考点15常见的碳单质-2023-2024九年级化学上册阶段复习高分突破（人教版）（原卷版）

专题六碳和碳的氧化物考点15常见的碳单质【划考点】一、金刚石、石墨、C60的性质及用途比较名称金刚石石墨C60结构构成碳碳C60外观无色透明，正八面体固体深灰色不透明，细鳞片状固体，有金属光泽。分子形似足球导电、导热性几乎不导电；导热性差优良导电性；耐高温，导热性好————硬度天然存在最硬的物质质软，有滑腻感————用途钻头、玻璃刀、装饰品制造铅笔芯，润滑剂，做电极作超导体，制备新材料，用于医学生物领域区别与联系金刚石、石墨、C60虽然都是碳单质，但其单质中，故物理性质差异很大它们都是由碳元素组成的单质，故金刚石与石墨通过可以相互转化二、碳单质的化学性质和用途化学性质反应现象及化学方程式用途稳定性常温下，碳的化学性质不活波用墨写字，绘画可燃性化学方程式充分燃烧：C+O2点燃===CO2不充分燃烧：2C+O2点燃===作燃料现象充分燃烧时，发出白光，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体还原性化学方程式C+2CuO高温===2Cu+CO2↑3C+2Fe2O3高温===4Fe+冶炼金属现象还原氧化铜时，黑色粉末逐渐变为红色，澄清石灰水变浑浊三、木炭还原氧化铜1.实验原理：C+2CuO高温===2Cu+CO23.实验现象：；。4.思维突破①若反应结束生成的红色固体中混有黑色固体，原因可能是反应物过量②若澄清石灰水不变浑浊，可能是反应生成的二氧化碳与木炭在高温条件下反应生成了CO。③实验中酒精灯加金属网罩的目的是。④澄清石灰水是用来检验二氧化碳气体，但是不能充分吸收二氧化碳，要使生成的二氧化碳全部被吸收，可以用。⑤配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：⑥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。【明考向】考向1——碳单质性质和用途【典例1】下列物质的用途中，主要利用该物质化学性质的是（）A．金刚石用来裁玻璃 B．氧气用于气焊、气割和炼钢C．石墨做电极 D．用稀有气体填充霓虹灯【典例2】如图所示是金刚石、石墨和C60的结构模型，图中小球代表碳原子。下列说法正确的是（）A．原子排列方式改变，则构成物质的种类改变B．相同元素组成的不同物质，在足量氧气中充分燃烧，产物相同C．相同元素组成的不同物质，化学性质相同D．在特定条件下，石墨即可以转化为金刚石，也可以转化为C60【典例3】“碳海绵”是已知最轻的固体材料，密度仅0.16mg/cm3。其主要成分是石墨烯和碳纳米管等两种碳单质，是一种良好的绝缘材料。下列关于“碳海绵”性质的推测不正确的是（）A．碳海绵能浮在水面上 B．碳海绵是一种新型的化合物C．碳海绵不易导电 D．碳海绵燃烧会产生二氧化碳【典例4】炭雕（主要成分为活性炭）成为了家装的新宠，它是一种集观赏与空气净化一体的工艺品。炭雕能用于空气净化是因为它具有（）可燃性 B．吸附性 C．氧化性 D．稳定性【典例5】《中国书法大会》书写时代精神。唐怀素《自叙帖》保存至今仍不变色，主要是因为书写作品时所用的墨汁中含有的炭黑（）是黑色固体 B．具有吸附性C．常温下性质稳定 D．具有还原性【典例6】下图是碳与其他物质之间的性质关系(“－”表示物质间可发生反底，“→”表示物质间可发生转化，反应条件及部分生成物已省略)，下列说法正确的是（）A．反应①前后碳元素化合价不变B．反应②前固体要混合均匀，增大接触面积C．反应③前后固体质量增加，不符合质量守恒定律D．反应④中与质量比为，一定只生成考向2——木炭还原氧化铜【典例7】某化学实验小组要测定氧化铜与碳粉混合物中碳粉的质量，取17.8g混合物放在密闭容器中高温加热，充分反应后得到固体纯净物和5g气体。则原固体中碳粉的质量为（）【典例8】下列说法，不正确的是（）A．甲图：飞机能够腾空而起是因为机翼上下表面气体的流速不同产生向上的升力B．乙图：用真空吸盘搬运沉重的钢板是利用大气压来完成的C．丙图：试管内有红色固体生成，证明碳具有氧化性D．丁图：冷碟子底部有黑色的炭生成，说明蜡烛的成分中含有碳元素【典例9】如图是探究物质的变化与木炭还原性的综合实验装登。把绕成螺旋状的铜丝一端固定在橡皮塞上，先加热铜丝待表面变黑后再插入这支试管的木炭粉中，打开弹簧夹后加热。下列说法不正确的是（）A．铜丝加热变黑是铜与氧气反应生成的新物质B．铜丝表面及澄清石灰水的变化说明木炭具有还原性C．试管向下倾斜的目的是防止反应生成的水倒流D．反应结束后应先加紧弹簧夹再熄灭酒精灯【典例10】如图所示是木炭还原氧化铜的实验装置图，说法正确的为（

）A．实验过程中消耗氧化铜和碳的质量比小于20：3B．反应中铜元素在固体中的质量分数逐渐增大C．反应后固体减轻的质量等于氧化铜中氧元素的质量D．反应前后固体中氧元素的质量保持不变【例题11】有关2CuO+C2Cu+CO2↑的反应，说法不正确的是（）A．CuO具有氧化性 B．C发生了氧化反应C．反应前后固体质量不变 D．反应前后氧元素的化合价没有发生改【例题12】在适当条件下，ag碳和bg氧气反应生成（a+b）g气体（此时碳和氧气均无剩余）。(1)当的值为时，生成（a+b）gCO2；(2)当的值是时，生成（a+b）gCO；(3)当＜＜时，生成CO2和CO的混合气体。【典例13】碳单质的化学性质(1)古代字画能长久保存的原因是：常温下碳的化学性质。(2)木炭完全燃烧（O2充足）生成CO2，写出化学方程式；木炭不完全燃烧（O2不足）生成CO，写出化学方程式。(3)写出木炭还原氧化铜的化学方程式；实验现象是：。木炭还原二氧化碳的化学方程式。【典例14】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）。ABCD【基础突破】1.下列物质的性质与其对应的用途没有直接关系的是（）A．金刚石硬度大——切割玻璃B．氧气用于急救病人——氧气能供给呼吸C．石墨常用作电极—石墨具有导电性D．氢气可用于填充探空气球——氢气具有可燃性（）A．金刚石、石墨和C60都具有可燃性B．焦炭能用于冶炼金属，体现了碳单质具有氧化性C．石墨具有良好的导电性，能用于制作电极D．使用碳素墨水书写档案，有利于保存更长的时间3.碳是组成物质最多的元素，碳元素的相关信息和碳原子的结构示意图如图所示，下列说法正确的是（）A．碳原子核外有4个电子 B．碳是一种金属元素C．碳原子核内有12个质子 D．碳元素能组成多种单质4.“没有金刚钻，不揽瓷器活”，这句话体现了金刚石（）A．熔点高 B．硬度大 C．光学性能好 D．化学性质稳定5.金刚石和石墨是常见的碳单质。相关说法不正确的是（）A．金刚石和石墨可以互称为同素异形体 B．lg金刚石和1g石墨含有原子数相同C．金刚石和石墨中原子的排列方式相同 D．常温下金刚石和石墨的化学性质稳定6.科学家在制备碳纳米管时得到了一种由碳原子构成的副产品，该副产品外观类似泡沫、质地轻盈，被称为碳纳米泡沫，它的发现极大地推动了碳素材料的研究。下列说法错误的是（）A．碳纳米泡沫和碳纳米管属于不同种物质B．碳纳米泡沫是一种单质C．碳纳米泡沫不具有可燃性D．碳纳米泡沫在一定条件下可以还原氧化铜7.我国科学家成功制备出高质量单层石墨烯，以其制作的量子电阻可以在更小磁场、更高温度和更大电流下工作。石墨烯是一种由碳原子构成的物质，下列有关石墨烯的说法不正确的是（）A．石墨烯是非金属单质 B．石墨烯具有导电性C．石墨烯与石墨的化学性质不同 D．石墨烯具有导热性8.学好化学能促进学生德、智、体、美、劳全面发展。下列关于各个项目的说法正确的是（）A．造纸厂将污水处理达标后排放—增加生产成本，没必要这样做B．增强劳动锻炼和体育运动—动手操作，完成实验室制取氧气C．古代字画能够千年流传—常温下氧气的化学性质稳定D．利用活性炭自制简易净水器—活性炭可以将硬水软化9.中国科学院化学研究所研究员郑健团队在常压下通过简单的反应条件，创制了一种新型碳同素异形体单晶——单层聚合，未来有望应用于半导体、量子计算、化学催化等领域。以下说法不正确的是（）A．单层聚合是一种新型化合物 B．单层聚合能与氧气反应C．单层聚合能还原氧化铜 D．单层聚合与金刚石的碳原子排列方式不同10.《天工开物》中关于宝石的部分记载如下：凡水晶出深山穴内爆流石醇之中，水晶的主要成分为SiO2，其结构与金刚石相似，下列关于水晶的说法不正确的是（）A．难溶于水B．化学性质稳定 C．质地坚硬 D．能与氧气反应11.某小组利用如图装置进行创新实验，酒精灯加金属网罩是为了提高火焰温度。氧化铜和碳在加热条件下反应生成铜和二氧化碳。下列说法错误的是（）A．气球可以收集尾气，防止污染空气B．反应过程中，黑色氧化铜变为红色固体C．该反应中，化合价降低的是铜元素和碳元素D．装置中发生反应：12.同学课堂笔记片段如下，其中记录不正确的一处是（）A．a处 B．b处 C．c处 D．d处12.碳家族在日常生活中有着广泛的用途。(1)根据碳原子结构示意图可知碳原子内的质子数是；(2)我们每个人都应该传播“低碳”理念，“低碳”是指较低的排放(3)钻石是经过琢磨的金刚石。一句广告词“钻石恒久远，一颗永流传”。该广告词能体现出金刚石所具有的化学性质是。(4)高铁被誉为中国“新四大发明”之一。高铁动车与电路连接处是石墨电刷，它主要利用石墨具有滑腻感和的物理性质。(5)制糖工业中利用来脱色以制白糖。(6)石墨烯是一种革命性材料，它也是碳元素组成的一种单质。如果它在氧气中燃烧不充分，易产生的气体是。实验室收集这种气体可以用方法。13.多彩的“碳”，多姿的物质。（1）1﹣18号元素原子最外层电子数与原子序数的关系如图。①碳属于_____（填“金属”或“非金属”）元素；请画出碳原子的结构示意图_____。②图1中与碳元素化学性质相似的元素是_____（填元素名称）。③从图1中你发现的规律是_____（写一条）。（2）碳有几种不同的形式，如钻石、石墨等，它们物理性质不同的原因是_____，它们完全燃烧的产物_____（填“相同”或“不相同”）。（3）近期化学家首次制造出纯碳环，将极大推动分子晶体管的发展。科学家在高真空的室内，操作“氧﹣碳”分子（C24O6），逐步除去其多余的含氧部分，最终得到环碳分子。C24O6eq\o\ac(\s\up7(—2X),\o(===,====))C22O4eq\o\ac(\s\up7(—2X),\o(===,====))C20O2eq\o\ac(\s\up7(—2X),\o(===,====))C18（制备环碳的步骤）①制备环碳的各步骤中，每次去除的物质X为_____（填化学式）。②一个环碳分子是由_____个碳原子构成。14.如图是木炭还原氧化铜的探究实验装置。【提出问题】木炭还原氧化铜产生什么气体？【提出猜想】(1)产生的气体有三种情况猜想一：CO；猜想二：CO2；猜想三：。【设计方案】实验前后分别对两支试管里的物质进行称量，数据设计如下：称量对象反应前质量反应后质量质量差试管＋固体混合物M1M2△m1即（M1M2）试管＋澄清石灰水M3M4△m2即（M4M3）(2)若△m2=0，则猜想成立。(3)若猜想二正确，理论上△m1与△m2的关系是：△m1△m2（填“>”“<”或“=”）。【实验并记录】实验得到的数据如下表：称量对象反应前质量反应后质量质量差试管+固体混合物△m1试管+澄清石灰水△m2同学们对CO产生的原因进行了分析：(4)原因一：木炭和氧化铜在高温条件下直接发生反应产生CO，反应的化学方程式为。(5)原因二：木炭和氧化铜在高温条件下反应中的一种产物和反应物木炭又发生了化学反应，产生了CO，该反应的化学方程式为。【反思与评价】(6)经查阅资料知道：木炭还原氧化铜直接产生CO2气体，该反应类型属于。(7)本次实验结果与资料显示不一致，对其可能原因有同学提出下列分析，其中合理的是___________（填选项序号）。A．装置不漏气 B．装置内还有CO2气体未被吸收C．澄清石灰水吸收了空气中部分CO2 D．生成的CO2部分与过量的C反应生成了CO【高分突破】1.高铁被誉为中国“新四大发明”之一，高铁动车与电路连接的是石墨电刷，它没有体现石墨具有的性质的是（）2.一定条件下，下列物质不能与单质碳发生化学反应的是（）22O3.经测定某物质中只含碳元素，关于该物质的说法正确的是（）4.下列实验能证明金刚石和石墨是由同种元素组成的不同单质的是（）A．测量其密度

B．测量其熔点C．用水溶解

D．分别燃烧验证燃烧产物5.下列图象能正确反映所对应叙述关系的是（）A．B.C.D.A.①图表示一定量的木炭还原氧化铜，剩余固体质量与反应时间的关系B．图②是用C还原CuO来测定固体中CuO中铜元素的质量变化关系C．图③是一定质量的氯酸钾和二氧化锰制氧气时，二氧化锰的质量分数(a%)随时间(t)变化的曲线图D．图④是用适量的KClO3和MnO2混合物加热制O26.高温下，置于密闭容器中的碳和氧气充分反应，碳和氧气的质量比如图，下列关于反应后密闭容器中的剩余物的说法中，不正确的是（）A．甲点对应的剩余物是二氧化碳和氧气 B．乙点对应的剩余物是二氧化碳C．丙点对应的剩余物是二氧化碳和一氧化碳 D．丁点对应的剩余物是一氧化碳7.用纯净的木炭粉末还原氧化铜粉末时，可发生的反应有：C+2CuO2Cu+CO2↑，C+CuOCu+CO↑。现用1.2g木炭粉末还原8.0g氧化铜粉末，反应物刚好反应完全，则生成的气体产物是（）A．CO B．CO2 C．CO、CO2 D．Cu、CO8.用纯净的木炭粉还原氧化铜粉末时，可能发生的化学反应有C+2CuO2Cu+CO2↑，C+CuOCu+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。有关说法错误的是（）A．实验前先通入N2的目的是排尽玻璃管中的空气，防止影响实验结果B．本实验能证明氧化铜中含有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，证明氧化铜中含有氧元素D．本实验的不足之处是没有尾气处理装置9.已知：C+2CuO2Cu+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10.取碳和氧化铜的混合物ag在一定条件下恰好完全反应，相关量的变化如图所示，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．反应后生成铜的质量为bg D．0t2min内，固体中铜元素的质量分数不变11.工业上利用钛白粉（主要成分是TiO2）制备海绵钛的工艺流程如下图所示。下列有关说不正确的是（）A．反应Ⅰ中焦炭体现出还原性 B．该工艺流程中，Cl2能循环使用C．反应Ⅳ属于分解反应 D．反应Ⅲ中加入的物质X是MgO12.已知：2CuO+Ceq\o\ac(\s\up7(高温),\o(===,====))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13.以化合价为纵坐标，物质类别为横坐标所绘制的图像叫价类图。下图为碳的价类图，A～F均表示含碳元素的纯净物，例如A点可表示甲烷。下列说法错误的是A．金刚石、石墨和C60都可用图中B点表示且均为单质B．用B点表示的物质转化为用C点表示的物质的反应一定放出热量C．用F点表示的物质转化为用D点表示的物质的反应可能是分解反应D．用B点表示的物质转化为用D点表示的物质的反应可以体现用B点表示的物质在冶金工业的应用14.分类、类比是学习化学常用的方法。(1)初中化学有许多实验，若按照实验主要目的可将实验分为：探究化学反应前后物质的质量关系、探究物质的性质、探究物质的含量等。据此应将下列实验中的D与(填“A”或“B”或“C”)归为一类，依据是。A．B．

C．

D．

(2)许多物质的命名与元素的化合价高低有关，如氧化铁、氧化亚铁，其中铁元素的化合价分别为+3价、+2价。铜元素常见的化合价有+2价、+1价，由此推测+1价铜元素和氧元素组成的化合物的化学式为，名称为。15.陶瓷是火与土的结晶，是中华民族文化的象征之一。(1)下列中学实验室常见用品中，材质为陶瓷的是______（填标号）。A．烧杯 B．集气瓶 C．蒸发皿 D．坩埚钳(2)烧制陶瓷的原料为黏土，黏土中含二氧化硅、氧化铁、氧化铝等物质，其中氧化铝中铝元素与氧元素的质量比是。(3)“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”描述的是著名的青瓷。①下列手工制陶过程中，属于化学变化的步骤是。②燃料（以木炭为例）在窑体内燃烧，写出生成CO的一个化学方程式。③青瓷的“翠色”来源十分复杂。涉及窑体内的CO和瓷器表面釉料中的氧化铁在高温下反应生成氧化亚铁，该反应的化学方程式为。(4)古代窑炉（如下图）构造不断变迁。为了提高窑体内CO的体积分数，可采取的措施有。（写1条）16.芯片的制造代表一个国家的科技水平，芯片的主要成分是硅，如图是工业上以石英砂（）为主要原料制取高纯硅的流程。查阅资料：“精馏”是蒸馏的一种，其原理是利用混合物各成分的沸点不同，将物质分离出来。(1)流程中将焦炭粉碎的目的是；(2)硅的结构与金刚石相似，都是由（填“分子”“原子”或“离子”）构成的；(3)写出步骤①反应的化学方程式；(4)若在步骤⑤的制备过程中混入，可能引起的后果是；(5)为了使资源综合利用，上述流程中可循环使用的物质是（填一种即可）17.我国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（图甲），又能用改进的微型实验装置（图乙）。某化学兴趣小组采用图乙装置，开展以下探究活动。【提出问题】木炭与CuO反应所得红色固体中含有什么物质？【查阅资料】若木炭与CuO的反应进行得不彻底，产物中还有氧化亚铜（Cu2O）。Cu2O是红色固体，能与稀硫酸反应（反应方程式为Cu2O+H2SO4=Cu+CuSO4+H2O），硫酸铜溶液呈蓝色。铜不与稀硫酸发生反应。【做出猜想】(1)红色固体的成分：①全部是Cu；②全部是Cu2O；③。【实验探究】①取木炭、CuO两种黑色粉末适量均匀混合，然后将黑色粉末装入长柄V形玻璃管的直管内。②按图乙连接好实验装置，然后加热反应物；2分钟后，黑色粉末出现红热，同时澄清石灰水变浑浊，此时停止加热。(2)待玻璃管冷却后，提取里面的红色固体，进行如下表所示的实验验证：步骤现象结论a、取2.88g红色固体装入试管中，滴入过量的，充分反应。红色固体部分溶解，溶液变为蓝色。猜想错误。／猜想③正确【拓展与应用】2O的质量g18.（Ⅰ）小李同学要模拟自来水厂的净水过程，最终制成自来水。其实验过程如图所示，请回答以下问题：(1)首先加入絮凝剂A，通常为______，操作①的名称为______(2)操作②主要是利用活性炭除去一些异味和色素，其净水原理是利用活性炭的______作用。(3)小李取少量液体D于试管中，加入少量______，并振荡，发现产生少量泡沫，较多浮渣，说明液体D是硬水。（Ⅱ）某研究小组利用如图所示装置进行探究实验。已知：①碳酸镁加热分解：②氢氧化钠溶液常用于吸收二氧化碳气体③无水氯化钙能吸收水蒸气(4)写出装置B中发生反应的化学方程式：。(5)本实验可以验证碳酸镁按照已知①发生反应，开始试管中碳酸镁质量为W克，待充分反应后剩余固体的质量为______克。（用W的式子表示）(6)从环保角度看，该装置有明显不足之处是。(7)图中装置F是安全瓶，能防倒吸，从实验安全角度考虑，本实验还应该在装置______之间添加装置F。19.某化学兴趣小组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