6.1 金刚石、石墨和C60-九年级化学上册同步考点解读（人教版）（解析版）

第第页\o"10.3物体的浮沉条件及应用"6.1\o"6.1金刚石、石墨和C60"金刚石、石墨和C60（考点解读）（解析版）1、氧化还原反应（1）碳还原金属氧化物（用于工业冶炼金属）：碳+某些金属氧化物高温金属单质+CO2↑（2）氧化还原反应分析：，CuO失去氧元素，有氧化性，是氧化剂，被还原，发生还原反应；C夺取氧元素，有还原性，是还原剂，被氧化，发生氧化反应。氧化反应：物质结合氧元素的反应。还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应。氧化剂：在反应中提供氧元素的物质，具有氧化性，如CuO；还原剂：在反应中得到氧元素的物质，具有还原性，如C、CO、H2等；（3）碳与二氧化碳反应：C+CO22CO（吸热反应）（4）补充：置换反应：一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应。2、碳单质及其物理性质和用途（1）碳单质的物理性质比较碳单质石墨C碳原子构成金刚石C碳原子构成C60C60分子构成微观结构物理性质深灰色的有金属光泽不透明的细鳞片状固体，耐高温，质地较软，有滑腻感，有良好的导电性。无色透明的、正八面体形状的固体。天然存在的最硬的物质。用途作电极或电刷、石墨炸弹、制铅笔芯、做坩埚，作机械高温润滑剂制装饰品(钻石)、制钻头、切割大理石、玻璃用于超导、催化、材料科学等领域性质差异金刚石和石墨物理性质差异大的原因：碳原子的排列方式不同*C60中的60是指：一个C60分子中含有60个碳原子。*同种元素组成的物质不一定是单质，可能是混合物。（如O2和O3混合；红磷和白磷混合等）*同种元素组成的纯净物才是单质。石墨在高温高压和催化剂的条件下可以转化为金刚石，二者是碳元素组成的不同单质，该转化是化学变化。（2）注意以下几点：①关于碳单质的物理性质及用途，可以根据“结构性质用途”这个相互关系来互推巧记和理解；②虽然金刚石和石墨都是由碳元素组成的碳的单质，但是金刚石是天然存在的最硬的物质，而石墨却可以说是天然存在的最软的物质，它们的物理性质之所以相差这么大，是由于其中的碳原子的排列方式不同造成的；③金属光泽一般是金属的特性，可是石墨却具有金属光泽，但是它不是金属；这一点有特别注意；（3）不同种类的碳：①木炭和活性炭：有疏松多孔结构，具有吸附性，可吸附色素、异味等。木炭：用于除去食品和工业产品里的色素，作冰箱去味剂等。活性炭：活性炭的吸附性比木炭强。用于防毒面具滤毒罐中过滤毒气，制糖工业中白糖脱色，用于净水器、冰箱除味剂，环保活性炭包等。②焦炭：用于冶炼金属。③炭黑：制造黑色染料，油墨，油漆等，添加到橡胶里做补强剂，增强耐磨性。（碳和炭的区别：“碳”是元素名称，并不指具体某种物质；“炭”表示由碳元素组成的具体物质）。3、碳的化学性质：碳的几种单质物理性质各异，而化学性质却相似。（1）常温下化学性质不活泼（原因：碳原子的最外层电子数为4，不易得失）用途：用炭黑制成的墨书写绘画，档案用碳素墨水书写，木质电线杆埋入地下部分烤焦增强耐腐蚀性。（2）可燃性（作燃料）反应物氧气充足，碳完全燃烧氧气不足，碳不完全燃烧C+O2点燃CO22C+O2点燃2CO质量比3：83：4结论反应物相同时，若反应物的用量不同，则生成物不同应用证明某物质含有碳元素（证明燃烧有二氧化碳生成）：点燃该物质，火焰上方罩内壁涂有澄清石灰水的烧杯，若浑浊，则有二氧化碳生成，从而证明该物质含有碳元素。（3）还原性木炭还原氧化铜实验装置实验现象实验结论=1\*GB3①黑色粉末逐渐变成光亮的红色；=2\*GB3②澄清石灰水变浑浊。生成了红色的铜和二氧化碳；化学方程式C+2CuO高温2Cu+CO2实验分析=1\*GB3①木炭粉和氧化铜粉末烘干的原因：防止木炭与水蒸气反应生成的氢气和一氧化碳与氧化铜反应。=2\*GB3②火焰加金属网罩的目的：集中火焰，提高温度。=3\*GB3③实验结束后，先撤出导气管，再停止加热的目的：防止石灰水倒流炸裂热的试管。=4\*GB3④待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因：防止热的铜接触空气又被氧化。⑤木炭配比比理论值稍微多一点，因为木炭会和试管中的氧气反应，可能用到的相对原子质量：H-1C-12N-14O-16F-19Na-23S-32C1-35.5K-39Ca-40Cu-64Zn-65【考点1氧化还原反应】【典例1-1】（2023•兰山区二模）一般来说，化学反应前后有元素化合价变化的反应属于氧化还原反应，下列反应不属于氧化还原反应的是（）A．S+O2SO2 B．CO+CuOCu+CO2 C．2KClO32KCl+3O2↑ D．Fe2O3+3H2SO4＝Fe2（SO4）3+3H2O【答案】D【分析】认真阅读题干，提取有用信息：在化学反应前后有化合价变化的反应属于氧化还原反应；然后分析选项中组成物质的元素是否有升降，进而判断是否是氧化还原反应。【解答】解：单质中，元素的化合价为零，在化合物中，元素的化合价不为零。A、该反应有单质参与的反应，一定有元素化合价的改变，属于氧化还原反应，不符合题意；B、该反应有单质生成，一定有元素化合价的改变，属于氧化还原反应，不符合题意；C、该反应有单质生成，一定有元素化合价的改变，属于氧化还原反应，不符合题意；D、该反应是两种化合物相互交换成分生成另外两种化合物的反应，属于复分解反应，反应前后元素的化合价均未发生改变，故不属于氧化还原反应，符合题意；故选：D。【典例1-2】（2022•宜丰县校级开学）过氧化氢溶液俗称双氧水，有杀菌消毒的作用，医疗上常用它来清洗伤口。双氧水有时可作为矿业废液消毒剂，有“绿色氧化剂”的美称。（1）配平下列化学反应，并用单线桥表示电子转移的方向和数目：。3H2O2+1Cr2（SO4）3+10KOH═2K2CrO4+3K2SO4+8H2O（2）高锰酸钾也可用于医疗杀菌消毒。根据反应条件可判断氧化剂氧化能力的强弱。例如：MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O，2KMnO4+16HCl（浓）＝2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，则MnO2和KMnO4相比，KMnO4（填化学式）的氧化性强。某强酸性反应体系中，反应物和产物共六种粒子：O2、MnO4﹣、H2O、Mn2+、H2O2、H+。已知该反应中H2O2只发生了如下过程：H2O2→O2，则该反应中发生还原反应的过程是→Mn2+，该反应应选择的酸是C（填字母）。A．盐酸B．醋酸C．稀硫酸【答案】（1；3；1；10；2；3；8；（2）KMnO4；；Mn2+；C。【分析】（1）根据质量守恒规律、得失电子守恒规律进行分析；（2）根据反应的条件分析氧化性的强弱；根据所给粒子的存在形式及三种酸的性质进行分析。【解答】解：（1）根据得失电子守恒可知，在H2O2前加系数3，在Cr2（SO4）3前加系数1，在K2CrO4前加系数2，通过观察，根据各种元素的原子守恒，在K2SO4前加系数3，在KOH前加系数10，在H2O前加系数8，配平的化学方程式用单线桥表示为；（2）MnO2与浓盐酸反应需在加热条件下进行，而KMnO4在常温下就可氧化浓盐酸，所以氧化性强的是KMnO4；根据所给粒子可知，酸性条件下得到电子被还原产生Mn2+，故反应中发生还原反应的过程是→Mn2+；由于高锰酸钾能氧化HCl，不能选用；醋酸是弱酸，不能直接用H+表示，而硫酸属于强酸，可以用直接用H+表示，故该反应应选择的酸是稀硫酸，答案为C。故答案为：（1；3；1；10；2；3；8；（2）KMnO4；；Mn2+；C。【变式1-1】（2022秋•扶风县期末）我国古代文献中记载有“投泥泼水愈光明”，指高温条件下碳与水蒸气发生反应，其化学方程式为C+H2O（气）H2+CO。其中发生了还原反应的物质是（）A．C B．H2O C．H2 D．CO【答案】B【分析】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。【解答】解：化学方程式为C+H2O（气）H2+CO，在此反应中碳得氧发生了氧化反应，是还原剂；H2O失氧发生了还原反应，是氧化剂。故选：B。【变式1-2】（2022秋•开州区期末）铁粉与水蒸气在高温下能发生如下反应：3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2，对于该反应，下列分析不正确的是（）A．H2是该反应的还原剂 B．H2O是该反应的氧化剂 C．铁元素在地壳中含量居金属元素第二位 D．Fe发生了氧化反应【答案】A【分析】A、根据在该反应中，氢气为生成物，不是反应物进行分析；B、根据在该反应中，水提供了氧元素进行分析；C、根据地壳中含量前四的元素为：氧、硅、铝、铁进行分析；D、根据在该反应中，铁与氧发生了反应进行分析。【解答】解：A、在该反应中，氢气为生成物，不是反应物，则不可能为该反应的还原剂，故A不正确；B、在该反应中，水提供了氧元素，属于氧化物，故B正确；C、地壳中含量前四的元素为：氧、硅、铝、铁，则铁元素在地壳中含量居金属元素第二位，故C正确；D、在该反应中，铁与氧发生了反应，发生了氧化反应，故D正确。故选：A。【变式1-3】（2021•哈尔滨）分类、类比是学习化学常用的方法。（1）下列实验或操作中均有气泡出现。请从1﹣4号容器内，气泡中气体的主要成分属于纯净物或混合物的角度，将下列实验A与C（填字母）分为一类，分类依据是：气泡中气体的主要成分均属于纯净物。A．水通电分解B．检查装置气密性C．向试管中加入稀硫酸（2）3CO+Fe2O33CO2+2Fe，H2+CuOH2O+Cu，在这两个反应中Fe2O3、CuO都发生了还原反应，据此推测H2+CuOH2O+Cu反应中CuO发生了还原反应，此反应中氢元素的化合价由0价变为+1。【答案】（1）C；纯净物；（2）CuO；0。【分析】（1）实验A中试管1、2中的气体分别是氢气、氧气，均属于纯净物，进行分析解答。（2）3CO+Fe2O33CO2+2Fe，H2+CuOH2O+Cu，在这两个反应中Fe2O3、CuO都发生了还原反应，进行分析解答。【解答】解：（1）实验A中试管1、2中的气体分别是氢气、氧气，属于纯净物；B中产生的气体是空气，C中产生的气体是氢气，则实验A与C分为一类，分类依据是：气泡中气体的主要成分均属于纯净物。（2）3CO+Fe2O33CO2+2Fe，H2+CuOH2O+Cu，在这两个反应中Fe2O3、CuO都发生了还原反应，H2+CuOH2O+Cu反应中氧化铜失去了氧，发生了还原反应；氢气属于单质，氢元素的化合价为0，此反应中氢元素的化合价由0价变为+1。故答案为：（1）C；纯净物；（2）CuO；0。【考点2碳单质及其物理性质和用途】【典例2-1】（2023•利州区模拟）“归纳推理”是化学学习常用的思维方法，下列推理结果正确的是（）A．单质是由同种元素组成，则由同种元素组成的物质都是单质 B．元素的种类是由质子数决定的，则质子数相同的原子一定属于同种元素 C．阴离子带负电荷，则带负电荷的粒子一定是阴离子 D．石墨能够导电，则由碳元素组成的金刚石也能导电【答案】B【分析】A、根据单质的概念来分析；B、根据元素的概念来分析；C、根据粒子的带电情况来分析；D、根据碳单质的性质来分析。【解答】解：A、单质是由同种元素组成的纯净物，而由同种元素组成的物质不一定是单质，如氧气与臭氧组成的混合物中也只含一种元素，故A错误；B、元素是具有相同质子数的一类原子的总称。元素的种类是由质子数决定的，则质子数相同的原子一定属于同种元素，故B正确；C、阴离子带负电荷，而带负电荷的粒子不一定是阴离子，如电子带负电，但不是阴离子，故C错误；D、金刚石是一种碳的单质，没有导电性，故D错误。故选：B。【典例2-2】（2023•淄川区模拟）化学来源于生活，学好化学能解决生活中的很多问题。（1）水的硬度过高会给生活和生产带来很多麻烦，家庭生活中通常用煮沸方法将硬水转化为软水。（2）石墨具有良好的导电性，常用来做电极。（3）氢动力汽车有一种是以氢气作为燃料的汽车，是名副其实的“绿色燃料”汽车。该汽车能实现排放出的尾气对空气无任何污染，其原因是2H2+O22H2O（用化学方程式表示）；工业上可以用甲醇（CH3OH）与水蒸气在加热及有催化剂的条件下制取氢气：CH3OH+H2O3H2+CO2，生成物中碳元素的化合价为+4。【答案】（1）煮沸；（2）电极；（3）2H2+O22H2O；+4。【分析】（1）根据硬水软化的方法来分析；（2）根据石墨的性质与用途来分析；（3）根据化学反应的原理以及物质中元素的化合价来分析。【解答】解：（1）水的硬度过高会给生活和生产带来很多麻烦，家庭生活中通常用煮沸的方法将硬水转化为软水；故填：煮沸；（2）石墨具有良好的导电性，常用来做电极；故填：电极；（3）在点燃的条件下，氢气和氧气反应生成水，化学方程式为：2H2+O22H2O；在二氧化碳中，氧元素显﹣2价，由化合物中各元素正负化合价的代数和为零原则可知，二氧化碳中，碳元素显+4价；故填：2H2+O22H2O；+4。【变式2-1】（2023•青秀区校级模拟）人类的日常生活和工农业生产离不开水，下列说法正确的是（）A．在自来水的净化过程中加入明矾可以降低水的硬度 B．活性炭具有吸附作用是因为活性炭在常温下化学性质不活泼 C．水由氢元素和氧元素组成 D．长期喝蒸馏水有益于身体健康【答案】C【分析】A、根据明矾净化水的原理来分析；B、根据活性炭的性质来分析；C、根据水的组成来分析；D、根据蒸馏水是一种纯净物来分析。【解答】解：A、明矾溶于水只能吸附水中的悬浮杂质而加速其沉降，但不能降低水中的可溶性钙、镁化合物的含量，即不能降低水的硬度，故A说法错误；B、活性炭具有吸附作用是因为活性炭内部疏松多孔的结构，吸附性不需要发生化学变化就能表现出来，这是物理性质，而不是化学性质，故B说法错误；C、物质是由元素组成，水是由氢元素和氧元素组成，故C说法正确；D、蒸馏水是一种纯净物，不含人体所需的矿物质，因此长期喝蒸馏水不能满足人体对必需的矿物质的吸收，故D说法错误；故选：C。【变式2-2】（2022秋•德州期末）2022年11月30日，神舟十五号3名航天员顺利进驻中国空间站天和核心舱，与神舟十四号航天员乘组首次实现“太空会师”，航天员表示，中国空间站的宜居性越来越好。请回答下列问题：（1）空间站内的氧气是必需的，氧气对人体的重要作用是供给呼吸。（2）航天员出舱需携带高压氧气罐，并将氧气罐集成到“飞天”舱外航天服上。氧气可以压缩储存在氧气罐中的微观实质是分子间的间隔变小。（3）固体燃料氧气发生器（氧烛）是空间站供应氧气的各用系统。氧烛的主要成分是氯酸钠（NaClO3），其中氯元素的化合价为+5，氧烛通过发生撞击发生反应放出氧气，主要反应的原理是2NaClO3＝2X+3O2↑，X为NaCl。（4）为保证空间站内的空气清新，用特种活性炭除去空间站内的微量有害气体，利用了活性炭的吸附性。【答案】（1）供给呼吸；（2）分子间的间隔变小；（3）+5；NaCl；（4）吸附。【分析】（1）根据氧气的性质来分析；（2）根据分子的性质来分析；（3）根据化合物中元素的化合价、质量守恒定律来分析；（4）根据活性炭的性质来分析。【解答】解：（1）空间站内的氧气是必需的，氧气对人体的重要作用是供给呼吸；故答案为：供给呼吸；（2）氧气压缩储存在氧气罐中，是因为分子间有间隔，在加压条件下，分子间的间隔变小。故答案为：分子间的间隔变小；（3）钠元素显+1价，氧元素显﹣2价，设氯元素的化合价是x，根据在化合物中正负化合价代数和为零，可得：（+1）+x+（﹣2）×3＝0，则x＝+5；反应前后，原子的种类和个数不变，等号左边有2个钠原子、2个氯原子和6个氧原子，等号右边除2X外，有6个氧原子，则2X中含有2个钠原子和2个氯原子，则X的化学式为NaCl；故答案为：+5；NaCl；（4）为保证空间站内的空气清新，用特种活性炭除去空间站内的微量有害气体，利用了活性炭的吸附性；故答案为：吸附。【考点3碳的化学性质】【典例3-1】（2023春•肇源县期末）用如图装置进行木炭与氧化铜的反应，下列说法正确的是（）A．酒精灯上的铜网罩的作用是使酒精充分燃烧 B．该实验过程中可观察到试管内黑色固体逐渐变红 C．试管内固体减少的质量就是氧化铜中氧元素的质量 D．实验结束后，先熄灭酒精灯，再将导管从石灰水中取出【答案】B【分析】根据木炭具有还原性，能与氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，结合实验注意事项，进行分析判断。【解答】解：A、酒精灯上的铜网罩的作用是集中火焰，提高温度，故选项说法错误。B、木炭具有还原性，能与氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，反应后黑色固体逐渐变红，故选项说法正确。C、反应过程中碳夺取了氧化铜中的氧生成二氧化碳，试管内固体减少的质量就是氧化铜中氧元素的质量和参加反应的碳的质量，故选项说法错误。D、实验结束后，先将导管从石灰水中取出，再熄灭酒精灯，防止石灰水倒流引起试管的炸裂，故选项说法错误。故选：B。【典例3-2】（2023•偃师市一模）如图是木炭还原氧化铜的实验装置图。加热一段时间后，试管①中观察到的现象是黑色固体变为红色，发生反应的化学方程式为C+2CuO2Cu+CO2↑；该实验证明了木炭具有还原性。【答案】黑色固体变为红色；C+2CuO2Cu+CO2↑；还原。【分析】加热条件下，黑色的木炭与黑色的氧化铜反应生成红色的铜和二氧化碳，据此写出实验现象和发生反应的方程式；根据氧化还原反应的定义分析木炭在反应中起到了何种作用。【解答】解：加热条件下，木炭与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，木炭与氧化铜是黑色固体，铜是红色固体，所以试管①中看到的现象是黑色固体逐渐变红，发生反应的方程式是：C+2CuO2Cu+CO2↑；在该反应中，木炭夺取了氧化铜中的氧，发生了氧化反应，证明木炭具有还原性。故答案为：黑色固体变为红色；C+2CuO2Cu+CO2↑；还原。【典例3-3】（2023•开州区校级模拟）化学实验深受同学们的喜爱，同学们在实验室完成木炭粉和氧化铜的实验时发现：可能会产生一氧化碳有毒且容易爆炸、实验结束未及时撤出导管澄清石灰水会倒吸，存在安全隐患。于是对教材实验装置进行了如图改进：（1）按如图组装好仪器，检查装置的气密性。加热前，要先从左端通入一段时间氮气后，再关闭旋塞。目的是排尽装置中的空气，防止混有空气爆炸。（2）打开连接MCH陶瓷加热棒的直流电源充分加热，观察到长柄U形玻璃管中的现象为：黑色固体变成红色。发生还原反应的物质有氧化铜。（3）待冷却后打开旋塞，滴入澄清石灰水，发生反应的方程式为CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O。（4）实验结束，同学们发现玻璃管中还剩余有黑色固体，对玻璃管中黑色固体是什么产生了争议，为确定黑色固体的成分，取玻璃管中反应后样品，加入足量稀硫酸，可能发生的反应是CuO+H2SO4＝CuSO4+H2O（用化学方程式表示）。充分反应后过滤，滤纸上剩余物质可能有C（填序号）。A．木炭粉B．木炭粉和氧化铜C．木炭粉和铜D．氧化铜【答案】（1）排尽装置中的空气，防止混有空气爆炸。（2）黑色固体变成红色；氧化铜。（3）CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O。（4）CuO+H2SO4＝CuSO4+H2O；C。【分析】高温条件下氧化铜和碳反应生成铜和二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水。氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水。【解答】解：（1）为了防止装置内含空气，加热时发生爆炸，所以先铜氮气排尽装置中的空气，防止混有空气爆炸。（2）氧化铜和碳粉在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，所以可观察到黑色固体变成红色。（3）待冷却后打开旋塞，滴入澄清石灰水，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，发生反应的方程式为CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O。（4）实验结束，同学们发现玻璃管中还剩余有黑色固体，对玻璃管中黑色固体是什么产生了争议，为确定黑色固体的成分，取玻璃管中反应后样品，加入足量稀硫酸，可能发生的反应是CuO+H2SO4＝CuSO4+H2O。充分反应后过滤，滤纸上剩余物质可能有木炭粉和铜。故答案为：（1）排尽装置中的空气，防止混有空气爆炸。（2）黑色固体变成红色；氧化铜。（3）CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O。（4）CuO+H2SO4＝CuSO4+H2O；C。【变式3-1】（2023•郸城县三模）实验小组采用如图所示装置验证碳粉还原氧化铜，下列说法错误的是（）A．实验前要先检验装置的气密性 B．点燃酒精喷灯一段时间后，玻璃管内黑色粉末逐渐变为红色 C．澄清石灰水变浑浊说明玻璃管中反应有二氧化碳生成 D．点燃酒精喷灯之前和熄灭酒精喷灯之后通入氮气的原因一样【答案】D【分析】根据炭粉具有还原性，能与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，结合实验注意事项等，进行分析判断。【解答】解：A、实验前要先检验装置的气密性，以防止装置漏气，影响实验的进行，正确，故该选项不符合题意；B、炭粉具有还原性，与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，玻璃管内黑色粉末逐渐变为红色，正确，故该选项不符合题意；C、二氧化碳和氢氧化钙溶液反应生成白色沉淀碳酸钙和水，澄清石灰水遇二氧化碳会变浑浊，澄清石灰水变浑浊，说明玻璃管中反应有二氧化碳生成，正确，故该选项不符合题意；D、点燃酒精喷灯之前和熄灭酒精喷灯之后通入氮气的原因不一样，原因分别是排尽装置中的空气、防止加热时发生爆炸，防止生成的铜再次被氧化，错误，故该选项符合题意；故选：D。【变式3-2】（2023•新吴区模拟）中国传统节日是中华民族悠久历史文化的重要组成部分，形式多样，内容丰富。爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏。（1）贴春联。用墨汁书写的春联能长时间保存的原因是：在常温下，碳的化学性质稳定（填“稳定“或“不稳定”）。（2）酿米酒。酿造米酒时需要一定量的水，生活中常用煮沸的方法降低水的硬度。（3）放烟花。某种烟花爆竹的主要成分为硝酸钾、硫磺、炭粉、镁粉等。其反应原理为：S+2X+3CK2S+N2↑+3CO2↑，X的化学式为KNO3。【答案】（1）稳定；（2）煮沸；（3）KNO3。【分析】（1）根据碳的化学性质分析；（2）根据硬水软化的方法分析；（3）根据质量守恒定律分析。【解答】解：（1）墨的主要成分是碳，用墨汁书写的春联字迹长时间不变色，是因为常温下碳的化学性质稳定；（2）加热煮沸时，水中的钙离子、镁离子能够以碳酸钙沉淀、氢氧化镁沉淀的形式从水中析出从而降低水的硬度，因此生活中通过煮沸能降低水的硬度；（3）根据质量守恒定律，反应前后原子的种类、数目不变，反应前K、S、N、C、O的原子个数分别为0、1、0、3、0，反应后K、S、N、C、O的原子个数分别为2、1、2、3、6，则2X中含有2个钾原子、2个氮原子和6个氧原子，X的化学式为KNO3。故答案为：（1）稳定；（2）煮沸；（3）KNO3。【变式3-3】（2023•富锦市校级三模）实验是化学学习的重要方法。根据以下实验回答问题。（1）在实验A中，刚接通电源时观察到的现象是两电极上有气泡产生。（2）在实验B中，使用过量的白磷的目的是充分消耗瓶中的氧气，该实验的结论是氧气约占空气体积的。（3）实验C中，酒精灯加网罩的目的是集中火焰，提高温度。（4）实验D中，集气瓶底预留少量水的作用是防止溅落的高温熔化物炸裂集气瓶底。【答案】（1）两电极上有气泡产生；（2）充分消耗瓶中的氧气；氧气约占空气体积的；（3）集中火焰，提高温度；（4）防止溅落的高温熔化物炸裂集气瓶底。【分析】（1）根据电解水原理和现象分析；（2）根据白磷在氧气中点燃的注意事项分析；（3）根据酒精灯加网罩的目的分析；（4）根据铁丝在氧气中点燃的注意事项分析。【解答】解：（1）电解水正极生成氧气，负极生成氢气，故在实验A中，刚接通电源时观察到的现象是两电极上有气泡产生。（2）白磷在氧气中点燃生成五氧化二磷，实验中白磷需要过量，将集气瓶中的氧气消耗完全，故在实验B中，使用过量的白磷的目的是充分消耗瓶中的氧气。流入水的体积约占集气瓶体积的，因此实验结论是氧气约占空气体积的。（3）酒精灯加网罩可以使外界与火焰之间的空气流通变差，空气流通的少了，带走的热量也就少了，火焰就可以达到更高的温度集中加热一个部分，故实验C中，酒精灯加网罩的目的是集中火焰，提高温度。（4）铁丝在氧气中点燃剧烈燃烧，放出大量的热，火星四射，生成黑色高温熔融物四氧化三铁，为防止四氧化三铁溅落炸裂集气瓶底，需要在集气瓶底预留少量水，故实验D中，集气瓶底预留少量水的作用是防止溅落的高温熔化物炸裂集气瓶底。故答案为：（1）两电极上有气泡产生；（2）充分消耗瓶中的氧气；（3）集中火焰，提高温度；（4）防止溅落的高温熔化物炸裂集气瓶底。【变式3-4】（2022春•合浦县期中）（1）2022年4月，神舟十三号成功返回。回收舱制动时利用强还原剂联氨液体（N2H4）和双氧水（H2O2），它们混合时产生水蒸气和氮气，并放出大量的热，其反应的化学方程式为N2H4+2H2O2═N2+4H2O，将联氨作推进器中的燃料的一个很大优点是生成物对环境无污染。（2）航天员所穿着的航天服有通讯系统、动力系统、输送养料系统和废气处理系统。其中废气处理包括两个步骤，第一步，让废气进入一个装有活性炭的盒子除去臭气，这一过程利用了活性炭的吸附性；第二步，再用氢氧化锂（LiOH）作吸收剂除去CO2，这一过程的化学方程式为2LiOH+CO2＝Li2CO3+H2O。【答案】（1）N2H4+2H2O2═N2+4H2O；生成物对环境无污染；（2）吸附；2LiOH+CO2＝Li2CO3+H2O。【分析】（1）根据化学反应的原理以及燃烧的生成物来分析；（2）根据活性炭的性质与用途以及化学反应的原理来分析。【解答】解：（1）火箭推进器中盛有强还原剂联氨（N2H4）和双氧水（H2O2），它们混合时产生水蒸气和氮气，反应的化学方程式为：N2H4+2H2O2═N2+4H2O．该反应的生成物是氮气和水蒸气，无污染，是联氨作推进器中燃料的一个很大优点；故答案为：N2H4+2H2O2═N2+4H2O；生成物对环境无污染；（2）活性炭具有吸附性，可以吸附异味，氢氧化锂和二氧化碳反应能生成碳酸锂和水，化学方程式为2LiOH+CO2＝Li2CO3+H2O；故答案为：吸附；2LiOH+CO2＝Li2CO3+H2O。一、选择题。1．（2023•潼南区一模）氧化亚铜可作杀菌剂、着色剂和染色剂等，制备Cu2O的反应方程式为2Cu+H2OCu2O+H2↑，发生还原反应的物质是（）A．Cu B．H2O C．Cu2O D．H2【答案】B【分析】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。【解答】解：制备Cu2O的反应方程式为2Cu+H2OCu2O+H2↑，在此反应中铜得氧发生了氧化反应，是还原剂；H2O失氧发生了还原反应，是氧化剂。故选：B。2．（2023•重庆模拟）《天工开物》中记载了炼锡（Sn）方法：SnO2+2CSn+2CO↑，该反应中的还原剂是（）A．SnO2 B．C C．Sn D．CO【答案】B【分析】能够夺取氧化物中的氧的物质发生氧化反应，做还原剂，具有还原性，据此分析。【解答】解：在SnO2+2CSn+2CO↑反应中，碳夺取了SnO2中的氧元素，体现了还原性，则还原剂为C；故选：B。3．（2022秋•兰山区校级期末）11月29日，神舟十五号飞船成功发射。制造飞船需用到金属钛（Ti），Ti可以用以下反应制取：TiO2+SiTi+SiO2，在此反应中作还原剂的是（）A．TiO2 B．Si C．Ti D．SiO2【答案】B【分析】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。【解答】解：在TiO2+SiTi+SiO2中，Si得氧发生了氧化反应，是还原剂；TiO2失氧发生了还原反应，是氧化剂。故选：B。4．（2023春•香坊区校级期中）下列关于资源、能源、环保方面的叙述错误的是（）A．地球上的生物种类千差万别，但是体内水的质量分数一般都在60%以上 B．金刚石是天然存在最硬的物质 C．地球上可利用的淡水占水资源总量的2.53% D．空气中含量最高的物质是氮气【答案】C【分析】A、根据生物体内水的含量，进行分析判断。B、根据金刚石的物理性质，进行分析判断。C、根据地球水资源状况，进行分析判断。D、根据空气的组成成分，进行分析判断。【解答】解：A、地球上的生物种类千差万别，但是体内水的质量分数一般都在60%以上，故选项说法正确。B、金刚石是天然存在最硬的物质，故选项说法正确。C、地球上的水总储备虽然很大，但大部分是海水，淡水只约占全球水储量的2.53%，可利用的淡水资源不到全球总储水量的1%，故选项说法错误。D、空气中含量最高的物质是氮气，约占空气总体积的78%，故选项说法正确。故选：C。5．（2023•官渡区一模）“氧烛”常用作民用客机配备的应急氧源。某“氧烛”的结构示意图如下：产氧药块主要成分是氯酸钠（NaClO3），在反应中会产生极少量有毒的氯气。下列说法错误的是（）A．外界的空气在肺部与血液进行气体交换 B．活性炭可起到吸附毒气的作用 C．隔热材料需具有优良的导热性 D．NaClO3中氯元素的化合价为+5价【答案】C【分析】A、根据人体内的气体交换来分析；B、根据活性炭的性质与用途来分析；C、根据材料的性质与用途来分析；D、根据化合物中元素的化合价来分析。【解答】解：A、肺是气体交换的场所，是呼吸系统的主要器官，吸进的气体在肺里与血液之间发生了气体交换，说法正确，不符合题意；B、活性炭的结构疏松多孔，具有吸附性，可起到吸附毒气的作用，说法正确，不符合题意；C、隔热材料导热性较差，说法错误，符合题意；D、NaClO3中钠元素显+1价，氧元素显﹣2价，设氯元素的化合价为x，根据化合物中，正、负化合价的代数和为零，可得：（+1）+x+（﹣2）×3＝0，x＝+5，说法正确，不符合题意。故选：C。6．（2023•天心区校级二模）下列有关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 B．木炭在常温下可以将氧化铜中的铜还原出来 C．石墨能导电，是一种金属 D．金刚石和石墨的原子排列方式相同【答案】A【分析】A、根据金刚石的物理性质，进行分析判断。B、根据碳的化学性质，进行分析判断。C、根据石墨是碳元素形成的单质，进行分析判断。D、根据金刚石和石墨的微观结构，进行分析判断。【解答】解：A、金刚石是天然存在的最硬的物质，可用于切割玻璃等，故选项说法正确。B、木炭具有还原性，和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，常温下不反应，故选项说法错误。C、石墨具有良好的导电性，石墨是碳元素形成的单质，是一种非金属单质，故选项说法错误。D、金刚石和石墨均是由碳原子构成，但是碳原子的排列方式不同，故选项说法错误。故选：A。7．（2023•安徽二模）当前中国培育钻石的产能约占全球培育钻石总产能的50%，下表为天然钻石和培育钻石对照表。下列说法错误的是（）化学成分硬度折射率色散价格天然钻石C102.420.044昂贵培育钻石C102.420.044低廉A．二者物理性质和化学性质相同 B．二者均属于非金属单质 C．培育钻石可用于切割大理石、加工坚硬金属 D．可用燃烧法鉴别它们【答案】D【分析】由表格数据可知，天然钻石和培育钻石都是金刚石，二者的物理性质和化学性质相同，均属于非金属单质，都具有硬度大的特点，都能够燃烧生成二氧化碳，据此进行分析。【解答】解：A.由表格数据可知，天然钻石和培育钻石都是金刚石，二者的物理性质和化学性质相同，故A正确；B.由表格可知，天然钻石和培育钻石都是碳单质，二者均属于非金属单质，故B正确；C.培育钻石也是金刚石，具有硬度大的特点，可用于切割大理石、加工坚硬金属，故C正确；D.由表格可知，天然钻石和培育钻石都是碳单质，燃烧现象相同，无法鉴别，故D错误；故选：D。8．（2023•龙湖区校级二模）吃烧烤的时候人们经常使用竹炭进行加热，竹炭也是碳单质的一员，它身怀绝技，武功盖世。以下不属于它的绝技的是（）A．其结构疏松多孔，放入红墨水中可以使墨水褪色 B．把竹炭放入冰箱，可以吸附冰箱异味 C．将其放入水中，可以杀菌消毒 D．将其燃烧，可以产生使澄清石灰水变浑浊的气体【答案】C【分析】根据竹炭的主要成分是碳，具有吸附性，结合碳的化学性质，进行分析判断。【解答】解：A、竹炭结构疏松多孔，具有吸附性，放入红墨水中可以使墨水褪色，故选项说法正确。B、竹炭具有吸附性，把竹炭放入冰箱，可以吸附冰箱异味，故选项说法正确。C、竹炭具有吸附性，能吸附异味和色素，但将其放入水中，不能用于杀菌消毒，故选项说法错误。D、将其燃烧，会生成二氧化碳，可以产生使澄清石灰水变浑浊的气体，故选项说法正确。故选：C。二、填空题。9．（2023•朝阳区校级一模）水是生命之源，回答下列有关水的问题：（1）利用活性炭的吸附性去除水中有色有味的物质。（2）生活中常用煮沸的方法降低水的硬度。（3）试管内壁附着下列物质时，只用水就能洗涤干净的是AC。A．高锰酸钾B．碘C．蔗糖D．碳酸钙【答案】（1）吸附；（2）煮沸；（3）AC。【分析】（1）根据活性炭的性质来分析；（2）根据降低水的硬度的方法来分析；（3）根据物质的溶解性来分析。【解答】解：（1）活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，可以吸附水中的色素和异味；（2）水中的可溶性钙、镁化合物在加热时，能形成沉淀，故生活中常用煮沸的方法降低水的硬度；（3）A、高锰酸钾溶于水，可用水洗涤干净，符合题意；B、碘难溶于水，不能用水洗涤干净，不符合题意；C、蔗糖溶于水，可用水洗涤干净，符合题意；D、碳酸钙难溶于水，不能用水洗涤干净，不符合题意。故答案为：（1）吸附；（2）煮沸；（3）AC。10．（2023•淮安区二模）水是一切生物生存所必需的物质。（1）自来水生产过程中，常用活性炭去除异味，主要是利用活性炭的吸附性。（2）硬水给生活和生产带来很多麻烦，生活中常用煮沸的方法降低水的硬度。（3）有一种家用环保型消毒液发生器，其中发生的主要反应是氯化钠和水在通电条件下反应生成烧碱、氢气和氯气，该反应的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。【答案】（1）吸附；（2）煮沸；（3）2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。【分析】（1）根据活性炭的性质与用途来分析；（2）根据降低水的硬度的方法来分析；（3）根据化学反应的原理来分析。【解答】解：（1）活性炭具有疏松多孔的结构，能吸附水中的色素和异味，自来水生产过程中，常用活性炭去除异味，主要是利用活性炭的吸附性；（2）生活中常用煮沸的方法降低水的硬度；（3）氯化钠和水在通电条件下反应生成烧碱、氢气和氯气，烧碱是氢氧化钠，该反应的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。故答案为：（1）吸附；（2）煮沸；（3）2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。11．（2023•临沂一模）碳元素是形成地球上生命现象的基本元素。以碳元素为主要成分的化石燃料仍然是当今人类社会最常用的燃料。（1）金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，金刚石很硬而石墨却很软，造成它们物理性质差异很大的原因是碳原子排列方式不同。（2）古代书画家用墨汁（由炭黑制成）绘制的水墨画经久不变色，原因是常温下碳的化学性质不活泼。（3）酒精是实验室常用的一种燃料，酒精燃烧的化学方程式为C2H5OH+3O22CO2+3H2O。【答案】（1）碳原子排列方式不同；（2）常温下碳的化学性质不活泼；（3）C2H5OH+3O22CO2+3H2O。【分析】（1）根据金刚石和石墨物理性质差异较大的原因，进行分析解答。（2）根据碳的化学性质，进行分析解答。（3）根据酒精燃烧生成二氧化碳和水，进行分析解答。【解答】解：（1）金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，由于金刚石和石墨的碳原子排列方式不同，因此它们物理性质差异很大，金刚石很硬而石墨却很软。（2）墨是用炭黑制成的，炭黑的主要成分是碳，古代书画家用墨汁（由炭黑制成）绘制的水墨画经久不变色，是因为在常温下碳的化学性质不活泼。（3）酒精燃烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为C2H5OH+3O22CO2+3H2O。故答案为：（1）碳原子排列方式不同；（2）常温下碳的化学性质不活泼；（3）C2H5OH+3O22CO2+3H2O。12．（2023•龙江县三模）碳在地壳中含量不高，但它的化合物数量众多，而且分布极广。（1）图①是碳原子的结构示意图，由此可知，碳元素在元素周期表内位于第二周期。（2）②和③分别表示碳元素两种单质的结构。其中表示的物质可以用作电极的是③（填序号）。（3）图④中古代字画年深日久也不变色的原因是常温下，碳的化学性质稳定。（4）天然气被称为重要清洁能源，其原因是CH4+2O2CO2+2H2O（用化学方程式表示）。【答案】（1）二；（2）③；（3）常温下，碳的化学性质稳定；（4）CH4+2O2CO2+2H2O。【分析】（1）根据原子的电子层数决定周期数进行分析；（2）根据图示表示的物质及物质的性质进行分析；（3）根据碳的化学性质进行分析；（3）根据甲烷燃烧的原理进行分析。【解答】解：（1）根据原子核外的电子层数与所在元素周期表的周期数相同，如图碳原子核外有2个电子层故碳元素在元素周期表内位于第二周期；故答案为：二；（2）如图所示②表示金刚石的碳原子排列，③表示石墨的碳原子排列，石墨能导电，常被作电极，故答案为：③；（3）古代字画是用含有石墨的墨汁书写，是由于碳在常温下化学性质稳定，年深日久也不变色，故答案为：常温下，碳的化学性质稳定；（4）天然气的主要成分是甲烷，在点燃的条件下，甲烷与氧气反应生成二氧化碳和水，化学方程式为CH4+2O2CO2+2H2O，故答案为：CH4+2O2CO2+2H2O。三、解答题。13．（2023•曲靖模拟）请根据下面常用化学实验装置回答以下问题。（1）写出仪器a的名称分液漏斗。（2）用过氧化氢和二氧化锰混合物制取氧气，选择的发生装置为A（填字母），反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑。（3）实验室常用加热无水醋酸钠和碱石灰固体混合物的方法制取甲烷。制取选择的发生装置为B（填字母）。用装置F收集甲烷，气体应从导管c（填“b”或“c”）端通入。（4）某实验小组的同学在完成木炭还原氧化铜的实验时，发现通入澄清石灰水里的气体有逸出液面的现象，怀疑反应时还有一氧化碳气体生成。化学兴趣小组继续展开探究，实验装置如图（浓硫酸有吸水作用）。实验方案为：打开K，缓缓通入干燥的氮气一段时间；关闭K，点燃酒精喷灯和酒精灯；充分反应后，熄灭酒精喷灯，打开K，再通一段时间氮气，熄灭酒精灯。①实验前通入氮气是为了排尽装置内的空气，防止O2、CO2对实验产生干扰，且能防止加热时发生爆炸。②从定性角度判断，若观察到B中澄清石灰水变浑浊，D中导管口产生蓝色火焰，说明产物中既有CO又有CO2。③从定量角度判断，取一定量炭粉和4g氧化铜的混合物进行实验，若产物中既有CO又有CO2且最后玻璃管内只有铜剩余，则参加反应碳的质量m的取值范围是0.3g＜m＜0.6g。【答案】（1）分液漏斗（2）A；2H2O22H2O+O2↑；（3）B；c；（4）①排尽装置内的空气，防止O2、CO2对实验产生干扰，且能防止加热时发生爆炸；②B中澄清石灰水变浑浊，D中导管口产生蓝色火焰；③0.3g＜m＜0.6g。【分析】（1）根据仪器的名称进行分析；（2）根据过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气进行分析；（3）根据实验室常用加热无水醋酸钠和碱石灰固体混合物的方法制取甲烷，属于固﹣固加热型，甲烷的密度比水小，进行分析；（4）根据实验前通入氮气是为了排出装置中的空气，假设高温条件下，碳和氧化铜只生成二氧化碳，假设高温条件下，碳和氧化铜只生成一氧化碳，进行分析。【解答】解：（1）由图可知，仪器a的名称为分液漏斗；（2）用过氧化氢和二氧化锰混合物制取氧气，属于固液常温型，选择的发生装置为A；过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为；（3）实验室常用加热无水醋酸钠和碱石灰固体混合物的方法制取甲烷，属于固﹣固加热型，选择的发生装置为B；甲烷的密度比水小，用装置F收集甲烷，气体应从导管c端通入；（4）①实验前通入氮气是为了排出装置中的空气，防止O2、CO2对实验产生干扰，且