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5.2碳
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列事实与相应的解释不一致的是
选项 事实 解释
A 50 mL水和50 mL酒精混合后的体积小于100 mL 分子间有间隔
B 金刚石和石墨性质不完全相同 碳原子排列方式不同
C 稀有气体的化学性质稳定 原子的最外层电子达到稳定结构
D 氢气燃烧可生成水 化学反应中分子和原子都可再分
A．A B．B C．C D．D
阅读材料，目前大部分新能源汽车上采用了磷酸铁锂(LiFePO4)电池。该电池的反应原理为。生产该电池时，需添加适量的石墨烯作导电剂，提高电池的性能。石墨烯是从石墨中剥离出的单层石墨片(如图1)。锂在元素周期表中的信息及原子结构示意图如图2，石墨烯的含量对LiFePO4粉末电阻的影响如图3.完成问题。
2．下列关于石墨烯的说法正确的是
A．石墨烯是由碳原子构成的 B．石墨烯可用作绝缘材料
C．石墨烯和石墨是同一种物质 D．石墨烯在常温下化学性质比较活泼
3．下列关于锂的说法中正确的是
A．锂属于非金属元素 B．锂原子核内质子数为3
C．锂原子在化学反应中容易得到电子形成阳离子 D．锂原子的质量为6.941
4．下列关于LiFePO4电池的说法不正确的是
A．LiFePO4属于氧化物
B．LiFePO4电池充电时，发生了分解反应
C．生产该电池时，电池性能最佳的点为B点
D．过多的石墨烯可能会阻碍电池中离子的迁移，导致电池内阻增加
5．下列宏观事实的微观解释错误的是
A．墙内开花墙外香——分子是不断运动的
B．水和过氧化氢性质不同——不同分子的性质不同
C．金刚石和石墨物理性质存在明显差异——碳原子排列方式不同
D．6000升氧气在加压的情况下可装入容积为40升的钢瓶中——分子体积变小
6．我国古代将炉甘石、赤铜和木炭粉混合加热到约800℃，可制得外观似金子的合金，其中发生的一个反应的化学方程式为，下列说法正确的是
A．X的化学式为CO
B．中铜元素与氧元素的质量比为
C．中Cu的化合价为+2
D．该反应体现了木炭的还原性
7．性质决定用途，用途体现性质。下列物质的用途是由化学性质决定的是
A．稀有气体可以用作电光源
B．金刚石用于钻探机的钻头
C．液氮可用于制造低温环境
D．一氧化碳可用于冶炼金属
8．化学观念是化学核心素养的重要组成部分。下列表述错误的是
A．守恒观——电解水实验验证水的组成
B．分类观——冰水混合物属于纯净物
C．结构观——氦原子和镁原子最外层电子数均为2，所以化学性质相似
D．变化观——金刚石和石墨之间的相互转化为化学变化
9．在食品包装中常充入某气体以延长保质期，从物质的性质、价格、资源等因素分析这种气体最可能是
A．O2 B．N2 C．CO D．He
10．安全责任重如山，防火防灾记心间。下列说法正确的是
A．冬季在家里用木炭生火取暖，应关闭门窗
B．使用二氧化碳灭火器灭火时，二氧化碳起到降低着火点和隔绝空气的作用
C．用锅盖盖灭油锅火焰是采用了隔绝氧气来灭火的原理
D．电器失火立即用水灭火
11．按下图进行碳和氧化铜反应的实验，下列分析或结论正确的是
A．导管口刚有气泡冒出说明还原反应已经开始
B．实验结束应立即倒出粉末，才能观察到红色粉末
C．酒精灯加网罩主要作用是提高火焰温度
D．固体减少的质量就是消耗氧化铜的质量
12．下列实验设计能达到实验目的的是
选项 A B C D
实验 设计
实验 目的 确定石蜡成分中含有碳元素 探究不同催化剂的催化效果 检查装置的气密性 除去CO中混有的
A．A B．B C．C D．D
13．实验小组的同学按照如图1所示装置进行木炭还原氧化铜的实验，实验时，试管中固体的质量随加热时间的变化如图2所示，下列分析不正确的是
A．M点时反应未开始
B．N点对应的固体物质有木炭、氧化铜、铜三种
C．实验结束时，应先熄灭酒精灯，再将导管移出水面
D．的过程中，木炭表现出还原性，木炭将氧化铜还原为铜
14．下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是
A．金刚石硬度大，可被用于制作钻石
B．石墨有导电性，可用于生产铅笔芯
C．氖气放电时能发出橘红色的光，可用于保护气
D．“碳海绵”具有很好的隔热效能，可用于建筑、航空航天等领域
二、填空题
15．在O2、H2、CO、CO2四种气体中：
(1)属于空气污染物之一的是______；
(2)具有可燃性的是______；
(3)可以用来供给动植物呼吸的是______；
(4)只能用向上排空气法收集的是______。
16．A、B、C、D是初中化学常见的物质，这四种物质中均含有同一种元素。其中A为无色气体单质，B、C为氧化物，且B为有毒气体，D是大理石的主要成分。它们之间的部分转化关系如下图所示(图中反应条件及部分反应物、生成物已省略)，请回答下列问题：
(1)写出下列物质的化学式：A___________；B___________；C___________。
(2)写出由物质D转化为物质C的化学方程式：___________。
(3)写出由物质B转化为物质C的化学方程式：___________。
17．某化肥厂以煤空气、水为原料合成氨，生产流程如图所示。请回答下列问题。
(1)设备1中发生反应C+H2O(气)CO+H2，体现了碳单质的______性。
(2)设备2中发生的反应属于_______反应(填反应类型)。
(3)氨气转变为液氨是_______(选填“放热”或“吸热”)过程。
(4)写出设备3中发生反应的化学方程式：_______(反应条件为高温高压、催化剂)。
(5)一个氨气分子中有_______个电子。
18．阅读下列短文，回答问题：
石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来，由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯具有许多“极端”的物理性质，被称为“黑金”，是“新材料之王”。本身重量不足1mg的石墨烯，可以做成一块1m 的石墨烯吊床。石墨烯是已知强度最高的材料之一，且具有极强的导热性能和优良的透光性能，导电性比银还强。有预言称，石墨烯将成为硅的替代品，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。石墨烯在电子、复合材料、医疗健康等多领域具有广泛应用，不同领域的应用分布如图所示。
氧化石墨烯薄膜与水接触后可形成约0.9纳米宽的通道，可让水分子快速通过，能高效滤去海水中的盐分，用于海水淡化。
石墨烯的基本化学性质与石墨类似，实验结果表明，石墨烯的着火点在700~800℃左右。
(1)写出一条石墨烯具有的物理性质：_______。
(2)“石墨烯”应用占比最高的在______；“氧化石墨烯薄膜”可用于______。
(3)由图示可见，石墨烯中每个碳原子周围连接______个碳原子，石墨烯的物理性质与金刚石不同的原因是_______。
(4)实验表明，石墨烯在足量的氧气中能充分燃烧，其反应的化学方程式为__________。
19．下列解释正确的是______。
A．碳元素和氧元素化学性质不同——质子数不同
B．石墨和金刚石物理性质不同——碳原子的排列方式不同
C．2B和B铅笔硬度不同——含铅量不同
D．一氧化碳和二氧化碳化学性质不同——________
三、实验题
20．铜及其化合物是一种常用实验试剂，请回答下列问题：
(1)利用实验一铜粉验证质量守恒定律，通过观察到气球先膨胀后变瘪，锥形瓶内固体颜色由_______，天平仍然保持平衡的现象，证明质量守恒。实验所用铜粉不足，能否达到实验目的_______(填“能”或“否”)，锥形瓶内固体质量变化如图1所示，通过计算得出实验结束后剩余铜粉的质量为_______g。
(2)利用实验二验证碳粉的还原性，试管①中发生反应的方程式为_______，金属网罩的作用是_______。关于该实验的下列说法正确的是_______。
A．试管②中冒出气泡说明①中反应开始进行
B．实验后试管①中铜元素的质量分数增大
C．反应结束，应在试管冷却后夹紧止水夹
四、综合应用题
21．在宏观口微观口符号之间建立联系，是化学学科独特的研究方法。
(1)图1和图2分别代表碳的两种单质。图1代表的物质是___________（写物质名称）。两种物质的物理性质存在着明显差异，原因是___________。
(2)图中A、B、C、D是四种粒子的结构示意图，其中B是硫原子的结构示意图。
①写出C粒子的化学符号___________。
②在B、C、D中，与A粒子的化学性质相似的是___________（填字母）。
(3)如图是某反应的微观示意图，请根据图示回答问题。
①甲框中的物质属于___________（填字母）。
a、化合物b、氧化物c、纯净物d、混合物
②该反应中，反应物的质量比为___________。
③从微观角度，解释质量守恒的原因：___________。
《5.2碳》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D A B A D D D C B C
题号 11 12 13 14
答案 C A C D
1．D
【详解】A.50 mL水和50 mL酒精混合后的体积小于100 mL，是因为分子之间有间隔，该选项解释正确；
B.金刚石和石墨都是碳单质，但由于其碳原子排列方式不同，其物理性质不同，但化学性质相同，则性质不完全相同，该选项解释正确；
C.稀有气体的原子的最外层电子数为8（氦原子的最外层电子数为2），原子的最外层电子达到稳定结构，则化学性质稳定，该选项解释正确；
D.在化学变化中，分子可再分，但原子不可再分，该选项解释不正确，
故选D。
2．A 3．B 4．A
【解析】2．A、由题中信息：石墨烯是从石墨中剥离出的单层石墨片，可知石墨烯是由碳原子构成的，故说法正确；
B、石墨烯可导电，不能用作绝缘材料，故说法错误；
C、石墨烯是从石墨中剥离出的单层石墨片，石墨烯和石墨的结构不同，不是同一种物质，故说法错误；
D、石墨烯属于碳单质，碳单质在常温下化学性质稳定，故说法错误；
故选A；
3．A、锂带有金字旁，属于金属元素，故说法错误；
B、根据锂原子结构示意图，则锂原子核内质子数为3，故说法正确；
C、锂原子最外层电子数为1，在化学反应中易失去1个电子，形成带1个单位正电荷的锂离子，则锂离子的符号为 Li+，故说法错误；
D、由元素周期表中的一格可知，汉字下方的数字表示相对原子质量，相对原子质量的单位是“1”，不是“g”，通常省略不写，则锂原子的相对原子质量为6.941，故说法错误；
故选B；
4．A、氧化物是指由两种元素组成，其中一种是氧元素对的化合物，而LiFePO4是由锂、铁、磷、氧四种元素组成的化合物，不属于氧化物，故说法不正确；
B、由题干方程式可知，电池充电时，LiFePO4反应生成FePO4和Li，此反应符合一变多的特点，属于分解反应，故说法正确；
C、根据图示，B点时，LiFePO4粉末电阻最小，则生产该电池时，电池性能最佳的点为B点，故说法正确；
D、由图3可知石墨烯含量过高电阻增大，过多的石墨烯可能会阻碍电池中离子的迁移，导致电池内阻增加，故说法正确；
故选A。
5．D
【详解】A、分子是不断运动的，带有香味的分子运动到人的鼻子使人闻到花香，正确。
B、不同分子的性质不同，水分子和过氧化氢分子是不同的分子，性质不同。正确。
C、金刚石和石墨物理性质存在明显差异是因为碳原子排列方式不同。正确。
D、6000升氧气在加压的情况下可装入容积为40升的钢瓶中是因为分子间有间隔，气体分子间隔较大，容易压缩。错误。
故选D。
6．D
【详解】A、该反应反应前有4个Cu原子，2个O原子，1个C原子，反应后有4个Cu原子，故X中含有2个O原子，1个C原子，故X的化学式为CO2，说法不正确；
B、Cu2O中铜元素与氧元素的质量比为（64×2）：16=8：1，说法不正确；
C、Cu2O中氧元素化合价为-2价，根据化合物中各元素正、负化合价代数和为零，则Cu元素化合价为+1价，说法不正确；
D、该反应中C夺取Cu2O中的氧，把Cu2O还原为Cu，故体现了木炭的还原性，说法正确；
故选D。
7．D
【详解】A、稀有气体用作电光源，是利用稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，此过程没有发生化学变化，利用的是其物理性质，A 选项错误；
B、金刚石用于钻机的钻头，是因为金刚石硬度大，硬度属于物理性质，B 选项错误；
C、液氮用于制造低温环境，是利用液氮汽化吸热的性质，汽化过程没有新物质生成，属于物理变化，利用的是物理性质，C 选项错误；
D、一氧化碳用于冶炼金属，是因为一氧化碳具有还原性，在冶炼过程中一氧化碳与金属氧化物发生化学反应，将金属还原出来，利用的是化学性质，D 选项正确。
故选：D。
8．C
【详解】A.电解水生成氢气和氧气，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，可推断水由氢、氧元素组成，是守恒观的正确应用，表述正确。
B.冰是固态的水，冰水混合物只含一种物质，按物质分类规则属于纯净物，是分类观的正确应用，表述正确。
C.氦原子核外只有1个电子层，排满2个电子即达到稳定结构，化学性质极稳定；镁原子核外有3个电子层，最外层2个电子在反应中易失去，化学性质活泼，二者化学性质差异很大，表述错误。
D.金刚石和石墨是碳元素组成的不同单质，相互转化过程有新物质生成，属于化学变化，是变化观的正确应用，表述正确。
9．B
【详解】A、氧气性质比较活泼，能与许多物质发生氧化反应，会加速食品的变质，不能用于食品包装延长保质期，故A错误；
B、氮气化学性质稳定，在空气中含量高，资源丰富，价格便宜，可用于食品包装中以延长保质期，故B正确；
C、一氧化碳有毒，不能用于食品包装，故C错误；
D、氦气化学性质稳定，但氦气在空气中含量低，制取成本高，资源相对较少，不适合大规模用于食品包装，故D错误。
故选B。
10．C
【详解】A、冬季在家里用木炭生火取暖，应注意开窗通风，因为木炭不完全燃烧会产生一氧化碳，一氧化碳有毒，如果不注意通风会导致一氧化碳中毒，产生头昏等现象，严重者会出现窒息甚至丢失生命，说法错误，不符合题意；
B、使用二氧化碳灭火器灭火时，二氧化碳起到隔绝空气的作用，着火点是物质的固有属性，不能改变，说法错误，不符合题意；
C、用锅盖盖灭油锅火焰是采用了隔绝氧气来灭火的原理，说法正确，符合题意；
D、电器失火立即用水灭火，会导致触电，应先切断电源再灭火，说法错误，不符合题意。
故选：C。
11．C
【详解】A.导管口刚有气泡冒出不能说明还原反应已经开始，因为一开始排出的是试管中的空气，选项说法错误。
B.实验结束不能立即倒出粉末，因为铜在加热的条件下会与氧气反应生成氧化铜，选项说法错误。
C.酒精灯加网罩主要作用是提高火焰温度到达高温条件，选项说法正确。
D.固体减少的质量就是消耗氧化铜质量中氧元素的质量和参加反应的碳元素的质量的总和，选项说法错误。
故选：C
12．A
【详解】A、实验会观察到冷盘子的底部变黑，说明有炭黑生成，可确定石蜡中含有碳元素，实验设计能实现其对应实验目的，故A正确；
B、对比实验应控制变量，探究不同催化剂的催化效果，除催化剂种类不同外，其他条件均应相同，题中溶液浓度不同，实验设计不能实现其对应实验目的，故B不正确；
C、向左推动注射器，由于左侧导管与外界相连，气体会进入试管中，故无论装置是否漏气，都能观察到水中一端的导管口有气泡冒出，实验设计不能实现其对应实验目的，故C不正确；
D、加热的条件下一氧化碳能与氧化铜反应，二氧化碳不反应，除去了主要物质，实验设计不能实现其对应实验目的，故D不正确；
故选A。
13．C
【分析】高温条件下氧化铜和碳反应生成铜和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊。
【详解】A、M点时没有反应，无明显现象，反应未开始，该选项说法正确；
B、N点对应的固体物质有3种，即反应生成的铜和没有反应的碳和氧化铜，该选项说法正确；
C、实验结束时应先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，以防止液体倒流炸裂试管，该选项说法不正确；
D、木炭具有还原性，能与氧化铜在高温条件下生成铜和二氧化碳，所以的过程中，木炭表现出还原性，木炭将氧化铜还原为铜，该选项说法正确。
故选C。
14．D
【详解】A、金刚石是天然存在的最硬的物质，可用于切割玻璃等，金刚石经过仔细研磨后，可以成为璀璨夺目的装饰品—钻石，不符合题意；
B、石墨具有导电性，可用作电极，石墨质软，且是灰黑色，容易留下痕迹，可用于制作铅笔芯，不符合题意；
C、氖气属于稀有气体，稀有气体通电时能发出不同颜色的光，可用于制作不同用途的电光源，氖气化学性质稳定，可作保护气，不符合题意；
D、“碳海绵”具有很好的隔热效能，可用于建筑、航空航天等领域，可以有效减少建筑物的能耗，提高能源效率等，符合题意。
故选D。
15．(1)CO/一氧化碳
(2)H2、CO/氢气、一氧化碳
(3)O2/氧气
(4)O2、CO2/氧气、二氧化碳
【分析】(1)从空气污染物主要有烟尘和气体，气体包括二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）等去分析解答。
(2)四种物质中氧气（O2）不能燃烧只能支持燃烧； 氢气（H2）和一氧化碳（CO）都能在空气中燃烧，都具有可燃性；二氧化碳（CO2）不能燃烧，而且可以用来灭火去分析解答。
(3)氧气（O2）能够支持燃烧和供给呼吸，去分析解答。
(4)由于氧气（O2）、二氧化碳（CO2）的密度比空气大，故可用向上排空气法来收集去分析解答。
【详解】（1）空气污染物主要有烟尘和气体，气体包括二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳等；故填写：CO或一氧化碳。
（2）四种物质中O2不能燃烧只能支持燃烧； H2和CO都能在空气中燃烧，都具有可燃性；CO2不能燃烧，而且可以用来灭火；故填写： H2、CO或氢气、一氧化碳。
（3）氧气能够支持燃烧和供给呼吸，故答案为：O2或氧气。
（4）由于O2、CO2的密度比空气大，故可用向上排空气法来收集；故填写：O2、CO2或氧气、二氧化碳。
16．(1) O2 CO CO2
(2)
(3)
【分析】A、B、C、D是初中化学常见的物质，这四种物质中均含有同一种元素，D是大理石的主要成分，可推出D为碳酸钙，D能与C相互转化，C能与B相互转化，且B、C为氧化物，且B为有毒气体，可推出C为二氧化碳，B为一氧化碳，A为无色气体单质，且A能转化为B和C，可推出A为氧气，代入验证，符合题意。
【详解】（1）由分析可知，A为氧气，化学式为：O2；B为一氧化碳，化学式为：CO；C为二氧化碳，化学式为：CO2；
（2）物质D转化为物质C的反应为：碳酸钙在高温条件下生成氧化钙和二氧化碳，反应的化学方程式为：；
（3）C为二氧化碳，B为一氧化碳，一氧化碳在点燃条件下与氧气反应生成二氧化碳，该反应的化学方程式为：。
17．(1)还原
(2)化合
(3)放热
(4)
(5)10
【详解】（1）由方程式可知，碳在反应得到氧，被氧化，是还原剂，设备1中发生的反应，体现了碳单质的还原性；
（2）由流程图可知，通入的氮气和氢气不参与反应，二氧化碳、水、和氨气反应生成碳酸氢铵，该反应是由三种物质反应生成一种物质，符合多变一的特点，属于化合反应；
（3）氨气由气态转变为液态，需要液化，属于放热过程；
（4） 设备3中氮气和氢气在高温高压催化剂的条件下反应生成氨气，该反应方程式为；；
（5）氢的原子序数为1，氮的原子序数为7，原子中电子数=质子数=原子序数，故一个氢原子中含有1个电子，一个氮原子中含有7个电子，一个氨分子中含有3个氢原子和1个氮原子，故一个氨气分子中有10个电子。
18．(1)强度高（或导热性好、导电性强、透光性好等）
(2) 电子领域 海水淡化
(3) 3 碳原子的排列方式不同
(4)
【详解】（1）略。
（2）观察应用领域饼图，电子领域占比27%为所有领域最高；根据题干描述，氧化石墨烯薄膜可滤去海水中的盐分，因此可用于海水淡化。
（3）从石墨烯结构示意图可直接看出每个碳原子连接3个相邻碳原子；石墨烯和金刚石都属于碳单质，物理性质存在差异的本质原因是内部碳原子的排列方式不同。
（4）石墨烯是碳单质，在足量氧气中充分燃烧生成二氧化碳，据此书写配平化学方程式即可。
19． B 分子构成不同
【详解】A、决定元素化学性质的为最外层电子数，碳元素和氧元素的化学性质不同，是因为最外层电子数不同，该选项解释不正确；
B、石墨和金刚石都为碳单质，但由于碳原子排列方式不同，则它们的物理性质不同，该选项解释正确；
C、铅笔中不含铅，2B和4B铅笔硬度不同，是因为石墨含量不同，该选项解释不正确。
故选B。
D、一氧化碳和二氧化碳的化学性质不同，是因为分子构成不同。
20．(1) 红色变黑色 能 1.6
(2) 集中火焰，提高温度 B
【详解】（1）铜粉加热会生成黑色的氧化铜，而铜为红色，则可观察到固体颜色由红色变为黑色；
该实验只需要证明反应前后天平仍平衡即可，则铜粉不足，不影响实验结果，仍能达到实验目的；
设反应的铜粉的质量为x，则
解得x=6.4g
则实验结束后剩余铜粉的质量为8g-6.4g=1.6g。
（2）碳和氧化铜在高温条件下生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为：；
在火焰上罩金属网罩，能集中火焰，提高温度；
A、加热时试管中的温度升高，压强增大，试管②也会产生气体，故试管②中冒出气泡不能说明①中反应开始进行，该选项说法不正确；
B、反应过程中，铜元素质量不变，但试管①中固体质量减小，则铜元素的质量分数增大，该选项说法正确；
C、反应结束时，应先将导管移出水面，夹紧弹簧夹，待试管冷却后，再打开弹簧夹，该选项说法不正确。
故选B。
21．(1) 金刚石 碳原子的排列方式不同
(2) S2- B
(3) a/c 17/∶24 在化学反应前后，原子的种类、数目、质量都不改变
【详解】（1）图一表示的物质是金刚石，图二表示的物质是石墨，它们的性质存在着明显差异。是由于构成它们的碳原子的排列方式不同。
故答案为：①金刚石 ②碳原子的排列方式不同。
（2）①C粒子核内质子数是16，而核外电子数为18，C粒子为硫原子失去两个电子，带上两个单位负电荷的硫离子，其化学符号为：;
②最外层电子数决定元素的化学性质，因此与A粒子的化学性质相似的是B。
故答案为：① ②B。
（3）①由物质的构成可知，甲框图中的物质由同种分子构成，属于纯净物，分子又由两种原子构成，属于化合物，故选ac
②由反应的微观示意图可知，该反应的化学方程式为：,该反应物的质量比为：（2×34）：（3×32）=17:24
③由微粒的变化可知，质量守恒定律的原因是：在化学反应前后，原子的种类、数目、质量都不变。
故答案为：①ac ②17:24 ③在化学反应前后，原子的种类、数目、质量都不变。

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