考点19碳的几种单质
考向一、碳单质的物理性质和用途
跟踪训练
1.
D
A、金刚石不能导电，石墨具有良好的导电性，不符合题意；
B、石墨是灰黑色固体，金刚石是无色透明的固体，不符合题意；
C、金刚石是天然存在的最硬的物质，石墨是自然界中最软的物质之一，不符合题意；
D、金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质，符合题意。故选D。
本题难度不大，掌握碳单质的物理性质和碳单质的组成是正确解答本题的关键。
2.
A
A、金刚石是天然存在的最硬的物质，可以做钻头，切割玻璃大理石等，正确；
B、石墨有金属光泽，有导电性，但不是金属，选项错误；
C、活性炭具有吸附性，但不可以吸附所有物质，选项错误；
D、金刚石、石墨是由碳原子直接构成的，但足球烯（C60）是由碳分子构成的，选项错误；
故选：A。
.
C。
A、碳元素可以组成多种单质，例如金刚石、石墨、碳60等，故A错；
B、碳纳米管不易与其他物质发生反应，并不是不能反应，故B错；
C、原子之间都有间隔，故C正确；
D、原子始终在不断运动，故D错。
4.
C
金刚石、石墨、C60均是由碳原子构成的固态非金属单质，但是由于金刚石、石墨、C60中碳原子的排列方式不同造成了金刚石、石墨、C60物理性质具有很大差异。
故选C。
5.
D
A、金刚石的硬度大，金刚石不仅能刻划玻璃，还能装在钻头上钻凿坚硬的岩层；正确；
B、由于石墨能够导电，干电池里的电极是石墨制成的；正确；
C、由于活性炭具有疏松多孔结构而具有吸附性，所以防毒面具用活性炭吸收有毒气体；正确；
D、由于活性炭具有疏松多孔结构而具有吸附性，所以制糖工业的脱色剂一般用活性炭，不用炭黑（炭黑较为细腻，容易进入糖中，很难分离，炭黑一般用于加工墨汁等）；错误。
故选D。
6.
C
A、金刚石、石墨、C60的碳原子排列方式不同，构成物质的种类不同，故A说法正确；
B、金刚石、石墨、C60在足量的氧气中完全燃烧，产物都是二氧化碳，故B说法正确；
C、相同元素组成的不同物质，化学性质不相同，同种分子性质相同，不同分子性质不同，故C说法错误；
D、金刚石、石墨、C60的组成元素相同，可以相互转化，故D说法正确。
故选：C。
真题再现
1．
D
A、石墨质地柔软易削，书写方便，可以用作铅笔芯，故A说法正确；
B、氮气化学性质稳定，常温下不易与其他物质反应，可以作保护气，故B说法正确；
C、铁锈的主要成分是氧化铁，盐酸与氧化铁反应生成氯化铁和水，所以可以用盐酸除去铁锈，故C说法正确；
D、在N、P、K三种元素中含有两种或两种以上营养元素的称为复合肥料，碳酸钾只含有钾元素，因此属于钾肥，而非复合肥，故D说法错误。
故选：D。
2．
A
金刚石是一种碳的单质，是天然存在的硬度大物质。故选A。
5．
C
金刚石、石墨是由同种碳原子构成的不同种单质。
A、构成金刚石、石墨的原子大小相同，故说法错误；
B、金刚石、石墨的物理性质有较大差异的原因是碳原子排列结构不同，故说法错误；
C、金刚石、石墨是由同种碳原子构成的，所以1g金刚石和1g石墨所含原子数相同，故说法正确；
D、金刚石、石墨是由碳元素组成的，都能在氧气中燃烧生成二氧化碳，故说法错误。
故选C。
．
B
A、金刚石硬度大，可用于切割玻璃，故A正确；
B、木炭具有可燃性，可用作燃料，故B不正确；
C、氮气在常温下化学性质稳定，可用作保护气，故C正确；
D、钨的熔点高，可用于制作灯丝，故D正确。故选B。
．
A
A、金刚石是天然存在的最硬的物质，可以做钻头，切割玻璃大理石等，正确，符合题意；
B、石墨有金属光泽，有导电性，但不是金属，选项错误，不符合题意；
C、活性炭具有吸附性，但不可以吸附所有物质，选项错误，不符合题意；
D、金刚石、石墨是由碳原子直接构成的，但足球烯（C60）是由C60分子构成的，选项错误，不符合题意。
故选A。
4．
B
A、C60由C60分子构成，故正确；
B、每个C60分子由60个碳原子构成，故错误；
C、C60相对分子质量为12×60＝，故正确；
D、C60和C70的分子构成不同，属于两种物质，故正确。
故选B。
5．
B
A、单质是由同种元素组成的纯净物，石墨烯是由碳原子直接构成的纯净物，是碳的一种单质，选项A正确；
B、化合物是由不同种元素组成的纯净物，石墨烯是由碳元素一种元素组成的，不是化合物，B错误；
C、题中已知，石墨烯是由碳原子组成的导电性能很强的一种新材料，因此石墨烯具有导电性，C正确；
D、题中已知，石墨烯是由碳原子组成的导热性能很强的一种新材料，因此石墨烯具有导热性，D正确。故选B。
考向二、碳单质的化学性质
跟踪训练
1．
B
A、焦炭能用于冶金工业，是因为其具有还原性，选项说法不正确；B、二氧化碳和碳在高温下可生成一氧化碳；一氧化碳和氧气在点燃的条件下会生成二氧化碳，所以在一定条件下二氧化碳与一氧化碳之间可以相互转化，选项说法正确；C、碳具有可燃性，木炭在空气中充分燃烧生成二氧化碳，若燃烧不充分也会生成一氧化碳，选项说法不正确；D、高温条件下，一氧化碳与氧化铁发生反应生成铁和二氧化碳，由于反应物是两种化合物，没有单质，不属于置换反应，选项说法不正确。故选B。
2．
D
能使澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳，则将一种黑色粉末装入试管中加强热后，有红色物质生成，同时产生二氧化碳，此黑色粉末是氧化铜和木炭粉，该两种物质发生反应生成红色的铜和二氧化碳，故选D。
．
A
我国古代的珍贵字画，虽年深日久仍不变色，原因是常温下墨汁中的含碳单质化学性质稳定，即使受阳光照射或与空气、水分接触，也不易起变化，故选A。
4．
B
A、一氧化碳是由一氧化碳分子构成的，二氧化碳是由二氧化碳分子构成的，分子构成不同，故化学性质不同，不符合题意；
B、金刚石和石墨都是由碳元素组成的碳单质，由于它们碳原子的排列方式不同，故物理性质差异很大，符合题意；
C、常温下，碳单质的化学性质比较稳定，碳受日光照射或与空气、水分接触，都不容易起变化，故清明上河图至今图案清晰可见，不符合题意；
D、CO2通入紫色石蕊试液中，试液变成红色的原因是CO2能和水反应生成碳酸，碳酸显酸性，能使紫色石蕊试液变红，不符合题意。故选B。
5．
B
本题是除杂题，解答时要注意根据物质的不同性质来选择合适的方法除质，同时不能引入新的杂质，最理想的状态就是得到主要的物质。根据物质间的反应关系，分析所选择除杂试剂反应后是否会引入的新的杂质或是否把原物质除去；已知碳和氧化铜在高温下能反应生成铜和二氧化碳。
A、隔绝空气加热混合物时氧化铜能和碳反应。故A选项错误；
B、在氧气流中加热混合物时碳能和氧气反应生成二氧化碳气体，从而把氧化铜中的碳粉除去。故B选项正确；
C、氧化铜和碳粉都不溶于水，加水搅拌不能除去杂质。故C选项错误；
D、氧化铜和碳粉都是细小的粉末状固体，用筛子不能将碳粉筛去。故D选项错误。故选B。
6．
A
本题难度不大，掌握木炭、一氧化碳均具有还原性、置换反应的特征等是正确解答本题的关键。虽然个别知识点暂未学习，但不影响解题。
A、一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，A的作用是点燃尾气，防止污染空气。故A选项正确；B、木炭、一氧化碳与氧化铜的反应中，不仅碳元素的化合价发生变化，铜元素的化合价也发生了改变。故B选项错误；
C、木炭、一氧化碳均具有还原性，均能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，两个实验中都可以观察到黑色固体变红。故C选项错误；
D、一氧化碳与氧化铜的反应，反应物均为化合物，不属于置换反应。故D选项错误。置换反应暂未学习，但本题可以选出C，所以不影响解答。
真题再现
1．
D
A、石墨可以用作电极是利用了石墨的导电性，故A不符合题意；
B、氮气用作保护气是利用氮气化学性质不活泼，故B不符合题意；
C、除水垢是利用酸和水垢的成分碳酸钙可以反应，故C不符合题意；
D、氢氧化钠可以吸水，因此可以作干燥剂，故D符合题意；故选D。
2．
C
A、CO具有可燃性，CO和O2反应生成CO2，放出热量，所以CO气体可以用作燃料，此选项说法正确，不符合题意；
B、CO能和人体内的血红蛋白结合，导致人体内缺氧，使人中毒，此选项说法正确，不符合题意；
C、CO和O2都难溶于水，所以将CO和O2的混合气体通入NaOH溶液中不会发生反应，此选项说法错误，符合题意；
D、CO具有还原性，在高温的条件下，CO能把Fe2O里面的铁还原出来，生成Fe和CO2，此选项说法正确，不符合题意；故选：C。
．
B
A、焦炭能用于冶金工业，是因为其具有还原性，选项说法不正确；
B、二氧化碳和碳在高温下可生成一氧化碳；一氧化碳和氧气在点燃的条件下会生成二氧化碳，所以在一定条件下二氧化碳与一氧化碳之间可以相互转化，选项说法正确；
C、碳具有可燃性，木炭在空气中充分燃烧生成二氧化碳，若燃烧不充分也会生成一氧化碳，选项说法不正确；
D、高温条件下，一氧化碳与氧化铁发生反应生成铁和二氧化碳，由于反应物是两种化合物，没有单质，不属于置换反应，选项说法不正确。故选B。
4．
A
根据氧化还原反应的相关概念“得到氧的为还原剂，还原剂被氧化，发生氧化反应，得到的产物是氧化产物”可知：该反应中得到氧的是单质碳，所以还原剂是碳。故A选项正确。
5．
A
碳充分燃烧时，C+O2CO2，一个碳原子跟两个氧原子结合生成一分子二氧化碳，即一个碳原子消耗两个氧原子；碳不充分燃烧时，2C+O22CO，一个碳原子跟一个氧原子结合生成一分子一氧化碳，即一个碳原子消耗一个氧原子；由于两份碳的质量相等，碳原子的质量一定。设每份碳中碳原子的个数为x，则生成二氧化碳和一氧化碳时消耗氧气的质量之比为：（氧原子的质量×2x）：（氧原子的质量×x）=2：1前者与后者消耗氧气的质量之比2：1。故选A。
考向三、木炭还原氧化铜实验
跟踪训练
1．
C
A、试管中有空气，导管口刚有气泡冒出的是受热膨胀的空气，不能说明反应开始，不符合题意；
B、实验结束应立即倒出粉末，此时产物铜的温度较高，容易和空气中的氧气发生反应，又产生黑色的氧化铜，所以要等固体冷却后才能倒出，不符合题意；
C、木炭具有还原性，能夺取氧化铜中的氧元素，使氧化铜失去氧，变成单质铜，符合题意；
D、根据质量守恒定律，固体减少的质量等于氧化铜中失去的氧元素的质量和参加反应的碳元素的质量的总和，反应中可能生成一氧化碳，所以固体减少的质量不一定等于生成二氧化碳质量，不符合题意。故选C。
2．
D
A、氧化铜和碳反应生成铜和二氧化碳，固体质量逐渐减小，错误；B、氧化铜的质量逐渐减小到零，错误；C、二氧化碳的质量应该从零开始不断增加，错误；D、铜元素质量不变，固体质量逐渐减小，所以固体中铜元素的质量分数逐渐增加，然后不变，正确。故选D。
．
C。
A、实验前先通入N2的目的是排尽玻璃管中的空气，防止氧气对证明氧化铜中含有氧元素造成干扰，故选项说法正确。
B、二氧化碳能使石灰水变浑浊，二氧化碳中含有氧元素，可以判断氧化铜中的确含有氧元素，故选项说法正确。
C、硬质玻璃管中黑色固体变红，说明生成了铜，不能证明氧化铜含有氧元素，故选项说法错误。
D、实验中可能由一氧化碳生成，一氧化碳有毒，会污染空气，本实验的不足是没有处理尾气，故选项说法正确。
4．
A
A、碳夺取了二氧化碳中的氧，发生了氧化反应，故选项说法错误；B、生成物是一氧化碳，是空气污染物之一，故选项说法正确；C、该反应在高温下进行，为吸热反应，故选项说法正确；D、由质量守恒定律，该反应中原子数目在反应前后不变，故选项说法正确。
故选A。
5．
C。
A、碳与氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，由图示可知，t1时，开始发生反应，故选项说法正确。
B、碳与氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，t1和t2时，固体中铜元素质量保持不变，故选项说法正确。
C、图中b反应后减少至0，固体混合物的质量逐渐减少，但不可能减少至0，故选项说法错误。
D、碳与氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为：
生成铜和二氧化碳的质量比为：88，则d是二氧化碳的质量，故选项说法正确。
6．
稀硫酸；固体部分溶解，溶液由无色变成蓝色；
CO2和CO；
仅有一氧化碳时不能使澄清石灰水变浑浊；
三；
A或B或D。
本题主要考查物质的性质，解答时要根据各种物质的性质，结合各方面条件进行分析、判断，从而得出正确的结论。
取a中的红色固体少量于试管中，加入稀硫酸，试管中出现固体部分溶解，溶液由无色变成蓝色，说明氧化亚铜和硫酸反应生成了硫酸铜，证明固体中确实含有Cu2O。
猜想一：CO2；猜想二：CO；猜想三：CO2和CO；
甲同学认为猜想二不正确，理由是一氧化碳不能和氢氧化钙反应，因此b中的试管内不能产生白色沉淀。
乙同学将木炭还原氧化铜产生的气体通入灼热的氧化铜粉末中，黑色固体变红，说明氧化铜和一氧化碳反应生成了铜和二氧化碳，证明猜想三是正确的；
为了防止尾气对空气的污染，应该把上图装置中的b部分装置换成如图2中的A、B、D都可以，这是因为A、B、D装置都能够防止一氧化碳进入空气中。
真题再现
1．
D
A、网罩可以使火焰集中，提高温度，正确。
B、理论上a中减少的质量为反应生成的二氧化碳的质量，b中增加的质量为吸收二氧化碳的质量，理论上试管a中减少的质量等于试管b增加的质量，正确。
C、a中黑色粉末变红，说明碳能夺走氧化铜中的氧，说明碳具有还原性，正确。
D、反应结束后立即把a中的物质铜倒出来，铜可能在较高温度下与空气中的氧气发生反应生成氧化铜，所以不能反应结束后立即把a中的物质倒出来观察现象，错误。故选D。
2.
（1）
②无水硫酸铜③固体质量不在减少，证明碱式碳酸铜已经完全分解。（2）黑色粉末变红色F中的液体通过导管流入E中，造成试管炸裂。（）不能确定碳粉还原氧化铜的生成物中是否含有二氧化碳，因为可能有（1）中未分解的碱式碳酸铜在实验（2）中分解，产生二氧化碳气体，干扰对碳粉还原氧化铜反应生成物的判断。
（1）装置C的作用是检验水，实验室用无水硫酸铜检验水，
反应后固体质量减少说明反应完全。（）步骤三的作用是证明碱式碳酸铜反应完全。
.
（2）澄清石灰水变浑浊
（）探究木炭与氧化铜的受热面积对其反应的影响。
（4）木炭与氧化铜最佳质量比为1：12.
（5）木炭与氧化铜质量比为1：1时，氧化铜已经过量。
（6）稀硫酸
（）实验1中，反应物，反应条件和生成物均一样，不一样的是加热的操作方法不同，故实验1的目的是探究木炭与氧化铜的受热面积对其反应的影响。（5）木炭与氧化铜的质量比是1：12时，恰好完全反应，质量比为1：1时，氧化铜已经过量，故没必要再进行质量比1：14的实验。（6）反应后主要生成物是铜，铜与稀硫酸不反应，由Cu2O+H2SO4=CuSO4+H2O+Cu可知，氧化亚铜能与硫酸反应，故选用稀硫酸反应。
4．
液体褪色；缓慢推入一团棉花；吸附；发烫；Ca（OH）2；变大；
黑色粉末变红；
①将滴有红墨水的6mL等份成两份，其中一份加入1g活性炭，会观察到液体褪色，然后慢慢推入一团棉花；而操作X不加活性炭，只是向试管中缓慢推入一团棉花，观察到液体不褪色；由此可知，活性炭具有吸附性；故填：液体褪色；缓慢推入一团棉花；吸附；
②生石灰是氧化钙的俗称，氧化钙与水反应生成氢氧化钙，此反应会放出大量的热，所以感觉到试管壁发烫；氢氧化钙微溶于水，所以上层的清液是氢氧化钙的饱和溶液，其中的溶质是氢氧化钙，试管底部的固体是氢氧化钙，氢氧化钙的溶解度随着温度的升高而减小，所以升高温度沉淀质量会增大；故填：发烫；Ca（OH）2；变大；
③在高温的条件下，碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，因为碳和氧化铜均为黑色粉末，生成的铜是红色粉末，所以观察到黑色粉末变红；故填：黑色粉末变红；
5．
（1）
（2）使火焰更集中并提高温度；
（）防止冷凝水倒流，炸裂试管；
（4）防止铜被重新氧化；
（5）实验研究：反应物的比例，1：10～1：11；
是，反应物受热均匀，可获得持续的高温；
①减少试管内剩余空气的量，降低氧气对实验的影响；
②碳和氧气反应也会生成二氧化碳。
（1）碳和氧化铜在高温的条件下生成铜和二氧化碳，化学方程式为：
（2）加上灯罩可以使火焰更集中，提升温度，利于反应的进行；
（）固定试管时，试管口要略向下倾斜，其目的是：防止冷凝水倒流，炸裂试管；
（4）铜和氧气在加热的条件下生成氧化铜，所以除了防止石灰水倒吸入热的试管，使试管炸裂外，还可以防止铜被重新氧化；
（5）实验研究：通过实验可以看出氧化铜和碳粉的比例不同，得到产物也不同，由实验数据分析，影响实验的另一因素是：反应物的比例；从实验结果中可以得出该反应混合物的最佳比例范围即反应最充分的：1：10～1：11；
将卧式改为直立式，同时用火焰把试管包住，火焰与试管底部的接触面积变大，可以充分利用燃烧产生的热量，使反应物受热均匀，可获得持续的高温，这种设计效果会更好；
①由于试管内有空气，混合物需进行预热，除了使试管均匀受热外，目的是：减少试管内剩余空气的量，降低氧气对实验的影响；
②由于装置内有空气，在加热时遇到木炭会生成二氧化碳，所以不能把石灰水浑浊作为木炭跟CuO反应的充分证据，试管中还可能发生反应：碳和氧气反应也会生成二氧化碳。