第六单元：课题1金刚石、石墨和C60（基础+提高+中考）

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第六单元：碳和碳的氧化物
课题1　金刚石、石墨和C60



1.活性炭可用来除去冰箱中的异味,净化饮用水等,这是利用活性炭的(　　)
A.稳定性　　　　B.还原性　　　　C.可燃性　　　　D.吸附性
【答案】D　活性炭是碳单质的一种,具有疏松多孔的结构,有较强的吸附性,能够用来除去冰箱中的异味,净化饮用水等。
2. 下列说法错误的是（ ）
A.金刚石很硬，所以用来做钻石
B.木炭可以吸附一些食品和工业产品中的色素，也可以吸附有异味的物质
C.石墨的导电、导热性能都很好
D.木炭、焦炭、活性炭和炭黑的主要成分是碳单质
【答案】C
【解析】
A、金刚石是天然存在的最硬的物质，打磨后呈现璀璨夺目的光泽，可用来做钻石，故选项说法正确．
B、木炭具有吸附性，能吸附异味和色素，可以吸附一些食品和工业产品中的色素，也可以吸附有异味的物质，故选项说法正确．
C、石墨就良好的导电性，但导热性不好，故选项说法错误．
D、木炭、焦炭、活性炭和炭黑的主要成分是碳单质，故选项说法正确．
故选C．
3. 有一包氧化铜粉末中混有少量碳粉，除去碳粉的方法应选用下列中的（ ）
A.隔绝空气加热混合物
B.在氧气中加热混合物
C.加入足量的水搅拌后过滤
D.用筛子将炭粉筛去
【答案】B
【解析】
A、碳粉和氧化铜在加热条件下生成铜和二氧化碳，不但能把杂质除去，也会把原物质除去，不符合除杂原则，故选项所采取的方法错误．
B、碳能在氧气中与氧气反应生成二氧化碳气体，能除去杂质且没有引入新的杂质，符合除杂原则，故选项所采取的方法正确．
C、均难溶于水，加足量水、过滤的方法不能除去炭粉，故选项所采取的方法错误；
D、氧化铜和炭粉都为粉末，用筛子筛，无法将二者分离，故选项所采取的方法错误．
故选：B．

4.碳单质的存在形式有多种,用途各不相同。下图中体现活性炭用途的是(　　)

【答案】　D　
【解析】石墨较软,在纸上划过会留下深色的痕迹,常用来制铅笔芯;石墨具有优良的导电性,常用来制干电池的电极;金刚石是天然存在的最硬的物质,可用来制玻璃刀头;活性炭具有吸附性,可用来净水。

5. 档案材料要求用碳素墨水书写，其根本原因是（ ）
A.用它书写比较流畅
B.它是黑颜色的，写出的字很醒目
C.用它写的字能永不褪色
D.它的有效成份是碳，碳常温下化学性质稳定
【答案】D
【解析】
根据碳的化学性质分析，在通常情况下碳的化学性质不活泼，一般不与其它物质发生化学反应．
碳素墨水的主要成分是碳，碳在常温下化学性质稳定，不易与其他物质发生反应，故碳素墨水写的字不易被氧气而褪色；故选D

6.某大学研究小组研发的一种独特的复合材料-“石墨纸”，其成分以石墨为主，薄如纸张，比钢还要硬倍且轻巧，还可以回收利用，下列说法错误的是（ ）
A.石墨纸是一种环保材料
B.与钢相比，石墨纸硬度较大
C.与同体积的钢相比，石墨纸质量较小
D.石墨纸是绝缘体，不易导电
【答案】D
【解析】
A、“可以回收再利用”，体现了石墨纸是一种环保材料；故正确；
B、“成分以石墨为主，薄如纸张，比钢要坚硬倍”，体现了与钢相比，石墨纸的硬度较大；故正确；
C、根据密度公式，由于石墨纸的密度小，故与同体积的钢相比，石墨纸的质量较小；故正确；
D、石墨易导电，属于导体；故错误。


7.下列四种物质，在一定条件下能跟其他三种物质发生化学反应的是（ ）
A.焦炭
B.二氧化碳
C.氧化铜
D.氧气
【答案】A
【解析】
根据焦炭、二氧化碳、氧化铜、氧气四种物质的性质分析，找出在一定条件下能跟其他三种物质发生化学反应的物质即可．
由焦炭、二氧化碳、氧化铜、氧气四种物质的性质可知，焦炭在高温条件下能与二氧化碳、氧化铜反应，在点燃时能与氧气反应燃烧；二氧化碳不能与氧化铜、氧气反应．综合以上分析可知，符合题意的物质是焦炭．所以，A正确，B、C、D错误．
故选：A．

8.在隔绝空气下，用木炭还原氧化铜，下列叙述正确的是（ ）
A.反应前后固体中含氧原子的物质质量保持不变
B.反应中消耗的氧化铜与碳的质量一定相等
C.反应前后固体减轻的质量等于氧化铜中氧元素的质量
D.反应中铜元素在固体中的质量分数逐渐变大
【答案】D
【解析】
根据木炭还原氧化铜的反应原理书写方程式，根据方程式进行分析，并作出正确的判断．木炭还原氧化铜的化学反应方程式为：?C+2CuO高温2Cu+CO2?．
A、由反应方程式知，反应前固体CuO中含有氧原子，反应后固体Cu中不含有氧原子．所以，反应前后固体中含氧原子的物质质量要减少．故该叙述错误；
B、由反应方程式知，反应中消耗的氧化铜与碳的质量关系是：160：12．故该叙述错误；
C、由反应方程式知，反应前后固体减轻的质量等于反应后生成的二氧化碳的质量．故该叙述错误；
D、由反应方程式知，碳与氧化铜中的氧结合生成了二氧化碳气体，所以．反应中铜元素在固体中的质量分数逐渐变大，故该叙述正确．
故选B．


9.常温下碳单质化学性质________，但高温下能与许多物质反应，具有________和________．碳还原氧化铜的现象________．
?【答案】
不活泼,可燃性,还原性,黑色粉末变成红色，澄清的石灰水变浑浊
【解析】
根据常温下碳单质化学性质不活泼，但高温下能与许多物质反应，据此结合碳具有可燃性、还原性，进行分析解答即可．
常温下碳单质化学性质不活泼，但高温下能与许多物质反应，具有可燃性、还原性，碳具有还原性，还原氧化铜生成铜和二氧化碳，会观察到黑色粉末变成红色，澄清的石灰水变浑浊．
故答案为：不活泼；可燃性；还原性；黑色粉末变成红色，澄清的石灰水变浑浊．


10. 如图，向盛有红棕色的二氧化氮气体的集气瓶中，投入几小块木炭，观察到的现象是________，其原因是________．

?【答案】
集气瓶内气体红棕色逐渐消失，水倒吸入广口瓶,瓶中的压强小于外界大气压强，所以水在外界大气压强下会被压进广口瓶
【解析】
木炭具有吸附性进行分析可得集气瓶内气体变为无色；结合物理知识“瓶中的压强小于外界大气压强”分析可知水在外界大气压强下会被压进广口瓶．
木炭具有疏松多孔的结构，具有吸附性，将几块木炭投入到盛满红棕色二氧化氮气体的集气瓶中，轻轻摇动，二氧化氮气体被活性炭吸附，所以集气瓶内气体红棕色逐渐消失；由于瓶中的压强小于外界大气压强，所以水在外界大气压强下会被压进广口瓶．
故答案为：集气瓶内气体红棕色逐渐消失，水倒吸入广口瓶；瓶中的压强小于外界大气压强，所以水在外界大气压强下会被压进广口瓶．




11. 铝不但能与氧气反应，还能与金属氧化物反应，放出大量热．该反应称铝热反应，工业上曾用于焊接铁轨．有关化学方程式为：那么，在该过程中，铝是________（氧化剂或还原剂）
【答案】
还原剂
【解析】
在氧化还原反应中，氧化剂失去了氧被还原，发生了还原反应；还原剂得氧被氧化，发生了氧化反应；据此进行分析判断即可．
根据反应Fe2O3+2Al高温2Fe+Al2O3可知，在此反应中铝得氧发生了氧化反应，是还原剂，Fe2O3失氧发生了还原反应，是氧化剂．
故答案为：还原剂．


12.将30 g木炭和氧化铜粉末的混合物加热一段时间后冷却,称得剩余固体为25.6 g。计算:
(1)生成了多少克CO2?
(2)生成了多少克Cu?
(3)有多少克CuO参加了反应?
【答案】　(1)4.4 g　(2)12.8 g　(3)16 g
【解析】　根据质量守恒定律可知,生成二氧化碳的质量为30 g-25.6 g=4.4 g。
设生成Cu的质量为x,参加反应的CuO的质量为y。
2CuO+C 2Cu+CO2↑
160 128 44
y x 4.4 g
=　解得:y=16 g
=　解得:x=12.8 g。




13.Cu的常见化合价有+2价和+1价,+1价的铜的化合物称为亚铜化合物。
(1)写出下列物质的化学式:氧化铜　　　,氧化亚铜　　　　　。?
(2)高温时,氧化铜可被木炭还原为铜,反应的化学方程式是　。?
(3)氧化亚铜是一种红色粉末。加热时,氧化亚铜能与氧气发生化合反应,反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　;利用这一性质可检验氮气中是否含有氧气(装置如图所示),判断氮气中含有氧气的现象是　　　　　　　　　　　。?

【答案】(1)CuO　 Cu2O
(2)C+2CuO 2Cu+CO2↑
(3)2Cu2O+O2 4CuO　玻璃管中红色粉末变成黑色
【解析】(1)根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为0的原则可以得出氧化铜和氧化亚铜的化学式分别为CuO、Cu2O。(3)红色的氧化亚铜在加热条件下与氧气反应生成黑色的氧化铜。


14.科学家发现C60分子是由60个碳原子构成的,它的形状像足球(如图C所示),因此又叫足球烯。另一种碳的单质——碳纳米管,是由呈六边环形排列的碳原子构成的管状大分子(如图D所示)。图A、图B分别是金刚石和石墨的结构示意图,图中小球均代表碳原子。

用你所学到的化学知识回答下列问题。
(1)金刚石、石墨、足球烯、碳纳米管物理性质有较大差异的原因是　　　　　　　　　　　　　　。?
(2)常温下,足球烯和碳纳米管的化学性质是否活泼?简要说明理由:?
　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)请你设计一个方案,证明足球烯和碳纳米管都是由碳元素组成的(以足球烯为例,用文字简要叙述):? 　。?
【答案】　(1)碳原子的排列方式不同　(2)不活泼,因为碳原子的最外层电子数为4,常温下不易得失电子　(3)将足球烯放在充满氧气的密闭容器里使之充分燃烧,测定其生成物是二氧化碳,且二氧化碳里所含碳元素的质量等于燃烧后足球烯所减少的质量
【解析】(1)金刚石、石墨、足球烯、碳纳米管都是由碳元素组成的单质,但由于碳原子的排列方式不同,它们的物理性质有较大差异。(2)足球烯、碳纳米管都是由碳元素组成的单质,由于碳原子的最外层电子数为4,常温下不易得失电子,故这些碳单质在常温下的化学性质很稳定。(3)要想证明足球烯和碳纳米管都是由碳元素组成的单质,可首先利用其可燃性证明其含有碳元素,其次通过定量测定证明其只含碳元素。


为确定木炭还原氧化铜后的固体成份，请你与兴趣小组的同学完成以下探究
【对固体猜想】
猜想I：全部是金属铜；????????????
猜想Ⅱ：除铜外，还含有氧化铜；
猜想Ⅲ：除铜外，还含有木炭；??????
猜想Ⅳ：除铜外，还含有氧化铜、______．
【进行实验】
实验流程见下图：

【问题与讨论】
（1）步骤②包括溶解、______两步操作．
（2）C的化学式为______，D的化学式为______，由此推出固体B中含有______（写化学式），步骤④发生反应的化学方程式为______．
（3）结合（2）的结论推断：如果溶液A显蓝色，则溶液A的溶质的化学式为______，说明样品中含有______，则证明猜想______成立；如果溶液A无色，则证明猜想______成立．
【答案】CuSO4，Cu、CuO、C，Ⅳ、Ⅲ
【解析】
根据反应物是氧化铜和木炭，生成物的固体是铜，结合反应中的过量和不足问题，利用数学中的组合知识将三种物质任意组合，可以得到四种猜想：①全部是铜，②铜和氧化铜的混合物，③铜和木炭的混合物，④铜、氧化铜和木炭．对照题中的猜想确定答案，故答案为：木炭．
（1）要将粉末状的固体分离成溶液和固体，需要先将样品配成溶液，然后进行过滤操作，故答案为：过滤．
（2）根据质量守恒定律，反应物中的元素有：碳、铜、氧，结合通入石灰水后出现浑浊，可以推出C是二氧化碳，固体B灼烧后得到的黑色物质与硫酸反应会得到蓝色溶液，可以推出D是氧化铜，根据C是二氧化碳、D是氧化铜可以确定B的组成是：C、Cu．
根据反应物是硫酸和氧化铜，生成物中有硫酸铜书写化学方程式，
故答案为：CO2，CuO，C、Cu，CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
（3）根据质量守恒定律，加入硫酸后溶液显蓝色，可知该溶液中含有硫酸铜，可知原粉末中有氧化铜，（2）推导出B中有铜，也就是原粉末中有铜，所以原粉末中有铜和氧化铜和碳，可以判断出猜想IV正确，
A是无色，说明原混合物中没有氧化铜，生成的气体C还得会使石灰水变浑浊所以猜想III正确，
故答案为：CuSO4，Cu、CuO、C，Ⅳ、Ⅲ


16.(2018山东临沂平邑期末)我们要以发展的眼光看待碳的单质,继C60之后,科学家相继发现了纳米碳管和石墨烯等以新的形态存在的碳单质。以下说法错误的是(　　)
A.纳米碳管与金刚石和石墨的组成元素相同,原子排列方式不相同
B.石墨烯是一种新型的化合物
C.C60在氧气中燃烧可能生成CO2、CO或二者的混合物
D.石墨烯常温下化学性质稳定
【答案】　B　
【解析】纳米碳管、金刚石和石墨都是由碳元素组成的,它们的原子排列方式不同,A正确;从题意看,石墨烯也是科学家发现的一种碳单质,不是化合物,B错;碳单质都是由碳元素组成的,在氧气中燃烧都生成二氧化碳或一氧化碳或它们的混合物,C正确;碳单质常温下化学性质稳定,D正确;故选B。

17.(2019年广东省一题8（2分）).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，可制造钻头 B.氮气的化学性质不活泼，常用作保护气
C.铜有良好的导电性，可制作导线?? D.氢氧化钠具有碱性，常用于改良酸性土壤
【答案】D
【解析】金刚石比较坚硬，可以做石油钻探的钻头，这是利用了金刚石的硬度大物质属性;氮气不易发生化学反应.所以可以起保护作用,保护其中的物质不与外界接触而反应（起隔离作用）,所以作保护气;铜常用于制作导线，因为其具有良好的导电性；氢氧化钠溶液显碱性，但是具有极强的腐蚀性，不能用于改良酸性土壤，错误；故选D．

18.（2019年广东省一题16（2）（1分）)）近年比较流行的“自热火锅”给人们生活带来方便。“自热火锅”主要由料包和发热包(主要成分为生石灰、焙烧硅藻土、活性炭、铁粉、铝粉、碳酸钠等)组成，食用方法如“题16图”所示。请回答:
(2)焙烧硅藻土、活性炭都有 的结
构，能起到吸附作用。??
【答案】疏松多空
【解析】活性炭、木炭 因具有疏松多空结构具有强烈的吸附性,可用于吸附毒气或除味、脱色等

19.(2018年甘肃省金昌市一题10（1分）)．下列关于物质的性质与用途的说法不正确的是（ ）
A．氮气用于食品防腐，是因为氮气化学性质不活泼
B．活性炭用于防雾霾口罩，是因为活性炭具有吸附性
C．干冰用于人工降雨，是因为干冰升华时能够吸收热量
D．铝用于“银粉漆（铝粉）”，将其涂在铁栏杆表面防锈，是因为铝的化学性质比较稳定
【答案】C
【解析】氮气化学性质不活泼，所以氮气用于食品防腐；活性炭具有吸附性，活性炭用于防雾霾口罩；干冰升华时能够吸收热量，所以干冰用于人工降雨；铝用于“银粉漆（铝粉）”，将其涂在铁栏杆表面防锈，是因为铝的化学性质比较稳活泼，能形成一层致密的氧化物薄膜。故选C



第六单元：
碳和碳的氧化物

基础篇

能力提高篇

中考真题篇






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