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【例1】 金刚石、石墨和$\ce{C_{60}}$都是由碳元素组成的单质，下列说法正确的是（）
A.它们是同一种物质
B.它们碳原子的排列方式不同
C.它们的化学性质不同
D.它们的物理性质相同
思路分析：解答本题的关键是熟记金刚石、石墨和$\ce{C_{60}}$物理性质的差异。
答案：B
点拨：金刚石、石墨和$\ce{C_{60}}$是由碳元素组成的不同单质，它们的物理性质差异很大，化学性质相同。金刚石和石墨都由碳原子构成，$\ce{C_{60}}$由$\ce{C_{60}}$分子构成，它们的碳原子的排列方式不同。
A.它们是同一种物质
B.它们碳原子的排列方式不同
C.它们的化学性质不同
D.它们的物理性质相同
思路分析：解答本题的关键是熟记金刚石、石墨和$\ce{C_{60}}$物理性质的差异。
答案：B
点拨：金刚石、石墨和$\ce{C_{60}}$是由碳元素组成的不同单质，它们的物理性质差异很大，化学性质相同。金刚石和石墨都由碳原子构成，$\ce{C_{60}}$由$\ce{C_{60}}$分子构成，它们的碳原子的排列方式不同。
答案
B
解析
【分析】
首先明确金刚石、石墨和$\ce{C_{60}}$是碳元素组成的不同单质（同素异形体），解题时需逐一分析选项：A选项需判断是否为同一种物质，B选项需明确物理性质差异的原因，C选项需区分化学性质的异同，D选项需判断物理性质的特点，结合同素异形体的结构与性质规律即可得出结论。
【解析】
逐个分析选项：
A. 金刚石、石墨和$\ce{C_{60}}$是碳元素组成的不同单质，属于同素异形体，不是同一种物质，A错误；
B. 三者碳原子的排列方式不同，这是它们物理性质差异大的根本原因，B正确；
C. 它们均为碳元素组成的单质，化学性质相同，C错误；
D. 由于碳原子排列方式不同，它们的物理性质差异很大（如金刚石硬度大、石墨质软），D错误。
综上，答案选B。
【答案】
B
【知识点】
碳的同素异形体、碳单质的性质
【点评】
本题考查碳的同素异形体的结构与性质的对应关系，核心是理解“结构决定性质”的规律，需区分同素异形体的化学性质相同、物理性质不同的特点，是初中化学的基础考点，需准确掌握。
【难度系数】
0.7
首先明确金刚石、石墨和$\ce{C_{60}}$是碳元素组成的不同单质（同素异形体），解题时需逐一分析选项：A选项需判断是否为同一种物质，B选项需明确物理性质差异的原因，C选项需区分化学性质的异同，D选项需判断物理性质的特点，结合同素异形体的结构与性质规律即可得出结论。
【解析】
逐个分析选项：
A. 金刚石、石墨和$\ce{C_{60}}$是碳元素组成的不同单质，属于同素异形体，不是同一种物质，A错误；
B. 三者碳原子的排列方式不同，这是它们物理性质差异大的根本原因，B正确；
C. 它们均为碳元素组成的单质，化学性质相同，C错误；
D. 由于碳原子排列方式不同，它们的物理性质差异很大（如金刚石硬度大、石墨质软），D错误。
综上，答案选B。
【答案】
B
【知识点】
碳的同素异形体、碳单质的性质
【点评】
本题考查碳的同素异形体的结构与性质的对应关系，核心是理解“结构决定性质”的规律，需区分同素异形体的化学性质相同、物理性质不同的特点，是初中化学的基础考点，需准确掌握。
【难度系数】
0.7
【例2】如图所示，请你选用下列装置回答问题：
(1)若要制得并验证二氧化碳，选用的装置是（用字母表示），验证时产生的现象是，该反应的化学方程式为。
(2)若将制得的二氧化碳转化为一氧化碳，并验证一氧化碳的还原性，选用的装置是（用字母表示），验证时产生的现象是，该反应的化学方程式为，尾气中含有毒气体，排放到空气中容易造成污染，处理尾气的方法是。
思路分析：这是一道实验室制取$\ce{CO_{2}}$，并将$\ce{CO_{2}}$转化为$\ce{CO}$，然后用$\ce{CO}$再还原$\ce{CuO}$的综合实验题，解答本题的关键是掌握实验室制$\ce{CO_{2}}$的反应原理、实验装置和检验方法以及$\ce{CO}$还原$\ce{CuO}$的反应原理。
答案：(1)AD 澄清石灰水变浑浊 $\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$
(2)CB 装置B中黑色粉末变成红色 $\ce{CO + CuO \xlongequal{\Delta} Cu + CO_{2}}$ 收集或点燃
点拨：实验室选用A装置制取$\ce{CO_{2}}$，用澄清石灰水鉴别$\ce{CO_{2}}$气体。$\ce{CO_{2}}$转化为$\ce{CO}$的方法是通过灼热的炭层，装置是C。验证$\ce{CO}$的还原性可将$\ce{CO}$通过灼热的$\ce{CuO}$，装置是B。尾气中含有$\ce{CO}$，$\ce{CO}$有毒，处理尾气的方法可以将尾气收集，也可以将$\ce{CO}$点燃转化成$\ce{CO_{2}}$，再排放。
(1)若要制得并验证二氧化碳，选用的装置是（用字母表示），验证时产生的现象是，该反应的化学方程式为。
(2)若将制得的二氧化碳转化为一氧化碳，并验证一氧化碳的还原性，选用的装置是（用字母表示），验证时产生的现象是，该反应的化学方程式为，尾气中含有毒气体，排放到空气中容易造成污染，处理尾气的方法是。
思路分析：这是一道实验室制取$\ce{CO_{2}}$，并将$\ce{CO_{2}}$转化为$\ce{CO}$，然后用$\ce{CO}$再还原$\ce{CuO}$的综合实验题，解答本题的关键是掌握实验室制$\ce{CO_{2}}$的反应原理、实验装置和检验方法以及$\ce{CO}$还原$\ce{CuO}$的反应原理。
答案：(1)AD 澄清石灰水变浑浊 $\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$
(2)CB 装置B中黑色粉末变成红色 $\ce{CO + CuO \xlongequal{\Delta} Cu + CO_{2}}$ 收集或点燃
点拨：实验室选用A装置制取$\ce{CO_{2}}$，用澄清石灰水鉴别$\ce{CO_{2}}$气体。$\ce{CO_{2}}$转化为$\ce{CO}$的方法是通过灼热的炭层，装置是C。验证$\ce{CO}$的还原性可将$\ce{CO}$通过灼热的$\ce{CuO}$，装置是B。尾气中含有$\ce{CO}$，$\ce{CO}$有毒，处理尾气的方法可以将尾气收集，也可以将$\ce{CO}$点燃转化成$\ce{CO_{2}}$，再排放。
答案
解：
(1) 选用的装置是$\boldsymbol{AD}$，验证时产生的现象是澄清石灰水变浑浊，该反应的化学方程式为$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$。
(2) 选用的装置是$\boldsymbol{CB}$，验证时产生的现象是装置B中黑色粉末逐渐变成红色，该反应的化学方程式为$\ce{CO + CuO \xlongequal{\Delta} Cu + CO_{2}}$，处理尾气的方法是点燃尾气（或用气球收集尾气后集中处理）。
(1) 选用的装置是$\boldsymbol{AD}$，验证时产生的现象是澄清石灰水变浑浊，该反应的化学方程式为$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$。
(2) 选用的装置是$\boldsymbol{CB}$，验证时产生的现象是装置B中黑色粉末逐渐变成红色，该反应的化学方程式为$\ce{CO + CuO \xlongequal{\Delta} Cu + CO_{2}}$，处理尾气的方法是点燃尾气（或用气球收集尾气后集中处理）。
解析
【分析】
要解决本题，需分两小问逐步分析：(1) 制取二氧化碳需选固液不加热型发生装置，验证二氧化碳需用澄清石灰水的装置，据此确定装置组合；结合二氧化碳的检验原理分析现象和反应方程式。(2) 二氧化碳转化为一氧化碳需用灼热木炭的装置，验证一氧化碳还原性需用还原氧化铜的装置，结合一氧化碳还原氧化铜的反应特点分析现象和方程式，再根据一氧化碳的毒性确定尾气处理方法。
【解析】
(1) 实验室制取二氧化碳用石灰石（固体）和稀盐酸（液体），反应不需要加热，因此发生装置选A；验证二氧化碳需将气体通入澄清石灰水，对应装置D，故选用装置AD。二氧化碳与澄清石灰水反应生成碳酸钙白色沉淀，因此验证现象为澄清石灰水变浑浊，反应的化学方程式为$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$。
(2) 二氧化碳转化为一氧化碳，需让二氧化碳与灼热的木炭反应，对应装置C；验证一氧化碳的还原性，利用一氧化碳在加热条件下还原氧化铜，对应装置B，故选用装置CB。氧化铜为黑色固体，被还原为红色的铜，因此验证现象为装置B中黑色粉末变成红色，反应的化学方程式为$\ce{CO + CuO \xlongequal{\Delta} Cu + CO_{2}}$。尾气中含有有毒的一氧化碳，处理方法是点燃（将其转化为无毒的二氧化碳）或用气球收集后集中处理。
【答案】
(1) $\boldsymbol{AD}$；澄清石灰水变浑浊；$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$
(2) $\boldsymbol{CB}$；装置B中黑色粉末变成红色；$\ce{CO + CuO \xlongequal{\Delta} Cu + CO_{2}}$；点燃尾气（或用气球收集尾气后集中处理）
【知识点】
二氧化碳的制取；二氧化碳的化学性质；一氧化碳的还原性
【点评】
本题为气体制备、转化与性质验证的综合实验题，考查了实验室制取二氧化碳的装置选择、二氧化碳的检验、一氧化碳的制备及还原性验证，需掌握相关实验原理和装置特点，难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决本题，需分两小问逐步分析：(1) 制取二氧化碳需选固液不加热型发生装置，验证二氧化碳需用澄清石灰水的装置，据此确定装置组合；结合二氧化碳的检验原理分析现象和反应方程式。(2) 二氧化碳转化为一氧化碳需用灼热木炭的装置，验证一氧化碳还原性需用还原氧化铜的装置，结合一氧化碳还原氧化铜的反应特点分析现象和方程式，再根据一氧化碳的毒性确定尾气处理方法。
【解析】
(1) 实验室制取二氧化碳用石灰石（固体）和稀盐酸（液体），反应不需要加热，因此发生装置选A；验证二氧化碳需将气体通入澄清石灰水，对应装置D，故选用装置AD。二氧化碳与澄清石灰水反应生成碳酸钙白色沉淀，因此验证现象为澄清石灰水变浑浊，反应的化学方程式为$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$。
(2) 二氧化碳转化为一氧化碳，需让二氧化碳与灼热的木炭反应，对应装置C；验证一氧化碳的还原性，利用一氧化碳在加热条件下还原氧化铜，对应装置B，故选用装置CB。氧化铜为黑色固体，被还原为红色的铜，因此验证现象为装置B中黑色粉末变成红色，反应的化学方程式为$\ce{CO + CuO \xlongequal{\Delta} Cu + CO_{2}}$。尾气中含有有毒的一氧化碳，处理方法是点燃（将其转化为无毒的二氧化碳）或用气球收集后集中处理。
【答案】
(1) $\boldsymbol{AD}$；澄清石灰水变浑浊；$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$
(2) $\boldsymbol{CB}$；装置B中黑色粉末变成红色；$\ce{CO + CuO \xlongequal{\Delta} Cu + CO_{2}}$；点燃尾气（或用气球收集尾气后集中处理）
【知识点】
二氧化碳的制取；二氧化碳的化学性质；一氧化碳的还原性
【点评】
本题为气体制备、转化与性质验证的综合实验题，考查了实验室制取二氧化碳的装置选择、二氧化碳的检验、一氧化碳的制备及还原性验证，需掌握相关实验原理和装置特点，难度适中。
【难度系数】
0.6
【例3】 将3 g木炭和6 g氧气置于密闭容器中点燃，充分反应，产物为()
A.CO
B.CO₂
C.CO和CO₂
D.无法确定
思路分析:掌握碳的化学性质,选用极端假设法是正确解题的关键。
答案:C
点拨:充分燃烧时,根据$\ce{C + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}} CO_{2}}$可得$\dfrac{m(\mathrm{C})}{m(\mathrm{O}_{2})}=\dfrac{12}{32}=\dfrac{3}{8}$;不充分燃烧时,
根据$\ce{2C + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}} 2CO}$可得$\dfrac{m(\mathrm{C})}{m(\mathrm{O}_{2})}=\dfrac{24}{32}=\dfrac{3}{4}$。由题意可知,$\dfrac{m(\mathrm{C})}{m(\mathrm{O}_{2})}=\dfrac{3\ \mathrm{g}}{6\ \mathrm{g}}=\dfrac{1}{2}$,即$\dfrac{3}{8}＜\dfrac{m(\mathrm{C})}{m(\mathrm{O}_{2})}＜\dfrac{3}{4}$,所以产物为CO和CO₂的混合气体。
A.CO
B.CO₂
C.CO和CO₂
D.无法确定
思路分析:掌握碳的化学性质,选用极端假设法是正确解题的关键。
答案:C
点拨:充分燃烧时,根据$\ce{C + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}} CO_{2}}$可得$\dfrac{m(\mathrm{C})}{m(\mathrm{O}_{2})}=\dfrac{12}{32}=\dfrac{3}{8}$;不充分燃烧时,
根据$\ce{2C + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}} 2CO}$可得$\dfrac{m(\mathrm{C})}{m(\mathrm{O}_{2})}=\dfrac{24}{32}=\dfrac{3}{4}$。由题意可知,$\dfrac{m(\mathrm{C})}{m(\mathrm{O}_{2})}=\dfrac{3\ \mathrm{g}}{6\ \mathrm{g}}=\dfrac{1}{2}$,即$\dfrac{3}{8}＜\dfrac{m(\mathrm{C})}{m(\mathrm{O}_{2})}＜\dfrac{3}{4}$,所以产物为CO和CO₂的混合气体。
答案
C
解析
【分析】
碳在氧气中燃烧时，氧气充足会生成二氧化碳，氧气不足会生成一氧化碳，因此可采用极端假设法，分别计算两种反应中碳与氧气的质量比，再将题目中实际的碳、氧气质量比与这两个比值对比，即可判断反应产物。
【解析】
1. 写出碳充分燃烧和不充分燃烧的化学方程式，计算对应碳与氧气的质量比：
充分燃烧（氧气充足）：$\ce{C + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}} CO_{2}}$，此时$m(\mathrm{C}):m(\mathrm{O}_{2})=12:32=3:8$；
不充分燃烧（氧气不足）：$\ce{2C + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}} 2CO}$，此时$m(\mathrm{C}):m(\mathrm{O}_{2})=24:32=3:4$。
2. 计算题目中实际的碳、氧气质量比：$m(\mathrm{C}):m(\mathrm{O}_{2})=3\ \mathrm{g}:6\ \mathrm{g}=1:2$。
3. 对比比值：$\frac{3}{8} ＜ \frac{1}{2} ＜ \frac{3}{4}$，说明反应既生成CO又生成CO₂，因此产物为两者的混合物。
【答案】
C
【知识点】
碳的化学性质、化学方程式的计算
【点评】
本题利用极端假设法判断碳与氧气反应的产物，核心是掌握两种燃烧情况的质量比关系，是考查碳的化学性质的典型题型，解题思路清晰，适合巩固相关知识点。
【难度系数】
0.6
碳在氧气中燃烧时，氧气充足会生成二氧化碳，氧气不足会生成一氧化碳，因此可采用极端假设法，分别计算两种反应中碳与氧气的质量比，再将题目中实际的碳、氧气质量比与这两个比值对比，即可判断反应产物。
【解析】
1. 写出碳充分燃烧和不充分燃烧的化学方程式，计算对应碳与氧气的质量比：
充分燃烧（氧气充足）：$\ce{C + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}} CO_{2}}$，此时$m(\mathrm{C}):m(\mathrm{O}_{2})=12:32=3:8$；
不充分燃烧（氧气不足）：$\ce{2C + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}} 2CO}$，此时$m(\mathrm{C}):m(\mathrm{O}_{2})=24:32=3:4$。
2. 计算题目中实际的碳、氧气质量比：$m(\mathrm{C}):m(\mathrm{O}_{2})=3\ \mathrm{g}:6\ \mathrm{g}=1:2$。
3. 对比比值：$\frac{3}{8} ＜ \frac{1}{2} ＜ \frac{3}{4}$，说明反应既生成CO又生成CO₂，因此产物为两者的混合物。
【答案】
C
【知识点】
碳的化学性质、化学方程式的计算
【点评】
本题利用极端假设法判断碳与氧气反应的产物，核心是掌握两种燃烧情况的质量比关系，是考查碳的化学性质的典型题型，解题思路清晰，适合巩固相关知识点。
【难度系数】
0.6
