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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是碳单质（石墨烯和碳纳米管），需结合碳单质的性质及题目给出的碳海绵的特征（绝缘、结构类似海绵），逐一分析选项的正误，排除错误选项后确定正确答案。
【解析】碳海绵的主要成分为碳单质，结合其性质及题目信息分析如下：
1. 选项A：碳单质常温下化学性质稳定，并非非常活泼，因此A错误；
2. 选项B：题目明确说明碳海绵是良好的绝缘材料，说明其不能导电，因此B错误；
3. 选项C：碳海绵结构类似海绵，海绵质地柔软，可推测碳海绵硬度小，因此C错误；
4. 选项D：碳单质具有还原性，在一定条件下（如加热）可还原氧化铜，因此D正确。
【答案】D
【知识点】碳单质的化学性质、物质的性质与用途
【点评】本题围绕碳单质的基础性质展开，结合题目给出的碳海绵的特征信息进行判断，属于基础题型，考查学生对碳单质基本性质的掌握及信息提取能力。
【难度系数】0.7
【解析】碳海绵的主要成分为碳单质，结合其性质及题目信息分析如下：
1. 选项A：碳单质常温下化学性质稳定，并非非常活泼，因此A错误；
2. 选项B：题目明确说明碳海绵是良好的绝缘材料，说明其不能导电，因此B错误；
3. 选项C：碳海绵结构类似海绵，海绵质地柔软，可推测碳海绵硬度小，因此C错误；
4. 选项D：碳单质具有还原性，在一定条件下（如加热）可还原氧化铜，因此D正确。
【答案】D
【知识点】碳单质的化学性质、物质的性质与用途
【点评】本题围绕碳单质的基础性质展开，结合题目给出的碳海绵的特征信息进行判断，属于基础题型，考查学生对碳单质基本性质的掌握及信息提取能力。
【难度系数】0.7
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
。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
。下列说法不正确的是（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】
要解决这道题，需先分析图像：$t_1\ \mathrm{s}$前剩余固体质量不变，说明反应未开始；$t_1∼ t_2\ \mathrm{s}$固体质量减少，对应反应进行，生成的$\ce{CO_{2}}$气体逸出；$t_2\ \mathrm{s}$后固体质量不变，反应完全。结合反应$\ce{C + 2ZnO\xlongequal{高温} 2Zn + CO_{2}↑}$，逐一分析选项：A选项根据图像判断反应起始时间；B选项需考虑木炭过量时剩余固体的成分；C选项用质量守恒计算生成气体质量；D选项根据元素守恒判断锌元素质量变化。
【解析】
根据图像和反应原理分析：
1. $t_1\ \mathrm{s}$前剩余固体质量为$m\ \mathrm{g}$且保持不变，说明反应尚未开始，故A选项正确；
2. 反应中若木炭过量，反应后剩余固体是生成的锌和未反应的木炭，因此$n\ \mathrm{g}$是锌和木炭的总质量，并非生成锌的质量，故B选项错误；
3. 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$\ce{CO_{2}}$的质量为$(m-n)\ \mathrm{g}$，故C选项正确；
4. 反应前后锌元素始终存在于固体中，因此剩余固体中锌元素的质量不变，故D选项正确。
综上，不正确的是B选项。
【答案】
B
【知识点】
质量守恒定律、碳还原金属氧化物、化学方程式应用
【点评】
本题结合图像考查碳还原氧化锌的反应，需理解图像各阶段的意义，结合质量守恒定律分析剩余固体成分，易错点是忽略木炭过量时剩余固体含未反应的木炭，难度中等。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需先分析图像：$t_1\ \mathrm{s}$前剩余固体质量不变，说明反应未开始；$t_1∼ t_2\ \mathrm{s}$固体质量减少，对应反应进行，生成的$\ce{CO_{2}}$气体逸出；$t_2\ \mathrm{s}$后固体质量不变，反应完全。结合反应$\ce{C + 2ZnO\xlongequal{高温} 2Zn + CO_{2}↑}$，逐一分析选项：A选项根据图像判断反应起始时间；B选项需考虑木炭过量时剩余固体的成分；C选项用质量守恒计算生成气体质量；D选项根据元素守恒判断锌元素质量变化。
【解析】
根据图像和反应原理分析：
1. $t_1\ \mathrm{s}$前剩余固体质量为$m\ \mathrm{g}$且保持不变，说明反应尚未开始，故A选项正确；
2. 反应中若木炭过量，反应后剩余固体是生成的锌和未反应的木炭，因此$n\ \mathrm{g}$是锌和木炭的总质量，并非生成锌的质量，故B选项错误；
3. 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$\ce{CO_{2}}$的质量为$(m-n)\ \mathrm{g}$，故C选项正确；
4. 反应前后锌元素始终存在于固体中，因此剩余固体中锌元素的质量不变，故D选项正确。
综上，不正确的是B选项。
【答案】
B
【知识点】
质量守恒定律、碳还原金属氧化物、化学方程式应用
【点评】
本题结合图像考查碳还原氧化锌的反应，需理解图像各阶段的意义，结合质量守恒定律分析剩余固体成分，易错点是忽略木炭过量时剩余固体含未反应的木炭，难度中等。
【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产物探究展开，需结合反应原理、物质性质及图像信息逐步分析：
1. 第(1)问：木炭和氧化铜均为黑色固体，反应后生成红色物质，结合铜的氧化物性质分析现象和可能产物；
2. 第(2)问：装置内空气中的氧气会与木炭反应生成CO₂，干扰原反应生成CO₂的检验，据此明确排空气的目的；
3. 第(3)问：观察图2中不同质量比对应的CO浓度，得出质量比与CO生成量的关系，结合反应原理分析CO产生的原因。
【解析】
(1) 木炭（黑色）还原氧化铜（黑色）生成红色的铜，因此硬质短试管中可观察到黑色固体变成红色；铜的氧化物中，氧化亚铜（$\ce{Cu_{2}O}$）为红色固体，故红色固体也可能是$\ce{Cu_{2}O}$；
(2) 装置内空气中的氧气会与木炭反应生成CO₂，会对木炭还原氧化铜生成的CO₂的检验造成干扰，因此实验前用氮气排尽装置内的空气；
(3) 由图2可知，$\ce{\mathit{m}(CuO):\mathit{m}(C)}$越小时，CO气体浓度越高，即产生的一氧化碳越多；木炭还原氧化铜时先生成CO₂，过量的木炭与生成的CO₂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；化学方程式书写；实验操作目的
【点评】
本题以实验探究形式考查木炭还原氧化铜的反应，结合图像分析反应物质量比与产物的关系，需掌握碳的化学性质及相关反应原理，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题围绕木炭还原氧化铜的产物探究展开，需结合反应原理、物质性质及图像信息逐步分析：
1. 第(1)问：木炭和氧化铜均为黑色固体，反应后生成红色物质，结合铜的氧化物性质分析现象和可能产物；
2. 第(2)问：装置内空气中的氧气会与木炭反应生成CO₂，干扰原反应生成CO₂的检验，据此明确排空气的目的；
3. 第(3)问：观察图2中不同质量比对应的CO浓度，得出质量比与CO生成量的关系，结合反应原理分析CO产生的原因。
【解析】
(1) 木炭（黑色）还原氧化铜（黑色）生成红色的铜，因此硬质短试管中可观察到黑色固体变成红色；铜的氧化物中，氧化亚铜（$\ce{Cu_{2}O}$）为红色固体，故红色固体也可能是$\ce{Cu_{2}O}$；
(2) 装置内空气中的氧气会与木炭反应生成CO₂，会对木炭还原氧化铜生成的CO₂的检验造成干扰，因此实验前用氮气排尽装置内的空气；
(3) 由图2可知，$\ce{\mathit{m}(CuO):\mathit{m}(C)}$越小时，CO气体浓度越高，即产生的一氧化碳越多；木炭还原氧化铜时先生成CO₂，过量的木炭与生成的CO₂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；化学方程式书写；实验操作目的
【点评】
本题以实验探究形式考查木炭还原氧化铜的反应，结合图像分析反应物质量比与产物的关系，需掌握碳的化学性质及相关反应原理，难度适中。
【难度系数】
0.6
