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专题3常见碳的单质及其性质 考点知识梳理 中考典例精析 专题训练 考点一几种碳单质 最硬 金属光泽 吸附性 温馨提示碳的单质物理性质差别较大 主要是由于 不同造成的 碳原子的排列方式 考点二碳的化学性质1 稳定性在常温下 碳的化学性质 不易与其他物质发生化学反应 2 可燃性氧气充足时 化学方程式 下同 氧气不足时 不活泼 或比较稳定 3 还原性碳与CuO反应的化学方程式为 现象 碳和二氧化碳反应的化学方程式为 两个反应都为 填 吸 或 放 热反应 用途 用于 工业 如焦炭把铁从铁的氧化物矿石中还原出来的化学方程式为 黑色粉末逐渐变成红色 吸 冶金 2011 日照 2010年诺贝尔物理奖授予发现石墨烯的开创性研究者 以石墨为原料 先制备氧化石墨 再经过热还原制备石墨烯 石墨烯硬度大 导电性能好 有韧性 可弯曲 下列关于金刚石 石墨 C60和石墨烯四种单质的叙述错误的是 A 将石墨变成石墨烯发生了化学变化B 四种物质碳原子的排列方式不同C 四种物质完全燃烧后的产物都是CO2D 石墨烯是一种新型的有机物 解析 由石墨变成石墨烯 在变化中生成了新物质 因此发生化学变化 故A正确 金刚石 石墨 C60和石墨烯四种物质都是由碳元素组成的单质 它们物理性质差别较大 是由于碳原子的排列方式不同造成的 故B正确 碳单质完全燃烧的产物是二氧化碳 故C正确 由题中信息可知 金刚石 石墨 C60和石墨烯四种物质都是单质 故D是错误的 答案 D 方法点拨 解答此类试题可运用碳单质的有关知识并结合题干中的信息 运用排除方法解答 即可得到正确答案 纳米材料被誉为21世纪最有前途的新型材料之一 纳米碳管是一种由碳原子构成的直径只有几个纳米 1nm 10 9m 的空心管 下列说法错误的是 A 纳米管是一种新型的化合物材料B 纳米管具有管道多 表面积大 吸附能力强的性质C 纳米管在常温下化学性质稳定D 纳米管材料如果完全燃烧 生成物是二氧化碳 A 2011 大连 在实验室中 老师用下面所示的装置进行实验 图中固定试管的仪器已略去 加热一段时间后 观察到木炭粉的质量明显减少 氧化铜粉下部出现了一层红亮的铜 澄清石灰水变浑浊 停止加热并冷却到室温 1 写出硬质大试管中发生的化学反应方程式 2 B装置的作用是 3 实验后要从硬质大试管的剩余固体中回收金属铜 写出操作步骤 要求过程中要用到 湿法冶金 的原理 解析 1 大试管内的木炭粉发生不完全燃烧生成一氧化碳 一氧化碳在高温下与氧化铜反应生成铜与氧气 2 装置冷却后 C中的石灰水就会出现倒吸现象 因此B装置能够防止倒吸的溶液进入大试管中 3 实验后硬质大试管的剩余固体中含有未参加反应的氧化铜 要将其回收并用到 湿法冶金 的原理 首先将反应后的固体粉末加入到足量的盐酸或稀硫酸溶液中得到铜盐溶液 然后加入过量的活动性比铜强的金属铁 然后过滤 洗涤再用磁铁吸引出过量的铁即可 2 防止反应后冷却时 C装置的溶液倒流 3 向铜和氧化铜混合物中加稍过量稀硫酸 黑色固体全部溶解后 加足量铁粉 过滤 洗涤 用磁铁吸出过量的铁粉即可 或向滤出的固体中加入过量的盐酸或稀硫酸除去剩余的铁 再过滤 洗涤即可得到铜 学了课本中C和CuO的反应后 小明同学为了探究木炭还原氧化铜所生成的气体产物是什么 提出了猜想 a 可能是二氧化碳 b 可能是一氧化碳 并设计如下图所示装置进行实验 预期的实验现象及结论如下 若澄清的石灰水变浑浊 则气体为二氧化碳 若澄清的石灰水不变浑浊 则气体为一氧化碳 请你回答 1 该同学的猜想是否严谨 若不严谨 请作补充 2 请你对该实验装置予以评价 不严谨 有可能是一氧化碳与二氧化碳的混合气体 产生一氧化碳会污染空气 产物是一氧化碳与二氧化碳混合气体时无法验证 小亮同学对反应后产生的红色固体的成分提出了疑问 并进一步进行探究 查阅资料 C也能将CuO还原为红色固体Cu2O 氧化亚铜 Cu2O H2SO4 稀 Cu CuSO4 H2O 2价铜盐的水溶液呈蓝色 猜想 a 红色固体只是Cu b c 红色固体是Cu和Cu2O的混合物 红色固体只有Cu2O 实验探究 铜 溶液变蓝 氧化亚铜 铜 铜和氧化亚铜 常见碳的单质及其性质 训练时间 40分钟分值 100分 一 选择题 每小题3分 共45分 1 2011 盐城 下列家庭小实验不能成功的是 A 用食盐水除水垢B 用加热的方法给聚乙烯塑料袋封口C 用铅笔芯代替石墨试验导电性D 用灼烧的方法区分羊毛线和棉线 解析 A 水垢的主要成分是碳酸钙和氢氧化镁 它们都不和氯化钠反应 故此实验不能成功 B 聚乙烯塑料遇热能融合 冷却后能粘合在一起 能够成功 C 铅笔芯的主要成分是石墨 故可以用铅笔芯代替石墨做导电性实验 D 羊毛线是由羊毛织成的 羊毛属于蛋白质 灼烧时有烧焦羽毛味 棉线灼烧时没有这种气味 故选A 答案 A 2 2011 百色 下列说法中 正确的是 A 金刚石 石墨都是由碳原子构成的 都很硬B 单质碳具有还原性C 用活性炭可除去硬水中的氯化钙杂质D 木炭燃烧时吸收大量的热 解析 A 金刚石 石墨都是由碳原子构成的 但是它们的原子之间结构不同 金刚石的硬度很大 石墨很柔软 故选项错误 B选项正确 C 用活性炭不能除去硬水中的氯化钙杂质 故选项错误 D 木炭燃烧时放热 故选项错误 答案 B 3 2010中考变式题 金刚石 石墨和C60都是由碳元素组成的单质 下列叙述不正确的是 A 金刚石是自然界最硬的物质B 在氧气中充分燃烧都生成CO2C 碳原子的排列方式不同D 都是黑色固体 解析 A 金刚石具有正八面体的结构 这种结构决定了它具有硬度大的性质 B 它们都是碳元素组成的单质 所以它们燃烧后的产物都是二氧化碳 C 它们都是碳元素组成的单质 但是由于它们的结构也就是碳原子的排列不同 所以它们的物理性质有较大的差异 D 金刚石是无色透明的固体 不是黑色的 答案 D 4 2010 连云港 炭雕 主要成分木炭 是一种集观赏与空气净化于一体的工艺品 下列说法错误的是 A 炭雕是质轻透明的固体B 炭雕摆放要远离火种C 炭雕艺术品可以长久保存D 炭雕能吸附室内微量的甲醛等有害气体 解析 单质碳的物理性质各异 炭雕是由活性炭做成的 是一种灰黑色多孔性固体 质轻 具有可燃性 应远离火源 活性炭具有吸附有毒气体的作用 碳的化学性质稳定 可以长期保存使用 故选A 答案 A 5 2010 株洲 下列对一些事实的解释错误的是 解析 碳具有还原性 能与金属氧化物反应 使金属氧化物失去氧 反应中焦炭是还原剂 答案 C 6 2010 日照 科学家用有机分子和球形笼状分子C60 首次制成了 纳米车 如图 每辆 纳米车 是用一个有机分子和4个球形笼状分子 组装 而成 纳米车 可以用来运输单个的有机分子 生产复杂的材料和药物 成为 纳米生产 中的有用工具 下列说法正确的是 A C60是一种新型化合物B C60和金刚石的组成元素相同 因此它们的性质完全相同C 纳米车 的诞生 说明人类操纵分子的技术进入一个新阶段D 我们可以直接用肉眼清晰地看到这种 纳米车 的运动 解析 A C60只有一种元素组成 属于单质不属于化合物 B C60和金刚石的组成元素相同 但是它们的性质不相同 D 纳米车 很小 用肉眼根本看不到 故选C 答案 C 7 2012中考预测题 在物质的各大家族中 有一家兄弟多 老大骨头硬 光彩照人 身价百万 老二又软又滑 修锁锁灵 修灯灯亮 老三似足球 科研工作者喜欢它 根据所学化学知识可推知这 一家兄弟 是 A 空气B 碳的单质C 碳的氧化物D 金属材料 解析 金刚石 石墨 C60三者具有以上性质 三种物质是同种元素形成的不同单质 故B正确 答案 B 8 2011 娄底 我国古代一些书法家 画家用墨 用炭黑等制成 书写或绘制的字画能够保存很长时间而不变色 这是因为单质碳具有 A 可燃性B 还原性C 在常温下 化学性质不活泼D 吸附性 答案 C 9 2011 绥化 黑火药 是我国古代四大发明之一 它由硝酸钾 硫磺 木炭组成 黑火药 属于 A 纯净物B 化合物C 单质D 混合物 解析 黑火药是由不同物质混合而成的 故属于混合物 答案 D 10 2011 重庆 澳大利亚科学家发现了纯碳新材料 碳纳米泡沫 每个泡沫含有约4000个碳原子 直径6 9nm 在低于 183 时 泡沫具有永久磁性 下列叙述正确的是 A 碳纳米泡沫 是碳单质B 碳纳米泡沫 是混合物C 碳纳米泡沫 是一种新型的碳化合物D 碳纳米泡沫 和金刚石的性质相同 解析 碳纳米泡沫 是只有碳元素组成的纯净物 故属于单质 答案 A 11 2011 眉山 物质的用途和性质密切相关 下列用途主要是利用其化学性质的是 解析 氢气在燃烧过程中释放大量的热量 同时生成水 这是利用了氢气的化学性质 金刚石作装饰物利用了它具有美丽的光泽 铜丝能导电是利用了金属的导电性 活性炭用于滤毒罐中 是利用了它的吸附性 有光泽 导电性 吸附性这些都属于物理性质 答案 A 12 2012中考预测题 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 如图所示 这种碳膜片状如蜂巢 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 碳膜片属于人工合成的有机高分子材料D 碳膜片在氧气中完全燃烧的产物和碳在氧气中完全燃烧的产物不同 解析 碳膜片与C60是由碳元素组成的不同的两种物质 故B项错误 碳膜片不属于人工合成的有机高分子材料 故C项错误 碳膜片在氧气中完全燃烧的产物和碳在氧气中完全燃烧的产物相同 均生成二氧化碳 故D项错误 答案 A 13 2010中考变式题 下列关于金刚石 石墨 C60的说法不正确的是 A 它们都是电的良导体B 石墨质软 可做铅笔芯C C60是一种新型的碳单质D 金刚石硬度大 可切割大理石 解析 金刚石不能够导电 所以A错误 答案 A 14 2010中考变式题 科学家已经制备出C70 下列对C60和C70这两种物质的叙述中错误的是 A 它们都是由碳元素组成的单质B 它们是两种新型的化合物C 它们都是由分子构成的D 它们的相对分子质量差是120 答案 B 15 2012中考预测题 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 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CO2D 这四种物质的结构中都是每个碳原子连接3个碳原子 解析 金刚石的硬度大 石墨质地软 可作润滑剂 并且具有良好的导电性 这四种物质是碳的不同种单质 因此化学性质相同 但是因为碳原子的排列方式不同 使得物理性质差别很大 这四种物质均是由碳原子直接构成 因此完全燃烧产物都是CO2 答案 C 二 填空题 共31分 16 9分 2011 绥化 利用化学知识 可以防止生活中一些不良现象的发生 1 为了保证人身安全 进入久未开启的菜窖前 必须先做 实验 2 为防止照片褪色 可将照片塑封 用塑料薄膜封闭 目的是隔绝 3 防毒面具的滤毒罐里盛放了一定量的活性炭 目的是用来除去有毒气体 这是利用了活性炭的 解析 1 把燃烧的蜡烛缓缓放入菜窖中 如果蜡烛熄灭就说明菜窖中二氧化碳的浓度很大 不能进入 2 为防止照片褪色 可将照片塑封 用塑料薄膜封闭 目的是隔绝氧气和水 3 防毒面具的滤毒罐里盛放了一定量的活性炭 目的是用来除去有毒气体 这是利用了活性炭的吸附性 答案 1 灯火 2 氧气和水 3 吸附性 17 10分 2011 揭阳 如图所示三种物质的物理性质 填 有或无 差异 你在初中化学中先后接触到以下几组物质 O2和O3 红磷和白磷 金刚石 石墨和C60 由此可以得出的结论是 解析 构成金刚石 石墨和C60的碳原子的排列方式不同 决定了它们的物理性质不同 由O2和O3 红磷和白磷 金刚石 石墨和C60可知 同种元素可形成不同单质 答案 有同种元素可形成不同单质 18 12分 2011 日照 A是非金属 E是金属 B C D是化合物 它们之间有如下图所示的转化关系 反应条件已略去 1 在 中 属于化合反应的是 填序号 2 反应 的化学方程式是 3 在实验室里 反应 选择下图中的 选填甲 乙 丙 下同 装置进行实验 反应 选择下图中的 装置进行实验 解析 常见的黑色固体有C MnO2 CuO Fe3O4等 而A和B反应生成的是红色固体 说明B为CuO A是一种具有还原性的黑色固体 即A为碳 D为二氧化碳 C为一种具有还原性的气体 具有还原性的气体有CO和H2 而反应后也生成二氧化碳 所以C为一氧化碳 通过以上分析在四个反应中 属于化合反应的是 碳还原氧化铜 需要在高温的条件下进行 因此需要在火焰上罩上铜网以提高火焰温度 所以应该选择丙装置 用一氧化碳还原氧化铜 因为一氧化碳有毒 需要进行尾气处理 所以应选择甲 答案 1 2 C 2CuO 2Cu CO2 3 丙甲 高温 三 实验题 共24分 19 24分 2011 临沂 几位同学在实验室做木炭还原氧化铜的实验 实验完毕后 他们发现试管内仍有黑色固体物质存在 该试管中的黑色固体物质是什么 提出猜想 小玉同学 木炭 小兰同学 氧化铜 小华同学 木炭和氧化铜 查阅资料 木炭 铜都不与稀硫酸反应 Na2O MgO CuO Fe2O3等金属氧化物能与稀硫酸反应生成盐和水 实验设计 方案一 向盛有黑色固体的试管中加入足量的稀硫酸 充分振荡 静置后观察现象 方案二 取少量该黑色固体在空气中灼烧 观察现象 他们对 方案一 进行了分析讨论 达成了共识 若试管内溶液无色 还有黑色固体存在 证明 同学的猜