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第9讲常见的碳单质第六单元碳和碳的氧化物考点一几种碳单质1．几种碳单质的比较金刚石石墨C60外观纯净的金刚石是无色透明、正八面体形状的固体深灰色有金属光泽、不透明的细鳞片状固体，有滑腻感每个C60分子是由60个碳原子构成的，分子形似足球。结构模型硬度天然存在的最硬的物质很软质脆导电性几乎不导电良好几乎不导电导热性不良良好很差用途钻头、刻刀、装饰品等电极、铅笔芯、润滑剂等超导、催化、材料、医学及生物等领域性质不同的原因碳原子的排列方式不同2．几种无定形碳考点二碳的化学性质1．碳的化学性质2.还原反应和氧化反应(1)氧化反应：物质与氧发生的化学反应叫做氧化反应。(2)还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应叫做还原反应。(3)氧化剂：在反应中提供氧的物质叫做氧化剂。(4)还原剂：在反应中得到氧的物质叫做还原剂。温馨提示：氧化剂、还原剂及发生氧化反应、还原反应的物质都是指反应物而言的。用化学方程式简记为：1．同学们填写的“毕业生登记表”需要长期保存，因此书写时必须使用(D)A．铅笔B．圆珠笔C．红墨水笔D．碳素笔2．由同种元素组成的物质不可能是(B)A．单质B．化合物C．纯净物D．混合物3．石墨烯是新发现的二维空间材料，它是石墨制成的新型碳单质，金刚石、石墨、C60和石墨烯的结构示意图如下所示，下列关于这四种物质的说法中正确的是(D)A．都是黑色固体B．都质软可作润滑剂C．碳原子排列方式都相同D．在氧气中充分燃烧都生成二氧化碳4．物质的结构决定物质的性质。下列关于物质结构与性质的说法不正确的是(C)A．生铁和钢的性能不同，主要是由于其含碳量不同B．一氧化碳和二氧化碳的化学性质不同，是由于构成它们的分子不同C．金刚石和石墨的物理性质不同，是由于构成它们的碳原子不同D．金属钠和镁的化学性质不同，主要是由于钠原子和镁原子的最外层电子数不同5．如图所示是木炭还原氧化铜的实验装置示意图。在实验前对两具试管里的物质进行了称量，并检查了装置的气密性，装置的气密性良好。某次实验数据记录如下：反应前反应后质量差(试管＋固体混合物)的质量69.8g65.4gΔm1(试管＋石灰水)的质量118.8g122.6gΔm2(1)Δm1与Δm2的关系在理论上应该是：Δm1等于(填“大于”、“小于”或“等于”)Δm2。(2)本次实验结果与理论结果是否一致？不一致，其原因可能是木炭与氧化铜反应可能有其他气体(如一氧化碳)生成，而没有被石灰水吸收(或石灰水的量少，气体未被完全吸收)。一、选择题(每小题3分，共39分)1．(2014·南宁)下列有关碳和碳的氧化物的说法中，错误的是()A．一氧化碳和二氧化碳都有毒B．木炭、活性炭都具有吸附性C．木炭、一氧化碳在一定条件下都能与氧化铜反应D．金刚石和石墨物理性质不同，是因为它们的碳原子排列方式不同解析：一氧化碳有毒，CO2没有毒性，故选项A说法错误；木炭、活性炭具有吸附性，能吸附异味和色素，故选项B说法正确；木炭、一氧化碳具有还原性，在一定条件下都可与氧化铜反应，夺取氧化铜中的氧，故选项C说法正确；金刚石和石墨的结构中碳原子排列方式不同，故选项D说法正确。答案:A【点评】此题难度不大，掌握碳单质的性质与用途、二氧化碳与一氧化碳的化学性质是正确解答本题的关键。2．(2014·张家界)今年我国科学家利用石墨烯(一种由碳原子构成的物质)与铝合金，研制出一种具备特殊性能的烯合金，下列对烯合金和石墨烯的说法错误的是()A．石墨烯在一定条件下能与氧气反应B．石墨烯在常温下化学性质活泼C．烯合金具有优良的导电性D．烯合金是混合物解析：石墨烯由碳原子构成，碳常温下化学性质稳定，故石墨烯在常温下化学性质稳定，但在高温下碳能与氧气、一些金属氧化物、非金属氧化物反应。烯合金具有金属的特性，如具有导电性、导热性等，合金都属于混合物。答案:B【点评】本题是一道信息题，解题的关键是了解碳的化学性质、合金的特性，并能结合题意正确提取信息解答问题。3．(2014·临沂)在书写具有保存价值的档案时，最好使用(C)A．铅笔B．纯蓝墨水笔C．碳素墨水笔D．圆珠笔4．(2014·盐城)2013年3月，我国研制出世界上最轻、吸油力最强的固体——碳海绵。碳海绵由碳元素组成，具有疏松多孔的结构。下列关于碳海绵的说法错误的是(B)A．常温下化学性质不活泼B．是一种新型的化合物C．具有较强的吸附性D．可处理海上泄漏的石油5．炭雕是一种集观赏、空气净化于一体的工艺品(如右图)，其主要成分是木炭。下列说法中错误的是()A．炭雕作为艺术品可以长久保存B．炭雕能吸附室内微量的有害气体C．摆放炭雕必须远离火种D．将炭雕的下脚料研成粉末，与氧化铜粉末共热，不能发生反应解析：炭雕下脚料的主要成分是木炭，碳在与氧化铜粉末共热，能发生化学反应，将氧化铜还原为铜。答案:D6．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，直径约6到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：碳纳米泡沫是由碳这一种元素组成的纯净物，属于碳单质。答案:A7．碳家族中，C60的分子结构形似足球(如下图所示)。关于C60的说法中，错误的是()A．它是一种单质B．每个C60分子由60个碳原子构成C．它与金刚石是同一种物质D．它完全燃烧后的产物是CO2解析：金刚石、石墨和C60是由碳元素组成的不同单质。答案:C8．下面是甲、乙两种物质的结构示意图，图中小圆圈均代表碳原子。这两种物质在氧气中完全燃烧后的产物都是二氧化碳，但它们的物理性质却明显不同，如导电性、硬度等。据此，下列说法错误的是()A．甲、乙两种物质中的碳原子大小相同B．甲、乙两种物质都是碳单质C．甲、乙两种物质中原子的空间排列方式不同D．将甲、乙两种物质混合后得到的是纯净物解析：从图示可以看出，甲、乙两种物质都是由碳原子构成的碳单质，它们的碳原子的大小相同，但碳原子的排列方式不同，它们混合后得到的是两种物质的混合物。答案:D9．点燃一根蜡烛，把冷碟底放在蜡烛火焰上方，一会，在碟底收集到炭黑，由此可能得出蜡烛的组成中一定含有(A)A．碳元素B．氢元素C．氧元素D．氢、氧元素解析：碟上的炭黑是蜡烛不完全燃烧形成的，证明蜡烛的成分中一定含有碳。10．下列说法中错误的是()A．只含有一种元素的物质，不一定是单质B．活性炭吸附色素的过程中一定发生了化学变化C．物质的结构决定了物质的性质，而物质的用途体现了物质的性质D．金刚石、石墨、C60都是碳元素组成的不同单质，今后还将会有其他碳的单质被发现解析：活性炭吸附色素是利用活性炭的吸附作用，它属于活性炭的物理性质，这一过程没有发生化学变化。答案:B11．根据下面的实验现象推断，黑色粉末可能是()A．CuO和CB．CuOC．Fe3O4D．MnO2和C解析：由实验现象可以判断，黑色粉末状物质加热时反应生成Cu和CO2，说明该黑色粉末中含有Cu、C、O三种元素。答案:A12．将一块烧红的木炭放入充满氧气的集气瓶里，塞住瓶口，反应停止后，木炭有剩余，注入适量澄清石灰水，石灰水不变浑浊，说明瓶中气体是(A)A．一氧化碳B．二氧化碳C．一氧化碳和二氧化碳D．氧气和二氧化碳解析：澄清石灰水不变浑浊，说明木炭和氧气反应后的产物中没有二氧化碳，只有木炭在氧气中不充分燃烧而生成的一氧化碳。13．(2014·哈尔滨)除去下列物质中的少量杂质，所选用的试剂和操作方法都正确的是()选项物质杂质试剂操作方法ACuOC足量空气在空气中灼烧BCO2HCl足量氢氧化钠溶液和浓硫酸依次通过两种试剂CKClK2SO4蒸馏水和过量BaCl2溶液溶解、过滤、蒸发DFeCl3溶液CuCl2过量铁粉过滤解析：C在空气中灼烧会转化为CO2气体而除去，而CuO由于是在空气中灼烧，所以不会被木炭还原为Cu。CO2和HCl都能和氢氧化钠溶液反应，都不能和浓硫酸反应，故将CO2和HCl依次通过足量的氢氧化钠和浓硫酸，两种物质都能被氢氧化钠溶液吸收，不能除去杂质HCl；过量的BaCl2溶液会成为新的杂质；铁粉与CuCl2溶液反应生成物为FeCl2，引入了新的杂质，故B、C、D均无法除去混入的杂质。答案:A二、填空题(共30分)14．(12分)(2014·安顺)下列物质或用品均为生活中常见物质：①碳酸钙②金刚石③活性炭④生石灰⑤食盐⑥水⑦熟石灰请用序号回答下列问题：(1)为防止骨质疏松，人体可以摄入的物质是①，常用于干燥剂的是④。(2)常用作调味品的是⑤，能除去冰箱内异味的是③。(3)相对分子质量最小的氧化物是⑥。天然存在的最硬的物质是②。解析：根据物质的性质进行分析解答，①碳酸钙含有钙元素；②金刚石是天然存在的最硬的物质；③活性炭具有吸附性；④生石灰能与水反应，可以用作干燥剂；⑤食盐具有咸味，是常用的调味品；⑥水是相对分子质量最小的氧化物；⑦熟石灰具有碱性，据此解答。15．(6分)多彩的“碳”，多姿的生活，让我们一起走进“碳”的世界。根据下表提供的信息，填写有关含碳物质的对应特性。物质用途金刚石切割玻璃石墨作电极活性炭净水对应特征①硬度大②导电性③吸附性解析：表中给出了含碳物质的用途，用途是性质的反映，据此可知它们的对应特征。16．(12分)(2014·安顺)A～H是初中化学常见的物质，已知A为黑色固体单质，G为紫红色固体单质，B为红棕色粉末，F为黑色粉末，它们的转化关系如图所示，请回答：(1)B的化学式为Fe2O3，F的化学式为CuO。(2)A、C、E三种物质中，具有还原性的是C、CO(填化学式)。(3)反应①的化学方程式为3C＋2Fe2O3=====高温3CO2↑＋4Fe。解析：A为黑色固体单质，而B为红棕色粉末，所以可以判断A为碳单质，而B为氧化铁粉末，它们在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳，而C可以和A在高温下反应，所以可以判断C为二氧化碳，D为铁，那么E为一氧化碳，G为紫红色物质，所以可以知道G为铜，而F为氧化铜，D可以和H反应生成G，所以可以判断H为铜盐的溶液，例如硫酸铜，至此各物质均已鉴定完毕，代入验证，符合题意，可以据此解答。【点评】此题为框图式物质推断题，完成此类题目，关键是找准解题突破口，直接得出结论，然后利用顺向或逆向或两边向中间推，逐一导出其他结论。三、实验题(共20分)17．(2014·临沂)同学们在帮助老师整理实验室时，从1、2号橱窗中发现了两瓶失去标签的黑色粉末药品，并确定了这两瓶黑色粉末是木炭粉、铁粉、氧化铜、高锰酸钾中的两种。他们继续进行了分析、试验和反思：【查阅资料】CuO、Fe2O3等金属氧化物与酸反应，生成盐和水(1)分析：小燕同学认为一定不是高锰酸钾，原因是高锰酸钾是紫红色不是黑色。(2)实验一：实验操作实验现象实验结论①取一种黑色粉末少许，加入到稀硫酸中黑色粉末溶解，溶液颜色变蓝色此粉末是氧化铜②取另一种黑色粉末少许，加入到稀硫酸中黑色粉末不溶解，没看到气体产生此粉末一定不是铁粉(3)反思：小华同学认为不做实验①，运用逻辑推理的方法也能得出其中之一是氧化铜的结论，原因是：小燕同学排除了高锰酸钾，实验一中②排除了铁粉，所以这两瓶只能是木炭粉和氧化铜。(4)实验二：他们又进行了如下实验：将两种黑色粉末混合加热(实验装置如下图)，发现黑色粉末逐渐变红，澄清石灰水变浑浊。写出两种黑色粉末发生反应的化学方程式2CuO＋C=====高温2Cu＋CO2↑。解析：(1)高锰酸钾不是黑色的，是紫红色的，这两瓶黑色粉末一定不是高锰酸钾。(2)氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸铜溶液，显蓝色。(3)由于高锰酸钾是暗紫色不是黑色的，黑色粉末不是高锰酸钾；实验②可知，黑色粉末不是铁粉，综合以上分析可推出两种黑色粉末分别是木炭粉、氧化铜。(4)由于在高温条件下，碳与氧化铜反应生成二氧化碳和铜，铜是红色的；二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊。所以，将两种黑色粉末混合加热，发现黑色粉末逐渐变红色，澄清石灰水变浑浊，两种黑色粉末发生反应的化学方程式是：2CuO＋C=====高温2Cu＋CO