第六单元 碳和碳的氧化物 单元检测
一、选择题（共10小题）
1.（2024·桂林模拟）2024年《政府工作报告》要求“推进绿色低碳发展”。下列不符合“绿色低碳”理念的是（ ）
A．开发利用太阳能 B．提倡无纸化办公
C．推进垃圾分类回收 D．使用一次性筷子
2.物质由微观粒子构成，下列物质由分子构成的是（ ）
A．铜 B．干冰 C．氯化钠 D．金刚石
3．（2024·扬州二模）实验室制取CO2时，用不到的仪器是（ ）
A．长颈漏斗 B．锥形瓶
C．酒精灯 D．镊子
4.如图是金刚石、石墨、C60等碳单质的结构示意图，下列说法正确的是（ ）
A．物质的质地都很软
B．碳原子的排列方式都相同
C．完全燃烧后的产物都是CO2
D．都由碳原子构成
5．（2024·西安一模）二氧化碳实验室制取和性质实验的部分操作如图所示，错误的是（ ）
A．气密性检查 B．加入石灰石
C．加入稀盐酸 D．检验
6. “碳海绵”是已知最轻的固体材料，密度仅0.16mg cm-3，是一种良好的绝缘材料，其主要成分是石墨烯和碳纳米管等。下列关于“碳海绵”性质的推测不正确的是（ ）
A．“碳海绵”能浮在水面上 B．“碳海绵”是一种新型的化合物
C．“碳海绵”不易导电 D．“碳海绵”燃烧会产生二氧化碳
7.（2024·济宁）火药是我国古代四大发明之一，引爆时发生反应，下列有关物质X的说法错误的是（ ）
A．是空气的成分之一 B．可用于灭火
C．其水溶液显酸性 D．有毒性
8．关于CO性质的描述不正确的是（ ）
A．能将铜从氧化铜中还原出来 B．能燃烧，火焰呈蓝色
C．标准状况下，密度比空气略小 D．无色无味，易溶于水
9．（2024·宁夏）下列关于碳和碳的氧化物说法正确的是（ ）
A．干冰升华是化学变化
B．活性炭净化水的过程中发生的是物理变化
C．一氧化碳和二氧化碳元素组成相同，所以化学性质相同
D．石墨和金刚石都是由碳元素组成的单质，所以物理性质相同
10．碳及部分含碳化合物间的转化关系如图所示。下列有关说法错误的是（ ）
A．X可为碳酸，Y可为稀盐酸
B．反应①可以通过碳与氧化铁反应实现
C．上述转化中，涉及的氧化物一共有4种
D．反应②的化学方程式为：CO2+C2CO
二、填空题（共5小题）
11.下面是碳的几种单质的结构示意图，图中小圆圈均代表碳原子。
(1)甲的名称是 ，请写出物质甲的一条用途： 。
(2)物质乙是由 (填具体粒子名称)构成的，在一定条件下，物质乙转化为物质甲是 (填“物理”或“化学”)变化。
(3)物质丙的化学式为 ，从其化学式可以获得的信息是 (写一条)。
12.蔗糖是厨房常用的调味品，工业制备蔗糖的流程如图所示。
资料：蔗糖不易燃烧，掺入少量烟灰后，就能直接点燃(烟灰不能燃烧)。
(1)实验室进行操作A的名称是 。
(2)糖汁呈棕黄色，工业上常利用活性炭的 作用对糖汁进行脱色处理。
(3)资料卡片中提到的烟灰的作用可能是 作用。将蔗糖的燃烧产物能入澄清石灰水中，石灰水变浑浊，说明蔗糖中一定含有 元素。
13.碳和碳的氧化物与我们的生活密切相关，请依据下图回答问题。
(1)图1是碳原子的结构示意图，其原子核内质子数为 ，该元素位于元素周期表中第 周期。
(2)“碳家族”的成员很多，用途很广，图2中用到的碳单质是 ，图3中用到的碳单质是 ，图4说明活性炭具有 性；不同碳单质物理性质存在明显差异的原因是 。
(3)C60的分子结构与足球相似，下列有关C60的说法正确的是______（填字母）。
A．与石墨是同一种单质 B．是一种化合物 C．完全燃烧生成CO2
14.以二氧化碳为例，学习科学家研究物质的方法。
(1)发现CO2：1630年，海尔蒙特发现木炭燃烧后有不可见的“森林之精”气体。产生“森林之精”的反应属于 反应(写出基本反应类型)。
(2)制得CO2：1755年，布莱克利用煅烧白垩(主要成分为CaCO3)等一系列实验“捕捉”得到CO2.反之，能将CO2转化为CaCO3的物质是 。
(3)研究CO2性质：
①1774年，伯格曼将石蕊溶液滴到溶有CO2的水中，石蕊溶液由紫色变成微红色。若此时再加热该溶液，可观察到的现象是 。
②1823年，迈克尔·法拉第发现，加压可以使二氧化碳气体液化。从微观角度解释液化过程中的变化： 。
(4)研究CO2组成：
1797年，坦南特测得“二氧化碳”含碳27.65%、含氧72.35%。根据此数据，请补充完整坦南特推算“二氧化碳”中碳和氧原子个数比的计算式： 。
15.阅读下面科普短文。
化学是不断发明和制造对人类更有用的新物质的科学。在分子、原子层次上改变原子的排列方式就可以创造新物质。
在超高压和高温条件下，石墨中某些碳原子受到挤压，凸出到层间的空间中，与上一层正六边形的碳原子形成正四面体的排列方式，就得到金刚石。
C60分子是由12个正五边形和20个正六边形构成的完美对称的笼状分子。C60分子形似足球，被形象地称为“足球烯”。C60在常温下是紫红色晶体，具有金属光泽，可用于超导、催化等领域，在C60的使用中注意一定要远离火源。
碳纳米管的直径一般为几纳米到几十纳米，其中碳原子以正六边形排列形成管状结构。其管状结构决定了它的弹性和弯曲性优异，可制作金属催化载体，用于计算机芯片等前沿领域。
石墨烯中的碳原子是以正六边形紧密排列的单层结构。石墨烯具有比表面积大、透光率高、导电性强等优异性能，因而在透明电极、太阳能电池、传感器、手机屏幕等方面有良好的应用前景。
(1)代表金刚石的是 (填“A”“B”或“C”)。
(2)在一定条件下石墨可转变为金刚石，这一变化是 变化，这个变化过程中会 (填“放出”或“吸收”)热量。
(3)C60的物理性质有 (答一点即可)，推测C60的一种化学性质是 。
(4)碳纳米管的弹性较好、易于弯曲，这些性质都源于它是 结构。
(5)石墨烯的优良性能决定它的用途是 (写出一条)。
(6)文中涉及的碳单质家族中各物质物理性质存在差异，可能的原因是 。
三、实验探究题（共3小题）
16.用如图实验研究二氧化碳的性质。
(1)图1实验中燃着的木条熄灭，由此可得出CO2具有的化学性质是 。
(2)图2实验可观察到的现象是 ，发生反应的化学方程式为 。
(3)如图3所示，加热含石蕊的碳酸溶液，可观察到溶液的颜色 。
17.（2024·广东）回答下列问题：
(1)CO2的制取及性质
i.制取CO2
组装一套便于添加稀盐酸的发生装置，需用到图1中的仪器有 (填字母)。
ii.性质实验
操作 现象 性质
X为澄清石灰水时，现象为 CO2能与石灰水反应
X为 时，现象为 CO2能与水反应生成酸性物质
低处的蜡烛先熄灭，高处的蜡烛后熄灭 ；CO2不燃烧，也不支持燃烧
(2)低碳行动方案
同学们展示如图2所示的方案，并交流讨论、完善方案。
i.完善方案中的内容(各补写一条)：a. ；b. ；c. 。
ii.CO2物理利用 (填“能”或“不能”)从总量上减少CO2。
iii.植树造林，利用绿色植物的 作用吸收CO2。
18．（2024·菏泽）图1是初中化学实验中常用装置。根据要求回答下列问题。
(1)仪器②的名称是 。
(2)实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，可选择的装置为 (填字母)，反应的化学方程式为 。
(3)用还原时，在F装置中通入，一段时间后加热，可观察到硬质玻璃管中发生的现象为 。该实验中对尾气进行处理的目的是 。
(4)化学兴趣小组利用某固体增氧剂(可与水反应产生)、饮料瓶、注射器、吸管、输液管等设计并制作了简易供氧器，如图2所示。图2中的甲装置与图1中的 (填字母)装置作用类似。
四、综合应用题（共2小题）
19． “氧循环”、“碳循环”、“水循环”是自然界存在的三大重要循环。
(1)从物质变化及分子角度看， 循环与另外两种循环有本质区别。
(2)过程⑤为绿色植物的光合作用，其化学方程式为，则X= ，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为 能；过程⑦为海水吸收，其反应的化学方程式是 ；该反应与绿色植物吸收相比，反应物相同而产物不同的原因是 。
(3)结合图示，下列关于碳、氧循环的认识正确的是_________(填序号)。
A．能吸收二氧化碳的自然资源主要有海洋、森林
B．碳、氧循环过程中各元素守恒，碳、氧元素质量和化合价均不变
C．碳循环是自然界物质和能量循环的重要组成部分
D．空气中的二氧化碳和氧气处于动态平衡
【拓展视野】“碳中和”是指二氧化碳的排放和吸收要实现“收支相抵”。
(4)从空气中捕捉二氧化碳并转化为燃料，是实现“碳中和”的一个研究方向。一种纳米纤维催化剂可将二氧化碳转化成液体燃料甲醇，其微观示意图如图所示：
二氧化碳转化为甲醇的化学方程式为 。
20.我国科学家以二氧化碳、氢气为原料，实现了人工合成淀粉。
Ⅰ．在实验室中制备并研究其性质，用下图装置进行实验。
实验1 实验2 实验3
(1)实验1，反应的化学方程式为 。
(2)实验2，观察到蜡烛由下到上依次熄灭，由此得出的性质是 。
(3)实验3，证明二氧化碳能与水反应，需在B处放置 。
Ⅱ．研究氢气的制备、储存和释放。
(4)通过电解水实验可以制备氢气。
①电解水的装置如图所示，a管中的气体是 。
②关于水的组成，该实验可以得出的结论是 。
(5)金属镁和氢气在和高压条件下发生化合反应，生成氢化镁，实现了固态储氢。该反应的化学方程式为 。
(6)为调控（5）中的材料释放氢气的性能，加入钛作催化剂。对钛的作用认识正确的是__________（填字母）。
A．可改变释放氢气的反应速率 B．可增加释放出的氢气的总质量
C．钛的化学性质在反应前后不发生改变 D．钛的质量在反应前后不发生改变
Ⅲ．以为原料人工合成淀粉，主要转化流程如下图。
(7)上述流程中的物质，属于氧化物的是 （填化学式）
(8)Ⅰ中还产生一种能供给呼吸的物质，该反应的化学方程式为 。
(9)Ⅱ中反应的微观示意图如下。在方框中补全相应种类和数目的微观粒子图示。
五、计算题（共2小题）
21．某水泥厂化验室，为了测定某矿山石灰石中碳酸钙的质量分数，取石灰石样品与足量稀盐酸在烧杯中反应(假设石灰石样品中杂质不与稀盐酸反应也不溶于水。)有关实验数据如下表：
反应前 反应后
实验数据 烧杯和稀盐酸的质量 石灰石样品的质量 烧杯和其中混合物的质量
200g 25g 216.2g
(1)根据质量守恒定律可知，反应中生成二氧化碳的质量为 g。
(2)求该石灰石中碳酸钙的质量分数。
22．（2024·蚌埠三模）“碳中和”是指力争实现二氧化碳的排放量等于二氧化碳的吸收量。二氧化碳的吸收方式有“人工转化”和“自然吸收”两种。“人工转化”的方法之一是将二氧化碳转化为优质的燃料甲醇（），其原理是。请回答有关问题。
(1)要得到甲醇，求理论上可以吸收二氧化碳的质量；（要求有计算过程）
(2)“自然吸收”主要有以下两个途径：①绿色植物光合作用吸收二氧化碳和水生成葡萄糖（）和氧气；②自然界中的水体吸收二氧化碳生成碳酸。从物质转化的角度看，上述两个反应的反应物相同，而产物却完全不同，其原因是 。
答案和解析
一、选择题（共10小题）
1.（2024·桂林模拟）2024年《政府工作报告》要求“推进绿色低碳发展”。下列不符合“绿色低碳”理念的是（ ）
A．开发利用太阳能 B．提倡无纸化办公
C．推进垃圾分类回收 D．使用一次性筷子
【答案】D
【解析】A、开发利用太阳能能够减少化石燃料的使用量，能够减少二氧化碳的排放，说法正确，不符合题意；
B、提倡无纸化办公，能够减少树木的砍伐量，降低空气中二氧化碳的含量，说法正确，不符合题意；
C、垃圾分类回收能够提高资源的使用率，减少二氧化碳的排放，说法正确，不符合题意；
D、使用一次性筷子会增加树木的砍伐量，减少树木光合作用对二氧化碳的消耗，说法错误，符合题意；
故选D。
2.物质由微观粒子构成，下列物质由分子构成的是（ ）
A．铜 B．干冰 C．氯化钠 D．金刚石
【答案】B
【解析】A. 铜由铜原子构成，此选项不符合题意；
B. 干冰是二氧化碳固体，由二氧化碳分子构成，此选项符合题意；
C. 氯化钠由氯离子、钠离子构成，此选项不符合题意；
D. 金刚石由碳原子构成，此选项不符合题意。
故选B。
3．（2024·扬州二模）实验室制取CO2时，用不到的仪器是（ ）
A．长颈漏斗 B．锥形瓶
C．酒精灯 D．镊子
【答案】C
【解析】实验室制取二氧化碳所用到的仪器有锥形瓶(或试管)、长颈漏斗、带导管的橡胶塞、集气瓶、玻璃片；制取二氧化碳不需要加热，故不需要用酒精灯。
故选C。
4.如图是金刚石、石墨、C60等碳单质的结构示意图，下列说法正确的是（ ）
A．物质的质地都很软
B．碳原子的排列方式都相同
C．完全燃烧后的产物都是CO2
D．都由碳原子构成
【答案】C
【解析】
解：A.上述五种物质中，金刚石是最硬的物质，故错误；
B.由五种物质的结构示意图可知，这五种物质碳原子的排列方式是不相同的，故错误；
C.这五种物质都是由碳元素组成的单质，其化学性质相似，完全燃烧产物为CO2，故正确；
D.C60是由分子构成的，故错误。
故选：C。
5．（2024·西安一模）二氧化碳实验室制取和性质实验的部分操作如图所示，错误的是（ ）
A．气密性检查 B．加入石灰石
C．加入稀盐酸 D．检验
【答案】B
【解析】A、检查装置气密性的方法为连接仪器，将导管浸入水中，用手握住试管，若气密性良好，则烧杯中的导管口会有气泡冒出，图示操作正确，故选项不符合题意；
B、取用块状固体药品应将试管横放，将药品放入试管，之后将试管缓慢竖立起来，如图操作块状药品会打破试管底部，图示操作错误，故选项符合题意；
C、取用液体药品应将瓶塞倒放于桌面，试管倾斜，试剂瓶标签朝向手心，倾倒时试剂瓶口紧挨试管口，图示操作正确，故选项不符合题意；
D、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，将气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，证明该气体为二氧化碳，图示操作正确，故选项不符合题意；
故选B。
6. “碳海绵”是已知最轻的固体材料，密度仅0.16mg cm-3，是一种良好的绝缘材料，其主要成分是石墨烯和碳纳米管等。下列关于“碳海绵”性质的推测不正确的是（ ）
A．“碳海绵”能浮在水面上 B．“碳海绵”是一种新型的化合物
C．“碳海绵”不易导电 D．“碳海绵”燃烧会产生二氧化碳
【答案】B
【解析】A、水的密度为1g cm-3，“碳海绵”密度仅0.16mg cm-3，比水小，因此“碳海绵”能浮在水面上，A选项正确；
B、“碳海绵”的主要成分是石墨烯和碳纳米管等，含有多种物质，属于混合物，B选项错误；
C、“碳海绵”是一种良好的绝缘材料，不易导电，C选项正确；
D、“碳海绵”的主要成分是石墨烯和碳纳米管等，含有碳元素，燃烧会产生二氧化碳，D选项正确。
故选B。
7.（2024·济宁）火药是我国古代四大发明之一，引爆时发生反应，下列有关物质X的说法错误的是（ ）
A．是空气的成分之一 B．可用于灭火
C．其水溶液显酸性 D．有毒性
【答案】D
【分析】由质量守恒定律可知，在化学反应前后，原子的个数不变，推出X为CO2，根据CO2的相关性质来解答本题。
【解析】A、CO2占空气体积的0.03%，是空气的成分之一，故此项说法正确；
B、CO2不可燃也不助燃，能用于灭火，故此项说法正确；
C、CO2与水反应生成碳酸，水溶液显酸性，故此项说法正确；
D、人体吸入过多CO2会窒息，但CO2本身没有毒性，故此项说法错误。
故选D。
8．关于CO性质的描述不正确的是（ ）
A．能将铜从氧化铜中还原出来 B．能燃烧，火焰呈蓝色
C．标准状况下，密度比空气略小 D．无色无味，易溶于水
【答案】D
【解析】A、一氧化碳具有还原性，能将铜从氧化铜中还原出来，选项正确；
B、一氧化碳具有可燃性，能燃烧，火焰呈蓝色，选项正确；
C、标准状况下，一氧化碳的密度比空气略小，选项正确；
D、一氧化碳是无色无味，难溶于水，选项错误，故选D。
9．（2024·宁夏）下列关于碳和碳的氧化物说法正确的是（ ）
A．干冰升华是化学变化
B．活性炭净化水的过程中发生的是物理变化
C．一氧化碳和二氧化碳元素组成相同，所以化学性质相同
D．石墨和金刚石都是由碳元素组成的单质，所以物理性质相同
【答案】B
【解析】A、干冰升华的过程是二氧化碳由固态变为气态的过程，没有新物质产生，属于物理变化，故A错误；
B、活性炭结构疏松多孔，能够吸附水中的异味和色素，此过程没有新物质产生，因此净化水的过程中发生的是物理变化，故B正确；
C、一氧化碳和二氧化碳元素组成相同，但是分子构成不同，二者的化学性质不同，故C错误；
D、石墨和金刚石都是由碳元素组成的单质，但是二者碳原子的排列方式不同，因此二者的物理性质不同，故D错误。
故选B。
10．碳及部分含碳化合物间的转化关系如图所示。下列有关说法错误的是（ ）
A．X可为碳酸，Y可为稀盐酸
B．反应①可以通过碳与氧化铁反应实现
C．上述转化中，涉及的氧化物一共有4种
D．反应②的化学方程式为：CO2+C2CO
【答案】C
【解析】A、碳酸不稳定，可分解生成二氧化碳，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，则X可为碳酸，Y可为稀盐酸，故A不符合题意；
B、碳与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，则反应①可以通过碳与氧化铁反应实现，故B不符合题意；
C、氧化物是由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物。CO、CO2属于氧化物，共两种，故C符合题意；
D、反应②是碳和二氧化碳在高温条件下生成一氧化碳，反应的化学方程式为，故D不符合题意。
故选C。
二、填空题（共5小题）
11.下面是碳的几种单质的结构示意图，图中小圆圈均代表碳原子。
(1)甲的名称是 ，请写出物质甲的一条用途： 。
(2)物质乙是由 (填具体粒子名称)构成的，在一定条件下，物质乙转化为物质甲是 (填“物理”或“化学”)变化。
(3)物质丙的化学式为 ，从其化学式可以获得的信息是 (写一条)。
【答案】(1) 金刚石 制作玻璃刀
(2) 碳原子 化学
(3) C60 1个C60分子由60个碳原子构成
【解析】（1）由物质甲的结构示意图可知，甲具有正八面体结构，是金刚石；
金刚石是天然存在的最硬的物质，可用于切割大理石、制作玻璃刀等；
（2）石墨的碳原子的排列是层状结构，石墨由碳原子构成；
石墨转化为金刚石生成了新物质，属于化学变化；
（3）C60的碳原子的排列是由60个原子构成的分子，形似足球，所以物质丙是C60；
从其化学式可知：它的一个分子是由60个碳原子构成的。
12.蔗糖是厨房常用的调味品，工业制备蔗糖的流程如图所示。
资料：蔗糖不易燃烧，掺入少量烟灰后，就能直接点燃(烟灰不能燃烧)。
(1)实验室进行操作A的名称是 。
(2)糖汁呈棕黄色，工业上常利用活性炭的 作用对糖汁进行脱色处理。
(3)资料卡片中提到的烟灰的作用可能是 作用。将蔗糖的燃烧产物能入澄清石灰水中，石灰水变浑浊，说明蔗糖中一定含有 元素。
【答案】(1)过滤
(2)吸附
(3)催化 碳
【解析】（1）操作A为分离糖汁溶液和难溶性蔗渣固体的操作，故操作A为过滤，故填：过滤；
（2）活性炭具有疏松多孔的结构，具有吸附性，能够吸附色素和异味，活性炭对人体无毒无害，故工业上常利用活性炭的吸附作用对糖汁进行脱色处理，故填：吸附；
（3）蔗糖不易燃烧，掺入少量烟灰后，就能直接点燃且烟灰不能燃烧，由此可知，烟灰可能是蔗糖燃烧的催化剂，在蔗糖燃烧的过程中烟灰的作用可能是催化作用；
将蔗糖的燃烧产物能入澄清石灰水中，石灰水变浑浊，说明蔗糖和氧气在点燃的条件下生成了二氧化碳，二氧化碳是由碳元素和氧元素组成的，根据质量守恒定律化学反应前后元素的种类不变可知，氧气中含有氧元素，则蔗糖中一定含有碳元素；
故填：催化；碳。
13.碳和碳的氧化物与我们的生活密切相关，请依据下图回答问题。
(1)图1是碳原子的结构示意图，其原子核内质子数为 ，该元素位于元素周期表中第 周期。
(2)“碳家族”的成员很多，用途很广，图2中用到的碳单质是 ，图3中用到的碳单质是 ，图4说明活性炭具有 性；不同碳单质物理性质存在明显差异的原因是 。
(3)C60的分子结构与足球相似，下列有关C60的说法正确的是______（填字母）。
A．与石墨是同一种单质 B．是一种化合物 C．完全燃烧生成CO2
【答案】(1) 6 二
(2)金刚石 石墨 吸附 碳原子排列不同
(3)C
【解析】（1）在原子结构示意图中，圆圈内的数字即为质子数，因此碳原子核内有6个质子；
在原子结构示意图中，原子的电子层数=该元素所在的周期数，碳原子的核外有2个电子层，因此碳元素在元素周期表中位于第二周期；
（2）图2中用到的碳单质是金刚石，金刚石是天然存在的最硬的物质，可以用来裁玻璃；
图3中用到的碳单质是石墨，石墨质软，且呈深灰色，可用于制铅笔芯；
图4中用到的碳单质是活性炭，活性炭具有吸附性，可以作吸味剂；
不同碳单质物理性质存在明显差异的原因是碳原子排列方式不同；
（3）A、C60是一种由碳元素组成的单质，与石墨是不同单质，故错误；
B、C60是一种由碳元素组成的单质，故错误；
C、C60是一种由碳元素组成的单质，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，则C60完全燃烧时生成二氧化碳，故正确；
故选C。
14.以二氧化碳为例，学习科学家研究物质的方法。
(1)发现CO2：1630年，海尔蒙特发现木炭燃烧后有不可见的“森林之精”气体。产生“森林之精”的反应属于 反应(写出基本反应类型)。
(2)制得CO2：1755年，布莱克利用煅烧白垩(主要成分为CaCO3)等一系列实验“捕捉”得到CO2.反之，能将CO2转化为CaCO3的物质是 。
(3)研究CO2性质：
①1774年，伯格曼将石蕊溶液滴到溶有CO2的水中，石蕊溶液由紫色变成微红色。若此时再加热该溶液，可观察到的现象是 。
②1823年，迈克尔·法拉第发现，加压可以使二氧化碳气体液化。从微观角度解释液化过程中的变化： 。
(4)研究CO2组成：
1797年，坦南特测得“二氧化碳”含碳27.65%、含氧72.35%。根据此数据，请补充完整坦南特推算“二氧化碳”中碳和氧原子个数比的计算式： 。
【答案】(1)化合
(2)氢氧化钙（合理即可）
(3)溶液变回紫色 加压后二氧化碳分子间的空隙变小
(4)
【解析】（1）碳和氧气在点燃的条件下反应生成二氧化碳，该反应符合“多变一”，属于化合反应。
（2）二氧化碳能和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水；
（3）①二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸溶液显酸性，能使石蕊变红色；碳酸不稳定，受热易分解生成二氧化碳和水，故加热该溶液，可观察到溶液变回紫色；②加压后二氧化碳气体液化，分子间的间隔变小。
（4）根据化学式的含义可知，碳元素和氧元素的质量分别除以它们的相对原子质量之比即为它们的原子个数之比，则“二氧化碳”中碳和氧原子个数比的计算式为：。
15.阅读下面科普短文。
化学是不断发明和制造对人类更有用的新物质的科学。在分子、原子层次上改变原子的排列方式就可以创造新物质。
在超高压和高温条件下，石墨中某些碳原子受到挤压，凸出到层间的空间中，与上一层正六边形的碳原子形成正四面体的排列方式，就得到金刚石。
C60分子是由12个正五边形和20个正六边形构成的完美对称的笼状分子。C60分子形似足球，被形象地称为“足球烯”。C60在常温下是紫红色晶体，具有金属光泽，可用于超导、催化等领域，在C60的使用中注意一定要远离火源。
碳纳米管的直径一般为几纳米到几十纳米，其中碳原子以正六边形排列形成管状结构。其管状结构决定了它的弹性和弯曲性优异，可制作金属催化载体，用于计算机芯片等前沿领域。
石墨烯中的碳原子是以正六边形紧密排列的单层结构。石墨烯具有比表面积大、透光率高、导电性强等优异性能，因而在透明电极、太阳能电池、传感器、手机屏幕等方面有良好的应用前景。
(1)代表金刚石的是 (填“A”“B”或“C”)。
(2)在一定条件下石墨可转变为金刚石，这一变化是 变化，这个变化过程中会 (填“放出”或“吸收”)热量。
(3)C60的物理性质有 (答一点即可)，推测C60的一种化学性质是 。
(4)碳纳米管的弹性较好、易于弯曲，这些性质都源于它是 结构。
(5)石墨烯的优良性能决定它的用途是 (写出一条)。
(6)文中涉及的碳单质家族中各物质物理性质存在差异，可能的原因是 。
【答案】(1)A
(2)化学 吸收
(3)常温下是紫红色晶体（或具有金属光泽） 可以燃烧
(4)管状
(5)用于透明电极、太阳能电池、传感器、手机屏幕等（写另一一条即可）
(6)碳原子的排列方式不同
【解析】（1）根据“在超高压和高温条件下，石墨中某些碳原子受到挤压，凸出到层间的空间中，与上一层正六边形的碳原子形成正四面体的排列方式，就得到金刚石”可知，金刚石中碳原子形成正四面体，故填：A；
（2）在一定条件下，石墨可以转变为金刚石，此过程中物质种类发生改变，有新物质生成，所以这一变化是化学变化；由题意可知该反应是在超高温和高压的条件下，所以该反应是吸热反应，所以这一变化过程中会吸收热量；
（3）根据“C60在常温下是紫红色晶体，具有金属光泽，可用于超导、催化等领域，在C60的使用中注意一定要远离火源。”可知，C60在氧气中能燃烧，物理性质有紫红色晶体（或具有金属光泽），化学性质是可以燃烧；
（4）根据“碳纳米管的直径一般为几纳米到几十纳米，其中碳原子以正六边形排列形成管状结构。其管状结构决定了它的弹性和弯曲性优异”可知，碳纳米管的管状结构决定了它的弹性和弯曲性优异；
（5）根据“石墨烯具有比表面积大、透光率高、导电性强等优异性能，因而在透明电极、太阳能电池、传感器、手机屏幕等方面有良好的应用前景”可知；石墨烯的优良性能决定它的用途是用于透明电极、太阳能电池、传感器、手机屏幕等；
（6）物质的性质由其结构决定，碳单质家族中各物质物理性质存在差异，其原因是碳原子排列方式不同。
三、实验探究题（共3小题）
16.用如图实验研究二氧化碳的性质。
(1)图1实验中燃着的木条熄灭，由此可得出CO2具有的化学性质是 。
(2)图2实验可观察到的现象是 ，发生反应的化学方程式为 。
(3)如图3所示，加热含石蕊的碳酸溶液，可观察到溶液的颜色 。
【答案】(1)不燃烧也不支持燃烧
(2)①④处润湿的石蕊试纸变成红色，④先变红
(3)红色变成紫色
【解析】（1）图1实验中燃着的木条熄灭，说明二氧化碳不燃烧也不支持燃烧；
（2）二氧化碳不能使紫色石蕊变色，二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸使紫色石蕊变红，故①④处润湿的石蕊试纸变成红色，且由于二氧化碳密度比空气大，所以④处先变红；
反应的方程式为：；
（3）含有石蕊的碳酸溶液呈红色，碳酸不稳定，加热会分解成水和二氧化碳，所以可以观察到溶液由红色变成紫色。
17.（2024·广东）回答下列问题：
(1)CO2的制取及性质
i.制取CO2
组装一套便于添加稀盐酸的发生装置，需用到图1中的仪器有 (填字母)。
ii.性质实验
操作 现象 性质
X为澄清石灰水时，现象为 CO2能与石灰水反应
X为 时，现象为 CO2能与水反应生成酸性物质
低处的蜡烛先熄灭，高处的蜡烛后熄灭 ；CO2不燃烧，也不支持燃烧
(2)低碳行动方案
同学们展示如图2所示的方案，并交流讨论、完善方案。
i.完善方案中的内容(各补写一条)：a. ；b. ；c. 。
ii.CO2物理利用 (填“能”或“不能”)从总量上减少CO2。
iii.植树造林，利用绿色植物的 作用吸收CO2。
【答案】(1) ade 澄清石灰水变浑浊 紫色石蕊溶液 溶液变红色 CO2密度比空气大
(2) 减少一次性餐具的使用 人工降雨 乙醇 不能 光合
【解析】（1）i.组装便于添加稀盐酸的发生装置，应该选择长颈漏斗e，制取二氧化碳的反应物为固液常温型，可以选择锥形瓶d，长颈漏斗需要橡胶塞，故选择双孔橡胶塞a，则需要的仪器有：ade；
ii.若X为澄清石灰水，澄清石灰水与二氧化碳反应会生成碳酸钙沉淀和水，故现象是：澄清石灰水变浑浊。二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸呈酸性，可以用紫色石蕊溶液检验，碳酸能使紫色石蕊溶液变红色，故填：紫色石蕊溶液；溶液变红色。将二氧化碳倒入烧杯中，观察到低处的蜡烛先熄灭，高处的蜡烛后熄灭，说明了二氧化碳密度比空气大；二氧化碳不燃烧、不支持燃烧；
（2）i.a中低碳生活，是指减少碳的排放，低能量、低消耗、低开支的生活方式有很多：如光盘行动、减纸减塑、衣物回收利用、减少一次性餐具的使用、低碳出行等。b中二氧化碳的物理利用，不产生新物质的用途，包括有：冷藏保鲜、人工降雨、灭火等。C中二氧化碳化学利用，产生新的物质的用途，包括有：转化成甲醇、乙醇；
ii.根据图中“CO2物理利用”，可以知道利用二氧化碳冷藏保鲜、人工降雨，不能从总量上减少CO2；
iii.植树造林，绿色植物可以进行光合作用，二氧化碳和水在叶绿体中，在光照的条件下，反应生成有机物，并释放氧气，故是利用植物的光合作用吸收二氧化碳。
18．（2024·菏泽）图1是初中化学实验中常用装置。根据要求回答下列问题。
(1)仪器②的名称是 。
(2)实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，可选择的装置为 (填字母)，反应的化学方程式为 。
(3)用还原时，在F装置中通入，一段时间后加热，可观察到硬质玻璃管中发生的现象为 。该实验中对尾气进行处理的目的是 。
(4)化学兴趣小组利用某固体增氧剂(可与水反应产生)、饮料瓶、注射器、吸管、输液管等设计并制作了简易供氧器，如图2所示。图2中的甲装置与图1中的 (填字母)装置作用类似。
【答案】(1)锥形瓶
(2) BD/CD
(3)黑色固体逐渐变红 防止污染空气
(4)C
【解析】（1）仪器②的名称是锥形瓶；
（2）实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，该反应为固液常温型，发生装置可选择B或C，二氧化碳能溶于水且能与水反应，二氧化碳密度比空气大，只能选择向上排空气法收集，收集装置可选择D，故可选择的装置为BD或CD，大理石的主要成分碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，反应的化学方程式为：；
（3）用CO还原CuO时，在F装置中通入CO，一段时间后加热，一氧化碳和氧化铜加热生成铜和二氧化碳，可观察到硬质玻璃管中发生的现象为黑色固体逐渐变红；
一氧化碳有毒，直接排放会污染空气，该实验中对尾气进行处理的目的是防止污染空气；
（4）图2中的甲装置为固液常温型发生装置，且可以通过注射器控制液体的滴加速度，从而控制反应速率，与图1中的C装置作用类似，C装置中可以通过分液漏斗控制液体的滴加速度，从而控制反应速率。
四、综合应用题（共2小题）
19． “氧循环”、“碳循环”、“水循环”是自然界存在的三大重要循环。
(1)从物质变化及分子角度看， 循环与另外两种循环有本质区别。
(2)过程⑤为绿色植物的光合作用，其化学方程式为，则X= ，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为 能；过程⑦为海水吸收，其反应的化学方程式是 ；该反应与绿色植物吸收相比，反应物相同而产物不同的原因是 。
(3)结合图示，下列关于碳、氧循环的认识正确的是_________(填序号)。
A．能吸收二氧化碳的自然资源主要有海洋、森林
B．碳、氧循环过程中各元素守恒，碳、氧元素质量和化合价均不变
C．碳循环是自然界物质和能量循环的重要组成部分
D．空气中的二氧化碳和氧气处于动态平衡
【拓展视野】“碳中和”是指二氧化碳的排放和吸收要实现“收支相抵”。
(4)从空气中捕捉二氧化碳并转化为燃料，是实现“碳中和”的一个研究方向。一种纳米纤维催化剂可将二氧化碳转化成液体燃料甲醇，其微观示意图如图所示：
二氧化碳转化为甲醇的化学方程式为 。
【答案】(1)水（或H2O）
(2) 6 化学 反应条件不同
(3)ACD
(4)
【解析】（1）物质变化及分子角度看，三种循环中水的循环与另外两种在变化上有本质的区别，水循环主要是由水分子的运动引起的，分子种类没有改变，属于物理变化，而碳循环与氧循环过程中，分子种类发生了改变，发生的属于化学变化；
（2）根据质量守恒定律，在反应前后，原子种类以及原子个数不发生改变，反应前C、H、O原子个数为6、12、18，反应后C、H、O原子个数为6、12、6+2X，6+2X=18 ，则X=6；
绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能；
过程⑦为海水吸收 CO2 ，二氧化碳和水反应生成碳酸，其反应的化学方程式是：；
该反应与绿色植物吸收 CO2 相比，反应物相同而产物不同，是因为反应条件不同；
（3）A、二氧化碳和水反应生成碳酸，二氧化碳是绿色植物进行光合作用的原料，则能吸收二氧化碳的自然资源主要有海洋、森林，选项说法正确；
B、根据质量守恒定律，反应前后元素种类和质量不变，则碳、氧循环过程中各元素守恒，碳、氧元素质量不变，化合价可能发生变化，选项说法错误；
C、碳循环是自然界物质和能量循环的重要组成部分，选项说法正确；
D、空气中的二氧化碳和氧气处于动态平衡，选项说法正确；
故选：ACD；
（4）根据图示，氢气和二氧化碳在催化剂作用下反应生成甲醇和水，化学方程式为：。
20.我国科学家以二氧化碳、氢气为原料，实现了人工合成淀粉。
Ⅰ．在实验室中制备并研究其性质，用下图装置进行实验。
实验1 实验2 实验3
(1)实验1，反应的化学方程式为 。
(2)实验2，观察到蜡烛由下到上依次熄灭，由此得出的性质是 。
(3)实验3，证明二氧化碳能与水反应，需在B处放置 。
Ⅱ．研究氢气的制备、储存和释放。
(4)通过电解水实验可以制备氢气。
①电解水的装置如图所示，a管中的气体是 。
②关于水的组成，该实验可以得出的结论是 。
(5)金属镁和氢气在和高压条件下发生化合反应，生成氢化镁，实现了固态储氢。该反应的化学方程式为 。
(6)为调控（5）中的材料释放氢气的性能，加入钛作催化剂。对钛的作用认识正确的是__________（填字母）。
A．可改变释放氢气的反应速率 B．可增加释放出的氢气的总质量
C．钛的化学性质在反应前后不发生改变 D．钛的质量在反应前后不发生改变
Ⅲ．以为原料人工合成淀粉，主要转化流程如下图。
(7)上述流程中的物质，属于氧化物的是 （填化学式）
(8)Ⅰ中还产生一种能供给呼吸的物质，该反应的化学方程式为 。
(9)Ⅱ中反应的微观示意图如下。在方框中补全相应种类和数目的微观粒子图示。
【答案】(1)
(2)密度比空气大，不能燃烧也不支持燃烧
(3)干燥的紫色石蕊试纸
(4) 氢气/H2 水是由氢元素、氧元素组成的
(5)
(6)ACD
(7)H2O、CO2
(8)
(9)
【解析】（1）实验1，大理石（主要成分是CaCO3）与稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳、水，化学方程式为：。
（2）实验2，燃烧需要助燃剂，观察到蜡烛由下到上依次熄灭，说明下方蜡烛先接触到CO2，由此得出CO2的性质是：密度比空气大，不能燃烧也不支持燃烧。
（3）实验3，干冰是固态的二氧化碳，干冰易升华变成二氧化碳气体。二氧化碳能与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊溶液变红。证明二氧化碳能与水反应，则实验变量是水，需在B处放置干燥的紫色石蕊试纸，观察到B处干燥的石蕊试纸不变色，C处紫色石蕊溶液变红，说明二氧化碳能与水反应。
故填：干燥的紫色石蕊试纸。
（4）①电解水时，正极产生氧气，负极产生氢气，氧气与氢气的体积比为1∶2。根据图像，a管中产生的气体较多，且与电源负极相连，说明a管中的气体是氢气（H2）。
②关于水的组成，该实验可以得出的结论是：水是由氢元素、氧元素组成的。
（5）金属镁和氢气在和高压条件下发生化合反应，生成氢化镁，反应的化学方程式为：。
（6）A、钛作为催化剂，可改变释放氢气的反应速率，A选项正确；
B、催化剂不能增加产物最终质量，因此钛不能增加释放出的氢气的总质量，B选项错误；
C、钛作为催化剂，其化学性质在反应前后不发生改变，C选项正确；
D、钛作为催化剂，其质量在反应前后不发生改变，D选项正确。
故选：ACD。
（7）氧化物是由两种元素组成的含有氧元素的化合物，根据流程图，属于氧化物的是H2O、CO2。
（8）根据题目信息，反应Ⅰ是电解水得到氢气和一种能供给呼吸的物质（O2），则该反应的化学方程式为：。
（9）根据流程图及微观示意图，反应Ⅱ是CO2、H2在一定条件下反应生成CH3OH、H2O，化学方程式为：，则方框中应是3个氢分子，故作图为：。
五、计算题（共2小题）
21．某水泥厂化验室，为了测定某矿山石灰石中碳酸钙的质量分数，取石灰石样品与足量稀盐酸在烧杯中反应(假设石灰石样品中杂质不与稀盐酸反应也不溶于水。)有关实验数据如下表：
反应前 反应后
实验数据 烧杯和稀盐酸的质量 石灰石样品的质量 烧杯和其中混合物的质量
200g 25g 216.2g
(1)根据质量守恒定律可知，反应中生成二氧化碳的质量为 g。
(2)求该石灰石中碳酸钙的质量分数。
【答案】(1)8.8
(2)解：设石灰石中碳酸钙的质量为x
该石灰石中碳酸钙的质量分数为：
答：该石灰石中碳酸钙的质量分数为80%。
【解析】（1）根据质量守恒定律可知生成二氧化碳的质量：200g+25g-216.2g=8.8g；
（2）见答案。
22．（2024·蚌埠三模）“碳中和”是指力争实现二氧化碳的排放量等于二氧化碳的吸收量。二氧化碳的吸收方式有“人工转化”和“自然吸收”两种。“人工转化”的方法之一是将二氧化碳转化为优质的燃料甲醇（），其原理是。请回答有关问题。
(1)要得到甲醇，求理论上可以吸收二氧化碳的质量；（要求有计算过程）
(2)“自然吸收”主要有以下两个途径：①绿色植物光合作用吸收二氧化碳和水生成葡萄糖（）和氧气；②自然界中的水体吸收二氧化碳生成碳酸。从物质转化的角度看，上述两个反应的反应物相同，而产物却完全不同，其原因是 。
【答案】(1)解：设理论上可以吸收二氧化碳的质量为x，则
答：理论上可以吸收二氧化碳的质量为。
(2)反应的条件不同
【解析】（1）见答案。
（2）两个途径的反应条件不同，则说明反应条件不同，产物可能不同
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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