12.已知A、B为两种黑色粉末，D为红色单质。A、B、C、D四种物质之间的转化关系如图所示：

请回答下列问题：
(1)C的化学式为。
(2)反应①的化学方程式为，该反应中被还原的物质的化学式是。

12.(1)CO₂
(2)C+2CuO$\stackrel{高温}{=\!=\!=}$2Cu+CO₂↑ CuO

【分析】首先根据特征反应推断物质：能使澄清石灰水变浑浊的气体C是二氧化碳；初中常见红色单质D为铜；A、B为黑色粉末，高温反应生成二氧化碳和铜，符合碳还原氧化铜的反应，据此推导各物质并解答问题。
【解析】1. 由C能使澄清石灰水变浑浊，确定C为$\ce{CO_{2}}$；2. D为红色单质，结合反应①的条件（高温）和反应物状态（黑色粉末），可知反应是碳和氧化铜高温反应生成铜和二氧化碳，化学方程式为$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温} 2Cu + CO_{2}\uparrow}$，因此A为$\ce{CuO}$，B为$\ce{C}$，D为$\ce{Cu}$；3. 反应中$\ce{CuO}$失去氧，被还原，故被还原的物质是$\ce{CuO}$。
【答案】(1)$\ce{CO_{2}}$；(2)$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温} 2Cu + CO_{2}\uparrow}$；$\ce{CuO}$
【知识点】碳的还原性；二氧化碳的检验；化学方程式书写
【点评】本题通过物质的特征性质推断物质，结合碳还原氧化铜的反应，考查物质推断与化学方程式书写，是初中化学基础题型，需掌握常见物质的特征反应。
【难度系数】0.6

13.在一密闭的容器中,一定质量的炭粉与过量的氧气在点燃的条件下充分反应,容器内各相关量与时间(从反应开始计时)的对应关系正确的是 ()

13.A

【分析】要解决本题，需结合碳在过量氧气中燃烧的反应（$\ce{C + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}} CO_{2}}$），分析密闭容器内各量的变化规律：1. 反应前后气体分子数：根据化学方程式，1个$\ce{O_{2}}$分子反应生成1个$\ce{CO_{2}}$分子，气体分子总数不变；2. 气体质量：反应前气体为$\ce{O_{2}}$，反应后为$\ce{CO_{2}}$，根据质量守恒，气体质量应随反应进行增大；3. 固体质量：碳为固体，氧气过量时碳完全反应，最终固体质量为0；4. 密闭容器中物质总质量遵循质量守恒定律，始终不变。据此逐一判断图像是否正确。
【解析】碳在过量氧气中燃烧的化学方程式为$\ce{C + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}} CO_{2}}$：
选项A：反应前后气体分子数之比为$1:1$，气体分子总数不变，图像中气体分子数随时间保持恒定，符合变化规律，故A正确；
选项B：反应前气体是$\ce{O_{2}}$，反应后气体是$\ce{CO_{2}}$，根据质量守恒，气体质量应随反应进行增大，反应结束后保持不变，而图像中气体质量逐渐减少，不符合规律，故B错误；
选项C：氧气过量，碳完全反应，最终固体碳的质量应为0，而图像中固体质量最终保持不为0的定值，不符合规律，故C错误；
选项D：密闭容器内，根据质量守恒定律，物质总质量始终不变，而图像中总质量随时间减少，不符合规律，故D错误。
【答案】A
【知识点】质量守恒定律、碳的化学性质、化学方程式的意义
【点评】本题结合碳燃烧反应，考查对反应中各量变化的分析，需掌握质量守恒定律及化学方程式的含义，是初中化学的基础题型。
【难度系数】0.5

14. 如图所示,小洋在实验室中用木炭和氧化铜两种黑色粉末在高温下反应制取单质铜,他联想到单质碳的一些化学性质,认为在该实验中还可能会有CO产生。

【查阅资料】CO气体能使湿润的黄色氯化钯($\mathrm{PdCl}_2$)试纸变蓝。
请回答下列问题:
(1)点燃装置A中的酒精灯,数分钟后发现试管中的黑色固体物质变红,该红色物质是。
(2)装置C中湿润的黄色氯化钯试纸变蓝,说明有(填化学式)生成,证明小洋的判断是正确的。
(3)小洋对CO产生的原因进行了分析:
①木炭和氧化铜在高温条件下反应直接生成了CO。
②木炭与氧化铜反应生成的一种产物与反应物木炭又发生了新的化学反应,生成了CO。
③……
请你从①②中选择其一,用化学方程式表示存在此原因的原理:。
(4)在设计装置时还要考虑环保因素,因此要在装置C后添加装置。

14.(1)铜(或Cu)
(2)CO
(3)选①,C+CuO$\stackrel{高温}{=\!=\!=}$Cu+CO↑(或选②,C+2CuO$\stackrel{高温}{=\!=\!=}$2Cu+CO₂↑,C+CO₂$\stackrel{高温}{=\!=\!=}$2CO)
(4)尾气处理

【分析】
本题围绕木炭还原氧化铜的实验展开，需结合碳的还原性、一氧化碳的性质及实验环保要求分析：
1. 黑色固体变红，对应还原产物铜的颜色特征；
2. 根据资料中CO的特性，判断试纸变色对应的气体；
3. 分析CO生成的两种可能反应，书写对应化学方程式；
4. 结合CO有毒的性质，确定尾气处理措施。
【解析】
(1) 木炭（C）和氧化铜（CuO）在高温下反应，生成红色的铜（Cu），因此红色物质是铜（或Cu）；
(2) 查阅资料可知，CO气体能使湿润的黄色氯化钯试纸变蓝，因此试纸变蓝说明有CO生成；
(3) 原因①：木炭和氧化铜高温直接生成CO，化学方程式为$\ce{C + CuO\xlongequal{高温} Cu + CO↑}$；原因②：反应生成的$\ce{CO_{2}}$与木炭在高温下反应生成CO，对应两个化学方程式：$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温} 2Cu + CO_{2}↑}$、$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温} 2CO}$；
(4) 因为CO有毒，会污染空气，所以需在装置C后添加尾气处理装置（如点燃的酒精灯或气球收集）。
【答案】
(1) 铜(或Cu)
(2) CO
(3) 选①：$\ce{C + CuO\xlongequal{高温} Cu + CO↑}$（或选②：$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温} 2Cu + CO_{2}↑}$、$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温} 2CO}$）
(4) 尾气处理
【知识点】
碳的还原性、一氧化碳的性质、化学方程式书写
【点评】
本题考查木炭还原氧化铜的实验，涵盖产物判断、CO的检验与处理，需掌握碳的相关反应规律，同时关注实验的环保性，属于基础实验题，难度适中。
【难度系数】
0.5

15. (2024·贵州)自然界中,天然金刚石较少。人工合成金刚石通常需要在高温高压条件下才能进行。近期,科学家在一个标准大气压、1 025 ℃条件下,将硅融入镓、铁、镍组成的液态金属中,通入甲烷($CH_4$)气体,硅(Si)与甲烷反应生成四氢化硅($SiH_4$)和石墨(C),石墨在液态金属表面转化成金刚石薄膜,其转化过程如图1和图2所示。金刚石薄膜具有良好的光学透明性和高度的化学稳定性,在多领域有广泛的应用。


(1)从宏观上看,甲烷由元素组成。从微观上看,金刚石由构成。
(2)图1生成石墨的化学方程式为,图2变化的微观实质是。
(3)金刚石薄膜的性质有。

15.(1)碳、氢(或C、H) 碳原子
(2)CH₄+Si$\stackrel{一定条件}{=\!=\!=}$SiH₄+C(石墨) 碳原子排列方式不同(或碳原子的重新排列)
(3)良好的光学透明性和高度的化学稳定性

【分析】
本题围绕人工合成金刚石的情境展开，需结合化学基础概念和题目信息解题：第(1)问根据化学式的宏观元素组成、物质微观构成的规律解答；第(2)问根据题目给出的反应物、生成物、反应条件书写化学方程式，结合碳单质的结构差异分析微观变化；第(3)问直接从题目描述中提取金刚石薄膜的性质。
【解析】
(1) 宏观上，物质由元素组成，甲烷的化学式为$CH_4$，因此甲烷由碳、氢元素组成；金刚石是碳的固态非金属单质，由碳原子直接构成。
(2) 根据题意，反应物为$CH_4$和$Si$，生成物为$SiH_4$和石墨（$C$），反应条件为一定条件，配平后化学方程式为$CH_4+Si\stackrel{一定条件}{=\!=\!=}SiH_4+C(石墨)$；石墨和金刚石均由碳原子构成，二者转化的微观实质是碳原子的排列方式发生改变。
(3) 题目明确说明金刚石薄膜具有良好的光学透明性和高度的化学稳定性，直接提取即可。
【答案】
(1) 碳、氢(或C、H)；碳原子
(2) $CH_4+Si\stackrel{一定条件}{=\!=\!=}SiH_4+C(石墨)$；碳原子排列方式不同(或碳原子的重新排列)
(3) 良好的光学透明性和高度的化学稳定性
【知识点】
物质的组成与构成、化学方程式书写、碳单质的性质与转化
【点评】
本题以新科技情境为载体，考查化学基础知识点，难度较低，学生只需结合题目信息和基础概念即可解答，注重知识的应用与信息提取能力。
【难度系数】
0.8