初中化学人教版（2024）九年级上册课题1 金刚石、石墨和C60同步训练题

这是一份初中化学人教版（2024）九年级上册课题1 金刚石、石墨和C60同步训练题，共54页。试卷主要包含了1 金刚石、石墨和C60， 金刚石、石墨和C60， 活性炭的吸附实验等内容，欢迎下载使用。
考点精讲
【知识点一】碳的单质
1. 金刚石、石墨和C60
【特别提醒】
（1）C60由分子构成，C60可以表示一个C60分子，每个分子由60个碳原子构成。
（2）碳：指碳元素、碳原子、碳的单质及化合物，在物质组成中写“碳”。
（3）炭：指的是具体的物质，如木炭、焦炭、活性炭、炭黑，这些碳的单质的名称中写“炭”。
2．无定形碳
无定形碳：由石墨的微小晶体和少量杂质构成，没有固定形状。常见的无定形碳：木炭、活性炭、焦炭、炭黑。
木炭、活性炭、焦炭、炭黑等物质的主要成分都是碳单质，它们的结构与石墨类似。
①木炭：具有疏松多孔的结构，有吸附性，常用于吸附色素和异味。
②活性炭：用于防毒面具、制糖、吸附色素和异味。
③焦炭：用于冶金工业。
④炭黑：常用于制造墨、油漆、颜料等。
【特别提醒】
①一种元素可以组成不同种单质；
②石墨在一定条件下可以转化为金刚石，该变化为化学变化；
③活性炭的吸附性是物理性质。
3. 活性炭的吸附实验
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（成活性炭）。轻轻振荡锥形瓶，红色溶液变成无色溶液。因为活性炭具有吸附性，能吸附水中的有色物质。
【典型例题】
（2022·广西贺州·中考真题）下列物质中，硬度最大的是（ ）
A．C60B．活性炭C．石墨D．金刚石
【举一反三】
1. （2022·吉林·中考真题）碳元素能组成多种单质。下列关于碳单质的说法中正确的是（ ）
A．硬度都很大B．都可用于制造铅笔芯
C．都是黑色固体D．常温下化学性质都不活泼
2.（2022·湖南长沙·中考真题）“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．C60单质是由碳原子直接构成的
C．活性炭具有吸附性D．金刚石和石墨里碳原子的排列方式相同
3. C60在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。关于C60的叙述不正确的是（ ）
A．该物质由C60分子构成
B．该物质由60个碳原子构成
C．其相对分子质量为720
D．C60和C70是两种物质
【技巧方法】
①物质的性质决定物质的用途，物质的用途在一定程度上反应物质的性质。
② 一种元素可以组成不同种单质；
③ 石墨在一定条件下可以转化为金刚石，该变化为化学变化；
④ 活性炭的吸附性是物理性质。
【拓展延伸】
1、碳单质物理性质差别的原因为碳原子的排列顺序不同。金刚石中碳原子排列呈正四面体结构，石墨中碳原子排列呈片层结构，C60中碳原子排列呈足球状结构。
2、无定性碳
活性炭、木炭具有强烈的吸附性，木炭可用于食品、工业产品中除去色素、异味等，活性炭可用于防毒面具中除去毒气、制糖业中脱色以制白糖；焦炭用于冶铁，炭黑加到橡胶里能够增加轮胎的耐磨性。
【针对训练】
1．（2022年云南省昆明市中考）填涂答题卡需要用2B铅笔，铅笔芯中含有石墨。下列属于石墨化学性质的是（ ）
A．金属光泽B．质软C．导电性D．可燃性
2. 下列说法中，错误的是（ ）
A．C60可用作超导材料B．木炭可用作电池电极
C．石墨可用于制铅笔芯D．金刚石可用于裁割玻璃
3. 金刚石、石墨物理性质差异很大，是因为它们（ ）
A．原子大小不同B．原子数目不同
C．原子排列方式不同D．由不同种原子构成
4. 下列有关金刚石、石墨、C60的说法中，错误的是（ ）
A．C60是一种新型的化合物
B．金刚石是天然存在最硬的物质
C．金刚石、石墨、C60在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳
D．金刚石与石墨物理性质不同的原因是碳原子的排列方式不同
5.多彩的“碳”，多姿的生活，相信随着科学技术的发展，碳单质的用途将不断扩大。

(1)如图1物质的用途中，利用了石墨导电性的是________(填序号)。
(2)炭雕(如图2)是活性炭成型技术与传统雕刻工艺的完美结合，这里利用了活性炭的________(填“物理”或“化学”)性质。
(3)世界上最轻的材料“碳海绵”由碳元素组成，具有多孔结构，弹性好。它对石油有很强的吸附能力(不吸水)，将吸入的石油挤出后仍可恢复原状。下列关于碳海绵的说法正确的是________(填字母)。
A.具有吸附性B.可重复利用C.可处理海上石油泄漏
【知识点二】碳的化学性质
1．常温下，碳单质的化学性质稳定
在常温下，碳的化学性质不活泼。碳受日光照射或与空气、水等接触都不容易起变化。
实际生活中利用这一性质有以下应用：
（1）需要长期保存的档案材料一般用碳素墨水书写。
（2）木质电线杆埋入地下部分用火烧焦。
2．碳能与氧气反应——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。
（1）氧气充足时，完全燃烧：C+O2eq \\ac(\s\up7(点燃),\(===,====))CO2
（2）氧气不充足时，不完全燃烧：2C+O2eq \\ac(\s\up7(点燃),\(===,====))2CO
无论碳燃烧是否充分，都会放出热量，因此碳是生活生产中常用的燃料。
3．碳能与某些金属氧化物反应——还原性
单质碳在高温下可以和某些氧化物反应，夺取这些氧化物中的氧，表现出还原性。
（1）木炭还原氧化铜
①实验操作
a．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；
b．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；
c．集中加热；
d．过几分钟后，先撤出导气管，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
澄清的石灰水变浑浊；黑色固体逐渐变成红色。
③实验原理
C+2CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu+CO2↑
在碳还原氧化铜的反应中，C在反应中得到氧，发生氧化反应，具有还原性。CuO在反应中失去氧，发生还原反应，具有氧化性。
④实验操作目的及注意事项
a．反应开始的标志：澄清的石灰水变浑浊。
b．试管口应略向下倾斜：防止冷凝水倒流使试管炸裂。
c．在酒精灯上加网罩的目的：集中火焰、提高温度。
d．配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：防止已经还原的铜被氧气重新氧化。
e．实验完毕后先熄灭酒精灯的后果：石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂。
（2）工业上，用焦炭和铁的氧化物反应冶炼铁：2Fe2O3+3Ceq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))4Fe+3CO2↑
（3）高温下，木炭还能与二氧化碳反应：C+CO2eq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2CO
（4）高温下，木炭还能与水反应：C（红热）+H2O（蒸汽）eq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))CO+H2O
注：工业上水煤气的制取方法
【典型例题】
1．（2022年山东省泰安市中考）物质的性质决定用途。下列物质的用途中利用其化学性质的是（ ）
A．氧气用于气焊B．干冰用于人工降雨
C．铜用于制导线D．活性炭用于除冰箱异味
2. （2022年吉林省中考）碳元素能组成多种单质。下列关于碳单质的说法中正确的是（ ）
A. 硬度都很大B. 都可用于制造铅笔芯
C. 都是黑色固体D. 常温下化学性质都不活泼
【举一反三】
1．“钻石恒久远，一颗永流传”这句广告词，被美国的《广告时代》评为20世纪的经典广告词之一，该广告词能体现的钻石的性质是( )
A.硬度大B.不能导电C.化学性质稳定D.熔点低
2．(2022独家原创)高科技让冬奥“暖暖的”，北京冬奥礼仪服使用的石墨烯发热材料是目前世界上导热率最高的材料之一。石墨烯是单层的石墨片，下列有关石墨烯的说法不正确的是( )
A.石墨烯完全燃烧的产物为CO2B.石墨烯在一定条件下可还原氧化铜
C.石墨烯是一种新型化合物D.石墨烯与金刚石的碳原子的排列方式不同
3．单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。工业上通过以下反应将自然界中的二氧化硅(SiO2)转化为硅：SiO2+2Ceq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))Si+2CO↑，下列分析正确的是( )
A.二氧化硅发生了氧化反应B.碳发生了还原反应C.碳表现还原性D.碳表现氧化性
4．(2022河北辛集期末)如图是用木炭在高温条件下还原氧化铜的实验装置图，按要求回答下列问题。
(1)实验中在酒精灯上加装了金属网罩，作用是________________________________________。
(2)加热一段时间后，被加热的试管中观察到的现象是________________________________,发生反应的化学方程式为________________________________________________________。
(3)停止加热时，应该________________________________________,再熄灭酒精灯，原因是__________________________________________________________________________。
【技巧方法】
解答这类题目，首先要理解和熟记碳的化学性质及其反应现象、化学方程式和用途等相关知识。然后根据所给的实验、问题情景或图表信息等，结合所学的相关知识和技能，以及自己的生产或生活经验所得，细致地分析题意或图表信息等各种信息资源，联系起来综合分析，按照题目要求进行认真地选择或解答。
【拓展延伸】
碳原子常温下化学性质稳定的原因为最外层电子数为4个，达到半稳定结构，故化学性质不稳定。
【针对训练】
1．两份质量相等的碳,一份与足量的氧气完全反应生成二氧化碳,另一份与氧气反应全部生成一氧化碳,则前者与后者消耗氧气的质量比为（ ）
A．2:1B．1:2
C．3:4D．3:8
2．已知：C+2CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu+CO2↑。如图表示一定量的木炭和氧化铜固体混合物受热过程中，某变量y随加热时间的变化趋势，其中纵坐标y表示（ ）
A．固体的质量
B．固体中氧化铜的质量
C．二氧化碳的质量
D．固体中铜元素的质量分数
3．用纯净的木炭粉还原氧化铜粉末时，可能发生的化学反应是：C+2CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu+CO2↑，C+2CuOeq \\ac(\s\up5(△),\(===,====))Cu+CO↑．某同学设计实验，欲证明氧化铜中含有氧元素，实验装置如图。有关说法不正确的是（ ）
A．实验前先通入N2的目的是排尽玻璃管中的空气，防止干扰
B．本实验能证明含氧元素的证据是澄清石灰水变浑浊
C．硬质玻璃管中黑色固体变红，可以证明氧化铜含有氧元素
D．本实验的不足是没有处理尾气
4．在高温条件下，碳能使二氧化碳转变成一氧化碳：C+CO2eq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2CO，下列说法不正确的是（ ）
A．反应中碳发生了还原反应
B．产物是空气污染物之一
C．该反应为吸热反应
D．该反应中原子数目在反应前后不变
5．已知：2CuO+Ceq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu+CO2↑．如图表示一定质量的CuO和C固体混合物在受热过程中各物质质量随时间的变化趋势。下列说法中错误的是（ ）
A．t1时，开始发生反应
B．t1和t2时，固体中铜元素质量保持不变
C．b是固体混合物的质量
D．d是二氧化碳的质量
6．某化学兴趣小组的同学探究木炭还原氧化铜的实验，实验装置如图。实验时，a中的固体由黑色变红色，b中的试管内产生气泡和白色沉淀。
【査阅资料】氧化亚铜（Cu2O）是红色固体，能与稀硫酸发生如下
反应：Cu2O＋H2SO4＝Cu＋CuSO4＋H2O。
【提出问题】已知实验后a中的红色固体含有单质铜，是否还含有
氧化亚铜（Cu2O）呢？
【实验验证】取a中的红色固体少量于试管中，加入____________
溶液，试管中出现___________________________________，证明固体中确实含有Cu2O。
【提出问题】木炭还原氧化铜产生的气体是什么？
【提出猜想】猜想一：CO2；猜想二：CO；猜想三：_________________。
【提出质疑】甲同学认为猜想二不正确，他的理由是____________________________。
【验证猜想】乙同学将木炭还原氧化铜产生的气体通入灼热的氧化铜粉末中，黑色固体变红，证明猜想______是正确的，该反应的化学方程式为____________________________________。
【交流反思】兴趣小组认为上图装置不够完善，为了防止尾气对空气的污染，应该把上图装置中的b部分装置换成下列______装置（填字母序号）。
A B C D
【知识点三】氧化反应与还原反应
1．氧化反应、还原反应
物质与氧发生的反应叫做氧化反应。含氧化合物中的氧被夺去的反应叫做还原反应。简记为“得氧被氧化，失氧被还原”。
2．氧化性、还原性
在反应中物质供给氧的性质叫做氧化性，物质夺取氧的性质叫做还原性。
在2CuO+Ceq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu+CO2↑反应里，氧化铜失去氧而变成了铜单质，氧化铜发生还原反应。木炭是使氧化铜还原为铜的物质，它具有还原性，是还原剂。木炭跟氧化铜里的氧起反应生成了二氧化碳，又发生了氧化反应。氧化铜在反应中提供氧，具有氧化性，是氧化剂。
氧化反应与还原反应是从得氧失氧的角度研究化学反应的，不属于基本反应类型。氧化剂是指能够供给氧的物质，还原剂是指能够得到氧的物质，氧化剂、还原剂指的都是反应物。氧化反应和还原反应是针对化学反应中的某一反应物而言的，如C与CuO的反应中，C发生了氧化反应，CuO发生了还原反应。
氧化剂和还原剂的判断方法
氧化还原反应是一类常见的反应类型，它不属于基本反应类型，初中阶段，主要是从得氧、失氧的角度判断氧化还原反应。
氧化反应是指物质跟氧发生的反应（或者说，物质得到氧的反应）；还原反应是指含氧化合物中的氧被夺去的反应（或者说物质失去氧的反应)。一种物质得到氧，必然有另一种物质失去氧，故氧化反应和还原反应是同时发生的，通常叫做氧化还原反应。
在氧化还原反应中，能提供氧的物质叫做氧化剂，氧化剂失去氧发生的是还原反应；能得到氧的物质叫做还原剂，还原剂发生的是氧化反应。
以碳还原氧化铜为例，它们之间的关系为：
即：氧化剂一失去氧→被还原一发生还原反应；还原剂→得到氧→被氧化→发生氧化反应。
【典型例题】
在2Fe2O3＋3Ceq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))4Fe＋3CO2↑反应中，还原剂是（ ）
A．C B．CO2 C．Fe2O3 D．Fe
【举一反三】
1. 在化学反应，C＋2CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu＋CO2↑中，氧化剂是( )
A．CuO B．C C．Cu D．CO2
2．化学上规定，有化合价升降的反应属于氧化还原反应。下列实验室制取气体的反应不属于氧化还原反应的是( )
A．加热高锰酸钾制O2 B．用双氧水和二氧化锰混合物制O2
C．用大理石和稀盐酸制CO2 D．用金属锌与稀硫酸反应制H2
3．如图是木炭还原氧化侗的微观模拟图，有以下说法，其中不正确的是（ ）
A．氧化铜被夺去氧，发生了还原反应
B．碳夺取了氧，表现出还原性
C．参与反应的三种元素中，只有氧元素的化合价没有改变
D．根据质量守恒定律可知，此反应前后固体的没有改变
【针对训练】
1．高炉炼铁核心反应Fe2O3+3COeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Fe+3CO2中，发生还原反应的物质是（ ）
A．Fe2O3B．COC．FeD．CO2
2．工业炼铁原理为3CO+Fe2O3eq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Fe+3CO2，其中CO体现还原性。下列化学反应中有物质体现还原性的是（ ）
A．SO3+H2O═H2SO4 B．H2+CuOeq \\ac(\s\up6(△),\(==,===))Cu+H2O
C．CuSO4+BaCl2═BaSO4↓+CuCl2D．H2SO4+2NaOH═Na2SO4+2H2O
3．（2021•重庆）已知CO+CuOeq \\ac(\s\up6(△),\(==,===))Cu+CO2，该反应中发生还原反应的物质是（ ）
A．COB．CuOC．CuD．CO2
4．（2021秋•凤凰县期末）对比、分析、归纳是学习化学的重要方法。
（1）已知H2、CO、C是初中化学常见的还原剂，请分析下列反应：
H2+CuOeq \\ac(\s\up6(△),\(==,===))Cu+H2O 3CO+Fe2O3eq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Fe+3CO2 C+O2eq \\ac(\s\up7(点燃),\(===,====))CO2
得出的结论是：物质（如H2、CO、C）作还原剂时，所含元素中，一定有元素的化合价在反应后 （选填“升高”或“降低”或“不变”）。
（2）依据上述结论，则在反应SO2+2H2S＝3S+2H2O中作为还原剂的物质是 。
（3）已知甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的化学式分别为CH4、C2H6、C3H8、C4H10，从中发现这类碳氢化合物的分子中，碳原子和氢原子的结合有一定规律，若1个分子中的碳原子个数为n，则其化学式为 。
5．分类、类比是学习化学常用的方法。
（1）下列实验或操作中均有气泡出现。请从1﹣4号容器内，气泡中气体的主要成分属于纯净物或混合物的角度，将下列实验A与 （填字母）分为一类，分类依据是：气泡中气体的主要成分均属于 。
A．水通电分解 B．检查装置气密性
C．向试管中加入稀硫酸
（2）3CO+Fe2O3eq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))3CO2+2Fe，H2+CuOeq \\ac(\s\up6(△),\(==,===))H2O+Cu，在这两个反应中Fe2O3、CuO都发生了还原反应，据此推测H2+CuOeq \\ac(\s\up6(△),\(==,===))H2O+Cu反应中 发生了还原反应，此反应中氢元素的化合价由 价变为+1。
6．《天工开物》中介绍了用碳和氧化锌在高温条件下冶炼锌的方法，化学方程式为：2ZnO+Ceq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Zn+CO2↑。该反应中具有还原性的反应物是 ，ZnO中锌元素的化合价为 价。
考点达标
1.（2022广西贺州中考）下列物质中，硬度最大的是（ ）
A. C60B. 活性炭C. 石墨D. 金刚石
2.（2022湖南长沙中考） “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. C60单质是由碳原子直接构成的
C. 活性炭具有吸附性D. 金刚石和石墨里碳原子的排列方式相同
4.（2022湖南郴州）有关碳及其化合物说法错误的是（ ）
A. 金刚石是由碳元素组成的天然存在的最硬的物质
B. 绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳并放出氧气
C. 一氧化碳气体易溶于水
D. 加热条件下，木炭可使氧化铜还原为铜
5．（2022年云南省昆明市中考）填涂答题卡需要用2B铅笔，铅笔芯中含有石墨。下列属于石墨化学性质的是（ ）
A．金属光泽B．质软C．导电性D．可燃性
6．我国古代的珍贵字画，虽年深日久仍不变色，原因是常温下墨汁中的含碳单质（ ）
A．化学性质稳定B．具有氧化性
C．具有还原性D．具有可燃性
7．科学家已证实了有一种具有空心球状结构的N60分子，以下判断不正确的是（ ）
A．N60和N2都是氮元素的单质B．N60的相对分子质量是840
C．N60中含有30个氮分子D．N60中氮元素的化合价为0
8．据报道，科学家已经研制出世界上最薄的材料——碳膜片，其厚度只有一根头发的二十万分之一。如下图所示，这种碳膜片形状如蜂巢，是由碳原子构成的六边形单元向外延展而成，下列有关碳膜片的说法中，正确的是（ ）
A．碳膜片属于单质
B．碳膜片与C60是同一种物质
C．碳膜片属于一种新型的金属材料
D．碳膜片属于一种新型化合物
9．碳纳米管是一种由碳原子构成的直径为几个纳米的空心管，下列说法错误（ ）
A．碳纳米管是一种新型的化合物
B．碳纳米管常温下性质稳定
C．碳纳米管完全燃烧生成物是CO2
D．碳纳米管材料管道多，表面积大吸附强
10．下图是金刚石、石墨、C60、碳纳米管结构示意图，下列说法正确的是（ ）

金刚石 石墨 C60 碳纳米管
A．这四种物质都很软，可作润滑剂
B．这四种物质碳原子的排列方式相同
C．这四种物质完全燃烧后的产物都是CO2
D．这四种物质的结构中都是每个碳原子连接3个碳原子
巩固提升
11．（2022年山东省泰安市中考）中国政府向世界宣布2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。下列做法不利于实现“碳达峰、碳中和”的是（ ）
A．绿色出行B．火力发电C．植树造林D．节约用电
12．（2022年江苏省扬州市中考）下列物质的性质与用途具有对应关系的是（ ）
A．石墨能导电，可用于制作铅笔芯B．氮气是无色气体，可用作保护气
C．一氧化碳难溶于水，可用于高炉炼铁D．浓硫酸具有吸水性，可用于干燥氧气
13．（2022年江苏省连云港市中考）下列物质的性质与用途具有对应关系的是（ ）
A．活性炭有吸附性，可用于净水B．石墨有导电性，可用于生产铅笔芯
C．一氧化碳有可燃性，可用来炼铁D．碳酸钙难溶于水，可用作补钙剂
14．（2022年湖南省怀化市中考）物质的性质决定用途。下列关于物质的性质与用途对应不正确的是（ ）
A．熟石灰呈碱性，可用于改良酸性土壤
B．活性炭具有疏松多孔的结构，吸附性强，可用做冰箱除味剂
C．氮气的化学性质活泼，可用于食品充氮防腐
D．浓硫酸有吸水性，在实验室中常用它做干燥剂
15．石墨烯是一种由碳原子组成的六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，碳纳米管主要是由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管，它们的微观结构如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．碳元素只能组成碳纳米管和石墨烯两种单质
B．碳纳米管不与其他物质发生反应
C．构成石墨烯的原子间有一定间隔
D．构成碳纳米管的原子不再运动
16．（2022•三水区校级开学）石墨具有优异的光学、电学和力学特性，是一种革命性材料。如图为金刚石、石墨和石墨烯的结构模型，图中小球代表碳原子，下列说法正确的是（ ）
①石墨烯是一种新型化合物
②三种物质分别在足量的氧气中完全燃烧的产物相同
③金刚石和石墨烯是组成相同但结构不同的两种物质
④构成金刚石和石墨的原子大小不同
A．①④B．②③C．①③D．②③④
17．“见著之微，见微之著”是化学的思维方法。如图为金刚石、石墨、足球烯的结构示意图。下列说法正确的是（ ）
A．它们都是由原子直接构成的
B．构成它们的原子的种类和大小都不同
C．构成它们的原子种类相同，但原子的排列方式不同
D．只有石墨和足球烯能在氧气中燃烧，金刚石不能燃烧
18．下列关于用途的叙述，错误的是（ ）
A．用活性炭做冰箱除味剂 B．用活性炭冶炼金属
C．用石墨和黏土可制成铅笔芯 D．用石墨可做干电池的电极
19．下列关于碳的各种模型（如图）的说法，正确的是（ ）

A．由图1可推测常温下碳的化学性质很活泼
B．由图2可知一个碳原子的质量为12.01g
C．图3中三种物质完全燃烧后的产物相同
D．图3中石墨在一定条件下转化为金刚石，发生的是物理变化
20．(2022年陕西省中考B卷）化学实验中常会出现一些“出乎意料”的现象或结果，下列各项对相关异常情况的解释不合理的是（ ）
21．（2022年江西省中考）取碳和氧化铜的混合物ag在一定条件下恰好完全反应，相关量的变化如下图，下列说法正确的是（ ）
A．M点对应的固体物质只有两种
B．N点对应的固体为黑色
C．反应后产生气体的总质量为(a－b)g
D．0～t2min内，固体中铜元素的质量分数不变
22．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1是碳原子结构示意图，碳原子的最外层电子数为 。
（2）图2、3、4对应三种碳单质，图2单质的名称是 ；它们的物理性质相差很大，其原因是 。
（3）普通干电池采用石墨作为电极材料，是利用石墨优良的 性。
（4）如图5是木炭还原氧化铜的实验，实验中酒精灯火焰处加网罩，其作用是 。此反应中发生还原反应的物质是 （填化学式）。
23．金刚石、石墨、C60都是由碳元素形成的单质，它们的原子排列方式不同，导致它们在性质上存在着明显差异。
（1）请写出另一组由同种元素形成的不同单质 。
（2）石墨具有优良的 ，常用作干电池的电极。
（3）硅是一种良好的半导体材料。工业上制粗硅的反应为：2C+SiO2eq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))Si+2CO↑，该反应中SiO2发生 （填“氧化”或“还原”）反应。
（4）已知反应：2Mg+CO2eq \\ac(\s\up7(点燃),\(===,====))2 +C，则Mg着火时 （填“能”或“不能”）使用干粉灭火器灭火。
24．实验小组利用如图所示装置分别进行木炭还原氧化铜的实验。

（1）木炭与氧化铜反应的化学方程式为 ，该反应的基本反应类型是 。
（2）实验开始前，将木炭研磨成粉末状与氧化铜粉末均匀混合，简要说明其原理及目的 ；酒精灯上加铜网的作用是 。
（3）图1实验中可观察到的现象是 。图2实验中，当试管底部的固体颜色发生明显变化时，停止加热；发现试管中的固体颜色仍由下而上继续蔓延，由此现象可以说明木炭与氧化铜的反应是（填“吸热”或“放热”） 反应。
（4）反应结束一段时间后，发现图1的试管中生成的部分铜单质的颜色发生改变；而图2装置可以避免这种现象的发生。写出图2实验的操作步骤 。
25．我国劳动人民早在五千年前就会使用木炭炼铜，在化学实验室里模拟炼铜，既可用传统的实验装置(见图甲)，又可用改进的微型实验装置(见图乙)。化学兴趣小组采用图乙装置，开展以下探究活动。
(1)写出木炭与氧化铜反应的化学方程式________________________，其中发生还原反应的物质是________。
(2)判断木炭与氧化铜已经发生反应的依据是_________________________________________________。
(3)使用图乙装置与使用图甲装置相比，其优点是__________(写出一条即可)。
(4)用甲装置进行实验，完毕后先停止加热，可能引起的后果是__________________________。
26．某同学在学习木炭和氧化铜反应的知识后，产生了疑问：木炭与氧化铜反应生成的气体有哪些?同学们带着疑问进行了下列探究：
[提出猜想]猜想一：只有CO2；猜想二：只有CO；猜想三：_____。
[查阅资料]没有磷钼酸溶液的氯化钯试纸遇二氧化碳无变化，但遇到微量一氧化碳会立即变成蓝色。
[实验步骤]连接好实验装置，并进行实验，装置如下图所示（夹持仪器已省） ：
步骤一：实验前先通一段时间N2；步骤二：点燃酒精喷灯加热。
玻璃管中的现象是_____。
[实验结论]
（1）若观察到氯化钯试纸不变色，澄清石灰水变浑浊，则猜想一成立， 请写出澄清石灰水变浑浊的化学方程式：_____。
（2）若观察到氯化钯试纸变蓝，澄清石灰水不变浑浊，则猜想_____成立。
（3）若观察到氯化钯试纸_____，澄清石灰水_____，则猜想三成立。
[实验反思]
（1）该实验开始前通一会儿N2的目的是：_____。
（2）有同学认为该装置需要添加尾气处理装置，你认为是否需要?请说明理由。_____。
27．实验室可利用碱式碳酸铜【Cu2(OH)2CO3】制备氧化铜，并进行碳粉还原氧化铜的实验。
（1）制备氧化铜并检验产物，装置如图所示（省略夹持仪器）：

A B C D
步骤一：连接A和B，打开活塞，通入空气。
步骤二：关闭活塞，连上C和D，开始加热。
步骤三：在加热过程中，记录在B中固体质量变化如下表，在t3时停止加热。
B中发生反应的化学方程式为：___Cu2(OH)2CO3＝___CuO＋___H2O＋___CO2↑；
C中的试剂是________；。。。。。A的作用是吸收空气中的_____________水蒸气和二氧化碳，防止对产物检验造成干扰。选择t3时停止加热的理由是____________________________________________________。
（2）一定量碳粉还原（1）中制得的氧化铜并检验产物，装置如图
所示：
实验过程中，观察到F中溶液变浑浊，E中的现象是____________________________；反应完全后，若仅撤走酒精喷灯停止加热，可能导致的后果是___________________________。
（3）分析：若（1）中省略步骤三，对（2）中反应产物判断可能产生的影响及其原因：______________
_________________________________________________。
28．（2021秋•东莞市期末）李洋同学在实验室用木炭和氧化铜两种黑色粉末在高温下反应制取单质铜，他联想到单质碳的一些化学性质，认为在该实验中还可能会有CO产生。
【查阅资料】CO气体能使湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色。
【实验验证】
（1）点燃A处酒精灯，数分钟后发现试管中的黑色固体物质变红，反应的化学方程式为： 。
（2）装置B中发生反应的化学方程式为： 。
（3）刚开始预热时，B中立即有气泡产生，但石灰水不变浑浊，原因是 ，实验结束后应该先 （填“熄灭酒精灯”或“拿出导管”）。
（4）C装置中出现 的现象，说明有CO气体生成，证明该同学的判断是正确的。
【实验反思】（5）李洋同学对CO产生的原因进行了分析。
①原因一：木炭和氧化铜在高温条件下直接反应放出产生CO。
②原因二：反应中的一种产物和反应物木炭又发生了新的化学反应，产生了CO，请你从原因一、原因二中选择其一，用化学方程式表示其反应原理： 。
（6）此实验装置存在缺陷，应该如何改进？ 。
项目
金刚石
石墨
C60
结构
外观
无色透明、正八面体形状的固体
深灰色、不透明的细鳞片状固体，有金属光泽
—
硬度
天然存在的最硬的物质
软、滑，在纸上划过可留下痕迹
—
熔点
很高
高（耐高温）
较低
导电性
几乎不导电
优良
—
导热性
差
良好
差
用途
钻头、刻刀、装饰品
润滑剂、铅笔芯、电极
作超导体、制备新材料、医学应用
物理性质差异的原因
金刚石、石墨和C60虽然都是碳的单质，但其单质中碳原子的排列方式不同，所以它们的物理性质差异很大
实验
异常情况
未看到火星四射
滤液浑浊
测定结果偏大
澄清石灰水未变浑浊
选项
A．可能是温度未达到铁丝的着火点
B．可能是滤纸破损
C．可能是红磷的量不足
D．可能是二氧化碳中混有氯化氢气体
加热时间（min）
0
t1
t2
t3
B中固体质量（g）
6.66
5.20
4.80
4.80
6.1 金刚石、石墨和C60
考点精讲
【知识点一】碳的单质
1. 金刚石、石墨和C60
【特别提醒】
（1）C60由分子构成，C60可以表示一个C60分子，每个分子由60个碳原子构成。
（2）碳：指碳元素、碳原子、碳的单质及化合物，在物质组成中写“碳”。
（3）炭：指的是具体的物质，如木炭、焦炭、活性炭、炭黑，这些碳的单质的名称中写“炭”。
2．无定形碳
无定形碳：由石墨的微小晶体和少量杂质构成，没有固定形状。常见的无定形碳：木炭、活性炭、焦炭、炭黑。
木炭、活性炭、焦炭、炭黑等物质的主要成分都是碳单质，它们的结构与石墨类似。
①木炭：具有疏松多孔的结构，有吸附性，常用于吸附色素和异味。
②活性炭：用于防毒面具、制糖、吸附色素和异味。
③焦炭：用于冶金工业。
④炭黑：常用于制造墨、油漆、颜料等。
【特别提醒】
①一种元素可以组成不同种单质；
②石墨在一定条件下可以转化为金刚石，该变化为化学变化；
③活性炭的吸附性是物理性质。
3. 活性炭的吸附实验
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（成活性炭）。轻轻振荡锥形瓶，红色溶液变成无色溶液。因为活性炭具有吸附性，能吸附水中的有色物质。
【典型例题】
（2022·广西贺州·中考真题）下列物质中，硬度最大的是（ ）
A．C60B．活性炭C．石墨D．金刚石
【答案】D
【解析】A、C60是人造物质，有弹性，硬度不大，不符合题意；
B、活性炭具有疏松多孔的结构，硬度也不大，不符合题意；
C、石墨很软，是最软的矿物之一，不符合题意；
D、金刚石是天然存在的最硬的物质，符合题意；
故选D。
【举一反三】
1. （2022·吉林·中考真题）碳元素能组成多种单质。下列关于碳单质的说法中正确的是（ ）
A．硬度都很大B．都可用于制造铅笔芯
C．都是黑色固体D．常温下化学性质都不活泼
【答案】D
【解析】A、由于碳原子的排列方式不同，金刚石和石墨的性质存在差异，金刚石的硬度很大，石墨的质地软，故A不符合题意；
B、金刚石的硬度很大，不能用于制造铅笔芯，石墨的质地软，可用于制造铅笔芯，故B不符合题意；
C、纯净的金刚石是无色透明的正八面体形状的固体，故C不符合题意；
D、常温下碳单质的化学性质都不活泼，故D符合题意。
故选D。
2.（2022·湖南长沙·中考真题）“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．C60单质是由碳原子直接构成的
C．活性炭具有吸附性D．金刚石和石墨里碳原子的排列方式相同
【答案】C
【解析】A、石墨具有良好的导电性，不符合题意；
B、C60由C60分子构成，不符合题意；
C、活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，符合题意；
D、金刚石和石墨均是碳原子构成，但是碳原子的排列方式不同，不符合题意。
故选C。
3. C60在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。关于C60的叙述不正确的是（ ）
A．该物质由C60分子构成
B．该物质由60个碳原子构成
C．其相对分子质量为720
D．C60和C70是两种物质
【答案】B
【解析】
A、C60由C60分子构成，故正确；
B、每个C60分子由60个碳原子构成，故错误；
C、C60相对分子质量为12×60＝720，故正确；
D、C60和C70的分子构成不同，属于两种物质，故正确。
故选B。
【技巧方法】
①物质的性质决定物质的用途，物质的用途在一定程度上反应物质的性质。
② 一种元素可以组成不同种单质；
③ 石墨在一定条件下可以转化为金刚石，该变化为化学变化；
④ 活性炭的吸附性是物理性质。
【拓展延伸】
1、碳单质物理性质差别的原因为碳原子的排列顺序不同。金刚石中碳原子排列呈正四面体结构，石墨中碳原子排列呈片层结构，C60中碳原子排列呈足球状结构。
2、无定性碳
活性炭、木炭具有强烈的吸附性，木炭可用于食品、工业产品中除去色素、异味等，活性炭可用于防毒面具中除去毒气、制糖业中脱色以制白糖；焦炭用于冶铁，炭黑加到橡胶里能够增加轮胎的耐磨性。
【针对训练】
1．（2022年云南省昆明市中考）填涂答题卡需要用2B铅笔，铅笔芯中含有石墨。下列属于石墨化学性质的是（ ）
A．金属光泽B．质软C．导电性D．可燃性
【答案】D
【解析】通过化学变化才能体现出来的性质属于化学性质。
A、金属光泽不需要通过化学变化就能体现，属于物理性质，不符合题意；
B、质软不需要通过化学变化就能体现，属于物理性质，不符合题意；
C、导电性不需要通过化学变化就能体现，属于物理性质，不符合题意；
D、可燃性需要通过化学变化就能体现，属于物理性质，符合题意。
故选D。
2. 下列说法中，错误的是（ ）
A．C60可用作超导材料B．木炭可用作电池电极
C．石墨可用于制铅笔芯D．金刚石可用于裁割玻璃
【答案】B
【解析】
A、C60具有金属光泽，有许多优异性能，如超导、强磁性、耐高压、抗化学腐蚀、在光、电、磁等领域有潜在的应用前景，故A正确。
B、石墨用作电池的电极，是因为石墨具有导电性，木炭导电性较差，故B错误；
C、石墨很软且在纸上划过会留下痕迹，故可用于制作铅笔芯，故C正确；
D、金刚石是自然界中硬度最大的物质，可用于裁割玻璃，故D正确。故选B。
3. 金刚石、石墨物理性质差异很大，是因为它们（ ）
A．原子大小不同B．原子数目不同
C．原子排列方式不同D．由不同种原子构成
【答案】C
【解析】
金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质，构成金刚石和石墨的碳原子的排列方式不同，物理性质有很大的差异，故选C。
4. 下列有关金刚石、石墨、C60的说法中，错误的是（ ）
A．C60是一种新型的化合物
B．金刚石是天然存在最硬的物质
C．金刚石、石墨、C60在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳
D．金刚石与石墨物理性质不同的原因是碳原子的排列方式不同
【答案】A
【解析】
A、化合物中含有多种元素，而C60只含有碳一种元素，属于单质，错误；B、金刚石是天然存在最硬的物质，正确；C、金刚石、石墨、C60都含有碳元素，在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳，正确；D、金刚石与石墨物理性质不同的原因是碳原子的排列方式不同，正确；故选A。
5.多彩的“碳”，多姿的生活，相信随着科学技术的发展，碳单质的用途将不断扩大。

(1)如图1物质的用途中，利用了石墨导电性的是________(填序号)。
(2)炭雕(如图2)是活性炭成型技术与传统雕刻工艺的完美结合，这里利用了活性炭的________(填“物理”或“化学”)性质。
(3)世界上最轻的材料“碳海绵”由碳元素组成，具有多孔结构，弹性好。它对石油有很强的吸附能力(不吸水)，将吸入的石油挤出后仍可恢复原状。下列关于碳海绵的说法正确的是________(填字母)。
A.具有吸附性B.可重复利用C.可处理海上石油泄漏
【答案】(1)④ (2)物理 (3)ABC
【解析】
(1)石墨具有导电性，可以制成电极。
(3)碳海绵具有多孔结构，具有吸附性；碳海绵将吸入的石油挤出后仍可恢复原状，可重复使用；碳海绵对石油有很强的吸附能力，可处理海上石油泄漏。
【知识点二】碳的化学性质
1．常温下，碳单质的化学性质稳定
在常温下，碳的化学性质不活泼。碳受日光照射或与空气、水等接触都不容易起变化。
实际生活中利用这一性质有以下应用：
（1）需要长期保存的档案材料一般用碳素墨水书写。
（2）木质电线杆埋入地下部分用火烧焦。
2．碳能与氧气反应——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。
（1）氧气充足时，完全燃烧：C+O2eq \\ac(\s\up7(点燃),\(===,====))CO2
（2）氧气不充足时，不完全燃烧：2C+O2eq \\ac(\s\up7(点燃),\(===,====))2CO
无论碳燃烧是否充分，都会放出热量，因此碳是生活生产中常用的燃料。
3．碳能与某些金属氧化物反应——还原性
单质碳在高温下可以和某些氧化物反应，夺取这些氧化物中的氧，表现出还原性。
（1）木炭还原氧化铜
①实验操作
a．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；
b．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；
c．集中加热；
d．过几分钟后，先撤出导气管，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
澄清的石灰水变浑浊；黑色固体逐渐变成红色。
③实验原理
C+2CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu+CO2↑
在碳还原氧化铜的反应中，C在反应中得到氧，发生氧化反应，具有还原性。CuO在反应中失去氧，发生还原反应，具有氧化性。
④实验操作目的及注意事项
a．反应开始的标志：澄清的石灰水变浑浊。
b．试管口应略向下倾斜：防止冷凝水倒流使试管炸裂。
c．在酒精灯上加网罩的目的：集中火焰、提高温度。
d．配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：防止已经还原的铜被氧气重新氧化。
e．实验完毕后先熄灭酒精灯的后果：石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂。
（2）工业上，用焦炭和铁的氧化物反应冶炼铁：2Fe2O3+3Ceq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))4Fe+3CO2↑
（3）高温下，木炭还能与二氧化碳反应：C+CO2eq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2CO
（4）高温下，木炭还能与水反应：C（红热）+H2O（蒸汽）eq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))CO+H2O
注：工业上水煤气的制取方法
【典型例题】
1．（2022年山东省泰安市中考）物质的性质决定用途。下列物质的用途中利用其化学性质的是（ ）
A．氧气用于气焊B．干冰用于人工降雨
C．铜用于制导线D．活性炭用于除冰箱异味
【答案】A
【解析】
A、氧气用于气焊，是因为氧气具有助燃性，助燃性属于化学性质；
B、干冰用于人工降雨，是因为干冰升华吸热，不需要通过化学变化就能表现出来，利用的是其物理性质；
C、铜用于制导线，是因为铜具有良好的导电性，导电性属于物理性质；
D、活性炭用于除冰箱异味，是因为活性炭具有吸附性， 吸附性属于物理性质。
故选A。
2. （2022年吉林省中考）碳元素能组成多种单质。下列关于碳单质的说法中正确的是（ ）
A. 硬度都很大B. 都可用于制造铅笔芯
C. 都是黑色固体D. 常温下化学性质都不活泼
【答案】D
【解析】
A、由于碳原子的排列方式不同，金刚石和石墨的性质存在差异，金刚石的硬度很大，石墨的质地软，故A不符合题意；
B、金刚石的硬度很大，不能用于制造铅笔芯，石墨的质地软，可用于制造铅笔芯，故B不符合题意；
C、纯净的金刚石是无色透明的正八面体形状的固体，故C不符合题意；
D、常温下碳单质的化学性质都不活泼，故D符合题意。
故选D。
【举一反三】
1．“钻石恒久远，一颗永流传”这句广告词，被美国的《广告时代》评为20世纪的经典广告词之一，该广告词能体现的钻石的性质是（ ）
A.硬度大B.不能导电C.化学性质稳定D.熔点低
【答案】C
【解析】
钻石是由金刚石打磨而成的，金刚石的主要成分是碳，在常温下，碳的化学性质稳定。
2．(2022独家原创)高科技让冬奥“暖暖的”，北京冬奥礼仪服使用的石墨烯发热材料是目前世界上导热率最高的材料之一。石墨烯是单层的石墨片，下列有关石墨烯的说法不正确的是（ ）
A.石墨烯完全燃烧的产物为CO2B.石墨烯在一定条件下可还原氧化铜
C.石墨烯是一种新型化合物D.石墨烯与金刚石的碳原子的排列方式不同
【答案】C
【解析】石墨烯是由碳元素组成的单质。
3．单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。工业上通过以下反应将自然界中的二氧化硅(SiO2)转化为硅：SiO2+2Ceq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))Si+2CO↑，下列分析正确的是（ ）
A.二氧化硅发生了氧化反应B.碳发生了还原反应C.碳表现还原性D.碳表现氧化性
【答案】C
【解析】物质得到氧的反应是氧化反应，物质失去氧的反应是还原反应，故A、B项均不正确；物质夺取氧的性质是还原性，物质供给氧的性质是氧化性，故项正确，D项不正确。
4．(2022河北辛集期末)如图是用木炭在高温条件下还原氧化铜的实验装置图，按要求回答下列问题。
(1)实验中在酒精灯上加装了金属网罩，作用是________________________________________。
(2)加热一段时间后，被加热的试管中观察到的现象是________________________________,发生反应的化学方程式为________________________________________________________。
(3)停止加热时，应该________________________________________,再熄灭酒精灯，原因是__________________________________________________________________________。
【答案】
(1)集中火焰，提高温度
(2)黑色粉末逐渐变为红色 C+2CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu+CO,↑
(3)先把导管移出装有澄清石灰水的试管防止石灰水倒吸，使试管炸裂
【解析】
(3)停止加热时，应该先把导管移出装有澄清石灰
【技巧方法】
解答这类题目，首先要理解和熟记碳的化学性质及其反应现象、化学方程式和用途等相关知识。然后根据所给的实验、问题情景或图表信息等，结合所学的相关知识和技能，以及自己的生产或生活经验所得，细致地分析题意或图表信息等各种信息资源，联系起来综合分析，按照题目要求进行认真地选择或解答。
【拓展延伸】
碳原子常温下化学性质稳定的原因为最外层电子数为4个，达到半稳定结构，故化学性质不稳定。
【针对训练】
1．两份质量相等的碳,一份与足量的氧气完全反应生成二氧化碳,另一份与氧气反应全部生成一氧化碳,则前者与后者消耗氧气的质量比为（ ）
A．2:1B．1:2
C．3:4D．3:8
【答案】A
【解析】碳充分燃烧时，C+O2eq \\ac(\s\up5(点燃),\(===,====))CO2，一个碳原子跟两个氧原子结合生成一分子二氧化碳，即一个碳原子消耗两个氧原子；碳不充分燃烧时，2C+O2eq \\ac(\s\up5(点燃),\(===,====))2CO，一个碳原子跟一个氧原子结合生成一分子一氧化碳，即一个碳原子消耗一个氧原子；由于两份碳的质量相等，碳原子的质量一定。设每份碳中碳原子的个数为x，则生成二氧化碳和一氧化碳时消耗氧气的质量之比为：（氧原子的质量×2x）：（氧原子的质量×x）=2：1前者与后者消耗氧气的质量之比2：1。故选A。
2．已知：C+2CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu+CO2↑。如图表示一定量的木炭和氧化铜固体混合物受热过程中，某变量y随加热时间的变化趋势，其中纵坐标y表示（ ）
A．固体的质量
B．固体中氧化铜的质量
C．二氧化碳的质量
D．固体中铜元素的质量分数
【答案】D
【解析】A、氧化铜和碳反应生成铜和二氧化碳，固体质量逐渐减小，错误；B、氧化铜的质量逐渐减小到零，错误；C、二氧化碳的质量应该从零开始不断增加，错误；D、铜元素质量不变，固体质量逐渐减小，所以固体中铜元素的质量分数逐渐增加，然后不变，正确。故选D。
3．用纯净的木炭粉还原氧化铜粉末时，可能发生的化学反应是：C+2CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu+CO2↑，C+2CuOeq \\ac(\s\up5(△),\(===,====))Cu+CO↑．某同学设计实验，欲证明氧化铜中含有氧元素，实验装置如图。有关说法不正确的是（ ）
A．实验前先通入N2的目的是排尽玻璃管中的空气，防止干扰
B．本实验能证明含氧元素的证据是澄清石灰水变浑浊
C．硬质玻璃管中黑色固体变红，可以证明氧化铜含有氧元素
D．本实验的不足是没有处理尾气
【答案】C。
【解析】
A、实验前先通入N2的目的是排尽玻璃管中的空气，防止氧气对证明氧化铜中含有氧元素造成干扰，故选项说法正确。
B、二氧化碳能使石灰水变浑浊，二氧化碳中含有氧元素，可以判断氧化铜中的确含有氧元素，故选项说法正确。
C、硬质玻璃管中黑色固体变红，说明生成了铜，不能证明氧化铜含有氧元素，故选项说法错误。
D、实验中可能由一氧化碳生成，一氧化碳有毒，会污染空气，本实验的不足是没有处理尾气，故选项说法正确。
4．在高温条件下，碳能使二氧化碳转变成一氧化碳：C+CO2eq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2CO，下列说法不正确的是（ ）
A．反应中碳发生了还原反应
B．产物是空气污染物之一
C．该反应为吸热反应
D．该反应中原子数目在反应前后不变
【答案】A
【解析】A、碳夺取了二氧化碳中的氧，发生了氧化反应，故选项说法错误；B、生成物是一氧化碳，是空气污染物之一，故选项说法正确；C、该反应在高温下进行，为吸热反应，故选项说法正确；D、由质量守恒定律，该反应中原子数目在反应前后不变，故选项说法正确。
故选A。
5．已知：2CuO+Ceq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu+CO2↑．如图表示一定质量的CuO和C固体混合物在受热过程中各物质质量随时间的变化趋势。下列说法中错误的是（ ）
A．t1时，开始发生反应
B．t1和t2时，固体中铜元素质量保持不变
C．b是固体混合物的质量
D．d是二氧化碳的质量
【答案】C。
【解析】A、碳与氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，由图示可知，t1时，开始发生反应，故选项说法正确。
B、碳与氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，t1和t2时，固体中铜元素质量保持不变，故选项说法正确。
C、图中b反应后减少至0，固体混合物的质量逐渐减少，但不可能减少至0，故选项说法错误。
D、碳与氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为：C+2CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu+CO2↑，生成铜和二氧化碳的质量比为128：88，则d是二氧化碳的质量，故选项说法正确。
6．某化学兴趣小组的同学探究木炭还原氧化铜的实验，实验装置如图。实验时，a中的固体由黑色变红色，b中的试管内产生气泡和白色沉淀。
【査阅资料】氧化亚铜（Cu2O）是红色固体，能与稀硫酸发生如下
反应：Cu2O＋H2SO4＝Cu＋CuSO4＋H2O。
【提出问题】已知实验后a中的红色固体含有单质铜，是否还含有
氧化亚铜（Cu2O）呢？
【实验验证】取a中的红色固体少量于试管中，加入____________
溶液，试管中出现___________________________________，证明固体中确实含有Cu2O。
【提出问题】木炭还原氧化铜产生的气体是什么？
【提出猜想】猜想一：CO2；猜想二：CO；猜想三：_________________。
【提出质疑】甲同学认为猜想二不正确，他的理由是____________________________。
【验证猜想】乙同学将木炭还原氧化铜产生的气体通入灼热的氧化铜粉末中，黑色固体变红，证明猜想______是正确的，该反应的化学方程式为____________________________________。
【交流反思】兴趣小组认为上图装置不够完善，为了防止尾气对空气的污染，应该把上图装置中的b部分装置换成下列______装置（填字母序号）。
A B C D
【答案】
【实验验证】稀硫酸；固体部分溶解，溶液由无色变成蓝色；
【提出猜想】CO2和CO；
【提出质疑】仅有一氧化碳时不能使澄清石灰水变浑浊；
【验证猜想】三；CO＋CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))Cu＋CO2；
【交流反思】A或B或D。
【解析】本题主要考查物质的性质，解答时要根据各种物质的性质，结合各方面条件进行分析、判断，从而得出正确的结论。
【实验验证】取a中的红色固体少量于试管中，加入稀硫酸，试管中出现固体部分溶解，溶液由无色变成蓝色，说明氧化亚铜和硫酸反应生成了硫酸铜，证明固体中确实含有Cu2O。
【提出猜想】猜想一：CO2；猜想二：CO；猜想三：CO2和CO；
【提出质疑】甲同学认为猜想二不正确，理由是一氧化碳不能和氢氧化钙反应，因此b中的试管内不能产生白色沉淀。
【验证猜想】乙同学将木炭还原氧化铜产生的气体通入灼热的氧化铜粉末中，黑色固体变红，说明氧化铜和一氧化碳反应生成了铜和二氧化碳，证明猜想三是正确的；
【交流反思】为了防止尾气对空气的污染，应该把上图装置中的b部分装置换成如图2中的A、B、D都可以，这是因为A、B、D装置都能够防止一氧化碳进入空气中。
【知识点三】氧化反应与还原反应
1．氧化反应、还原反应
物质与氧发生的反应叫做氧化反应。含氧化合物中的氧被夺去的反应叫做还原反应。简记为“得氧被氧化，失氧被还原”。
2．氧化性、还原性
在反应中物质供给氧的性质叫做氧化性，物质夺取氧的性质叫做还原性。
在2CuO+Ceq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu+CO2↑反应里，氧化铜失去氧而变成了铜单质，氧化铜发生还原反应。木炭是使氧化铜还原为铜的物质，它具有还原性，是还原剂。木炭跟氧化铜里的氧起反应生成了二氧化碳，又发生了氧化反应。氧化铜在反应中提供氧，具有氧化性，是氧化剂。
氧化反应与还原反应是从得氧失氧的角度研究化学反应的，不属于基本反应类型。氧化剂是指能够供给氧的物质，还原剂是指能够得到氧的物质，氧化剂、还原剂指的都是反应物。氧化反应和还原反应是针对化学反应中的某一反应物而言的，如C与CuO的反应中，C发生了氧化反应，CuO发生了还原反应。
氧化剂和还原剂的判断方法
氧化还原反应是一类常见的反应类型，它不属于基本反应类型，初中阶段，主要是从得氧、失氧的角度判断氧化还原反应。
氧化反应是指物质跟氧发生的反应（或者说，物质得到氧的反应）；还原反应是指含氧化合物中的氧被夺去的反应（或者说物质失去氧的反应)。一种物质得到氧，必然有另一种物质失去氧，故氧化反应和还原反应是同时发生的，通常叫做氧化还原反应。
在氧化还原反应中，能提供氧的物质叫做氧化剂，氧化剂失去氧发生的是还原反应；能得到氧的物质叫做还原剂，还原剂发生的是氧化反应。
以碳还原氧化铜为例，它们之间的关系为：
即：氧化剂一失去氧→被还原一发生还原反应；还原剂→得到氧→被氧化→发生氧化反应。
【典型例题】
在2Fe2O3＋3Ceq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))4Fe＋3CO2↑反应中，还原剂是（ ）
A．C B．CO2 C．Fe2O3 D．Fe
【答案】A
【解析】根据氧化还原反应的相关概念“得到氧的为还原剂，还原剂被氧化，发生氧化反应，得到的产物是氧化产物”可知：该反应中得到氧的是单质碳，所以还原剂是碳。故A选项正确。
【举一反三】
1. 在化学反应，C＋2CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu＋CO2↑中，氧化剂是( )
A．CuO B．C C．Cu D．CO2
【答案】A
【解析】根据氧化还原反应的相关概念“失去氧的为氧化剂，氧化剂被还原，发生还原反应，得到的产物是还原产物”可知：该反应中失去氧的是氧化铜，所以氧化剂是氧化铜。故A选项正确。
2．化学上规定，有化合价升降的反应属于氧化还原反应。下列实验室制取气体的反应不属于氧化还原反应的是( )
A．加热高锰酸钾制O2 B．用双氧水和二氧化锰混合物制O2
C．用大理石和稀盐酸制CO2 D．用金属锌与稀硫酸反应制H2
【答案】C
【解析】本题考查了氧化还原反应，掌握氧化还原反应和化合价的关系是解答本题的关键。
A．加热高锰酸钾制O2中氧元素的化合价由﹣2价变为0价，锰元素的化合价由﹢7价变为﹢6价和﹢4价，化合价有升降，属于氧化还原反应。故A选项不符合题意；
B．用双氧水和二氧化锰混合物制O2中氧元素的化合价由﹣1价变为﹣2价和0价，化合价有升降，属于氧化还原反应。故B选项不符合题意；
C．用大理石和稀盐酸制CO2中各元素的化合价都没有改变，不属于氧化还原反应。故C选项符合题意；
D．用金属锌与稀硫酸反应制H2中锌的化合价由0价变为﹢2价，氢元素的化合价由﹢1价变为0价，化合价有升降，属于氧化还原反应。故D选项不符合题意。
3．如图是木炭还原氧化侗的微观模拟图，有以下说法，其中不正确的是（ ）
A．氧化铜被夺去氧，发生了还原反应
B．碳夺取了氧，表现出还原性
C．参与反应的三种元素中，只有氧元素的化合价没有改变
D．根据质量守恒定律可知，此反应前后固体的没有改变
【答案】D。
【解析】A、根据图示可知氧化铜被夺去氧，发生了还原反应，故A正确；
B、根据图示可知碳夺取了氧，表现出还原性，故B正确；
C、参与反应的三种元素中，只有氧元素的化合价没有改变，碳元素的化合价由0价变为+4价，铜元素的化合价由+2价变为0价，故C正确；
D、根据质量守恒定律可知，参加反应木炭和氧化铜的质量等于生成铜和二氧化碳的质量，所以此反应前后固体的减少，故D错误。
【针对训练】
1．高炉炼铁核心反应Fe2O3+3COeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Fe+3CO2中，发生还原反应的物质是（ ）
A．Fe2O3B．COC．FeD．CO2
【答案】A。
【解析】一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，在此反应中一氧化碳得氧发生了氧化反应，是还原剂；氧化铁失氧发生了还原反应，是氧化剂。
2．工业炼铁原理为3CO+Fe2O3eq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Fe+3CO2，其中CO体现还原性。下列化学反应中有物质体现还原性的是（ ）
A．SO3+H2O═H2SO4 B．H2+CuOeq \\ac(\s\up6(△),\(==,===))Cu+H2O
C．CuSO4+BaCl2═BaSO4↓+CuCl2 D．H2SO4+2NaOH═Na2SO4+2H2O
【答案】B。
【解析】A、该反应体现二氧化硫和水能反应的性质，错误；
B、该反应中氢气夺取了氧化铜中的氧，体现还原性，正确；
C、该反应是物质阴阳离子的交换，不体现还原性，错误；
D、该反应是物质阴阳离子的交换，不体现还原性，错误。
故选：B。
3．（2021•重庆）已知CO+CuOeq \\ac(\s\up6(△),\(==,===))Cu+CO2，该反应中发生还原反应的物质是（ ）
A．COB．CuOC．CuD．CO2
【答案】B。
【解析】在CO+CuOeq \\ac(\s\up6(△),\(==,===))Cu+CO2中氧化铜失去氧，发生了还原反应，被还原，而一氧化碳得到氧，发生了氧化反应，被氧化。
故选：B。
4．（2021秋•凤凰县期末）对比、分析、归纳是学习化学的重要方法。
（1）已知H2、CO、C是初中化学常见的还原剂，请分析下列反应：
H2+CuOeq \\ac(\s\up6(△),\(==,===))Cu+H2O 3CO+Fe2O3eq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Fe+3CO2 C+O2eq \\ac(\s\up7(点燃),\(===,====))CO2
得出的结论是：物质（如H2、CO、C）作还原剂时，所含元素中，一定有元素的化合价在反应后 （选填“升高”或“降低”或“不变”）。
（2）依据上述结论，则在反应SO2+2H2S＝3S+2H2O中作为还原剂的物质是 。
（3）已知甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的化学式分别为CH4、C2H6、C3H8、C4H10，从中发现这类碳氢化合物的分子中，碳原子和氢原子的结合有一定规律，若1个分子中的碳原子个数为n，则其化学式为 。
【答案】（1）升高；（2）H2S；（3）CnH（2n+2）。
【解析】（1）在H2+CuOeq \\ac(\s\up6(△),\(==,===))Cu+H2O； Fe2O3+3COeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Fe+3CO2； C+O2eq \\ac(\s\up7(点燃),\(===,====))CO2中，H2、C属于单质，其中氢元素和碳元素的化合价为0；CO中氧元素显﹣2价，碳元素显+2价；生成物水、二氧化碳中，水中氢元素显+1价，二氧化碳中碳元素显+4价，则物质（如H2、CO、C）作还原剂时，所含元素中，一定有元素的化合价在反应后升高．故填：升高；
（2）根据反应可以看出，二氧化硫中硫元素的化合价反应后降低，氧元素的化合价不变，故不是还原剂；硫化氢中氢元素的化合计反应前后不变，硫元素的化合价由反应前的﹣2价变为0价，故化合价升高，作的是还原剂；H2S；故填：H2S；
（3）甲烷（CH4）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10），碳原子的个数分别是1、3、4时，氢原子个数是4、8、10，所以分子中的碳原子数为n，则其化学式为CnH（2n+2）；故填：CnH（2n+2）。
5．分类、类比是学习化学常用的方法。
（1）下列实验或操作中均有气泡出现。请从1﹣4号容器内，气泡中气体的主要成分属于纯净物或混合物的角度，将下列实验A与 （填字母）分为一类，分类依据是：气泡中气体的主要成分均属于 。
A．水通电分解 B．检查装置气密性
C．向试管中加入稀硫酸
（2）3CO+Fe2O3eq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))3CO2+2Fe，H2+CuOeq \\ac(\s\up6(△),\(==,===))H2O+Cu，在这两个反应中Fe2O3、CuO都发生了还原反应，据此推测H2+CuOeq \\ac(\s\up6(△),\(==,===))H2O+Cu反应中 发生了还原反应，此反应中氢元素的化合价由 价变为+1。
【答案】（1）C；纯净物；（2）CuO；0。
【解析】（1）实验A中试管1、2中的气体分别是氢气、氧气，属于纯净物；B中产生的气体是空气，C中产生的气体是氢气，则实验A与C分为一类，分类依据是：气泡中气体的主要成分均属于纯净物。
（2）3CO+Fe2O3eq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))3CO2+2Fe，H2+CuOeq \\ac(\s\up6(△),\(==,===))H2O+Cu，在这两个反应中Fe2O3、CuO都发生了还原反应，H2+CuOeq \\ac(\s\up6(△),\(==,===))H2O+Cu反应中氧化铜失去了氧，发生了还原反应；氢气属于单质，氢元素的化合价为0，此反应中氢元素的化合价由0价变为+1。
故答案为：（1）C；纯净物；（2）CuO；0。
6．《天工开物》中介绍了用碳和氧化锌在高温条件下冶炼锌的方法，化学方程式为：2ZnO+Ceq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Zn+CO2↑。该反应中具有还原性的反应物是 ，ZnO中锌元素的化合价为 价。
【答案】碳；+2。
【解析】碳夺取了氧化锌中的氧，具有还原性。
在化合物中氧元素一般显﹣2价，设锌元素的化合价是x，根据在化合物中正负化合价代数和为零，可得：x+（﹣2）＝0，则x＝+2价。
故答案为：碳；+2。
考点达标
1.（2022广西贺州中考）下列物质中，硬度最大的是（ ）
A. C60B. 活性炭C. 石墨D. 金刚石
【答案】D
【解析】A、C60是人造物质，有弹性，硬度不大，不符合题意；
B、活性炭具有疏松多孔的结构，硬度也不大，不符合题意；
C、石墨很软，是最软的矿物之一，不符合题意；
D、金刚石是天然存在的最硬的物质，符合题意；
故选D。
2.（2022湖南长沙中考） “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. C60单质是由碳原子直接构成的
C. 活性炭具有吸附性D. 金刚石和石墨里碳原子的排列方式相同
【答案】C
【解析】A、石墨具有良好的导电性，不符合题意；
B、C60由C60分子构成，不符合题意；
C、活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，符合题意；
D、金刚石和石墨均是碳原子构成，但是碳原子的排列方式不同，不符合题意。
故选C。
4.（2022湖南郴州）有关碳及其化合物说法错误的是（ ）
A. 金刚石是由碳元素组成的天然存在的最硬的物质
B. 绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳并放出氧气
C. 一氧化碳气体易溶于水
D. 加热条件下，木炭可使氧化铜还原为铜
【答案】C
【解析】A、金刚石是由碳元素组成的单质，且天然存在的最硬的物质，故说法正确；
B、绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳和水蒸气合成有机物并放出氧气，故说法正确；
C、一氧化碳气体难溶于水，故说法错误；
D、加热条件下，木炭可使氧化铜还原为铜和二氧化碳，故说法正确；
故选C。
5．（2022年云南省昆明市中考）填涂答题卡需要用2B铅笔，铅笔芯中含有石墨。下列属于石墨化学性质的是（ ）
A．金属光泽B．质软C．导电性D．可燃性
【答案】D
【解析】通过化学变化才能体现出来的性质属于化学性质。
A、金属光泽不需要通过化学变化就能体现，属于物理性质，不符合题意；
B、质软不需要通过化学变化就能体现，属于物理性质，不符合题意；
C、导电性不需要通过化学变化就能体现，属于物理性质，不符合题意；
D、可燃性需要通过化学变化就能体现，属于物理性质，符合题意。
故选D。
6．我国古代的珍贵字画，虽年深日久仍不变色，原因是常温下墨汁中的含碳单质（ ）
A．化学性质稳定B．具有氧化性
C．具有还原性D．具有可燃性
【答案】A
【解析】我国古代的珍贵字画，虽年深日久仍不变色，原因是常温下墨汁中的含碳单质化学性质稳定，即使受阳光照射或与空气、水分接触，也不易起变化，故选A。
7．科学家已证实了有一种具有空心球状结构的N60分子，以下判断不正确的是（ ）
A．N60和N2都是氮元素的单质B．N60的相对分子质量是840
C．N60中含有30个氮分子D．N60中氮元素的化合价为0
【答案】C
【解析】A、N60和N2均是由氮元素组成的纯净物，所以两者均是氮元素的单质，故选项正确；B、N60的相对分子质量=14×60=840，故选项正确；
C、物质N60是由N60分子构成的，其中不含氮分子，故选项错误；D、N60是单质所以其中氮元素的化合价为0，故选项正确。故选C
8．据报道，科学家已经研制出世界上最薄的材料——碳膜片，其厚度只有一根头发的二十万分之一。如下图所示，这种碳膜片形状如蜂巢，是由碳原子构成的六边形单元向外延展而成，下列有关碳膜片的说法中，正确的是（ ）
A．碳膜片属于单质
B．碳膜片与C60是同一种物质
C．碳膜片属于一种新型的金属材料
D．碳膜片属于一种新型化合物
【答案】A
【解析】碳膜片是由碳元素组成的纯净物，应该属于单质，故A正确，D错误；碳元素属于非金属元素，故C错误；碳膜片与C60不是同一种物质。
9．碳纳米管是一种由碳原子构成的直径为几个纳米的空心管，下列说法错误（ ）
A．碳纳米管是一种新型的化合物
B．碳纳米管常温下性质稳定
C．碳纳米管完全燃烧生成物是CO2
D．碳纳米管材料管道多，表面积大吸附强
【答案】A
【解析】A．碳纳米管是由碳元素组成的碳的单质,不是化合物，故说法错误；B．碳单质在常温型化学性质稳定，因此纳米碳管在常温下化学性质稳定，故说法正确；
C．碳纳米管由碳元素组成，碳完全燃烧生成二氧化碳，说法正确；D．纳米碳管材料管道多，表面积大，吸附能力强，故说法正确；故选：A。
10．下图是金刚石、石墨、C60、碳纳米管结构示意图，下列说法正确的是（ ）

金刚石 石墨 C60 碳纳米管
A．这四种物质都很软，可作润滑剂
B．这四种物质碳原子的排列方式相同
C．这四种物质完全燃烧后的产物都是CO2
D．这四种物质的结构中都是每个碳原子连接3个碳原子
【答案】C
【解析】本题考查了常见碳单质的有关结构、物理性质及化学性质等知识，完成此题，可以通过观察碳单质的结构并结合已有的知识进行。
A．金刚石的硬度很大，石墨质软，石墨可用作润滑剂，但金刚石不行。故A选项错误；
B．由结构图可知，这四种物质碳原子的排列方式不同。故B选项错误；
C．这四种物质都是由碳元素组成的，完全燃烧后的产物都是CO2。故C选项正确；
D．在石墨、C60、碳纳米管中，每个碳原子是与另外3个碳原子相连；但在金刚石中，每个碳原子与其余4个碳原子相连，形成正四面体结构。故D选项错误。
巩固提升
11．（2022年山东省泰安市中考）中国政府向世界宣布2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。下列做法不利于实现“碳达峰、碳中和”的是（ ）
A．绿色出行B．火力发电C．植树造林D．节约用电
【答案】B
【解析】
A、绿色出行可减少二氧化碳的排放，有利于实现“碳达峰、碳中和”，不符合题意；
B、火力发电需要用到化石燃料，会排放很多污染性气体，不利于实现“碳达峰、碳中和”，符合题意；
C、植树造林有利于吸收二氧化碳，有利于实现“碳达峰、碳中和”，不符合题意；
D、节约用电可减少二氧化碳的排放，有利于实现“碳达峰、碳中和”，不符合题意。
故选B。
12．（2022年江苏省扬州市中考）下列物质的性质与用途具有对应关系的是（ ）
A．石墨能导电，可用于制作铅笔芯B．氮气是无色气体，可用作保护气
C．一氧化碳难溶于水，可用于高炉炼铁D．浓硫酸具有吸水性，可用于干燥氧气
【答案】D
【解析】
A、石墨质软，因此可用于制作铅笔芯，石墨做铅笔芯与石墨能导电无关，不符合题意；
B、氮气可用作保护气，是因为氮气的化学性质不活泼，与氮气的颜色无关，不符合题意；
C、一氧化碳具有还原性，能夺取铁的氧化物中的氧，因此可用于高炉炼铁，该用途与一氧化碳难溶于水无关，不符合题意；
D、浓硫酸具有吸水性，因此可用于干燥不跟浓硫酸反应的气体，如氧气，符合题意。
故选D。
13．（2022年江苏省连云港市中考）下列物质的性质与用途具有对应关系的是（ ）
A．活性炭有吸附性，可用于净水B．石墨有导电性，可用于生产铅笔芯
C．一氧化碳有可燃性，可用来炼铁D．碳酸钙难溶于水，可用作补钙剂
【答案】A
【解析】
A、活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，可以吸附水中的色素和异味，符合题意；
B、石墨质软，容易留下痕迹，故可用于生产铅笔芯，不符合题意；
C、一氧化碳具有还原性，可用来炼铁，不符合题意；
D、碳酸钙含钙元素，且能与胃液中的稀盐酸反应生成氯化钙，故可作补钙剂，不符合题意。
故选A。
14．（2022年湖南省怀化市中考）物质的性质决定用途。下列关于物质的性质与用途对应不正确的是（ ）
A．熟石灰呈碱性，可用于改良酸性土壤
B．活性炭具有疏松多孔的结构，吸附性强，可用做冰箱除味剂
C．氮气的化学性质活泼，可用于食品充氮防腐
D．浓硫酸有吸水性，在实验室中常用它做干燥剂
【答案】C
【解析】
A、熟石灰呈碱性，可和酸性物质反应，可用于改良酸性土壤，正确；
B、活性炭具有疏松多孔的结构，吸附性强，可除去异味，用做冰箱除味剂，正确；
C、氮气的化学性质不活泼，不容易参加化学反应，可用于食品充氮防腐，错误；
D、浓硫酸有吸水性，在实验室中常用它做干燥剂，正确；
故选C。
15．石墨烯是一种由碳原子组成的六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，碳纳米管主要是由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管，它们的微观结构如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．碳元素只能组成碳纳米管和石墨烯两种单质
B．碳纳米管不与其他物质发生反应
C．构成石墨烯的原子间有一定间隔
D．构成碳纳米管的原子不再运动
【答案】C。
【解析】A、碳元素可以组成多种单质，例如金刚石、石墨、碳60等，故A错；
B、碳纳米管不易与其他物质发生反应，并不是不能反应，故B错；
C、原子之间都有间隔，故C正确；
D、原子始终在不断运动，故D错。
16．（2022•三水区校级开学）石墨具有优异的光学、电学和力学特性，是一种革命性材料。如图为金刚石、石墨和石墨烯的结构模型，图中小球代表碳原子，下列说法正确的是（ ）
①石墨烯是一种新型化合物
②三种物质分别在足量的氧气中完全燃烧的产物相同
③金刚石和石墨烯是组成相同但结构不同的两种物质
④构成金刚石和石墨的原子大小不同
A．①④B．②③C．①③D．②③④
【答案】B。
【解析】①石墨烯是由碳原子构成的，所以是一种新型单质，故①错误；
②三种物质分别在足量的氧气中完全燃烧的产物相同，都是二氧化碳，故②正确；
③金刚石和石墨烯都是由碳元素组成的，但是结构不同的两种物质，故③正确；
④构成金刚石和石墨的原子大小是相同的，故④错误。
故选：B。
17．“见著之微，见微之著”是化学的思维方法。如图为金刚石、石墨、足球烯的结构示意图。下列说法正确的是（ ）
A．它们都是由原子直接构成的
B．构成它们的原子的种类和大小都不同
C．构成它们的原子种类相同，但原子的排列方式不同
D．只有石墨和足球烯能在氧气中燃烧，金刚石不能燃烧
【答案】C。
【解析】A、足球烯是由C60分子构成，不是由原子构成，选项A错误；
B、构成三种物质的都是碳原子，其种类和大小都相同，选项B错误；
C、构成原子种类相同，只是排列方式不同，形成三种不同物质，选项C正确；
D、三种物质都具有碳的化学性质，都可以在氧气中燃烧，选项D错误；
故选：C。
18．下列关于用途的叙述，错误的是（ ）
A．用活性炭做冰箱除味剂 B．用活性炭冶炼金属
C．用石墨和黏土可制成铅笔芯 D．用石墨可做干电池的电极
【答案】B。
【解析】A、活性炭具有吸附性，可以吸附色素和异味，因此可用活性炭做冰箱除味剂，故A正确；
B、冶炼金属时不是用活性炭而是用焦炭，故B错误；
C、石墨质软，能在纸上留下灰黑色痕迹，因此可用石墨和黏土可制成铅笔芯，故C正确；
D、石墨具有导电性，因此可用石墨可做干电池的电极，故D正确。
故选：B。
19．下列关于碳的各种模型（如图）的说法，正确的是（ ）

A．由图1可推测常温下碳的化学性质很活泼
B．由图2可知一个碳原子的质量为12.01g
C．图3中三种物质完全燃烧后的产物相同
D．图3中石墨在一定条件下转化为金刚石，发生的是物理变化
【答案】C。
【解析】A、由图1可知碳原子的最外层有4个电子，在化学反应中既不易得电子，也不易失电子，可推测常温下碳的化学性质不活泼，故A错误；
B、由图2可知碳的相对原子质量为12.01，而不是一个碳原子的质量为12.01g，故B错误；
C、图3中三种物质都是由碳元素组成的单质，由质量守恒定律可知，三种物质完全燃烧后的产物相同，故C正确；
D、图3中石墨在一定条件下转化为金刚石，有新物质生成，发生的属于化学变化，故D错误。
故选：C。
20．(2022年陕西省中考B卷）化学实验中常会出现一些“出乎意料”的现象或结果，下列各项对相关异常情况的解释不合理的是（ ）
【答案】C
【解析】
A.铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，但若温度未达到着火点，铁丝则不能燃烧，该选项解释合理；
B.过滤时滤纸破损，会使泥沙流入烧杯中，使滤液仍浑浊，该选项解释合理；
C.测定空气中氧气的含量时，若红磷的量不足，则无法完全消耗氧气，使测得结果偏小，而不是偏大，该选项解释不合理；
D.浓盐酸具有挥发性，使制取的二氧化碳中可能混有氯化氢气体，氯化氢会与澄清石灰水中的氢氧化钙发生中和反应生成氯化钙和水，二氧化碳不与氯化钙反应，则澄清石灰水不变浑浊，该选项解释合理，
故选C。
21．（2022年江西省中考）取碳和氧化铜的混合物ag在一定条件下恰好完全反应，相关量的变化如下图，下列说法正确的是（ ）
A．M点对应的固体物质只有两种
B．N点对应的固体为黑色
C．反应后产生气体的总质量为(a－b)g
D．0～t2min内，固体中铜元素的质量分数不变
【答案】C
【解析】
A、碳和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，M点时还未完全反应，此时对应的固体物质有氧化铜、碳、铜三种物质，不符合题意；
B、N点时，恰好完全反应，此时固体为铜，为紫红色，不符合题意；
C、根据质量守恒定律，化学反应前后，物质的总质量不变，故反应后产生气体的总质量为(a－b)g，符合题意；
D、根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类和质量不变，故铜元素的质量不变，但是0～t2min内，固体的质量减少，故固体中铜元素的质量分数增大，不符合题意。
故选C。
22．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1是碳原子结构示意图，碳原子的最外层电子数为 。
（2）图2、3、4对应三种碳单质，图2单质的名称是 ；它们的物理性质相差很大，其原因是 。
（3）普通干电池采用石墨作为电极材料，是利用石墨优良的 性。
（4）如图5是木炭还原氧化铜的实验，实验中酒精灯火焰处加网罩，其作用是 。此反应中发生还原反应的物质是 （填化学式）。
【答案】（1）4；（2）金刚石；碳原子的排列方式不同；（3）导电；（4）集中火焰、提高温度；CuO。
【解析】（1）由图可知，碳原子的最外层电子数为4；故答案为：4；
（2）由图可知，图2的单质名称是金刚石；图2、3、4对应三种碳单质分别是金刚石、石墨、C60，金刚石和石墨均是由碳原子构成，C60由C60分子构成，C60分子由碳原子构成，但是碳原子的排列方式不同，所以物理性质差异很大；故答案为：金刚石；碳原子的排列方式不同；
（3）普通干电池采用石墨作为电极材料，是利用石墨优良的导电性；故答案为：导电；
（4）实验中酒精灯火焰处加网罩，其作用是：集中火焰、提高温度；木炭和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，该反应中氧化铜失去氧，发生还原反应，故答案为：集中火焰、提高温度；CuO。
23．金刚石、石墨、C60都是由碳元素形成的单质，它们的原子排列方式不同，导致它们在性质上存在着明显差异。
（1）请写出另一组由同种元素形成的不同单质 。
（2）石墨具有优良的 ，常用作干电池的电极。
（3）硅是一种良好的半导体材料。工业上制粗硅的反应为：2C+SiO2eq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))Si+2CO↑，该反应中SiO2发生 （填“氧化”或“还原”）反应。
（4）已知反应：2Mg+CO2eq \\ac(\s\up7(点燃),\(===,====))2 +C，则Mg着火时 （填“能”或“不能”）使用干粉灭火器灭火。
【答案】（1）红磷、白磷（或氧气、臭氧等）；（2）导电性；（3）还原；（4）MgO；不能。
【解析】（1）红磷、白磷（或氧气、臭氧等）是另一组由同种元素形成的不同单质。
（2）石墨具有优良的导电性，常用作干电池的电极。
（3）工业上制粗硅的反应为：2C+SiO2eq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))Si+2CO↑，该反应中SiO2失去了氧，发生了还原反应。
（4）由质量守恒定律：反应前后，原子种类、数目均不变，由反应的化学方程式，反应前镁、碳、氧原子个数分别为2、1、2，反应后的生成物中镁、碳、氧原子个数分别为0、1、0，根据反应前后原子种类、数目不变，则2X分子中含有2个镁原子和2个氧原子，则每个X分子由1个镁原子和1个氧原子构成，则物质X的化学式为MgO。
Mg能在二氧化碳中燃烧，镁着火时不能使用干粉灭火器灭火。
故答案为：（1）红磷、白磷（或氧气、臭氧等）；（2）导电性；（3）还原；（4）MgO；不能。
24．实验小组利用如图所示装置分别进行木炭还原氧化铜的实验。

（1）木炭与氧化铜反应的化学方程式为 ，该反应的基本反应类型是 。
（2）实验开始前，将木炭研磨成粉末状与氧化铜粉末均匀混合，简要说明其原理及目的 ；酒精灯上加铜网的作用是 。
（3）图1实验中可观察到的现象是 。图2实验中，当试管底部的固体颜色发生明显变化时，停止加热；发现试管中的固体颜色仍由下而上继续蔓延，由此现象可以说明木炭与氧化铜的反应是（填“吸热”或“放热”） 反应。
（4）反应结束一段时间后，发现图1的试管中生成的部分铜单质的颜色发生改变；而图2装置可以避免这种现象的发生。写出图2实验的操作步骤 。
【答案】（1）C+2CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu+CO2↑；置换反应；（2）增大接触面积，使其充分反应；集中火焰，升高温度；（3）固体粉末由黑色变为红色，澄清石灰水变浑浊；放热；（4）反应停止后关闭弹簧夹。
【解析】（1）木炭与氧化铜反应，反应物为木炭与氧化铜，生成物为铜和二氧化碳，反应条件为高温，所以反应的化学方程式为：C+2CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu+CO2↑；反应物为单质和化合物，生成物也为单质和化合物，所以基本反应类型为：置换反应；
（2）实验开始前，将木炭研磨成粉末状与氧化铜粉末均匀混合，其原理及目的是：增大接触面积，使其充分反应；酒精灯上加铜网的作用是：集中火焰，升高温度；
（3）图1实验中，木炭和氧化铜粉都是黑色，生成的铜粉是红色，所以可观察到的现象是固体粉末由黑色变为红色，又因为反应生成二氧化碳，所以可以观察到澄清石灰水变浑浊；当试管底部的固体颜色发生明显变化时，停止加热；发现试管中的固体颜色仍由下而上继续蔓延，由此现象可以说明木炭与氧化铜的反应是放热反应。
（4）反应结束一段时间后，发现图1的试管中生成的部分铜单质的颜色发生改变；而图2装置可以避免这种现象的发生。图2实验的操作步骤为：反应停止后关闭弹簧夹，避免在较高温度下，单质铜被空气重新氧化。
故答案为：（1）C+2CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu+CO2↑；置换反应；（2）增大接触面积，使其充分反应；集中火焰，升高温度；（3）固体粉末由黑色变为红色，澄清石灰水变浑浊；放热；（4）反应停止后关闭弹簧夹。
25．我国劳动人民早在五千年前就会使用木炭炼铜，在化学实验室里模拟炼铜，既可用传统的实验装置(见图甲)，又可用改进的微型实验装置(见图乙)。化学兴趣小组采用图乙装置，开展以下探究活动。
(1)写出木炭与氧化铜反应的化学方程式________________________，其中发生还原反应的物质是________。
(2)判断木炭与氧化铜已经发生反应的依据是_________________________________________________。
(3)使用图乙装置与使用图甲装置相比，其优点是__________(写出一条即可)。
(4)用甲装置进行实验，完毕后先停止加热，可能引起的后果是__________________________。
【答案】
（1）C＋2CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu＋CO2↑ CuO
（2） 黑色粉末中逐渐有红色固体产生，澄清的石灰水变浑浊 操作简单(或其他合理答案)
（3）液体倒流，引起试管炸裂
【解析】（1）在高温的条件下，碳和氧化铜反应生成铜和二氧化碳，化学方程式为：C＋2CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu＋CO2↑；其中氧化铜失去氧发生了还原反应，碳得到氧发生了氧化反应，氧化铜是氧化剂、碳是还原剂；
（2）碳和氧化铜均为黑色反应后生成铜和二氧化碳，铜是红色的，生成的二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，均证明发生了化学反应；
（3）微型实验装置药品用量较少，节约药品，现象明显，操作简单；
（4）用甲装置进行实验，完毕后先停止加热，会导致液体到吸入试管，而造成试管的炸裂。
26．某同学在学习木炭和氧化铜反应的知识后，产生了疑问：木炭与氧化铜反应生成的气体有哪些?同学们带着疑问进行了下列探究：
[提出猜想]猜想一：只有CO2；猜想二：只有CO；猜想三：_____。
[查阅资料]没有磷钼酸溶液的氯化钯试纸遇二氧化碳无变化，但遇到微量一氧化碳会立即变成蓝色。
[实验步骤]连接好实验装置，并进行实验，装置如下图所示（夹持仪器已省） ：
步骤一：实验前先通一段时间N2；步骤二：点燃酒精喷灯加热。
玻璃管中的现象是_____。
[实验结论]
（1）若观察到氯化钯试纸不变色，澄清石灰水变浑浊，则猜想一成立， 请写出澄清石灰水变浑浊的化学方程式：_____。
（2）若观察到氯化钯试纸变蓝，澄清石灰水不变浑浊，则猜想_____成立。
（3）若观察到氯化钯试纸_____，澄清石灰水_____，则猜想三成立。
[实验反思]
（1）该实验开始前通一会儿N2的目的是：_____。
（2）有同学认为该装置需要添加尾气处理装置，你认为是否需要?请说明理由。_____。
【答案】
[提出猜想]既有CO2又有CO
[实验步骤]黑色粉末逐渐变为红色
[实验结论] CO2+Ca(OH)2＝CaCO3↓+H2O 二 变蓝 变浑浊
[实验反思]排尽装置内的空气，防止空气中的氧气对碳与氧化铜反应产物检验的干扰（答案合理即可） 不需要;实验过程中产生的一氧化碳已收集在装置E中，没有排放到空气中，不会造成污染（答案合理即可）
【解析】[提出猜想]木炭粉与氧化铜反应生成物有三种可能：①气体产物全部是CO2；②气体产物全部是CO；③气体产物是CO2和CO的混合物；
[实验步骤]玻璃管中氧化铜和碳反应生成铜和一氧化碳、二氧化碳，可观察到黑色粉末逐渐变为红色；
[实验结论]（1）二氧化碳能使C中澄清的石灰水变浑浊，生成碳酸钙和水，反应的化学方程式为：CO2+Ca(OH)2＝CaCO3↓+H2O；
（2）若观察到氯化钯试纸变蓝说明有一氧化碳；澄清石灰水不变浑浊说明没有二氧化碳，则猜想二正确；
（3）因为浸有磷钼酸溶液的氯化钯试纸遇一氧化碳变量，若试纸变蓝，则有一氧化碳；如果澄清石灰水变浑浊，则有CO2，则猜想三成立；
[实验反思]（1）实验中要排除空气的影响，故氮气的作用是排尽装置内的空气，防止空气中的氧气对碳与氧化铜反应产物检验的干扰（答案合理即可）；
（2）CO有毒，是大气污染物，但本题不需要添加尾气处理装置，因为实验过程中产生的一氧化碳已收集在装置E中，没有排放到空气中，不会造成污染（答案合理即可）。
27．实验室可利用碱式碳酸铜【Cu2(OH)2CO3】制备氧化铜，并进行碳粉还原氧化铜的实验。
（1）制备氧化铜并检验产物，装置如图所示（省略夹持仪器）：

A B C D
步骤一：连接A和B，打开活塞，通入空气。
步骤二：关闭活塞，连上C和D，开始加热。
步骤三：在加热过程中，记录在B中固体质量变化如下表，在t3时停止加热。
B中发生反应的化学方程式为：___Cu2(OH)2CO3＝___CuO＋___H2O＋___CO2↑；
C中的试剂是________；。。。。。A的作用是吸收空气中的_____________水蒸气和二氧化碳，防止对产物检验造成干扰。选择t3时停止加热的理由是____________________________________________________。
（2）一定量碳粉还原（1）中制得的氧化铜并检验产物，装置如图
所示：
实验过程中，观察到F中溶液变浑浊，E中的现象是____________________________；反应完全后，若仅撤走酒精喷灯停止加热，可能导致的后果是___________________________。
（3）分析：若（1）中省略步骤三，对（2）中反应产物判断可能产生的影响及其原因：______________
_________________________________________________。
【答案】
（1）1、2、1、1；无水硫酸铜；水蒸气和二氧化碳；固体质量不再减少，证明碱式碳酸铜已经完全分解；
（2）黑色粉末变成红色；F中的液体通过导管流入E中，造成试管炸裂；
（3）不能确定炭粉还原氧化铜的生成物中是否含有二氧化碳，因为可能有（1）中未分解的碱式碳酸铜在实验（2）中分解，产生二氧化碳气体，干扰对炭粉还原氧化铜反应生成物的判断。
【解析】
（1）依据质量守恒定律（化学反应前后同种原子的数目不变）配平化学方程式，配平后的系数依次为1、2、1、1；该反应是实验室利用碱式碳酸铜制备氧化铜，并检验产物，检验水常用无水硫酸铜，检验二氧化碳常用澄清石灰水，需要先检验水，再检验二氧化碳，所以C中试剂是无水硫酸铜，空气中的二氧化碳和水蒸气会对二氧化碳、水蒸气的检验造成干扰，所以A烧碱固体的作用是吸收空气中的二氧化碳和水蒸气，固体质量不再变化时，可以认为碱式碳酸铜完全分解， t2，t3时固体质量不再改变，所以选择t3时停止加热的理由是：固体质量不再减少，证明碱式碳酸铜已经完全分解；
（2）氧化铜是黑色粉末，氧化铜和木炭在高温的条件下会生成铜和二氧化碳，铜是红色固体，所以E中的现象是：黑色粉末变成红色，反应完全后，仅撤走酒精喷灯，会使试管内的温度降低，导致试管内压强骤然降低，澄清石灰水会倒流入试管内，造成试管炸裂，所以反应完全后，若仅撤走酒精喷灯停止加热，可能导致的后果是：F中的液体通过导管流入E中，造成试管炸裂；
（3）通过步骤三中的数据比较，可以判断碱式碳酸铜是否分解完全，如果没有分解完全，在后面的加热过程中，碱式碳酸铜会生成二氧化碳，对氧化铜和木炭的还原产物的检验造成干扰，所以若（1）中省略步骤三，对（2）中反应产物判断可能产生的影响及其原因：不能确定炭粉还原氧化铜的生成物中是否含有二氧化碳。因为可能有（1）中未分解的碱式碳酸铜在实验②②中分解，产生二氧化碳气体，干扰对炭粉还原氧化铜反应生成物的判断。
28．（2021秋•东莞市期末）李洋同学在实验室用木炭和氧化铜两种黑色粉末在高温下反应制取单质铜，他联想到单质碳的一些化学性质，认为在该实验中还可能会有CO产生。
【查阅资料】CO气体能使湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色。
【实验验证】
（1）点燃A处酒精灯，数分钟后发现试管中的黑色固体物质变红，反应的化学方程式为： 。
（2）装置B中发生反应的化学方程式为： 。
（3）刚开始预热时，B中立即有气泡产生，但石灰水不变浑浊，原因是 ，实验结束后应该先 （填“熄灭酒精灯”或“拿出导管”）。
（4）C装置中出现 的现象，说明有CO气体生成，证明该同学的判断是正确的。
【实验反思】（5）李洋同学对CO产生的原因进行了分析。
①原因一：木炭和氧化铜在高温条件下直接反应放出产生CO。
②原因二：反应中的一种产物和反应物木炭又发生了新的化学反应，产生了CO，请你从原因一、原因二中选择其一，用化学方程式表示其反应原理： 。
（6）此实验装置存在缺陷，应该如何改进？ 。
【答案】C+2CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu+CO2↑；（2）Ca（OH）2+CO2＝CaCO3↓+H2O；（3）玻璃管内空气受热膨胀逸出；拿出导管。（4）湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色；（5）C+CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))Cu+CO↑或2C+O2eq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2CO；（6）：末端放一盏酒精灯，进行尾气处理。
【解析】（1）木炭和氧化铜在高温条件下生成铜和二氧化碳，反应的方程式为：C+2CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu+CO2↑；故答案为：C+2CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu+CO2↑；
（2）B中是二氧化碳和氢氧化钙生成碳酸钙和水，反应的方程式为：Ca（OH）2+CO2＝CaCO3↓+H2O；故答案为：Ca（OH）2+CO2＝CaCO3↓+H2O；
（3）刚开始预热时，B中立即有气泡产生，但石灰水不变浑浊，原因是玻璃管内空气受热膨胀逸出；实验结束后应该先拿出导气管，再熄灭酒精灯，防止水倒吸入试管；故答案为：玻璃管内空气受热膨胀逸出；拿出导管。
（4）CO气体能使湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色，湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色，说明生成了一氧化碳，故答案为：湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色；
（5）碳和氧化铜高温条件下生成铜和一氧化碳或二氧化碳和碳高温生成一氧化碳，反应的方程式为：C+CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))Cu+CO↑或2C+O2eq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2CO；故答案为：C+CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))Cu+CO↑或2C+O2eq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2CO；
（6）一氧化碳污染环境，此实验装置存在缺陷，应该末端放一盏酒精灯，进行尾气处理，故答案为：末端放一盏酒精灯，进行尾气处理。
项目
金刚石
石墨
C60
结构
外观
无色透明、正八面体形状的固体
深灰色、不透明的细鳞片状固体，有金属光泽
—
硬度
天然存在的最硬的物质
软、滑，在纸上划过可留下痕迹
—
熔点
很高
高（耐高温）
较低
导电性
几乎不导电
优良
—
导热性
差
良好
差
用途
钻头、刻刀、装饰品
润滑剂、铅笔芯、电极
作超导体、制备新材料、医学应用
物理性质差异的原因
金刚石、石墨和C60虽然都是碳的单质，但其单质中碳原子的排列方式不同，所以它们的物理性质差异很大
实验
异常情况
未看到火星四射
滤液浑浊
测定结果偏大
澄清石灰水未变浑浊
选项
A．可能是温度未达到铁丝的着火点
B．可能是滤纸破损
C．可能是红磷的量不足
D．可能是二氧化碳中混有氯化氢气体
加热时间（min）
0
t1
t2
t3
B中固体质量（g）
6.66
5.20
4.80
4.80