专题01常见的单质（原卷版）

专题01常见的单质目录考点聚焦：复习要点+知识网络，有的放矢重点速记：知识点和关键点梳理，查漏补缺题型归纳：归纳常考热点题型，高效解题难点强化：难点内容标注与讲解，能力提升学以致用：真题感知+提升专练，全面突破复习要点聚焦1.单质的概念与分类。2.氧气的性质和用途。3.氢气的性质和用途。4.单质碳的性质和用途。5.两个重要的还原性实验。知识网络聚焦一．氧气1．物理性质标准状况下，氧气是一种无色、无味的气体，密度比空气大，难溶于水。【点拨】氧气有三态变化，固体和液体为淡蓝色。2．化学性质（1）与非金属单质反应。反应物实验现象反应方程式硫在空气中淡蓝色火焰放热，生成带有刺激性气味的气体S+O2eq\o\ac(\s\up7(点燃),\o(===,====))SO2在氧气中蓝紫色火焰木炭在空气中发出红光放热，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体C+O2eq\o\ac(\s\up7(点燃),\o(===,====))CO2在氧气中发出白光磷在空气或氧气中发出黄色火焰，放出热量、产生大量白烟4P+5O2eq\o\ac(\s\up7(点燃),\o(===,====))2P2O5氢气在空气或氧气中产生淡蓝色火焰，放出热量2H2+O2eq\o\ac(\s\up7(点燃),\o(===,====))2H2O【注意事项】=1\*GB3①与硫磺和磷反应时，集气瓶中要预留少量水吸收有毒有害物质，防止污染空气。=2\*GB3②氢气点燃之前要验纯，防止发生爆炸。（2）与金属单质反应。反应物实验现象反应方程式铁在氧气中剧烈燃烧、火星四射、生成黑色固体，放出大量的热3Fe+2O2eq\o\ac(\s\up7(点燃),\o(===,====))Fe3O4镁在空气或氧气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出热量，生成白色固体2Mg+O2eq\o\ac(\s\up7(点燃),\o(===,====))2MgO铜在空气或氧气中铜丝表面变黑2Cu+O2eq\o\ac(\s\up6(△),\o(==,===))2CuO【注意事项】=1\*GB3①铁丝在空气中不能燃烧，只是红热；镁在氧气中燃烧更剧烈。=2\*GB3②做铁丝燃烧实验时，集气瓶中要预留少量水防止高温熔融物溅落瓶底，使集气瓶炸裂。（3）与化合物反应。反应物实验现象反应方程式一氧化碳在氧气中产生蓝色火焰，放出大量的热CO+CuOeq\o\ac(\s\up6(△),\o(==,===))Cu+CO2甲烷在空气或氧气中产生亮的蓝色火焰，放出大量的热CH4+2O2eq\o\ac(\s\up7(点燃),\o(===,====))CO2+2H2O乙醇在空气或氧气中产生蓝色火焰，放出大量的热C2H5OH+3O2eq\o\ac(\s\up7(点燃),\o(===,====))2CO2+3H2O【注意事项】甲烷和一氧化碳在点燃之前要验纯，防止发生爆炸。二．氢气1．物理性质颜色常温下的状态气味水溶性密度无色气体无臭难溶于水最轻的气体，密度比空气小2．化学性质（1）可燃性①装置：②原理：③现象：烧杯内壁有水珠生成，烧杯变热；发出淡蓝色火焰。（2）还原性①装置：②步骤：通入H2→加热→熄灭酒精灯→继续通入H2直至完全冷却

③现象：黑色粉末逐渐变成亮红色；试管口有水滴生成。④原理：⑤结论：氢气具有还原性3.氢气的验纯如图所示，收集一试管氢气，用拇指堵住管口，管口向下，靠近火焰，移开拇指，如发出尖锐爆鸣声表明气体不纯，如声音很小则表示气体较纯。Ⅰ.用拇指堵住集满Ⅱ.靠近火焰，移开氢气的试管口拇指点火4.氢气的用途（1）密度小——填充探空气球。（2）可燃性——作燃料。三．碳的单质1．存在形式：①金刚石：无色透明的固体，是自然界中最硬的物质，可用于制钻石、刻划玻璃、钻探机的钻头等。②石墨：深灰色固体，是最软的矿物之一，有优良的导电性、导热和耐高温。可用于制铅笔芯,作高温润滑剂、电极和冶炼金属坩埚的材料。③C60：由C60分子构成，形似足球，它应用于材料科学和超导体等方面。④其它形式：碳纳米管、单层石墨片等。⑤无定形碳：包括焦炭、木炭、活性炭和炭黑。焦炭、木炭是冶金和生活的常用燃料。活性炭疏松多孔，有很强的吸附能力，可作防毒口罩的滤毒层，或作防毒面具的滤毒罐、净水过滤器的吸附材料。炭黑在常温时非常稳定，用碳素墨汁所绘的画和书写的字经久不变色。【点拨】①金刚石、石墨和C60的物理性质差异较大的原因：碳原子排列方式不同；②一种元素可以组成不同种单质。2．化学性质（1）常温下，碳单质的化学性质稳定在常温下，碳的化学性质不活泼。碳受日光照射或与空气、水等接触都不容易起变化。实际生活中利用这一性质有以下应用：（1）需要长期保存的档案材料一般用碳素墨水书写。（2）木质电线杆埋入地下部分用火烧焦。（2）碳能与氧气反应——可燃性在点燃的条件下，碳可以在氧气（或空气）里燃烧，放出热量。①氧气充足时，完全燃烧：C+O2eq\o\ac(\s\up7(点燃),\o(===,====))CO2②氧气不充足时，不完全燃烧：2C+O2eq\o\ac(\s\up7(点燃),\o(===,====))2CO无论碳燃烧是否充分，都会放出热量，因此碳是生活生产中常用的燃料。（3）碳能与某些氧化物反应——还原性①实验操作a．把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管；b．将试管固定在铁架台上。试管口装有通入澄清石灰水的导管；c．集中加热；d．过几分钟后，先撤出导气管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象并分析。②实验现象澄清的石灰水变浑浊；黑色固体逐渐变成红色。③实验原理在碳还原氧化铜的反应中，C在反应中得到氧，发生氧化反应，具有还原性。CuO在反应中失去氧，发生还原反应，具有氧化性。④实验操作目的及注意事项a．反应开始的标志：澄清的石灰水变浑浊。b．试管口应略向下倾斜：防止冷凝水倒流使试管炸裂。c．在酒精灯上加网罩的目的：集中火焰、提高温度。d．配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：防止已经还原的铜被氧气重新氧化。题型一氧气的性质和用途典例1下图是小宸同学用手掌总结氧气的化学性质的表示方法，手指上的物质能与掌心氧气反应，则下列说法正确的是A．硫在氧气中燃烧，产生淡蓝色火焰B．磷燃烧产生大量的有毒白雾，会污染空气C．镁条在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作烟花、照明弹D．氧气能与所有的物质反应，化学性质比较活泼，具有可燃性典例2下列物质在空气或氧气中燃烧现象的描述中，正确的是A．木炭在氧气中燃烧，发出白光，放出热量B．红磷在空气中燃烧，产生大量烟雾，放出热量C．铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成四氧化三铁D．硫在氧气中燃烧，发出微弱的淡蓝色火焰，放出热量，生成一种无色无味气体题型二氢气和氢气的性质典例3我国发射的“天宫一号”目标飞行器和“神舟八号”飞船，实施了首次空间飞行器无人交会对接试验．“天宫一号”飞行器升空所用燃料之一为液氢．下列有关氢气的说法，你认为不正确的是A．氢气是一种无色、无臭、难溶于水的气体 B．氢气在空气中燃烧时，产生淡蓝色火焰 C．氢气和液氢的化学性质不同 D．点燃用排水法收集的一试管氢气，若发出尖锐的爆鸣声，则表明氢气不纯典例4水是生命活动不可缺少的物质。下图是探究水的组成实验装置，请回答相关的问题。(1)为证明水不是由“水元素”组成的，1785年，拉瓦锡在高温的条件下，用水蒸气与红热的铁反应，将水转化为氢气，同时生成四氧化三铁。模拟实验装置如图1所示。①图1中导管口吹出来的肥皂泡往上飘走，说明氢气的密度比空气。②该反应的化学方程式为。(2)电解水实验的简易装置如图2所示，a中收集到的气体是(填化学式)；从该实验得到关于水的组成的结论是；电解水反应的化学方程式为；从能量变化角度看，该过程是将能转化为化学能。题型三碳单质的性质和用途典例5碳世界丰富多彩，根据如图回答下列问题：(1)图C代表的物质的名称为

⁠，木炭、焦炭、活性炭这些物质的结构与

⁠(从A、B、C中选择)类似。(2)图A表示的物质是由

⁠(填“分子”或“原子”)构成的。(3)上述A、B、C三种物质的物理性质不同的原因是

⁠

⁠。(4)由C在一定条件下制取B，发生的变化属于

⁠(填“物理”或“化学”)变化。(5)图D中向盛有红棕色NO2气体的烧瓶中投入若干块木炭，连接好装置，稍待片刻，能看到红棕色变浅的原因是木炭具有

⁠性。题型四木炭还原氧化铜典例6碳元素被称为“大自然的建筑师”，回答下列与含碳物质有关的问题。（1）古代用墨书写或绘制的字画虽年久仍不变色的原因是________________________。（2）金刚石和石墨都是碳元素组成的单质，它们物理性质不同的原因是_____________________。（3）如图是木炭还原氧化铜的实验，左边大试管中的反应现象是________________，其反应的化学方程式是__________________。单质碳的还原性可以用于冶金工业。右边小试管中的现象是__________________，有关化学方程式是_________________________。典例7某同学在学习木炭和氧化铜反应的知识后，产生了疑问：木炭与氧化铜反应生成的气体有哪些？同学们带着疑问进行了下列探究：【提出猜想】（1）猜想一：只有______；猜想二：只有CO；猜想三：既有CO2又有CO。【查阅资料】a．浸有磷钼酸溶液的氯化钯试纸遇二氧化碳无变化，但遇到微量一氧化碳会立即变成蓝色。b．二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊【实验步骤】连接好实验装置，并进行实验，装置如图所示（夹持仪器已省略）：步骤一：打开弹簧夹，先通一会儿纯净干燥的氮气；步骤二：关闭弹簧夹，点燃酒精喷灯对硬质玻璃管加热。步骤三：实验结束后，拆洗装置和仪器。【实验分析】（2）若观察到氯化钯试纸______，澄清石灰水变浑浊，则猜想一成立。（3）若观察到______，则猜想三成立。（4）若猜想一成立则B中发生反应的方程式为______。【实验反思】（5）该实验开始前通一会儿N2的目的是______。实验过程中硬质玻璃管中的现象是______。（6）实验结束时，熄灭酒精喷灯的同时停止通入N2，有同学认为在实验过程中装置D没有作用，可以去除，你认为是否可行？______（填“可行”或“不可行”），请说明理由______。强化点一氧气性质实验中的易错点1.要正确使用描述现象的词语，如“烟”与“雾”、“光”与“火焰”等词语的使用场景各不相同；现象解释实例烟由固体小颗粒悬浮在空气中形成的现象。红磷燃烧时产生大量“白烟”雾小液滴悬浮在空气中形成的现象。打开盛有浓盐酸的试剂瓶瓶塞看到“白雾”。光熔点较高的可燃物燃烧时没有火焰，只产生光或火星。火焰气态物质燃烧时产生的特有现象可燃性气体(如氢气)、熔点较低的固体(如硫磺)、易汽化的液体(如酒精)燃烧时除发光、放热外都有火焰。2.氧气燃烧实验中操作细节要正确把握①点燃可燃物后，应自上而下缓慢插入到集气瓶中，防止燃烧放热，使氧气受热膨胀溢出；②铁丝应用火柴引燃，且待接近熄灭时再插入到氧气的集气瓶中，防止火柴燃烧耗去较多的氧气，使铁丝不能燃烧；集气瓶中要预留少量水防止高温熔融物溅落瓶底，使集气瓶炸裂。③与硫磺和磷反应时，集气瓶中要预留少量水吸收有毒有害物质，防止污染空气。④氢气、一氧化碳、甲烷点燃之前要验纯，防止发生爆炸。强化点二两个还原性实验注意点1.氢气还原氧化铜时，一定要先通氢气，将装置内空气排尽，防止加热时发生爆炸；2.氢气还原氧化铜时，试管口略向下倾斜，防止生成的水倒流，使试管炸裂；3.氢气还原氧化铜实验结束后，应继续通入通入一段时间的氢气，防止红热的铜被氧化；4.木炭还原氧化铜时，要在酒精灯火焰周围添加金属网罩(集中火焰，提高温度)，或使用酒精喷灯；5.木炭还原氧化铜实验结束时，应先撤导管，再熄灭酒精灯，防止液体倒流，使试管炸裂。真题感知1．（2023广西真题）下列实验现象描述正确的是A．磷在空气中燃烧产生大量的白雾B．木炭在空气中燃烧发出淡蓝色火焰C．镁在氧气中燃烧发出耀眼的白光，生成黑色固体D．铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体2．（2023四川省凉山州真题）某同学在奥运五环中填入了五种物质，图中环的相交部分是两种物质在一定条件下发生化学反应的现象，其中描述错误的是A．产生淡蓝色火焰，生成无色无味气体 B．剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体C．有红色固体析出，溶液逐渐由蓝色变成浅绿色 D．产生蓝色沉淀3．（2022湖南长沙真题）“碳家族”的成员很多，用途很广。下列说法正确的是A.石墨不具有导电性 B.C60单质是由碳原子直接构成的C.活性炭具有吸附性 D.金刚石和石墨里碳原子的排列方式相同4．（2022江苏泰州真题）以氢能源作为新型汽车燃料是未来重点发展领域。（1）纯净的氢气在空气中安静地燃烧，产生淡蓝色的火焰；若点燃氢气与氧气的混合气体就有可能引起爆炸，氢气安静地燃烧和爆炸的反应原理（填“是”或“不”）一样。（2）将点燃H2伸入黄绿色的Cl2中，H2继续燃烧，发出苍白色火焰，放热，微观反应过程如图所示：①氢气在氯气中燃烧的化学方程式为，与氢气在氧气中燃烧的操作一样，在试验氢气在氯气中燃烧前，必须先。从氢气可在氯气中燃烧，其结论：燃烧（填“一定”或“不一定”）要有氧气参加。提升专练1．“新冠肺炎”重症患者需要使用呼吸机来为其提供氧气，下列关于氧气的描述正确的是A．通常状况下，氧气是一种无色、无味的气体 B．氧气是一种密度比空气密度略小的气体C．氧气在低温、高压时能变为无色液体或固体 D．水中鱼能生存，说明氧气易溶于水2．同学们在观察实验时描述的下列实验现象正确的是A．红磷在空气中燃烧，产生大量白色烟雾B．石蜡在氧气中燃烧时，有水和二氧化碳生成C．硫粉在氧气中燃烧，产生明亮的蓝紫色火焰，生成刺激性气味气体并放热D．铁在空气中剧烈燃烧、火星四射、生成白色固体3．如图是硫和铁在空气中和氧气中燃烧的实验，铁丝在空气中不能燃烧，但是纳米铁粉在空气中稍加热即可剧烈燃烧。下列说法正确的是A．实验甲和乙观察到的现象不一样，是因为反应物的种类不一样B．实验甲和乙的生成物相同，但是实验丙和丁的生成物不同C．从四个实验中可以看出，增大反应物的浓度和反应物接触面积，可以使反应更剧烈D．四个实验中，水的主要作用都是防止集气瓶炸裂4．氢气肥皂泡在空气中迅速上升，这一事实说明氢气A．无色 B．无气味 C．难溶于水 D．密度比空气小5．中科院赣江创新研究院等开发出高储氢密度和放氢速率的合金储氢材料，能延长手持氢气火炬的续航时间，助力北京冬奥会。下列关于氢气的说法不正确的是A．氢气燃烧产生明亮的蓝紫色火焰 B．氢气燃烧不会产生污染物C．同温同压时，氢气密度比空气小 D．氢气在点燃前需检验纯度6．用排空气法收集氢气检验纯度，有爆鸣声，接下去的操作是A．用向上排空气法收集B．可以做有关氢气性质的实验C．用拇指堵住管口一会儿，再用向下排空气法收集D．立即用原试管再收集，再检验纯度7．下列用途，利用氢气物理性质的是A．还原金属氧化物 B．制取盐酸C．充填探空气球 D．高能燃料8．通过研究氢气的燃烧来认识水的组成，下列说法正确的是A．氢气在纯氧中安静地燃烧，产生黄色火焰 B．点燃纯净的氢气，在火焰上方罩一个干冷烧杯，可以看到白烟 C．点燃氢气，罩在火焰上的干冷烧杯只出现水珠，可见水由氢元素和氧元素组成 D．由实验可知水是由氢气和氧气组成的9．中国高铁的核心技术走在了世界前列，高铁动车的运行是依靠顶部的石墨电刷与电线接触获取电力。石墨制成的电刷与下列石墨的性质无关的是A．滑腻感 B．还原性 C．稳定性 D．导电性10．下列关于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，可用来裁玻璃 B．石墨有金属光泽，有导电性，所以是一种金属 C．活性炭具有吸附性，可以吸附所有物质 D．金刚石、石墨和足球烯（C60）都是由碳原子直接构成的11．中国科学家成功制备出石墨双炔包覆的锑纳米空心立方盒，可用作钠离子电池负极材料。石墨烯和石墨双炔均由碳原子构成，具有优良的导电性，结构如下。下列说法不正确的是A．石墨烯和石墨双炔都是单质 B．石墨烯和石墨双炔性质完全相同 C．石墨烯和石墨双炔完全燃烧都生成CO2 D．石墨烯和石墨双炔均可作电极材料12．兴趣小组为了探究C与CuO反应生成的气体，设计如图装置进行实验：步骤①先向波形管中通入N2一会儿，在戊处连接瘪气球，关闭甲处止水夹；步骤②点燃丁处酒精灯，观察到CuO不变色；步骤③继续加热丁处，点燃乙处酒精灯。观察到乙、丁两处均有红色物质生成，丙处澄清石灰水变浑浊。下列说法错误的是A．通N2是为了排出氧气，避免干扰后续实验 B．步骤②与步骤③均加热丁处，是对照实验 C．从丙处现象推理C与CuO反应一定生成了CO2 D．从丁处现象推理C与CuO反应一定生成了CO13．如图是探究物质的变化与木炭还原性的综合实验装置。把绕成螺旋状的铜丝一端固定在橡皮塞上，先加热铜丝待表面变黑后再插入这支试管的木炭粉中，打开弹簧夹后加热。下列说法不正确的是A．铜丝加热变黑是铜与氧气反应生成了新物质 B．铜丝表面及澄清石灰水的变化说明木炭具有还原性 C．试管向下倾斜的目的是防止反应生成的水回流 D．反应结束后应先夹紧弹簧夹再熄灭酒精灯14．如图为氢气燃烧的微观示意图：(1)读图获得的信息是______(写一条即可)。(2)根据图示写出氢气燃烧的化学反应方程式：______，该反应属于______(填一种基本反应类型)。(3)纯净的氢气在空气中安静地燃烧，若点燃氢气与氧气的混合气体就有可能引起爆炸。所以在点燃氢气前，必须先检验氢气的___