的升级。碳纤维的主要成分是由碳原子直接构成的物质。下列有关说法正确的是 A．碳纤维在氧气中充分燃烧生成二氧化碳 B．碳纤维与金刚石的性质完全相同 C．碳纤维是一种新型化合物 D．碳纤维是一种金属单质 【答案】A 【解析】A、碳纤维的主要成分是由碳原子直接构成的物质，在氧气中充分燃烧时，会生成二氧化碳，该选项说法正确； B、碳纤维的主要成分为碳，金刚石是碳的单质，但由于原子排列方式不同，它们的物理性质（如硬度、导电性）有显著差异，该选项说法不正确； C、化合物是由不同种元素组成的纯净物，碳纤维的主要成分为碳单质，不属于化合物，该选项说法不正确； D、碳是非金属元素，因此碳纤维是非金属单质，不是金属单质，该选项说法不正确。 故选A。 6．碳纳米管是一种由碳原子构成的直径为几个纳米的空心管，下列说法错误(　　) A．碳纳米管是一种新型的化合物 B．碳纳米管常温下性质稳定 C．碳纳米管完全燃烧生成物是CO2 D．碳纳米管材料管道多，表面积大吸附强 【答案】A 【解析】A、碳纳米管是由碳元素组成的碳的单质,不是化合物，故说法错误；B、碳单质在常温型化学性质稳定，因此纳米碳管在常温下化学性质稳定，故说法正确；C、碳纳米管由碳元素组成，碳完全燃烧生成二氧化碳，说法正确；D、纳米碳管材料管道多，表面积大，吸附能力强，故说法正确；故选A。 7．相同质量的碳燃烧分别生成和，消耗氧气的质量比是 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】碳燃烧的化学方程式： 碳完全燃烧生成二氧化碳：，碳不完全燃烧生成一氧化碳：。 设碳的质量为克。 在化学方程式中，克碳反应消耗的质量为; 在化学方程式中，克碳反应消耗的质量为。 所以消耗氧气质量比 = 。 因此，相同质量的碳燃烧分别生成和，消耗氧气的质量比是。 故选B。 8．（多选）明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火锻红，冷淀，毁罐取出，即倭铅也”（注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，煅烧时分解为氧化锌和二氧化碳。泥罐中掺有煤炭），下列说法不正确的是 A．倭铅是指金属锌和铅的混合物 B．煤炭中起作用的主要成分是C C．冶炼Zn过程中，ZnO发生了还原反应 D．反应过程中只有锌元素化合价发生改变 【答案】AD 【解析】A、根据题意，炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭，不含铅，则倭铅中不含铅，说法不正确，符合题意； B、煤炭的主要成分是碳（C），在冶炼过程中，碳作为还原剂，将氧化锌中的锌还原出来， 说法正确，不符合题意； C、冶炼锌的过程中，氧化锌（ZnO）失去氧变成锌（Zn），含氧化合物中的氧被夺去的反应是还原反应，ZnO发生了还原反应，说法正确，不符合题意； D、碳酸锌（ZnCO3）分解生成氧化锌（ZnO）和二氧化碳（CO2），该反应中各元素化合价不变；在碳还原氧化锌的反应2ZnO+C2Zn+CO2↑中，锌元素由+2价变为0价，碳元素由0价变为+4价，反应过程中不只有锌元素化合价发生改变，说法不正确，符合题意。 故选AD。 9．结合下列图片，回答问题。 （1）属于金刚石用途的是 （填字母）。 （2）利用了石墨导电性的是 （填字母）；石墨可用于制铅笔芯，是因为石墨的 （填性质）。 （3）冰箱除味剂中含有活性炭，该物质具有 的结构。 【答案】（1）A （2）B 颜色为灰黑色、质软（或硬度小） （3）疏松多孔 【解析】（1）金刚石硬度大，可用于裁玻璃，故选A。 （2）石墨具有良好的导电性，可用于制作电极，故选B； 石墨可用于制铅笔芯，是因为石墨的颜色为灰黑色、质软（或硬度小）。 （3）活性炭具有疏松多孔的结构，所以有吸附性。 10．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 【解析】（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。 11．某实验小组尝试利用木炭和氧化铜混合制备铜，进行了如下实验： （1）加热一段时间后，观察到a试管中的现象为 ，反应的方程式为 ，b试管中的现象为 。 （2）实验结束时，应先 (选填“将导管撤出石灰水”或“移开酒精喷灯”)，原因是 。移开酒精喷灯后，还应立即用弹簧夹夹紧乳胶管，这样做的目的是 。 （3）利用下图甲装置进行实验可知，碳与氧化铜反应除了生成CO2可能还会产生CO。CO和CO2的体积分数(ppm)与时间(t)变化情况如图乙所示。 老师指出CO不一定是木炭与氧化铜反应产生的，请分析可能的原因是 。 【答案】（1）黑色粉末逐渐变成红色 澄清石灰水变浑浊 （2）将导管撤出石灰水 防止b中的石灰水倒吸入a中，使试管炸裂 防止灼热的铜被氧化 （3）碳和二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳 【解析】（1）碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，铜是红色固体，氧化铜为黑色固体，可观察到a中黑色粉末逐渐变成红色； 方程式为：； 二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以可观察到b中澄清石灰水逐渐变浑浊； （2）实验结束时，移开酒精喷灯后，立即用弹簧夹夹紧乳胶管的目的是温度下降，防止b试管内液体被倒吸入a中，使a试管炸裂； 停止加热时，被还原的铜温度很高，如果与氧气接触，铜会与氧气反应生成氧化铜，所以停止加热时，应先将导管从试管b中撤出，并用弹簧夹夹紧乳胶管，待试管a冷却后再把试管里的粉末倒出。移开酒精喷灯后，立即用弹簧夹夹紧乳胶管的目的是防止灼热的铜被氧化； （3）由于木炭和二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳，所以一氧化碳不一定是木炭和氧化铜反应生成的。 综合应用 12．实验测得某物质中只含有碳元素，则这种物质 A．一定是金刚石或石墨中的一种 B．可能是一种碳单质，也可能是几种碳单质组成的混合物 C．一定是含碳元素的单质 D．一定是金刚石、石墨和组成的混合物 【答案】B 【解析】A：错误。碳元素有多种单质形式，包括金刚石、石墨、、木炭等（木炭通常视为无定形碳，本质是碳单质的微小晶体或混合物）。该物质不一定是金刚石或石墨，也可能是其他碳单质（如）。因此，A选项过于绝对，结论为错误。 B：因为物质只含碳元素，它可能是一种碳单质（如纯净的金刚石），也可能是几种碳单质（如金刚石和石墨的混合物）。混合物中各成分保持各自性质，但整体只含碳元素，符合题干条件。结论为正确。 C：错误。单质是由同种元素组成的纯净物，但该物质可能是混合物（如金刚石和的混合物），而混合物不是单质。题干只要求“只含碳元素”，并未限定必须是纯净物。因此，C选项忽略了混合物的可能性，结论为错误。 D：错误。该物质不一定是混合物（如它可能只是纯净的石墨），也不一定包含所有三种单质（如它可能只有金刚石和，或仅一种单质）。D选项将可能性限定为特定混合物，过于片面，结论为错误。 故选B。 13．碳的单质除了金刚石、石墨和C60外，科学家们还合成了C90、C240、C540等系列物质，据此可作出的推测是（　　） ①同一种元素可以形成多种单质； ②单质可能存在复杂的分子结构； ③单质的研究具有广阔的前景； ④同种元素形成的单质之间可能存在更多的互相转化。 A． 只有①② B．只有②③ C．只有③④ D．①②③④ 【答案】D 【解析】①通过题干可知，碳元素能形成多种单质，所以同一种元素可以形成多种单质。正确。②C60等单质有比较复杂的分子结构，所以单质可能存在复杂的分子结构。正确。③不同的单质有不同的性质，可以有不同的用途，所以单质的研究具有广阔的前景。正确。④因为组成元素相同，所以同种元素形成的单质之间可能存在更多的互相转化。如将石墨可以转化为金刚石。正确。故选D。 14．将6g碳和12g氧气放入密闭容器中引燃，两者恰好完全反应。则密闭容器中的物质是 A．CO B．CO2和CO C．O2和CO2 D．无法确定 【答案】B 【解析】根据化学方程式可知，参加反应的碳和氧气的质量比为：；根据化学方程式可知，参加反应的碳和氧气的质量比为：；由题给条件可知，介于和之间，所以既生成了二氧化碳又生成了一氧化碳； 故选B。 15．下图是碳与其他物质之间的性质关系(“－”表示物质间可发生反底，“→”表示物质间可发生转化，反应条件及部分生成物已省略)，下列说法正确的是    A．反应①前后碳元素化合价不变 B．反应②前固体要混合均匀，增大接触面积 C．反应③前后固体质量增加，不符合质量守恒定律 D．反应④中与质量比为，一定只生成 【答案】B 【解析】A、反应①是二氧化碳和碳高温反应生成一氧化碳，二氧化碳中碳元素为+4价，碳单质中碳元素化合价为0，一氧化碳中碳元素为+2价，碳元素化合价改变。错误； B、反应物混合均匀可以增加反应物的接触面积，有利于反应充分快速的进行，所以反应②前固体要混合均匀，增大接触面积，正确； C、反应③是铜和氧气加热生成氧化铜的反应，根据质量守恒定律参加反应的反应物的质量等于生成的生成物的质量，则生成氧化铜的质量等于参加反应的铜的质量和氧气的质量，所以固体质量增大，该反应符合质量守恒定律，错误； D、根据，参加反应的碳和氧气的质量比为12:32=3：8时，只生成二氧化碳，错误； 故选B。 16．（2025·陕西·中考真题）中国古代冶炼锡常用的方法是将数百斤锡砂（主要成分是）和数百斤木炭混合，使其在高温下反应，生成锡的反应是：。下列说法正确的是（ ） A．中锡元素的化合价为+2 B．上述反应是置换反应 C．和木炭质量比为时，二者恰好完全反应 D．木炭在冶炼中只起到燃烧放热的作用 【答案】B 【解析】A、中氧元素的化合价为-2价，则锡元素的化合价为+4，故选项说法不正确。 B、，该反应符合“一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和一种化合物”的特点，属于置换反应，故选项说法正确。 C、根据化学方程式可知，二者恰好完全反应时，和木炭质量比为(119+16×2):(12×1)=151:12，故选项说法不正确。 D、木炭在冶炼中不仅燃烧放热，使其在高温下反应，同时作为还原剂参与反应，故选项说法不正确。 故选B。 17．取碳和氧化铜的混合物ag在一定条件下恰好完全反应，相关量的变化如下图。下列说法正确的是 A．M点对应的固体物质只有两种 B．N点对应的固体为黑色 C．反应后产生气体的总质量为（a-b）g D．内，固体中铜元素的质量分数不变 【答案】C 【解析】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，固体的总质量逐渐减小，完全反应后固体的总质量不再发生改变，故N点表示恰好完全反应，则M点对应的固体物质有碳、氧化铜、铜三种。N点对应的固体为铜，铜为红色。由质量守恒定律可知，反应后产生气体的总质量为。反应前后铜元素的质量不变，内，固体的质量逐渐减小，则固体中铜元素的质量分数逐渐增大。 18．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 【解析】（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。 拓展培优 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 【解析】（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。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $