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4.碳海绵是一种密度特别小的新型固体材料，其结构类似于海绵，其主要成分是石墨烯和碳纳米管两种碳单质，是一种良好的绝缘材料。下列关于碳海绵性质的推测正确的是（
A.碳海绵常温下化学性质非常活泼
B.碳海绵能导电
C.碳海绵硬度大
D.一定条件下可还原氧化铜
D
）。A.碳海绵常温下化学性质非常活泼
B.碳海绵能导电
C.碳海绵硬度大
D.一定条件下可还原氧化铜
答案
4.D
解析
【分析】首先明确碳海绵的主要成分为碳单质，需结合碳单质的性质及题目给出的碳海绵的特征信息（绝缘材料、结构类似海绵、密度小），逐一分析各选项的正误。
【解析】A选项：碳单质常温下化学性质稳定，并非非常活泼，故A错误；B选项：题目明确说明碳海绵是良好的绝缘材料，因此不具备导电性，故B错误；C选项：碳海绵结构类似海绵，质地较软，硬度小，故C错误；D选项：碳单质具有还原性，在加热等一定条件下可还原氧化铜，故D正确。
【答案】D
【知识点】碳单质的化学性质、物质的性质判断
【点评】本题结合新型材料考查碳单质的基础性质，需学生掌握碳的化学性质（常温稳定性、还原性），并能结合题目给出的材料信息分析选项，属于基础题，难度适中。
【难度系数】0.6
【解析】A选项：碳单质常温下化学性质稳定，并非非常活泼，故A错误；B选项：题目明确说明碳海绵是良好的绝缘材料，因此不具备导电性，故B错误；C选项：碳海绵结构类似海绵，质地较软，硬度小，故C错误；D选项：碳单质具有还原性，在加热等一定条件下可还原氧化铜，故D正确。
【答案】D
【知识点】碳单质的化学性质、物质的性质判断
【点评】本题结合新型材料考查碳单质的基础性质，需学生掌握碳的化学性质（常温稳定性、还原性），并能结合题目给出的材料信息分析选项，属于基础题，难度适中。
【难度系数】0.6
5.某化学兴趣小组同学将一定量的木炭粉末和氧化锌粉末混合共热，生成固体锌，化学方程式为$\ce{C + 2ZnO\xlongequal{高温} 2Zn + CO_{2}↑}$，剩余固体的质量随着加热时间的变化如图所示。下列说法不正确的是(
A.$t_{1}\ \mathrm{s}$时反应刚开始
B.生成锌的质量一定为$n\ \mathrm{g}$
C.生成气体的质量为$(m-n)\ \mathrm{g}$
D.剩余固体中锌元素的质量不变
B
)。A.$t_{1}\ \mathrm{s}$时反应刚开始
B.生成锌的质量一定为$n\ \mathrm{g}$
C.生成气体的质量为$(m-n)\ \mathrm{g}$
D.剩余固体中锌元素的质量不变
答案
5.B
解析
【分析】
本题结合碳还原氧化锌的反应图像，考查反应过程的分析与质量守恒定律的应用。首先明确图像含义：0~t₁剩余固体质量不变，反应未开始；t₁~t₂固体质量减少，是反应生成CO₂气体逸出导致；t₂后固体质量不变，反应结束。再逐一分析选项，判断正误。
【解析】
反应原理为$\ce{C + 2ZnO\xlongequal{高温} 2Zn + CO_{2}↑}$，结合图像分析：
1. 0~t₁阶段，剩余固体质量为m，说明反应未开始，因此t₁ s时反应刚开始，A选项正确；
2. t₁~t₂阶段，固体质量减少，根据质量守恒定律，反应前后固体质量差为生成气体的质量，即生成CO₂的质量为$(m-n)\ \mathrm{g}$，C选项正确；
3. t₂后反应结束，剩余固体为生成的Zn，若木炭过量，剩余固体还包含未反应的木炭，因此n g不一定全是Zn，即生成锌的质量不一定为n g，B选项错误；
4. 根据质量守恒定律，反应前后锌元素全部留在固体中，因此剩余固体中锌元素的质量不变，D选项正确。
综上，不正确的说法是B。
【答案】
B
【知识点】
碳还原金属氧化物、质量守恒定律
【点评】
本题将化学反应与图像结合，需要学生理解图像中质量变化的原因，结合反应原理和质量守恒定律分析各选项，侧重考查学生的图像分析与知识应用能力，属于中等难度题型。
【难度系数】
0.5
本题结合碳还原氧化锌的反应图像，考查反应过程的分析与质量守恒定律的应用。首先明确图像含义：0~t₁剩余固体质量不变，反应未开始；t₁~t₂固体质量减少，是反应生成CO₂气体逸出导致；t₂后固体质量不变，反应结束。再逐一分析选项，判断正误。
【解析】
反应原理为$\ce{C + 2ZnO\xlongequal{高温} 2Zn + CO_{2}↑}$，结合图像分析：
1. 0~t₁阶段，剩余固体质量为m，说明反应未开始，因此t₁ s时反应刚开始，A选项正确；
2. t₁~t₂阶段，固体质量减少，根据质量守恒定律，反应前后固体质量差为生成气体的质量，即生成CO₂的质量为$(m-n)\ \mathrm{g}$，C选项正确；
3. t₂后反应结束，剩余固体为生成的Zn，若木炭过量，剩余固体还包含未反应的木炭，因此n g不一定全是Zn，即生成锌的质量不一定为n g，B选项错误；
4. 根据质量守恒定律，反应前后锌元素全部留在固体中，因此剩余固体中锌元素的质量不变，D选项正确。
综上，不正确的说法是B。
【答案】
B
【知识点】
碳还原金属氧化物、质量守恒定律
【点评】
本题将化学反应与图像结合，需要学生理解图像中质量变化的原因，结合反应原理和质量守恒定律分析各选项，侧重考查学生的图像分析与知识应用能力，属于中等难度题型。
【难度系数】
0.5
6.(选做题)化学兴趣小组同学利用图1装置对木炭还原氧化铜产物进行探究。
查阅资料：
氧元素通常显－2价，铜元素有＋1、＋2价，且都能组成氧化物。
氧化亚铜为红色固体。
(1)木炭还原氧化铜过程中，硬质短试管中可观察到的现象是
(2)实验前用氮气排尽装置内的空气，目的是防止
(3)实验中测得的CO气体浓度与反应物质量比之间的关系如图2所示。由图2可知，氧化铜与木炭的质量比越
查阅资料：
氧元素通常显－2价，铜元素有＋1、＋2价，且都能组成氧化物。
氧化亚铜为红色固体。
(1)木炭还原氧化铜过程中，硬质短试管中可观察到的现象是
黑色固体变成红色
；生成的红色固体可能是铜，也可能是一种铜的氧化物$\ce{Cu_{2}O}$
（写化学式）。(2)实验前用氮气排尽装置内的空气，目的是防止
装置内空气中的氧气与木炭反应
，对二氧化碳的检验造成干扰。(3)实验中测得的CO气体浓度与反应物质量比之间的关系如图2所示。由图2可知，氧化铜与木炭的质量比越
小
（填“大”或“小”），产生的一氧化碳越多，用化学方程式解释产生一氧化碳的原因：$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温}2CO}$
。答案
6.(1)黑色固体变成红色 $\ce{Cu_{2}O}$
(2)装置内空气中的氧气与木炭反应
(3)小 $\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温}2CO}$
(2)装置内空气中的氧气与木炭反应
(3)小 $\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温}2CO}$
解析
【分析】
本题围绕木炭还原氧化铜的实验展开，需结合实验现象、实验操作目的及图像信息分析解答：
(1) 木炭与氧化铜均为黑色固体，反应后生成红色物质，结合资料中氧化亚铜为红色，判断红色固体的可能成分；
(2) 装置内空气含氧气，氧气会与木炭反应，干扰对反应生成二氧化碳的检验，因此需提前排尽空气；
(3) 分析图2中CO浓度随CuO与C质量比的变化，得出质量比与CO生成量的关系，再结合反应原理解释CO产生的原因。
【解析】
(1) 木炭和氧化铜都是黑色固体，反应后生成红色的铜；根据资料，氧化亚铜（$\ce{Cu_{2}O}$）也是红色固体，因此硬质短试管中可观察到黑色固体变成红色，红色固体可能是$\ce{Cu_{2}O}$；
(2) 装置内空气中的氧气会与木炭发生反应，消耗木炭或生成额外的$\ce{CO_{2}}$，干扰对反应生成$\ce{CO_{2}}$的检验，因此实验前用氮气排尽装置内的空气；
(3) 由图2可知，$\ce{\mathit{m}(CuO):\mathit{m}(C)}$越小（木炭相对越多），CO气体浓度越高，说明产生的一氧化碳越多；反应生成的$\ce{CO_{2}}$会与过量的木炭在高温下反应生成CO，化学方程式为$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温}2CO}$。
【答案】
(1) 黑色固体变成红色；$\ce{Cu_{2}O}$
(2) 装置内空气中的氧气与木炭反应
(3) 小；$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温}2CO}$
【知识点】
碳的还原性；二氧化碳的化学性质；化学方程式书写
【点评】
本题为实验探究题，结合实验装置、图像信息考查木炭还原氧化铜的相关知识，需学生掌握实验现象、操作目的及反应原理，同时具备图像分析能力，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题围绕木炭还原氧化铜的实验展开，需结合实验现象、实验操作目的及图像信息分析解答：
(1) 木炭与氧化铜均为黑色固体，反应后生成红色物质，结合资料中氧化亚铜为红色，判断红色固体的可能成分；
(2) 装置内空气含氧气，氧气会与木炭反应，干扰对反应生成二氧化碳的检验，因此需提前排尽空气；
(3) 分析图2中CO浓度随CuO与C质量比的变化，得出质量比与CO生成量的关系，再结合反应原理解释CO产生的原因。
【解析】
(1) 木炭和氧化铜都是黑色固体，反应后生成红色的铜；根据资料，氧化亚铜（$\ce{Cu_{2}O}$）也是红色固体，因此硬质短试管中可观察到黑色固体变成红色，红色固体可能是$\ce{Cu_{2}O}$；
(2) 装置内空气中的氧气会与木炭发生反应，消耗木炭或生成额外的$\ce{CO_{2}}$，干扰对反应生成$\ce{CO_{2}}$的检验，因此实验前用氮气排尽装置内的空气；
(3) 由图2可知，$\ce{\mathit{m}(CuO):\mathit{m}(C)}$越小（木炭相对越多），CO气体浓度越高，说明产生的一氧化碳越多；反应生成的$\ce{CO_{2}}$会与过量的木炭在高温下反应生成CO，化学方程式为$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温}2CO}$。
【答案】
(1) 黑色固体变成红色；$\ce{Cu_{2}O}$
(2) 装置内空气中的氧气与木炭反应
(3) 小；$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温}2CO}$
【知识点】
碳的还原性；二氧化碳的化学性质；化学方程式书写
【点评】
本题为实验探究题，结合实验装置、图像信息考查木炭还原氧化铜的相关知识，需学生掌握实验现象、操作目的及反应原理，同时具备图像分析能力，难度适中。
【难度系数】
0.6
