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二、填空题(共20分)
13. (10分)碳元素让人类的生活多姿多彩,请回答下列问题:
(1)石墨作铅笔芯,利用的性质是
(2)古代用墨书写的字画虽年久但仍不褪色,其中墨汁主要是用
(3)制糖工业中利用活性炭脱色制白糖,所利用的性质是
(4)碳的化合物甲醇($\ce{CH_{3}OH}$)是一种良好的燃料,甲醇在空气中燃烧生成二氧化碳和水。写出该反应的化学方程式:
13. (10分)碳元素让人类的生活多姿多彩,请回答下列问题:
(1)石墨作铅笔芯,利用的性质是
质软、灰黑色
。(2)古代用墨书写的字画虽年久但仍不褪色,其中墨汁主要是用
炭黑
制成的。经久不褪色的原因是常温下,碳的化学性质很稳定
。(3)制糖工业中利用活性炭脱色制白糖,所利用的性质是
物理
(填“物理”或“化学”)性质。(4)碳的化合物甲醇($\ce{CH_{3}OH}$)是一种良好的燃料,甲醇在空气中燃烧生成二氧化碳和水。写出该反应的化学方程式:
$\ce{2CH_{3}OH + 3O_{2}\xlongequal{点燃} 2CO_{2} + 4H_{2}O}$
。答案
(1)质软、灰黑色
(2)炭黑；常温下,碳的化学性质很稳定
(3)物理
(4)$\ce{2CH_{3}OH + 3O_{2}\xlongequal{点燃} 2CO_{2} + 4H_{2}O}$
解析:(1)石墨作铅笔芯主要利用的是石墨质软,轻轻摩擦即可留下痕迹,颜色是灰黑色,便于观看到留下的痕迹。(2)墨汁主要是用炭黑制成的,常温下碳单质化学性质稳定,不易和氧气等其他物质反应,所以经久不褪色。(3)制糖工业中利用活性炭脱色制白糖,利用的是活性炭的吸附性,是物理性质。
(2)炭黑；常温下,碳的化学性质很稳定
(3)物理
(4)$\ce{2CH_{3}OH + 3O_{2}\xlongequal{点燃} 2CO_{2} + 4H_{2}O}$
解析:(1)石墨作铅笔芯主要利用的是石墨质软,轻轻摩擦即可留下痕迹,颜色是灰黑色,便于观看到留下的痕迹。(2)墨汁主要是用炭黑制成的,常温下碳单质化学性质稳定,不易和氧气等其他物质反应,所以经久不褪色。(3)制糖工业中利用活性炭脱色制白糖,利用的是活性炭的吸附性,是物理性质。
解析
【分析】
本题围绕碳单质的性质及相关应用展开，解题时需结合各小问的具体场景，回忆对应碳单质的性质：
1. 石墨作铅笔芯，需明确其留下痕迹的物理性质；
2. 古代字画不褪色，要掌握墨的成分及碳常温下的化学稳定性；
3. 活性炭脱色，需判断吸附性对应的性质类型；
4. 书写甲醇燃烧的化学方程式，需遵循化学方程式的书写规则（写、配、注、等）。
【解析】
(1) 石墨质软，在纸上划过会留下灰黑色的痕迹，因此可作铅笔芯，利用的性质是质软、灰黑色；
(2) 墨汁主要由炭黑制成，常温下碳的化学性质稳定，不易与其他物质发生化学反应，所以古代字画能长久保存不褪色；
(3) 活性炭具有吸附性，可吸附色素，该过程无新物质生成，属于物理变化，因此利用的是物理性质；
(4) 甲醇在空气中燃烧，反应物为$\ce{CH_{3}OH}$和$\ce{O_{2}}$，生成物为$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$，反应条件为点燃，根据原子守恒配平得：$\ce{2CH_{3}OH + 3O_{2}\xlongequal{点燃} 2CO_{2} + 4H_{2}O}$。
【答案】
(1) 质软、灰黑色
(2) 炭黑；常温下，碳的化学性质很稳定
(3) 物理
(4) $\ce{2CH_{3}OH + 3O_{2}\xlongequal{点燃} 2CO_{2} + 4H_{2}O}$
【知识点】
碳单质的性质；化学方程式书写；活性炭的吸附性
【点评】
本题为碳相关的基础知识点考查题，涵盖碳单质的物理性质、化学性质及化学方程式书写，准确记忆基础知识即可解答，难度较低。
【难度系数】
0.8
本题围绕碳单质的性质及相关应用展开，解题时需结合各小问的具体场景，回忆对应碳单质的性质：
1. 石墨作铅笔芯，需明确其留下痕迹的物理性质；
2. 古代字画不褪色，要掌握墨的成分及碳常温下的化学稳定性；
3. 活性炭脱色，需判断吸附性对应的性质类型；
4. 书写甲醇燃烧的化学方程式，需遵循化学方程式的书写规则（写、配、注、等）。
【解析】
(1) 石墨质软，在纸上划过会留下灰黑色的痕迹，因此可作铅笔芯，利用的性质是质软、灰黑色；
(2) 墨汁主要由炭黑制成，常温下碳的化学性质稳定，不易与其他物质发生化学反应，所以古代字画能长久保存不褪色；
(3) 活性炭具有吸附性，可吸附色素，该过程无新物质生成，属于物理变化，因此利用的是物理性质；
(4) 甲醇在空气中燃烧，反应物为$\ce{CH_{3}OH}$和$\ce{O_{2}}$，生成物为$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$，反应条件为点燃，根据原子守恒配平得：$\ce{2CH_{3}OH + 3O_{2}\xlongequal{点燃} 2CO_{2} + 4H_{2}O}$。
【答案】
(1) 质软、灰黑色
(2) 炭黑；常温下，碳的化学性质很稳定
(3) 物理
(4) $\ce{2CH_{3}OH + 3O_{2}\xlongequal{点燃} 2CO_{2} + 4H_{2}O}$
【知识点】
碳单质的性质；化学方程式书写；活性炭的吸附性
【点评】
本题为碳相关的基础知识点考查题，涵盖碳单质的物理性质、化学性质及化学方程式书写，准确记忆基础知识即可解答，难度较低。
【难度系数】
0.8
14. (10 分)(2026·苏州期中)将二氧化碳转化为有机物是实现“碳中和”的途径之一,我国科学家研制了全球首套捕集二氧化碳合成甲醇($\ce{CH_{3}OH}$)的装置,有利于实现“碳中和”。以下是将二氧化碳在一定条件下转化成$\ce{CH_{3}OH}$的流程图。
【查阅资料】甲醇常温下是一种无色液体,易溶于水,熔点为$-97.8\ \mathrm{° C} $,沸点为$64.7\ \mathrm{° C} $。
(1)二氧化碳和甲醇中都含有碳
(2)自然界中消耗二氧化碳的主要途径是植物的光合作用。光合作用中能量的转化方式为
(3)请写出铁粉和水蒸气发生反应的化学方程式
(4)要从$\ce{CH_{3}OH}$和$\ce{H_{2}O}$的混合物中分离出$\ce{CH_{3}OH}$,可选择蒸馏的方法。则蒸馏时应控制温度为
A. 低于$-97.8\ \mathrm{° C} $
B. $-97.8 ～64.7\ \mathrm{° C} $
C. $64.7 ～100\ \mathrm{° C} $
D. 高于$100\ \mathrm{° C} $
【查阅资料】甲醇常温下是一种无色液体,易溶于水,熔点为$-97.8\ \mathrm{° C} $,沸点为$64.7\ \mathrm{° C} $。
(1)二氧化碳和甲醇中都含有碳
元素
(填“元素”或“单质”)。(2)自然界中消耗二氧化碳的主要途径是植物的光合作用。光合作用中能量的转化方式为
光能转化为化学能
。(3)请写出铁粉和水蒸气发生反应的化学方程式
$\ce{3Fe + 4H_{2}O(g)\xlongequal{高温} Fe_{3}O_{4} + 4H_{2}}$
。反应后,氢元素的化合价降低
(填“升高”“降低”或“不变”)。(4)要从$\ce{CH_{3}OH}$和$\ce{H_{2}O}$的混合物中分离出$\ce{CH_{3}OH}$,可选择蒸馏的方法。则蒸馏时应控制温度为
C
(填字母)。A. 低于$-97.8\ \mathrm{° C} $
B. $-97.8 ～64.7\ \mathrm{° C} $
C. $64.7 ～100\ \mathrm{° C} $
D. 高于$100\ \mathrm{° C} $
答案
(1)元素
(2)光能转化为化学能
(3)$\ce{3Fe + 4H_{2}O(g)\xlongequal{高温} Fe_{3}O_{4} + 4H_{2}}$；降低
(4)C
解析:(2)光合作用是植物在光照的作用下将二氧化碳和水转化为有机物和氧气的过程,故其中的能量转化方式为光能转化为化学能。(3)由流程图可知,水蒸气与铁在高温条件下反应生成氢气和四氧化三铁;反应前,水中的氢元素为+1价,反应后,氢气中的氢元素为0价,故氢元素的化合价降低。(4)已知甲醇和水的沸点不同,甲醇沸点为$64.7\ \mathrm{°C}$,水的沸点为$100\ \mathrm{°C}$,可利用蒸馏的方法,将混合物加热到$64.7\ \mathrm{°C}$使甲醇先汽化分离出来,且加热的温度不能超过$100\ \mathrm{°C}$,防止水也被蒸发出来,C正确。
(2)光能转化为化学能
(3)$\ce{3Fe + 4H_{2}O(g)\xlongequal{高温} Fe_{3}O_{4} + 4H_{2}}$；降低
(4)C
解析:(2)光合作用是植物在光照的作用下将二氧化碳和水转化为有机物和氧气的过程,故其中的能量转化方式为光能转化为化学能。(3)由流程图可知,水蒸气与铁在高温条件下反应生成氢气和四氧化三铁;反应前,水中的氢元素为+1价,反应后,氢气中的氢元素为0价,故氢元素的化合价降低。(4)已知甲醇和水的沸点不同,甲醇沸点为$64.7\ \mathrm{°C}$,水的沸点为$100\ \mathrm{°C}$,可利用蒸馏的方法,将混合物加热到$64.7\ \mathrm{°C}$使甲醇先汽化分离出来,且加热的温度不能超过$100\ \mathrm{°C}$,防止水也被蒸发出来,C正确。
解析
【分析】
本题围绕二氧化碳合成甲醇的流程，考查化学基础知识点。（1）需明确宏观物质的组成用元素描述，区分元素与单质的概念；（2）回忆光合作用的能量转化形式；（3）根据流程图确定铁粉与水蒸气反应的产物，书写化学方程式，结合化合价规则判断氢元素化合价变化；（4）利用蒸馏分离混合物的原理，结合甲醇和水的沸点选择合适温度。
【解析】
(1) 二氧化碳和甲醇都是宏观物质，宏观上物质由元素组成，因此都含有碳元素，单质是具体物质类别，故填“元素”。
(2) 光合作用是植物在光照下将CO₂和H₂O转化为有机物和O₂的过程，能量转化为光能转化为化学能，储存在生成的有机物中。
(3) 根据流程图，铁粉与水蒸气在高温下反应生成Fe₃O₄和H₂，化学方程式为$\ce{3Fe + 4H_{2}O(g)\xlongequal{高温} Fe_{3}O_{4} + 4H_{2}}$；反应前水中氢元素化合价为+1价，反应后生成的H₂中氢元素为0价，因此氢元素化合价降低。
(4) 蒸馏分离混合物利用各组分沸点不同，甲醇沸点为64.7℃，水的沸点为100℃，需控制温度使甲醇汽化而水不汽化，故温度范围为64.7～100℃，选C。
【答案】
(1) 元素
(2) 光能转化为化学能
(3) $\ce{3Fe + 4H_{2}O(g)\xlongequal{高温} Fe_{3}O_{4} + 4H_{2}}$；降低
(4) C
【知识点】
物质的元素组成、化学方程式书写、蒸馏原理
【点评】
本题结合“碳中和”情境，考查化学基础概念与实验操作，知识点覆盖全面，难度适中，需学生准确掌握物质组成、反应方程式、分离方法的相关知识。
【难度系数】
0.7
本题围绕二氧化碳合成甲醇的流程，考查化学基础知识点。（1）需明确宏观物质的组成用元素描述，区分元素与单质的概念；（2）回忆光合作用的能量转化形式；（3）根据流程图确定铁粉与水蒸气反应的产物，书写化学方程式，结合化合价规则判断氢元素化合价变化；（4）利用蒸馏分离混合物的原理，结合甲醇和水的沸点选择合适温度。
【解析】
(1) 二氧化碳和甲醇都是宏观物质，宏观上物质由元素组成，因此都含有碳元素，单质是具体物质类别，故填“元素”。
(2) 光合作用是植物在光照下将CO₂和H₂O转化为有机物和O₂的过程，能量转化为光能转化为化学能，储存在生成的有机物中。
(3) 根据流程图，铁粉与水蒸气在高温下反应生成Fe₃O₄和H₂，化学方程式为$\ce{3Fe + 4H_{2}O(g)\xlongequal{高温} Fe_{3}O_{4} + 4H_{2}}$；反应前水中氢元素化合价为+1价，反应后生成的H₂中氢元素为0价，因此氢元素化合价降低。
(4) 蒸馏分离混合物利用各组分沸点不同，甲醇沸点为64.7℃，水的沸点为100℃，需控制温度使甲醇汽化而水不汽化，故温度范围为64.7～100℃，选C。
【答案】
(1) 元素
(2) 光能转化为化学能
(3) $\ce{3Fe + 4H_{2}O(g)\xlongequal{高温} Fe_{3}O_{4} + 4H_{2}}$；降低
(4) C
【知识点】
物质的元素组成、化学方程式书写、蒸馏原理
【点评】
本题结合“碳中和”情境，考查化学基础概念与实验操作，知识点覆盖全面，难度适中，需学生准确掌握物质组成、反应方程式、分离方法的相关知识。
【难度系数】
0.7
三、实验探究题(共34分)
15.(18分)实验室现有高锰酸钾、块状石灰石、稀硫酸、稀盐酸、浓盐酸、棉花以及下列仪器及装置。
请回答下列问题：
(1)仪器①的名称是
(2)利用上述仪器和试剂制取氧气,反应的化学方程式为
(3)实验室常用装置B和
(4)选用C装置收集二氧化碳的原因是:在相同条件下,二氧化碳的密度比空气的密度
(5)若用装置G来干燥制取的二氧化碳,则气体应从
15.(18分)实验室现有高锰酸钾、块状石灰石、稀硫酸、稀盐酸、浓盐酸、棉花以及下列仪器及装置。
请回答下列问题：
(1)仪器①的名称是
长颈漏斗
。(2)利用上述仪器和试剂制取氧气,反应的化学方程式为
$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta} K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$
，利用装置A制氧气还需改进的地方是在试管口塞一团棉花
。在上述收集气体的装置中,不能用于收集氧气的是D
(填字母)。(3)实验室常用装置B和
块状石灰石、稀盐酸
(填试剂名称)制取$\ce{CO_{2}}$,其反应的化学方程式为$\ce{CaCO_{3} + 2HCl\xlongequal{} CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
。若使用装置F作为制取$\ce{CO_{2}}$的发生装置。与装置B比较,除了利用废物的优点外,请写出另一个优点:可以控制反应的发生和停止
。(4)选用C装置收集二氧化碳的原因是:在相同条件下,二氧化碳的密度比空气的密度
大
(填“大”或“小”)。(5)若用装置G来干燥制取的二氧化碳,则气体应从
b
(填“a”或“b”)管口进入。答案
(1)长颈漏斗
(2)$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta} K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$；在试管口塞一团棉花；D
(3)块状石灰石、稀盐酸；$\ce{CaCO_{3} + 2HCl\xlongequal{} CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$；可以控制反应的发生和停止
(4)大
(5)b
解析:(2)题目中给出的是利用高锰酸钾制取氧气;高锰酸钾制氧气应在试管口放一团棉花,防止固体粉末进入导管;不能用于收集氧气的是D,因为氧气密度比空气大,无法用向下排空气法收集。(3)实验室常用装置B和块状石灰石、稀盐酸制取$\ce{CO_{2}}$,该反应为碳酸钙和稀盐酸生成氯化钙、二氧化碳和水;装置F带有止水夹和铜网(装有块状石灰石),关闭止水夹,内部气体增多,压强增大,液体被压到铜网之下,固液分离,反应停止,打开止水夹,气体输出,压强减小,液体重新进入铜网,固液接触,反应发生,所以装置F可以控制块状石灰石和稀盐酸的接触,从而控制反应的发生和停止。(4)因为二氧化碳密度比空气大,可以用向上排空气法收集。(5)G装置为装有浓硫酸的万能瓶,干燥二氧化碳需要将气体通入溶液中,则气体应该从b口进入。
(2)$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta} K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$；在试管口塞一团棉花；D
(3)块状石灰石、稀盐酸；$\ce{CaCO_{3} + 2HCl\xlongequal{} CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$；可以控制反应的发生和停止
(4)大
(5)b
解析:(2)题目中给出的是利用高锰酸钾制取氧气;高锰酸钾制氧气应在试管口放一团棉花,防止固体粉末进入导管;不能用于收集氧气的是D,因为氧气密度比空气大,无法用向下排空气法收集。(3)实验室常用装置B和块状石灰石、稀盐酸制取$\ce{CO_{2}}$,该反应为碳酸钙和稀盐酸生成氯化钙、二氧化碳和水;装置F带有止水夹和铜网(装有块状石灰石),关闭止水夹,内部气体增多,压强增大,液体被压到铜网之下,固液分离,反应停止,打开止水夹,气体输出,压强减小,液体重新进入铜网,固液接触,反应发生,所以装置F可以控制块状石灰石和稀盐酸的接触,从而控制反应的发生和停止。(4)因为二氧化碳密度比空气大,可以用向上排空气法收集。(5)G装置为装有浓硫酸的万能瓶,干燥二氧化碳需要将气体通入溶液中,则气体应该从b口进入。
解析
【分析】
本题围绕实验室气体制取展开，需逐步分析各问题：
1. 识别仪器：根据常见仪器的外观特征，判断仪器①为长颈漏斗。
2. 氧气制取：题目提供高锰酸钾，故采用高锰酸钾加热分解制氧气；装置A是固体加热型，高锰酸钾制氧需在试管口塞棉花防止粉末进入导管；氧气密度比空气大、不易溶于水，收集可用向上排空气法（C）或排水法（E），不能用向下排空气法（D）。
3. 二氧化碳制取：实验室用块状石灰石和稀盐酸制取CO₂（稀硫酸会因生成微溶硫酸钙阻碍反应，故不用）；装置F通过止水夹控制压强，实现固液分离与接触，从而控制反应的发生和停止。
4. 二氧化碳收集：向上排空气法利用CO₂密度比空气大的性质。
5. 气体干燥：用浓硫酸干燥时，万能瓶需“长进短出”，气体从长管b进入才能充分接触浓硫酸。
【解析】
(1) 仪器①是长颈漏斗，为常见的添加液体的仪器。
(2) 高锰酸钾受热分解的化学方程式为$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta} K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$；用高锰酸钾制氧气时，试管口塞棉花可防止加热时高锰酸钾粉末进入导管；氧气密度比空气大，不能用向下排空气法（D）收集，故填D。
(3) 实验室制取CO₂选用块状石灰石和稀盐酸，反应的化学方程式为$\ce{CaCO_{3} + 2HCl\xlongequal{} CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$；装置F关闭止水夹时，内部压强增大，液体被压离铜网，固液分离，反应停止；打开止水夹，压强减小，液体回落，固液接触，反应发生，因此优点是可以控制反应的发生和停止。
(4) 向上排空气法收集气体的依据是气体密度比空气大，故CO₂密度比空气大。
(5) 用装置G干燥CO₂时，气体需通入浓硫酸中，因此从长管b进入，保证气体与浓硫酸充分接触。
【答案】
(1) 长颈漏斗
(2) $\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta} K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$；在试管口塞一团棉花；D
(3) 块状石灰石、稀盐酸；$\ce{CaCO_{3} + 2HCl\xlongequal{} CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$；可以控制反应的发生和停止
(4) 大
(5) b
【知识点】
实验室气体制取；气体收集与干燥；实验装置评价
【点评】
本题考查初中化学核心实验——常见气体的制取、收集与干燥，涉及仪器识别、反应原理、装置选择及装置评价，注重对实验细节和原理的理解，是基础实验的典型考查形式。
【难度系数】
0.3
本题围绕实验室气体制取展开，需逐步分析各问题：
1. 识别仪器：根据常见仪器的外观特征，判断仪器①为长颈漏斗。
2. 氧气制取：题目提供高锰酸钾，故采用高锰酸钾加热分解制氧气；装置A是固体加热型，高锰酸钾制氧需在试管口塞棉花防止粉末进入导管；氧气密度比空气大、不易溶于水，收集可用向上排空气法（C）或排水法（E），不能用向下排空气法（D）。
3. 二氧化碳制取：实验室用块状石灰石和稀盐酸制取CO₂（稀硫酸会因生成微溶硫酸钙阻碍反应，故不用）；装置F通过止水夹控制压强，实现固液分离与接触，从而控制反应的发生和停止。
4. 二氧化碳收集：向上排空气法利用CO₂密度比空气大的性质。
5. 气体干燥：用浓硫酸干燥时，万能瓶需“长进短出”，气体从长管b进入才能充分接触浓硫酸。
【解析】
(1) 仪器①是长颈漏斗，为常见的添加液体的仪器。
(2) 高锰酸钾受热分解的化学方程式为$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta} K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$；用高锰酸钾制氧气时，试管口塞棉花可防止加热时高锰酸钾粉末进入导管；氧气密度比空气大，不能用向下排空气法（D）收集，故填D。
(3) 实验室制取CO₂选用块状石灰石和稀盐酸，反应的化学方程式为$\ce{CaCO_{3} + 2HCl\xlongequal{} CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$；装置F关闭止水夹时，内部压强增大，液体被压离铜网，固液分离，反应停止；打开止水夹，压强减小，液体回落，固液接触，反应发生，因此优点是可以控制反应的发生和停止。
(4) 向上排空气法收集气体的依据是气体密度比空气大，故CO₂密度比空气大。
(5) 用装置G干燥CO₂时，气体需通入浓硫酸中，因此从长管b进入，保证气体与浓硫酸充分接触。
【答案】
(1) 长颈漏斗
(2) $\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta} K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$；在试管口塞一团棉花；D
(3) 块状石灰石、稀盐酸；$\ce{CaCO_{3} + 2HCl\xlongequal{} CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$；可以控制反应的发生和停止
(4) 大
(5) b
【知识点】
实验室气体制取；气体收集与干燥；实验装置评价
【点评】
本题考查初中化学核心实验——常见气体的制取、收集与干燥，涉及仪器识别、反应原理、装置选择及装置评价，注重对实验细节和原理的理解，是基础实验的典型考查形式。
【难度系数】
0.3
