6.1碳单质的多样性讲义--2026-2027学年九年级化学人教版上册

本讲义聚焦碳单质的多样性及化学性质这一核心知识点，从元素组成引入同素异形体，系统对比金刚石、石墨、C60的结构、性质与用途，拓展无定形碳，进而讲解稳定性、可燃性、还原性，构建从宏观到微观、从性质到用途的学习支架。 资料通过对比表格呈现碳单质性质差异，结合实验（如木炭吸附红墨水、还原氧化铜）培养科学探究能力，例题与中考真题强化化学观念，课中辅助教学，课后帮助学生查漏补缺，提升问题解决能力。

第六单元 碳和碳的氧化物 课题1 碳单质的多样性 · 导入 我们知道缤纷多彩的世界是由元素组成的。例如，氧气是由氧元素组成的，氢气是由氢元素组成的，水是由氢、氧两种元素组成的。不同的元素组成不同的物质。那么，在物质世界中，有没有同一种元素组成不同物质的例子呢？ · 知识点对点 一、碳的单质☆☆ 1.同种元素可以组成不同单质 举例 氧气（O2）和臭氧（O3）都是由氧元素组成的单质；红磷和白磷都是由磷元素组成的单质；金刚石、石墨、和C60都是由碳元素组成的单质。 注意 （1）由同种元素组成的不同单质，如金刚石和石墨、红磷和白磷等，其物理性质不同，但化学性质基本相同。 （2）同种元素组成的不同单质可以相互转化，此变化是化学变化。 2.金刚石、石墨、C60的性质及用途比较 项目 金刚石（diamond） 石墨（graphite） C60 外观 无色透明、正八面体形状的固体 深灰色、不透明、细鳞片状固体，有金属光泽 分子形似足球，是有金属光泽的固体 结构 模型 图6.1-2 图6.1-3 图6.1-4 导电性 不导电 良好 不导电 硬度 天然存在最硬的物质 质软 质脆 导热性 很好 良好 很差 熔点 很高 很高 较低 用途 图6.1-5 装饰品-钻石（海洋之心） 图6.1-8 铅笔芯 图6.1-11 碳纳米管的结构 图6.1-6 玻璃刀头上镶的金刚石可用来裁玻璃 图6.1-9 高铁列车的受电弓滑板 图6.1-12 石墨烯的结构 图6.1-7 钻探机钻头 图6.1-10 干电池 图6.1-13 作超导体、制备新材料等 区别与联系 ①金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质，但是这些单质中碳原子的排列方式不同，因此它们的性质存在明显差异。 ②金刚石与石墨通过化学反应可以相互转变。 3.无定形碳（木炭、活性炭、炭黑、焦炭）（拓展） 项目 内容 定义 木炭、活性炭、炭黑、焦炭等物质的主要成分均是碳单质，均属于混合物，而它们的结构则与石墨相似。因为它们没有固定的几何外形，所以称为无定型炭。 图样 图6.1-14 木炭 图6.1-15 活性炭 图6.1-16 炭黑 图6.1-17 焦炭 物理性质 灰黑色疏松多孔固体 黑色粉末或颗粒状固体 黑色粉末状固体 浅灰色多孔固体，质地坚硬 制法 木材隔绝空气加强热 木炭在高温下用水蒸气处理 含碳物质不完全燃烧 烟煤隔绝空气条件下加强热制得 用途 吸附杂质 防毒面具 制作碳素墨水 冶炼金属之开采 吸附色素 冰箱除臭剂 轮胎 冶炼金属之矿石 吸附异味 环保活性炭包 鞋油 冶炼金属之炼制 图6.1-18 木炭的用途 图6.1-19 活性炭的用途 图6.1-20 炭黑的用途 图6.1-21 焦炭的用途 4.木炭、活性炭的吸附性 实验6-1 实验操作 在盛有半瓶水的小锥形瓶中加入一滴红墨水，使水略显红色。投入几块烘烤过的木炭（或活性炭），轻轻振荡锥形瓶，观察现象 实验现象 图6.1-22 实验分析 木炭、活性炭具有疏松多孔的结构，具有吸附性，色素被吸附在孔的表面 实验要点 ①木炭、活性炭的吸附性是物理性质，吸附过程中发生的变化是物理变化 ②活性炭的比表面积比木炭大，吸附能力比木炭强 ③吸附发生在物体的表面，吸附剂比表面积越大，吸附能力越强 注意 活性炭的吸附作用比木炭强 易错 “碳”指碳元素，属于化学用语。在书写元素名称和碳的单质及碳的化合物中用到。 “炭” 不是化学用语，无定形炭是石墨的微小晶体和少量杂质构成的混合物，常写成：木炭，活性炭，焦炭，炭黑等。 · 例题 考点：元素组成的单质 1．（2026•宝安区校级模拟）化学知识能反映出丰富的化学基本观念。某同学将化学知识与基本观念对应起来，整理出以下内容。其中认识错误的是（　　） A．微粒观：金刚石和C60都由碳原子构成 B．能量观：C60在氧气中燃烧是放热反应 C．变化观：一定条件下可以将石墨转化为金刚石 D．结构观：碳原子排列方式不同，因此三种物质的物理性质存在差异 考点：金刚石的相关知识 2．（2025秋•威海期末）中国人造金刚石产量占全世界的95%以上，而河南省的产量占到80%以上。人造金刚石是将碳原料放置在高压腔体中，通过高温、高压，使碳原料转变为金刚石晶体。下列有关人造金刚石说法不正确的是（　　） A．人造金刚石是由碳原子构成的 B．人造金刚石是由碳元素组成的 C．人造金刚石的过程中，物质结构发生了变化 D．人造金刚石硬度低 考点：石墨的相关知识 3．（2025•崇明区三模）对于石墨的描述一定不正确的是（　　） A．只含碳元素 B．黑色 C．可作电极 D．属于有机物 考点：C60的相关知识 4．（2025秋•寿阳县月考）下列关于C60的说法中不正确的是（　　） A．分子具有空心球体结构 B．是一种新型有机高分子材料 C．每个分子由60个碳原子构成 D．有可能在催化领域具有广泛应用 考点：碳单质的物理性质及用途（共2小题） 5．（2025秋•礼县期末）碳的单质在生产、生活中应用广泛。下列说法中不正确的是（　　） A．金刚石硬度大，可用来裁玻璃 B．石墨导电性能优良，可作电极 C．石墨烯导热性能优良，可制作发热材料 D．C60的分子结构形似足球，吸附能力很强，常用于冰箱除臭剂 6．（2026秋•同步）如图所示物质的应用不正确的是（　　） A．炭黑用于绘制古画 B．石墨用于裁玻璃 C．用活性炭净水 D．用金刚石做钻石 二、单质碳的化学性质☆☆ 1.碳在常温下化学性质稳定（稳定性） 项目 内容 原因 碳原子内质子数为6，原子结构示意图为，最外层由4个电子，极不容易得电子，也不容易失电子，所以常温下碳的化学性质不活泼，它受日光照射或与空气、水分接触，都不容易起变化。 应用 填写档案时要用碳素笔书写，古代的墨宝历经百年、千年仍不变色等。 2.碳与氧气的反应（氧化性） 点燃的条件下，单质碳能在氧气（或空气）中燃烧，放出热量。 项目 燃烧条件 化学方程式 结论 内容 充分燃烧（O2充足） C+O2 点燃 CO2 碳具有可燃性，条件不同，燃烧产物也不同 不充分燃烧（O2不充足） 2C+O2 点燃 2CO 拓展 ①当m(C)：m(O2)≤3：8（12：32）时，只生成CO2 ②当m(C)：m(O2)≥3：4（24：32）时，只生成CO ③当3:8＜m(C)：m(O2)＜3：4时，生成CO和CO2 3.碳与某些氧化物的反应（还原性） （1）木炭还原氧化铜实验 实验6-2 实验步骤 （1）查—检查装置气密性； （2）放—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； （3）固—将试管固定在铁架台上，导管伸入澄清石灰水中； （4）热—打开弹簧夹，用酒精灯加热混合物几分钟； （5）撤—先撤出导气管，停止加热； （6）到—用弹簧夹夹紧乳胶管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象并分析。 实验装置 图6.1-23 用木炭还原氧化铜 实验现象 黑色粉末变为红色且澄清石灰水变浑浊 实验结论 木炭和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳；木炭具有还原性 化学方程式 2CuO+C 高温 2Cu+CO2↑ 注意 ①固定试管时试管口略向下倾斜，防止药品潮湿，产生的水蒸气倒流炸裂试管； ②实验结束时，应先撤出导管再熄灭酒精灯，防止石灰水倒吸入试管，使试管炸裂； ③冷却后再把试管里的粉末倒出，防止热的Cu被氧化为CuO； ④在酒精灯上加网罩；使火焰集中，提高温度，最好使用酒精喷灯； ⑤开始加热时，导管口由气泡冒出，排出的是试管内的空气，所以刚开始时，澄清石灰水不变浑浊 （2）应用 冶金工业 焦炭炼铁：2Fe2O3+3C 高温 4Fe+3CO2↑ 还原非金属氧化物 还原二氧化碳：C+CO2 高温 2CO 口诀通式：碳与金属氧化物（MxOy）反应：yC+2MxOy 高温 2xM+yCO2↑（置换反应） （3）还原性、还原剂、还原反应 还原性 还原剂 还原反应（reduction reaction） 化学反应中能夺取含氧化物里的氧的性质，叫做还原性 化学反应中发挥还原性的物质作还原剂 化学反应中含氧化物里的氧被夺取的反应属于还原反应 如：氧化铜和木炭的反应，木炭能夺取含氧化物里的氧的性质叫做还原性 如：氧化铜和木炭的反应，发挥还原性的是木炭，木炭作还原剂 如：氧化铜里的氧被木炭夺取的反应叫做还原反应 · 例题 考点：碳的稳定性及应用 7．（2025秋•河西区期末）宋代许道宁用墨（主要成分为单质碳）所画的《关山密雪图》保存至今而不变色，这是因为在常温下单质碳（　　） A．熔点高 B．导电性能好 C．化学性质不活泼 D．吸附能力强 考点：碳单质的可燃性 8．（2025春•嘉定区期末）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 考点：碳单质与某些氧化物的反应 9．（2025•河北校级三模）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：木炭还原氧化铜的实验 10．（2025秋•南京期末）对于化学反应不仅要考虑加入的试剂，还要考虑环境中的物质对化学反应的影响。“木炭还原氧化铜”的实验（如图），下列说法不正确的是（　　） A．图左试管中，除C、CuO外，还可能有氧气参与反应 B．与氧化铜反应的物质只有木炭 C．进入右试管中的气体除二氧化碳外，还可能有氧气、氮气、一氧化碳 D．要排除环境对该反应的影响，可以采取抽成真空（或充入氮气等保护气体）等措施 考点：木炭还原其他金属氧化物的实验 11．（2025•哈尔滨）赤铜（主要成分是氧化亚铜，红色）和木炭混合物，高温还原过程中发生的主要反应是。请回答下列问题。 （1）该反应中X的化学式为　 ，C和Cu2O的质量比是　 　 。 （2）另取木炭和赤铜的固体混合物16g，按图中装置进行实验，通氧气加热至固体质量不再改变（杂质不反应），最终称得黑色固体质量为17g，图中右侧装置的质量增重2.2g。请回答下列问题： ①相关反应的化学方程式除主要的还有 、　 　 。 ②16g固体中含铜元素的质量为　 　 。 ③为了使图中右侧装置部分质量测定更精准，应进行的合理操作是：　 。 ④酒精灯加网罩的目的是：　 　 。 考点：碳单质与二氧化碳的反应 12．（2025秋•太仓市校级期末）某小组利用如图装置进行实验。实验时，先加热炭粉，一段时间后将酒精灯移至CuO处加热。下列说法不正确的是（　　） A．二氧化碳发生了还原反应 B．装置中发生了反应：C+2CuO2Cu+CO2↑ C．反应过程中，黑色的氧化铜固体可能会变成红色 D．气球可收集生成的尾气，防止污染空气 · 中考真题 考点：碳单质的物理性质及用途 1．（2025•贵州）净化水时，可用活性炭除去水中的色素和异味，利用了活性炭的性质是（　　） A．熔点高 B．吸附性 C．可燃性 D．导电性 考点：碳的稳定性及应用 2．（2026•湖北）竹吸管、竹餐盒……越来越多竹制品走进日常生活。“以竹代塑”为减少塑料污染提供了有效解决途径。相比塑料，目前制约竹子广泛应用的因素是（　　） A．生长快 B．价格高 C．可降解 D．固碳强 考点：碳单质的可燃性 3．（2025•湖南）从古代文明到现代科技，从海洋综合利用到月球资源开发，我国一直在向世界展现中国智慧。优秀传统文化博大精深，不胜枚举。 （1）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　 　 。 （2）我国是世界上最早发明冶铜术的国家之一，西周开始以辉铜矿等硫化矿为原料炼铜，冶炼过程产生的SO2中氧元素化合价为﹣2价，则硫元素化合价为　 　 价。 （3）我国古代四大发明享誉世界。《梦溪笔谈》中记载“方家以磁石磨针锋，则能指南”，磁石主要成分是Fe3O4。磁石属于　 　 （填“混合物”或“纯净物”），Fe3O4中铁、氧元素的原子个数比是　 　 。 考点：碳单质与某些氧化物的反应 4．（2022•江西）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．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．0～t2min内，固体中铜元素的质量分数不变 考点：碳单质与二氧化碳的反应 （多选）5．（2023•上海）密闭容器中，碳粉与二氧化碳的反应为C+CO22CO，有关说法正确的是（　　） A．有1g碳粉参加反应，气体总质量增加1g B．随着反应进行，CO的摩尔质量不断增大 C．随着反应进行，混合气体中碳元素的质量分数不变 D．反应前后，容器中气体所含的氧原子数不变 第 2 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第六单元 碳和碳的氧化物 课题1 碳单质的多样性 · 导入 我们知道缤纷多彩的世界是由元素组成的。例如，氧气是由氧元素组成的，氢气是由氢元素组成的，水是由氢、氧两种元素组成的。不同的元素组成不同的物质。那么，在物质世界中，有没有同一种元素组成不同物质的例子呢？ · 知识点对点 一、碳的单质☆☆ 1.同种元素可以组成不同单质 举例 氧气（O2）和臭氧（O3）都是由氧元素组成的单质；红磷和白磷都是由磷元素组成的单质；金刚石、石墨、和C60都是由碳元素组成的单质。 注意 （1）由同种元素组成的不同单质，如金刚石和石墨、红磷和白磷等，其物理性质不同，但化学性质基本相同。 （2）同种元素组成的不同单质可以相互转化，此变化是化学变化。 2.金刚石、石墨、C60的性质及用途比较 项目 金刚石（diamond） 石墨（graphite） C60 外观 无色透明、正八面体形状的固体 深灰色、不透明、细鳞片状固体，有金属光泽 分子形似足球，是有金属光泽的固体 结构 模型 图6.1-2 图6.1-3 图6.1-4 导电性 不导电 良好 不导电 硬度 天然存在最硬的物质 质软 质脆 导热性 很好 良好 很差 熔点 很高 很高 较低 用途 图6.1-5 装饰品-钻石（海洋之心） 图6.1-8 铅笔芯 图6.1-11 碳纳米管的结构 图6.1-6 玻璃刀头上镶的金刚石可用来裁玻璃 图6.1-9 高铁列车的受电弓滑板 图6.1-12 石墨烯的结构 图6.1-7 钻探机钻头 图6.1-10 干电池 图6.1-13 作超导体、制备新材料等 区别与联系 ①金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质，但是这些单质中碳原子的排列方式不同，因此它们的性质存在明显差异。 ②金刚石与石墨通过化学反应可以相互转变。 3.无定形碳（木炭、活性炭、炭黑、焦炭）（拓展） 项目 内容 定义 木炭、活性炭、炭黑、焦炭等物质的主要成分均是碳单质，均属于混合物，而它们的结构则与石墨相似。因为它们没有固定的几何外形，所以称为无定型炭。 图样 图6.1-14 木炭 图6.1-15 活性炭 图6.1-16 炭黑 图6.1-17 焦炭 物理性质 灰黑色疏松多孔固体 黑色粉末或颗粒状固体 黑色粉末状固体 浅灰色多孔固体，质地坚硬 制法 木材隔绝空气加强热 木炭在高温下用水蒸气处理 含碳物质不完全燃烧 烟煤隔绝空气条件下加强热制得 用途 吸附杂质 防毒面具 制作碳素墨水 冶炼金属之开采 吸附色素 冰箱除臭剂 轮胎 冶炼金属之矿石 吸附异味 环保活性炭包 鞋油 冶炼金属之炼制 图6.1-18 木炭的用途 图6.1-19 活性炭的用途 图6.1-20 炭黑的用途 图6.1-21 焦炭的用途 4.木炭、活性炭的吸附性 实验6-1 实验操作 在盛有半瓶水的小锥形瓶中加入一滴红墨水，使水略显红色。投入几块烘烤过的木炭（或活性炭），轻轻振荡锥形瓶，观察现象 实验现象 图6.1-22 实验分析 木炭、活性炭具有疏松多孔的结构，具有吸附性，色素被吸附在孔的表面 实验要点 ①木炭、活性炭的吸附性是物理性质，吸附过程中发生的变化是物理变化 ②活性炭的比表面积比木炭大，吸附能力比木炭强 ③吸附发生在物体的表面，吸附剂比表面积越大，吸附能力越强 注意 活性炭的吸附作用比木炭强 易错 “碳”指碳元素，属于化学用语。在书写元素名称和碳的单质及碳的化合物中用到。 “炭” 不是化学用语，无定形炭是石墨的微小晶体和少量杂质构成的混合物，常写成：木炭，活性炭，焦炭，炭黑等。 · 例题 考点：元素组成的单质 1．（2026•宝安区校级模拟）化学知识能反映出丰富的化学基本观念。某同学将化学知识与基本观念对应起来，整理出以下内容。其中认识错误的是（　　） A．微粒观：金刚石和C60都由碳原子构成 B．能量观：C60在氧气中燃烧是放热反应 C．变化观：一定条件下可以将石墨转化为金刚石 D．结构观：碳原子排列方式不同，因此三种物质的物理性质存在差异 【解答】解：A、金刚石由碳原子构成，C60由C60分子构成，该选项不正确。 B、C60在氧气中燃烧生成二氧化碳，是放热反应，该选项正确。 C、一定条件下可以将石墨转化为金刚石，该选项正确。 D、碳原子排列方式不同，因此三种物质的物理性质存在差异，该选项正确。 故选：A。 考点：金刚石的相关知识 2．（2025秋•威海期末）中国人造金刚石产量占全世界的95%以上，而河南省的产量占到80%以上。人造金刚石是将碳原料放置在高压腔体中，通过高温、高压，使碳原料转变为金刚石晶体。下列有关人造金刚石说法不正确的是（　　） A．人造金刚石是由碳原子构成的 B．人造金刚石是由碳元素组成的 C．人造金刚石的过程中，物质结构发生了变化 D．人造金刚石硬度低 【解答】解：A、人造金刚石是由碳原子构成，故A说法正确； B、人造金刚石是由碳元素组成，故B说法正确； C、将碳原料放置在高压腔体中，通过高温、高压，使碳原料转变为金刚石晶体，物质的结构发生改变，故C说法正确； D、金刚石为天然存在最硬的物质，人造金刚石的硬度也很高，故D说法错误。 故选：D。 考点：石墨的相关知识 3．（2025•崇明区三模）对于石墨的描述一定不正确的是（　　） A．只含碳元素 B．黑色 C．可作电极 D．属于有机物 【解答】解：A.石墨是一种碳的单质，只含碳元素，故A正确； B.石墨是黑色的固体，故B正确； C.石墨具有良好的导电性，因此可以用于制作电极，故C正确； D.石墨是一种碳的单质，属于单质，而不是有机物，故D错误； 故选：D。 考点：C60的相关知识 4．（2025秋•寿阳县月考）下列关于C60的说法中不正确的是（　　） A．分子具有空心球体结构 B．是一种新型有机高分子材料 C．每个分子由60个碳原子构成 D．有可能在催化领域具有广泛应用 【解答】解：A、根据题目的C60的分子结构，C60分子具有空心球体结构，故A正确； B、有机物是大多数含碳的化合物，有机高分子是相对分子质量上万的有机物分子，C60是由一种元素组成的纯净物，是单质，不是有机物，故B错误； C、元素符号的右下角表示一个分子中含有的原子数，每个C60分子是由60个碳原子构成的，故C正确； D、根据题目叙述，C60有可能在催化领域具有广泛应用，故D正确； 故选：B。 考点：碳单质的物理性质及用途（共2小题） 5．（2025秋•礼县期末）碳的单质在生产、生活中应用广泛。下列说法中不正确的是（　　） A．金刚石硬度大，可用来裁玻璃 B．石墨导电性能优良，可作电极 C．石墨烯导热性能优良，可制作发热材料 D．C60的分子结构形似足球，吸附能力很强，常用于冰箱除臭剂 【解答】解：A、金刚石是自然界中最硬物质，可裁玻璃，故A选项说法正确； B、石墨导电性能优良，可作电极，故B选项说法正确； C、石墨烯具有优良的导电性，通电时可将电能转化为热能，可制作发热材料，故C选项说法正确； D、C60吸附能力较弱，且冰箱除臭剂常用活性炭而非C60，故D选项说法错误。 故选：D。 6．（2026秋•同步）如图所示物质的应用不正确的是（　　） A．炭黑用于绘制古画 B．石墨用于裁玻璃 C．用活性炭净水 D．用金刚石做钻石 【解答】解：A、炭黑主要成分是碳，常温下化学性质不活泼，可用于绘制古画，故选项说法正确。 B、石墨质软，不能用于载玻璃，故选项说法错误。 C、活性炭具有吸附性，能吸附异味和色素，故选项说法正确。 D、钻石是打磨后的金刚石，可用金刚石做钻石，故选项说法正确。 故选：B。 二、单质碳的化学性质☆☆ 1.碳在常温下化学性质稳定（稳定性） 项目 内容 原因 碳原子内质子数为6，原子结构示意图为，最外层由4个电子，极不容易得电子，也不容易失电子，所以常温下碳的化学性质不活泼，它受日光照射或与空气、水分接触，都不容易起变化。 应用 填写档案时要用碳素笔书写，古代的墨宝历经百年、千年仍不变色等。 2.碳与氧气的反应（氧化性） 点燃的条件下，单质碳能在氧气（或空气）中燃烧，放出热量。 项目 燃烧条件 化学方程式 结论 内容 充分燃烧（O2充足） C+O2 点燃 CO2 碳具有可燃性，条件不同，燃烧产物也不同 不充分燃烧（O2不充足） 2C+O2 点燃 2CO 拓展 ①当m(C)：m(O2)≤3：8（12：32）时，只生成CO2 ②当m(C)：m(O2)≥3：4（24：32）时，只生成CO ③当3:8＜m(C)：m(O2)＜3：4时，生成CO和CO2 3.碳与某些氧化物的反应（还原性） （1）木炭还原氧化铜实验 实验6-2 实验步骤 （1）查—检查装置气密性； （2）放—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； （3）固—将试管固定在铁架台上，导管伸入澄清石灰水中； （4）热—打开弹簧夹，用酒精灯加热混合物几分钟； （5）撤—先撤出导气管，停止加热； （6）到—用弹簧夹夹紧乳胶管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象并分析。 实验装置 图6.1-23 用木炭还原氧化铜 实验现象 黑色粉末变为红色且澄清石灰水变浑浊 实验结论 木炭和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳；木炭具有还原性 化学方程式 2CuO+C 高温 2Cu+CO2↑ 注意 ①固定试管时试管口略向下倾斜，防止药品潮湿，产生的水蒸气倒流炸裂试管； ②实验结束时，应先撤出导管再熄灭酒精灯，防止石灰水倒吸入试管，使试管炸裂； ③冷却后再把试管里的粉末倒出，防止热的Cu被氧化为CuO； ④在酒精灯上加网罩；使火焰集中，提高温度，最好使用酒精喷灯； ⑤开始加热时，导管口由气泡冒出，排出的是试管内的空气，所以刚开始时，澄清石灰水不变浑浊 （2）应用 冶金工业 焦炭炼铁：2Fe2O3+3C 高温 4Fe+3CO2↑ 还原非金属氧化物 还原二氧化碳：C+CO2 高温 2CO 口诀通式：碳与金属氧化物（MxOy）反应：yC+2MxOy 高温 2xM+yCO2↑（置换反应） （3）还原性、还原剂、还原反应 还原性 还原剂 还原反应（reduction reaction） 化学反应中能夺取含氧化物里的氧的性质，叫做还原性 化学反应中发挥还原性的物质作还原剂 化学反应中含氧化物里的氧被夺取的反应属于还原反应 如：氧化铜和木炭的反应，木炭能夺取含氧化物里的氧的性质叫做还原性 如：氧化铜和木炭的反应，发挥还原性的是木炭，木炭作还原剂 如：氧化铜里的氧被木炭夺取的反应叫做还原反应 · 例题 考点：碳的稳定性及应用 7．（2025秋•河西区期末）宋代许道宁用墨（主要成分为单质碳）所画的《关山密雪图》保存至今而不变色，这是因为在常温下单质碳（　　） A．熔点高 B．导电性能好 C．化学性质不活泼 D．吸附能力强 【解答】解：墨是用炭黑制成的，炭黑的主要成分是碳，宋代许道宁用墨所画的《关山密雪图》保存至今而不变色，这是因为在常温下单质碳化学性质不活泼，与熔点、导电性、吸附性无关。 故选：C。 考点：碳单质的可燃性 8．（2025春•嘉定区期末）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 【解答】解：A.石墨用作润滑剂是利用其具有润滑性（不是导电性），故A选项性质与用途对应关系不正确。 B.金刚石硬度大，正是因为其硬度大的特性，所以可用于切割玻璃，故B选项性质与用途对应关系正确。 C.水溶解其他物质的能力强，因此用作溶剂，故C选项性质与用途对应关系正确。 D.碳具有可燃性，且燃烧会放出热量，所以碳可用作燃料，故D选项性质与用途对应关系正确。 故选：A。 考点：碳单质与某些氧化物的反应 9．（2025•河北校级三模）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 【解答】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；故选项不符合题意。 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；故选项不符合题意。 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；故选项不符合题意。 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；故选项符合题意。 故选：D。 考点：木炭还原氧化铜的实验 10．（2025秋•南京期末）对于化学反应不仅要考虑加入的试剂，还要考虑环境中的物质对化学反应的影响。“木炭还原氧化铜”的实验（如图），下列说法不正确的是（　　） A．图左试管中，除C、CuO外，还可能有氧气参与反应 B．与氧化铜反应的物质只有木炭 C．进入右试管中的气体除二氧化碳外，还可能有氧气、氮气、一氧化碳 D．要排除环境对该反应的影响，可以采取抽成真空（或充入氮气等保护气体）等措施 【解答】解：A、试管内原本存在空气（含氧气），加热时氧气可能与碳发生反应（），说法正确。故选项不符合题意。 B、碳与氧化铜反应生成二氧化碳（），二氧化碳与碳反应生成一氧化碳（），一氧化碳能与氧化铜发生反应，因此与氧化铜反应的物质不仅有木炭，说法错误。故选项符合题意。 C、试管内原有空气（含氧气、氮气），碳与氧化铜反应生成二氧化碳，碳与二氧化碳反应生成一氧化碳，因此进入右试管的气体可能包含氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳，说法正确。故选项不符合题意。 D、抽成真空或充入氮气等保护气，可排除空气（氧气、氮气等）对反应的影响，说法正确。故选项不符合题意。 故选：B。 考点：木炭还原其他金属氧化物的实验 11．（2025•哈尔滨）赤铜（主要成分是氧化亚铜，红色）和木炭混合物，高温还原过程中发生的主要反应是。请回答下列问题。 （1）该反应中X的化学式为　CO2 ，C和Cu2O的质量比是　1：24　 。 （2）另取木炭和赤铜的固体混合物16g，按图中装置进行实验，通氧气加热至固体质量不再改变（杂质不反应），最终称得黑色固体质量为17g，图中右侧装置的质量增重2.2g。请回答下列问题： ①相关反应的化学方程式除主要的还有　C+O2CO2 、　2Cu2O+O24CuO　 。 ②16g固体中含铜元素的质量为　12.8g　 。 ③为了使图中右侧装置部分质量测定更精准，应进行的合理操作是：　实验前先通一会儿氧气。连接左右装置，打开弹簧夹，进行加热。停止加热收继续通氧气到冷却至室温，关闭弹簧夹　 。 ④酒精灯加网罩的目的是：　集中火焰，提高温度　 。 【解答】解：（1）由反应的化学方程式C+2Cu2O4Cu+X↑可知，反应前碳、铜、氧的原子个数分别为1、4、2，反应后的生成物中碳、铜、氧的原子个数分别为0、4、0，根据反应前后原子种类、数目不变，则X分子中含有1个碳原子和2个氧原子，则每个X分子由1个碳原子和2个氧原子构成，则物质X的化学式为CO2，C和Cu2O的质量比为12：[2×（64×2+16）]＝1：24； （2）①木炭和氧气在点燃的条件反应生成二氧化碳，反应的化学方程式为C+O2CO2，氧化亚铜和氧气在加热条件下反应生成氧化铜，反应的化学方程式为2Cu2O+O24CuO； ②氢氧化钠溶液的作用是吸收二氧化碳，图中右侧装置的质量增重2.2g，说明生成的二氧化碳为2.2g，2.2g二氧化碳中碳元素的质量为2.2g100%＝0.6g，最终称得黑色固体质量为17g，说明固体增加的质量为17g﹣16g＝1g，碳和氧气反应生成二氧化碳，固体质量减少0.6g，说明与氧化亚铜反应的氧气质量为1g+0.6g＝1.6g， 设生成氧化铜的质量为x， 2Cu2O+O24CuO 32 320 1.6g x x＝16g 则16g氧化铜中铜元素的质量为16g100%＝12.8g，反应前后元素的种类和质量不变，则16g固体中含铜元素的质量为12.8g； ③空气中含有二氧化碳和水蒸气，为了排尽装置内的空气，防止影响实验结果，实验前先通一会儿氧气，则为了使图中右侧装置部分质量测定更精准，应进行的合理操作是实验前先通一会儿氧气。连接左右装置，打开弹簧夹，进行加热。停止加热收继续通氧气到冷却至室温，关闭弹簧夹； ④酒精灯加网罩的目的是集中火焰，提高温度。 故答案为： （1）CO2；1：24； （2）①C+O2CO2；2Cu2O+O24CuO； ②12.8g； ③实验前先通一会儿氧气。连接左右装置，打开弹簧夹，进行加热。停止加热收继续通氧气到冷却至室温，关闭弹簧夹； ④集中火焰，提高温度。 考点：碳单质与二氧化碳的反应 12．（2025秋•太仓市校级期末）某小组利用如图装置进行实验。实验时，先加热炭粉，一段时间后将酒精灯移至CuO处加热。下列说法不正确的是（　　） A．二氧化碳发生了还原反应 B．装置中发生了反应：C+2CuO2Cu+CO2↑ C．反应过程中，黑色的氧化铜固体可能会变成红色 D．气球可收集生成的尾气，防止污染空气 【解答】解：A、碳与二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳，二氧化碳失去氧，发生了还原反应，A正确； B、装置中发生的反应有C+2CuO2Cu+CO2↑和C+CO22CO，B错误； C、反应过程中，氧化铜失去氧被还原成铜，可看到黑色的氧化铜固体可能会变成红色，C正确； D、反应过程产生一氧化碳，一氧化碳有毒，逸散到空气中会污染空气，故装置未端气球可收集生成的尾气，防止污染空气，D正确； 故选：B。 · 中考真题 考点：碳单质的物理性质及用途 1．（2025•贵州）净化水时，可用活性炭除去水中的色素和异味，利用了活性炭的性质是（　　） A．熔点高 B．吸附性 C．可燃性 D．导电性 【解答】解：净化水时，可用活性炭除去水中的色素和异味，是因为活性炭具有疏松多孔的结构，具有吸附性，能吸附异味和色素。 故选：B。 考点：碳的稳定性及应用 2．（2026•湖北）竹吸管、竹餐盒……越来越多竹制品走进日常生活。“以竹代塑”为减少塑料污染提供了有效解决途径。相比塑料，目前制约竹子广泛应用的因素是（　　） A．生长快 B．价格高 C．可降解 D．固碳强 【解答】解：A.竹子生长快，说明原料来源较充足，有利于竹制品生产和推广，不是制约竹子广泛应用的因素，故A不符合题意； B.相比塑料，如果竹制品价格较高，会增加生产和使用成本，影响市场接受度，从而制约竹子广泛应用，故B符合题意； C.竹制品可降解，有利于减少塑料污染，是“以竹代塑”的优势，不是制约其广泛应用的因素，故C不符合题意； D.竹子固碳强，有利于吸收二氧化碳、保护环境，也属于竹子的优势，不是制约因素，故D不符合题意。 故选：B。 考点：碳单质的可燃性 3．（2025•湖南）从古代文明到现代科技，从海洋综合利用到月球资源开发，我国一直在向世界展现中国智慧。优秀传统文化博大精深，不胜枚举。 （1）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　作燃料　 。 （2）我国是世界上最早发明冶铜术的国家之一，西周开始以辉铜矿等硫化矿为原料炼铜，冶炼过程产生的SO2中氧元素化合价为﹣2价，则硫元素化合价为　+4　 价。 （3）我国古代四大发明享誉世界。《梦溪笔谈》中记载“方家以磁石磨针锋，则能指南”，磁石主要成分是Fe3O4。磁石属于　混合物　 （填“混合物”或“纯净物”），Fe3O4中铁、氧元素的原子个数比是　3：4　 。 【解答】解：（1）木炭具有可燃性，则可用于作燃料； （2）二氧化硫中氧元素显﹣2价，设硫元素的化合价为x，在化合物中，正、负化合价的代数和为零，可得：x+（﹣2）×2＝0，x＝+4； （3）磁石主要成分是四氧化三铁，还含有其他物质，属于混合物；四氧化三铁中铁、氧元素的原子个数比是：3：4。 考点：碳单质与某些氧化物的反应 4．（2022•江西）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．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．0～t2min内，固体中铜元素的质量分数不变 【解答】解：A、碳与氧化铜在高温条件下生成铜和二氧化碳，随着反应的进行，固体的总质量逐渐减少，至完全反应不再发生改变，至N点恰好完全反应，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、N点对应的固体为铜，为红色，故选项说法错误。 C、碳与氧化铜在高温条件下生成铜和二氧化碳，由质量守恒定律，反应后产生气体的总质量为（a﹣b）g，故选项说法正确。 D、反应前后铜元素的质量不变，但固体的质量逐渐减小，0～t2min内，固体中铜元素的质量分数增大，故选项说法错误。 故选：C。 考点：碳单质与二氧化碳的反应 （多选）5．（2023•上海）密闭容器中，碳粉与二氧化碳的反应为C+CO22CO，有关说法正确的是（　　） A．有1g碳粉参加反应，气体总质量增加1g B．随着反应进行，CO的摩尔质量不断增大 C．随着反应进行，混合气体中碳元素的质量分数不变 D．反应前后，容器中气体所含的氧原子数不变 【解答】解：A、由化学方程式可知，12g碳和44g二氧化碳反应生成56g一氧化碳，即12g碳反应后气体总质量增大56g﹣44g＝12g，有1g碳粉参加反应，气体总质量增加1g，故选项正确。 B、随着反应进行，CO的摩尔质量不变，故选项不正确。 C、随着反应进行，二氧化碳和一氧化碳的质量不断改变，因此混合气体中碳元素的质量分数改变，故选项不正确。 D、反应前后，容器中气体所含的氧原子数不变，故选项正确。 故选：AD。 第 2 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $