考点19 碳的几种单质-备战2022年中考化学一轮复习考点帮·学案

这是一份考点19 碳的几种单质-备战2022年中考化学一轮复习考点帮·学案，文件包含考点19碳的几种单质-备战2022年中考化学一轮复习考点帮解析版docx、考点19碳的几种单质-备战2022年中考化学一轮复习考点帮原卷版docx等2份学案配套教学资源，其中学案共35页， 欢迎下载使用。
碳单质在中考中会结合碳单质的化学式或分子模型,考查微观构成和宏观组成及各种碳单质的物理性质及其用途之间的关系。在实验探究题和图框推断题中考查木炭还原氧化铜的反应原理或通过反应物的特点及实验现象推导反应。主要以选择题和填空题形式出现，有时也会出现在简答题中，有时结合其他知识点综合考查。涉及的命题点有：
①碳单质的物理性质和化学性质；
②几种碳单质物理性质存在较大差异的原因；
③碳单质的用途等。
考查重点
1. 单质碳的性质；
②碳单质物理性质存在较大差异的原因；
③碳单质的用途。
重点考向
考向一、碳单质的物理性质和用途
1. 金刚石、石墨和C60
2. 木炭、活性炭、焦炭和炭黑
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。
易错警示
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。
知识拓展
同素异形体
同素异形体是指由同样的单一化学元素组成，因排列方式不同，而具有不同性质的单质。同素异形体之间的性质差异主要表现在物理性质上，化学性质上也有着活性的差异。例如磷的两种同素异形体，红磷和白磷，它们的着火点分别是240和40摄氏度，但是充分燃烧之后的产物都是五氧化二磷；白磷有剧毒，可溶于二硫化碳，红磷（如制品不纯时可含少量黄磷，可致黄磷中毒，经常吸入红磷尘，可引起慢性磷中毒，遇明火、高热、摩擦、撞击有引起燃烧的危险，与溴混合能发生燃烧，与大多数氧化剂如氯酸盐、硝酸盐、高氯酸盐或高锰酸盐等组成爆炸性能十分敏感的化合物，燃烧时放出有毒的刺激性烟雾 。），却不溶于二硫化碳。同素异形体之间在一定条件下可以相互转化，这种转化是一种化学变化。
碳的同素异形体：金刚石、石墨、富勒烯、碳纳米管、石墨烯和石墨炔；
磷的同素异形体：白磷和红磷；
氧的同素异形体：氧气、臭氧、四聚氧（O4）和红氧（O8）。
方法技巧
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。
跟踪训练
1. （2020本溪、辽阳、葫芦岛）下列关于金刚石与石墨的说法中正确的是（ ）
A.都能导电 B.都是黑色固体
C.硬度都很小 D.都由碳元素组成
【答案】D
【解析】A、金刚石不能导电，石墨具有良好的导电性，不符合题意；
B、石墨是灰黑色固体，金刚石是无色透明的固体，不符合题意；
C、金刚石是天然存在的最硬的物质，石墨是自然界中最软的物质之一，不符合题意；
D、金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质，符合题意。故选D。
【解题技巧】本题难度不大，掌握碳单质的物理性质和碳单质的组成是正确解答本题的关键。
2. （2020湖南长沙）两位英国科学家因在石墨烯材料方面的开创性研究获得2020年诺贝尔奖。石墨烯是
由碳元素组成的单质，下列关于碳单质的说法正确的是（ ）
A．金刚石是天然存在的最硬的物质，可用来裁玻璃
B．石墨有金属光泽，有导电性，所以是一种金属
C．活性炭具有吸附性，可以吸附所有物质
D．金刚石、石墨和足球烯（C60）都是由碳原子直接构成的
【答案】A
【解析】A、金刚石是天然存在的最硬的物质，可以做钻头，切割玻璃大理石等，正确；
B、石墨有金属光泽，有导电性，但不是金属，选项错误；
C、活性炭具有吸附性，但不可以吸附所有物质，选项错误；
D、金刚石、石墨是由碳原子直接构成的，但足球烯（C60）是由碳分子构成的，选项错误；
故选：A。
3. 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。
4. （2018四川雅安）金刚石、石墨、C60物理性质有很大差异的原因是（ ）
A．原子种类不同 B．原子大小不同 C．原子排列方式不同 D．原子数目不同
【答案】C
【解析】金刚石、石墨、C60均是由碳原子构成的固态非金属单质，但是由于金刚石、石墨、C60中碳原子的排列方式不同造成了金刚石、石墨、C60物理性质具有很大差异。
故选C。
5. 下列关于碳单质用途的叙述中，错误的是（ ）
A．金刚石不仅能刻划玻璃，还能装在钻头上钻凿坚硬的岩层
B．干电池里的碳棒是石墨制成的
C．防毒面具用活性炭吸收有毒气体
D．制糖工业用炭黑来吸附有色物质
【答案】D
【解析】A、金刚石的硬度大，金刚石不仅能刻划玻璃，还能装在钻头上钻凿坚硬的岩层；正确；
B、由于石墨能够导电，干电池里的电极是石墨制成的；正确；
C、由于活性炭具有疏松多孔结构而具有吸附性，所以防毒面具用活性炭吸收有毒气体；正确；
D、由于活性炭具有疏松多孔结构而具有吸附性，所以制糖工业的脱色剂一般用活性炭，不用炭黑（炭黑较为细腻，容易进入糖中，很难分离，炭黑一般用于加工墨汁等）；错误。
故选D。
6. （2019山东东营）如图为金刚、石墨和C60的结构模型图，图中小球代表碳原子。下列说法不正确的是（ ）
A．原子的排列方式改变，则构成的物质种类改变
B．相同元素组成的不同物质，在足量的氧气中完全燃烧，产物相同
C．相同元素组成的不同物质，化学性质相同
D．在特定的条件下，石墨既可转化为金刚石，也可转化为C60
【答案】C
【解析】A、金刚石、石墨、C60的碳原子排列方式不同，构成物质的种类不同，故A说法正确；
B、金刚石、石墨、C60在足量的氧气中完全燃烧，产物都是二氧化碳，故B说法正确；
C、相同元素组成的不同物质，化学性质不相同，同种分子性质相同，不同分子性质不同，故C说法错误；
D、金刚石、石墨、C60的组成元素相同，可以相互转化，故D说法正确。
故选：C。
真题再现
1．（2021·辽宁沈阳·中考真题）下列关于物质的用途，说法错误的是（ ）
A．石墨可以作铅笔芯B．氮气可以作保护气
C．盐酸可以除铁锈D．碳酸钾可以作复合肥
【答案】D
【解析】
A、石墨质地柔软易削，书写方便，可以用作铅笔芯，故A说法正确；
B、氮气化学性质稳定，常温下不易与其他物质反应，可以作保护气，故B说法正确；
C、铁锈的主要成分是氧化铁，盐酸与氧化铁反应生成氯化铁和水，所以可以用盐酸除去铁锈，故C说法正确；
D、在 N、P、K 三种元素中含有两种或两种以上营养元素的称为复合肥料，碳酸钾只含有钾元素，因此属于钾肥，而非复合肥，故D说法错误。
故选：D。
2．（2021·广西玉林·中考真题）天然存在的最硬的物质是（ ）
A．金刚石B．铁矿石C．石墨D．大理石
【答案】A
【解析】
金刚石是一种碳的单质，是天然存在的硬度大物质。故选A。
5．（2021·广东广州·中考真题）金刚石和石墨是常见的碳单质，其结构如图所示。下列说法正确的是
A．构成金刚石和石墨的原子大小不同
B．金刚石和石墨中原子排列方式相同
C．1g金刚石和1g石墨所含原子数相同
D．金刚石和石墨在氧气中都不能燃烧
【答案】C
【分析】
金刚石、石墨是由同种碳原子构成的不同种单质。
【解析】
A、构成金刚石、石墨的原子大小相同，故说法错误；
B、金刚石、石墨的物理性质有较大差异的原因是碳原子排列结构不同，故说法错误；
C、金刚石、石墨是由同种碳原子构成的，所以1g金刚石和1g石墨所含原子数相同，故说法正确；
D、金刚石、石墨是由碳元素组成的，都能在氧气中燃烧生成二氧化碳，故说法错误。
故选C。
3．（2020·江苏无锡·中考真题）下列物质的性质与用途对应关系错误的是（ ）
A．金刚石硬度大，可用于切割玻璃
B．木炭具有吸附性，可用作燃料
C．氮气化学性质稳定，可用作保护气
D．钨的熔点高，可用于制作灯丝
【答案】B
【解析】
A、金刚石硬度大，可用于切割玻璃，故A正确；
B、木炭具有可燃性，可用作燃料，故B不正确；
C、氮气在常温下化学性质稳定，可用作保护气，故C正确；
D、钨的熔点高，可用于制作灯丝，故D正确。故选B。
3．（2020·湖南长沙·中考真题）两位英国科学家因在石墨烯材料方面的开创性研究获得2010年诺贝尔奖。石墨烯是由碳元素组成的单质，下列关于碳单质的说法正确的是（ ）
A．金刚石是天然存在的最硬的物质，可用来裁玻璃
B．石墨有金属光泽，有导电性，所以是一种金属
C．活性炭具有吸附性，可以吸附所有物质
D．金刚石、石墨和足球烯（C60）都是由碳原子直接构成的
【答案】A
【解析】
A、金刚石是天然存在的最硬的物质，可以做钻头，切割玻璃大理石等，正确，符合题意；
B、石墨有金属光泽，有导电性，但不是金属，选项错误，不符合题意；
C、活性炭具有吸附性，但不可以吸附所有物质，选项错误，不符合题意；
D、金刚石、石墨是由碳原子直接构成的，但足球烯（C60）是由C60分子构成的，选项错误，不符合题意。
故选A。
4．（2020·江苏南京·中考真题）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。
5．（2019·江苏无锡·中考真题）2019年5月30日，中国石墨烯产业高质量发展论坛在无锡举行。石墨烯是由碳原子组成的导电导热性能很强、硬度很大的一种新材料。下列叙述错误的是（ ）
A．石墨烯是一种单质B．石墨烯是一种化合物
C．石墨烯具有导电性D．石墨烯具有导热性
【答案】B
【解析】A、单质是由同种元素组成的纯净物，石墨烯是由碳原子直接构成的纯净物，是碳的一种单质，选项A正确；
B、化合物是由不同种元素组成的纯净物，石墨烯是由碳元素一种元素组成的，不是化合物， B错误；
C、题中已知，石墨烯是由碳原子组成的导电性能很强的一种新材料，因此石墨烯具有导电性， C正确；
D、题中已知，石墨烯是由碳原子组成的导热性能很强的一种新材料，因此石墨烯具有导热性， D正确。故选B。
考向二、碳单质的化学性质
【要点补充】还原反应：含氧化合物中的氧被夺去的反应。
跟踪训练
1．（2021·广西中考真题）列有关碳和碳的氧化物的说法，正确的是（ ）
A．焦炭能用于冶金工业，是因为其具有氧化性
B．在一定条件下，一氧化碳与二氧化碳可以相互转化
C．碳具有可燃性，木炭在空气中燃烧只生成二氧化碳
D．高温条件下，一氧化碳与氧化铁发生的反应属于置换反应
【答案】B
【解析】A、焦炭能用于冶金工业，是因为其具有还原性，选项说法不正确；B、二氧化碳和碳在高温下可生成一氧化碳；一氧化碳和氧气在点燃的条件下会生成二氧化碳，所以在一定条件下二氧化碳与一氧化碳之间可以相互转化，选项说法正确；C、碳具有可燃性，木炭在空气中充分燃烧生成二氧化碳，若燃烧不充分也会生成一氧化碳，选项说法不正确；D、高温条件下，一氧化碳与氧化铁发生反应生成铁和二氧化碳，由于反应物是两种化合物，没有单质，不属于置换反应，选项说法不正确。故选B。
2．将一种黑色粉末装入试管中加强热后，有红色物质生成，同时产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，则此黑色粉末是（ ）
A．氧化铜B．木炭粉和二氧化碳C．木炭粉D．氧化铜和木炭粉
【答案】D
【解析】能使澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳，则将一种黑色粉末装入试管中加强热后，有红色物质生成，同时产生二氧化碳 ，此黑色粉末是氧化铜和木炭粉，该两种物质发生反应生成红色的铜和二氧化碳，故选D。
3．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。
4．（2020湖南邵阳）下列有关碳和碳的氧化物的说法错误的是（ ）
A．CO和CO2的化学性质不同，是因为分子的构成不同
B．金刚石和石墨的物理性质不同，是因为碳原子的构成不同
C．清明上河图至今图案清晰可见，是因为常温下碳单质的化学性质稳定
D．CO2通入紫色石蕊试液中，试液变成红色的原因是CO2能和水反应生成酸
【答案】B
【解析】A、一氧化碳是由一氧化碳分子构成的，二氧化碳是由二氧化碳分子构成的，分子构成不同，故化学性质不同，不符合题意；
B、金刚石和石墨都是由碳元素组成的碳单质，由于它们碳原子的排列方式不同，故物理性质差异很大，符合题意；
C、常温下，碳单质的化学性质比较稳定，碳受日光照射或与空气、水分接触，都不容易起变化，故清明上河图至今图案清晰可见，不符合题意；
D、CO2通入紫色石蕊试液中，试液变成红色的原因是CO2能和水反应生成碳酸，碳酸显酸性，能使紫色石蕊试液变红，不符合题意。故选B。
5．当CuO中混有少量碳粉时，可以用下列哪种方法提纯（ ）
A．隔绝空气加热混合物 B．在氧气流中加热混合物
C．加足量水搅拌过滤 D．用筛子将碳粉筛去
【答案】B
【解析】本题是除杂题，解答时要注意根据物质的不同性质来选择合适的方法除质，同时不能引入新的杂质，最理想的状态就是得到主要的物质。根据物质间的反应关系，分析所选择除杂试剂反应后是否会引入的新的杂质或是否把原物质除去；已知碳和氧化铜在高温下能反应生成铜和二氧化碳。
A、隔绝空气加热混合物时氧化铜能和碳反应。故A选项错误；
B、在氧气流中加热混合物时碳能和氧气反应生成二氧化碳气体，从而把氧化铜中的碳粉除去。故B选项正确；
C、氧化铜和碳粉都不溶于水，加水搅拌不能除去杂质。故C选项错误；
D、氧化铜和碳粉都是细小的粉末状固体，用筛子不能将碳粉筛去。故D选项错误。故选B。
6．木炭与氧化铜、一氧化碳与氧化铜反应的实验装置分别如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．一氧化碳与氧化铜的反应中A的作用是尾气处理
B．木炭、一氧化碳与氧化铜的反应中，都只有碳元素的化合价发生变化
C．两个实验中都可以观察到红色固体变黑
D．木炭、一氧化碳与氧化铜的反应都属于置换反应
【答案】A
【解析】本题难度不大，掌握木炭、一氧化碳均具有还原性、置换反应的特征等是正确解答本题的关键。虽然个别知识点暂未学习，但不影响解题。
A、一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，A的作用是点燃尾气，防止污染空气。故A选项正确；B、木炭、一氧化碳与氧化铜的反应中，不仅碳元素的化合价发生变化，铜元素的化合价也发生了改变。故B选项错误；
C、木炭、一氧化碳均具有还原性，均能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，两个实验中都可以观察到黑色固体变红。故C选项错误；
D、一氧化碳与氧化铜的反应，反应物均为化合物，不属于置换反应。故D选项错误。置换反应暂未学习，但本题可以选出C，所以不影响解答。
真题再现
1．（2021·江苏苏州）下列有关物质的性质与用途对应关系正确的是（ ）
A．石墨质软，可用作电池电极
B．氮气难溶于水，可用作保护气
C．醋酸有挥发性，可用于除水垢
D．固体氢氧化钠有吸水性，可用作干燥剂
【答案】D
【解析】A、石墨可以用作电极是利用了石墨的导电性，故A不符合题意；
B、氮气用作保护气是利用氮气化学性质不活泼，故B不符合题意；
C、除水垢是利用酸和水垢的成分碳酸钙可以反应，故C不符合题意；
D、氢氧化钠可以吸水，因此可以作干燥剂，故D符合题意；故选D。
2．（2021·湖南永州）木炭或燃气在氧气不足的情况下燃烧，容易产生CO气体，下列关于CO气体的叙述不正确的是（ ）
A．CO气体可以用作燃料
B．在相对密闭的环境里，CO气体容易使人发生中毒
C．将CO和O2的混合气体通入NaOH溶液中，会生成Na2CO3和H2O
D．高温下，CO气体可与Fe2O3等含铁氧化物反应生成Fe和CO2
【答案】C
【解析】
A、CO具有可燃性，CO和O2反应生成CO2，放出热量，所以CO气体可以用作燃料，此选项说法正确，不符合题意；
B、CO能和人体内的血红蛋白结合，导致人体内缺氧，使人中毒，此选项说法正确，不符合题意；
C、CO和O2都难溶于水，所以将CO和O2的混合气体通入NaOH溶液中不会发生反应，此选项说法错误，符合题意；
D、CO具有还原性，在高温的条件下，CO能把Fe2O3里面的铁还原出来，生成Fe和CO2，此选项说法正确，不符合题意；故选：C。
3．（2021·广西中考真题）列有关碳和碳的氧化物的说法，正确的是（ ）
A．焦炭能用于冶金工业，是因为其具有氧化性
B．在一定条件下，一氧化碳与二氧化碳可以相互转化
C．碳具有可燃性，木炭在空气中燃烧只生成二氧化碳
D．高温条件下，一氧化碳与氧化铁发生的反应属于置换反应
【答案】B
【解析】A、焦炭能用于冶金工业，是因为其具有还原性，选项说法不正确；
B、二氧化碳和碳在高温下可生成一氧化碳；一氧化碳和氧气在点燃的条件下会生成二氧化碳，所以在一定条件下二氧化碳与一氧化碳之间可以相互转化，选项说法正确；
C、碳具有可燃性，木炭在空气中充分燃烧生成二氧化碳，若燃烧不充分也会生成一氧化碳，选项说法不正确；
D、高温条件下，一氧化碳与氧化铁发生反应生成铁和二氧化碳，由于反应物是两种化合物，没有单质，不属于置换反应，选项说法不正确。故选B。
4．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。
5．两份质量相等的碳,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。
考向三、木炭还原氧化铜实验
(1)实验装置(如图所示)：
(2)现象：试管内的黑色粉末逐渐变成红色，澄清石灰水变浑浊。
(3)操作要点：
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。
易错警示
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。
知识拓展
（1）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↑
（2）高温下，木炭还能与二氧化碳反应：C+CO2eq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2CO
（3）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
方法技巧
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。
跟踪训练
1．【2020四川成都】按如图进行实验，下列分析或结论正确的是（ ）
A.导管口刚有气泡冒出说明反应开始
B.实验结束应立即倒出粉末
C.木炭能使氧化铜还原为铜
D.固体减少的质量一定等于生成二氧化碳质量
【答案】C
【解析】A、试管中有空气，导管口刚有气泡冒出的是受热膨胀的空气，不能说明反应开始，不符合题意；
B、实验结束应立即倒出粉末，此时产物铜的温度较高，容易和空气中的氧气发生反应，又产生黑色的氧化铜，所以要等固体冷却后才能倒出，不符合题意；
C、木炭具有还原性，能夺取氧化铜中的氧元素，使氧化铜失去氧，变成单质铜，符合题意；
D、根据质量守恒定律，固体减少的质量等于氧化铜中失去的氧元素的质量和参加反应的碳元素的质量的总和，反应中可能生成一氧化碳，所以固体减少的质量不一定等于生成二氧化碳质量，不符合题意。故选C。
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。
真题再现
1．（2021广州市江南外国语学校一模）图所示是碳与氧化铜反应的实验装置，下列说法错误的是（ ）
A．网罩的作用：集中火焰并提高温度
B．理论上试管a中减少的质量等于试管b增加的质量
C．a中黑色粉末变红说明碳具有还原性
D．反应结束后立即把a中的物质倒出来观察现象
【答案】D
【解析】A、网罩可以使火焰集中，提高温度，正确。
B、理论上a中减少的质量为反应生成的二氧化碳的质量，b中增加的质量为吸收二氧化碳的质量，理论上试管a中减少的质量等于试管b增加的质量，正确。
C、a中黑色粉末变红，说明碳能夺走氧化铜中的氧，说明碳具有还原性，正确。
D、反应结束后立即把a中的物质铜倒出来，铜可能在较高温度下与空气中的氧气发生反应生成氧化铜，所以不能反应结束后立即把a中的物质倒出来观察现象，错误。故选D。
2.实验室可利用碱式碳酸铜【化学式：Cu2(OH)2CO3】受热分解生成氧化铜、水和二氧化碳，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，装置如下图所示（省略夹持仪器）：
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。
①B中发生反应的化学方程式为：
②C中试剂是 。
③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，装置如下图所示：
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）若（1）中省略步骤三，对（2）中反应物判断可能产生的影响及原因是

【答案】（1）①Cu2(OH)2CO3eq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2CuO+H2O+CO2↑②无水硫酸铜③固体质量不在减少，证明碱式碳酸铜已经完全分解。（2）黑色粉末变红色 F中的液体通过导管流入E中，造成试管炸裂。（3）不能确定碳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，干扰对碳粉还原氧化铜反应生成物的判断。
【解析】（1）装置C的作用是检验水，实验室用无水硫酸铜检验水，③Cu2(OH)2CO3eq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2CuO+H2O+CO2↑反应后固体质量减少说明反应完全。（3）步骤三的作用是证明碱式碳酸铜反应完全。
3. 为探究碳还原氧化铜的最佳实验条件，用木炭粉和氧化铜的干燥混合物进行系列实验。
（査阅资料）
①碳还原氧化铜得到的铜中可能含有少量的氧化亚铜；
②氧化亚铜为红色固体，能与稀硫酸反应：Cu2O+H2SO4=CuSO4+H2O+Cu。
③铜不能与稀硫酸反应
（进行实验）实验1：取质量比为1：11的木炭粉和氧化铜混合物1.3g，进行实验。
实验2：取一定量的混合物，用1-2装置进行实验。
（解释与结论）
（1）木炭还原氧化铜的化学方程式是 。
（2）实验1-2中，证明产生了CO2的现象是
（3）实验1的目的是 。
（4）实验2的结论是
（反思与评价）
（5）实验2没有进行质量比为1：14的实验，理由是
（6）为检验2-4的红色固体中是否含Cu2O，所需的试剂是 。
【答案】
（1）C+2CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu+CO2↑
（2）澄清石灰水变浑浊
（3）探究木炭与氧化铜的受热面积对其反应的影响。
（4）木炭与氧化铜最佳质量比为1：12.
（5）木炭与氧化铜质量比为1：13时，氧化铜已经过量。
（6）稀硫酸
【解析】（3）实验1中，反应物，反应条件和生成物均一样，不一样的是加热的操作方法不同，故实验1的目的是探究木炭与氧化铜的受热面积对其反应的影响。（5）木炭与氧化铜的质量比是1：12时，恰好完全反应，质量比为1：13时，氧化铜已经过量，故没必要再进行质量比1：14的实验。（6）反应后主要生成物是铜，铜与稀硫酸不反应，由Cu2O+H2SO4=CuSO4+H2O+Cu 可知，氧化亚铜能与硫酸反应，故选用稀硫酸反应。
4．（2019•虹口区一模）某小组进行了如下实验，请完成相关分析。
①如图一所示进行实验，试管1中的现象是 ，操作X是 。该实验得出的结论是：活性炭具有 性。
②取少量生石灰进行如图二所示实验，加入一定量水后，触摸试管壁感觉
；上层清液的溶质是 ，升高温度沉淀质量 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
③如图三所示进行碳和氧化铜反应的实验，Ⅰ中观察到的现象是 ，反应的化学方程式是 。
【答案】液体褪色；缓慢推入一团棉花；吸附；发烫；Ca（OH）2；变大；
黑色粉末变红；C+2CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu+CO2↑。
【解析】①将滴有红墨水的6mL等份成两份，其中一份加入1g活性炭，会观察到液体褪色，然后慢慢推入一团棉花；而操作X不加活性炭，只是向试管中缓慢推入一团棉花，观察到液体不褪色；由此可知，活性炭具有吸附性；故填：液体褪色；缓慢推入一团棉花；吸附；
②生石灰是氧化钙的俗称，氧化钙与水反应生成氢氧化钙，此反应会放出大量的热，所以感觉到试管壁发烫；氢氧化钙微溶于水，所以上层的清液是氢氧化钙的饱和溶液，其中的溶质是氢氧化钙，试管底部的固体是氢氧化钙，氢氧化钙的溶解度随着温度的升高而减小，所以升高温度沉淀质量会增大；故填：发烫；Ca（OH）2；变大；
③在高温的条件下，碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，因为碳和氧化铜均为黑色粉末，生成的铜是红色粉末，所以观察到黑色粉末变红；故填：黑色粉末变红；C+2CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu+CO2↑。
5．（2019•来安一模）木炭作为还原剂用于金属冶炼已有几千年历史。教材用如图1实验介绍这一知识。
（1）木炭与氧化铜反应的化学方程式是 。
（2）酒精灯火焰处加有铁丝网罩，其作用是 。
（3）固定试管时，试管口要略向下倾斜，其目的是 。
（4）图I与教材中的装置还是略作了改进，实验结束时，可先用弹簧夹夹紧橡皮管，再熄灭酒精灯，这样做的目的除了防止石灰水倒吸入热的试管，使试管炸裂外，还可以防止 。
（5）为了提高成功率，某研究小组设计如图Ⅱ方案进行实验。
【实验研究】
分别称取2g木炭与CuO混合物，按每种比例重复实验3次。实验记录如下表：
总质量相同（2g）但木炭与CuO比例不同的实验对比表:
由实验数据分析，除温度外，影响实验的因素是 ；从产物分析，该反应混合物的最佳比例范围是 。
【注意：若完成【装置与改进】和【交流与讨论同可奖励4分，化学试卷总分不超过60分。】
【装置改进】
稳定的高温是本实验成功的关键因素之一，实验装置也会影响加热的效率。图Ⅱ装置将卧式装置改为直立式装置，实验时，将反应混合物夯实于底部，调节酒精灯使外焰完全包围试管的下部。你认为该设计是否更好？ （填“是“或“否”）；理由是 。
【交流讨论】
由于试管中有空气，实验时应注意：
①混合物需进行预热，除了使试管受热均匀外，另外的目的是 。
②理论上讲并不能把石灰水变浑浊作为木炭跟CuO开始反应的充分证据。其理由是 。
【答案】（1）C+2CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu+CO2↑；
（2）使火焰更集中并提高温度；
（3）防止冷凝水倒流，炸裂试管；
（4）防止铜被重新氧化；
（5）实验研究：反应物的比例，1：10～1：11；
【装置改进】是，反应物受热均匀，可获得持续的高温；
【交流讨论】①减少试管内剩余空气的量，降低氧气对实验的影响；
②碳和氧气反应也会生成二氧化碳。
【解析】（1）碳和氧化铜在高温的条件下生成铜和二氧化碳，化学方程式为：C+2CuOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===,====))2Cu+CO2↑；
（2）加上灯罩可以使火焰更集中，提升温度，利于反应的进行；
（3）固定试管时，试管口要略向下倾斜，其目的是：防止冷凝水倒流，炸裂试管；
（4）铜和氧气在加热的条件下生成氧化铜，所以除了防止石灰水倒吸入热的试管，使试管炸裂外，还可以防止铜被重新氧化；
（5）实验研究：通过实验可以看出氧化铜和碳粉的比例不同，得到产物也不同，由实验数据分析，影响实验的另一因素是：反应物的比例；从实验结果中可以得出该反应混合物的最佳比例范围即反应最充分的：1：10～1：11；
【装置改进】将卧式改为直立式，同时用火焰把试管包住，火焰与试管底部的接触面积变大，可以充分利用燃烧产生的热量，使反应物受热均匀，可获得持续的高温，这种设计效果会更好；
【交流讨论】①由于试管内有空气，混合物需进行预热，除了使试管均匀受热外，目的是：减少试管内剩余空气的量，降低氧气对实验的影响；
②由于装置内有空气，在加热时遇到木炭会生成二氧化碳，所以不能把石灰水浑浊作为木炭跟CuO反应的充分证据，试管中还可能发生反应：碳和氧气反应也会生成二氧化碳。名称
金刚石
石墨
C60
结构模型
色、态、形
无色透明、正八面体形状的固体
深灰色、有金属光泽而不透明的细鳞片状固体
形状似足球，又叫足球烯
硬度
天然存在的最硬的物质
质软，有滑腻感
导电性
不导电
具有良好的导电性
常温下不导电
用途
用作钻探机钻头、玻璃刀头、装饰品
制铅笔、用作电极材料、润滑剂等
有可能广泛应用于超导、催化、材料、医学及生物学等领域
区别与联系
都是由碳元素组成的单质，但是由于碳原子排列方式不同，因此它们的物理性质存在着明显差异
化学性质
化学方程式
用途
稳定性
常温下，碳的化学性质不活泼
制作墨汁等
可燃性
①氧气充足：C＋O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) CO2；②氧气不足：2C＋O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2CO
说明了相同反应物在不同的条件下反应产物可能不同
作燃料
还原性
①与氧化铜反应：2CuO＋C eq \(=====,\s\up7(高温)) 2Cu＋CO2↑，现象：固体由黑色变成红色，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体
②与氧化铁反应： 2Fe2O3＋3C eq \(=====,\s\up7(高温)) 4Fe＋3CO2↑
③与二氧化碳反应： C＋CO2 eq \(=====,\s\up7(高温)) 2CO
冶炼金属
加热时间（min）
0
t1
t2
t3
B中固体质量（g）
6.66
5.20
4.80
4.80
序号
1﹣1
1﹣2
装置
反应后物质的颜色、状态
黑色粉末中混有少量红色固体
红色固体有金属光泽，混有极少量黑色物质