2025届高考化学一轮复习专练：碳单质及化合物（含答案）

2025届高考化学一轮复习考点专题练：碳单质及化合物

一、单选题

1.碳在自然界的循环过程如图所示。下列说法中，不正确的是（）

A.氧元素未参与该循环过程

B.绿色植物的光合作用可吸收CO?

C.控制化石燃料的使用可减少碳排放

D.动植物遗体被微生物分解可产生CO2

2.碳纳米管是由碳原子组成的六角形蜂巢状平面薄膜卷曲而成的，具有许多优异的力学、

电学和化学性能。下列关于碳纳米管的说法不正确的是（）

A.碳纳米管属于一种有机合成纤维

B.碳纳米管与金刚石互为同素异形体

C.常温下，碳纳米管具有较好的稳定性

D.碳纳米管比表面积大，可用作新型储氢材料

3.石墨烯是目前已知的世界上最薄、最坚硬、导电性最好的纳米材料，几乎完全透明，

具有极好的应用前景。英国曼彻斯特大学的物理学家因发现石墨烯而获得2010年诺贝尔

物理学奖。石墨烯可由石墨剥离而成，为单层片状结构。下列说法正确的是（）

A.石墨烯与石墨互为同位素

B.石墨烯是一种能发生加成反应的有机化合物

C.石墨烯中的碳原子均为sp?杂化

D.12g石墨烯中含有3moio键

4.碳纳米管、石墨烯、C6。等新型碳材料具有广阔的应用前景。下列说法正确的是（）

碳纳米管石墨烯C60

A.碳纳米管属于胶体B.石墨烯属于有机化合物

C.C6。与金刚石互为同素异形体D.新型碳材料均具有相同的熔点

5.如图是某元素常见物质的“价一类”二维图，f为钠盐。下列说法不正确的是（）

氢

单

氧

质

化

化酸盐物质类别

物

物

A.物质a既可被氧化，也可被还原

B.可存在a—b—d—e—f的转化关系

C.可通过灼热的氧化铜除去d中混有的少量c

D.向足量f溶液中加入少量稀盐酸，一定没有C。2产生

6.碳纳米管是一种具有特殊结构的一维量子材料，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年

随着碳纳米管及纳米材料研究的深入，其广阔的应用前景也不断地展现出来。下列关于碳纳米管的说

法错误的是（）

A.具有导电、熔点高等特点

B.碳纳米管是一种新型有机纳米材料

C.碳纳米管可以由石墨烯在特定条件下卷曲而成

D.碳纳米管孔径较大，可以掺杂各种金属原子，体现特殊的催化活性

7.碳及其化合物的转化具有重要应用。下列说法错误的是（）

A.碳和H2O（g）在高温下可转化为水煤气

B.侯氏制碱法是以H?。、CO2>NaCl为原料制备NaHCC>3

C.植物可以利用光合作用吸收空气中的C02

D.飞船中航天员呼出的C02可用Na2O2吸收并得到。2

8.有氮气、一氧化碳和二氧化碳的混合气体12g,其中碳元素的质量分数为30%,将该混合气体通

过足量的灼热氧化铜充分反应后，再将气体通入过量的石灰水中，能得到白色沉淀（）

A.10gB.15gC.30gD.20g

9.“价一类”二维图可以表示元素化合价与物质类别之间的关系，图中的a、b、c、d、e代表常见的

含碳物质，下列说法错误的是（）

碳元素的化合价

+4-*c，d

+2-•b

0•a

单‘质氧在物嬴―i物质类别

A.由a得到e至少要经过三步化学反应

B.e可能难溶于水

C.c和水反应生成d

D.b和氧气反应生成c

10.科学家提出有关甲醇（CH3OH）的碳循环如图所示。下列说法正确的是（）

A.图中能量转化方式只有2种

B.CO2,CH30H均属于有机物

C.cc）2和H2合成CH30H原子利用率为100%

D.CC）2合成CH30H燃料有利于促进“碳中和”（“碳中和”是指C。？的排放总量和减少总量相当）

11.碳及其氧化物的转化具有重要应用。下列说法错误的是（）

A.碳和H2O（g）在高温下可转化为水煤气

B.飞船中航天员呼出的C02可用Na2O2吸收转化为O2

C.植树种草加强光合作用吸收空气中的CO2

D.侯氏制碱法以H?。、CO2>NaCl为原料制备NaHCOs

12.碳及其氧化物的转化具有重要应用。下列说法错误的是（）

A.碳和H2O（g）在高温下可转化为水煤气

B.飞船中航天员呼出的CO2可用Na2O2吸收转化为O2

C.植树种草加强光合作用吸收空气中的CO?

D.侯氏制碱法以H?。、CO2,NaCl为原料制备NaHCOs

13.将足量的X气体通入Y溶液中，实验结果与预测的现象一致的组合是（）

X气体Y溶液预测的现象

①

co2饱和CaCJ溶液白色沉淀析出工气体

②（）溶液

SO2BaNC>32白色沉淀析出

渚液

③

NH3AgNC>3溶液白色沉淀析出

④

NO2Na2s溶液白色沉淀析出

A.只有①②③B.只有①②C.只有②D.②④

14.碳中和作为一种新型环保形式，可推动全社会绿色发展。我国争取2060年前实现碳中和，科学

家正在研究建立如下图所示的二氧化碳新循环体系：

下列说法正确的是（）

①减少碳排放有利于缓解全球变暖

②无机物和有机化合物可以相互转化

③光能（或电能）可以转化为化学能

④风电，光伏发电等新能源的开发和使用可减少碳排放

A.①②③④B.①②④C.①②③D.①③④

15.2021年我国科学家实现了二氧化碳到淀粉的人工合成。有关物质的转化过程示意图如下;

下列说法错误的是（）

A.反应①中涉及的能量变化：电能一化学能

B.反应②中CO2->CH30H碳原子的杂化方式发生了变化

C.分析合成淀粉的红外光谱图可获得其官能团信息

D.C6f淀粉的过程中只涉及O—H的断裂和形成

16.往含0.2molNaOH和0.1molBa（OH）2的溶液中持续稳定地通入CO2气体，当通入气体的体积为

6.72L（标准状况下）时立即停止，则在这一过程中，溶液中离子数目和通入CO?气体的体积关系正

确的图像是（气体的溶解忽略不计）（）

二、多选题

17.物质的用途与物质的化学性质有关的是（）

A.用醋酸除去水垢B.干冰用作冷冻剂

C.活性炭用作除味剂D.制作馒头时加入小苏打

18.下列气体中，具有毒性的气体是（）

A.N2B.C1B.C12C.COD.S02

19.下表中，对陈述I、II的正确性及两者间是否具有因果关系的判断都正确的是（）

选项陈述I陈述II判断

AI对,n对,有

工业生产硫酸用水吸收SQSC可与水反应

BI对,n错，无

Cl2和so2混合后可用于漂白纸袋Cl2和so2都有较好的漂白作用

C金属钠具有强还原性高压钠灯发出透雾性强的黄光I对,n对,无

D石墨常用作电解池的电极石墨的化学性质稳定且导电性好I对,n对，有

A.AB.BC.CD.D

20.下列有关碳和硅及其化合物说法正确的是（）

A.向溶液中通入0。2气体产生蓝色沉淀

B.镁可以在二氧化碳中燃烧，在该反应条件下，Mg的还原性强于C的还原性

Cl2H2

c.在给定条件下，粗硅而dSiCl47：：1.i'Si转化均能一步实现

D.Si。?可由两种单质直接反应生成，将其加入溶液中同时有气体和沉淀产生

21.用4种溶液进行实验,下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是（）

选操作及现象溶液

项

A

通入CO2溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去Ca(ClO\溶

液

B

通入CQ溶液变浑浊，继续通入至过量，浑浊消失Na2sQ溶液

C

通入CO］溶液变浑浊，继续通入至过量，浑浊消失，再加入足量Ca(OH\溶

NaOH溶液，又变浑浊液

D

通入CQ溶液变浑浊，继续通入至过量，浑浊消失CaCl2溶液

A.AB.BC.CD.D

三、填空题

22.石墨烯可转化为Cf。，C6。的结构如图所示，该分子是由五边形和六边形碳环构成的球体，其中

五边形碳环有12个，六边形碳环有个。

23.金刚石、SiC具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛。

(1)碳与短周期元素Q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物，其中一种化合物非极性分子。碳

元素在周期表中的位置是，(2是，R的电子式为。

(2)—定条件下，Na还原CC1,可制备金刚石。反应结束冷却至室温后，回收其中的CC14的实验操

作名称为，除去粗产品中少量钠的试剂为。

(3)碳还原Si。?制SiC,其粗产品中杂质为Si和Si。？，现将20.OgSiC粗产品加入到过量的NaOH

溶液中充分反应，收集到0.1mol氢气，过滤得SiC固体H.4g,滤液稀释到1L生成氢气的离子方程

式为，硅酸盐的物质的量浓度为。

(4)下列叙述正确的有(填序号)。

①Na还原CC14的反应、Cl2与H2O的反应均是置换反应

②水晶、干冰熔化时克服粒子间作用力的类型相同

③NazSiC^溶液与SC>3的反应可用于推断Si与S的非金属性强弱

④钠、锂分别在空气中燃烧，生成的氧化物中阴阳离子数目比均为1:2

24.将标准状况下一定体积的CO2缓缓通入体积为VLNaOH溶液中，充分反应后，在减压低温的条

件下蒸发溶液，得到白色固体。

(1)由于CO2通入量不同，所得到的白色固体的组成不同，推断并写出各种可能组成的化学式：(可

以不填满，也可以添加序号)

①;②;③;

④;⑤;⑥。

(2)按反应的先后顺序，写出各步反应的离子方程式：o

(3)若反应中CO?和NaOH均无剩余，反应后向溶液中加入过量的澄清石灰水生成m1g白色沉淀.

①根据以上数据，能否推理计算出标准状况下CO?的体积？若能，用代数式表示CO?的体积

V（CC）2）=，若不能，理由是o

②根据以上数据，能否推理计算出NaOH溶液的浓度？若能，用代数式表示NaOH溶液的浓度

c（NaOH）=,若不能，理由是=

四、实验题

25.过氧化钠能与二氧化碳反应生成氧气，在潜水艇中可用作制氧剂。某学生为了验证

这一实验，以足量的大理石、足量的盐酸和过氧化钠为原料制取。2,设计出如下图所示

的实验装置。请回答下列问题。

（1）A中是制取CO2的装置，应选择下图中的（填序号）。

A装置中发生反应的离子方程式为

（2）B装置的作用是,C装置内可能出现的现象是。为了检验

E中收集到的气体，在取出集气瓶后，（简要表述操作过程及结论）。

（3）若E中的石灰水出现轻微白色浑浊，请说明原因：（用离子方程式及

简要文字描述）。

参考答案

1.答案：A

解析：由图可知，动物的呼吸作用、汽车工作时，均消耗氧气，植物的光合作用有氧气生成，氧元素

参与碳在自然界的循环过程，A项错误；绿色植物从空气中吸收二氧化碳，经光合作用转化为葡萄糖,

并放出氧气，B项正确；化石燃料燃烧生成二氧化碳，控制化石燃料的使用可减少碳排放，C项正确；

由图可知，动植物遗体被微生物分解会产生二氧化碳，D项正确。

2.答案：A

解析：碳纳米管属于碳单质，不属于有机合成纤维，A错误；碳纳米管与金刚石都由碳元素组成，但

结构与性质不同，互为同素异形体，B正确；碳单质性质稳定，所以常温下，碳纳米管具有较好的稳

定性，C正确；碳纳米管是由碳原子组成的六角形蜂巢状平面薄膜卷曲而成的，所以比表面积大，可

用作新型储氢材料，D正确。

3.答案：C

解析：具有相同质子数、不同中子数的不同核素互称同位素，石墨烯与石墨都是单质，不是同位素的

关系，A错误；石墨烯只由碳元素组成，属于单质，不是有机化合物，B错误；石墨烯中每个碳原子

形成3个。键，杂化方式为sp?杂化，C正确；每个碳碳键都为两个碳原子共用，每个碳原子形成了

三个碳碳键，故每摩尔碳原子只拥有L5mol碳碳键，12g石墨烯中含有1.5mole键，D错误。

4.答案：C

解析：碳纳米管是一种纳米材料，与胶粒直径吻合，但需要分散到分散剂中才能形成胶体，A错误；

石墨烯是由石墨剥离出的单层碳原子结构构成的单质，不属于有机化合物，B错误；。60和与金刚石

同属于碳的单质，互为同素异形体，C正确；不同的新型碳材料因结构不同而具有不同的熔点，D错

铁。

5.答案：D

解析：A.a为CH「碳元素化合价可升高，氢元素化合价可降低，物质a既可被氧化，也可被还原，

故A正确；

B.可存在a-b-d-e-f的转化关系：甲烷高温分解生成碳，碳燃烧生成二氧化碳，二氧化碳溶于水

生成碳酸，与适量的碱生成盐，故B正确；

C.CO能被灼热的氧化铜氧化生成二氧化碳，可通过灼热的氧化铜除去d中混有的少量c,故C正确；

D.f可能为正盐或酸式盐，向足量f溶液中加入少量稀盐酸，正盐转化成酸式盐，可能没有CO?产生,

酸式盐和盐酸，一定有二氧化碳产生，故D错误；

故选D。

6.答案：B

解析：碳纳米管是一种碳单质，不是有机物，B错误。

7.答案：B

高温

解析：C+H2O(g)=CO+H2,CO和H2是水煤气的主要成分，A正确：题给原料缺少氨气且

侯氏制碱法的目标产物是Na2co3,B错误；植物可以通过光合作用将H2。和C。2转化为糖类和

02,C正确；由2Na2()2+2CC>2^=2Na2co3+。2可知，C。？可用Na?。？吸收并得到。2，D

正确。

8.答案：C

解析:根据一定质量的氮气、一氧化碳和二氧化碳的混合气体中碳元素的质量分数可计算出碳的质量,

这些碳最终都进入白色沉淀中。根据元素质量守恒和关系式可计算白色沉淀的质量。碳元素的质量

=12gx30%=3.6go

C~CaCO3

12100

3.6gm

12100

---,解得m=30go

获Im

9.答案：A

解析：A.a是含碳元素的单质，e点所示物质是一种碳酸盐，从a到e两步即可实现，即碳与氧气在

点燃的条件下反应生成二氧化碳，二氧化碳与碱反应即可得到碳酸盐，A错误；

B.e点所示物质是一种盐，其中碳元素显+4价，即是碳酸盐，碳酸盐中的碳酸钙、碳酸钢等难溶于水,

B正确；

C.c点所示的物质是二氧化碳，d点所示物质是一种酸，其中碳元素显+4价，所以该物质是碳酸，二

氧化碳和水反应生成碳酸，C正确；

D.b、c均为含碳的氧化物，b中碳元素显+2价，所以b点表示的是一氧化碳，e中碳元素显+4价，

所以c点所示的物质是二氧化碳，在点燃的条件下，一氧化碳与氧气反应生成二氧化碳，D正确；

故选Ao

10.答案：D

解析：A.图中能量转化方式有风能转化为电能、太阳能转化为电能、电能转化为化学能、化学能转化

为热能等4种能量转化，故A错误；B.CO2属于无机物，CH30H属于有机物，故B错误；C.制取

催化剂

CH3OH的反应为：CO2+3H2CH3OH+H2O,该反应除生成甲醇外还生成了水，原子利

用率未达到100%,故C错误；D.利用CO2合成CH30H燃料有利于减少碳排放，有利于促进“碳中

和”，故D正确；故选：D。

11.答案：D

y'B

解析：A.C+H,O—CO+H,,CO和H2的混合物是水煤气，A正确；

B.由2NaQ2+2CO2-2Na2co3+O2可知，CO2可用NacO2吸收转化为O2,B正确；

C.植物可以通过叶绿体进行光合作用，吸收土壤中的H2。和空气中的CO2，通过光合作用形成糖类

和5，C正确；

D.侯氏制碱法以H?。、CO2>NaCl、NH3为原料制备H?。、CO?、NaCLNH3,D错误；

故选D。

12.答案：D

解析：

13.答案：C

解析：

14.答案：A

解析：从图示中可以看出，二氧化碳的转化过程是化学变化所以符合质量守恒定律，汽油、甲醇转化

为二氧化碳是将化学能转化为热能和光能，同时将有机物转化为无机物，水转化为氢气过程中说明光

能(或电能)可以转化为化学能，二氧化碳综合利用减少碳排放有利于缓解全球变暖，风电、光伏发电

等新能源的开发和使用可减少碳排放。答案选A。

15.答案：D

解析：A.反应①为用太阳能电池电解水制氢气和氧气，涉及的能量变化:电能一化学能，故A正确;B.

已知CO2中C原子周围的价层电子对数为2+；(4-2><2)=2,则C原子为sp杂化，而CH30H中C

原子均以单键与周围的3个H和一个O原子形成4个◎键，则该C原子以sp3杂化，则反应②中

CO2^CH3OH,碳原子的杂化方式发生了变化，故B正确;C.红外光谱可确定合成淀粉的化学键或

官能团，故C正确;D.由题干反应历程图可知，C6T淀粉的过程中涉及O—H键和O—C键的断裂，

C—0键的形成，故D错误;选:D.

16.答案：C

解析：〃(CC>2)=22：JL「I=0.3mol,向含0.2molNaOH和0.1molBa(OH)2的溶液中持续稳定地

通入CO?气体，依次发生的反应为Ba(OH)2+CO2=BaCO3^+H2O、

2NaOH+CO2^Na2CO3+H2O、Na2CO3+H2O+CO2^2NaHCO3

BaCO3+H2O+CO2^Ba(HCO3X,因此可知当通入2.24LCO?时0.1molBa?+和0.2molOIT参

加反应，溶液中离子的量由起始的0.7mol降低到0.4mol,再通入2.24LCO?时，0.2molOFT参加反

-

应，生成0.1molCO；,溶液中离子的量由0.4mol降低到0.3mol,最后再通入2.24LCO2时，0.1mol

COj发生反应，生成0.2molHCO；,溶液中离子的量由0.3mol升高到0.4mol。

17.答案：AD

解析：

18.答案：BCD

解析：

19.答案：CD

解析：工业上制硫酸应用98%的浓吗SR吸收SQ，如果用水吸收易形成酸雾，吸收速率慢，故选项A

中I错；C"本身并没有漂白性，其溶于水生成的才具有漂白性，Cl2和$。2混合时会发生反

应口2+SQ+2H2。=2〃a+82SQ，使其失去漂白作用,故选项B中I、II均错;高压钠灯发出

透雾性强的黄光并不是因为金属钠具有强还原性，即两者无因果关系，故选项C中I、II均对，且无因果

关系;石墨常用作电解池的电极是因为石墨的化学性质稳定且导电性好,即选项D中I、II均对，且有

因果关系。

20.答案：BC

解析：A选项，碳酸的酸性弱于硫酸的，因此向硫酸铜溶液中通入二氧化碳气体，不发生反应，错误;B选

项，在该反应中镁作还原剂,C作还原产物，根据还原剂的还原性大于还原产物的还原性可知，Mg的还

原性强于C的还原性,正确;C选项,此转化过程为工业上制取纯硅的反应过程，每步反应均能发生，正

确;D选项，二氧化硅不溶于水，不能与碳酸氢钢反应,错误。

21.答案：BD

解析：Ca(ClO\+CO2+Hp=CaCO3+HCIO,反应产生CaCQ沉淀，使溶液变浑浊，产生

的HCIO具有强氧化性，使品红溶液褪色；选项B,Na,SiO3+CQ+吗。=

Na2CO3+H2SiO3J,因H2SiO3不与CO?反应，浑浊不会消失；选项C,首先

CO2+Cfl(C)H)9=CaCO3J+82。，产生浑浊;后来CaCO3+CO,+H2O=)2

浊消失;最后Ca(HCO3)2+2NaOH=CaCO,J+N%CC>3+24O,又产生浑浊;选项D中CO?

与CaCl2不反应，溶液一直是澄清的。

22.答案：20

解析：

23.答案：(1)第二周期WA族；氧(或0)；.Q..'c'：:().

(2)过滤；水(或乙醇)

1

(3)Si+2OH-+H2O=SiOj-+2H2T；OJTmol-L-

(4)③④

解析：(1)Na与金刚石均为固体，而CC1,为液体，则回收CC，时可以采用过滤的方法。

(3)Si和SiO2均能与NaOH溶液反应生成NazSiOs，由Si~2H2个可知，n(Si)=1M(H2)=0.05mol,

根据粗产品总质量及SiC与Si的质量可以算得SiO2的质量为20g-11.4g-0.05molx28g/mol=7.2

g,PIiJ〃(SiO2)=7.2g+60g/mol=0.12mol。NazSiC^中的硅元素来自于Si和SiO2,由元素守恒可知：

n(Na2SiO3)=«(SiO2)+〃(Si)=0.17mol,则其浓度c(Na2SiO3)=0.17mol4-IL=0.17mol/L。

(4)C12+H2OHC1+HC1O,不是置换反应，①选项错误；水晶的主要成分Si。2为原子晶体，

熔化时破坏共价键，而干冰为分子晶体，熔化时破坏分子间作用力，②选项错误；NazSiOs溶液与SO3

的反应过程为SO3+H2O=H2SO4,H2SO4+Na2SO3=Na2SO4+H2SiO3