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
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
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杂化
D.12 g石墨烯中含有3 mol σ键
4．碳纳米管、石墨烯、等新型碳材料具有广阔的应用前景。下列说法正确的是( )
A.碳纳米管属于胶体 B.石墨烯属于有机化合物
C.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( )
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.碳和在高温下可转化为水煤气
B.侯氏制碱法是以为原料制备
C.植物可以利用光合作用吸收空气中的
D.飞船中航天员呼出的可用吸收并得到
8．有氮气、一氧化碳和二氧化碳的混合气体12 g，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.10 g B.15 g C.30 g D.20 g
9．“价—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( )
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（）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.、均属于有机物
C.和合成原子利用率为100%
D.合成燃料有利于促进“碳中和”（“碳中和”是指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.碳和在高温下可转化为水煤气
B.飞船中航天员呼出的可用吸收转化为
C.植树种草加强光合作用吸收空气中的
D.侯氏制碱法以为原料制备
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.碳和在高温下可转化为水煤气
B.飞船中航天员呼出的可用吸收转化为
C.植树种草加强光合作用吸收空气中的
D.侯氏制碱法以为原料制备
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 饱和溶液 白色沉淀析出
② 溶液 白色沉淀析出
③ 溶液 白色沉淀析出
④ 溶液 白色沉淀析出
A.只有①②③ B.只有①② C.只有② D.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. ①②③④ B. ①②④ C. ①②③ D. 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→化学能
B.反应②中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.淀粉的过程中只涉及的断裂和形成
16．往含0.2 mol NaOH和0.1 mol的溶液中持续稳定地通入气体，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气体的体积关系正确的图像是（气体的溶解忽略不计）( )
A.
B.
C.
D.
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.Cl B.Cl2 C.CO D.SO2
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
A 工业生产硫酸用水吸收 可与水反应 Ⅰ对,Ⅱ对,有
B 和混合后可用于漂白纸袋 和都有较好的漂白作用 Ⅰ对,Ⅱ错,无
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,Ⅱ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,Ⅱ对,有
A.A B.B C.C D.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, 的还原性强于的还原性
C.在给定条件下,粗硅转化均能一步实现
D. 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( )
选项 操作及现象 溶液
A 通入溶液变浑浊,再加入品红溶液,红色褪去 溶液
B 通入溶液变浑浊,继续通入至过量,浑浊消失 溶液
C 通入溶液变浑浊,继续通入至过量,浑浊消失,再加入足量溶液,又变浑浊 溶液
D 通入溶液变浑浊,继续通入至过量,浑浊消失 溶液
A.A B.B C.C D.D
三、填空题
22．石墨烯可转化为，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 ， Q是 ，R的电子式为 。
（2）—定条件下，Na还原可制备金刚石。反应结束冷却至室温后，回收其中的的实验操作名称为 ，除去粗产品中少量钠的试剂为 。
（3）碳还原制SiC，其粗产品中杂质为Si和，现将20. 0 g SiC粗产品加入到过量的NaOH溶液中充分反应，收集到0.1 mol氢气，过滤得SiC固体11.4 g，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还原的反应、与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
③溶液与的反应可用于推断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缓缓通入体积为V L NaOH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：________ 。
（3）若反应中和NaOH均无剩余，反应后向溶液中加入过量的澄清石灰水生成g白色沉淀．
① 根据以上数据，能否推理计算出标准状况下的体积？若能，用代数式表示的体积________ ，若不能，理由是________ 。
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________ ，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，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σ键，杂化方式为杂化，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1.5 mol碳碳键，12 g石墨烯中含有1.5 mol σ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；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错误。
5．答案：D
解析：A.a为，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
解析：，CO和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，B错误；植物可以通过光合作用将和转化为糖类和，C正确；由可知，可用吸收并得到，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=12g×30%=3.6g。
，解得m=30g。
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、碳酸钡等难溶于水，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A。
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.属于无机物，属于有机物，故B错误；C.制取的反应为：，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.利用合成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
解析：A.，CO和的混合物是水煤气，A正确；
B.由可知，可用吸收转化为，B正确；
C.植物可以通过叶绿体进行光合作用，吸收土壤中的和空气中的，通过光合作用形成糖类和，C正确；
D.侯氏制碱法以为原料制备，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→化学能，故A正确;B.已知中C原子周围的价层电子对数为，则C原子为sp杂化， 而中C原子均以单键与周围的3个H和一个O原子形成4个σ键，则该C原子以杂化，则反应②中，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，C6 →淀粉的过程中涉及O—H键和O—C键的断裂，C—O键的形成，故D错误;选: D.
16．答案：C
解析：，向含0.2molNaOH和0.1 mol 的溶液中持续稳定地通入气体，依次发生的反应为、、、，因此可知当通入2.24L时0.1 mol 和0.2 mol 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2.24L时，0.2 mol 参加反应，生成0.1 mol ，溶液中离子的量由0.4mol降低到0.3mol，最后再通入2.24L 时，0.1 mol 发生反应，生成0.2 mol ，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%的浓吸收,如果用水吸收易形成酸雾,吸收速率慢,故选项A中Ⅰ错; 本身并没有漂白性,其溶于水生成的才具有漂白性, 和 混合时会发生反应,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, 的还原性强于的还原性,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,不能与碳酸氢钡反应,错误。
21．答案：BD
解析：, 反应产生沉淀,使溶液变浑浊,产生的具有强氧化性,使品红溶液褪色;选项B, ,因不与反应,浑浊不会消失;选项C,首先,产生浑浊;后来,浑浊消失;最后,又产生浑浊;选项D中与不反应,溶液一直是澄清的。
22．答案：20
解析：
23．答案：（1）第二周期 ⅣA 族；氧（或O) ；
（2）过滤；水（或乙醇）
（3） ；
（4）③④
解析：（1）Na与金刚石均为固体，而为液体，则回收时可以采用过滤的方法。
（3）Si和均能与NaOH溶液反应生成，由可知，，根据粗产品总质量及SiC与Si的质量可以算得的质量为 20 g- 11. 4 g - 0. 05 mol ×28 g/mol= 7. 2 g，则。中的硅元素来自于Si和，由元素守恒可知：，则其浓度。
（4），不是置换反应， ①选项错误；水晶的主要成分为原子晶体，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; 溶液与的反应过程为，，故酸性：，再结合元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性就越强可知③选项正确；④选项中的两种产物分别为 (含有与个数比为2 : 1),，④选项正确。
24．答案：（1）NaOH和；；和；；不填；不填
（2）；
（3）0.224 L；不填；不能；若为和，利用已知的信息无法计算钠离子的物质的量，则不能计算出NaOH溶液的浓度
解析：
25．答案：（1）①；
（2）吸收从A装置中带出的HCl气体；白色固体变为蓝色；将带火星的木条置于集气瓶的瓶口，若木条复燃，则为氧气
（3）有部分未参加反应的进入E中生成沉淀，离子方程式为
解析：（1）制取的反应是固体和液体反应，且不需加热，所以所需装置为固液混合不加热型，因此选择装置①；实验室制备二氧化碳的离子方程式为。
（2）盐酸具有挥发性，所以制取的二氧化碳中会含有氯化氢气体和水蒸气，氯化氢与碳酸氢钠反应有二氧化碳生成，二氧化碳与碳酸氢钠不反应，所以B装置的作用是除去混合气体中的HCl气体；水蒸气能使无水硫酸铜由白色变为蓝色，所以C装置内可能出现的现象是白色固体变为蓝色；过氧化钠与二氧化碳反应有氧气生成，氧气能使带火星的木条复燃，检验时，可将带火星的木条放在集气瓶的瓶口，若木条复燃，则说明收集到的气体为氧气。
（3）二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，若E中的石灰水出现轻微白色浑浊，说明是未反应的二氧化碳与石灰水反应所致，反应的离子方程式为。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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