6.1 碳单质的多样性（8大题型，举一反三题型专练，辽宁专用）化学新教材人教版九年级上册

**基本信息** 以“结构-性质-用途”逻辑链为主线，通过8类题型系统构建碳单质知识体系，融合微观解释与实验探究，强化化学观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |碳单质结构|1典例+3变式|微观结构解释物理性质差异|金刚石/石墨/C60结构模型→碳原子排列方式不同→物理性质差异| |性质与用途|4典例+12变式|性质决定用途归纳法|物理性质（硬度/导电性等）→对应用途；化学性质（稳定性/可燃性/还原性）→反应规律与实验现象| |新信息迁移|1典例+3变式|信息提取与性质推断|陌生碳单质（石墨烯/SiC）→结构分析→性质预测→用途拓展|

第一节 碳单质的多样性（题型突破·举一反三） 题型01 金刚石、石墨、C60等碳单质的结构 题型02 金刚石的相关知识 题型03 石墨的相关知识 题型04 金刚石、石墨、C60等碳单质的性质、用途 题型05 根据新信息判断碳单质的性质 题型06 碳单质的稳定性 题型07 碳单质的可燃性 题型08 碳单质的还原性 ▌题型01 金刚石、石墨、C60等碳单质的结构 金刚石 石墨 C60 不同碳单质物理性质存在差异的原因是碳原子的排列方式不同。 【典例1】 （25-26九年级上·辽宁沈阳·期中）归纳整理是一种重要的化学学习方法。以下说法正确的是 A．CO与化学性质不同是因为分子构成不同 B．原子都是由质子、中子和电子构成的 C．金刚石与石墨性质有较大差异，是因为构成它们的碳原子不同 D．原子不显电性的原因是构成原子的各种微观粒子均不带电 【答案】A 【详解】A、由分子构成的物质，分子是保持其化学性质的最小粒子，CO与的分子构成不同，则它们的化学性质不同，该选项说法正确； B、大部分原子都是由质子、中子和电子构成，但普通氢原子中不含中子，该选项说法不正确； C、金刚石和石墨都是由碳原子构成的，但由于碳原子排列方式不同，则它们的物理性质差异很大，该选项说法不正确； D、质子带正电，电子带负电，中子不带电，由于质子和电子所带电荷相等，电性相反，则原子不显电性，该选项说法不正确。 故选A。 【变式1-1】 （2025·辽宁沈阳·二模）学习化学要建立化学观念。下列描述正确的是 A．守恒观：10gC 在10gO2中充分燃烧生成20gCO2 B．能量观：化学变化过程中一定伴随着放热现象 C．变化观：镁在一定条件下可以转化为氧化镁 D．结构观：金刚石、石墨中碳原子的种类不同，两者物理性质差异较大 【答案】C 【详解】A、碳在氧气中充分燃烧生成二氧化碳，化学方程式为，碳、氧气、二氧化碳的质量比为，则10gC在10g中充分燃烧，碳有剩余，则生成的质量小于20g，说法错误，不符合题意； B、化学变化过程中伴随着能量变化，不一定是放热现象，也可能是吸热现象，说法错误，不符合题意； C、镁在氧气中燃烧生成氧化镁，故镁在一定条件下可以转化为氧化镁，说法正确，符合题意； D、金刚石、石墨两者物理性质差异较大，是因为它们的碳原子排列方式不同，说法错误，不符合题意。 故选：C。 【变式1-2】 （25-26九年级上·辽宁沈阳·期中）对下列宏观事实的微观解释错误的是 A．水和过氧化氢化学性质不同——分子构成不同 B．氧气加压后可装入小的钢瓶中——分子间的间隔变小 C．金刚石和石墨物理性质差异较大——碳原子排列方式不同 D．氧元素和氢元素是两种不同的元素——原子中的中子数不同 【答案】D 【详解】A、由分子构成的物质，分子是保持其化学性质的最小粒子，水由水分子构成，过氧化氢由过氧化氢分子构成，二者分子构成不同，所以化学性质不同，故A选项不符合题意； B、氧气加压后可装入小钢瓶中，是因为分子间有间隔，加压时分子间间隔变小，故B选项不符合题意； C、金刚石和石墨均由碳原子构成，但碳原子排列方式不同，导致二者物理性质差异较大，故C选项不符合题意； D、元素是具有相同质子数（即核电荷数）的一类原子的总称，氧元素和氢元素是两种不同元素，是因为原子中的质子数不同，而不是中子数不同，故D选项符合题意。 故选D。 【变式1-3】 （2025·辽宁抚顺·模拟预测）构建化学基本观念是学好化学的基础。下列化学观念认知错误的是 A．结构观：金刚石和石墨的物理性质不同，因为构成它们的原子不同 B．分类观：根据组成元素的不同，可将纯净物分为单质和化合物 C．变化观：在一定条件下，和可以相互转化 D．粒子观：构成物质的粒子有分子、原子和离子 【答案】A 【详解】A、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，符合题意； B、单质是由同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，故根据组成元素的不同，可将纯净物分为单质和化合物，不符合题意； C、铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，一氧化碳能与四氧化三铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，故在一定条件下，铁和四氧化三铁可以相互转化，不符合题意； D、分子、原子、离子都是构成物质的粒子，如水由水分子构成，铁由铁原子构成，氯化钠由钠离子和氯离子构成，不符合题意。 故选A。 ▌题型02 金刚石的相关知识 碳单质 结构模型 物理性质 用途 金刚石 无色透明的固体 钻石饰品 天然存在最__硬__的物质 玻璃刀、切割金属、钻头 金刚石薄膜：透光性好、导热性好 透镜涂层、集成电路基板 【典例1】（25-26九年级上·辽宁抚顺·阶段检测）1998年钱逸泰带领团队以四氯化碳(CCl4)和金属钠(Na)为原料，在一定条件下反应，成功制取了纳米金刚石，下列说法正确的是 A．该反应为化合反应 B．一定条件是指在浓度较高的氧气中反应 C．另一种生成物可能是氯化钠 D．金刚石为自然界最软的物质 【答案】C 【详解】A、金属钠和四氯化碳在一定条件下反应生成纳米金刚石，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Na、C、Cl，生成物中含C，故生成物中还应含Na、Cl，故生成物还应生成了其他物质，该反应的生成物不是一种，不符合“多变一”的特点，不属于化合反应，不符合题意； B、在浓度较高的氧气中，碳容易与氧气发生反应，因此一定条件不会是在浓度较高的氧气中反应，不符合题意； C、金属钠和四氯化碳在一定条件下反应生成纳米金刚石，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Na、C、Cl，生成物中含C，故生成物中还应含Na、Cl，故另一种生成物可能是氯化钠，符合题意； D、金刚石是天然存在的最硬的物质，不符合题意。 故选C。 【变式2-1】 （24-25九年级上·辽宁大连·期末）性质决定用途。下列有关物质的用途中，与其物理性质有关的是 A．液氧用作火箭助燃剂 B．用镁粉制作照明弹 C．用氮气做食品包装袋内的填充气 D．用金刚石划玻璃 【答案】D 【详解】A、液氧用作火箭助燃剂，是利用了氧气能支持燃烧的性质，该性质需要通过化学变化才能表现出来，属于化学性质，故A选项不符合题意； B、用镁粉制作照明弹，是利用了镁燃烧时发出耀眼白光的性质，该性质需要通过化学变化才能表现出来，属于化学性质，故B选项不符合题意； C、用氮气做食品包装袋内的填充气，是利用了氮气化学性质不活泼的性质，是利用了其化学性质，故C选项不符合题意； D、用金刚石划玻璃，是利用了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，故D选项符合题意。 故选D。 【变式2-2】 （25-26九年级下·辽宁沈阳·开学考试）下列物质的用途体现其化学性质的是 A．液氮用于医疗手术 B．木炭作燃料 C．稀有气体制霓虹灯 D．金刚石切割玻璃 【答案】B 【详解】A、液氮用于医疗手术，是利用液氮汽化吸热，使周围温度降低，该过程没有新物质生成，利用的是液氮的物理性质，故A选项不符合题意； B、木炭作燃料，是利用木炭的可燃性，木炭燃烧生成二氧化碳等新物质，属于化学变化，利用的是木炭的化学性质，故B选项符合题意； C、稀有气体制霓虹灯，是利用稀有气体通电后发出不同颜色的光，该过程没有新物质生成，利用的是稀有气体的物理性质，故C选项不符合题意； D、金刚石切割玻璃，是利用金刚石硬度大，该性质不需要通过化学变化就能体现出来，利用的是金刚石的物理性质，故D选项不符合题意。 故选B。 【变式2-3】 （25-26九年级上·辽宁锦州·期末）从微观视角认识物质是学习化学的重要方法。下列物质由原子构成的是 A．氧气 B．金刚石 C．氯化钠 D．水 【答案】B 【详解】A、氧气由氧分子构成，该选项不符合题意； B、金刚石由碳原子直接构成，该选项符合题意； C、氯化钠由钠离子和氯离子构成，该选项不符合题意； D、水由水分子构成，该选项不符合题意。 故选B。 ▌题型03 石墨的相关知识 碳单质 结构模型 物理性质 用途 石墨 灰黑色、质软 作铅笔芯 优良的__导电___性熔点高 作电极、高铁列车受电弓滑板 有滑腻感 作润滑剂 【典例1】（25-26九年级上·辽宁丹东·期中）下列有关物质的性质与对应用途或对应结构的说法中，正确的是 A．石墨有滑腻感，可用来作电极 B．氦气化学性质不活泼，可制成多种电光源 C．氧气具有助燃性，可用作火箭燃料 D．活性炭有吸附性是因为它有疏松多孔的结构 【答案】D 【详解】A、石墨用作电极是因为其导电性，滑腻感使其适用于润滑剂，故A错误； B、氦气化学性质不活泼，其主要用于填充气球，电光源通常使用氖气等，故B错误； C、氧气具有助燃性而不是可燃性，因此不可用作燃料，故C错误； D、活性炭的吸附性源于其疏松多孔的结构，故D正确。 故选：D。 【变式3-1】 （25-26九年级上·辽宁沈阳·阶段检测）下列物质由分子构成的是 A．五氧化二磷 B．铜 C．石墨 D．食盐 【答案】A 【详解】A、五氧化二磷是由五氧化二磷分子构成的，故A选项符合题意； B、铜是金属，由铜原子构成，故B选项不符合题意； C、石墨是碳单质，由碳原子构成，故C选项不符合题意； D、食盐是氯化钠的俗称，氯化钠是由钠离子和氯离子构成的，故D选项不符合题意。 故选A。 【变式3-2】 （25-26九年级上·辽宁沈阳·阶段检测）下列物质直接由分子构成的是 A．镁 B．氧气 C．石墨 D．氯化钠 【答案】B 【详解】A、镁属于金属单质，是由镁原子直接构成，故选项不符合题意； B、氧气是由氧分子构成，故选项符合题意； C、石墨是由碳元素组成的单质，是由碳原子直接构成，故选项不符合题意； D、氯化钠是含有金属元素和非金属元素的化合物，是由钠离子和氯离子构成，故选项不符合题意。 故选B。 【变式3-3】 （25-26九年级上·辽宁营口·期中）下列物质的用途主要与其化学性质有关的是 A．用焦炭冶炼金属 B．用活性炭除去水中的色素 C．氦气用于填充探空气球 D．用石墨制作干电池的电极 【答案】A 【详解】A、用焦炭冶炼金属，是利用焦炭的还原性，其用途主要与其化学性质有关，故选项符合题意。 B、用活性炭除去水中的色素，是利用活性炭的吸附性，其用途主要与其物理性质有关，故选项不符合题意。 C、氦气用于填充探空气球，是利用氦气密度小，其用途主要与其物理性质有关，故选项不符合题意。 D、用石墨制作干电池的电极，是利用石墨的导电性，其用途主要与其物理性质有关，故选项不符合题意。 故选A。 ▌题型04 金刚石、石墨、C60等碳单质的性质、用途 碳单质 结构模型 物理性质 用途 金刚石 无色透明的固体 钻石饰品 天然存在最硬的物质 玻璃刀、切割金属、钻头 金刚石薄膜：透光性好、导热性好 透镜涂层、集成电路基板 石墨 灰黑色、质软 作铅笔芯 优良的导电性熔点高 作电极、高铁列车受电弓滑板 有滑腻感 作润滑剂 应用于超导、催化、能源及医学等领域 木炭和活性炭具有疏松多孔的结构，因此具有__良好的吸附__性，可用于除去色素和异味。 【典例1】（25-26九年级上·辽宁本溪·阶段检测）下列用途中，利用了碳的化学性质的是 ①石墨作铅笔芯  ②金刚石切割玻璃  ③活性炭作滤毒剂  ④作燃料  ⑤冶炼金属 A．①②③④ B．③④⑤ C．④⑤ D．①③⑤ 【答案】C 【详解】物理性质：物质不需要化学变化就表现出的性质。包括：颜色、状态、气味、熔点、沸点、密度、硬度、溶解性、挥发性、延展性、导电性、吸水性、吸附性等；化学性质：物质在化学变化中表现出来的性质。可燃性、氧化性、还原性、活泼性、稳定性、腐蚀性、毒性、金属活动性等。 ①石墨作铅笔芯利用其软度和润滑性（物理性质）； ②金刚石切割玻璃利用其硬度（物理性质）； ③活性炭作滤毒剂利用其吸附性（物理性质）； ④作燃料涉及碳的燃烧（化学性质）； ⑤冶炼金属涉及碳的还原性（化学性质）。 故利用化学性质的为④和⑤。 故选C。 【变式4-1】 （24-25九年级上·辽宁锦州·期末）“碳家族”的成员很多，用途很广。下列说法正确的是 A．石墨不具有导电性 B．活性炭具有吸附性 C．炭黑在常温时化学性质活泼 D．金刚石和石墨的碳原子排列方式相同 【答案】B 【详解】A、石墨具有导电性，故A错误； B、活性炭疏松多孔，具有吸附性，故B正确； C、炭黑在常温下化学性质稳定，故C错误； D、金刚石和石墨中的碳原子的排列方式不同，故D错误。 故选：B。 【变式4-2】 （25-26九年级上·辽宁鞍山·阶段检测）下列对客观事实的微观解释不正确的是 A．走过花圃会闻到花香——分子在不断运动 B．氧气压缩储存于钢瓶中——分子间的间隔减小 C．金刚石与石墨物理性质差异大——碳原子排列方式不同 D．和化学性质有很大不同——它们的分子中原子种类不同 【答案】D 【详解】A.走过花圃会闻到花香，是因为分子在不断地做无规则运动，花圃中花的香气分子会从花中扩散到空气中，进而进入人的鼻腔，使人闻到花香，因此该项微观解释正确； B. 氧气压缩储存于钢瓶中，是因为气体分子间的间隔较大，当施加压力压缩时，分子间的间隔会减小，氧气的体积随之缩小，从而能被储存到钢瓶中，因此该项微观解释正确； C.金刚石与石墨都是由碳原子构成的单质，但二者物理性质（如硬度、导电性、熔点等）差异极大，原因是碳原子的排列方式不同：金刚石中碳原子呈正四面体空间网状排列，结构致密坚硬；石墨中碳原子呈层状平面排列，层与层之间作用力弱，易滑动，因此该项微观解释正确； D.O2和O3都是由分子构成的，一个氧分子由2个氧原子构成，一个臭氧分子由3个氧原子构成，而两者的分子都是由氧原子构成的，二者分子中的原子都是氧原子，它们分子中的原子种类完全相同；分子是保持物质化学性质的最小粒子，氧气和臭氧的分子构成不同，所以它们的化学性质有很大不同，因此该项微观解释错误； 故选D。 【变式4-3】 （25-26九年级上·辽宁沈阳·阶段检测）水是人类赖以生存的自然资源。 Ⅰ.公园、车站等公共场所内设有许多直饮水机，其中水处理的过程如下图所示。请回答下列问题： (1)步骤①中装置内放有物质______（填名称），它主要起到吸附自来水中异味的作用。 (2)步骤②中超滤膜相当于过滤操作。实验室中过滤用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、______。 (3)自来水经处理后得到的可直接饮用水属于______（填“纯净物”或“混合物”）。若家中没有直饮机，若想饮用，常见的净水方法是______。 Ⅱ.水是航天员赖以生存和进行科学研究的物质基础，因此，对空间站中冷凝水的回收处理是各国航天研究的热点。 沥青基球形活性炭具有机械强度高、吸附性能好、灰分含量低、微孔发达等优点，十分有利于冷凝水中有机污染物的去除，常被用于吸附冷凝水中的部分有机污染物（如苯甲醇、己内酰胺、丙酮等）。有机污染物在水中越易溶解，与水分子之间作用力也越大。模拟不同条件下活性炭对冷凝水的吸附情况，可以得到最理想的吸附条件，从而判断活性炭是否符合要求。如图为一定温度下，沥青基球形活性炭对部分有机污染物的吸附效果。 (4)沥青基球形活性炭能用于冷凝水中有机污染物的去除是因为其具有______的优点（写一点即可）。 (5)活性炭的主要成分是碳单质，其结构与石墨类似。石墨与金刚石的物理性质存在明显差异的原因是______。 (6)由图可知，沥青基球形活性炭对苯甲醇的吸附效果最好，结合图中的信息解释原因______。 (7)写出电解水的化学方程式______，该反应属于______（填基本反应类型）。 【答案】(1)活性炭 (2)玻璃棒 (3) 混合物 煮沸 (4)机械强度高/吸附性能好/灰分含量低/微孔发达（合理即可） (5)碳原子排列方式不同 (6)有机污染物浓度相同时，沥青基球形活性炭对苯甲醇的吸附量最大 (7) 分解反应 【详解】（1）活性炭具有吸附性，吸附自来水中异味；所以步骤①中装置内放有物质是：活性炭； （2）过滤用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒； （3）净化后的直接饮用水还是含有除水以外的其他可溶性物质，故属于混合物； 日常生活中使用硬水会给生活带来许多不便，在家中可用煮沸的方法降低水的硬度； （4）由题干信息可知，沥青基球形活性炭能用于冷凝水中有机污染物的去除是因为其具有机械强度高、吸附性能好、灰分含量低、微孔发达的优点； （5）石墨与金刚石的碳原子排列方式不同，所以物理性质不相似； （6）有机污染物浓度相同时，沥青基球形活性炭对苯甲醇的吸附量最大，因此沥青基球形活性炭对苯甲醇的吸附效果最好； （7）水在通电条件下分解生成氢气和氧气，反应的化学方程式为：，该反应是由一种物质生成两种新物质，符合“一变多”的特点，属于基本反应类型中的分解反应。 ▌题型05 根据新信息判断碳单质的性质 结构决定性质，性质体现结构；性质决定用途；用途体现性质 【典例1】（2025·辽宁大连·模拟预测）阅读下列科普材料。 石墨烯是21世纪最具前景的新型纳米材料，它是从石墨中分离出单层的石墨片，1mm厚的石墨包含300万层石墨烯。工业上可采用甲烷在高温和催化剂的作用下分解制取石墨烯并产生氢气。 石墨烯具有高透光性、高强度、高导热性和生物相容性等特点，在电子、复合材料、医疗健康等多领域具有广泛应用，不同领域的应用分布如图1 。科学家提出，给石墨烯“打上”许多特定大小的孔，制成单层纳米孔薄膜，可进行海水淡化，其工作原理如图2所示。将石墨烯与高分子聚合物复合形成复合涂料，可提升涂料的防腐蚀性能(如下表)。 表：某复合涂料的基本性能(涂膜厚度相同) 性能 石墨烯比例为0 石墨烯比例为1% 石墨烯比例为2% 耐酸性 240h无异常 240h无异常 300h无异常 耐碱性 168h无异常 168h无异常 240h无异常 耐老化 60h变色 100h变色 1500h变色 与石墨烯相关的新技术、新发明会得到越来越广泛的应用。 回答下列问题。 (1)石墨烯属于___________(填“单质”或“化合物”)。 (2)“1mm厚的石墨大约包含300万层石墨烯”，说明构成物质的粒子具有的性质是___________。 (3)石墨烯海水淡化膜允许___________通过，该过程类似于___________(填操作名称)。 (4)石墨烯可用于制作新能源电池，主要利用石墨烯的___________性质。 (5)根据短文，写出工业上制取石墨烯的化学方程式___________，基本反应类型是___________。 (6)由图1可知，石墨烯应用占比最高的领域是___________。 (7)依据表分析，该复合涂料中石墨烯的比例为___________时基本性能最好。 【答案】(1)单质 (2)很小 (3) 水分子 过滤 (4)能导电 (5) 分解反应 (6)电子领域 (7)2% 【详解】（1）石墨烯由一种元素组成的纯净物，属于单质； （2）“1mm厚的石墨大约包含300万层石墨烯”，说明构成物质的粒子具有的性质是很小； （3）根据图2可知，石墨烯海水淡化膜允许水分子通过，该过程类似于过滤操作； （4）题干信息提到石墨烯可应用于电子领域，制作新能源电池是其在电子领域的应用，这利用了石墨烯的导电性； （5）工业上可采用甲烷在高温和催化剂的作用下分解制取石墨烯并产生氢气，反应的化学方程式为：，此反应符合一变多的特点，属于分解反应； （6）由图1可知，石墨烯应用占比最高的领域是电子领域； （7）由表格数据可知，石墨烯比例为2%时，耐腐蚀时间长，效果最佳。 【变式5-1】 （25-26九年级上·辽宁丹东·期中）阅读理解 石墨烯是目前已知最薄、最坚硬的材料，它的熔点高达3000℃，具有优良的导电、导热性能。2004年，科学家从石墨(结构如图1)中剥离出仅由一层碳原子构成的石墨薄片，这就是石墨烯。目前常用的制备方法是氧化石墨还原法，石墨片与浓硝酸、浓硫酸、高锰酸钾等反应，再经超声处理得到氧化石墨烯，最后通过还原得到石墨烯。 我国的科研团队发现了石墨烯的防腐功能，利用其独特的二维片层结构，在涂层中叠加形成致密隔绝层，使腐蚀介质难以通过，起到物理隔绝作用。如图2，表面叠加了石墨烯薄膜的铜在高温下也没有被腐蚀。将石墨烯与高分子聚合物复合形成复合涂料，可提升涂料的防腐蚀性能。 某复合涂料的基本性能(涂膜厚度相同) 性能 石墨烯比例为0 石墨烯比例为1% 石墨烯比例为2% 耐酸性 240 h无异常 240 h无异常 300 h无异常 耐碱性 168 h无异常 168 h无异常 240 h无异常 耐老化 60 h变色 100 h变色 1500 h变色 与石墨烯相关的新技术、新发明会得到越来越广泛的应用。如果和其他材料混合，石墨烯还可用于制造更耐热、更结实的电导体，从而使新材料更薄、更轻、更富有弹性，从柔性电子产品到智能服装，从超轻型飞机材料到防弹衣，甚至未来的太空电梯都可以以石墨烯为原料。因此，其应用前景十分广阔。依据文章内容回答下列问题。 (1)石墨烯具有的物理性质是___________(写一点即可)。 (2)石墨烯属于___________(填“单质”、或“化合物”)。 (3)石墨烯可以防腐的原因是___________。 (4)依据表1分析，该复合涂料中石墨烯的比例为___________时基本性能最好。 (5)石墨烯与金刚石物理性质差异很大的原因___________。 (6)下列关于石墨烯的说法正确的是___________。 A．氧化石墨还原法只发生了物理变化 B．石墨烯在氧气中完全燃烧的产物是CO2 C．在高温条件下，石墨烯仍具有防腐功能 D．以石墨烯为原料可制超轻型飞机材料 (7)根据石墨烯的性质，你认为石墨烯不适合用来制成___________。 A．高压输电线 B．冲击钻的钻头 C．保温隔热材料 D．电饭锅的锅胆 【答案】(1)硬度大，熔点高，具有优良的导电、导热性能 (2)单质 (3)石墨烯在涂层中叠加形成致密隔绝层，使腐蚀介质难以通过，起到物理隔绝作用 (4)2% (5)碳原子的排列方式不同 (6)BCD (7)C 【详解】（1）根据“石墨烯是目前已知最薄、最坚硬的材料，它的熔点高达3000℃，具有优良的导电、导热性能”可知，石墨烯具有的物理性质是硬度大，熔点高，具有优良的导电、导热性能等； （2）根据“科学家从石墨中剥离出仅由一层碳原子构成的石墨薄片，这就是石墨烯”可知，石墨烯属于单质； （3）根据“我国的科研团队发现了石墨烯的防腐功能，利用其独特的二维片层结构，在涂层中叠加形成致密隔绝层，使腐蚀介质难以通过，起到物理隔绝作用”可知，石墨烯可以防腐的原因是石墨烯在涂层中叠加形成致密隔绝层，使腐蚀介质难以通过，起到物理隔绝作用； （4）依据表1分析，该复合涂料中石墨烯的比例为2%时基本性能最好； （5）石墨烯与金刚石物理性质差异很大的原因为：碳原子的排列方式不同； （6）A、根据“目前常用的制备方法是氧化石墨还原法，石墨片与浓硝酸、浓硫酸、高锰酸钾等反应，再经超声处理得到氧化石墨烯，最后通过还原得到石墨烯”可知，氧化石墨还原法过程中有新物质氧化石墨烯生成，发生了化学变化，故A错误； B、石墨烯是由碳元素组成，在氧气中完全燃烧的产物是CO2，故B正确； C、根据“如图2，表面叠加了石墨烯薄膜的铜在高温下也没有被腐蚀”可知，在高温条件下，石墨烯仍具有防腐功能，故C正确； D、根据“将石墨烯与高分子聚合物复合形成复合涂料，可提升涂料的防腐蚀性能”可知，加入石墨烯的复合涂料防腐性能更好，故D正确； 故选：BCD； （7）A、高压输电线利用了石墨烯导电性好的特点，故A不符合题意； B、冲击钻的钻头利用了石墨烯硬度大的特点，故B不符合题意； C、石墨烯导热性好，不适宜做保温隔热材料，故符合题意； D、石墨烯薄，坚硬，导热性好，可以做家里烹饪用的电饭锅的锅胆，故D不符合题意； 故选：C。 【变式5-2】 （25-26九年级上·辽宁沈阳·期中）阅读下面文章。 神奇的材料————碳化硅 碳化硅(SiC)是一种无机非金属材料，其晶体结构与金刚石相似，硬度仅次于金刚石，具有优异的耐高温性、高耐磨性和良好的导热性，是第三代半导体材料。 由于天然含量甚少，碳化硅多为人工制造。工业上以石英砂(含有 及杂质)和焦炭(主要成分为碳)为主要原料制备碳化硅。 利用碳化硅外延法可以制得高质量的石墨烯：在超高真空(真空的最高等级)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，得到基于SiC衬底的石墨烯。 碳化硅用途广泛，如制作砂轮、砂纸、耐高温陶瓷，还可以制做火箭喷管、燃气轮机叶片等。此外，碳化硅也是高速公路、航空飞机跑道、太阳能热水器等的理想材料之一，助力新能源汽车和5G通信技术发展。 回答下列问题。 (1)碳化硅(SiC)中硅的化合价为+4，则碳的化合价为_______。 (2)碳化硅与金刚石物理性质相似的原因是_______。构成碳化硅和金刚石的微观粒子种类相同，都是由_______构成(填“分子”、“原子”或“离子”)。 (3)制备碳化硅时，在酸洗池中能除去石英砂中的金属氧化物， 中属于金属氧化物的是_______：在粉碎机内将焦炭粉碎，目的是_______。 (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，该过程属于_______变化(填“物理”或“化学”)，“超高真空”的原因：隔绝空气中的氧气，防止_______。 (5)可选用碳化硅作砂纸的磨料，利用了碳化硅_______的性质(答一点)。 【答案】(1)-4 (2) 晶体结构相似 原子 (3) Fe2O3、Al2O3 增大接触面积，加快反应 (4) 化学 碳与氧气反应 (5)高耐磨性 【详解】（1）碳化硅(SiC)中硅的化合价为+4，设碳的化合价为x，根据“化合物中各元素化合价代数和为零”，则+4+x=0，解得x=-4。 （2）根据文章可知，碳化硅和金刚石的晶体结构相同，则它们的物理性质相似； 金刚石由碳原子构成，碳化硅由硅原子和碳原子构成，二者都是由原子直接构成的物质。 （3）铁、铝为“金字旁”，属于金属元素，硅为“石字旁”，属于非金属元素，故中属于金属氧化物； 将焦炭粉碎，能增大接触面积，加快反应。 （4）碳化硅外延法制石墨烯过程中，生成了新物质石墨烯，属于化学变化； 碳能和氧气反应，则隔绝空气中的氧气可防止碳和氧气发生反应。 （5）根据文章可知，碳化硅耐磨性高，则可作砂纸的磨料。 【变式5-3】 （24-25九年级下·辽宁抚顺·阶段检测）阅读短文。 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0.335nm。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，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。家用一种非常简单易行的机械剥离法得到石氯化钾。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Cu—Pd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。(改编自《什么是石墨烯》) 请回答下列问题： (1)石墨烯是由_____(填“分子”、“原子”或“离子”)构成的。 (2)从材料可知，石墨烯在纺织面料中的作用是_____。 (3)石墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发，是因为_____。 (4)请写出工业上制取石墨烯的化学方程式：_____。 (5)碳单质还有一种最硬物质可以用来切割玻璃，这种物质是_____。 (6)碳单质物理性质存在差异原因_____，但是它们的化学性质相同，画家用墨书写字画能保存很长时间不变色是因为_____。 【答案】(1)原子 (2)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 (3)石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管 (4) (5)金刚石 (6) 组成碳单质的原子排列不同 碳单质化学性质稳定，常温下很难与空气、水等发生反应 【详解】（1）石墨烯是一种单层碳原子晶体，是由碳原子构成； （2）由材料可知，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； （3）由材料可知，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； （4）工业上可采用甲烷在高温和Cu－Pd催化下分解制取石墨烯，同时产生氢气，反应的化学方程式为； （5）金刚石是天然存在最硬的碳单质，可用来切割玻璃； （6）碳单质物理性质差异源于碳原子排列方式不同（如石墨层状结构，金刚石网状结构）； 墨的主要成分是碳，常温下碳的化学性质稳定，不易与其它物质发生反应，故画家用墨书写字画能保存很长时间不变色。 ▌题型06 碳单质的稳定性 ①常温下，碳单质的化学性质__不活泼___，受日光照射或与空气、水分接触，都不易起变化。随着温度的升高，碳的活动性大大增强。 ②实际生活中利用这一性质有以下应用：需要长期保存的档案材料一般用碳素墨水书写；木质电线杆埋入地下部分用火烧焦。 【典例1】（24-25九年级上·辽宁大连·期末）腊月二十四，写福字。写福字贴对联是农历新年的传统年俗，既表达了人们对美好生活的向往，也是中国年文化的传承。用墨写的福字在次年更换时墨迹依然清晰，体现出碳单质具有 A．可燃性 B．氧化性 C．常温下，碳的化学性质稳定 D．还原性 【答案】C 【详解】墨汁主要成分是石墨即碳单质，用墨书写的福字在次年更换时墨迹依然清晰，与碳单质在常温下化学性质稳定有关系，与碳的可燃性和还原性都没有关系，碳不具有氧化性； 故选：C。 【变式6-1】 （25-26九年级上·辽宁盘锦·期中）下列物质的相关叙述正确的是 A．作霓虹灯主要利用稀有气体的化学性质稳定 B．中考用碳素笔是因为碳在常温下化学性质稳定 C．炼钢利用了氧气的可燃性 D．C60是一种新型的化合物 【答案】B 【详解】A、霓虹灯利用稀有气体通电发光的物理性质，而非化学性质稳定，错误； B、碳素笔利用碳在常温下化学性质稳定，使字迹持久，正确； C、炼钢利用氧气的氧化性除去杂质，而非可燃性，错误； D、C60是由碳元素组成的单质，不是化合物，错误。 故选B。 【变式6-2】 （2025·辽宁丹东·一模）用碳素墨水书写具有保存价值档案的最主要原因是 A．碳素墨水颜色浓黑，书写字迹清晰 B．碳素墨水易挥发，字迹干得快 C．碳素墨水防水能力强，字迹不易模糊 D．碳常温时化学性质稳定，字迹不易褪色 【答案】D 【详解】用碳素墨水书写具有保存价值档案的最主要原因是：常温下碳的化学性质稳定，即使受日光照射或与氧气接触，也不易起变化。 故选D。 【变式6-3】 （2023·辽宁铁岭·模拟预测）下列关于碳单质金刚石、石墨和的说法正确的是 A．都可以燃烧生成二氧化碳 B．硬度都很大 C．常温下化学性质比较活泼 D．都是由原子构成的 【答案】A 【详解】A、金刚石、石墨、C60都为碳单质，燃烧都能生成二氧化碳，该选项说法正确； B、金刚石硬度很大，但石墨很软，该选项说法不正确； C、常温下，碳单质化学性质比较稳定，该选项说法不正确； D、金刚石和石墨是由原子构成的，而C60是由分子构成，该选项说法不正确。 故选A。 ▌题型07 碳单质的可燃性 可燃性：完全燃烧(O2充足)生成CO2： ；不完全燃烧（O2不足）生成CO： 【典例1】（25-26九年级上·辽宁大连·期末）石墨烯被称为“新材料之王”，是国产智能温控服装的主要原材料。石墨烯是石墨的单层结构(如图)，与石墨的化学性质相似。下列关于石墨烯的说法错误的是 A．石墨烯属于单质 B．和金刚石组成元素相同 C．石墨烯不可以燃烧 D．石墨烯有良好的导电性 【答案】C 【详解】A、石墨烯是石墨的单层结构，是由碳元素组成的纯净物，属于单质，说法正确，不符合题意； B、石墨烯是石墨的单层结构，石墨是由碳元素组成的，金刚石也是由碳元素组成的，故两者组成元素相同，说法正确，不符合题意； C、石墨烯是石墨的单层结构(如图)，与石墨的化学性质相似，石墨是碳的单质，具有可燃性，故石墨烯可以燃烧，说法错误，符合题意； D、石墨有优良的导电性，石墨烯是石墨的单层结构，故石墨烯具有良好的导电性，说法正确，不符合题意。 故选C。 【变式7-1】 （24-25九年级上·辽宁阜新·阶段检测）关于金刚石和石墨的说法中，不正确的是 A．金刚石和石墨都属于碳的单质 B．石墨转化为金刚石属于物理变化 C．它们完全燃烧后的产物都是二氧化碳 D．金刚石和石墨里碳原子排列方式不同 【答案】B 【详解】A、金刚石和石墨都属于碳的单质，说法正确，不符合题意； B、石墨转化为金刚石，生成了新物质，属于化学变化，说法错误，符合题意； C、金刚石和石墨都属于碳的单质，它们完全燃烧后的产物都是二氧化碳，说法正确，不符合题意； D、金刚石和石墨里碳原子的排列方式不同，说法正确，不符合题意。 故选：B。 【变式7-2】 （24-25九年级上·辽宁·课后作业）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 【详解】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7-3】 （2026·辽宁锦州·二模）我国科学家合成了全新分子——，开创了“表面合成极小尺寸分子碳”的新范式。下列有关的说法中，错误的是 A．属于单质 B．每个分子由6个碳原子构成 C．相对分子质量为72 g D．与反应生成碳的氧化物 【答案】C 【详解】A. 是由碳元素组成的纯净物，属于单质，说法正确； B. 化学式中元素符号右下角的数字代表1个分子中该原子的个数，因此1个分子由6个碳原子构成，说法正确； C. 的相对分子质量为：，相对分子质量是一个比值，单位为“1”，常省略不写，说法错误； D. C6属于碳单质，碳单质具有可燃性，与反应可生成、等碳的氧化物，说法正确。 ▌题型08 碳单质的还原性 1木炭还原氧化铜 （1）现象：黑色固体变为红色物质 （2）化学方程式： （3）操作：酒精灯罩网罩的好处是集中火焰，提高温度。试管口必须 略向下倾斜，原因 防止冷凝水倒流，使试管炸裂；实验结束时，先将导管移离澄清石灰水后熄灭酒精灯原因是防止澄清石灰水倒流回试管，使试管炸裂；取出的导气管必须用弹簧夹加紧橡皮管的原因是防止生成的铜再次被氧化；刚开始试验时，右边试管中有气泡，但石灰水没有变浑浊的原因是排出的是试管中原有的空气； 2木炭还原氧化铁化学方程式 3木炭还原二氧化碳化学方程式4小结： 木炭得氧，发生氧化反应，做还原剂、具有还原性；氧化铜失氧，发生还原反应，做氧化剂、具有氧化性。 失去氧的反应叫做还原反应。碳单质具有还原性，可用来冶炼金属。 【典例1】（25-26九年级上·辽宁鞍山·阶段检测）如图是木炭还原氧化铜反应的实验装置图。下列说法不正确的是 A．给酒精灯加网罩，目的是使火焰集中，提高温度 B．实验过程中，可观察到红棕色粉末逐渐变黑 C．在高温下活性炭也能使氧化铜还原为铜 D．实验结束后，应先撤出导管，停止加热，用弹簧夹夹紧乳胶管，目的是防止生成的铜再次被氧化 【答案】B 【详解】A、酒精灯火焰上加网罩，能集中火焰，提高温度，不符合题意； B、碳和氧化铜在高温条件下生成铜和二氧化碳，可观察到黑色固体变红色，符合题意； C、在高温下，活性炭的主要成分是，具有还原性，也能使氧化铜还原为铜，不符合题意； D、实验结束后，应先撤出导管，停止加热，用弹簧夹夹紧乳胶管，目的是防止生成的铜再次被氧化，不符合题意。 故选B。 【变式8-1】 （25-26九年级上·辽宁鞍山·期中）小杰和小静学习了碳单质的化学性质后，知道碳与氧气反应能够生成CO或。于是两人联想到木炭与氧化铜发生的反应可能有：①；②他们想来验证自己的想法，请你同他们一起进行探究。 【猜想与假设】木炭与CuO反应生成的产物有三种可能： (1)产物是：Cu和CO； 产物是：Cu和； 产物是：_______；作出猜想与假设的依据_______。 【设计方案】如何检验产物中有CO，两人查找了资料：CO的特征反应是使某种氯化钯的黄色混合液变蓝。 【实验与结论】 (2)设计的实验装置图如图所示 实验报告： 实验现象 实验结论 ①A中固体由_______色变为_______色 ②B中黄色试纸变蓝 ③C中溶液_______ ①有铜生成 ②有_______生成 ③有二氧化碳生成 写出③反应的化学方程式_______。 【反思与评价】 (3)实验结束时，为防止_______，必须先停止加热，待铜冷却后再将试管口的胶塞取下，因此，若没有B安全瓶，可能导致的后果是_______。 【答案】(1) 、和 质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变 (2) 黑 红 变浑浊 CO (3) 铜被氧化 液体倒吸入试管把试管炸裂 【详解】（1）依据是质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，木炭和CuO中含有碳、铜、氧元素，所以反应生成的含铜物质为，含碳、氧元素的物质可能是、中的一种或两种，因此会有生成、和的可能。故应填写：、和；质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变； （2）碳与氧化铜加热，反应会生成铜，A中固体由黑色逐渐变为红色，因为CO可以使某种氯化钯的黄色混合液变蓝，B中黄色试纸变蓝，可以说明有CO生成，反应中有生成，则C中的澄清石灰水变浑浊，化学反应方程式。故应填写：黑；红；变浑浊；；； （3）实验结束时，为防止铜被氧化，必须先停止加热，待铜冷却后再将试管口的胶塞取下，因此若没有B安全瓶，可能导致的后果是液体倒吸入试管把试管炸裂。故应填写：铜被氧化；液体倒吸入试管导致试管炸裂。 【变式8-2】 （25-26九年级上·辽宁铁岭·阶段检测）实验是学习化学的重要途径。 I.如图所示是初中化学常见的气体发生与收集装置，根据要求回答下列问题。 (1)写出图中标号a的仪器名称______。 (2)实验室用高锰酸钾制取氧气，可选择A装置作发生装置，依据是______。 (3)若选用B装置作发生装置来制取氧气，则发生反应的化学方程式为______。 (4)F装置中装有半瓶水，张同学用此装置从______(填c或d)端通入氧气，待水排尽，将带火星的小木条伸入所得瓶中气体，发现木条仍然复燃，由此你获得的启示是______。 (5)氢气是密度小于空气、难溶于水的气体，实验室用稀硫酸溶液和锌粒反应制取氢气，若要制取较纯净的氢气，则应选择的发生和收集装置为______(从A—F中选择装置编号)。 II.兴趣小组用如图1装置进行木炭还原氧化铜的实验，回答下列问题。 (6)图1实验中酒精灯加金属网罩的目的是______。实验刚开始时，导管口有气泡产生，但未观察到试管B中新制的澄清石灰水变浑浊，可能的原因是______。木炭与氧化铜反应的化学方程式为______。 (7)实验后，同学们推测碳与氧化铜反应除了生成CO2外可能还产生CO，小明利用图2装置继续进行实验，加热固体混合物，测得CO、CO2的体积分数随时间变化情况如图3所示。 ①初始时CO2的体积分数不为0，原因是______。 ②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：_____。 【答案】(1)锥形瓶 (2)反应物为固体，反应条件为加热 (3) (4) d 使带火星的木条复燃的氧气浓度不一定需要100% (5)BE (6) 使火焰集中并提高温度 此时排出的气体是装置内的空气 (7) 装置内存在空气，空气中含有二氧化碳 碳与装置内的氧气反应会生成一氧化碳或反应生成的二氧化碳与碳在高温条件下反应会生成一氧化碳 【详解】（1）图中标号a的仪器名称是锥形瓶； （2）实验室用高锰酸钾制取氧气的原理是高锰酸钾在加热条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，该反应中反应物为固体，反应条件为加热，应选择固体加热型发生装置，即装置A，故选择A装置作发生装置的依据是反应物为固体，反应条件为加热； （3）B装置为固液常温型发生装置，则实验室用B装置制取氧气的原理是过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，化学方程式为； （4）F装置中装有半瓶水，由于氧气密度比水小，则用此装置从d端通入氧气，待水排尽，得到的氧气中混有空气，将带火星的小木条伸入瓶中气体，发现木条仍然复燃，由此获得的启示是：使带火星的木条复燃的氧气浓度不一定需要100%； （5）实验室用稀硫酸溶液和锌粒反应制取氢气，该反应中反应物为固体和液体，反应条件为常温，应选择固液常温型发生装置，即装置B，氢气密度比空气小、难溶于水，可采用向下排空气法或排水法收集，其中用排水法能收集到较纯净的氢气，即装置E，由于F装置中没有装满水，所以不能收集到纯净的氢气，综上可知，若要制取较纯净的氢气，应选择的发生和收集装置为BE； （6）图1实验中酒精灯加金属网罩的目的是使火焰集中并提高温度； 实验刚开始时，导管口有气泡产生，但未观察到试管B中新制的澄清石灰水变浑浊，原因是此时排出的气体是装置内的空气； 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； （7）①初始时的体积分数不为0，原因是装置内存在空气，空气中含有二氧化碳； ②老师指出CO不一定是木炭与氧化铜反应产生的，原因是：碳与装置内的氧气反应会生成一氧化碳；或反应生成的二氧化碳与碳在高温条件下反应会生成一氧化碳。 【变式8-3】 （25-26九年级上·辽宁盘锦·阶段检测）木炭用于金属冶炼在我国已经有几千年历史。实验小组探究木炭和氧化铜的反应模拟炼铜。 【提出问题】木炭燃烧时可能生成CO2也可能生成CO，那么木炭与氧化铜反应生成的气体是否也有多种可能？ 【作出猜想】 (1)猜想①：CO       猜想②：CO2       猜想③：___________。 【设计方案】实验装置如图(浓硫酸具有吸水作用)。打开开关K，缓缓通入干燥的氮气一段时间，关闭K，点燃酒精喷灯和酒精灯，充分反应后，打开K，熄灭酒精喷灯和酒精灯，再通一段时间氮气。 (2)B、D处的现象是___________(填序号)，则猜想③成立。 A．B中变浑浊，D处能点燃 B．B中变浑浊，D处不能点燃 C．B中无明显实验现象，D处能点燃 D．B中无明显实验现象，D处不能点燃 为探究CO的来源，小组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0.3g。向两个大试管中先通入足量氮气，然后同时加热两个大试管。利用传感器测定产生CO、CO2的浓度。实验结果如图所示。 (3)由图可知，反应先生成___________气体(填化学式)；若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”)。 (4)请结合图像分析图中a→b段的变化原因___________(用化学方程式表示) 【实验再探】小南同学提出既然生成的气体不全是CO2，那么生成的固体全是铜吗？ 【查阅资料】 ①木炭与氧化铜反应也可能生成氧化亚铜(Cu2O)； ②氧化亚铜是红色固体，能与稀硫酸反应： ③铜也是红色固体，不能与稀硫酸反应 ④稀硫酸为无色液体，硫酸铜溶液为蓝色液体 据此资料，兴趣小组的同学进行了以下实验： (5)图1硬质玻璃管A冷却后，观察到黑色固体全部变为红色。 步骤一：取7.2 g该红色固体于试管中，滴加足量___________，充分反应，观察到___________(现象)，证明有Cu2O。 步骤二：再将试管中的物质过滤，将滤渣洗涤、干燥、称量，称得滤渣质量为a g。 【数据分析，得出结论】 (6)7.2 g红色固体是Cu和Cu2O的混合物，a的范围是___________。 为确定C和CuO反应的最佳温度，小组同学利用原位X射线粉末衍射仪来测定不同温度下反应4小时后的固体物质成分，实验结果如图所示，根据图3所示回答下列问题： (7)800℃时，固体产物中含有___________。 (8)用C还原CuO制取纯净的Cu，反应温度至少要控制在___________℃以上。 【答案】(1)CO和CO2 (2)A (3) CO2 变大 (4) (5) 稀硫酸/稀H2SO4 红色固体部分溶解，溶液变蓝 (6)3.2＜a＜7.2 (7)Cu和Cu2O (8)900 【详解】（1）根据题目信息可知，反应生成的气体可能为一氧化碳或者二氧化碳，或者为两者的混合物，故猜想③为：CO和CO2。 （2）若B处澄清石灰水变浑浊，说明生成了二氧化碳，D处的气体能点燃，说明生成一氧化碳，则猜想③成立。故选A。 （3）由两图可知，反应均先生成CO2气体，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。 （4）图中a→b段的变化原因是由于碳和二氧化碳在高温条件下会反应生成一氧化碳，则CO2的量出现了下降趋势。化学方程式为：。 （5）根据实验结论：含有Cu2O，再根据查阅资料②，则取7.2g红色固体于试管中，应滴加足量稀硫酸，充分反应，观察到的现象为红色固体部分溶解，溶液变蓝。 （6）采用极值法分析，假设红色固体全部是铜，则所得滤渣为铜，即a=7.2，假设红色固体全部是氧化亚铜，假设7.2g氧化亚铜完全反应生成铜的质量为x， x=3.2g 故当3.2＜a＜7.2时，红色固体是铜和氧化亚铜的混合物。 （7）根据图3，图中800℃对应的衍射峰有代表Cu、Cu2O、CuO的峰，因此固体产物含有Cu和Cu2O。 （8）用C还原CuO制取纯净的Cu，从图中可以看出，反应温度至少要控制在900℃以上，此时反应后的固体只有Cu。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 碳单质的多样性（题型突破·举一反三） 题型01 金刚石、石墨、C60等碳单质的结构 题型02 金刚石的相关知识 题型03 石墨的相关知识 题型04 金刚石、石墨、C60等碳单质的性质、用途 题型05 根据新信息判断碳单质的性质 题型06 碳单质的稳定性 题型07 碳单质的可燃性 题型08 碳单质的还原性 ▌题型01 金刚石、石墨、C60等碳单质的结构 金刚石 石墨 C60 不同碳单质物理性质存在差异的原因是________。 【典例1】 （25-26九年级上·辽宁沈阳·期中）归纳整理是一种重要的化学学习方法。以下说法正确的是 A．CO与化学性质不同是因为分子构成不同 B．原子都是由质子、中子和电子构成的 C．金刚石与石墨性质有较大差异，是因为构成它们的碳原子不同 D．原子不显电性的原因是构成原子的各种微观粒子均不带电 【变式1-1】 （2025·辽宁沈阳·二模）学习化学要建立化学观念。下列描述正确的是 A．守恒观：10gC 在10gO2中充分燃烧生成20gCO2 B．能量观：化学变化过程中一定伴随着放热现象 C．变化观：镁在一定条件下可以转化为氧化镁 D．结构观：金刚石、石墨中碳原子的种类不同，两者物理性质差异较大 【变式1-2】 （25-26九年级上·辽宁沈阳·期中）对下列宏观事实的微观解释错误的是 A．水和过氧化氢化学性质不同——分子构成不同 B．氧气加压后可装入小的钢瓶中——分子间的间隔变小 C．金刚石和石墨物理性质差异较大——碳原子排列方式不同 D．氧元素和氢元素是两种不同的元素——原子中的中子数不同 【变式1-3】 （2025·辽宁抚顺·模拟预测）构建化学基本观念是学好化学的基础。下列化学观念认知错误的是 A．结构观：金刚石和石墨的物理性质不同，因为构成它们的原子不同 B．分类观：根据组成元素的不同，可将纯净物分为单质和化合物 C．变化观：在一定条件下，和可以相互转化 D．粒子观：构成物质的粒子有分子、原子和离子 ▌题型02 金刚石的相关知识 碳单质 结构模型 物理性质 用途 金刚石 无色透明的固体 钻石饰品 天然存在最________的物质 玻璃刀、切割金属、钻头 金刚石薄膜：透光性好、导热性好 透镜涂层、集成电路基板 【典例1】（25-26九年级上·辽宁抚顺·阶段检测）1998年钱逸泰带领团队以四氯化碳(CCl4)和金属钠(Na)为原料，在一定条件下反应，成功制取了纳米金刚石，下列说法正确的是 A．该反应为化合反应 B．一定条件是指在浓度较高的氧气中反应 C．另一种生成物可能是氯化钠 D．金刚石为自然界最软的物质 【变式2-1】 （24-25九年级上·辽宁大连·期末）性质决定用途。下列有关物质的用途中，与其物理性质有关的是 A．液氧用作火箭助燃剂 B．用镁粉制作照明弹 C．用氮气做食品包装袋内的填充气 D．用金刚石划玻璃 【变式2-2】 （25-26九年级下·辽宁沈阳·开学考试）下列物质的用途体现其化学性质的是 A．液氮用于医疗手术 B．木炭作燃料 C．稀有气体制霓虹灯 D．金刚石切割玻璃 【变式2-3】 （25-26九年级上·辽宁锦州·期末）从微观视角认识物质是学习化学的重要方法。下列物质由原子构成的是 A．氧气 B．金刚石 C．氯化钠 D．水 ▌题型03 石墨的相关知识 碳单质 结构模型 物理性质 用途 石墨 灰黑色、质软 作铅笔芯 优良的________性熔点高 作电极、高铁列车受电弓滑板 有滑腻感 作润滑剂 【典例1】（25-26九年级上·辽宁丹东·期中）下列有关物质的性质与对应用途或对应结构的说法中，正确的是 A．石墨有滑腻感，可用来作电极 B．氦气化学性质不活泼，可制成多种电光源 C．氧气具有助燃性，可用作火箭燃料 D．活性炭有吸附性是因为它有疏松多孔的结构 【变式3-1】 （25-26九年级上·辽宁沈阳·阶段检测）下列物质由分子构成的是 A．五氧化二磷 B．铜 C．石墨 D．食盐 【变式3-2】 （25-26九年级上·辽宁沈阳·阶段检测）下列物质直接由分子构成的是 A．镁 B．氧气 C．石墨 D．氯化钠 【变式3-3】 （25-26九年级上·辽宁营口·期中）下列物质的用途主要与其化学性质有关的是 A．用焦炭冶炼金属 B．用活性炭除去水中的色素 C．氦气用于填充探空气球 D．用石墨制作干电池的电极 ▌题型04 金刚石、石墨、C60等碳单质的性质、用途 碳单质 结构模型 物理性质 用途 金刚石 无色透明的固体 钻石饰品 天然存在最硬的物质 玻璃刀、切割金属、钻头 金刚石薄膜：透光性好、导热性好 透镜涂层、集成电路基板 石墨 灰黑色、质软 作铅笔芯 优良的导电性熔点高 作电极、高铁列车受电弓滑板 有滑腻感 作润滑剂 应用于超导、催化、能源及医学等领域 木炭和活性炭具有疏松多孔的结构，因此具有________性，可用于除去色素和异味。 【典例1】（25-26九年级上·辽宁本溪·阶段检测）下列用途中，利用了碳的化学性质的是 ①石墨作铅笔芯  ②金刚石切割玻璃  ③活性炭作滤毒剂  ④作燃料  ⑤冶炼金属 A．①②③④ B．③④⑤ C．④⑤ D．①③⑤ 【变式4-1】 （24-25九年级上·辽宁锦州·期末）“碳家族”的成员很多，用途很广。下列说法正确的是 A．石墨不具有导电性 B．活性炭具有吸附性 C．炭黑在常温时化学性质活泼 D．金刚石和石墨的碳原子排列方式相同 【变式4-2】 （25-26九年级上·辽宁鞍山·阶段检测）下列对客观事实的微观解释不正确的是 A．走过花圃会闻到花香——分子在不断运动 B．氧气压缩储存于钢瓶中——分子间的间隔减小 C．金刚石与石墨物理性质差异大——碳原子排列方式不同 D．和化学性质有很大不同——它们的分子中原子种类不同 【变式4-3】 （25-26九年级上·辽宁沈阳·阶段检测）水是人类赖以生存的自然资源。 Ⅰ.公园、车站等公共场所内设有许多直饮水机，其中水处理的过程如下图所示。请回答下列问题： (1)步骤①中装置内放有物质______（填名称），它主要起到吸附自来水中异味的作用。 (2)步骤②中超滤膜相当于过滤操作。实验室中过滤用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、______。 (3)自来水经处理后得到的可直接饮用水属于______（填“纯净物”或“混合物”）。若家中没有直饮机，若想饮用，常见的净水方法是______。 Ⅱ.水是航天员赖以生存和进行科学研究的物质基础，因此，对空间站中冷凝水的回收处理是各国航天研究的热点。 沥青基球形活性炭具有机械强度高、吸附性能好、灰分含量低、微孔发达等优点，十分有利于冷凝水中有机污染物的去除，常被用于吸附冷凝水中的部分有机污染物（如苯甲醇、己内酰胺、丙酮等）。有机污染物在水中越易溶解，与水分子之间作用力也越大。模拟不同条件下活性炭对冷凝水的吸附情况，可以得到最理想的吸附条件，从而判断活性炭是否符合要求。如图为一定温度下，沥青基球形活性炭对部分有机污染物的吸附效果。 (4)沥青基球形活性炭能用于冷凝水中有机污染物的去除是因为其具有______的优点（写一点即可）。 (5)活性炭的主要成分是碳单质，其结构与石墨类似。石墨与金刚石的物理性质存在明显差异的原因是______。 (6)由图可知，沥青基球形活性炭对苯甲醇的吸附效果最好，结合图中的信息解释原因______。 (7)写出电解水的化学方程式______，该反应属于______（填基本反应类型）。 ▌题型05 根据新信息判断碳单质的性质 结构 性质，性质体现结构；性质 用途；用途体现性质 【典例1】（2025·辽宁大连·模拟预测）阅读下列科普材料。 石墨烯是21世纪最具前景的新型纳米材料，它是从石墨中分离出单层的石墨片，1mm厚的石墨包含300万层石墨烯。工业上可采用甲烷在高温和催化剂的作用下分解制取石墨烯并产生氢气。 石墨烯具有高透光性、高强度、高导热性和生物相容性等特点，在电子、复合材料、医疗健康等多领域具有广泛应用，不同领域的应用分布如图1 。科学家提出，给石墨烯“打上”许多特定大小的孔，制成单层纳米孔薄膜，可进行海水淡化，其工作原理如图2所示。将石墨烯与高分子聚合物复合形成复合涂料，可提升涂料的防腐蚀性能(如下表)。 表：某复合涂料的基本性能(涂膜厚度相同) 性能 石墨烯比例为0 石墨烯比例为1% 石墨烯比例为2% 耐酸性 240h无异常 240h无异常 300h无异常 耐碱性 168h无异常 168h无异常 240h无异常 耐老化 60h变色 100h变色 1500h变色 与石墨烯相关的新技术、新发明会得到越来越广泛的应用。 回答下列问题。 (1)石墨烯属于___________(填“单质”或“化合物”)。 (2)“1mm厚的石墨大约包含300万层石墨烯”，说明构成物质的粒子具有的性质是___________。 (3)石墨烯海水淡化膜允许___________通过，该过程类似于___________(填操作名称)。 (4)石墨烯可用于制作新能源电池，主要利用石墨烯的___________性质。 (5)根据短文，写出工业上制取石墨烯的化学方程式___________，基本反应类型是___________。 (6)由图1可知，石墨烯应用占比最高的领域是___________。 (7)依据表分析，该复合涂料中石墨烯的比例为___________时基本性能最好。 【变式5-1】 （25-26九年级上·辽宁丹东·期中）阅读理解 石墨烯是目前已知最薄、最坚硬的材料，它的熔点高达3000℃，具有优良的导电、导热性能。2004年，科学家从石墨(结构如图1)中剥离出仅由一层碳原子构成的石墨薄片，这就是石墨烯。目前常用的制备方法是氧化石墨还原法，石墨片与浓硝酸、浓硫酸、高锰酸钾等反应，再经超声处理得到氧化石墨烯，最后通过还原得到石墨烯。 我国的科研团队发现了石墨烯的防腐功能，利用其独特的二维片层结构，在涂层中叠加形成致密隔绝层，使腐蚀介质难以通过，起到物理隔绝作用。如图2，表面叠加了石墨烯薄膜的铜在高温下也没有被腐蚀。将石墨烯与高分子聚合物复合形成复合涂料，可提升涂料的防腐蚀性能。 某复合涂料的基本性能(涂膜厚度相同) 性能 石墨烯比例为0 石墨烯比例为1% 石墨烯比例为2% 耐酸性 240 h无异常 240 h无异常 300 h无异常 耐碱性 168 h无异常 168 h无异常 240 h无异常 耐老化 60 h变色 100 h变色 1500 h变色 与石墨烯相关的新技术、新发明会得到越来越广泛的应用。如果和其他材料混合，石墨烯还可用于制造更耐热、更结实的电导体，从而使新材料更薄、更轻、更富有弹性，从柔性电子产品到智能服装，从超轻型飞机材料到防弹衣，甚至未来的太空电梯都可以以石墨烯为原料。因此，其应用前景十分广阔。依据文章内容回答下列问题。 (1)石墨烯具有的物理性质是___________(写一点即可)。 (2)石墨烯属于___________(填“单质”、或“化合物”)。 (3)石墨烯可以防腐的原因是___________。 (4)依据表1分析，该复合涂料中石墨烯的比例为___________时基本性能最好。 (5)石墨烯与金刚石物理性质差异很大的原因___________。 (6)下列关于石墨烯的说法正确的是___________。 A．氧化石墨还原法只发生了物理变化 B．石墨烯在氧气中完全燃烧的产物是CO2 C．在高温条件下，石墨烯仍具有防腐功能 D．以石墨烯为原料可制超轻型飞机材料 (7)根据石墨烯的性质，你认为石墨烯不适合用来制成___________。 A．高压输电线 B．冲击钻的钻头 C．保温隔热材料 D．电饭锅的锅胆 【变式5-2】 （25-26九年级上·辽宁沈阳·期中）阅读下面文章。 神奇的材料————碳化硅 碳化硅(SiC)是一种无机非金属材料，其晶体结构与金刚石相似，硬度仅次于金刚石，具有优异的耐高温性、高耐磨性和良好的导热性，是第三代半导体材料。 由于天然含量甚少，碳化硅多为人工制造。工业上以石英砂(含有 及杂质)和焦炭(主要成分为碳)为主要原料制备碳化硅。 利用碳化硅外延法可以制得高质量的石墨烯：在超高真空(真空的最高等级)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，得到基于SiC衬底的石墨烯。 碳化硅用途广泛，如制作砂轮、砂纸、耐高温陶瓷，还可以制做火箭喷管、燃气轮机叶片等。此外，碳化硅也是高速公路、航空飞机跑道、太阳能热水器等的理想材料之一，助力新能源汽车和5G通信技术发展。 回答下列问题。 (1)碳化硅(SiC)中硅的化合价为+4，则碳的化合价为_______。 (2)碳化硅与金刚石物理性质相似的原因是_______。构成碳化硅和金刚石的微观粒子种类相同，都是由_______构成(填“分子”、“原子”或“离子”)。 (3)制备碳化硅时，在酸洗池中能除去石英砂中的金属氧化物， 中属于金属氧化物的是_______：在粉碎机内将焦炭粉碎，目的是_______。 (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，该过程属于_______变化(填“物理”或“化学”)，“超高真空”的原因：隔绝空气中的氧气，防止_______。 (5)可选用碳化硅作砂纸的磨料，利用了碳化硅_______的性质(答一点)。 【变式5-3】 （24-25九年级下·辽宁抚顺·阶段检测）阅读短文。 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0.335nm。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，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。家用一种非常简单易行的机械剥离法得到石氯化钾。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Cu—Pd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。(改编自《什么是石墨烯》) 请回答下列问题： (1)石墨烯是由_____(填“分子”、“原子”或“离子”)构成的。 (2)从材料可知，石墨烯在纺织面料中的作用是_____。 (3)石墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发，是因为_____。 (4)请写出工业上制取石墨烯的化学方程式：_____。 (5)碳单质还有一种最硬物质可以用来切割玻璃，这种物质是_____。 (6)碳单质物理性质存在差异原因_____，但是它们的化学性质相同，画家用墨书写字画能保存很长时间不变色是因为_____。 ▌题型06 碳单质的稳定性 ①常温下，碳单质的化学性质_____，受日光照射或与空气、水分接触，都不易起变化。随着温度的升高，碳的活动性大大增强。 ②实际生活中利用这一性质有以下应用：需要长期保存的档案材料一般用碳素墨水书写；木质电线杆埋入地下部分用火烧焦。 【典例1】（24-25九年级上·辽宁大连·期末）腊月二十四，写福字。写福字贴对联是农历新年的传统年俗，既表达了人们对美好生活的向往，也是中国年文化的传承。用墨写的福字在次年更换时墨迹依然清晰，体现出碳单质具有 A．可燃性 B．氧化性 C．常温下，碳的化学性质稳定 D．还原性 【变式6-1】 （25-26九年级上·辽宁盘锦·期中）下列物质的相关叙述正确的是 A．作霓虹灯主要利用稀有气体的化学性质稳定 B．中考用碳素笔是因为碳在常温下化学性质稳定 C．炼钢利用了氧气的可燃性 D．C60是一种新型的化合物 【变式6-2】 （2025·辽宁丹东·一模）用碳素墨水书写具有保存价值档案的最主要原因是 A．碳素墨水颜色浓黑，书写字迹清晰 B．碳素墨水易挥发，字迹干得快 C．碳素墨水防水能力强，字迹不易模糊 D．碳常温时化学性质稳定，字迹不易褪色 【变式6-3】 （2023·辽宁铁岭·模拟预测）下列关于碳单质金刚石、石墨和的说法正确的是 A．都可以燃烧生成二氧化碳 B．硬度都很大 C．常温下化学性质比较活泼 D．都是由原子构成的 ▌题型07 碳单质的可燃性 可燃性：完全燃烧(O2充足)生成CO2：_______；不完全燃烧（O2不足）生成CO：_______。 【典例1】（25-26九年级上·辽宁大连·期末）石墨烯被称为“新材料之王”，是国产智能温控服装的主要原材料。石墨烯是石墨的单层结构(如图)，与石墨的化学性质相似。下列关于石墨烯的说法错误的是 A．石墨烯属于单质 B．和金刚石组成元素相同 C．石墨烯不可以燃烧 D．石墨烯有良好的导电性 【变式7-1】 （24-25九年级上·辽宁阜新·阶段检测）关于金刚石和石墨的说法中，不正确的是 A．金刚石和石墨都属于碳的单质 B．石墨转化为金刚石属于物理变化 C．它们完全燃烧后的产物都是二氧化碳 D．金刚石和石墨里碳原子排列方式不同 【变式7-2】 （24-25九年级上·辽宁·课后作业）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7-3】 （2026·辽宁锦州·二模）我国科学家合成了全新分子——，开创了“表面合成极小尺寸分子碳”的新范式。下列有关的说法中，错误的是 A．属于单质 B．每个分子由6个碳原子构成 C．相对分子质量为72 g D．与反应生成碳的氧化物 ▌题型08 碳单质的还原性 1木炭还原氧化铜 （1）现象：______ （2）化学方程式：______ （3）操作：酒精灯罩网罩的好处是______。试管口必须______，原因______；实验结束时，先______后______原因是______；取出的导气管必须用弹簧夹加紧橡皮管的原因是______；刚开始试验时，右边试管中有气泡，但石灰水没有变浑浊的原因是______； 2木炭还原氧化铁化学方程式______ 3木炭还原二氧化碳化学方程式______ 4小结： 木炭得氧，发生氧化反应，做还原剂、具有还原性；氧化铜失氧，发生还原反应，做氧化剂、具有氧化性。 失去氧的反应叫做还原反应。碳单质具有______性，可用来____________。 【典例1】（25-26九年级上·辽宁鞍山·阶段检测）如图是木炭还原氧化铜反应的实验装置图。下列说法不正确的是 A．给酒精灯加网罩，目的是使火焰集中，提高温度 B．实验过程中，可观察到红棕色粉末逐渐变黑 C．在高温下活性炭也能使氧化铜还原为铜 D．实验结束后，应先撤出导管，停止加热，用弹簧夹夹紧乳胶管，目的是防止生成的铜再次被氧化 【变式8-1】 （25-26九年级上·辽宁鞍山·期中）小杰和小静学习了碳单质的化学性质后，知道碳与氧气反应能够生成CO或。于是两人联想到木炭与氧化铜发生的反应可能有：①；②他们想来验证自己的想法，请你同他们一起进行探究。 【猜想与假设】木炭与CuO反应生成的产物有三种可能： (1)产物是：Cu和CO； 产物是：Cu和； 产物是：_______；作出猜想与假设的依据_______。 【设计方案】如何检验产物中有CO，两人查找了资料：CO的特征反应是使某种氯化钯的黄色混合液变蓝。 【实验与结论】 (2)设计的实验装置图如图所示 实验报告： 实验现象 实验结论 ①A中固体由_______色变为_______色 ②B中黄色试纸变蓝 ③C中溶液_______ ①有铜生成 ②有_______生成 ③有二氧化碳生成 写出③反应的化学方程式_______。 【反思与评价】 (3)实验结束时，为防止_______，必须先停止加热，待铜冷却后再将试管口的胶塞取下，因此，若没有B安全瓶，可能导致的后果是_______。 【变式8-2】 （25-26九年级上·辽宁铁岭·阶段检测）实验是学习化学的重要途径。 I.如图所示是初中化学常见的气体发生与收集装置，根据要求回答下列问题。 (1)写出图中标号a的仪器名称______。 (2)实验室用高锰酸钾制取氧气，可选择A装置作发生装置，依据是______。 (3)若选用B装置作发生装置来制取氧气，则发生反应的化学方程式为______。 (4)F装置中装有半瓶水，张同学用此装置从______(填c或d)端通入氧气，待水排尽，将带火星的小木条伸入所得瓶中气体，发现木条仍然复燃，由此你获得的启示是______。 (5)氢气是密度小于空气、难溶于水的气体，实验室用稀硫酸溶液和锌粒反应制取氢气，若要制取较纯净的氢气，则应选择的发生和收集装置为______(从A—F中选择装置编号)。 II.兴趣小组用如图1装置进行木炭还原氧化铜的实验，回答下列问题。 (6)图1实验中酒精灯加金属网罩的目的是______。实验刚开始时，导管口有气泡产生，但未观察到试管B中新制的澄清石灰水变浑浊，可能的原因是______。木炭与氧化铜反应的化学方程式为______。 (7)实验后，同学们推测碳与氧化铜反应除了生成CO2外可能还产生CO，小明利用图2装置继续进行实验，加热固体混合物，测得CO、CO2的体积分数随时间变化情况如图3所示。 ①初始时CO2的体积分数不为0，原因是______。 ②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：_____。 【变式8-3】 （25-26九年级上·辽宁盘锦·阶段检测）木炭用于金属冶炼在我国已经有几千年历史。实验小组探究木炭和氧化铜的反应模拟炼铜。 【提出问题】木炭燃烧时可能生成CO2也可能生成CO，那么木炭与氧化铜反应生成的气体是否也有多种可能？ 【作出猜想】 (1)猜想①：CO       猜想②：CO2       猜想③：___________。 【设计方案】实验装置如图(浓硫酸具有吸水作用)。打开开关K，缓缓通入干燥的氮气一段时间，关闭K，点燃酒精喷灯和酒精灯，充分反应后，打开K，熄灭酒精喷灯和酒精灯，再通一段时间氮气。 (2)B、D处的现象是___________(填序号)，则猜想③成立。 A．B中变浑浊，D处能点燃 B．B中变浑浊，D处不能点燃 C．B中无明显实验现象，D处能点燃 D．B中无明显实验现象，D处不能点燃 为探究CO的来源，小组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0.3g。向两个大试管中先通入足量氮气，然后同时加热两个大试管。利用传感器测定产生CO、CO2的浓度。实验结果如图所示。 (3)由图可知，反应先生成___________气体(填化学式)；若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”)。 (4)请结合图像分析图中a→b段的变化原因___________(用化学方程式表示) 【实验再探】小南同学提出既然生成的气体不全是CO2，那么生成的固体全是铜吗？ 【查阅资料】 ①木炭与氧化铜反应也可能生成氧化亚铜(Cu2O)； ②氧化亚铜是红色固体，能与稀硫酸反应： ③铜也是红色固体，不能与稀硫酸反应 ④稀硫酸为无色液体，硫酸铜溶液为蓝色液体 据此资料，兴趣小组的同学进行了以下实验： (5)图1硬质玻璃管A冷却后，观察到黑色固体全部变为红色。 步骤一：取7.2 g该红色固体于试管中，滴加足量___________，充分反应，观察到___________(现象)，证明有Cu2O。 步骤二：再将试管中的物质过滤，将滤渣洗涤、干燥、称量，称得滤渣质量为a g。 【数据分析，得出结论】 (6)7.2 g红色固体是Cu和Cu2O的混合物，a的范围是___________。 为确定C和CuO反应的最佳温度，小组同学利用原位X射线粉末衍射仪来测定不同温度下反应4小时后的固体物质成分，实验结果如图所示，根据图3所示回答下列问题： (7)800℃时，固体产物中含有___________。 (8)用C还原CuO制取纯净的Cu，反应温度至少要控制在___________℃以上。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 碳单质的多样性（题型突破·举一反三） ▌题型01 金刚石、石墨、C60等碳单质的结构 【典例1】A 【变式1-1】C 【变式1-2】D 【变式1-3】A ▌题型02 金刚石的相关知识 【典例1】C 【变式2-1】D 【变式2-2】B 【变式2-3】B ▌题型03 石墨的相关知识 【典例1】D 【变式3-1】A 【变式3-2】B 【变式3-3】A ▌题型04 金刚石、石墨、C60等碳单质的性质、用途 【典例1】C 【变式4-1】B 【变式4-2】D 【变式4-3】(1)活性炭 (2)玻璃棒 (3) 混合物 煮沸 (4)机械强度高/吸附性能好/灰分含量低/微孔发达（合理即可） (5)碳原子排列方式不同 (6)有机污染物浓度相同时，沥青基球形活性炭对苯甲醇的吸附量最大 (7) 分解反应 ▌题型05 根据新信息判断碳单质的性质 【典例1】(1)单质 (2)很小 (3) 水分子 过滤 (4)能导电 (5) 分解反应 (6)电子领域 (7)2% 【变式5-1】(1)硬度大，熔点高，具有优良的导电、导热性能 (2)单质 (3)石墨烯在涂层中叠加形成致密隔绝层，使腐蚀介质难以通过，起到物理隔绝作用 (4)2% (5)碳原子的排列方式不同 (6)BCD (7)C 【变式5-2】(1)-4 (2) 晶体结构相似 原子 (3) Fe2O3、Al2O3 增大接触面积，加快反应 (4) 化学 碳与氧气反应 (5)高耐磨性 【变式5-3】(1)原子 (2)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 (3)石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管 (4) (5)金刚石 (6) 组成碳单质的原子排列不同 碳单质化学性质稳定，常温下很难与空气、水等发生反应 ▌题型06 碳单质的稳定性 【典例1】C 【变式6-1】B 【变式6-2】D 【变式6-3】A ▌题型07 碳单质的可燃性 【典例1】C 【变式7-1】B 【变式7-2】D 【变式7-3】C ▌题型08 碳单质的还原性 【典例1】B 【变式8-1】(1) 、和 质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变 (2) 黑 红 变浑浊 CO (3) 铜被氧化 液体倒吸入试管把试管炸裂 【变式8-2】(1)锥形瓶 (2)反应物为固体，反应条件为加热 (3) (4) d 使带火星的木条复燃的氧气浓度不一定需要100% (5)BE (6) 使火焰集中并提高温度 此时排出的气体是装置内的空气 (7) 装置内存在空气，空气中含有二氧化碳 碳与装置内的氧气反应会生成一氧化碳或反应生成的二氧化碳与碳在高温条件下反应会生成一氧化碳 【变式8-3】(1)CO和CO2 (2)A (3) CO2 变大 (4) (5) 稀硫酸/稀H2SO4 红色固体部分溶解，溶液变蓝 (6)3.2＜a＜7.2 (7)Cu和Cu2O (8)900 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $