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  • 2021-05-10 发布

2020(通用版)中考化学重难点易错点复习讲练详解碳单质(含解析)

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详解碳单质 一、牢记重要的化学思想 物质的组成结构物质的性质物质的用途 二、掌握碳的几种单质:金刚石、石墨、C60‎ 碳单质 结构 物理性质 用途 金 刚 石 无色透明、正八面体形状的固体 装饰品──钻石 硬度大 ‎(天然存在的最硬物质)‎ 玻璃刀 钻探机钻头 石 墨 深灰色、有金属光泽、不透明的细磷片状固体 铅笔芯 很软 能导电 电极 滑腻 润滑剂 C60‎ 形似足球 制超导材料、制作新型催化剂等方面有广阔的运用前景 注意:‎ ‎(1)金刚石、石墨的组成元素相同,但其物理性质相差很大,原因是原子的排列方式不同。‎ ‎(2)石墨在一定条件下可转化为金刚石,为化学变化。‎ ‎(3)木炭、活性炭、焦炭、炭黑的主要成分也是碳单质。木炭和活性炭具有疏松多孔的结构,都具有很强的吸附性,均可用于吸附色素、异味,用于食品工业、净水、净化空气等;活性炭的吸附能力更强,可以用于防毒面具里的滤毒罐、制糖工业的脱色剂等。‎ 三、单质碳的化学性质 化学性质 用途 稳定性 常温下化学性质稳定(不活泼)‎ 用碳素墨水书写档案材料等 可燃性 完全燃烧(氧气充足)C+O2CO2‎ 不完全燃烧 (氧气不充足)‎2C+O22CO 作燃料 还原性 C+2CuO2Cu+CO2↑ (置换反应)‎ 现象:①黑色粉末逐渐变成光亮的红色 ‎②澄清石灰水变浑浊 ‎3C‎+2Fe2O34Fe+3CO2↑‎ C + CO22 CO 冶炼金属 注意:单质碳的物理性质各异,而各种单质碳的化学性质却基本相似。‎ 四、木炭还原氧化铜的注意事项:‎ 10‎ ‎1. 试管口要向下倾斜,防止药品中的水或加热生成的水进入试管底部炸裂试管。‎ ‎2. 加热时先使试管预热,然后在药品底部加热。‎ ‎3. 实验结束后应先撤离导管,后移去酒精灯,防止先撤酒精灯会使试管的温度降低,导致试管内的压强突然变小,石灰水会倒流入试管中,导致试管炸裂。‎ ‎4. 在碳的“还原性”实验的化学方程式中,反应条件是“高温”,不能写成“加热”,即 C+2CuO2Cu+CO2,不能写成C+2CuO2Cu+CO2↑;实验时应使用酒精喷灯或加金属网罩以集中火焰,提高温度。‎ 例题1 (大连)下列有关物质性质与用途的说法,错误的是( )  ‎ A. 石墨有滑腻感,可用来作电极 B. 焦炭有还原性,可用于冶金工业  ‎ C. 活性炭有吸附性,可用来吸附异味 D. 金刚石的硬度大,可用来切割玻璃 解析:A. 石墨能用来做电极是因为其具有优良的导电性而不是油腻感;B. 焦炭有还原性,故可以用来冶炼金属;C. 活性炭有疏松多孔结构,故可吸附异味;D. 金刚石是天然存在的最硬物质,故可切割玻璃。‎ 答案:A 点拨:熟记各种碳的单质的性质和用途是解答此类题的基础。‎ 例题2 (日照)科学家成功地利用精密仪器从石墨中分离出单层的石墨片,这是目前世界上人工制得的最薄的材料,如图所示。下列有关石墨片的说法,错误的是( )‎ A. 石墨片是一种单质    ‎ B. 石墨片与C60是同种物质,具有导电性 C. 在一定条件下,石墨片可还原氧化铜 ‎ D. 石墨片在氧气中完全燃烧的产物是CO2‎ 解析:A. 石墨片是由一种碳原子构成的,即由碳元素组成的纯净物,所以为单质,故A说法正确;‎ B. 虽然都是由碳原子构成,但是碳原子的排列方式不同,属于碳的不同单质,‎ 10‎ 所以不属于同一物质,故B说法错误;‎ C. 由于石墨片从石墨中分离出来,是碳的单质,所以化学性质和其他碳单质相同,所以碳片可以还原氧化铜,故C说法正确; ‎ D. 由于石墨片从石墨中分离出来,是碳的单质,所以充分燃烧时生成二氧化碳,故D说法正确。‎ 答案:B 点拨:按“物质结构决定性质,性质决定用途”的规律来学习和理解碳的单质的知识。碳的单质都由碳原子构成,但原子排列方式的不同决定了其物理性质的差异,而元素种类相同又决定了它们的化学性质相似。‎ 例题3 如下图所示,盛有红棕色二氧化氮气体的集气瓶里放几小块活性炭,最终观察到红棕色 (填“变深”或“消失”或“不变”),漏斗中液面 (填“上升”或“下降”或“不变”)。其原因为:活性炭具有 作用,使瓶中气体压强 ‎ 外界大气压。‎ 解析:活性炭具有疏松多孔的结构,具有吸附性,将活性炭投入盛满红棕色二氧化氮气体的集气瓶中,轻轻摇动,NO2气体被活性炭吸附,所以集气瓶内气体的红棕色逐渐消失;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漏斗,即漏斗中的液面上升。‎ 答案:消失;上升;吸附;小于 点拨:要掌握活性炭的性质方面的知识,只有掌握了活性炭的性质才能正确的判断活性炭的作用;将物理知识中有关压强的知识和化学知识相结合。‎ ‎【综合拓展】‎ 对木炭还原氧化铜实验的再探究 出题角度:经过实践得知,课本上木炭还原氧化铜的实验,存在现象不明显、实验效果欠佳等问题。一是使用普通酒精灯加灯罩的方法不易稳定达到实验所需的高温;二是未指明氧化铜与木炭的质量比;三是未强调实验成功的关键。实验题常常会以此为出发点,进行拓展探究。‎ 解题思路:此类实验题的解法没有固定的格式,解这类题时,只要从实验原理入手,结合具体实验题目的特点,根据题目所给信息,认真审题,抓住题眼,就能很快的理顺解答的思路。‎ 答题技巧:‎ 一是要紧扣实验要研究的问题,也就是实验目的,通读全题,明确问题与各环节的联系,多角度、多方面分析问题;‎ 二是要根据实验条件筛选出合理的假设;‎ 10‎ 三是注意发现数据分布的规律和实验特征现象,正确推理出结论。‎ 例题 木炭作为还原剂用于金属冶炼已有几千年历史。化学兴趣小组按照课本实验方法(如图甲),做木炭与氧化铜反应实验时,发现很难观察到紫红色铜的生成。他们决定对这个实验进行探究和改进。‎ ‎(1)木炭与氧化铜反应的化学方程式是__________________;‎ ‎(2)木炭呈块状,实验时要先将木炭研细,再与CuO粉末混合均匀后使用。这样处理的目的是______________________________________;‎ ‎(3)为了提高成功率,某研究小组设计如图乙方案进行实验。‎ ‎【装置改进】‎ 稳定的高温是本实验成功的关键因素之一,实验装置也会影响加热的效率。与甲相比较,乙装置中将试管直立放置,酒精灯火焰处加有铁丝网罩,其作用是 。‎ ‎【实验研究】‎ 分别称取‎2g木炭与CuO的混合物,按每种比例重复实验3次。实验记录如下表:‎ 总质量相同(‎2g),但木炭与CuO比例不同的实验对比表 比例 ‎1:6‎ ‎1:7‎ ‎1:8‎ ‎1:9‎ ‎1:10~1:11‎ ‎1:12‎ ‎1:13‎ 加热时间 ‎1′51″‎ ‎1′43″‎ ‎1′57″‎ ‎1′51″‎ ‎1′51″‎ ‎1′53″‎ ‎4′‎ 实验现象 红热,产生大量气泡,石灰水变浑浊 偶尔红热,气泡较少 实验结果 表层铜珠较大,出现未完全反应的黑色木炭粉末,且木炭含量越高黑色粉末越多 反应较完全,生成亮红色网状铜块 部分生成Cu2O 主要产物是Cu2O 分析实验数据,影响实验的另一因素是______________________________;从产物分析,该反应混合物的最佳比例范围是_____________________。‎ 解析:(1)直接写出化学方程式为:C+2CuO2Cu+CO2↑;‎ ‎(2)与反应物的接触面积越大,反应速率越快且反应更充分,所以把块状的木炭变成炭粉更利于反应的进行;‎ ‎(3)【装置改进】将卧式改为直立式,铁丝网形成一个类似烟囱的空腔,使空气的对流加快,从而使燃烧更充分,可以使火焰更集中,提升温度,并可获得持续的高温,利于反应的进行。‎ ‎【实验研究】通过实验数据可以看出氧化铜和炭粉的比例不同,得到的 10‎ 产物也不同,从实验结果中可以得出反应物的比例为1:10至1:11时反应是最充分的。‎ 答案:(1)C+2CuO2Cu+CO2↑(2)增大反应物的接触面积,使反应更充分 ‎(3)【装置改进】使火焰更集中,提升温度 ‎【实验研究】反应物的比例 ;1:10至1:11‎ ‎(答题时间:30分钟)‎ ‎1. 下列说法不正确的是( )‎ A. 利用木炭的还原性由CuO冶炼铜 B. 天然金刚石是最硬的非金属单质,可制成钻石 C. 利用活性炭的稳定性来吸附冰箱中的异味 D. 利用石墨的导电性制作石墨电极 ‎2. (兰州)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(  )‎ A. 铅笔 B. 圆珠笔 C. 红墨水笔 D. 碳素笔 ‎*3.(兰州)单层石墨称为石墨烯,这种“只有一个碳原子厚的碳薄片”被公认为是目前世界上最薄、最坚硬、传导电子速度最快的新型材料,下列关于石墨烯的叙述中正确的是(  )‎ A. 石墨烯的化学式为C B. 石墨烯的硬度小于金刚石 C. 石墨烯属于化合物 D. 石墨烯中碳元素的化合价为+4‎ ‎4.(重庆)“碳海绵”是已知最轻的固体材料,主要成分是石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质),具有疏松多孔结构。下列关于“碳海绵”性质的推测,一定有错误的是(    )‎ A. 碳海绵有吸附作用                       B. 碳海绵是灰黑色固体 C. 碳海绵易溶解于水                       D. 碳海绵燃烧会产生二氧化碳 ‎5.(兰州)2013年3月,浙江大学实验室里诞生了世界上最轻的材料——“碳海绵”。“碳海绵”具备高弹性和疏松多孔的结构,主要成分是石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质)。下列关于“碳海绵”的说法中不正确的是 ( )‎ A. 常温下化学性质活泼 B. 具有吸附性 C. 在一定条件下可还原氧化铜 D. 在氧气中完全燃烧的产物是CO2‎ ‎*6.(宜宾)下列关于碳单质的说法中正确的是( )‎ A. C60的相对分子质量为720 ‎ B. 金刚石、石墨和C60都由碳元素组成,结构相同 C. 木炭具有还原性,常温下可以将氧化铜中的铜还原出来 D. 石墨很软,不能用于制石墨电极 ‎7. 中华炭雕(主要成分是木炭)是一种集观赏与空气净化于一体的工艺品,关于它的说法错误的是( )‎ 10‎ A. 炭雕摆设要远离火种 B. 炭雕艺术品可以长久保存 C. 炭雕是轻质透明的固体 D. 炭雕能吸附室内有害气体 ‎8.(盐城)2013年3月,我国研制出世界上最轻、吸油力最强的固体材料——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不正确的是(  )‎ 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 ‎9. 在石墨、金刚石、C60和活性炭四种碳的单质中,能应用于材料科学的是 ;用作滤毒剂的是 ;硬度最大的是 ;软而滑腻的是 ;导电性能好的是 ;能使集气瓶中红棕色的二氧化氮颜色消失的是 ,发生的变化是 (填“物理”或“化学”)变化。‎ ‎10.(佛山)碳在地壳中的含量不高,但它的化合物数量众多,而且分布极广。 ‎ 图① 图② 图③ 图④‎ 根据所学知识回答:‎ ‎(1)图①为碳原子的结构示意图,碳原子最外层电子数为 ,常温下碳的化学性质 ,(填“活泼”或“不活泼”)。‎ ‎(2)图②、③、④对应三种碳单质:图②单质的名称是 ,图③单质的名称是 ‎ ‎ ,图④单质的化学式是 。‎ ‎(3)C为+4价,Cl为-1价,由C和Cl组成的化合物的化学式为 。‎ ‎*11. 如图是高温下用木炭还原氧化铜的实验装置图 ‎(1)根据B中发生的现象,可以判断反应是否开始发生,则B中的试剂为(填名称)________;‎ ‎(2)a处排出的气体中,除没有排尽的空气和未被完全吸收的带有水蒸气的二氧化碳外,还一定含有少量的(填化学式)________气体;酒精灯上加罩的目的是______________;‎ ‎(3)写出A中的化学方程式____________________________;‎ ‎(4)根据下表实验数据,求出有________克氧化铜参加了反应. ‎ 称量对象 质量/g 试管 ‎12‎ 10‎ 反应前试管、氧化铜和木炭粉 ‎42‎ 冷却后试管、氧化铜和木炭粉 ‎37.6‎ ‎**12. 已知木炭粉与某红棕色粉末在高温下反应生成二氧化碳和铁。某同学设计了一个实验,证明红棕色粉末中含有氧元素,并测定其中氧元素的质量分数,装置如下图所示。‎ ‎(1)实验前,首先要进行的操作是________________________________________;‎ ‎(2)实验中,盛放澄清石灰水的大试管中出现的现象是_________________________;‎ ‎(3)实验中通入纯净而干燥的氮气,其目的是_________________________________;‎ ‎(4)尾气中可能含有的一种有毒气体是                 。‎ ‎(5)如果‎3.2 g该红棕色粉末与碳充分反应,测得澄清石灰水增重‎1.32 g,则该红棕色粉末中氧元素的质量分数为____________________________________________________。‎ 10‎ ‎1. C 解析:A. 木炭具有还原性,所以可以利用木炭还原氧化铜而得到单质的铜;‎ B. 金刚石是天然物质中最硬的非金属单质,所以可以制成钻石,作为装饰品耐磨且恒久;‎ C. 利用活性炭吸附冰箱中的异味,是根据活性炭具有吸附性,而非稳定性;‎ D. 石墨可以导电,所以可用来制造石墨电极。‎ ‎2. D 解析:碳素笔中含有碳,其主要成分是碳,碳在常温下化学性质不活泼,很难与其它物质发生反应,保存的时间较长,因此同学们用碳素笔填写的“毕业生登记表”能长期保存。‎ ‎3. A 解析:A. 由题意可知,单层石墨称为石墨烯,所以,石墨烯的化学式为C,故A正确;‎ B. 由题意可知,“只有一个碳原子厚的碳薄片”被公认为是目前世界上最薄、最坚硬的材料。所以,石墨烯的硬度大于金刚石,故B错误;‎ C. 由题意可知,单层石墨成为石墨烯,石墨烯属于单质,故C错误;‎ D. 石墨烯属于单质,碳元素的化合价为0,故D错误。‎ ‎4. C 解析:“碳海绵”具有疏松多孔结构,所以具有吸附性;“碳海绵”也可能和木炭一样呈灰黑色;不同的碳单质化学性质相同,所以“碳海绵”应具有常温下化学性质不活泼、有可燃性、还原性等性质,故碳海绵可燃烧。‎ ‎5. A 解析:A. 碳的化学性质稳定,不活泼,故A说法错误;‎ B. “碳海绵”具备高弹性和疏松多孔的结构,所以具有很强的吸附性,故B说法正确;‎ C. 碳具有还原性,“碳海绵”的主要成分是石墨烯和碳纳米管,两者都是碳单质,所以在一定条件下可还原氧化铜,故C说法正确;‎ D. 碳完全燃烧生成二氧化碳,不完全燃烧生成一氧化碳,故D说法正确。‎ ‎6. A 解析:A. C60的相对分子质量为:12×60=720,故A正确;‎ B. 金刚石、石墨和C60都由碳元素组成,碳原子排列方式不同,结构不同,物理性质不同,故B错误;‎ C. 木炭具有还原性,高温下可以将氧化铜中的铜还原出来,而不是常温,故C错误;‎ D. 石墨有良好的导电性,可用于制石墨电极,故D错误。‎ ‎7. C 解析:A. 木炭在常温下尽管很稳定,但是木炭可以燃烧,所以必须远离火源,所以A正确。‎ B. 因为碳的化学性质比较稳定,常温下不易反应,所以炭雕艺术品可以长久保存,所以B正确。‎ C. 木炭是疏松多孔结构,所以质轻,但木炭是黑色的、不透明的,所以C不正确。‎ D. 木炭具备疏松多孔结构,有很大的表面积,有很强的吸附能力,可以吸附室内各种有害的气体,起到净化空气,消除污染的作用,所以D正确。‎ ‎8. B 解析:A. 碳海绵由碳元素组成,碳的化学性质比较稳定,故说法A正确;‎ B. 碳海绵由碳元素组成,属于单质,故说法不正确;‎ C. “碳海绵”具备高弹性和疏松多孔的结构,所以具有很强的吸附性,故说法正确;‎ D. “碳海绵”具备高弹性和疏松多孔的结构,所以具有很强的吸附性,可处理海上石油泄漏。‎ ‎9. C60 活性炭 金刚石 石墨 石墨 活性炭 物理 解析:能应用于科学材料的是C60‎ 10‎ ‎;活性炭具有吸附性,用作滤毒剂;金刚石是天然存在的最硬物质;石墨质地较软,有滑腻感,有良好的导电性;活性炭能吸附色素,但无新物质生成,属于物理变化。‎ ‎10.(1)4  不活泼    (2)金刚石  石墨  C60    (3)CCl4‎ 解析:(1)由原子结构示意图的意义可知,碳原子最外层电子数为4;常温下碳的化学性质不活泼。‎ ‎(2)根据常见的碳单质的结构,金刚石的碳原子的排列是空间网状结构(图②),石墨的碳原子的排列是层状结构(图③),C60的碳原子的排列是由60个原子构成的分子,形似足球(图④)。‎ ‎(3)根据化合价原则,由化合价写出化学式。由在化合物中正负化合价的代数和为零的原则可知,C为+4价,Cl为﹣1价,故C和Cl组成的化合物的化学式为:CCl4。‎ ‎11.(1)澄清石灰水 (2)CO;使热量集中,温度更高 ‎(3)C+2CuO2Cu+CO2↑‎ ‎(4)16‎ 解析:(1)该反应可生成二氧化碳气体,为检验二氧化碳气体的存在,所以B中的试剂是澄清石灰水。 ‎ ‎(2)在高温条件下,碳也会与二氧化碳反应,生成一氧化碳。所以一定有CO;网罩可集中火焰,集中的火焰可以使温度更高。‎ ‎(3)反应物是碳和氧化铜,反应条件是高温,写出化学反应式:C+2CuO2Cu+CO2↑。‎ ‎(4)生成的二氧化碳的量:42-37.6=‎‎4.4g 解:设产生‎4.4g二氧化碳需要氧化铜g C+2CuO2Cu+CO2↑‎ ‎   160           44‎ ‎                ‎‎4.4 g ‎=‎ ‎=‎‎16g 答:有‎16克氧化铜参加了反应。‎ ‎12.(1)检查装置的气密性 (2)澄清石灰水变浑浊 ‎(3)将装置中的二氧化碳全部赶入石灰水中 ‎(4)一氧化碳 (5)30%‎ 解析:(1)凡是有气体生成的装置都需要检查气密性。‎ ‎(2)澄清石灰水可用于检验二氧化碳气体,因为“已知木炭粉与某红棕色粉末在高温下反应生成二氧化碳和铁”。‎ ‎(3)因要测量产生的二氧化碳的质量,为了测量准确,需要将反应产生的二氧化碳气体全部赶入石灰水中以便测量准确。‎ ‎(4)在高温条件下,碳会与二氧化碳反应,生成一氧化碳。所以尾气中可能含有的一种有毒气体是CO。‎ ‎(5)因二氧化碳与石灰水反应后没有气体生成,因此石灰水增重的质量即为产生的二氧化碳的质量。而二氧化碳中所含氧元素的质量即为该红棕色粉末中氧元素的质量。‎ 利用CO2 ~2O ‎     44     32‎ ‎1.32g‎   ‎ 10‎ ‎=0.96‎ 10‎