6.1 碳单质的多样性（深度学习辅导讲义）化学新教材人教版九年级上册

第六单元 碳和碳的氧化物 课题1 碳单质的多样性 碳的单质1 1.常见的三种碳单质 碳单质 金刚石 石墨 C₆₀（足球烯） 结构模型 空间网状结构（每个碳原子与4个碳原子相连） 层状结构（每一层内碳原子排列成六边形，层与层之间作用力弱） 分子结构（由60个碳原子构成，形似足球 主要物理性质 ①最硬的天然矿物 ②无色透明、有光泽 ③不导电 ①最软的矿物之一（有滑腻感） ②灰黑色、不透明 ③能导电（良好导体） ①不导电 ②具有特殊的光、电、磁性能 主要用途 ①切割玻璃、岩石（利用硬度大） ②加工钻石首饰（利用有光泽） ①做铅笔芯（利用软、深色） ②做电极、电刷（利用能导电） ③做润滑剂（利用有滑腻感） 材料科学、超导体、医学等领域 2.木炭、焦炭、活性炭和炭黑 （1）木炭、活性炭、焦炭和炭黑等通常称为无定形碳(由石墨的细小晶体和少量杂质形成)，属于混合物，主要成分是碳单质，结构与石墨类似。 （2）木炭与活性炭 ①探究木炭(或活性炭)的吸附性 实验装置及步骤 在盛有半瓶水的小锥形瓶里，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 溶液的红色逐渐变浅，最终褪为无色 实验分析 木炭(或活性炭)有吸附性，吸附了水中的色素，色素减少，水的颜色变浅直至无色 ②木炭和活性炭都具有吸附能力 原因 都具有疏松多孔的结构 用途 木炭 吸附一些食品和工业产品里的色素、有异味的物质 活性炭 ①用在防毒面具里吸附有毒气体； ②制糖工业中脱色以制取白糖； ③城市污水、工业废水和饮用水的深度净化处理； ④吸附室内装修产生的有害气体 （3）焦炭、炭黑 ①焦炭用于冶金工业，作还原剂。 ②炭黑用于制造油墨、油漆、鞋油、颜料、橡胶的补强剂和填料(将炭黑加到橡胶里，可以增加橡胶的耐磨性)等。 【易错提醒】 （1）活性炭、木炭的吸附性是物理性质而不是化学性质。 （2）“碳”和“炭”的区别： “碳”是元素名称，常在书写碳元素单质和含有碳元素化合物的名称时使用。如：碳元素、一氧化碳、二氧化碳、碳酸钠、碳酸、碳氢化合物 “炭”表示由碳元素组成的具体物质。只在书写“焦炭、木炭、活性炭、炭黑”这些名称时用。 碳单质的化学性质2 化学性质 反应方程式 现象 应用 1. 可燃性 充分燃烧（氧气充足）： C＋O2CO2 发出白光，放热，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。 作燃料 不充分燃烧（氧气不足）： 2C＋O2 2CO 2. 还原性 与氧化铜反应： C＋2CuO 2Cu＋CO2↑ ① 变为； ② 生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。 冶炼金属 3. 稳定性 （常温下） （无方程式） 常温下不与其他物质发生反应，用于制作墨汁、保存档案。 ①古代用炭黑制成的墨写字、绘画，历经千百年不变色；②档案资料用碳素墨水书写，字迹经久不褪，利于长期保存；③木质电线杆埋入地下部分烧焦防腐； 【易错提醒】 1.“碳在常温下化学性质稳定”不等于“碳在任何条件下都不反应”。在点燃或高温条件下，碳的化学性质会变得活泼。 2.“碳的还原性”中的“碳”是指碳单质（如木炭、焦炭），而不是指含碳的化合物。 3.化学反应中，反应物相同时，若反应物的用量不同，则生成物不同。 木炭还原氧化铜实验3 1.实验过程： 将烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心铺放进试管，将试管固定在铁架台上，将导管插入澄清石灰水中，打开弹簧夹，加热混合物几分钟，然后先撤出导管，停止加热，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。 2.实验现象： 黑色粉末变成红色，澄清石灰水变浑浊。 3.实验结论：木炭与氧化铜反应，生成铜和二氧化碳 4.实验分析：C是还原剂，具有还原性。CuO在反应中失去氧元素，发生还原反应。 5.实验注意点： ①木炭粉和氧化铜粉均需要烘干。 ②金属网罩的作用：集中火焰，提高温度。 ③实验结束后，先撤出导管再停止加热，目的：防止石灰水倒流，炸裂试管。 ④用弹簧夹夹紧乳胶管，目的：防止外界空气进入试管，使灼热的铜重新被氧化。 ⑤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。 ⑥试管口略向下倾斜（防止冷凝水倒流炸裂试管）。 【拓展提升】 氧化还反应：氧化反应和还原反应在同一反应中，同时进行。 CuO失去氧元素，被还原，发生还原反应，有氧化性，是氧化剂； C夺取氧元素，被氧化，发生氧化反应，有还原性，是还原剂； 氧化反应：物质得到氧元素的反应。 还原反应：含氧化合物失去氧元素的反应。 氧化剂：在反应中提供氧元素的物质，具有氧化性，如CuO； 还原剂：在反应中得到氧元素的物质，具有还原性，如C、CO、H2等； 碳单质及其性质1 典例1（25-26九年级上·河北邯郸·期末）碳单质的性质与用途密切相关。下列说法正确的是 A．金刚石硬度大，可用于制作铅笔芯 B．石墨具有导电性，可用于制作电极 C．活性炭具有吸附性，可用于冶炼金属 D．熔点高，可用于制作润滑剂 变式1（25-26八年级下·山东淄博·期末）下面分别是金刚石（甲）、石墨（乙）、（丙）的结构示意图，下列说法正确的是 A．三种单质中，所有的碳原子均静止不动 B．石墨具有可燃性，金刚石和不具有可燃性 C．石墨中碳原子之间没有间隔 D．金刚石硬度大，可用于制作切割工具、钻头等 变式2（25-26八年级下·山东日照·期末）金刚石、石墨、都是由碳元素组成的单质。下列说法错误的是 A．金刚石硬度大，可用于钻机的钻头 B．金刚石、石墨、都是由碳原子构成的单质 C．石墨具有良好的导电性，可用于做高铁列车的受电弓滑板 D．金刚石和石墨的物理性质差异较大，是因为碳原子的排列方式不同 碳单质的稳定性2 典例1（25-26八年级下·山东日照·期中）用墨绘制的《清明上河图》等古画能历经千年墨色如新。这主要是因为墨中的碳在常温下具有的性质是 A．导电性能好 B．化学性质不活泼 C．熔点高 D．具有吸附性 变式1（2026·河南商丘·模拟预测）河南博物院馆藏的北宋张择端《清明上河图》(摹本)等古代书画作品，能保存至今字迹、画面不褪色，主要原因是 A．墨的主要成分是碳，常温下碳化学性质不活泼 B．宣纸的材质具有抗氧化性 C．画作被密封保存，隔绝了空气 D．古代制墨时添加了特殊防腐物质 变式2（25-26九年级下·四川成都·阶段检测）科学家研究发现石墨烯（一种新型碳单质）控制技术能消灭医疗设备表面99.9%的细菌，如图是碳在元素周期表中的信息，下列说法正确的是 A．石墨烯能在氧气中燃烧 B．可表示3个碳元素 C．一个碳原子的质量为 D．碳的化学性质稳定 碳单质的可燃性3 典例1（2026·河南周口·一模）依据化学方程式从量的角度认识碳的可燃性，下列有关说法不正确的是 A．碳在空气中不充分燃烧时，参加反应的碳和氧气的质量比为 B．碳在空气中充分燃烧时，参加反应的碳和氧气的质量比为 C．反应物相同，反应条件相同，生成物不同的原因是：反应物的浓度不同 D．如果参加反应的碳和氧气的质量比为，则生成物为CO和 变式1（25-26九年级上·广西桂林·阶段检测）将12 g的碳与48 g的氧气在一个密闭容器中点燃，充分反应后，密闭体系中存在的气体是 A．CO B． C． D． 变式2（2025·河北衡水·三模）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）。 木炭还原氧化铜4 典例1（25-26九年级上·陕西宝鸡·期末）如图所示是木炭与氧化铜的实验，下列关于该实验分析正确的是 A．装置中的酒精灯可以改用酒精喷灯 B．试管②导管口刚有气泡冒出说明试管①反应开始 C．木炭与氧化铜的反应属于化合反应 D．实验结束，用弹簧夹夹紧乳胶管是防止试管冷却过快 变式1（25-26九年级上·广西百色·期末）按下图1所示进行木炭还原氧化铜的实验，实验时试管①中固体的质量随加热时间的变化如下图2所示。下列分析正确的是 A．N点起可观察到红色固体开始变黑色 B．P点对应的固体物质有三种 C．N点到P点，固体中铜元素的质量分数不变 D．Q点对应的固体物质只有一种 变式2（2026·安徽蚌埠·三模）如图是高温条件下碳和氧化铜的反应装置和反应过程生成二氧化碳气体的图像，下列说法不正确的是 A．OA段没达到两者反应温度 B．B点处试管中有2种固体物质 C．AC段（不含A和C点）全段试管内碳和氧元素质量皆减少 D．CD段试管内元素质量分数不变 碳的还原性5 典例1（25-26九年级上·重庆·期中）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1（25-26九年级上·重庆·阶段检测）东汉《周易参同契》中记载：“胡粉投火中，色坏还为铅”，该反应过程的主要原理是。下列有关说法错误的是 A．为 B．反应中PbO发生了氧化反应 C．反应中C体现了还原性 D．反应前后各原子的质量不变 变式2我国古代将炉甘石(ZnCO3)、赤铜(Cu2O)和木炭粉混合后加热到约800℃，得到黄铜(铜锌合金)，流程如下(提示：)，下列说法正确的是 A．加热过程中炉甘石发生了置换反应 B．该过程前后锌元素化合价不变 C．该方法利用了木炭粉的还原性 D．该过程排放出的气体不会污染环境 推测碳的性质6 典例1（25-26八年级下·山东德州·期中）中国科研团队受“弓弩”等结构启发，研制出碳单质家族的新成员——“碳弹簧”，该新型碳材料由多孔碳材料制作而成。下列关于“碳弹簧”的说法正确的是 A．“碳弹簧”是一种新型化合物 B．“碳弹簧”中碳原子静止不动 C．常温下，“碳弹簧”的化学性质很活泼 D．在一定条件下，“碳弹簧”可以与氧化铜发生反应 变式1（25-26九年级上·湖南常德·期末）“碳海绵”具备高弹性和疏松多孔的结构，主要成分为石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质)。关于“碳海绵”说法正确的是 A．常温下易与氧气反应 B．在一定条件下可还原氧化铜 C．“碳海绵”属于纯净物 D．在氧气中燃烧的产物只能是 变式2（2026·安徽·一模）中国科学家成功制备出石墨双炔包覆的锑纳米空心立方盒，其可用作钠离子电池负极材料。石墨烯和石墨双炔均由碳原子构成，具有优良的导电性，它们的结构如图。下列说法不正确的是 A．石墨烯和石墨双炔均可作电极材料 B．石墨烯和石墨双炔的组成元素相同 C．石墨烯和石墨双炔具有的优良导电性属于化学性质 D．二者完全燃烧都生成CO2 碳与氧气反应的生成物分析1 碳与氧气的反应不是单一固定的，而是随反应条件动态变化。 一、基础认知：两种典型燃烧路径 ‌完全燃烧（氧气充足）‌：生成‌二氧化碳（CO₂）‌，反应方程式为 C＋O2CO2　，每克碳释放约32.8kJ热量，是能量高效释放的路径。 ‌不完全燃烧（氧气不足）‌：生成‌一氧化碳（CO）‌，反应方程式为2C＋O2 2CO，每克碳仅释放约9.2kJ热量，产物有毒，易引发安全事故。 二、思维进阶1：用质量比精准判断产物区间 当m(C):m(O2)≤3:8时，氧气绝对过量，产物只有‌CO₂‌。 当m(C):m(O2)≥3:4时，碳绝对过量，产物只有‌CO‌。 当3:8<m(C):m(O2)<3:4时，两个反应同时发生，产物是‌CO和CO₂的混合物‌，这是最容易被忽略的中间状态。 三、思维进阶2：用元素守恒推导反应过程 反应前后元素种类不变，CO₂含C、O元素，CO含C、O元素，因此碳和氧气的反应本质是碳原子结合氧原子的过程。 实际燃烧中，碳先和不足的氧气生成CO，生成的CO再和周围的氧气二次反应生成CO₂，总反应才是我们熟悉的完全燃烧方程式，这也解释了通风不良的煤炉里，中层火焰是蓝色的（CO燃烧的特征现象）。 *四、思维进阶3：跳出“常识”的特殊条件拓展 打破“氧气充足就一定生成CO₂”的刻板认知，理解反应条件对产物的深层影响： 温度超过2000℃的极端高温下，即使氧气充足，体系中的可逆反应 CO2＋C 2CO会大幅正向移动，最终主要产物反而是CO，这是热力学平衡主导的结果。 生活中煤炉通风不畅、燃气灶具风门调太小，都会让局部氧含量不足，即使整体氧气足够，也会生成大量CO，这也是冬季煤气中毒的核心原理。 碳与氧化铜反应深度解析2 1.反应本质的三重表征进阶 ‌宏观维度‌：跳出“黑变红、石灰水变浑”的表层现象，建立“氧原子转移”的核心逻辑——碳夺取氧化铜中的氧，将Cu²⁺还原为Cu单质，自身被氧化为CO₂。 ‌符号维度‌：标注“高温”条件、CO₂的气体符号，杜绝随意将产物写为CO的错误。 2.实验异常现象的溯源推理 （1）若未看到红色固体，从3个维度排查： ①温度未达800℃反应起始阈值（未用酒精喷灯）；②碳粉与氧化铜未充分研磨混合，接触面积不足；③装置气密性差，空气进入将生成的铜重新氧化为CuO。 （2）若出现暗红色固体，不是实验失败，而是生成了氧化亚铜（Cu₂O），这是中考产物探究题的核心命题点，可衔接酸、碱、盐知识设计后续验证实验。 （3）操作逻辑反推：先撤导管后停加热不是“防止倒吸”的单一结论，要延伸为“两步冷却逻辑”——先隔绝石灰水防倒吸，再待试管完全冷却后再倒出固体，避免高温下铜接触空气被重新氧化。 3.图像型计算的思维链闭环 识标：明确横坐标为反应时间、纵坐标为固体总质量，锁定“固体质量下降”的本质是CO2气体逸出，而非固体分解。 明点：M点对应反应进行中，固体成分为C、CuO、Cu三种；N点对应反应恰好完全，固体只有紫红色Cu，绝非黑色。 析线：平台段的质量差(a-b)g就是生成CO₂的总质量，直接代入方程式C＋2CuO 2Cu＋CO2↑ ，一步算出参与反应的CuO质量。 ◆能力强化练 1．（25-26九年级上·湖北襄阳·期末）我国高速铁路的发展走在世界前列。高铁列车依靠车顶的受电弓滑板与接触网持续摩擦获取电力。石墨可用于制造受电弓滑板，这一应用与石墨的下列性质无关的是 A．熔点高 B．灰黑色 C．导电性好 D．滑腻感 2．（25-26九年级上·山西太原·期末）可用于储存气体，这一用途主要利用了其分子结构特征中的 A．空心球体 B．形似足球 C．比较稳定 D．高度对称 3．（2025·甘肃陇南·三模）如图为碳单质在生产、生活中的应用，下列说法中正确的是 A．①体现了金刚石的熔点高 B．②是碳纳米管的实际应用 C．③体现了石墨的绝缘性好 D．④体现了活性炭疏松多孔的结构 4．（25-26八年级下·山东淄博·期末）碳元素是人类接触和利用最早的元素之一，由碳元素组成的单质可分为无定形碳、过渡态碳和晶形碳三大类，如图： A．碳纤维属于无定形碳 B．不同的碳单质，化学性质相似 C．不同碳单质中碳原子的排列方式不同 D．一定条件下石墨变成金刚石属于物理变化 5．（2026·安徽·一模）中国科学家成功制备出石墨双炔包覆的锑纳米空心立方盒，其可用作钠离子电池负极材料。石墨烯和石墨双炔均由碳原子构成，具有优良的导电性，它们的结构如图。下列说法不正确的是 A．石墨烯和石墨双炔均可作电极材料 B．石墨烯和石墨双炔的组成元素相同 C．石墨烯和石墨双炔具有的优良导电性属于化学性质 D．二者完全燃烧都生成CO2 6．（25-26九年级上·陕西汉中·阶段检测）下图为金刚石、石墨和的结构模型，图中小球代表碳原子。下列说法不正确的是 A．图中甲表示金刚石，乙表示石墨，丙表示 B．金刚石和石墨物理性质差异大，是因为构成它们的原子大小不同 C．每个分子由60个碳原子构成 D．金刚石和石墨均由原子构成 7．（2026·福建厦门·模拟预测）我国科学家许维带领的团队于2025年4月成功合成全新分子，开创“表面合成极小尺寸分子碳”新范式，该分子的衍生物可用于光开关和光子器件。下列有关的说法中，正确的是 A．属于一种新型、被确定结构的化合物 B．每个分子由6个碳原子构成 C．其光电领域的应用由其物质组成决定 D．难与反应生成碳的氧化物 8．（25-26八年级下·黑龙江大庆·期末）“碳家族”成员众多，性质和结构也存在差异。下列有关说法正确的是 A．石墨、C60两种物质都是由碳原子直接构成的单质 B．石墨转化为金刚石是物理变化 C．金刚石、石墨在氧气中完全燃烧后的产物不同 D．木炭具有疏松多孔的结构，有吸附性，可用于净水 9．（2026·内蒙古通辽·三模）随着科学技术的发展，多种多样的碳单质不断被发现。如图所示，下列关于碳单质说法正确的是 A．金刚石中每个碳原子都与其他4个碳原子结合 B．石墨中的层与层之间容易滑动，因此具有导电性 C．是指由60个碳原子构成的物质 D．以上物质均由碳元素组成，故性质相同 10．（25-26八年级下·黑龙江哈尔滨·期中）阅读科普短文，回答问题。 材料一：石墨烯（C）是从石墨材料中剥离出来的碳单质。石墨烯导电性比银还强，可用于芯片电路板的导电层，提升电子设备的信号传输效率。纺纱面料掺入石墨烯后，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，促进新陈代谢。另外石墨烯还能影响菌体的正常代谢，从而使菌体无法吸收养分直至死亡，不同面料中掺入石墨烯后的抗菌效果如图1所示。 材料二：自然界中，天然金刚石较少。人工合成金刚石通常需要在高温高压条件下才能进行。近期，科学家在一定条件下，通入甲烷()气体，硅(Si)与甲烷反应生成四氢化硅()和石墨(C)；石墨在液态金属表面转化成金刚石薄膜，其转化过程如图2所示。 (1)石墨烯与金刚石都是由_______构成的碳单质。 (2)由图1可知，将石墨烯掺入_______混纺纱面料后，对白色念珠菌抑菌效果更好。 (3)下列关于石墨烯的相关认识正确的有 （填字母）。 A．石墨烯可将来自远红外线的热量传送给人体为人体供暖 B．石墨烯可用于芯片电路板的导电层，是因为有优良的导电性 C．面料的抑菌率与菌群种类无关 (4)图2在一定条件下生成石墨的化学方程式为_______。 11．（25-26八年级下·广西南宁·期末）碳世界丰富多彩，根据如图回答下列问题： (1)图C代表的物质的名称为________________；石墨可做电极是因为它具有________________性。 (2)图A、B、C代表的三种物质的物理性质不同的原因是________________________________。 (3)图D中向盛有红棕色气体的烧瓶中投入若干块木炭，连接好装置，稍待片刻，能观察到________，导管出现倒吸水柱，原因是木炭具有________的结构，使其具有________性。 12．（2026·山东淄博·二模）下图是金刚石、石墨、C60、单层石墨烯的结构模型。 (1)一个碳原子的结构中，最外层有________个电子。观察图1中金刚石结构模型，每一个碳原子与周围________个碳原子结合，形成了稳定的结构。 (2)单层石墨烯可以由石墨“撕”取出来，其结构模型如图3所示。推测石墨烯具有的性质是________。金刚石和石墨都是由碳原子构成的，物理性质有较大差异的原因是________。 ◆综合拔高练 13．（2026·云南昆明·二模）云南某铜矿企业利用碳还原法处理氧化铜矿渣(含少量杂质，杂质不参与反应)，在真空密闭容器、相同温度下，分别使用不同目数的碳粉(目数越大，颗粒越小)进行实验，测得生成二氧化碳的质量随反应时间变化如图所示。下列分析正确的是 A．曲线a对应碳粉的目数更大，反应更快 B．最终生成二氧化碳的质量不同，是因为碳粉颗粒大小不同 C．若将矿渣也粉碎成细粉，能加快反应速率，助力矿渣高效处理 D．该实验说明，固体颗粒大小不会影响反应的快慢 14．（2026·广东深圳·三模）将0.6g炭粉和一定量氧化铜粉末混合后装入如图1所示装置中，加热该混合物。加热过程中CO2和CO两种气体的质量随加热时间变化的曲线如图2所示。关于该实验的说法不正确的是 A．50s前，未产生CO和CO2的原因是未达到反应温度 B．50s后，试管内开始有铜生成 C．75s时，试管内物质未反应完全 D．实验过程中可观察到的现象为红色粉末变成黑色 15．（2026·江苏扬州·一模）耐压密闭容器中有一定质量的碳粉和氧气，用电加热板引燃使之充分反应，碳粉完全消失(如图1)，利用压强传感器测定容器内的气压变化(如图2)。已知：一定温度和体积下，气体的压强与分子数成正比。下列说法正确的是 A．AB段压强增大说明容器中碳粉已开始燃烧 B．BC段压强增大仅是因为反应放热 C．若将碳粉换成硫粉，其他条件不变，则最终压强也会稳定在1.5 D．最终压强为1.5，说明最终气体为CO和的混合物 16．（25-26八年级下·黑龙江绥化·期中）物质的性质决定物质在生产和生活中的用途。木炭具有还原性，可用于冶炼金属。请根据图示回答下列问题。 (1)写出木炭还原氧化铜的化学方程式_________； (2)图中酒精灯加网罩的作用是_________； (3)开始加热时，观察到导管口有气泡冒出，但澄清石灰水却不变浑浊的原因是_________ (4)当观察到装置中_________的现象时，说明木炭和氧化铜粉末已经发生反应； (5)实验结束时，应先_______，再_________，并用弹簧夹夹紧乳胶管，等待试管冷却。 17．（2026·湖南长沙·三模）立信中学化学兴趣小组以“木炭还原氧化铜实验”开展项目式学习。 【任务一】初步认识木炭与氧化铜的反应(如图) (1)现象：实验中，观察到①号试管中黑色固体变成______________色，②号试管中澄清的石灰水变浑浊。 反应原理：C+2CuO2Cu+CO2↑，该反应属于_______________________反应(填基本反应类型)。 实验结论：木炭和氧化铜在高温条件下，反应生成了铜和二氧化碳。 【任务二】深入研究木炭与氧化铜的反应 兴趣小组同学经过讨论后，提出了以下问题并邀请你一起进行探究： (2)小红对①号试管中固体残留物进行了分析，发现其中依旧有少量黑色固体，黑色固体是什么呢？ 她取少量固体残留物在氧气流中充分灼烧，并将反应后的气体通入澄清的石灰水中，观察到固体全部变成黑色，澄清的石灰水没有变浑浊，说明①号试管中的残留物是铜和_____________，为了得到纯净的铜，她将固体残留物置于试管中，向其中加入_______________________，充分反应后，过滤、洗涤、干燥。 (3)小峥同学提出，反应生成的气体是什么呢？小组同学讨论后作出了以下猜想： 猜想一：二氧化碳 猜想二：一氧化碳 猜想三：____________ 请你设计实验证明猜想三成立，________________________________________________________。(写出步骤、现象和结论) 【反思归纳】 结合全程探究，兴趣小组同学认为：反应物用量不同，木炭还原氧化铜的生成物组成就不同。 18．（25-26八年级下·黑龙江哈尔滨·期末）《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”。该过程经历两步反应可获得铜。第一步为铜砂(主要成分为碱式碳酸铜)受热分解生成氧化铜；第二步为氧化铜和木炭高温条件下反应生成铜。请回答问题： (1)写出第二步反应的化学方程式________________。用右图进行实验时，酒精灯上铜网的作用是：使火焰________________。当观察到澄清石灰水中不再冒气泡时，先撤导管，然后停止加热，用________________，防止空气进入，将灼热的铜氧化成氧化铜。 【猜想与预测】 实验小组的同学们做木炭还原氧化铜实验，反应一段时间后停止加热，发现试管中有黑色固体，黑色固体是什么？ 猜想一：C    猜想二：CuO (2)请你再提出一个合理猜想：猜想三：________。 【分析与解释】 (3)猜想三成立的理由________(填字母)。 A．木炭与氧化铜没有混合均匀，接触不充分 B．停止加热时反应还没有结束 随着学习的不断深入，我们会找到更合适的试剂、更易操作的方法证明黑色固体的成分。 【定量计算】 (4)实验小组另取8 g氧化铜粉末与一定质量的木炭粉(含有杂质，杂质不参加反应)均匀混合，铺放于试管底部，如上图所示进行实验，至完全反应后，测得试管中固体成分为氧化铜和铜，其中氧元素质量0.8 g，请回答问题： ①氧化铜的相对分子质量为________。 ②参加反应的碳与生成的二氧化碳的质量比为________(填最简整数比)。 ③此实验中氧化铜的转化率(参加反应的氧化铜质量占反应前氧化铜总质量的百分比)为________。 ④实验中，8 g氧化铜完全反应所需该木炭粉的质量________。 19．（2026·山东济南·模拟预测节选） Ⅱ．某兴趣小组进行“木炭还原氧化铜”实验(如图所示)，观察到石灰水变浑浊。 (4)实验前，小组同学将木炭研磨成粉末是为了________。写出木炭还原氧化铜反应的化学方程式为____________________。 【提出问题】木炭燃烧时可能生成一氧化碳，那么木炭与氧化铜反应是否也可能产生一氧化碳？ 【作出猜想】猜想1：有CO生成猜想2：无CO生成 【实验探究】 (5)小组设计如图所示的实验装置，进行实验。 实验装置 实验操作 实验现象 实验结论 (1)大坩埚内放入木炭和氧化铜混合粉末，小坩埚内放入少量氧化铜粉末。 (2)对坩埚进行加热，观察现象。 大坩埚内黑色粉末变________。小坩埚内有少量暗红色粉末。 猜想___________________成立 20．（25-26八年级下·山东烟台·期末）实验小组同学围绕“木炭还原氧化铜”反应的气体产物成分开展探究实验提出问题，碳还原氧化铜生成的气体是什么？ 【猜想】 (1)猜想1：；猜想2：__________；猜想3：和的混合物。 【查阅资料】氯化钯试纸遇到不变色，但遇微量立即变为黑色。 【实验1】装置如图 (2)观察到的现象是装置乙中________，装置丙中__________，从而得出猜想3正确的结论，装置乙中发生反应的化学方程式为_________________。 (3)某同学提出：上述实验设计从环保角度考虑，还存在不足之处，请提出一种解决方案：______________。 【实验2】为进一步确定碳还原氧化铜生成的气体，实验小组设计实验如图。 实验前，需要向装置中通入一段时间的氮气，以除去空气。将氧化铜、碳粉按一定比例加入试管中进行实验2，测得数据如图。 (4)结合图像分析，碳还原氧化铜反应生成最多的气体是_________（填化学式）。 (5)请结合图像分析图中段的变化原因_____________（用化学方程式表示）。 (6)同学们进一步实验，测得生成的与质量比为7：33，则生成与的分子个数比为_____________。 ◆中考真题练 21．（2026·湖南长沙·中考真题）含碳物质构建了一个“神奇的碳家族”。下列有关说法正确的是 A．活性炭可用于冰箱除异味 B．金刚石具有优良的导电性 C．石墨常温下化学性质很活泼 D．金刚石和石墨的原子排列方式相同 22．（2026·湖南·中考真题）帛书上用墨书写的文字能保存千年，是因为常温下碳单质具有 A．稳定性 B．吸附性 C．可燃性 D．还原性 23．（2026·山东烟台·中考真题）“碳家族”成员众多，性质和结构也存在差异。下列有关说法正确的是 A．石墨、两种物质都是由碳原子直接构成的单质 B．石墨转化为金刚石是物理变化 C．金刚石、石墨在氧气中完全燃烧后的产物不同 D．木炭具有疏松多孔的结构，有吸附性，可用于净水 24．（2026·宁夏·中考真题）“卖炭翁，伐薪烧炭南山中。”这里的“炭”指木炭。下列关于木炭的说法正确的是 A．冬天可使用燃烧木炭的方法给蔬菜大棚提供气体肥料 B．燃烧木炭取暖，要关闭门窗减少热量散失 C．木炭、石墨都含有碳元素，所以性质相同 D．木炭具有吸附性，可除去水中全部杂质 25．（2026·山东·中考真题）书画彰显色彩。《煎茶图》中一炉一扇，一画一茶，将自然之意与人文之韵巧妙融合。 (1)炉中木炭充分燃烧时，反应的化学方程式为________。 (2)用扇子扇炉火，火越来越旺的原因为________。 (3)画作保存墨迹久不褪色的原因为________。 26．（2026·陕西·中考真题）科技引领世界，科技创造未来。 (1)我国自主研制的首艘超深水大洋钻探船——“梦想号”，其使用的钻头材料用到了金刚石，这是利用了金刚石硬度_________的性质。金刚石是碳元素组成的_________(填“单质”或“化合物”)。 (2)在天问二号上首次实现在轨应用的智能热控材料二氧化钒(VO2)中钒元素的化合价为_________。 (3)中国在光子芯片和量子芯片等前沿领域取得了一系列突破。生产芯片的其中一步反应为：，则X是_________。 27．（2026·四川凉山·中考真题）我国明代典籍《天工开物》中记载，松木在密封严实的窑中燃烧可得到松烟和木炭。松烟可用于制墨；木炭与孔雀石【主要成分是】在炉火中高温煅烧可制得铜(如右图所示)。已知为黑色固体，为人体中含量最多的物质。 回答下列问题： (1)A是___________，B是___________。 (2)也是铜锈的主要成分，请推测铜生锈需要和、、___________(填化学式)同时接触。 (3)《富春山居图》是元代画家黄公望创作的水墨画，此画能够保存至今而不变色的原因是___________。 28．（2026·江苏宿迁·中考真题）明代《天工开物》中关于火法炼铜的记载：凡铜砂，煤炭裹入炉煅，石炼为铜。其反应原理为： Ⅰ. Ⅱ. 某学习小组利用如图装置模拟木炭还原氧化铜实验，下表为实验的相关数据： 试管中固体的总质量/g 反应前 18 反应后 13.6 (1)生成的质量为__________g。 (2)试管中实验现象为__________。 (3)计算理论上该反应中参加反应的质量（写出计算过程）。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 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 $ 第六单元 碳和碳的氧化物 课题1 碳单质的多样性 碳的单质1 1.常见的三种碳单质 碳单质 金刚石 石墨 C₆₀（足球烯） 结构模型 空间网状结构（每个碳原子与4个碳原子相连） 层状结构（每一层内碳原子排列成六边形，层与层之间作用力弱） 分子结构（由60个碳原子构成，形似足球 主要物理性质 ①最硬的天然矿物 ②无色透明、有光泽 ③不导电 ①最软的矿物之一（有滑腻感） ②灰黑色、不透明 ③能导电（良好导体） ①不导电 ②具有特殊的光、电、磁性能 主要用途 ①切割玻璃、岩石（利用硬度大） ②加工钻石首饰（利用有光泽） ①做铅笔芯（利用软、深色） ②做电极、电刷（利用能导电） ③做润滑剂（利用有滑腻感） 材料科学、超导体、医学等领域 2.木炭、焦炭、活性炭和炭黑 （1）木炭、活性炭、焦炭和炭黑等通常称为无定形碳(由石墨的细小晶体和少量杂质形成)，属于混合物，主要成分是碳单质，结构与石墨类似。 （2）木炭与活性炭 ①探究木炭(或活性炭)的吸附性 实验装置及步骤 在盛有半瓶水的小锥形瓶里，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 溶液的红色逐渐变浅，最终褪为无色 实验分析 木炭(或活性炭)有吸附性，吸附了水中的色素，色素减少，水的颜色变浅直至无色 ②木炭和活性炭都具有吸附能力 原因 都具有疏松多孔的结构 用途 木炭 吸附一些食品和工业产品里的色素、有异味的物质 活性炭 ①用在防毒面具里吸附有毒气体； ②制糖工业中脱色以制取白糖； ③城市污水、工业废水和饮用水的深度净化处理； ④吸附室内装修产生的有害气体 （3）焦炭、炭黑 ①焦炭用于冶金工业，作还原剂。 ②炭黑用于制造油墨、油漆、鞋油、颜料、橡胶的补强剂和填料(将炭黑加到橡胶里，可以增加橡胶的耐磨性)等。 【易错提醒】 （1）活性炭、木炭的吸附性是物理性质而不是化学性质。 （2）“碳”和“炭”的区别： “碳”是元素名称，常在书写碳元素单质和含有碳元素化合物的名称时使用。如：碳元素、一氧化碳、二氧化碳、碳酸钠、碳酸、碳氢化合物 “炭”表示由碳元素组成的具体物质。只在书写“焦炭、木炭、活性炭、炭黑”这些名称时用。 碳单质的化学性质2 化学性质 反应方程式 现象 应用 1. 可燃性 充分燃烧（氧气充足）： C＋O2CO2 发出白光，放热，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。 作燃料 不充分燃烧（氧气不足）： 2C＋O2 2CO 2. 还原性 与氧化铜反应： C＋2CuO 2Cu＋CO2↑ ① 黑色固体变为红色固体； ② 生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。 冶炼金属 3. 稳定性 （常温下） （无方程式） 常温下不与其他物质发生反应，用于制作墨汁、保存档案。 ①古代用炭黑制成的墨写字、绘画，历经千百年不变色；②档案资料用碳素墨水书写，字迹经久不褪，利于长期保存；③木质电线杆埋入地下部分烧焦防腐； 【易错提醒】 1.“碳在常温下化学性质稳定”不等于“碳在任何条件下都不反应”。在点燃或高温条件下，碳的化学性质会变得活泼。 2.“碳的还原性”中的“碳”是指碳单质（如木炭、焦炭），而不是指含碳的化合物。 3.化学反应中，反应物相同时，若反应物的用量不同，则生成物不同。 木炭还原氧化铜实验3 1.实验过程： 将烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心铺放进试管，将试管固定在铁架台上，将导管插入澄清石灰水中，打开弹簧夹，加热混合物几分钟，然后先撤出导管，停止加热，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。 2.实验现象： 黑色粉末变成红色，澄清石灰水变浑浊。 3.实验结论：木炭与氧化铜反应，生成铜和二氧化碳 4.实验分析：C是还原剂，具有还原性。CuO在反应中失去氧元素，发生还原反应。 5.实验注意点： ①木炭粉和氧化铜粉均需要烘干。 ②金属网罩的作用：集中火焰，提高温度。 ③实验结束后，先撤出导管再停止加热，目的：防止石灰水倒流，炸裂试管。 ④用弹簧夹夹紧乳胶管，目的：防止外界空气进入试管，使灼热的铜重新被氧化。 ⑤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。 ⑥试管口略向下倾斜（防止冷凝水倒流炸裂试管）。 【拓展提升】 氧化还反应：氧化反应和还原反应在同一反应中，同时进行。 CuO失去氧元素，被还原，发生还原反应，有氧化性，是氧化剂； C夺取氧元素，被氧化，发生氧化反应，有还原性，是还原剂； 氧化反应：物质得到氧元素的反应。 还原反应：含氧化合物失去氧元素的反应。 氧化剂：在反应中提供氧元素的物质，具有氧化性，如CuO； 还原剂：在反应中得到氧元素的物质，具有还原性，如C、CO、H2等； 碳单质及其性质1 典例1（25-26九年级上·河北邯郸·期末）碳单质的性质与用途密切相关。下列说法正确的是 A．金刚石硬度大，可用于制作铅笔芯 B．石墨具有导电性，可用于制作电极 C．活性炭具有吸附性，可用于冶炼金属 D．熔点高，可用于制作润滑剂 【答案】B 【详解】A、金刚石硬度大，可用于切割玻璃，石墨质软，可用于制作铅笔芯，故选项说法不正确。 B、石墨具有导电性，可用于制作电极，故选项说法正确。 C、活性炭具有吸附性，可作冰箱除味剂，而冶炼金属常用焦炭，故选项说法不正确。 D、石墨有滑腻感，可用于制作润滑剂，而不用于润滑剂，故选项说法不正确。 故选B。 变式1（25-26八年级下·山东淄博·期末）下面分别是金刚石（甲）、石墨（乙）、（丙）的结构示意图，下列说法正确的是 A．三种单质中，所有的碳原子均静止不动 B．石墨具有可燃性，金刚石和不具有可燃性 C．石墨中碳原子之间没有间隔 D．金刚石硬度大，可用于制作切割工具、钻头等 【答案】D 【详解】A.构成物质的微粒始终在不断运动，三种单质中的碳原子也在不停运动，A错误。 B.金刚石、石墨、均是碳元素组成的单质，碳单质都具有可燃性，B错误。 C.构成物质的微粒之间一定存在间隔，石墨的碳原子之间也有间隔，C错误。 D.金刚石是天然存在硬度最大的物质，该性质决定其可用于制作切割工具、钻头等，D正确。 变式2（25-26八年级下·山东日照·期末）金刚石、石墨、都是由碳元素组成的单质。下列说法错误的是 A．金刚石硬度大，可用于钻机的钻头 B．金刚石、石墨、都是由碳原子构成的单质 C．石墨具有良好的导电性，可用于做高铁列车的受电弓滑板 D．金刚石和石墨的物理性质差异较大，是因为碳原子的排列方式不同 【答案】B 【详解】A.金刚石是天然存在硬度最大的物质，可制作钻机钻头，正确。 B.金刚石、石墨由碳原子直接构成，但是由分子构成的，错误。 C.石墨具有优良导电性，且耐高温、有滑腻感，可用于高铁受电弓滑板，正确。 D.金刚石为空间网状结构，石墨为层状结构，二者物理性质差异大的原因是碳原子排列方式不同，正确。 碳单质的稳定性2 典例1（25-26八年级下·山东日照·期中）用墨绘制的《清明上河图》等古画能历经千年墨色如新。这主要是因为墨中的碳在常温下具有的性质是 A．导电性能好 B．化学性质不活泼 C．熔点高 D．具有吸附性 【答案】B 【详解】古画历经千年墨色不变，说明常温下墨中的碳很难与其他物质发生化学反应，对应碳常温下化学性质不活泼的特点。故选B。 变式1（2026·河南商丘·模拟预测）河南博物院馆藏的北宋张择端《清明上河图》(摹本)等古代书画作品，能保存至今字迹、画面不褪色，主要原因是 A．墨的主要成分是碳，常温下碳化学性质不活泼 B．宣纸的材质具有抗氧化性 C．画作被密封保存，隔绝了空气 D．古代制墨时添加了特殊防腐物质 【答案】A 【详解】A.墨的主要成分为碳单质，常温下碳的化学性质不活泼，很难与其他物质发生化学反应，这是书画字迹长期不褪色的根本原因，该选项正确。 B.宣纸的材质主要是植物纤维，并不具备抗氧化性，不是画作不褪色的主要原因，该选项错误。 C.古代画作并未被完全密封保存，仍会接触空气，该选项错误。 D.古代墨料主要由松烟等制成，并未添加特殊防腐物质，该选项错误。 变式2（25-26九年级下·四川成都·阶段检测）科学家研究发现石墨烯（一种新型碳单质）控制技术能消灭医疗设备表面99.9%的细菌，如图是碳在元素周期表中的信息，下列说法正确的是 A．石墨烯能在氧气中燃烧 B．可表示3个碳元素 C．一个碳原子的质量为 D．碳的化学性质稳定 【答案】A 【详解】A、石墨烯是碳的一种单质，碳单质（如石墨、金刚石）都具有可燃性，在氧气中充分燃烧会生成二氧化碳，因此石墨烯能在氧气中燃烧，该说法正确。 B、元素是宏观概念，只讲种类、不讲个数；化学符号表示的是3个碳原子，而非“3 个碳元素”，该说法错误。 C、元素周期表中“12.01”是碳的相对原子质量（以碳-12原子质量的为标准的比值），并非一个碳原子的实际质量；一个碳原子的实际质量远小于，该说法错误。 D、碳的化学性质在常温下稳定，但在点燃、高温等条件下，碳能与氧气、金属氧化物等发生反应（如燃烧、还原金属氧化物），因此笼统说“碳的化学性质稳定”不准确，该说法错误。 故选：A。 碳单质的可燃性3 典例1（2026·河南周口·一模）依据化学方程式从量的角度认识碳的可燃性，下列有关说法不正确的是 A．碳在空气中不充分燃烧时，参加反应的碳和氧气的质量比为 B．碳在空气中充分燃烧时，参加反应的碳和氧气的质量比为 C．反应物相同，反应条件相同，生成物不同的原因是：反应物的浓度不同 D．如果参加反应的碳和氧气的质量比为，则生成物为CO和 【答案】C 【详解】A、碳不充分燃烧的反应为，参加反应的碳和氧气质量比为，不符合题意； B、碳充分燃烧的反应为，参加反应的碳和氧气质量比为，不符合题意； C、碳完全燃烧和不完全燃烧的产物不同，是由于反应物氧气的用量不同（氧气是否足量）导致的，这属于反应条件不同，符合题意； D、当碳和氧气质量比在和之间时，生成物为和的混合物，，在该区间内，不符合题意； 故选C。 变式1（25-26九年级上·广西桂林·阶段检测）将12 g的碳与48 g的氧气在一个密闭容器中点燃，充分反应后，密闭体系中存在的气体是 A．CO B． C． D． 【答案】D 【详解】设12 g的碳完全燃烧需要氧气的质量是x 解得x=32 g，故氧气过量，剩余气体为CO2和O2。 故选D。 变式2（2025·河北衡水·三模）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、 【解析】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。 木炭还原氧化铜4 典例1（25-26九年级上·陕西宝鸡·期末）如图所示是木炭与氧化铜的实验，下列关于该实验分析正确的是 A．装置中的酒精灯可以改用酒精喷灯 B．试管②导管口刚有气泡冒出说明试管①反应开始 C．木炭与氧化铜的反应属于化合反应 D．实验结束，用弹簧夹夹紧乳胶管是防止试管冷却过快 【答案】A 【详解】A、该实验需要在高温下进行，故装置中的酒精灯可以改用酒精喷灯，故符合题意； B、试管②导管口刚有气泡冒出，不能说明试管①反应开始，还可能是装置内气体受热膨胀逸出，故不符合题意； C、化合反应的特点是 “多变一”，而木炭与氧化铜的反应是 “”，属于 “单质 + 化合物→新单质 + 新化合物” 的置换反应，并非化合反应，故不符合题意； D、实验结束，用弹簧夹夹紧乳胶管的目的是防止空气进入灼热的试管，导致生成的铜被重新氧化，而不是防止试管冷却过快，故不符合题意。 故选A。 变式1（25-26九年级上·广西百色·期末）按下图1所示进行木炭还原氧化铜的实验，实验时试管①中固体的质量随加热时间的变化如下图2所示。下列分析正确的是 A．N点起可观察到红色固体开始变黑色 B．P点对应的固体物质有三种 C．N点到P点，固体中铜元素的质量分数不变 D．Q点对应的固体物质只有一种 【答案】B 【详解】A、木炭在高温条件下还原氧化铜生成铜和二氧化碳，氧化铜是黑色固体，铜是红色固体，由图2可知，N点为固体质量减少的拐点，说明此时反应开始发生，因此从N点起可观察到黑色固体开始变红，错误。 B、P点后固体仍在不断减轻，所以P点时反应还未结束，此时固体物质有未反应完的氧化铜、生成的铜以及作为还原剂的木炭，共三种，正确。 C、N点到P点，反应在持续进行，氧化铜不断被还原为铜，根据质量守恒定律，固体中铜元素质量不变，但由于生成二氧化碳气体逸出，固体总质量在减少，所以固体中铜元素的质量分数增大，错误。 D、Q点时反应结束，固体物质的成分取决于反应物的用量。若木炭过量，固体为生成的铜和剩余的木炭；若氧化铜过量，固体为生成的铜和剩余的氧化铜；若恰好完全反应，固体只有生成的铜。因此Q点对应的固体物质不一定只有一种，错误。 故选B。 变式2（2026·安徽蚌埠·三模）如图是高温条件下碳和氧化铜的反应装置和反应过程生成二氧化碳气体的图像，下列说法不正确的是 A．OA段没达到两者反应温度 B．B点处试管中有2种固体物质 C．AC段（不含A和C点）全段试管内碳和氧元素质量皆减少 D．CD段试管内元素质量分数不变 【答案】B 【详解】A.OA段没有生成，说明温度未达到碳和氧化铜的反应温度，反应未开始，A正确。 B.反应原理为：。B点位于AC段，反应正在进行中，此时试管内既有未反应完的、，也有生成的，共3种固体物质，B错误。 C.AC段反应持续进行，生成的不断逸出，含有C、O元素，因此试管内的碳、氧元素质量均减少，C正确。 D.CD段反应已经结束，不再有气体逸出，试管内固体总质量不变，元素质量恒定，因此元素的质量分数不变，D正确。 碳的还原性5 典例1（25-26九年级上·重庆·期中）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1（25-26九年级上·重庆·阶段检测）东汉《周易参同契》中记载：“胡粉投火中，色坏还为铅”，该反应过程的主要原理是。下列有关说法错误的是 A．为 B．反应中PbO发生了氧化反应 C．反应中C体现了还原性 D．反应前后各原子的质量不变 【答案】B 【详解】A、根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变。在反应中，反应前有2个铅原子、2个氧原子和1个碳原子，反应后有2个铅原子，所以X中应含有1个碳原子和2个氧原子，即X为CO2，故A选项不符合题意； B、在该反应中，PbO失去氧，发生的是还原反应，而不是氧化反应，故B选项符合题意； C、碳在反应中得到氧，体现了还原性，故C选项不符合题意； D、根据质量守恒定律，化学反应前后各原子的质量不变，故D选项不符合题意。 故选B。 变式2我国古代将炉甘石(ZnCO3)、赤铜(Cu2O)和木炭粉混合后加热到约800℃，得到黄铜(铜锌合金)，流程如下(提示：)，下列说法正确的是 A．加热过程中炉甘石发生了置换反应 B．该过程前后锌元素化合价不变 C．该方法利用了木炭粉的还原性 D．该过程排放出的气体不会污染环境 【答案】C 【详解】A、加热过程中炉甘石发生了分解反应生成氧化锌和二氧化碳，错误； B、该过程中，，锌元素由+2价变成0，化合价发生了改变，错误； C、该方法利用了木炭粉的还原性，将氧化锌和赤铜还原成单质铜和锌，正确； D、该过程排放出的气体主要是二氧化碳，二氧化碳会导致的环境问题是温室效应，错误； 故选C。 推测碳的性质6 典例1（25-26八年级下·山东德州·期中）中国科研团队受“弓弩”等结构启发，研制出碳单质家族的新成员——“碳弹簧”，该新型碳材料由多孔碳材料制作而成。下列关于“碳弹簧”的说法正确的是 A．“碳弹簧”是一种新型化合物 B．“碳弹簧”中碳原子静止不动 C．常温下，“碳弹簧”的化学性质很活泼 D．在一定条件下，“碳弹簧”可以与氧化铜发生反应 【答案】D 【详解】A、 “碳弹簧”属于碳单质，仅由碳元素组成，化合物是由不同种元素组成的纯净物，因此不属于化合物，错误。 B、 构成物质的微粒总在不断运动，碳原子也在不断运动，并非静止不动，错误。 C、 碳单质常温下化学性质稳定，并不活泼，错误。 D、碳单质具有还原性，在高温条件下可与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，正确。 变式1（25-26九年级上·湖南常德·期末）“碳海绵”具备高弹性和疏松多孔的结构，主要成分为石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质)。关于“碳海绵”说法正确的是 A．常温下易与氧气反应 B．在一定条件下可还原氧化铜 C．“碳海绵”属于纯净物 D．在氧气中燃烧的产物只能是 【答案】B 【详解】A、碳海绵主要成分为碳单质，碳在常温下化学性质稳定，不易与氧气反应，该选项说法错误； B、碳具有还原性，在高温下可还原氧化铜，该选项说法正确； C、碳海绵由石墨烯和碳纳米管等不同碳单质组成，属于混合物，该选项说法错误； D、碳在氧气中燃烧，充分燃烧生成CO2，不充分燃烧可能生成CO，产物不唯一，该选项说法错误。 故选B。 变式2（2026·安徽·一模）中国科学家成功制备出石墨双炔包覆的锑纳米空心立方盒，其可用作钠离子电池负极材料。石墨烯和石墨双炔均由碳原子构成，具有优良的导电性，它们的结构如图。下列说法不正确的是 A．石墨烯和石墨双炔均可作电极材料 B．石墨烯和石墨双炔的组成元素相同 C．石墨烯和石墨双炔具有的优良导电性属于化学性质 D．二者完全燃烧都生成CO2 【答案】C 【详解】A、石墨烯和石墨双炔都具有优良导电性，符合电极材料的要求，可作电极材料，说法正确； B、石墨烯和石墨双炔均由碳原子构成，组成元素都只有碳元素，组成元素相同，说法正确； C、导电性不需要发生化学变化就可以表现出来，属于物理性质，说法错误； D、二者均为碳单质，碳单质完全燃烧的产物为CO2，说法正确。 碳与氧气反应的生成物分析1 碳与氧气的反应不是单一固定的，而是随反应条件动态变化。 一、基础认知：两种典型燃烧路径 ‌完全燃烧（氧气充足）‌：生成‌二氧化碳（CO₂）‌，反应方程式为 C＋O2CO2　，每克碳释放约32.8kJ热量，是能量高效释放的路径。 ‌不完全燃烧（氧气不足）‌：生成‌一氧化碳（CO）‌，反应方程式为2C＋O2 2CO，每克碳仅释放约9.2kJ热量，产物有毒，易引发安全事故。 二、思维进阶1：用质量比精准判断产物区间 当m(C):m(O2)≤3:8时，氧气绝对过量，产物只有‌CO₂‌。 当m(C):m(O2)≥3:4时，碳绝对过量，产物只有‌CO‌。 当3:8<m(C):m(O2)<3:4时，两个反应同时发生，产物是‌CO和CO₂的混合物‌，这是最容易被忽略的中间状态。 三、思维进阶2：用元素守恒推导反应过程 反应前后元素种类不变，CO₂含C、O元素，CO含C、O元素，因此碳和氧气的反应本质是碳原子结合氧原子的过程。 实际燃烧中，碳先和不足的氧气生成CO，生成的CO再和周围的氧气二次反应生成CO₂，总反应才是我们熟悉的完全燃烧方程式，这也解释了通风不良的煤炉里，中层火焰是蓝色的（CO燃烧的特征现象）。 *四、思维进阶3：跳出“常识”的特殊条件拓展 打破“氧气充足就一定生成CO₂”的刻板认知，理解反应条件对产物的深层影响： 温度超过2000℃的极端高温下，即使氧气充足，体系中的可逆反应 CO2＋C 2CO会大幅正向移动，最终主要产物反而是CO，这是热力学平衡主导的结果。 生活中煤炉通风不畅、燃气灶具风门调太小，都会让局部氧含量不足，即使整体氧气足够，也会生成大量CO，这也是冬季煤气中毒的核心原理。 碳与氧化铜反应深度解析2 1.反应本质的三重表征进阶 ‌宏观维度‌：跳出“黑变红、石灰水变浑”的表层现象，建立“氧原子转移”的核心逻辑——碳夺取氧化铜中的氧，将Cu²⁺还原为Cu单质，自身被氧化为CO₂。 ‌符号维度‌：标注“高温”条件、CO₂的气体符号，杜绝随意将产物写为CO的错误。 2.实验异常现象的溯源推理 （1）若未看到红色固体，从3个维度排查： ①温度未达800℃反应起始阈值（未用酒精喷灯）；②碳粉与氧化铜未充分研磨混合，接触面积不足；③装置气密性差，空气进入将生成的铜重新氧化为CuO。 （2）若出现暗红色固体，不是实验失败，而是生成了氧化亚铜（Cu₂O），这是中考产物探究题的核心命题点，可衔接酸、碱、盐知识设计后续验证实验。 （3）操作逻辑反推：先撤导管后停加热不是“防止倒吸”的单一结论，要延伸为“两步冷却逻辑”——先隔绝石灰水防倒吸，再待试管完全冷却后再倒出固体，避免高温下铜接触空气被重新氧化。 3.图像型计算的思维链闭环 识标：明确横坐标为反应时间、纵坐标为固体总质量，锁定“固体质量下降”的本质是CO2气体逸出，而非固体分解。 明点：M点对应反应进行中，固体成分为C、CuO、Cu三种；N点对应反应恰好完全，固体只有紫红色Cu，绝非黑色。 析线：平台段的质量差(a-b)g就是生成CO₂的总质量，直接代入方程式C＋2CuO 2Cu＋CO2↑ ，一步算出参与反应的CuO质量。 ◆能力强化练 1．（25-26九年级上·湖北襄阳·期末）我国高速铁路的发展走在世界前列。高铁列车依靠车顶的受电弓滑板与接触网持续摩擦获取电力。石墨可用于制造受电弓滑板，这一应用与石墨的下列性质无关的是 A．熔点高 B．灰黑色 C．导电性好 D．滑腻感 【答案】B 【详解】A、受电弓滑板与接触网摩擦时会产生大量热量，熔点高可以保证滑板在高温下不会熔化变形，因此与该应用有关，不符合题意； B、物质的颜色属于物理外观，与它作为导电、耐磨材料的功能没有直接关系，因此与该应用无关，符合题意； C、受电弓滑板的核心作用是从接触网获取电力，良好的导电性是实现这一功能的关键，因此与该应用有关，不符合题意； D、滑腻感意味着石墨质地柔软、有润滑性，可以减少滑板与接触网之间的摩擦损耗，延长使用寿命，因此与该应用有关，不符合题意； 故选B。 2．（25-26九年级上·山西太原·期末）可用于储存气体，这一用途主要利用了其分子结构特征中的 A．空心球体 B．形似足球 C．比较稳定 D．高度对称 【答案】A 【详解】能够用于储存气体，最关键的结构原因是它具有空心球体的笼状结构。这种内部空腔可以容纳气体分子，比如氢气，从而实现储存。 故选A。 3．（2025·甘肃陇南·三模）如图为碳单质在生产、生活中的应用，下列说法中正确的是 A．①体现了金刚石的熔点高 B．②是碳纳米管的实际应用 C．③体现了石墨的绝缘性好 D．④体现了活性炭疏松多孔的结构 【答案】D 【详解】A、①中利用金刚石切割玻璃，体现的是金刚石硬度大的性质，而不是熔点高，错误； B、②中展示的是铅笔芯，铅笔芯主要成分是石墨，并非碳纳米管的实际应用，错误； C、③中用石墨作电极，体现的是石墨的导电性良好，而不是绝缘性好，错误； D、④中利用活性炭吸附异味，是因为活性炭具有疏松多孔的结构，有很强的吸附性，正确。 故选D。 4．（25-26八年级下·山东淄博·期末）碳元素是人类接触和利用最早的元素之一，由碳元素组成的单质可分为无定形碳、过渡态碳和晶形碳三大类，如图： A．碳纤维属于无定形碳 B．不同的碳单质，化学性质相似 C．不同碳单质中碳原子的排列方式不同 D．一定条件下石墨变成金刚石属于物理变化 【答案】D 【详解】A. 根据题图分类，碳纤维归属于无定形碳类别，说法正确； B. 不同碳单质均由碳元素组成，组成元素相同，因此化学性质相似，说法正确； C. 不同碳单质物理性质差异较大，本质原因是内部碳原子的排列方式不同，说法正确； D. 石墨和金刚石是两种结构、性质均不同的碳单质，二者转化过程有新物质生成，属于化学变化，该说法错误。 5．（2026·安徽·一模）中国科学家成功制备出石墨双炔包覆的锑纳米空心立方盒，其可用作钠离子电池负极材料。石墨烯和石墨双炔均由碳原子构成，具有优良的导电性，它们的结构如图。下列说法不正确的是 A．石墨烯和石墨双炔均可作电极材料 B．石墨烯和石墨双炔的组成元素相同 C．石墨烯和石墨双炔具有的优良导电性属于化学性质 D．二者完全燃烧都生成CO2 【答案】C 【详解】A、石墨烯和石墨双炔都具有优良导电性，符合电极材料的要求，可作电极材料，说法正确； B、石墨烯和石墨双炔均由碳原子构成，组成元素都只有碳元素，组成元素相同，说法正确； C、导电性不需要发生化学变化就可以表现出来，属于物理性质，说法错误； D、二者均为碳单质，碳单质完全燃烧的产物为CO2，说法正确。 6．（25-26九年级上·陕西汉中·阶段检测）下图为金刚石、石墨和的结构模型，图中小球代表碳原子。下列说法不正确的是 A．图中甲表示金刚石，乙表示石墨，丙表示 B．金刚石和石墨物理性质差异大，是因为构成它们的原子大小不同 C．每个分子由60个碳原子构成 D．金刚石和石墨均由原子构成 【答案】B 【详解】A、金刚石的结构为正四面体网状结构（甲），石墨是层状结构（乙），C60是由60个碳原子构成的足球状分子（丙），该说法正确。 B、金刚石和石墨物理性质差异大，原因是碳原子的排列方式不同，而非原子大小不同，碳原子的大小是相同的，该说法错误。 C、每个C60分子确实由60个碳原子构成，该说法正确。 D、金刚石和石墨都属于由碳原子直接构成的单质，该说法正确。 故选B。 7．（2026·福建厦门·模拟预测）我国科学家许维带领的团队于2025年4月成功合成全新分子，开创“表面合成极小尺寸分子碳”新范式，该分子的衍生物可用于光开关和光子器件。下列有关的说法中，正确的是 A．属于一种新型、被确定结构的化合物 B．每个分子由6个碳原子构成 C．其光电领域的应用由其物质组成决定 D．难与反应生成碳的氧化物 【答案】B 【详解】A.化合物是由两种及以上元素组成的纯净物，仅由碳元素一种元素组成，属于单质，不属于化合物，该选项错误。 B.化学式的微观含义表明，1个分子由6个碳原子构成，该选项正确。 C.物质的用途由其性质决定，而非仅由组成决定（如金刚石和石墨均只含碳元素，但结构不同、性质不同、用途不同），该选项错误。 D.碳单质具有可燃性，点燃条件下可与反应生成或等碳的氧化物，该选项错误。 8．（25-26八年级下·黑龙江大庆·期末）“碳家族”成员众多，性质和结构也存在差异。下列有关说法正确的是 A．石墨、C60两种物质都是由碳原子直接构成的单质 B．石墨转化为金刚石是物理变化 C．金刚石、石墨在氧气中完全燃烧后的产物不同 D．木炭具有疏松多孔的结构，有吸附性，可用于净水 【答案】D 【详解】A. 石墨是由碳原子直接构成的单质，但是由分子构成的，并非碳原子直接构成，A错误； B. 石墨和金刚石是结构不同的两种碳单质，石墨转化为金刚石，有新物质生成，属于化学变化，B错误； C. 金刚石和石墨都是只含碳元素的碳单质，在氧气中完全燃烧的产物均为，产物相同，C错误； D. 木炭具有疏松多孔的结构，有较强吸附性，可吸附水中的色素、异味等杂质，可用于净水，D正确。 9．（2026·内蒙古通辽·三模）随着科学技术的发展，多种多样的碳单质不断被发现。如图所示，下列关于碳单质说法正确的是 A．金刚石中每个碳原子都与其他4个碳原子结合 B．石墨中的层与层之间容易滑动，因此具有导电性 C．是指由60个碳原子构成的物质 D．以上物质均由碳元素组成，故性质相同 【答案】A 【详解】A. 金刚石为空间立体网状结构，每个碳原子均与相邻4个碳原子结合形成正四面体结构，说法正确； B. 石墨层与层之间作用力弱，因此容易滑动、有滑腻感；其导电性是因为层内碳原子存在可自由移动的电子，二者无因果关系，说法错误； C. 是由分子构成的物质，每个分子由60个碳原子构成，并非宏观物质直接由60个碳原子构成，说法错误； D. 上述物质均由碳元素组成，但碳原子排列方式不同，物理性质差异很大，仅化学性质相似，并非所有性质都相同，说法错误。 10．（25-26八年级下·黑龙江哈尔滨·期中）阅读科普短文，回答问题。 材料一：石墨烯（C）是从石墨材料中剥离出来的碳单质。石墨烯导电性比银还强，可用于芯片电路板的导电层，提升电子设备的信号传输效率。纺纱面料掺入石墨烯后，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，促进新陈代谢。另外石墨烯还能影响菌体的正常代谢，从而使菌体无法吸收养分直至死亡，不同面料中掺入石墨烯后的抗菌效果如图1所示。 材料二：自然界中，天然金刚石较少。人工合成金刚石通常需要在高温高压条件下才能进行。近期，科学家在一定条件下，通入甲烷()气体，硅(Si)与甲烷反应生成四氢化硅()和石墨(C)；石墨在液态金属表面转化成金刚石薄膜，其转化过程如图2所示。 (1)石墨烯与金刚石都是由_______构成的碳单质。 (2)由图1可知，将石墨烯掺入_______混纺纱面料后，对白色念珠菌抑菌效果更好。 (3)下列关于石墨烯的相关认识正确的有 （填字母）。 A．石墨烯可将来自远红外线的热量传送给人体为人体供暖 B．石墨烯可用于芯片电路板的导电层，是因为有优良的导电性 C．面料的抑菌率与菌群种类无关 (4)图2在一定条件下生成石墨的化学方程式为_______。 【答案】(1)碳原子 (2)棉 (3)AB (4) 【详解】（1）石墨烯和金刚石均属于碳单质，由碳原子直接构成。 （2）结合图1数据，石墨烯掺入棉混纺纱后，对白色念珠菌的抑菌率高于掺入氨纶混纺纱的情况，抑菌效果更好。 （3）A、根据材料中“石墨烯可将来自远红外线的热量传送给人体，促进新陈代谢”的描述，故选项说法正确。 B、根据材料中“石墨烯导电性比银还强，可用于芯片电路板的导电层，提升电子设备的信号传输效率”的描述，故选项说法正确。 C、同一种面料对不同菌群抑菌率不同，说明抑菌率和菌群种类有关，故选项说法不正确。 （4）根据题干信息，反应物为硅和甲烷，生成物为四氢化硅和石墨，反应条件为一定条件，其反应的化学方程式为 11．（25-26八年级下·广西南宁·期末）碳世界丰富多彩，根据如图回答下列问题： (1)图C代表的物质的名称为________________；石墨可做电极是因为它具有________________性。 (2)图A、B、C代表的三种物质的物理性质不同的原因是________________________________。 (3)图D中向盛有红棕色气体的烧瓶中投入若干块木炭，连接好装置，稍待片刻，能观察到________，导管出现倒吸水柱，原因是木炭具有________的结构，使其具有________性。 【答案】(1)金刚石 导电 (2)碳原子的排列方式不同 (3)烧瓶内红棕色变浅（或消失） 疏松多孔 吸附 【详解】（1）图C为正四面体空间网状结构，是金刚石的结构模型；石墨具有导电性，因此可作电极； （2）A为，B为石墨，和C金刚石一样均由碳元素组成，但三者内部碳原子的排列方式不同，因此物理性质差异较大； （3）木炭为疏松多孔的结构，具有吸附性，可吸附红棕色的气体，使瓶内颜色变浅，同时瓶内压强减小，外界大气压将水压入导管，出现倒吸水柱的现象。 12．（2026·山东淄博·二模）下图是金刚石、石墨、C60、单层石墨烯的结构模型。 (1)一个碳原子的结构中，最外层有________个电子。观察图1中金刚石结构模型，每一个碳原子与周围________个碳原子结合，形成了稳定的结构。 (2)单层石墨烯可以由石墨“撕”取出来，其结构模型如图3所示。推测石墨烯具有的性质是________。金刚石和石墨都是由碳原子构成的，物理性质有较大差异的原因是________。 【答案】(1) 4 4 (2) 导电性（合理即可） 碳原子的排列方式不同 【详解】（1）碳原子的原子序数为6，核外电子排布为第一层2个、最外层4个电子； 金刚石为空间立体网状结构，观察模型可看出每个碳原子与周围4个碳原子结合，形成稳定结构。 （2）石墨烯是单层石墨，石墨具有导电性、导热性等性质，因此石墨烯也具备同类性质（合理即可）； 物质的结构决定性质，金刚石和石墨都由碳原子构成，但碳原子的空间排列方式不同，因此物理性质差异较大。 ◆综合拔高练 13．（2026·云南昆明·二模）云南某铜矿企业利用碳还原法处理氧化铜矿渣(含少量杂质，杂质不参与反应)，在真空密闭容器、相同温度下，分别使用不同目数的碳粉(目数越大，颗粒越小)进行实验，测得生成二氧化碳的质量随反应时间变化如图所示。下列分析正确的是 A．曲线a对应碳粉的目数更大，反应更快 B．最终生成二氧化碳的质量不同，是因为碳粉颗粒大小不同 C．若将矿渣也粉碎成细粉，能加快反应速率，助力矿渣高效处理 D．该实验说明，固体颗粒大小不会影响反应的快慢 【答案】C 【详解】A、曲线b的斜率更大，反应速率更快，说明b对应碳粉颗粒更小、目数更大，a对应碳粉目数更小，错误。 B、图像显示最终生成气体质量相同，碳粉颗粒大小仅影响反应速率，不影响最终生成物质量，错误。 C、将矿渣粉碎为细粉，可增大反应物间的接触面积，加快反应速率，提升矿渣处理效率，正确。 D、相同时间内b生成的气体质量更大，反应更快，说明固体颗粒大小会影响反应快慢，错误。 14．（2026·广东深圳·三模）将0.6g炭粉和一定量氧化铜粉末混合后装入如图1所示装置中，加热该混合物。加热过程中CO2和CO两种气体的质量随加热时间变化的曲线如图2所示。关于该实验的说法不正确的是 A．50s前，未产生CO和CO2的原因是未达到反应温度 B．50s后，试管内开始有铜生成 C．75s时，试管内物质未反应完全 D．实验过程中可观察到的现象为红色粉末变成黑色 【答案】D 【详解】A. 该反应需要在高温下进行，50s 前未达反应温度，不产生气体，说法正确； B. 50s 后开始有二氧化碳和一氧化碳生成，说明此时反应开始发生，试管内开始有铜生成，说法正确； C.  75s 时气体质量仍在增加，说明反应还在进行，试管内物质未反应完全，说法正确； D. 碳与氧化铜在高温下反应生成了铜，现象为黑色粉末变为红色，说法错误。 15．（2026·江苏扬州·一模）耐压密闭容器中有一定质量的碳粉和氧气，用电加热板引燃使之充分反应，碳粉完全消失(如图1)，利用压强传感器测定容器内的气压变化(如图2)。已知：一定温度和体积下，气体的压强与分子数成正比。下列说法正确的是 A．AB段压强增大说明容器中碳粉已开始燃烧 B．BC段压强增大仅是因为反应放热 C．若将碳粉换成硫粉，其他条件不变，则最终压强也会稳定在1.5 D．最终压强为1.5，说明最终气体为CO和的混合物 【答案】D 【详解】A、AB段压强增大是因为电热丝通电放热，容器内温度升高，气体受热膨胀，此时容器中碳粉还未开始燃烧，故A错误； B、BC段压强增大，是因为有气体生成且反应放热，故B错误； C、若将碳粉换成硫粉，硫与氧气反应的化学方程式为， 反应前后气体分子数不变，最终压强应稳定在P0，而不是1.5P0，故C错误。 D、已知一定温度和体积下，气体压强与分子数成正比， 若碳完全燃烧生成CO2： ，反应前后分子数不变，最终压强应为P0，若碳不完全燃烧生成CO：，反应后分子数变为原来的2倍，最终压强应为2P0，最终压强为1.5P0，介于P0和2P0之间，说明最终气体为CO和CO2的混合物，故D正确。 故选D。 16．（25-26八年级下·黑龙江绥化·期中）物质的性质决定物质在生产和生活中的用途。木炭具有还原性，可用于冶炼金属。请根据图示回答下列问题。 (1)写出木炭还原氧化铜的化学方程式_________； (2)图中酒精灯加网罩的作用是_________； (3)开始加热时，观察到导管口有气泡冒出，但澄清石灰水却不变浑浊的原因是_________ (4)当观察到装置中_________的现象时，说明木炭和氧化铜粉末已经发生反应； (5)实验结束时，应先_______，再_________，并用弹簧夹夹紧乳胶管，等待试管冷却。 【答案】(1) (2)集中火焰，提高温度 (3)开始排出的是试管中因受热膨胀而逸出的空气 (4)黑色固体中出现红色物质，澄清石灰水变浑浊 (5) 移出导管 熄灭酒精灯 【详解】（1）木炭和氧化铜在高温条件下反应，生成铜和二氧化碳：。 （2）略。 （3）刚开始加热时，装置内的空气受热膨胀，从导管口逸出，此时排出的是空气，还未产生二氧化碳，所以澄清石灰水不变浑浊。 （4）木炭和氧化铜反应生成红色的铜和能使澄清石灰水变浑浊的二氧化碳，故当观察到黑色固体中出现红色物质，澄清石灰水变浑浊时，说明反应已经发生。 （5）为防止澄清石灰水倒吸、生成的铜被重新氧化，操作顺序为：先将导管从澄清石灰水中移出；再熄灭酒精灯； 之后用弹簧夹夹紧乳胶管，防止空气进入使铜被氧化，待试管冷却。 17．（2026·湖南长沙·三模）立信中学化学兴趣小组以“木炭还原氧化铜实验”开展项目式学习。 【任务一】初步认识木炭与氧化铜的反应(如图) (1)现象：实验中，观察到①号试管中黑色固体变成______________色，②号试管中澄清的石灰水变浑浊。 反应原理：C+2CuO2Cu+CO2↑，该反应属于_______________________反应(填基本反应类型)。 实验结论：木炭和氧化铜在高温条件下，反应生成了铜和二氧化碳。 【任务二】深入研究木炭与氧化铜的反应 兴趣小组同学经过讨论后，提出了以下问题并邀请你一起进行探究： (2)小红对①号试管中固体残留物进行了分析，发现其中依旧有少量黑色固体，黑色固体是什么呢？ 她取少量固体残留物在氧气流中充分灼烧，并将反应后的气体通入澄清的石灰水中，观察到固体全部变成黑色，澄清的石灰水没有变浑浊，说明①号试管中的残留物是铜和_____________，为了得到纯净的铜，她将固体残留物置于试管中，向其中加入_______________________，充分反应后，过滤、洗涤、干燥。 (3)小峥同学提出，反应生成的气体是什么呢？小组同学讨论后作出了以下猜想： 猜想一：二氧化碳 猜想二：一氧化碳 猜想三：____________ 请你设计实验证明猜想三成立，________________________________________________________。(写出步骤、现象和结论) 【反思归纳】 结合全程探究，兴趣小组同学认为：反应物用量不同，木炭还原氧化铜的生成物组成就不同。 【答案】(1) 红 置换 (2) 氧化铜 稀硫酸/稀盐酸 (3) 一氧化碳和二氧化碳 将生成的气体依次通入澄清石灰水、足量氢氧化钠溶液，再将气体通过灼热氧化铜后通入澄清石灰水；若观察到第一个澄清石灰水变浑浊，黑色氧化铜变为红色，最后一个澄清石灰水也变浑浊，则证明猜想三成立（合理即可） 【详解】（1）木炭还原氧化铜生成红色的铜和二氧化碳，因此黑色固体变为红色；该反应是单质碳和化合物氧化铜反应，生成新单质铜和新化合物二氧化碳，属于基本反应类型中的置换反应。 （2）若残留黑色固体是木炭，灼烧会生成二氧化碳，澄清石灰水会变浑浊，石灰水不变浑浊说明黑色固体不是木炭；铜灼烧会变为黑色氧化铜，因此原残留黑色固体是氧化铜；氧化铜可与稀酸反应，铜不与稀酸反应，因此加入足量稀盐酸（或稀硫酸）反应后过滤，即可得到纯净的铜。 （3）已有猜想分别是只有二氧化碳、只有一氧化碳，因此猜想三是两种气体都有，即二氧化碳和一氧化碳；验证猜想三需要先检验二氧化碳，再除去二氧化碳后检验一氧化碳：第一步澄清石灰水变浑浊证明含二氧化碳，除去二氧化碳后，一氧化碳能还原灼热氧化铜生成铜和二氧化碳，因此观察到氧化铜变红、最后澄清石灰水变浑浊，即可证明同时含一氧化碳，猜想三成立。 18．（25-26八年级下·黑龙江哈尔滨·期末）《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”。该过程经历两步反应可获得铜。第一步为铜砂(主要成分为碱式碳酸铜)受热分解生成氧化铜；第二步为氧化铜和木炭高温条件下反应生成铜。请回答问题： (1)写出第二步反应的化学方程式________________。用右图进行实验时，酒精灯上铜网的作用是：使火焰________________。当观察到澄清石灰水中不再冒气泡时，先撤导管，然后停止加热，用________________，防止空气进入，将灼热的铜氧化成氧化铜。 【猜想与预测】 实验小组的同学们做木炭还原氧化铜实验，反应一段时间后停止加热，发现试管中有黑色固体，黑色固体是什么？ 猜想一：C    猜想二：CuO (2)请你再提出一个合理猜想：猜想三：________。 【分析与解释】 (3)猜想三成立的理由________(填字母)。 A．木炭与氧化铜没有混合均匀，接触不充分 B．停止加热时反应还没有结束 随着学习的不断深入，我们会找到更合适的试剂、更易操作的方法证明黑色固体的成分。 【定量计算】 (4)实验小组另取8 g氧化铜粉末与一定质量的木炭粉(含有杂质，杂质不参加反应)均匀混合，铺放于试管底部，如上图所示进行实验，至完全反应后，测得试管中固体成分为氧化铜和铜，其中氧元素质量0.8 g，请回答问题： ①氧化铜的相对分子质量为________。 ②参加反应的碳与生成的二氧化碳的质量比为________(填最简整数比)。 ③此实验中氧化铜的转化率(参加反应的氧化铜质量占反应前氧化铜总质量的百分比)为________。 ④实验中，8 g氧化铜完全反应所需该木炭粉的质量________。 【答案】(1) 集中并提高温度 弹簧夹夹紧乳胶管 (2)C、CuO (3)AB (4) 80 3:11 50% 大于0.6 g 【详解】（1）第二步是木炭高温还原氧化铜，生成铜和二氧化碳，化学方程式见答案； 该反应需要高温，铜网的作用是使火焰集中并提高温度； 停止加热后，灼热的铜会与空气中氧气反应重新生成氧化铜，因此需要用弹簧夹夹紧乳胶管，防止空气进入。 （2）黑色固体可能是木炭过量剩余的C，也可能是氧化铜过量剩余的CuO；若反应不完全，两种固体都有剩余，因此猜想三为C和CuO的混合物。 （3）若木炭和氧化铜混合不均匀、接触不充分，会导致部分两种物质都未反应，同时剩余C和CuO；若停止加热时反应还未结束，也会同时剩余两种反应物，因此A、B都能说明猜想三成立。 （4）① 氧化铜（CuO）的相对分子质量=64+16=80。 ② 根据反应方程式，参加反应的碳与生成的二氧化碳的质量比为12:44=3:11。 ③ 剩余氧元素全部来自未反应的CuO，CuO中氧元素质量分数为16÷80×100%=20%，因此未反应CuO质量为0.8g÷20%=4 g，参加反应的CuO质量为8g−4g=4g，转化率为4g÷8g×100%=50%。 ④设8g氧化铜完全反应，需要纯碳的质量为x x=0.6g 8g氧化铜完全反应，需要纯碳的质量为0.6g，由于木炭粉含有不参与反应的杂质，因此所需该木炭粉的质量大于0.6 g。 19．（2026·山东济南·模拟预测节选） Ⅱ．某兴趣小组进行“木炭还原氧化铜”实验(如图所示)，观察到石灰水变浑浊。 (4)实验前，小组同学将木炭研磨成粉末是为了________。写出木炭还原氧化铜反应的化学方程式为____________________。 【提出问题】木炭燃烧时可能生成一氧化碳，那么木炭与氧化铜反应是否也可能产生一氧化碳？ 【作出猜想】猜想1：有CO生成猜想2：无CO生成 【实验探究】 (5)小组设计如图所示的实验装置，进行实验。 实验装置 实验操作 实验现象 实验结论 (1)大坩埚内放入木炭和氧化铜混合粉末，小坩埚内放入少量氧化铜粉末。 (2)对坩埚进行加热，观察现象。 大坩埚内黑色粉末变________。小坩埚内有少量暗红色粉末。 猜想___________________成立 【答案】 (4) 增大反应物之间的接触面积，使反应更快、更充分 (5) 红色 1 【详解】 （4）在化学反应中，反应物之间的接触面积越大，反应速率通常越快，反应也会更加充分。木炭还原氧化铜是固体与固体之间的反应，将木炭块研磨成粉末，可以显著增大木炭与氧化铜粉末的接触面积，从而促进反应的进行。木炭（主要成分是碳）和氧化铜在高温条件下发生氧化还原反应。碳夺取氧化铜中的氧，生成二氧化碳气体，同时氧化铜被还原为单质铜。根据质量守恒定律配平，碳与氧化铜的系数比为1:2。 （5）木炭和氧化铜反应会生成红色的铜。因为反应物氧化铜和木炭都是黑色粉末，生成的铜是红色固体，所以大坩埚内的现象是黑色粉末变红色。小坩埚内的氧化铜没有与大坩埚中的木炭直接接触，小坩埚内的氧化铜能被还原，说明大坩埚内的反应产生了一种具有还原性的气体，这种气体扩散到了小坩埚中。已知木炭还原氧化铜主要生成 ，没有还原性（但在高温下能与碳反应生成 ）。一氧化碳（）具有还原性，能在加热/高温条件下还原氧化铜生成铜。因此，这说明木炭与氧化铜反应时产生了一氧化碳气体。既然产生了一氧化碳，那么作出猜想中的“猜想1就是成立的。 20．（25-26八年级下·山东烟台·期末）实验小组同学围绕“木炭还原氧化铜”反应的气体产物成分开展探究实验提出问题，碳还原氧化铜生成的气体是什么？ 【猜想】 (1)猜想1：；猜想2：__________；猜想3：和的混合物。 【查阅资料】氯化钯试纸遇到不变色，但遇微量立即变为黑色。 【实验1】装置如图 (2)观察到的现象是装置乙中________，装置丙中__________，从而得出猜想3正确的结论，装置乙中发生反应的化学方程式为_________________。 (3)某同学提出：上述实验设计从环保角度考虑，还存在不足之处，请提出一种解决方案：______________。 【实验2】为进一步确定碳还原氧化铜生成的气体，实验小组设计实验如图。 实验前，需要向装置中通入一段时间的氮气，以除去空气。将氧化铜、碳粉按一定比例加入试管中进行实验2，测得数据如图。 (4)结合图像分析，碳还原氧化铜反应生成最多的气体是_________（填化学式）。 (5)请结合图像分析图中段的变化原因_____________（用化学方程式表示）。 (6)同学们进一步实验，测得生成的与质量比为7：33，则生成与的分子个数比为_____________。 【答案】(1)CO (2) 澄清石灰水变浑浊 氯化钯试纸变为黑色 CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O (3)在导管口a处连接一个气球，将尾气收集起来 (4)CO2 (5)CO2+C2CO (6)1：3 【详解】（1）根据化学反应前后元素的种类不变，碳还原氧化铜生成的气体中含有碳元素、氧元素，结合猜想1、猜想3，猜想2是：CO。 （2）因为猜想3的结论正确，即生成的气体中含有二氧化碳，所以观察到的现象是装置乙中澄清石灰水变浑浊。氯化钯试纸遇到CO2不变，但遇微量CO立即变为黑色，则装置丙中氯化钯试纸变为黑色，装置乙中澄清石灰水与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀、水，发生反应的化学方程式为：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。 （3）尾气中含有有毒的一氧化碳气体，上述实验设计没有进行尾气处理，应该在导管口a处连接一个气球，将尾气收集起来。 （4）结合图像分析可知，碳还原氧化铜反应生成最多的气体是CO2。 （5）由图像分析可知，段二氧化碳的质量减小，对应一氧化碳的质量增大，说明二氧化碳与碳在高温条件下反应生成了一氧化碳，化学方程式为：CO2+C2CO。 （6）同学们进一步实验，测得生成的与质量比为7：33，则生成与的分子个数比为=1：3。 ◆中考真题练 21．（2026·湖南长沙·中考真题）含碳物质构建了一个“神奇的碳家族”。下列有关说法正确的是 A．活性炭可用于冰箱除异味 B．金刚石具有优良的导电性 C．石墨常温下化学性质很活泼 D．金刚石和石墨的原子排列方式相同 【答案】A 【详解】A.活性炭具有疏松多孔的结构，有很强的吸附性，可以吸附冰箱中的异味，说法正确。 B.金刚石几乎不导电，具有优良导电性的是石墨，说法错误。 C.石墨是碳单质，常温下碳的化学性质稳定，并不活泼，说法错误。 D.金刚石和石墨物理性质差异很大，本质原因就是二者的碳原子排列方式完全不同，说法错误。 22．（2026·湖南·中考真题）帛书上用墨书写的文字能保存千年，是因为常温下碳单质具有 A．稳定性 B．吸附性 C．可燃性 D．还原性 【答案】A 【详解】A. 墨的主要成分为碳单质，常温下碳单质化学性质稳定，不易与空气中的物质发生反应，所以用墨书写的文字可以长久保存。正确。 B. 吸附性是活性炭疏松多孔结构带来的性质，和文字长久保存无关。错误。 C. 可燃性指碳可以燃烧，不能解释文字长久保存的原因。错误。 D. 还原性是碳在高温下夺取氧化物中氧的性质，常温下不体现，不能用于该现象解释。错误。 23．（2026·山东烟台·中考真题）“碳家族”成员众多，性质和结构也存在差异。下列有关说法正确的是 A．石墨、两种物质都是由碳原子直接构成的单质 B．石墨转化为金刚石是物理变化 C．金刚石、石墨在氧气中完全燃烧后的产物不同 D．木炭具有疏松多孔的结构，有吸附性，可用于净水 【答案】D 【详解】A. 石墨由碳原子直接构成，但是由分子构成的单质，不是由原子直接构成的，表述错误； B. 石墨和金刚石是结构不同的两种碳单质，二者转化过程有新物质生成，属于化学变化，表述错误； C. 金刚石、石墨都是由碳元素组成的碳单质，在氧气中完全燃烧的产物都是二氧化碳，产物相同，表述错误； D. 木炭具有疏松多孔的结构，吸附性强，可吸附水中的色素、异味等杂质，可用于净水，表述正确。 24．（2026·宁夏·中考真题）“卖炭翁，伐薪烧炭南山中。”这里的“炭”指木炭。下列关于木炭的说法正确的是 A．冬天可使用燃烧木炭的方法给蔬菜大棚提供气体肥料 B．燃烧木炭取暖，要关闭门窗减少热量散失 C．木炭、石墨都含有碳元素，所以性质相同 D．木炭具有吸附性，可除去水中全部杂质 【答案】A 【详解】A.木炭充分燃烧生成，是植物光合作用的原料，可作气体肥料，说法正确。 B.关闭门窗时氧气不足，木炭不完全燃烧会生成有毒的，易引发中毒，说法错误。 C.木炭和石墨均由碳元素组成，但二者碳原子排列方式不同，物理性质差异极大，性质并不完全相同，说法错误。 D.木炭的吸附性仅能除去水中的色素、异味及部分不溶性杂质，无法去除全部可溶性杂质，说法错误。 25．（2026·山东·中考真题）书画彰显色彩。《煎茶图》中一炉一扇，一画一茶，将自然之意与人文之韵巧妙融合。 (1)炉中木炭充分燃烧时，反应的化学方程式为________。 (2)用扇子扇炉火，火越来越旺的原因为________。 (3)画作保存墨迹久不褪色的原因为________。 【答案】(1) (2)扇动扇子加快空气流动，为木炭燃烧提供充足的氧气，使燃烧更剧烈。 (3)常温下，碳单质的化学性质稳定，不易与空气中物质发生反应 。 【详解】（1）木炭主要成分为碳单质，充分燃烧是碳和氧气在点燃条件下完全反应生成二氧化碳，配平并标注反应条件即可。 （2）燃烧需要氧气助燃，扇扇子加速空气流通，提高了木炭周围的氧气浓度，且炉火温度较高，扇风不会使温度降到木炭着火点以下，因此火越来越旺。 （3）墨的主要成分为炭黑（碳单质），常温下碳化学性质不活泼，很难和其他物质发生反应，因此墨迹可长时间保存不褪色。 26．（2026·陕西·中考真题）科技引领世界，科技创造未来。 (1)我国自主研制的首艘超深水大洋钻探船——“梦想号”，其使用的钻头材料用到了金刚石，这是利用了金刚石硬度_________的性质。金刚石是碳元素组成的_________(填“单质”或“化合物”)。 (2)在天问二号上首次实现在轨应用的智能热控材料二氧化钒(VO2)中钒元素的化合价为_________。 (3)中国在光子芯片和量子芯片等前沿领域取得了一系列突破。生产芯片的其中一步反应为：，则X是_________。 【答案】(1) 大 单质 (2)+4价 (3) 【详解】（1）金刚石是天然存在硬度最大的物质，适合做钻探钻头； 金刚石是只由碳元素组成的纯净物，属于单质。 （2）化合物中各元素正负化合价代数和为0，氧元素通常显-2价，设钒元素化合价为，则，解得。 （3）根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类、数目不变。反应物共有1个Si原子、2个O原子、2个C原子，生成物中已有2个C原子、2个O原子，因此X只含1个Si原子，化学式为。 27．（2026·四川凉山·中考真题）我国明代典籍《天工开物》中记载，松木在密封严实的窑中燃烧可得到松烟和木炭。松烟可用于制墨；木炭与孔雀石【主要成分是】在炉火中高温煅烧可制得铜(如右图所示)。已知为黑色固体，为人体中含量最多的物质。 回答下列问题： (1)A是___________，B是___________。 (2)也是铜锈的主要成分，请推测铜生锈需要和、、___________(填化学式)同时接触。 (3)《富春山居图》是元代画家黄公望创作的水墨画，此画能够保存至今而不变色的原因是___________。 【答案】(1) 氧化铜（或） 水（或） (2) (3)常温下碳的化学性质不活泼（或稳定） 【详解】（1）人体中含量最多的物质是水，因此B为；碱式碳酸铜高温煅烧分解生成氧化铜、水和二氧化碳，其中黑色固体A为。 （2）根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，铜锈含有碳元素，因此铜生锈还需要与空气中的接触。 （3）墨的主要成分为碳单质，常温下碳的化学性质稳定，不易与其他物质发生反应，因此水墨画能长期保存不变色。 28．（2026·江苏宿迁·中考真题）明代《天工开物》中关于火法炼铜的记载：凡铜砂，煤炭裹入炉煅，石炼为铜。其反应原理为： Ⅰ. Ⅱ. 某学习小组利用如图装置模拟木炭还原氧化铜实验，下表为实验的相关数据： 试管中固体的总质量/g 反应前 18 反应后 13.6 (1)生成的质量为__________g。 (2)试管中实验现象为__________。 (3)计算理论上该反应中参加反应的质量（写出计算过程）。 【答案】(1)4.4 (2)黑色固体逐渐变为红色 (3)解：设理论上该反应中参加反应的CuO质量为. 答：理论上该反应中参加反应的CuO质量为16g。 【详解】（1）根据质量守恒定律，固体减少的质量就是生成CO2的质量，所以生成CO2的质量为：。 （2）木炭（黑色）和氧化铜（黑色）高温反应生成红色的铜和二氧化碳，所以试管中的现象为：黑色固体逐渐变为红色。 （3）见答案。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 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 $