6.1 碳单质的多样性（10大题型，举一反三题型专练，江苏专用）化学新教材人教版九年级上册

课题1 碳单质的多样性（题型突破·举一反三） ▌题型01 同种元素组成的物质 【典例1】D 【变式1-1】D 【变式1-2】C 【变式1-3】A ▌题型02 金刚石的性质与用途 【典例2】D 【变式2-1】A 【变式2-2】A 【变式2-3】C ▌题型03 石墨的性质与用途 【典例3】B 【变式3-1】A 【变式3-2】B 【变式3-3】C ▌题型04 金刚石、石墨、C60等碳单质的综合考查 【典例4】D 【变式4-1】(1) 金刚石 化学变化 原子的排列方式 (2)常温下碳的化学性质稳定 (3) 疏松多孔 吸附 (4) 【变式4-2】(1) 吸附 疏松多孔 (2)常温下，碳的化学性质稳定 (3) (4) 碳原子的排列方式不同 分子构成不同 化学 【变式4-3】(1)4 (2) d 碳原子的排列方式不同 (3) 黑色固体逐渐变红，澄清石灰水变浑浊 冷却至室温 升高 大于 (4)C ▌题型05 活性炭的吸附性 【典例5】D 【变式5-1】B 【变式5-2】A 【变式5-3】(1)B (2)D (3)C (4)E ▌题型06 从微观角度解释碳单质物理性质差异原因 【典例6】D 【变式6-1】B 【变式6-2】(1) 硅原子 ② (2) 碳原子排列方式发生了改变 ac 【变式6-3】(1)排列方式 (2)常温下碳单质的化学性质不活泼 (3)C (4)解：设生成铜的质量是x。 答：生成铜的质量是6.4g。 ▌题型07 新型碳单质的结构和物理性质分析 【典例7】A 【变式7-1】(1)A (2) (3)工业应用 (4)AC (5)同一温度下制备的碳气凝胶，在压强越大的情况下，对CO2的选择性吸附性能越好；压强一定时，600℃制备的碳气凝胶对CO2的选择性吸附性能最好。 【变式7-2】(1)碳原子的排列方式不同 (2)含有众多孔隙 (3)全碳气凝胶 (4)AC 【变式7-3】(1)电子 (2)较高 (3)一定范围内，随着石墨烯用量增加，热导率先增加后降低，当石墨烯的用量为2份时，热导率最高； (4)污水处理、海洋石油泄漏处理(合理即可) (5)ac/ca ▌题型08 性质、结构、用途的关系 【典例8】B 【变式8-1】A 【变式8-2】D 【变式8-3】D ▌题型09 碳单质的化学性质 【典例9】(1) (2)合金的熔点比纯金属的熔点低 (3)ABCD 【变式9-1】(1)过滤 (2)碳的化学性质稳定（或不活泼） (3) 【变式9-2】(1)质子数不同 (2)碳在常温下化学性质稳定 (3) 分子在不断运动 元素 过滤 漏斗 【变式9-3】(1)常温下碳的化学性质不活泼（或稳定） (2) (3)2H2O+O22H2O2 (4)分子构成不一样 (5)保存文物时需要尽量避免文物接触水分 ▌题型10 实验探究——木炭还原氧化铜 【典例10】B 【变式10-1】(1) (2) 既有CO2又有CO 将生成的气体通入盛有澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊，证明气体中含有CO2 (3)一 (4)。 (5)否 (6) CO2 变大 (7) 四 【变式10-2】(1)集中火焰，提高温度 (2) (3) 稀硫酸 (4) (5)B 【变式10-3】(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 / 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 $ 课题1 碳单质的多样性（题型突破·举一反三） 题型01 同种元素组成的物质 题型02 金刚石的性质与用途 题型03 石墨的性质与用途 题型04 金刚石、石墨、C60等碳单质的综合考查 题型05 活性炭的吸附性 题型06 从微观角度解释碳单质物理性质差异原因 题型07 新型碳单质的结构和物理性质分析 题型08 性质、结构、用途的关系 题型09 碳单质的化学性质 题型10 实验探究——木炭还原氧化铜 ▌题型01 同种元素组成的物质 1．氧元素：O2（氧气）、O3（臭氧） 2．碳元素：金刚石、石墨、C60 3．磷元素：红磷、白磷 4．同种元素组成的物质不一定是纯净物。 【典例1】（2025-2026九上·江苏盐城·阶段检测）某物质只含有碳元素，从物质分类上看，它不可能是 A．混合物 B．纯净物 C．单质 D．化合物 【变式1-1】（2025-2026九上·江苏扬州·阶段检测）下列关于芳香性环型碳C10和C14(如图所示)描述中，正确的是 A．C10和C14属于同种物质 B．C10和C14属于两种新型的化合物 C．C10和C14的性质完全相同 D．C10相对分子质量是120 【变式1-2】（2025-2026九上·江苏无锡·阶段检测）同学们对考试的内容进行了梳理，归纳了以下知识点。其中说法正确的有 ①最外层电子数为8的粒子不一定是稀有气体元素的原子； ②质子数相同的两种粒子一定属于同种元素； ③置换反应生成单质和化合物，生成单质和化合物的反应一定是置换反应； ④由一种元素组成的物质可能是混合物； ⑤同种元素在同种化合物中可显不同化合价。 A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 【变式1-3】（2025-2026九上·江苏镇江·阶段检测）下列说法正确的是 A．空气是含多种元素的混合物，含多种元素的物质不一定是混合物 B．将带火星的木条伸入某气体中，木条没有复燃，该气体一定不含氧气 C．金刚石和石墨都是由碳元素组成，因此它们属于同种物质 D．H2O和H2O2的组成元素相同，所以它们的化学性质相同 ▌题型02 金刚石的性质与用途 物质 结构 性质 用途 金刚石 立体网状 质硬（天然存在的最 的物质） 裁玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属，以及装在钻机的钻头上，钻凿坚硬的岩层等 无色透明、璀璨夺目(琢磨后) 作装饰品——钻石 在特殊条件下制备的金刚石薄膜： 透光性好、硬度大→作光学窗口和透镜的涂层 导热性好→用于集成电路基板散热 【典例2】（2025-2026九上·江苏苏州·期中）下列物质的性质与用途具有对应关系的是 A．氮气化学性质稳定，可制氮肥 B．镁有银白色光泽，可用于生产烟花 C．金刚石有特殊的光学性质，可用于切割玻璃 D．石墨有良好的导电性，可用作电极 【变式2-1】（2026·江苏镇江·一模）依据物质的性质可合理使用物质。下列物质的用途主要依据其化学性质的是 A．用镁粉制作照明弹 B．用铜丝制作电线电缆 C．用金刚石切割玻璃 D．用活性炭除冰箱异味 【变式2-2】（2025-2026九上·江苏扬州·期末）构成物质的微观粒子有分子、原子、离子等。下列物质由分子构成的是 A．水 B．铜 C．氯化钠 D．金刚石 【变式2-3】（2025-2026九上·江苏徐州·期中）生活中处处有化学。下列常见物质的性质与用途具有对应关系的是 A．金刚石硬度大，可作装饰品 B．铜绿受热易分解，可作绿色颜料 C．红磷燃烧产生大量白烟，可作烟雾弹 D．石墨灰黑色、质软，常用作电极 ▌题型03 石墨的性质与用途 物质 结构 性质 用途 石墨 层状 色、有 感、质软 做铅笔芯、润滑剂 熔点 做高温润滑剂 优良的 性 高铁列车的受电弓滑板、作电极 【典例3】（2025-2026九上·江苏泰州·期中）下列物质的性质与用途不具有对应关系的是 A．石墨能导电——电池的电极 B．金刚石具有特殊的光学性质——切割玻璃 C．氮气化学性质稳定——焊接金属时的保护气 D．氩气放电时能放出橘红色的光——霓虹灯的填充气 【变式3-1】（2025-2026九上·江苏扬州·期中）下列有关物质的性质和用途对应关系错误的是 A．稀有气体化学性质不活泼，用于霓虹灯 B．金刚石硬度大，用于切割玻璃 C．氧气支持呼吸，可用作医疗急救 D．石墨有导电性，用于制造电极 【变式3-2】（2025-2026九上·江苏苏州·期中）物质的性质决定物质的用途。下列相关物质的性质与其用途不匹配的是 A．酒精具有可燃性，可作燃料 B．金刚石硬度大，可作铅笔芯 C．氦气化学性质稳定，可用作保护气 D．氧气支持燃烧，可用作助燃剂 【变式3-3】（2025-2026九上·江苏盐城·阶段检测）关于碳单质的说法正确的是 A．石墨有导电性，是一种金属单质 B．金刚石和石墨中的碳原子排列方式相同 C．金刚石是天然存在的最硬的物质，可用来裁玻璃 D．碳单质在空气中燃烧只能生成二氧化碳 ▌题型04 金刚石、石墨、C60等碳单质的综合考查 物质 结构 性质 用途 金刚石 立体网状 质硬（天然存在的最 的物质） 裁玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属，以及装在钻机的钻头上，钻凿坚硬的岩层等 无色透明、璀璨夺目(琢磨后) 作装饰品——钻石 在特殊条件下制备的金刚石薄膜： 透光性好、硬度大→作光学窗口和透镜的涂层 导热性好→用于集成电路基板散热 石墨 层状 色、有 感、质软 作铅笔芯、润滑剂 熔点 作高温润滑剂 优良的 性 高铁列车的受电弓滑板、作电极 C60 形似足球 具有一些特殊的物理和化学性质 广泛应用于 、 、材料、医学及生物等领域 区别与联系 ① 导致三者的物理性质存在明显差异； ②三者都是由碳元素组成的单质，故化学性质基本 。 【典例4】（2025-2026九上·江苏徐州·阶段检测）金刚石与石墨的结构如图所示（小圆圈代表碳原子）。下列关于金刚石和石墨的说法正确的是 A．金刚石和石墨都具有良好的导电性 B．金刚石和石墨的化学式都为C，因此两者为同种物质 C．金刚石和石墨中碳原子的排列方式不同，但两者的物理性质相同 D．在高温、高压和催化剂的条件下，石墨可以合成金刚石，这一变化属于化学变化 【变式4-1】（2025-2026九上·江苏南京·阶段检测）碳元素是组成许多物质的基本元素，碳及其化合物与人类关系密切. (1)图1表示几种碳单质的结构，写出其中A表示的碳单质的名称_____。将B在一定条件下转化为A，该变化属于_____（填“物理变化”或“化学变化”），从微观角度看，因为在该变化中_____发生了改变。 (2)古代书画家用墨绘制的字画能保存至今而不变色的原因是__________。 (3)用竹子加工成的竹炭具有_____的结构，因此它具有_____性，可利用该性质去除冰箱、衣柜、汽车等内部环境中的异味。 (4)用图2所示装置验证碳单质的还原性。 ①写出试管1中发生反应的化学方程式_____。 ②试管2中发生反应的化学方程式_____。 【变式4-2】（2025-2026九上·江苏南京·阶段检测）碳及其氧化物性质的应用。 (1)如图所示，向盛有红棕色二氧化氮气体的集气瓶里投入几小块烘烤过的木炭，红棕色消失，说明木炭具有 ___________ 能力，其原因是木炭具有  ___________  的结构。 (2)在书写具有保存价值的档案时，规定应使用碳素墨水，原因是___________。 (3)将一定质量的金刚石在足量的氧气中充分燃烧，固体全部消失，写出反应的化学方程式___________。 (4)如图是碳的几种单质的结构示意图，图中小圆圈均代表碳原子。 ①这三种单质的物理性质差异较大的原因是___________。 ②CO2和CO化学性质差异较大的原因是___________。 ③ 石墨在一定条件下能转化成金刚石，该变化属于___________(“物理”或“化学”)变化。 【变式4-3】（2025-2026九上·江苏盐城·期中）碳与碳的化合物在工农业生产及日常生活中有广泛的用途。 (1)图a是碳原子结构示意图，碳原子的最外层电子数为___________。 (2)图b、图c、图d对应的三种碳单质中，由分子构成的是___________(填图序号)，图b、图c、图d对应的三种碳单质物理性质差异很大的原因___________。 (3)图e是碳粉还原氧化铜的实验装置图。 ①在高温条件下，碳粉还原氧化铜反应的实验现象是___________。反应结束后，先将导管移出液体，再熄灭酒精喷灯并迅速用弹簧夹夹紧橡胶管，待___________后取出固体。 ②反应后碳元素的化合价___________(填“升高”、“降低”或“不变”)。反应后固体减轻的质量___________(填“大于”、“小于”或“等于”)氧化铜中氧元素的质量。 (4)在“一带一路”倡议中，代表中国制造的高铁走在了世界的前列。高铁电力动车与电路连接的石墨电刷没有用到的石墨的性质是___________(填序号)。 A．熔点高 B．滑腻感 C．还原性 D．导电性 ▌题型05 活性炭的吸附性 活性炭具有 的结构，具有吸附的能力，可以吸附一些食品和工业中的色素，制作防毒面具等。 【典例5】（2025-2026九上·江苏连云港·期中）下列关于物质的性质与用途具有对应关系的是 A．石墨有导电性，可用于制铅笔芯 B．氧气有助燃性，可用于供给呼吸 C．氮气是无色无味的气体，可用于食品防腐 D．活性炭具有吸附性，可用作冰箱的除味剂 【变式5-1】（2025-2026九上·江苏无锡·期中）下列物质的性质和用途对应关系正确的是 A．氧气具有助燃性，用作燃料 B．活性炭具有吸附性，用于除去水中异味 C．石墨具有导电性，用作铅笔芯 D．稀有气体化学性质稳定，用于霓虹灯 【变式5-2】（2026·江苏盐城·二模）下列说法不正确的是 A．活性炭吸附能除去河水中所有杂质 B．二氧化硫是空气污染物之一 C．硫在氧气中燃烧，发出明亮蓝紫色火焰 D．金刚石是天然存在最硬的物质，可用来裁切玻璃 【变式5-3】（2025-2026九上·江苏常州·期中）选择下列适当的物质填空(填序号)。 A．干冰    B．氖气    C．氧气    D．活性炭    E．金刚石    F．氮气 (1)用作填充霓虹灯的是___________； (2)用于冰箱除异味的是___________； (3)常用作医疗急救的是___________； (4)自然界硬度最大的是___________。     ▌题型06 从微观角度解释碳单质物理性质差异原因 物质 金刚石 石墨 C60 结构 立体网状 差异 ① 导致三者的物理性质存在明显差异； ②三者都是由碳元素组成的单质，故化学性质基本 。 【典例6】（2025-2026九上·江苏扬州·阶段检测）金刚石、石墨和C60和都是由碳元素组成的纯净物，它们的性质存在着明显差异。其原因是构成它们的原子 A．种类不同 B．大小不同 C．质量不同 D．排列方式不同 【变式6-1】（2026·江苏泰州·二模）下列说法正确的是 A．类比：同种元素的原子质子数相同，则质子数相同的微观粒子属于同种元素 B．比较：金刚石和石墨中碳原子排列方式不同，故物理性质差异大 C．分类：高锰酸钾、锰酸钾都含有氧元素，所以都属于氧化物 D．推理：氮气和氧气密度不同，因而工业上可用分离液态空气法制氧气 【变式6-2】（2025-2026九上·江苏盐城·期中）在宏观、微观和符号之间建立联系是化学学科的重要思维方式。 (1)硅与金刚石结构相似，构成硅的微观粒子是__________（填粒子名称）。已知硅原子结构示意图为图甲，图乙是四种粒子的结构示意图，其中与硅的化学性质最相似的是__________（填序号）。 (2)将硅和甲烷溶入镓、铁、镍组成的液态金属中，在标准大气压、条件下，硅与甲烷反应生成四氢化硅和石墨，然后石墨在液态金属表面转化成金刚石薄膜，其转化过程如图1和图2所示。金刚石薄膜具有良好的光学透明性和高度的化学稳定性，在多领域有广泛的应用。 ①图1生成石墨的化学方程式为__________，图2石墨转化成金刚石薄膜，该变化的微观实质是__________。 ②下列有关石墨转变为金刚石的叙述中，正确的有__________（填序号）。 a.一种元素可以组成多种不同的单质 b.石墨转变为金刚石的过程属于物理变化 c.物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但不是唯一的决定因素   【变式6-3】（2025-2026九上·江苏连云港·阶段检测）碳及其氧化物在生产、生活和科学技术领域有着广泛的应用。 (1)金刚石和石墨的物理性质差异显著，这是因为构成它们的碳原子___________不同。 (2)墨是我国传统文房用具之一，用炭黑等材料制成。古代画家用墨绘制的字画能够保存很长时间而不变色，原因是___________。 (3)石墨可用于制造高铁的受电弓滑板。其性质中与这一应用无关的是___________(填字母)。 A．滑腻感 B．导电性 C．金属光泽 D．熔点高 (4)CO与某些氧化物反应可用于冶金工业。足量CO在加热条件下与8.0 g CuO充分反应，生成Cu的质量是多少？___________。(写出计算过程，否则不得分) ▌题型07 新型碳单质的结构和物理性质分析 1．木炭、活性炭、焦炭和炭黑等通常称为 (由石墨的细小晶体和少量杂质形成),属于 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 ，吸附了水中的 ，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 的结构 用途 木炭 吸附一些食品和工业产品里的 、有 的物质 活性炭 a.用在防毒面具里吸附有毒气体； b.制糖工业中脱色以制取白糖； e.城市污水、工业废水和饮用水的深度净化处理； d.吸附室内装修产生的有害气体 【典例7】（2026·江苏徐州·三模）碳气凝胶由石墨烯和碳纳米管制成，是世界上最轻的材料，具备优良的隔热性能，对原油有超强的吸附性，可清理海面上泄漏的原油。下列相关说法不正确的是 A．碳气凝胶结构致密结实 B．碳气凝胶可用作保温材料 C．碳气凝胶能浮在水面上 D．碳气凝胶燃烧会产生二氧化碳 【变式7-1】（2025-2026九上·江苏无锡·阶段检测）阅读下面科普短文，回答相关问题。 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1。 石墨是制铅笔芯的原料之一，在16世纪被发现后，曾被误认为是含铅的物质。直到18世纪，化学家将石墨与共熔后产生，才确定了它是含碳的物质。碳纤维既有碳材料的固有本质特性，又有纺织纤维的柔软可加工性，综合性能优异。目前，我国已形成碳纤维生产、碳纤维复合材料成型，应用等产业链，碳纤维复合材料应用领域分布如图2。 科学界不断研发出新型碳材料，碳气凝胶就是其中一种。碳气凝胶具有优良的吸附性能，在环境净化中发挥重要作用。我国科研人员在不同温度下制备了三种碳气凝胶样品，比较其对的选择性吸附性能。他们在不同压强下测定了上述样品对混合气体中吸附的选择性值，实验结果如图3。图中选择性值越高，表明碳气凝胶对的选择性吸附性能越好。随着科学技术的发展，碳材料的潜能不断被激发，应用领域越来越广泛。 依据文章内容回答下列问题： (1)碳纤维属于_______(填序号)。 A．无定形碳 B．过滤态碳 C．晶形碳 (2)石墨与在高温条件下共熔发生反应，生成氧化钾、和另一种空气中含量最多的气体，请写出该反应的化学方程式：_______。 (3)由图2可知，我国碳纤维复合材料应用占比最高的领域是_______。 (4)下列关于碳材料的说法正确的是_______(填序号) A．碳材料具有广阔的应用和发展前景 B．石墨是一种含铅的物质 C．碳气凝胶具有疏松多孔的结构 (5)对比图3中三条曲线，得到的实验结论是：_______。 【变式7-2】（2025-2026九上·江苏常州·期中）全碳气凝胶是将含有石墨烯(图甲)和碳纳米管(图乙)两种纳米材料的水溶液在低温环境下冻干，去除水分、保留骨架后的产物，呈固态，内含有众多孔隙，充斥着空气，因而密度极小。 (1)石墨烯、碳纳米管、全碳气凝胶都是由碳原子构成，但它们的物理性质差异较大，从微观角度分析，其原因是___________。 (2)全碳气凝胶之所以密度极小、有超强的吸油和吸音能力，是因为它有___________的结构特点。 (3)图丁是全碳气凝胶和细菌纤维素循环吸油能力的对比，由此可知___________可以多次重复使用。 (4)下面关于“全碳气凝胶”的说法正确的是___________。 A．全碳气凝胶在氧气中完全燃烧会生成二氧化碳 B．全碳气凝胶是一种新型的化合物 C．可处理海上泄漏的石油 【变式7-3】（2025-2026九上·江苏无锡·阶段检测）阅读下列短文，回答相关问题。 神奇的石墨烯 科学家成功地从石墨中分离出单层的石墨片(称为石墨烯)，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所示。 石墨烯是一种理想的复合材料增强体。如应用于纺织行业的石墨烯复合纤维，能有效抑制真菌滋生，祛湿透气，同时能瞬间升温，还可防紫外线等。复合纤维中石墨烯含量对紫外线透过率的影响如图2。 石墨烯还可用于橡胶行业制成石墨烯橡胶复合材料，能提高导电、导热及力学性能。石墨烯用量对橡胶复合材料热导率的影响如图3。 此外，将含有石墨烯和碳纳米管两种材料在水溶液低温环境下冻干、去除水分、保留骨架，制造出的一种超轻固体材料被称为“全碳气凝胶”，是迄今为止世界上最轻的材料。“全碳凝胶”还是吸油能力最强的材料之一，吸收量可高达自身质量的900倍。 随着科学技术的发展，更多优异的石墨烯材料将会被广泛应用。 依据文章内容回答下列问题： (1)由图1可知，目前石墨烯应用占比最高的是___________领域。 (2)由图2可知，纺织行业中，为有效防晒，选用石墨烯含量___________(填“较高”或“较低”或“不含”)的纤维材料。 (3)由图3可以知，橡胶行业所用石墨烯橡胶复合材料中，石墨烯的用量与材料热导率的关系为___________。 (4)根据“全碳气凝胶”的特性，请你推测其使用领域：___________(任写一点)。 (5)下列说法正确的是___________(填符号)。 a．石墨、石墨烯和碳纳米管都是碳单质 b．石墨烯化学性质非常活泼，使用领域有限 c．通过短文，印证了结构决定性质，性质决定用途 ▌题型08 性质、结构、用途的关系 结构决定性质，性质决定用途；用途反映性质，性质反映结构。 【典例8】（2025-2026九上·江苏扬州·阶段检测）化学与生产、生活息息相关。下列物质的性质和用途不具有对应关系的是 A．金刚石的硬度大，可用于制作钻头 B．酒精易燃烧，可用作消毒剂 C．氮气化学性质稳定，可用作焊接金属的保护气 D．CO具有还原性，可用于炼铁 【变式8-1】（2025-2026九上·江苏徐州·阶段检测）下列物质的用途主要与其化学性质有关的是 A．用木炭烤羊肉串、鸡翅等 B．石墨用于制作铅笔芯 C．用活性炭吸附水中的色素 D．金刚石用于切割玻璃 【变式8-2】（2025-2026九上·江苏泰州·阶段检测）下列物质的性质与用途不具有对应关系的是 A．氦气化学性质稳定——焊接金属保护气 B．石墨具有导电性——常用作电极 C．氮气常温下化学性质稳定——充入食品包装袋防腐 D．金刚石有特殊的光学性质——切割玻璃 【变式8-3】（2025-2026九上·江苏连云港·阶段检测）下列物质的性质和用途对应不正确的是 A．石墨有优良导电性——高铁受电弓滑板 B．金刚石硬度大——钻头 C．炭黑常温下化学性质很稳定———制作墨汁 D．焦炭有可燃性——冶炼金属 ▌题型09 碳单质的化学性质 1．常温下碳的稳定性 （1）碳原子的结构决定碳单质的性质，碳原子最外层有 个电子，不容易得、失电子，所以常温下碳单质的 （很稳定），即使受日光照射或与空气、水分接触，都不容易发生变化。 2．碳与氧气的反应—可燃性 在点燃的条件下，碳可以在氧气(或空气)里燃烧，放出热量。 氧气充足 充分燃烧时，生成二氧化碳 现象： 。 氧气不足 不充分燃烧时，生成一氧化碳 — 3．碳与某些氧化物的反应—还原性 （1）碳在高温的条件下可以和某些氧化物，夺取这些氧化物中的氧，表现出还原性 （2） （3）3C + 2Fe2O3 4Fe + 3CO2↑ （4） 【典例9】（2025-2026九上·江苏常州·阶段检测）金属材料在日常生活、工农业生产和科学研究中有着广泛的用途。 《天工开物》“凡煎炼亦用洪炉，入(锡)砂数百斤，丛架木炭亦数百斤，鼓鞴(指鼓入空气)熔化。火力已到，砂不即熔，用铅少许勾引，方始沛然流注”。 (1)高温下木炭还原锡砂()的化学方程式为___________。 (2)炼锡时加入少许铅形成合金，产物更易熔化流出，原因是___________ (3)地球上的金属资源有限。下列有关金属资源利用的做法，正确的是___________(填字母)。 A．回收利用废旧金属制品 B．寻找、开发金属的代用品 C．金属制品应尽量避免存放在潮湿的环境中 D．对易生锈的钢铁制品刷漆、涂油、电镀等 【变式9-1】（2025-2026九上·江苏无锡·期末）即将迎来的2026年春节是“春节——中国人庆祝传统新年的社会实践”列入联合国教科文组织人类非物质文化遗产代表作名录后的第二个春节。 (1)除夕家家户户吃饺子喜庆团圆，与“捞饺子”原理类似的化学实验操作是_______。 (2)用墨汁书写的春联字迹长时间不变色的原因是常温下_______。 (3)火树银花迎新春，进行传统非遗表演——“打铁花”时，铁燃烧生成四氧化三铁的化学方程式为_______。 【变式9-2】（2025-2026九上·江苏宿迁·期中）央视栏目《遇鉴文明》展现了人类文明魅力，其中有许多中外文明主题互鉴。 (1)瓷器与玻璃器—瓷器是火与土的结合，玻璃器是火与沙的交融。烧制瓷器所用的黏土中含氧、硅、铝等元素，氧、硅、铝是不同种元素，最本质的区别是_________。 (2)国画与油画—国画气韵生动，油画抽象浪漫。国画通常用含有炭黑的墨水进行创作，其能够保存上千年而不腐的原因是_________。 (3)茶与咖啡—中国茶清香四溢，西方咖啡醇香浓厚。从微观角度解释闻到香味的主要原因是_________。以茶迎客是中国待客之道，富硒茶叶具有防癌、抗癌的保健作用，这里的“硒”指的是_________（填“元素”“分子”或“原子”），喝茶时可以用滤网去除茶叶碎屑和杂质，其操作相当于实验室_________操作，该操作用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、_________。 【变式9-3】（2025-2026九上·江苏连云港·阶段检测）大多数博物馆禁止使用闪光灯，强闪光灯会加快光敏性文物（动植物标本、漆器、壁画等）的老化、褪色。若闪光灯产生紫外线，可能发生下图所示的反应。 (1)古代用墨书写的字画能长期保存而不变色，是因为________。 (2)请在方框中填上合适的微观示意图。 (3)请写出图中所示反应的化学方程式________。 (4)和化学性质不同的本质原因是________。 (5)文物保存不当会造成不可逆转的破坏，请你依据题目中的信息对文物保存提出一条合理建议________。 ▌题型10 实验探究——木炭还原氧化铜 实验装置 实验步骤 ① ； ②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将试管固定在铁架台上，试管口装有通入澄清石灰水的导管； ④用酒精灯(可加网罩，最好使用酒精喷灯)加热混合物几分钟； ⑤撤出导管，用弹簧夹夹紧乳胶管，停止加热，待试管 后再把试管里的粉末倒在纸上 实验现象 开始加热时，导管口有无色气泡冒出；过一会儿， 粉末变为 ，澄清石灰水变 实验分析 开始加热时，试管中的空气因受热体积膨胀而逸出；温度达到高温后，木炭与氧化铜开始反应，生成的铜为红色固体，另一种生成物二氧化碳为无色气体，能使澄清石灰水变浑浊 实验结论 碳和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳；木炭具有 性 化学方程式 【典例10】（2025-2026九上·江苏南京·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 【变式10-1】（2025-2026九上·江苏南京·阶段检测）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。 (1)二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，化学反应方程式为：_____________。后变澄清，可能是，可溶于水。 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】 (2)木炭和氧化铜反应生成的气体。 ①猜想一：只有CO2；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】 (3)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0.4g混合粉末放入“W”形玻璃管a处，在b处放入0.2g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。 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：碳还原氧化铜生成的二氧化碳与过量的碳反应。 猜想五：碳还原氧化铜直接生成一氧化碳。 【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0.3g。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。 (5)先通入氮气的目的是排出装置中的空气，能否用氢气代替氮气？___________(选填“是”或“否”)。 (6)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】 (7)CO的来源：猜想___________成立，发生的化学反应方程式为：___________。 【变式10-2】（2025-2026九上·江苏南京·阶段检测）木炭还原氧化铜和一氧化碳还原氧化铜的实验装置如下图所示，某兴趣小组的同学对实验做进一步探究。 (1)甲图中酒精灯上网罩的作用是___________。 (2)写出乙图中澄清石灰水发生反应的化学方程式___________。 【查阅资料】 木炭、一氧化碳分别与氧化铜反应也可能生成氧化亚铜()，氧化亚铜是红色固体，能与稀硫酸反应：。据此资料，兴趣小组的同学进行了以下两个探究： (3)将甲图所示实验中的试管冷却后，观察到黑色固体全部变为红色。取3.6 g红色固体于试管中，滴加足量___________，充分反应，再将试管中的物质过滤，将滤渣洗涤、干燥、称量，得出结论：红色固体是Cu和的混合物，则称得滤渣的质量m的范围是___________。 (4)为确定CO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，据图回答下列问题： ①400℃时，反应的固体产物中含有Cu和___________。 ②600℃时，该反应的化学方程式为___________。 ③用CO还原CuO制取纯净的Cu，温度至少要控制在___________℃以上。 【拓展延伸】 (5)甲图所示实验中，若发生的反应为：。下图表示的是一定质量的CuO和C恰好完全反应过程中的物质质量随时间的变化趋势。下列说法中错误的是___________(填字母)。 A．表示开始发生反应 B．b可表示试管①中固体的质量 C．d可表示二氧化碳的质量 D．时间段，固体中铜元素质量保持不变 【变式10-3】（2025-2026九上·江苏无锡·阶段检测）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_____。 / 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 $ 课题1 碳单质的多样性（题型突破·举一反三） 题型01 同种元素组成的物质 题型02 金刚石的性质与用途 题型03 石墨的性质与用途 题型04 金刚石、石墨、C60等碳单质的综合考查 题型05 活性炭的吸附性 题型06 从微观角度解释碳单质物理性质差异原因 题型07 新型碳单质的结构和物理性质分析 题型08 性质、结构、用途的关系 题型09 碳单质的化学性质 题型10 实验探究——木炭还原氧化铜 ▌题型01 同种元素组成的物质 1．氧元素：O2（氧气）、O3（臭氧） 2．碳元素：金刚石、石墨、C60 3．磷元素：红磷、白磷 4．同种元素组成的物质不一定是纯净物。 【典例1】（2025-2026九上·江苏盐城·阶段检测）某物质只含有碳元素，从物质分类上看，它不可能是 A．混合物 B．纯净物 C．单质 D．化合物 【答案】D 【详解】A.混合物由不同种物质组成，一种元素可以组成多种单质，如碳元素可以组成金刚石、石墨等，金刚石和石墨放在一起为混合物，故只由碳元素组成的物质可以是混合物； B.纯净物是由一种物质的。金刚石是只由碳元素组成的纯净物，故只由碳元素组成的物质可以是纯净物； C.单质是由一种元素组成的纯净物，金刚石是只由碳元素一种元素组成的纯净物，故只由碳元素组成的物质可以是单质； D.化合物是由不同种元素组成的纯净物，所以化合物中至少含有两种元素，故只由碳元素组成的物质不会是化合物； 故选D。 【变式1-1】（2025-2026九上·江苏扬州·阶段检测）下列关于芳香性环型碳C10和C14(如图所示)描述中，正确的是 A．C10和C14属于同种物质 B．C10和C14属于两种新型的化合物 C．C10和C14的性质完全相同 D．C10相对分子质量是120 【答案】D 【详解】A、由于C10和C14的分子构成不同，C10和C14不属于同种物质，故说法错误； B、单质是指由一种元素组成的纯净物，C10和C14都是只含碳元素一种元素的纯净物，都是碳的单质，故说法错误； C、由于C10和C14的分子构成不同，因此两者性质不完全相同，故说法错误； D、C10相对分子质量是，故说法正确。 故选D。 【变式1-2】（2025-2026九上·江苏无锡·阶段检测）同学们对考试的内容进行了梳理，归纳了以下知识点。其中说法正确的有 ①最外层电子数为8的粒子不一定是稀有气体元素的原子； ②质子数相同的两种粒子一定属于同种元素； ③置换反应生成单质和化合物，生成单质和化合物的反应一定是置换反应； ④由一种元素组成的物质可能是混合物； ⑤同种元素在同种化合物中可显不同化合价。 A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 【答案】C 【详解】①最外层电子数为8的粒子不一定是稀有气体元素的原子，如其他元素的原子通过得失电子形成离子后最外层电子数也为8，故说法正确； ②质子数相同的两种粒子不一定属于同种元素，如氖原子和水分子的质子数都是10，故说法错误； ③生成单质和化合物的反应一定是置换反应错误，如一氧化碳与氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，不属于置换反应，故说法错误； ④由一种元素组成的物质可能是混合物，如红磷和白磷的混合物只含磷元素，故说法正确； ⑤同一种元素在同种化合物中可能显不同的化合价，例如NH4NO3中氮元素显-3价和+5价，故说法正确； 正确说法有①④⑤，共3个。 故选C。 【变式1-3】（2025-2026九上·江苏镇江·阶段检测）下列说法正确的是 A．空气是含多种元素的混合物，含多种元素的物质不一定是混合物 B．将带火星的木条伸入某气体中，木条没有复燃，该气体一定不含氧气 C．金刚石和石墨都是由碳元素组成，因此它们属于同种物质 D．H2O和H2O2的组成元素相同，所以它们的化学性质相同 【答案】A 【详解】A、空气是混合物，含多种元素，但含多种元素的物质可能是纯净物（如CO2含C、O两种元素，但属于纯净物），该选项说法不正确； B、氧气能使带火星的木条复燃，但带火星木条未复燃，可能因氧气浓度不足（如空气中氧气仅21%），无法支持复燃，不能断定不含氧气，该选项说法不正确； C、金刚石和石墨虽均由碳元素组成，但原子排列不同，属于不同物质，该选项说法不正确； D、由分子构成的物质，分子是保持其化学性质的最小粒子，H2O和H2O2分子结构不同，导致它们化学性质不同，该选项说法不正确。 故选A。 ▌题型02 金刚石的性质与用途 物质 结构 性质 用途 金刚石 立体网状 质硬（天然存在的最硬的物质） 裁玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属，以及装在钻机的钻头上，钻凿坚硬的岩层等 无色透明、璀璨夺目(琢磨后) 作装饰品——钻石 在特殊条件下制备的金刚石薄膜： 透光性好、硬度大→作光学窗口和透镜的涂层 导热性好→用于集成电路基板散热 【典例2】（2025-2026九上·江苏苏州·期中）下列物质的性质与用途具有对应关系的是 A．氮气化学性质稳定，可制氮肥 B．镁有银白色光泽，可用于生产烟花 C．金刚石有特殊的光学性质，可用于切割玻璃 D．石墨有良好的导电性，可用作电极 【答案】D 【详解】A.氮气化学性质稳定，可用作保护气 ；氮气在高能量下也能与其他物质反应，可用作制氮肥、炸药等，故A选项错误； B.镁用于烟花主要是因为镁燃烧时能发出耀眼的白光，而非为有银白色金属光泽，故B选项错误； C.金刚石切割玻璃利用其硬度大，金刚石有特殊的光学性质，可用于饰品，故C选项错误； D.石墨导电性良好，可直接用作电极，故D选项正确； 故选D。 【变式2-1】（2026·江苏镇江·一模）依据物质的性质可合理使用物质。下列物质的用途主要依据其化学性质的是 A．用镁粉制作照明弹 B．用铜丝制作电线电缆 C．用金刚石切割玻璃 D．用活性炭除冰箱异味 【答案】A 【详解】化学性质是需要通过化学变化才能表现出来的性质，物理性质无需发生化学变化即可表现。 A、镁粉制作照明弹，利用的是镁燃烧时能发出耀眼白光的性质，燃烧过程有新物质生成，属于化学变化，对应的性质为化学性质。 B、铜丝制作电线利用铜的导电性，导电性不需要发生化学变化就能体现，属于物理性质。 C、金刚石切割玻璃利用金刚石硬度大的性质，硬度属于物理性质。 D、活性炭除冰箱异味利用活性炭的吸附性，吸附过程无新物质生成，吸附性属于物理性质。 【变式2-2】（2025-2026九上·江苏扬州·期末）构成物质的微观粒子有分子、原子、离子等。下列物质由分子构成的是 A．水 B．铜 C．氯化钠 D．金刚石 【答案】A 【详解】A、水是由水分子构成的，符合题意； B、铜是由铜原子构成的，不符合题意； C、氯化钠是由钠离子和氯离子构成的，不符合题意； D、金刚石是由碳原子直接构成的，不符合题意； 故选A。 【变式2-3】（2025-2026九上·江苏徐州·期中）生活中处处有化学。下列常见物质的性质与用途具有对应关系的是 A．金刚石硬度大，可作装饰品 B．铜绿受热易分解，可作绿色颜料 C．红磷燃烧产生大量白烟，可作烟雾弹 D．石墨灰黑色、质软，常用作电极 【答案】C 【详解】A.金刚石作装饰品是因光泽而非硬度，此选项错误； B.铜绿作颜料是因颜色而非分解性，此选项错误； C.红磷燃烧产生白烟，可用于烟雾弹，性质与用途匹配，此选项正确； D.石墨作电极是因其具有良好的导电性，而非颜色、硬度，此选项错误。 故选C。 ▌题型03 石墨的性质与用途 物质 结构 性质 用途 石墨 层状 灰黑色、有滑腻感、质软 做铅笔芯、润滑剂 熔点高 做高温润滑剂 优良的导电性 高铁列车的受电弓滑板、作电极 【典例3】（2025-2026九上·江苏泰州·期中）下列物质的性质与用途不具有对应关系的是 A．石墨能导电——电池的电极 B．金刚石具有特殊的光学性质——切割玻璃 C．氮气化学性质稳定——焊接金属时的保护气 D．氩气放电时能放出橘红色的光——霓虹灯的填充气 【答案】B 【详解】A、石墨导电，可用于电极，A对应正确； B、金刚石切割玻璃是利用其硬度大，而非光学性质，B对应错误； C、氮气化学性质稳定，作保护气，C对应正确； D、氩气通电能发光，可作霓虹灯的填充气，D对应正确。 故选B。 【变式3-1】（2025-2026九上·江苏扬州·期中）下列有关物质的性质和用途对应关系错误的是 A．稀有气体化学性质不活泼，用于霓虹灯 B．金刚石硬度大，用于切割玻璃 C．氧气支持呼吸，可用作医疗急救 D．石墨有导电性，用于制造电极 【答案】A 【详解】A、稀有气体用于霓虹灯是基于其通电时发光的物理性质，而非化学性质不活泼，符合题意； B、金刚石硬度大，用于切割玻璃，不符合题意； C、氧气支持呼吸，用于医疗急救，不符合题意； D、石墨有导电性，用于制造电极，不符合题意； 故选A。 【变式3-2】（2025-2026九上·江苏苏州·期中）物质的性质决定物质的用途。下列相关物质的性质与其用途不匹配的是 A．酒精具有可燃性，可作燃料 B．金刚石硬度大，可作铅笔芯 C．氦气化学性质稳定，可用作保护气 D．氧气支持燃烧，可用作助燃剂 【答案】B 【详解】A、酒精具有可燃性，可作燃料，故A正确； B、金刚石硬度大，可用于切割玻璃等，铅笔芯的主要成分是石墨，质地较软，金刚石硬度大，不能作铅笔芯，故B错误； C、氦气化学性质稳定，可用作保护气，故C正确； D、氧气支持燃烧，可用作助燃剂，故D正确。 故选B。 【变式3-3】（2025-2026九上·江苏盐城·阶段检测）关于碳单质的说法正确的是 A．石墨有导电性，是一种金属单质 B．金刚石和石墨中的碳原子排列方式相同 C．金刚石是天然存在的最硬的物质，可用来裁玻璃 D．碳单质在空气中燃烧只能生成二氧化碳 【答案】C 【详解】A、石墨具有导电性，但石墨是由碳元素组成的纯净物，属于非金属单质，说法错误，不符合题意； B、金刚石和石墨的碳原子排列方式不相同，物理性质存在着较大差异，说法错误，不符合题意； C、金刚石是天然存在的最硬的物质，可用来裁玻璃，说法正确，符合题意； D、碳在空气中燃烧可能生成一氧化碳或二氧化碳，取决于氧气充足与否，说法错误，不符合题意。 故选：C。 ▌题型04 金刚石、石墨、C60等碳单质的综合考查 物质 结构 性质 用途 金刚石 立体网状 质硬（天然存在的最硬的物质） 裁玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属，以及装在钻机的钻头上，钻凿坚硬的岩层等 无色透明、璀璨夺目(琢磨后) 作装饰品——钻石 在特殊条件下制备的金刚石薄膜： 透光性好、硬度大→作光学窗口和透镜的涂层 导热性好→用于集成电路基板散热 石墨 层状 灰黑色、有滑腻感、质软 作铅笔芯、润滑剂 熔点高 作高温润滑剂 优良的导电性 高铁列车的受电弓滑板、作电极 C60 形似足球 具有一些特殊的物理和化学性质 广泛应用于超导、催化、材料、医学及生物等领域 区别与联系 ①碳原子的排列方式不同导致三者的物理性质存在明显差异； ②三者都是由碳元素组成的单质，故化学性质基本相同。 【典例4】（2025-2026九上·江苏徐州·阶段检测）金刚石与石墨的结构如图所示（小圆圈代表碳原子）。下列关于金刚石和石墨的说法正确的是 A．金刚石和石墨都具有良好的导电性 B．金刚石和石墨的化学式都为C，因此两者为同种物质 C．金刚石和石墨中碳原子的排列方式不同，但两者的物理性质相同 D．在高温、高压和催化剂的条件下，石墨可以合成金刚石，这一变化属于化学变化 【答案】D 【详解】A、石墨具有良好的导电性，而金刚石几乎不导电， 错误； B、金刚石和石墨的化学式都为C，但它们的原子排列方式不同，属于不同的物质，错误； C、金刚石和石墨中碳原子的排列方式不同，导致它们的物理性质差异很大，比如金刚石硬度大，石墨质软等，错误； D、在高温、高压和催化剂的条件下，石墨合成金刚石，有新物质金刚石生成，这一变化属于化学变化， 正确。 故选D。 【变式4-1】（2025-2026九上·江苏南京·阶段检测）碳元素是组成许多物质的基本元素，碳及其化合物与人类关系密切. (1)图1表示几种碳单质的结构，写出其中A表示的碳单质的名称_____。将B在一定条件下转化为A，该变化属于_____（填“物理变化”或“化学变化”），从微观角度看，因为在该变化中_____发生了改变。 (2)古代书画家用墨绘制的字画能保存至今而不变色的原因是__________。 (3)用竹子加工成的竹炭具有_____的结构，因此它具有_____性，可利用该性质去除冰箱、衣柜、汽车等内部环境中的异味。 (4)用图2所示装置验证碳单质的还原性。 ①写出试管1中发生反应的化学方程式_____。 ②试管2中发生反应的化学方程式_____。 【答案】(1) 金刚石 化学变化 原子的排列方式 (2)常温下碳的化学性质稳定 (3) 疏松多孔 吸附 (4) 【详解】（1）其中A表示金刚石，因为它的结构模型图显示了三维立体网状结构，图B表示是石墨，石墨转化成金刚石，是化学变化，因为生成了新物质；从微观角度看，因为在该变化中碳原子的排列方式发生了改变； （2）古代书画家用墨绘制的字画能够保存至今而不变色是因为常温下碳的化学性质稳定； （3）竹子不仅可以用于制作毛笔笔杆，还可以被加工成竹炭，具有疏松多孔的结构，用于去除冰箱、衣柜、汽车等内部环境中的异味，这是利用了竹炭的吸附性； （4）①试管1中是在高温条件下，木炭还原氧化铜生成二氧化碳和铜，其化学方程式是；②试管2中发生反应是二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，其化学方程式是。 【变式4-2】（2025-2026九上·江苏南京·阶段检测）碳及其氧化物性质的应用。 (1)如图所示，向盛有红棕色二氧化氮气体的集气瓶里投入几小块烘烤过的木炭，红棕色消失，说明木炭具有 ___________ 能力，其原因是木炭具有  ___________  的结构。 (2)在书写具有保存价值的档案时，规定应使用碳素墨水，原因是___________。 (3)将一定质量的金刚石在足量的氧气中充分燃烧，固体全部消失，写出反应的化学方程式___________。 (4)如图是碳的几种单质的结构示意图，图中小圆圈均代表碳原子。 ①这三种单质的物理性质差异较大的原因是___________。 ②CO2和CO化学性质差异较大的原因是___________。 ③ 石墨在一定条件下能转化成金刚石，该变化属于___________(“物理”或“化学”)变化。 【答案】(1) 吸附 疏松多孔 (2)常温下，碳的化学性质稳定 (3) (4) 碳原子的排列方式不同 分子构成不同 化学 【详解】（1）向盛有红棕色二氧化氮气体的集气瓶里投入几小块烘烤过的木炭，红棕色消失，说明木炭具有吸附能力，其原因是木炭具有疏松多孔的结构； （2）在书写具有保存价值的档案时，规定应使用碳素墨水，因为需要长期保存，从而说明在常温下，碳的化学性质不活泼； （3）金刚石（C）在足量的氧气中充分燃烧，生成二氧化碳，化学方程式为； （4）①金刚石、石墨、C60中碳原子的排列方式不同，所以物理性质差异较大； ②由分子构成的物质，分子是保持物质化学性质的最小粒子，二氧化碳是由二氧化碳分子构成，一氧化碳是由一氧化碳分子构成，因为其分子构成不同，所以CO2和CO化学性质差异较大； ③石墨在一定条件下能转化成金刚石，有新物质生成，属于化学变化。 【变式4-3】（2025-2026九上·江苏盐城·期中）碳与碳的化合物在工农业生产及日常生活中有广泛的用途。 (1)图a是碳原子结构示意图，碳原子的最外层电子数为___________。 (2)图b、图c、图d对应的三种碳单质中，由分子构成的是___________(填图序号)，图b、图c、图d对应的三种碳单质物理性质差异很大的原因___________。 (3)图e是碳粉还原氧化铜的实验装置图。 ①在高温条件下，碳粉还原氧化铜反应的实验现象是___________。反应结束后，先将导管移出液体，再熄灭酒精喷灯并迅速用弹簧夹夹紧橡胶管，待___________后取出固体。 ②反应后碳元素的化合价___________(填“升高”、“降低”或“不变”)。反应后固体减轻的质量___________(填“大于”、“小于”或“等于”)氧化铜中氧元素的质量。 (4)在“一带一路”倡议中，代表中国制造的高铁走在了世界的前列。高铁电力动车与电路连接的石墨电刷没有用到的石墨的性质是___________(填序号)。 A．熔点高 B．滑腻感 C．还原性 D．导电性 【答案】(1)4 (2) d 碳原子的排列方式不同 (3) 黑色固体逐渐变红，澄清石灰水变浑浊 冷却至室温 升高 大于 (4)C 【详解】（1）由碳原子的结构示意图可知，碳原子的最外层电子数为4； （2）图b（金刚石）由碳原子构成、图c（石墨）由碳原子构成，图d（）由分子构成；三种碳单质物理性质差异大的原因是碳原子的排列方式不同； （3）①在高温条件下，碳粉和氧化铜反应生成铜和二氧化碳，实验现象：黑色固体逐渐变红，澄清石灰水变浑浊；反应结束后，需待装置冷却至室温后取出固体，防止生成的铜被氧化； ②反应前是碳单质，化合价为0，反应后为，氧元素的化合价为-2，设碳元素的化合价为x，根据化合物中正负化合价代数和为0，则，x=+4，故化合价升高； 反应前固体是碳和氧化铜的混合物，反应后固体是铜，减轻的质量是逸出的二氧化碳的质量，二氧化碳的质量等于参与反应的碳元素的质量和氧元素（即参加反应的氧化铜中氧元素）的质量之和，因此，反应后固体减轻的质量大于氧化铜中氧元素的质量； （4）动车的运行是依靠顶部的石墨电刷与电线接触获取电源，使用石墨制作电刷不仅因为石墨能耐高温、具有滑腻感，还利用了石墨的导电性，与碳单质的还原性无关，故选：C。 ▌题型05 活性炭的吸附性 活性炭具有疏松多孔的结构，具有吸附的能力，可以吸附一些食品和工业中的色素，制作防毒面具等。 【典例5】（2025-2026九上·江苏连云港·期中）下列关于物质的性质与用途具有对应关系的是 A．石墨有导电性，可用于制铅笔芯 B．氧气有助燃性，可用于供给呼吸 C．氮气是无色无味的气体，可用于食品防腐 D．活性炭具有吸附性，可用作冰箱的除味剂 【答案】D 【详解】A、石墨用于制铅笔芯是利用其质软性，而非导电性，不符合题意。 B、氧气用于供给呼吸是利用其能支持呼吸的性质，助燃性用于支持燃烧，不符合题意。 C、氮气用于食品防腐是利用其化学性质不活泼，而非无色无味的物理性质，不符合题意。 D、活性炭的吸附性可用于吸附异味，与用途匹配，符合题意。 故填：D。 【变式5-1】（2025-2026九上·江苏无锡·期中）下列物质的性质和用途对应关系正确的是 A．氧气具有助燃性，用作燃料 B．活性炭具有吸附性，用于除去水中异味 C．石墨具有导电性，用作铅笔芯 D．稀有气体化学性质稳定，用于霓虹灯 【答案】B 【详解】A、氧气具有助燃性，但本身不是燃料，而是支持燃烧，故A错误； B、活性炭的吸附性可直接用于吸附水中异味，用途与性质对应一致，故B正确； C、石墨用作铅笔芯是利用其质软和润滑性，而非导电性，故C错误； D、稀有气体用于霓虹灯主要利用其通电发光的物理性质，化学性质稳定不是直接原因，故D错误。 故选：B。 【变式5-2】（2026·江苏盐城·二模）下列说法不正确的是 A．活性炭吸附能除去河水中所有杂质 B．二氧化硫是空气污染物之一 C．硫在氧气中燃烧，发出明亮蓝紫色火焰 D．金刚石是天然存在最硬的物质，可用来裁切玻璃 【答案】A 【详解】A.活性炭具有疏松多孔的结构，仅能吸附河水中的色素、异味等部分杂质，无法去除可溶性无机盐、微生物等所有杂质，说法错误。 B.二氧化硫是常见空气污染物，是引发酸雨的主要污染物之一，说法正确。 C.硫在氧气中燃烧时，会发出明亮的蓝紫色火焰，同时生成有刺激性气味的气体，说法正确。 D.金刚石是天然存在的硬度最高的物质，因此可制作玻璃刀用于裁切玻璃，说法正确。 【变式5-3】（2025-2026九上·江苏常州·期中）选择下列适当的物质填空(填序号)。 A．干冰    B．氖气    C．氧气    D．活性炭    E．金刚石    F．氮气 (1)用作填充霓虹灯的是___________； (2)用于冰箱除异味的是___________； (3)常用作医疗急救的是___________； (4)自然界硬度最大的是___________。 【答案】(1)B (2)D (3)C (4)E 【详解】（1）氖气属于稀有气体，稀有气体通电时能发出不同颜色的光，可用于填充霓虹灯，故填：B； （2）活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，可以吸附冰箱中的异味，故填：D； （3）氧气具有氧化性，能供给呼吸，可用于医疗急救，故填：C； （4）金刚石是天然存在的最硬的物质，故填：E。     ▌题型06 从微观角度解释碳单质物理性质差异原因 物质 金刚石 石墨 C60 结构 立体网状 差异 ①碳原子的排列方式不同导致三者的物理性质存在明显差异； ②三者都是由碳元素组成的单质，故化学性质基本相同。 【典例6】（2025-2026九上·江苏扬州·阶段检测）金刚石、石墨和C60和都是由碳元素组成的纯净物，它们的性质存在着明显差异。其原因是构成它们的原子 A．种类不同 B．大小不同 C．质量不同 D．排列方式不同 【答案】D 【详解】物质的结构决定物质的性质，金刚石、石墨、C60的碳原子的排列方式不同，导致三种物质的物理性质差异很大。 故选D。 【变式6-1】（2026·江苏泰州·二模）下列说法正确的是 A．类比：同种元素的原子质子数相同，则质子数相同的微观粒子属于同种元素 B．比较：金刚石和石墨中碳原子排列方式不同，故物理性质差异大 C．分类：高锰酸钾、锰酸钾都含有氧元素，所以都属于氧化物 D．推理：氮气和氧气密度不同，因而工业上可用分离液态空气法制氧气 【答案】B 【详解】A.元素是质子数相同的一类原子的总称，质子数相同的微观粒子不一定属于同种元素，例如质子数为10的氖原子和水分子不属于同种元素，A错误。 B.金刚石和石墨都是碳单质，二者碳原子的排列方式不同，因此物理性质差异很大，B正确。 C.氧化物的定义是由两种元素组成、且其中一种为氧元素的化合物，高锰酸钾（）、锰酸钾（）都含有三种元素，不属于氧化物，C错误。 D.工业上用分离液态空气法制氧气，利用的是氮气和氧气的沸点不同，不是密度差异，D错误。 【变式6-2】（2025-2026九上·江苏盐城·期中）在宏观、微观和符号之间建立联系是化学学科的重要思维方式。 (1)硅与金刚石结构相似，构成硅的微观粒子是__________（填粒子名称）。已知硅原子结构示意图为图甲，图乙是四种粒子的结构示意图，其中与硅的化学性质最相似的是__________（填序号）。 (2)将硅和甲烷溶入镓、铁、镍组成的液态金属中，在标准大气压、条件下，硅与甲烷反应生成四氢化硅和石墨，然后石墨在液态金属表面转化成金刚石薄膜，其转化过程如图1和图2所示。金刚石薄膜具有良好的光学透明性和高度的化学稳定性，在多领域有广泛的应用。 ①图1生成石墨的化学方程式为__________，图2石墨转化成金刚石薄膜，该变化的微观实质是__________。 ②下列有关石墨转变为金刚石的叙述中，正确的有__________（填序号）。 a.一种元素可以组成多种不同的单质 b.石墨转变为金刚石的过程属于物理变化 c.物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但不是唯一的决定因素 【答案】(1) 硅原子 ② (2) 碳原子排列方式发生了改变 ac 【详解】（1）硅为固态非金属单质，硅由硅原子构成；最外层电子数决定元素的化学性质，一般地，最外层电子数相同，元素的化学性质相似，所以与硅的化学性质最相似的是②。 （2）①硅和甲烷溶入镓、铁、镍组成的液态金属中，在标准大气压、1025℃条件下，硅与甲烷反应生成四氢化硅（SiH4）和石墨，反应条件复杂，可用“一定条件”来代替，故该反应的化学方程式为：；金刚石和石墨都是由碳原子构成的单质，把石墨转化成金刚石的微观实质是：碳原子排列方式发生了改变。 ②a.石墨和金刚石都由碳元素组成，但结构不同，属于两种不同的单质，再如氧气和臭氧都是由同种元素组成的不同种单质，故a选项正确；   b.物理变化的核心是“没有新物质生成”，金刚石与石墨是不同的物质，所以石墨转变为金刚石的过程中，生成了新的物质，属于化学变化，故b选项错误； c.物质的性质会影响其用途（例如金刚石硬度大，可用于切割），但用途还会受价格、资源、使用便利性等因素影响，故c选项正确； 故选ac。 【变式6-3】（2025-2026九上·江苏连云港·阶段检测）碳及其氧化物在生产、生活和科学技术领域有着广泛的应用。 (1)金刚石和石墨的物理性质差异显著，这是因为构成它们的碳原子___________不同。 (2)墨是我国传统文房用具之一，用炭黑等材料制成。古代画家用墨绘制的字画能够保存很长时间而不变色，原因是___________。 (3)石墨可用于制造高铁的受电弓滑板。其性质中与这一应用无关的是___________(填字母)。 A．滑腻感 B．导电性 C．金属光泽 D．熔点高 (4)CO与某些氧化物反应可用于冶金工业。足量CO在加热条件下与8.0 g CuO充分反应，生成Cu的质量是多少？___________。(写出计算过程，否则不得分) 【答案】(1)排列方式 (2)常温下碳单质的化学性质不活泼 (3)C (4)解：设生成铜的质量是x。 答：生成铜的质量是6.4g。 【详解】（1）构成它们的碳原子排列方式不同，故金刚石和石墨的物理性质差异显著。 （2）用墨绘制的字画能够保存很长时间而不变色，原因是常温下碳单质的化学性质不活泼。 （3）石墨可用于制造高铁的受电弓滑板，利用了石墨导电性、滑腻感、熔点高等性质，与金属光泽无关， 故选C。 （4）氧化铜的质量为8.0g，根据氧化铜和铜的质量比，可以计算出铜的质量，详细计算过程可参考答案。 ▌题型07 新型碳单质的结构和物理性质分析 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 a.用在防毒面具里吸附有毒气体； b.制糖工业中脱色以制取白糖； e.城市污水、工业废水和饮用水的深度净化处理； d.吸附室内装修产生的有害气体 【典例7】（2026·江苏徐州·三模）碳气凝胶由石墨烯和碳纳米管制成，是世界上最轻的材料，具备优良的隔热性能，对原油有超强的吸附性，可清理海面上泄漏的原油。下列相关说法不正确的是 A．碳气凝胶结构致密结实 B．碳气凝胶可用作保温材料 C．碳气凝胶能浮在水面上 D．碳气凝胶燃烧会产生二氧化碳 【答案】A 【详解】A．碳气凝胶对原油有超强吸附性，说明其内部结构疏松多孔，并非致密结实，故选项说法不正确。 B．碳气凝胶具备优良的隔热性能，能够阻隔热量传递，因此可用作保温材料，故选项说法正确。 C．碳气凝胶是世界上最轻的材料，密度远小于水，因此能浮在水面上，故选项说法正确。 D．碳气凝胶由碳元素组成，完全燃烧会产生二氧化碳，故选项说法正确。 【变式7-1】（2025-2026九上·江苏无锡·阶段检测）阅读下面科普短文，回答相关问题。 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1。 石墨是制铅笔芯的原料之一，在16世纪被发现后，曾被误认为是含铅的物质。直到18世纪，化学家将石墨与共熔后产生，才确定了它是含碳的物质。碳纤维既有碳材料的固有本质特性，又有纺织纤维的柔软可加工性，综合性能优异。目前，我国已形成碳纤维生产、碳纤维复合材料成型，应用等产业链，碳纤维复合材料应用领域分布如图2。 科学界不断研发出新型碳材料，碳气凝胶就是其中一种。碳气凝胶具有优良的吸附性能，在环境净化中发挥重要作用。我国科研人员在不同温度下制备了三种碳气凝胶样品，比较其对的选择性吸附性能。他们在不同压强下测定了上述样品对混合气体中吸附的选择性值，实验结果如图3。图中选择性值越高，表明碳气凝胶对的选择性吸附性能越好。随着科学技术的发展，碳材料的潜能不断被激发，应用领域越来越广泛。 依据文章内容回答下列问题： (1)碳纤维属于_______(填序号)。 A．无定形碳 B．过滤态碳 C．晶形碳 (2)石墨与在高温条件下共熔发生反应，生成氧化钾、和另一种空气中含量最多的气体，请写出该反应的化学方程式：_______。 (3)由图2可知，我国碳纤维复合材料应用占比最高的领域是_______。 (4)下列关于碳材料的说法正确的是_______(填序号) A．碳材料具有广阔的应用和发展前景 B．石墨是一种含铅的物质 C．碳气凝胶具有疏松多孔的结构 (5)对比图3中三条曲线，得到的实验结论是：_______。 【答案】(1)A (2) (3)工业应用 (4)AC (5)同一温度下制备的碳气凝胶，在压强越大的情况下，对CO2的选择性吸附性能越好；压强一定时，600℃制备的碳气凝胶对CO2的选择性吸附性能最好。 【详解】（1）从图中信息可知，碳纤维属于无定形碳，故选：A； （2）空气中含量最多的气体是氮气，因此石墨和硝酸钾在高温条件下反应生成氧化钾、二氧化碳和氮气，反应的化学方程式为：； （3）由图 2 可知，我国碳纤维复合材料应用占比最高的领域是工业应用，占总体的65.1%； （4）A、随着科学技术的发展，碳材料的潜能不断被激发，应用领域越来越广泛，则1碳材料有广阔的应用和发展前景，故选项正确； B、由题干信息可知，石墨是是含碳的物质，不是含铅的物质，故选项错误； C、碳气凝胶具有优良的吸附性能，能净化环境，由此说明碳气凝胶具有疏松多孔结构，故选项正确，故选AC； （5）分析图3中的数据，对比图中三条曲线，可以得出：同一温度下制备的碳气凝胶，在压强越大的情况下，对CO2的选择性吸附性能越好；压强一定时，600℃制备的碳气凝胶对CO2的选择性吸附性能最好。 【变式7-2】（2025-2026九上·江苏常州·期中）全碳气凝胶是将含有石墨烯(图甲)和碳纳米管(图乙)两种纳米材料的水溶液在低温环境下冻干，去除水分、保留骨架后的产物，呈固态，内含有众多孔隙，充斥着空气，因而密度极小。 (1)石墨烯、碳纳米管、全碳气凝胶都是由碳原子构成，但它们的物理性质差异较大，从微观角度分析，其原因是___________。 (2)全碳气凝胶之所以密度极小、有超强的吸油和吸音能力，是因为它有___________的结构特点。 (3)图丁是全碳气凝胶和细菌纤维素循环吸油能力的对比，由此可知___________可以多次重复使用。 (4)下面关于“全碳气凝胶”的说法正确的是___________。 A．全碳气凝胶在氧气中完全燃烧会生成二氧化碳 B．全碳气凝胶是一种新型的化合物 C．可处理海上泄漏的石油 【答案】(1)碳原子的排列方式不同 (2)含有众多孔隙 (3)全碳气凝胶 (4)AC 【详解】（1）物质的结构决定性质，石墨烯、碳纳米管、全碳气凝胶均由碳原子构成，但由于碳原子的排列方式不同，导致它们物理性质差异较大。 （2） 题目明确说明全碳气凝胶 “内含有众多孔隙，充斥着空气，因而密度极小”，且具备超强吸油、吸音能力，这些性质均源于其含有众多孔隙的结构特点。 （3）从图丁曲线可知，全碳气凝胶循环使用多次后吸油能力下降幅度很小，而细菌纤维素吸油能力下降明显，因此全碳气凝胶可多次重复使用。 （4）A、全碳气凝胶由碳元素组成，碳在氧气中完全燃烧会生成二氧化碳，说法正确。 B、化合物是由两种或两种以上元素组成的纯净物，全碳气凝胶只含碳一种元素，不属于化合物，说法错误。 C、全碳气凝胶吸油能力超强，可用于处理海上石油泄漏，说法正确。 故选AC。 【变式7-3】（2025-2026九上·江苏无锡·阶段检测）阅读下列短文，回答相关问题。 神奇的石墨烯 科学家成功地从石墨中分离出单层的石墨片(称为石墨烯)，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所示。 石墨烯是一种理想的复合材料增强体。如应用于纺织行业的石墨烯复合纤维，能有效抑制真菌滋生，祛湿透气，同时能瞬间升温，还可防紫外线等。复合纤维中石墨烯含量对紫外线透过率的影响如图2。 石墨烯还可用于橡胶行业制成石墨烯橡胶复合材料，能提高导电、导热及力学性能。石墨烯用量对橡胶复合材料热导率的影响如图3。 此外，将含有石墨烯和碳纳米管两种材料在水溶液低温环境下冻干、去除水分、保留骨架，制造出的一种超轻固体材料被称为“全碳气凝胶”，是迄今为止世界上最轻的材料。“全碳凝胶”还是吸油能力最强的材料之一，吸收量可高达自身质量的900倍。 随着科学技术的发展，更多优异的石墨烯材料将会被广泛应用。 依据文章内容回答下列问题： (1)由图1可知，目前石墨烯应用占比最高的是___________领域。 (2)由图2可知，纺织行业中，为有效防晒，选用石墨烯含量___________(填“较高”或“较低”或“不含”)的纤维材料。 (3)由图3可以知，橡胶行业所用石墨烯橡胶复合材料中，石墨烯的用量与材料热导率的关系为___________。 (4)根据“全碳气凝胶”的特性，请你推测其使用领域：___________(任写一点)。 (5)下列说法正确的是___________(填符号)。 a．石墨、石墨烯和碳纳米管都是碳单质 b．石墨烯化学性质非常活泼，使用领域有限 c．通过短文，印证了结构决定性质，性质决定用途 【答案】(1)电子 (2)较高 (3)一定范围内，随着石墨烯用量增加，热导率先增加后降低，当石墨烯的用量为2份时，热导率最高； (4)污水处理、海洋石油泄漏处理(合理即可) (5)ac/ca 【详解】（1）由图1可知，目前石墨烯应用占比最高的是电子领域； （2）由图 2 可知，石墨烯含量越高，紫外线透过率越低，越能有效防晒。所以纺织行业中，为有效防晒，选用石墨烯含量较高的纤维材料。 （3）由图3可以知，橡胶行业所用石墨烯橡胶复合材料中，石墨烯的用量与材料热导率的关系为：一定范围内，随着石墨烯用量增加，热导率先增加后降低，当石墨烯的用量为2份时，热导率最高； （4）“全碳气凝胶” 是吸油能力最强的材料之一，可用于处理海上石油泄漏，吸收泄漏的石油；它是超轻固体材料，可用于航空航天领域减轻飞行器重量等。 （5）a．石墨、石墨烯和碳纳米管都是由碳元素组成的纯净物，属于碳单质，正确。 b．石墨烯化学性质稳定，在电子、复合材料、医疗健康等多领域具有广泛应用，错误。 c．因为石墨烯具有特殊的结构，所以有独特的性质，进而有广泛的用途，通过短文，印证了结构决定性质，性质决定用途，正确。 故选ac。 ▌题型08 性质、结构、用途的关系 结构决定性质，性质决定用途；用途反映性质，性质反映结构。 【典例8】（2025-2026九上·江苏扬州·阶段检测）化学与生产、生活息息相关。下列物质的性质和用途不具有对应关系的是 A．金刚石的硬度大，可用于制作钻头 B．酒精易燃烧，可用作消毒剂 C．氮气化学性质稳定，可用作焊接金属的保护气 D．CO具有还原性，可用于炼铁 【答案】B 【详解】A、金刚石硬度大，可制作钻头，故选项对应关系正确； B、酒精消毒基于其使蛋白质变性，与易燃烧无关，故选项对应关系不正确； C、氮气化学性质稳定，一般不与其他物质反应，可用作焊接金属的保护气，故选项对应关系正确； D、CO还原性，可用于金属冶炼，故选项对应关系正确。 故选：B。 【变式8-1】（2025-2026九上·江苏徐州·阶段检测）下列物质的用途主要与其化学性质有关的是 A．用木炭烤羊肉串、鸡翅等 B．石墨用于制作铅笔芯 C．用活性炭吸附水中的色素 D．金刚石用于切割玻璃 【答案】A 【详解】A、木炭烤食物时发生燃烧反应，利用其可燃性，属于化学性质，正确； B、石墨用于制作铅笔芯利用石墨黑色质软，属于物理性质，错误； C、活性炭吸附水中的色素利用活性炭的吸附性，属于物理性质，错误； D、金刚石用于切割玻璃利用金刚石的硬度较大，属于物理性质，错误。 故选A。 【变式8-2】（2025-2026九上·江苏泰州·阶段检测）下列物质的性质与用途不具有对应关系的是 A．氦气化学性质稳定——焊接金属保护气 B．石墨具有导电性——常用作电极 C．氮气常温下化学性质稳定——充入食品包装袋防腐 D．金刚石有特殊的光学性质——切割玻璃 【答案】D 【详解】A.氦气是稀有气体，化学性质极不活泼，在焊接金属时，能隔绝氧气，防止金属在高温下被氧化，因此可作保护气，该项性质与用途有对应关系； B.石墨属于碳单质，内部有自由移动的电子，具备良好的导电性，因此可作为电极材料，如干电池电极，该项性质与用途有对应关系； C.氮气常温下化学性质稳定，不易与其他物质发生反应，充入食品包装袋能排出氧气，抑制微生物的呼吸作用和食品的氧化变质，从而达到防腐效果，该项性质与用途有对应关系； D.金刚石用于切割玻璃，是因为金刚石是天然矿物中硬度最大的物质，金刚石的硬度大于玻璃；而金刚石的光学性质，如折射率高、色散性好，主要用于制作钻石饰品，并非切割玻璃的原因，该项性质与用途不具有对应关系； 故选D。 【变式8-3】（2025-2026九上·江苏连云港·阶段检测）下列物质的性质和用途对应不正确的是 A．石墨有优良导电性——高铁受电弓滑板 B．金刚石硬度大——钻头 C．炭黑常温下化学性质很稳定———制作墨汁 D．焦炭有可燃性——冶炼金属 【答案】D 【详解】A、石墨具有优良导电性，可用于制作高铁受电弓滑板，性质与用途对应正确。 B、金刚石硬度大，能用于制作钻头（切割坚硬材料），性质与用途对应正确。 C、炭黑常温下化学性质稳定，不易褪色，可用于制作墨汁，性质与用途对应正确。 D、焦炭冶炼金属利用的是其还原性（将金属氧化物还原为金属单质），而非可燃性，性质与用途对应不正确。 故选D。 ▌题型09 碳单质的化学性质 1．常温下碳的稳定性 （1）碳原子的结构决定碳单质的性质，碳原子最外层有4个电子，不容易得、失电子，所以常温下碳单质的化学性质不活泼（很稳定），即使受日光照射或与空气、水分接触，都不容易发生变化。 2．碳与氧气的反应—可燃性 在点燃的条件下，碳可以在氧气(或空气)里燃烧，放出热量。 氧气充足 充分燃烧时，生成二氧化碳 C+O2CO2 现象：发出白光，放出大量的热，生成使澄清石灰水变浑浊的气体。 氧气不足 不充分燃烧时，生成一氧化碳 2C+O22CO — 3．碳与某些氧化物的反应—还原性 （1）碳在高温的条件下可以和某些氧化物，夺取这些氧化物中的氧，表现出还原性 （2） （3）3C + 2Fe2O3 4Fe + 3CO2↑ （4） 【典例9】（2025-2026九上·江苏常州·阶段检测）金属材料在日常生活、工农业生产和科学研究中有着广泛的用途。 《天工开物》“凡煎炼亦用洪炉，入(锡)砂数百斤，丛架木炭亦数百斤，鼓鞴(指鼓入空气)熔化。火力已到，砂不即熔，用铅少许勾引，方始沛然流注”。 (1)高温下木炭还原锡砂()的化学方程式为___________。 (2)炼锡时加入少许铅形成合金，产物更易熔化流出，原因是___________ (3)地球上的金属资源有限。下列有关金属资源利用的做法，正确的是___________(填字母)。 A．回收利用废旧金属制品 B．寻找、开发金属的代用品 C．金属制品应尽量避免存放在潮湿的环境中 D．对易生锈的钢铁制品刷漆、涂油、电镀等 【答案】(1) (2)合金的熔点比纯金属的熔点低 (3)ABCD 【详解】（1）木炭与二氧化锡在高温下反应生成锡和二氧化碳，该反应的化学方程式为：； （2）合金比组成它的纯金属熔点低，故炼锡时加入少许铅形成合金，产物更易熔化流出； （3）A、回收利用废旧金属制品，可直接减少新金属的开采，节约资源，符合题意； B、寻找、开发金属的代用品，如塑料或复合材料替代金属，可以减少金属消耗，符合题意； C、金属制品避免存放在潮湿环境中，能防止金属腐蚀（如生锈），从而延长使用寿命，间接保护资源，符合题意； D、对易生锈钢铁制品刷漆、涂油、电镀等是防腐蚀措施，能减少金属损耗，保护资源，符合题意。 故选ABCD。 【变式9-1】（2025-2026九上·江苏无锡·期末）即将迎来的2026年春节是“春节——中国人庆祝传统新年的社会实践”列入联合国教科文组织人类非物质文化遗产代表作名录后的第二个春节。 (1)除夕家家户户吃饺子喜庆团圆，与“捞饺子”原理类似的化学实验操作是_______。 (2)用墨汁书写的春联字迹长时间不变色的原因是常温下_______。 (3)火树银花迎新春，进行传统非遗表演——“打铁花”时，铁燃烧生成四氧化三铁的化学方程式为_______。 【答案】(1)过滤 (2)碳的化学性质稳定（或不活泼） (3) 【详解】（1）捞饺子是将饺子（固体）从水（液体）中分离，类似于化学实验中用滤纸分离固体与液体的过滤操作；故填：过滤。 （2）墨汁含炭黑（主要成分为碳），常温下碳的化学性质稳定，不易与其他物质反应，因此字迹不易变色；故填：碳的化学性质稳定（或不活泼）。 （3）铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，反应的化学方程式为；故填：。 【变式9-2】（2025-2026九上·江苏宿迁·期中）央视栏目《遇鉴文明》展现了人类文明魅力，其中有许多中外文明主题互鉴。 (1)瓷器与玻璃器—瓷器是火与土的结合，玻璃器是火与沙的交融。烧制瓷器所用的黏土中含氧、硅、铝等元素，氧、硅、铝是不同种元素，最本质的区别是_________。 (2)国画与油画—国画气韵生动，油画抽象浪漫。国画通常用含有炭黑的墨水进行创作，其能够保存上千年而不腐的原因是_________。 (3)茶与咖啡—中国茶清香四溢，西方咖啡醇香浓厚。从微观角度解释闻到香味的主要原因是_________。以茶迎客是中国待客之道，富硒茶叶具有防癌、抗癌的保健作用，这里的“硒”指的是_________（填“元素”“分子”或“原子”），喝茶时可以用滤网去除茶叶碎屑和杂质，其操作相当于实验室_________操作，该操作用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、_________。 【答案】(1)质子数不同 (2)碳在常温下化学性质稳定 (3) 分子在不断运动 元素 过滤 漏斗 【详解】（1）元素是具有相同质子数（即核电荷数）的一类原子的总称。不同种元素的本质区别在于质子数不同，而非中子数或相对原子质量。氧、硅、铝的质子数分别为8、14、13，因此属于不同元素，故填：质子数不同； （2）炭黑的主要成分是碳单质。碳在常温下化学性质稳定，不易与空气中的氧气、水分等发生反应，因此用炭黑绘制的国画能长期保存而不腐烂或褪色，故填：碳在常温下化学性质稳定； （3）闻到香味：香味物质的分子在不断运动并扩散到空气中，进入鼻腔被感知，体现分子的运动性；硒”的含义：食品或保健品中的“硒”指元素，因其以化合物形式存在，并非单质或原子形态；滤网分离茶叶碎屑与茶水的原理与实验室过滤相同，需烧杯盛液体、玻璃棒引流、漏斗支撑滤纸，故填：分子在不断运动；元素；过滤；漏斗。 【变式9-3】（2025-2026九上·江苏连云港·阶段检测）大多数博物馆禁止使用闪光灯，强闪光灯会加快光敏性文物（动植物标本、漆器、壁画等）的老化、褪色。若闪光灯产生紫外线，可能发生下图所示的反应。 (1)古代用墨书写的字画能长期保存而不变色，是因为________。 (2)请在方框中填上合适的微观示意图。 (3)请写出图中所示反应的化学方程式________。 (4)和化学性质不同的本质原因是________。 (5)文物保存不当会造成不可逆转的破坏，请你依据题目中的信息对文物保存提出一条合理建议________。 【答案】(1)常温下碳的化学性质不活泼（或稳定） (2) (3)2H2O+O22H2O2 (4)分子构成不一样 (5)保存文物时需要尽量避免文物接触水分 【详解】（1）墨的主要成分是碳，常温下碳的化学性质不活泼（或稳定），不易与其他物质发生反应，所以古代用墨书写的字画能长期保存不变色。 （2）根据微观示意图，该反应是空气中的氧气与文物表面的水发生反应生成过氧化氢，化学变化是分子破裂成原子，原子组合成新分子的过程，1个氧分子能分裂成2个氧原子，则方框中应作图为：。 （3）从微观示意图可知，该反应是水和氧气在紫外线作用下生成过氧化氢，化学方程式为2H2O+O22H2O2； （4）不同的分子结构决定不同的化学性质，两种物质的分子构成不一样，所以化学性质不同。 （5）因为强闪光灯产生的紫外线可能会加速文物的老化褪色，禁止使用能减少对文物的损害；另外，水参与反应，则保存文物时需要尽量避免文物接触水分。 ▌题型10 实验探究——木炭还原氧化铜 实验装置 实验步骤 ①检查装置气密性； ②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将试管固定在铁架台上，试管口装有通入澄清石灰水的导管； ④用酒精灯(可加网罩，最好使用酒精喷灯)加热混合物几分钟； ⑤撤出导管，用弹簧夹夹紧乳胶管，停止加热，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上 实验现象 开始加热时，导管口有无色气泡冒出；过一会儿，黑色粉末变为红色，澄清石灰水变浑浊 实验分析 开始加热时，试管中的空气因受热体积膨胀而逸出；温度达到高温后，木炭与氧化铜开始反应，生成的铜为红色固体，另一种生成物二氧化碳为无色气体，能使澄清石灰水变浑浊 实验结论 碳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+C2Cu+CO2↑ 【典例10】（2025-2026九上·江苏南京·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 【答案】B 【详解】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。 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。 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。 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B。 【变式10-1】（2025-2026九上·江苏南京·阶段检测）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。 (1)二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，化学反应方程式为：_____________。后变澄清，可能是，可溶于水。 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】 (2)木炭和氧化铜反应生成的气体。 ①猜想一：只有CO2；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】 (3)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0.4g混合粉末放入“W”形玻璃管a处，在b处放入0.2g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。 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：碳还原氧化铜生成的二氧化碳与过量的碳反应。 猜想五：碳还原氧化铜直接生成一氧化碳。 【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0.3g。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。 (5)先通入氮气的目的是排出装置中的空气，能否用氢气代替氮气？___________(选填“是”或“否”)。 (6)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】 (7)CO的来源：猜想___________成立，发生的化学反应方程式为：___________。 【答案】(1) (2) 既有CO2又有CO 将生成的气体通入盛有澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊，证明气体中含有CO2 (3)一 (4)。 (5)否 (6) CO2 变大 (7) 四 【详解】（1）二氧化碳与澄清石灰水（氢氧化钙溶液）反应，生成碳酸钙沉淀和水，使石灰水变浑浊，化学方程式为。 （2）气体可能是CO2、CO中的一种或两种，因此猜想三为 “既有CO2又有CO”； 将生成的气体通入盛有澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊，证明气体中含有CO2，故猜想二（只有CO）不成立。 （3）若猜想一（只有CO2）成立，固体减少的质量应等于试管增加的质量（CO2被石灰水吸收）；但实验中固体减少质量大于试管增加质量，说明气体中含不被石灰水吸收的CO，故猜想一不成立。 （4）b处CO与CuO在加热条件下反应生成铜和二氧化碳，出现红色固体，化学方程式为。 （5）通入氮气是为了排尽装置的空气，防止其中的成分干扰实验。氢气具有还原性，加热时能与氧化铜反应，会干扰木炭与氧化铜的反应，不能代替氮气排出空气。 （6）由图可知，反应初期CO2浓度先升高，说明先生成CO2； 实验探究3中，左图氧化铜和木炭质量比为，右图氧化铜和木炭质量比为，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。 （7）实验表明，CO是CO2与过量的碳在高温下反应生成的，故猜想四成立，该反应的化学方程式为。 【变式10-2】（2025-2026九上·江苏南京·阶段检测）木炭还原氧化铜和一氧化碳还原氧化铜的实验装置如下图所示，某兴趣小组的同学对实验做进一步探究。 (1)甲图中酒精灯上网罩的作用是___________。 (2)写出乙图中澄清石灰水发生反应的化学方程式___________。 【查阅资料】 木炭、一氧化碳分别与氧化铜反应也可能生成氧化亚铜()，氧化亚铜是红色固体，能与稀硫酸反应：。据此资料，兴趣小组的同学进行了以下两个探究： (3)将甲图所示实验中的试管冷却后，观察到黑色固体全部变为红色。取3.6 g红色固体于试管中，滴加足量___________，充分反应，再将试管中的物质过滤，将滤渣洗涤、干燥、称量，得出结论：红色固体是Cu和的混合物，则称得滤渣的质量m的范围是___________。 (4)为确定CO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，据图回答下列问题： ①400℃时，反应的固体产物中含有Cu和___________。 ②600℃时，该反应的化学方程式为___________。 ③用CO还原CuO制取纯净的Cu，温度至少要控制在___________℃以上。 【拓展延伸】 (5)甲图所示实验中，若发生的反应为：。下图表示的是一定质量的CuO和C恰好完全反应过程中的物质质量随时间的变化趋势。下列说法中错误的是___________(填字母)。 A．表示开始发生反应 B．b可表示试管①中固体的质量 C．d可表示二氧化碳的质量 D．时间段，固体中铜元素质量保持不变 【答案】(1)集中火焰，提高温度 (2) (3) 稀硫酸 (4) (5)B 【详解】（1）甲图中酒精灯上网罩的作用是集中火焰，提高温度。 （2）玻璃管中生成二氧化碳，二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，据此可以写出化学方程式：。 （3）氧化亚铜是红色固体，能与稀硫酸反应，故此时加入足量稀硫酸，使固体中的氧化亚铜完全反应，剩余的固体则为铜；假设红色固体中全为铜，则m的值是3.6g，但实验结论是红色固体是和的混合物，故，若红色固体全为氧化亚铜，则可以假设氧化亚铜与酸反应后生成的铜质量为x， 故此时 综上所述，称得滤渣的质量m的范围是：。 （4）①由图可知，400℃时，反应的固体产物中含有和。 ②由图可知，600℃时，反应的固体产物中含有，故此时是一氧化碳还原氧化铜反应生成铜和二氧化碳，据此可以写出化学方程式：。 ③由图可知，500℃以上，产物中只有铜，故用CO还原CuO制取纯净的Cu，温度至少要控制在500℃以上。 （5）A、从t1开始，各物质的质量开始发生改变，故此时反应开始，该选项不符合题意。 B、b所表示的质量在不断地减少，直至减为0，而根据化学方程式可知，反应结束后固体中还有铜， 质量不为0，该选项符合题意。 C、由图可知c和d所表示的质量在不断增加，则其表示生成物的质量，由化学方程式可知生成的铜和二氧化碳的质量比为:，故可知d可表示二氧化碳的质量。 D、根据质量守恒定律，化学反应前后元素的质量不变，时间段，固体中铜元素质量保持不变，该选项不符合题意。 故选B。 【变式10-3】（2025-2026九上·江苏无锡·阶段检测）某化学兴趣小组用木炭进行了相关探究。 【探究一】木炭的还原性 为探究碳还原氧化铜的最佳实验条件，用木炭和氧化铜的干燥混合物1~2.5g进行系列实验。 查阅资料：氧化铜()为黑色固体。 进行实验： 实验1：取质量比的木炭粉和氧化铜混合物1.3g，用甲、乙两种装置进行实验。 装置 现象 甲：黑色粉末中含有少量红色固体 乙：红色固体有金属光泽，混有极少量黑色物质 实验2：取一定量的混合物，用乙装置进行实验。 序号 木炭粉与氧化铜的质量比 反应后物质的颜色、状态 2-1 1：9 红色固体有金属光泽 混有少量黑色物质 2-2 1：10 混有很少量黑色物质 2-3 1：11 混有极少量黑色物质 2-4 1：12 无黑色物质 2-5 1：13 混有较多黑色物质 解释与结论 (1)实验前，小组同学将木炭研磨成粉末的目的是_____。写出C和反应的化学方程式：_____。 (2)实验1的目的是_____。 (3)他们在检验了乙装置的气密性后，往试管中加入己干燥的药品并开始加热，当看到澄清的石灰水刚出现浑浊时，_____(填“能”或“不能”)确定氧化铜和木炭粉已经开始反应。 (4)实验2的结论是_____。实验2没有进行质量比为的实验，理由是_____。 【答案】(1) 增大反应物的接触面积，使反应更快、更充分 (2)探究氧化铜与木炭粉的受热面积对其反应的影响 (3)不能 (4) 加热方式相同的情况下，木炭粉与氧化铜反应的最佳质量比为1:12 木炭粉和氧化铜质量比为1:13时，氧化铜已过量 【详解】（1）实验前，小组同学将木炭研磨成粉末的目的是增大反应物的接触面积，使反应更快、更充分； 碳与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，化学方程式为； （2）实验1中，两个装置中的固体的受热面积不同，则该实验的目的是：探究氧化铜与木炭粉的受热面积对其反应的影响； （3）他们在检验了乙装置的气密性后，往试管中加入已干燥的药品并开始加热，碳和空气中的氧气反应生成二氧化碳，则看到澄清的石灰水刚出现浑浊时，不能确定氧化铜和木炭粉已经开始反应； （4）由实验2可知，当木炭粉和氧化铜质量比为1:12时，无黑色物质，说明此时二者恰好完全反应，则木炭粉与氧化铜反应的最佳质量比为1:12，故实验2的结论是：加热方式相同的情况下，木炭粉与氧化铜反应的最佳质量比为1:12； 由实验2可知，当木炭粉和氧化铜质量比为1:13时，混有较多黑色物质，说明此时氧化铜已过量，则无需进行质量比为1:14的实验，故填：木炭粉和氧化铜质量比为1:13时，氧化铜已过量。 / 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 $