知识点二 碳单质与某些氧化物反应
3. 木炭还原氧化铜
|实验装置|实验现象|实验结论|
| ---- | ---- | ---- |
||黑色粉末变为色|说明反应中生成了，在反应中，氧化铜失去氧|
||澄清石灰水变|说明反应中生成了，在反应中，碳单质夺去了氧化铜中的氧|
木炭与氧化铜反应的化学方程式为。
［思考］木炭还原氧化铜的实验，反应完成后应先撤出导管再停止加热的原因是什么？
4. 还原反应
含氧化合物里的被夺去的反应属于还原反应。
（1）碳单质与某些氧化物的反应可用于冶金工业。例如，焦炭与氧化铁反应的化学方程式为（用于炼铁工业）。
（2）在高温条件下，碳单质与二氧化碳反应的化学方程式为。
特别提醒：氧化反应和还原反应不属于化学反应的基本反应类型。

3. 红；铜；浑浊；二氧化碳；$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温}2Cu + CO_{2}↑}$
[思考] 防止澄清石灰水倒吸入试管，使试管因骤然冷却而炸裂。
4. 氧
（1）$\ce{2Fe_{2}O_{3} + 3C\xlongequal{高温}4Fe + 3CO_{2}↑}$
（2）$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温}2CO}$

【分析】
本题考查木炭还原氧化铜的实验、还原反应及碳的相关化学性质。解题思路：①根据木炭还原氧化铜的反应现象（黑色氧化铜被还原为红色铜，生成的二氧化碳使澄清石灰水变浑浊）填写实验现象与结论；②正确书写反应的化学方程式，注意反应条件为高温、气体符号的标注；③理解实验操作中“先撤导管后停加热”的原因，防止倒吸；④掌握还原反应的定义，以及碳参与的炼铁、与二氧化碳反应的化学方程式书写。
【解析】
1. 木炭与氧化铜在高温下反应：$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温}2Cu + CO_{2}↑}$，反应中黑色的氧化铜失去氧被还原为红色的铜，因此黑色粉末变为红色，说明生成了铜；反应生成的二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，说明生成了二氧化碳，碳夺取了氧化铜中的氧。
2. 反应完成后先撤出导管再停止加热，是为了防止温度降低，试管内压强减小，澄清石灰水倒吸入热的试管，导致试管因骤然冷却而炸裂。
3. 还原反应的定义：含氧化合物里的氧被夺去的反应，故填“氧”。
4. 焦炭炼铁时，碳与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为$\ce{2Fe_{2}O_{3} + 3C\xlongequal{高温}4Fe + 3CO_{2}↑}$；高温下碳与二氧化碳反应生成一氧化碳，化学方程式为$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温}2CO}$。
【答案】
3. 红；铜；浑浊；二氧化碳；$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温}2Cu + CO_{2}↑}$
［思考］防止澄清石灰水倒吸入试管，使试管因骤然冷却而炸裂。
4. 氧
（1）$\ce{2Fe_{2}O_{3} + 3C\xlongequal{高温}4Fe + 3CO_{2}↑}$
（2）$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温}2CO}$
【知识点】
碳的还原性，化学方程式书写，还原反应
【点评】
本题围绕碳的还原性展开，涵盖实验现象、操作注意事项、反应方程式及还原反应概念，是碳单质化学性质的基础考察题，需准确记忆实验现象和反应原理。
【难度系数】
0.6

1. “钻石恒久远，一颗永流传。”这句广告词体现了钻石的性质是（）。

A.密度大
B.化学性质不活泼
C.熔点高
D.外观美丽

1.B

【分析】
解题思路：先理解广告词“钻石恒久远，一颗永流传”的核心含义，即钻石可长时间保存不易变质；再结合钻石的成分（碳单质），回忆碳单质的化学性质，常温下碳的化学性质不活泼，不易与其他物质反应，据此分析选项得出答案。
【解析】
钻石的主要成分是碳单质。广告词“钻石恒久远，一颗永流传”强调钻石能长时间稳定存在，说明其不易发生化学变化。逐一分析选项：A选项密度大，与钻石长久保存的性质无关；B选项化学性质不活泼，常温下不易与其他物质反应，能长时间稳定存在，符合广告词含义；C选项熔点高，与保存时间长无直接关联；D选项外观美丽，是钻石的外观特点，不是其能长久保存的原因。因此正确选项为B。
【答案】
B
【知识点】
碳的化学性质、单质碳的稳定性
【点评】
本题结合生活中的广告词考查碳单质的化学性质，贴近生活实际，难度较低，主要考查学生对基础知识点的理解与应用。
【难度系数】
0.8

2. 木桩在埋入地下之前，常把埋在地下的部分的表面微微烤焦，这是因为（）。

A.烧掉表面的水分以免毁坏
B.表面生成的碳单质不吸水
C.碳单质易与土壤中的物质反应
D.常温下碳单质的化学性质不活泼

2.D

【分析】
这道题考查碳单质的化学性质，解题思路是：先明确木桩烤焦后埋入地下的部分表面会转化为碳单质，再回忆常温下碳单质的化学性质，逐一分析选项，找出符合原理的答案。
【解析】
木桩埋入地下前烤焦，是因为烤焦后表面形成碳单质。常温下，碳单质的化学性质不活泼，很难与土壤中的氧气、水分等物质发生化学反应，能避免木桩被腐蚀，延长使用寿命。
对选项逐一分析：
A选项：烤焦的主要目的不是烧掉水分，错误；
B选项：碳单质不吸水不是核心原因，错误；
C选项：常温下碳单质不易与土壤中的物质反应，而非易反应，错误；
D选项：符合常温下碳单质化学性质不活泼的特点，正确。
【答案】
D
【知识点】
碳的化学性质
【点评】
本题结合生活实际考查碳的化学性质，属于基础知识点应用，难度不大，需要学生将化学知识与生活现象结合理解。
【难度系数】
0.7

3. 高铁列车的车体材料使用的不锈钢中加入了金属镍增强性能，工业上采用火法炼镍的原理是：$\ce{C + 2NiO\xlongequal{高温} 2Ni + X↑}$。下列说法错误的是（）。

A.反应中X的化学式为$\ce{CO_{2}}$
B.NiO中Ni的化合价为+2价
C.碳过量时，气体产物中可能有CO
D.此反应说明碳具有可燃性

3.D

【分析】
本题为化学基础概念与反应原理的选择题，需逐一分析选项：①根据质量守恒定律（反应前后原子种类、数目不变）确定X的化学式；②利用化合物中正负化合价代数和为0计算NiO中Ni的化合价；③结合碳的化学性质分析碳过量时的气体产物；④明确反应体现的碳的性质（还原性vs可燃性），进而找出错误选项。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：根据质量守恒定律，反应前后原子种类、数目不变。反应前原子总数：C原子1个，Ni原子2个，O原子2个；反应后已知2个Ni原子，故X含1个C原子和2个O原子，化学式为$\ce{CO_{2}}$，A正确。
选项B：$\ce{NiO}$中O元素化合价为-2价，设Ni化合价为$x$，则$x + (-2)=0$，解得$x=+2$，B正确。
选项C：碳过量时，高温下$\ce{CO_{2}}$会与C发生反应：$\ce{CO_{2} + C\xlongequal{高温} 2CO}$，因此气体产物中可能有CO，C正确。
选项D：该反应中碳夺取$\ce{NiO}$中的氧，体现碳的还原性；可燃性是碳与氧气反应的性质，与本题反应无关，故D错误。
【答案】
D
【知识点】
质量守恒定律、化合价计算、碳的化学性质
【点评】
本题考查化学核心基础知识点，涵盖质量守恒定律应用、化合价计算、碳的化学性质等，需准确区分碳的还原性与可燃性，难度适中，属于基础题型。
【难度系数】
0.5

4. 木炭还原氧化铜的实验装置如图所示，下列说法及分析错误的是（）。


A.烘干的木炭粉末与氧化铜粉末须混合均匀
B.网罩的作用是集中火焰，提高温度
C.可观察到澄清石灰水变浑浊
D.产生的气体一定没有 CO

4.D

【分析】
本题考查木炭还原氧化铜实验的相关知识，需逐一分析每个选项，结合实验操作要求、反应条件、产物性质等知识点判断正误，最终找出错误选项。
【解析】
对各选项分析如下：
1. 选项A：将烘干的木炭粉末与氧化铜粉末混合均匀，能增大反应物的接触面积，使反应更充分，该说法正确。
2. 选项B：酒精灯火焰上的网罩可集中火焰，提高加热温度，满足木炭还原氧化铜所需的高温条件，该说法正确。
3. 选项C：木炭还原氧化铜生成二氧化碳，二氧化碳能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，因此可观察到澄清石灰水变浑浊，该说法正确。
4. 选项D：木炭还原氧化铜时，若碳过量或反应不充分，会生成一氧化碳，因此产生的气体中可能含有CO，并非一定没有CO，该说法错误。
综上，错误的说法是选项D。
【答案】
D
【知识点】
碳的还原性、化学实验操作、二氧化碳的性质
【点评】
本题围绕木炭还原氧化铜实验展开，考查实验操作细节、反应条件、产物检验等内容，需要学生掌握实验原理和相关物质的性质，属于初中化学的基础实验题。
【难度系数】
0.5