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1、考点19碳的几种单质命题趋势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：碳单质的物理性质和化学性质；几种碳单质物理性质存在较大差异的原因；碳单质的用途等。考查重点1. 单质碳的性质；碳单质物理性质存在较大差异的原因；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名称金刚石石墨C60结构模型色、态、形无色透明、正
2、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。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。活性炭：用于防毒面具、制糖、吸附色素和异味。焦炭：用于冶金工业。炭黑：
3、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
4、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）。方法技巧一种元素可以组成不同种单质；石墨在一定条件下可以转化为金刚石，该变化为化学变化；活性炭的吸附性是物理性质。跟踪训练1.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，
5、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。2.两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
6、】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
7、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.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
8、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.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
9、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。考向二、碳单质的化学性质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
10、氧气充足：CO2CO2；氧气不足：2CO22CO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与氧化铜反应：2CuOC2CuCO2，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与氧化铁反应： 2Fe2O33C4Fe3CO2与二氧化碳反应： CCO22CO冶炼金属【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
11、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
12、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下列有关碳和碳的氧化物的说法错误的是（）ACO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
13、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DCO2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
14、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
15、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
16、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。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。
17、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+3C4Fe+3CO2（2）高温下，木炭还能与二氧化碳反应：C+CO22CO（3）高温下，木炭还能与水反应：C（红
18、热）+H2O（蒸汽）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
19、、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+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
20、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+2CuO2Cu+CO2，C+2CuOCu+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
21、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+CO22CO，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
22、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+C2Cu+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（）At1时，开始发生反应Bt1和t2时，固体中铜元素质量保持不变Cb是固体混合物的质量Dd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
23、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+2CuO2Cu+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：Cu2
24、OH2SO4CuCuSO4H2O。【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（
25、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；COCuOCuCO2；【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。