全国初中化学竞赛《碳及氧化物》试题精编（含答案解析）

全国初中化学竞赛试题精编

《碳及氧化物》

姓名：_________ 班级：_________ 学号：_________

一、选择题

1．题图是一个研究动物呼吸的装置，该装置放在室温的环境中，经过一段时间后，着色水滴将（    ）

A．向试管方向移动

B．向远离试管的方向移动

C．先移向试管后远离试管

D．保持不动

2．2022年2月第24届冬季奥林匹克运动会在我国北京-张家口举办。比赛中冬奥会速滑赛道冰面修复时，工作人员最后喷向冰面的物质是（    ）

A．液氮                            B．干冰                            C．水                               D．消毒剂

3．商店里出售的橡胶运动鞋，鞋底有黑、白两种，黑色橡胶鞋底耐磨，这是因为在橡胶中加入了一种耐磨的填料，这种耐磨的填料是（    ）

A．石墨粉                        B．活性炭                         C．炭黑                            D．木炭粉

4．科学家在制备碳纳米管时得到了一种由碳原子构成的副产品，该副产品外观类似泡沫、质地轻盈，被称为碳纳米泡沫，它的发现极大地推动了碳素材料的研究。下列说法不正确的是（　　）

A．碳纳米泡沫和碳纳米管属于同种物质

B．碳纳米泡沫是一种单质

C．碳纳米泡沫在氧气中完全燃烧的产物是二氧化碳

D．碳纳米泡沫在一定条件下可以还原氧化铜

5．如图是自然界中碳、氧循环简图(X为H₂CO₃，Y为C₆H₁₂O₆)。下列说法不正确的是（    ）

A．图一中的转化1是酸雨形成的主要原因

B．图二中可实现有机物与无机物的相互转化

C．绿色植物通过光合作用，将太阳能转化成化学能

D．碳循环和氧循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定

6．在相同的温度和压强下，相同体积的气体含有相同的分子数，反之亦然。取同温同压下的相同体积的CO和O₂混合，在一定条件下充分反应，恢复到初始温度和压强，下列说法正确的是（    ）

A．参加反应的CO和 O₂的体积比为2：1

B．生成CO₂的分子个数为原来分子总数的三分之二

C．反应后气体中C、O原子的个数比为1：2

D．反应后气体的体积为原来的四分之三

7．石墨烯可用机械剥离法从石墨中剥离制得。它是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体（如图），图中每一个小球代表一个碳原子。它是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。关于石墨烯，下列说法错误的是（　　） 

A．石墨烯和金刚石都由碳元素组成

B．石墨烯的导电性比银强

C．石墨烯中每个碳原子为三个六元环共用

D．从石墨中剥离出石墨烯属于物理变化

8．下列四个装置都能制取二氧化碳，其中能随时控制反应的发生和停止的是（　　）

A．①②④                           B．①③④                       C．①②③                       D．②④

9．三氧化二碳（C₂O₃）是某星球大气的成分之一，其化学性质与一氧化碳相似。下列关于三氧化二碳的说法中正确的是（　　）  

A．三氧化二碳的密度比空气小

B．三氧化二碳在一定条件下能还原氧化铁

C．三氧化二碳能使澄清石灰水变浑浊

D．三氧化二碳中碳元素的化合价为+2

10．对于化学反应，我们不但要考虑加入的试剂，还要考虑环境中的其他物质对化学反应的影响。教材中“木炭还原氧化铜”的实验（如图），下列说法错误的是（　　）

A．试管A中，除C、CuO外，还可能有氧气参与反应

B．除木炭可以还原氧化铜外，经反应生成的一氧化碳不能还原氧化铜

C．要排除环境对该反应的影响，还可以采取抽成真空（或充入氮气等保护气体）等措施

D．进入试管B的气体，除二氧化碳外，还可能有氧气或空气、氮气、一氧化碳

11．草酸(H₂C₂O₄)受热分解生成二氧化碳、一氧化碳和水。为验证草酸分解产物，将产物持续通入下列装置。对该实验的分析正确的是（　　）

A．该实验中①、②装置可以互换

B．若③中停止加热，④中液体会倒吸入硬质玻璃管中

C．反应结束后，③中的固体物质一定属于混合物

D．若分解产物停止通入时，③中生成的铜不会变成氧化铜

12．明代民族英雄于谦的石灰吟：“千锤万击出深山，烈火焚烧若等闲，粉身碎骨浑不怕，要留清白在人间”，这四句诗所描写的物质依次是（　　）

A．石灰石、熟石灰、生石灰、碳酸钙

B．石灰石、生石灰、熟石灰、碳酸钙

C．碳酸钙、生石灰、熟石灰、石灰石

D．生石灰、熟石灰、石灰石、碳酸钙

13．气体X可能含有氢气、一氧化碳和二氧化碳中的一种或几种。将气体X依次通过灼热氧化铜和澄清石灰水，观察到黑色固体变红、澄清石灰水变浑浊，气体X组成的可能性有（　　）

A．2种                             B．3种                         C．4种                         D．5种

14．某无色气体可能含有CO₂、CO、H₂中的一种或几种，依次进行以下实验（假设每步反应均完全进行）：①通过赤热的炭层后，恢复到原状态，气体体积增大（提示：相同条件下，气体的体积和气体的分数成正比）②通过灼热的CuO时，固体变成红色③通过白色CuSO₄粉末时无明显现象（提示：白色CuSO₄粉末遇水变蓝）④通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊，下列判断正确的是（　　）

A．原混合气体中一定含有CO₂和CO，一定没有H₂

B．原混合气体中一定没有CO和H₂，一定含有CO

C．原混台气体中一定含有CO₂，可能含有CO，一定没有H₂

D．原混合气体中无法确定是否含CO₂

15．如图中X、Y、Z是初中化学常见物质，箭头表示物质之间可以向箭头方向一步转化，下列说法中不正确的是（　　）

A．若X是SO₂，则Z可能是O₂

B．若X是H₂O，则Z可能是O₂

C．若X是O₂，则Z可能是CO₂

D．若X是CO₂，则Z可能是H₂CO₃

16．在托盘天平两边各放一只质量相等的烧杯，内盛等质量、等溶质质量分数的足量的稀盐酸。将质量相等的石灰石和熟石灰分别放入天平的左盘和右盘的烧杯中，反应完毕后，天平会向哪一边倾斜（    ）

A．右边                            B．左边                            C．不倾斜，仍然平衡       D．无法确定

17．如图为改良版的“验证二氧化碳化学性质”的实验装置。用一根铁丝穿4片紫色石蕊试纸，按图示将稀硫酸和水滴加到相应的试纸上，下列说法错误的是（    ） 

A．图中1、3变为红色，2、4不变色

B．若将稀硫酸换成稀醋酸也可以得到符合题意的实验结果，因它们都属于酸

C．该实验证明二氧化碳能与石蕊发生反应生成红色物质

D．该实验的优点是将四个实验改成一个实验，对比性强

18．某兴趣小组用如图所示装置测定本地石灰石中碳酸钙的质量分数，下列说法不正确的是（　　）

A．检查装置的气密性时，向上移动c管，观察b、c管中是否有稳定的液面差

B．读取b管中的气体体积时，要移动c管，使b、c管中的液面保持同一高度

C．a导管的作用是防止实验测定的结果偏小

D．b管中油的作用是防止实验测定的结果偏小

19．在由CO和O₂组成的混合气体中，测知碳元素的质量分数为18%，则混合气体中CO和O₂的质量比为（　　）

A．2:1                                 B．1:2                             C．29：21                       D．21：29

20．如图表示一定质量的氧化铜和炭粉的混合物在受热过程中各物质质量随时间的变化趋势。下列说法中错误的是（　　） 

A．t₁时，开始发生反应

B．t₁和t₂时，固体中铜元素质量相等

C．b是固体混合物的质量

D．d是二氧化碳的质量

21．某气体中可能含有CO₂、O₂、N₂中的一种或几种，将该气体依次通过：（①炽热的焦炭；②足量灼热的氧化铜；③足量的碱石灰（氢氧化钠和氧化钙的混合物，可以吸收H₂O和CO₂） 每一步均充分反应，最终得到的气体为纯净物。气体的分子数目随时间的变化如下图所示。 下列说法正确的是）。（　　）

A．a点气体中一定含有N₂和CO₂，可能含有O₂

B．b点气体可能由三种分子构成

C．b点气体中CO和N₂的分子数目比为2: 1

D．该过程中发生了化合反应、分解反应

22．下列各组物质中能利用如图装置进行实验室制取气体的是（    ）

（1）用大理石固体和稀盐酸溶液制取二氧化碳

（2）二氧化锰固体和5%的过氧化氢溶液制取氧气

（3）高锰酸钾加热制取氧气

（4）锌片和稀硫酸常温下制取氢气

A．（1）（2）       B．（3）（4）  C．（2）（4）       D．（1）（3）（4）

23．如图所示图1为一氧化碳还原氧化铜的实验，图2为碳还原氧化铜的实验，其中澄清石灰水足量∶（　　） 

①两个实验中都可观察到黑色固体变红，澄清石灰水变浑浊；

②两个实验都可以根石灰水不冒气泡的现象判断反应已经结束

③两个实验均应防止石灰水倒吸

④两个实验发生的反应中，C、CO都得到氧，发生还原反应；

⑤两个实验的相关反应中，C、Cu、O三种元素的化合价都发生改变；

⑥两个实验中固体减少的质量均为产生气体的质量

⑦两个实验中铜元素在固体中的质量分数逐渐变大；

⑧图1中，若取氧化铜样品质量为m，充分反应后，玻璃管内的固体质量减少了n，则样品中氧化铜的质量分数为   ×100%(杂质不参加反应)，澄清石灰水增加的质量为    。

A．2个                               B．3 个                          C．4个                           D．5个

24．将37.2g某种天然气水合物(CH₄·xH₂O)与一定量氧气在密闭容器中用电火花引燃，反应后得到二氧化碳、一氧化碳和水蒸气的混合气体的总质量为53.2g冷却至室温后将剩余气体缓缓通过灼热的氧化铜充分反应(玻璃管内已进行排空气处理)，如图所示，反应后，足量氢氧化钠溶液增加13.2g，已知氢氧化钠溶液在实验中可以充分吸收二氧化碳。下列说法中正确的是（　　） 

A．将冷却后的气体通入足量澄清石灰水中，最多可以得到10.0g碳酸钙

B．上述反应生成水的质量为32.4g

C．经过计算，x=8

D．自然界的该物质已经成为一种人类广泛使用的新能源

二、非选择题

25．为解决能源与环境问题，有学者提出如图所示的含碳物质转化的技术路线。

（1）“可燃冰”中甲烷完全燃烧的化学方程式为__________。

（2）反应②属于_________（填基本反应类型）。

（3）反应④中，参加反应的CO₂和生成的CH₄的分子数目之比为_________。

（4）反应③使用一种新型催化剂，过程微观示意图如图。该过程的中间产物是_________（填化学式）、氧和氢进一步作用生成甲醇（CH₃OH）和水。

（5）该转化技术路线有利于实现___________

26．某中学化学兴趣小组按照课本实验方法（如下图甲），做木炭与氧化铜反应实验时，发现很难观察到紫红色铜的生成，却往往有暗红色固体出现。他们决定对这个实验进行探究和改进。

【提出问题】如何选择合适的条件，使木炭还原氧化铜的实验现象更明显？

【分析与交流】（1）小周建议用上图的乙装置替代甲装置。与甲相比较，乙装置中将试管直立放置的作用是______。

（2）对下列三种氧化铜和碳的质量比例，小施建议选择______（填选项序号）的比例；

A．40︰3B．40︰5C．48︰3

你认为小施这样选择的理由是______。

【实验与结论】同学们决定按改进后的方案进行实验，他们在检验了乙装置的气密性后，往试管中加入已干燥的药品并开始加热，当看到澄清的石灰水刚出现浑浊时，______（填“可以”或“不能”）确定氧化铜和炭粉已经开始反应。

27．因二氧化碳能溶于水，并能与水反应生成碳酸，所以二氧化碳一般不用排水法收集。二氧化碳气体究竟能否用排水法收集呢？

（1）某化学兴趣小组利用如图1所示的两套装置进行了深入地探究。

请写出石灰石与稀盐酸反应的化学方程式：　                        　。

（定性实验）实验后，装置Ⅱ水槽中的液体应该呈酸性，向此液体中滴加紫色石蕊试液溶液颜色会变为　     　。但是取几次实验后的液体样品，滴加紫色石蕊试液，均无明显变色现象。对此你认为可能的原因是　                          　。

（定量实验）采用数字化实验测定排水法和向上排空气法收集的二氧化碳纯净度的差异。因实验设备有限，本实验通过氧气传感器测出收集气体中残留的氧气（来自于空气），推算出空气的含量，再求出CO₂的含量。请填写下列表格中相应的空白（精确到1%即可）：

通过实验可知，若对CO₂纯度要求较高，应该使用排水法收集二氧化碳。

（实验反思）利用装置I和装置Ⅱ收集到的二氧化碳都会混有少量空气，原因是　                　。

（交流讨论）证明排水法比排空气法所收集的二氧化碳气体纯度更高，还有什么方法？　        。

（2）（拓展应用）利用传感器对二氧化碳性质再探究。

步骤1：如图2所示装置的气密性良好，三瓶250mL的烧瓶内收集满CO₂气体，三个注射器内各装有等体积的液体（分别是水、饱和石灰水、氢氧化钠浓溶液）。连接好装置和压强传感器。

步骤2：三位同学同时迅速将注射器内等体积的液体（水、饱和石灰水、氢氧化钠浓溶液）注入各自烧瓶中，关闭活塞。

步骤3：一段时间后，同时振荡烧瓶。观察传感器定量实时地传回烧瓶内气压变化形成的图像情况如图3所示。

（查阅资料）氢氧化钙微溶于水，氢氧化钠易溶于水，两者均可与二氧化碳发生反应。

导致曲线AB段气压增大的主要原因是：　                               　。

（3）图中曲线1中　     　段气压的变化是由于充分振荡烧瓶导致的。  

（4）利用现有的装置，在不使用其他试剂的情况下，请你写出除振荡烧瓶外继续降低E点的操作方法　                      　。  

（5）曲线2与曲线3差异较大的原因是　                               　。  

28．下列装置常用于气体的实验室制取和收集。请回答下列问题。

（1）写出下列仪器的名称，a　     　；b　         　；  

（2）A、B装置中，能起到随开随制，随关随停效果的是　     　（填字母）；  

（3）实验室常用大理石（或石灰石）来制取CO₂，某同学提出用碳酸钠来替代大理石（或石灰石）与稀盐酸反应，两个反应的反应原理相同。请写出用碳酸钠反应制取CO₂的化学方程式       　； （4）①若用下图1装置收集二氧化碳，气体应从　     　（填“a”或“b”）端通入，验满方法是　                  　。将点燃的镁条伸入集满CO₂的集气瓶中，能剧烈燃烧，同时观察到生成一种白色固体和一种黑色固体单质，请写出该反应的化学方程式                 　。

②若用上图2所示装置来测量生成的CO₂的体积，其中在水面上放一层植物油的目的是　    　，植物油上方原有的空气对实验结果　     　（填“有”或“无”）明显影响。

③已知氨气的密度比空气小，极易溶于水，则收集氨气应选择的装置是  　（选填装置编号D或E或F）

（5）老师用C装置制取、收集CO₂，并将燃着的木条放在集气瓶口处，同时利用数据采集器和传感器测定并记录木条燃烧情况变化时对应的CO₂体积分数，数据见下表。

当瓶内O₂的体积分数为12％时，放在瓶口的木条　                       　（填“不灭”“火焰变小”或“熄灭”）（不考虑空气中原有CO₂以及实验产生的水蒸气对计算结果的影响）；请写出计算过程。

（6）若装置C中反应剧烈，从实验安全角度考虑，不宜采用的措施有　     　（填序号）

A．用容积较小的锥形瓶

B．减慢滴加液体的速度

C．加热反应物

D．降低液体反应物的浓度

29．合肥市某中学化学兴趣小组按照课本实验方法，做木炭与氧化铜反应实验时，发现很难观察到紫红色铜的生成，却往往有暗红色固体出现。他们决定对这个实验进行探究和改进。

（提出问题）

暗红色的固体是什么？如何选择合适的条件，使木炭还原氧化铜的实验现象更明显？

（查阅资料）

铜有+1和+2两种化合价，通常情况下，氧的化合价为-2，碳的化合价为+4或-4．

（猜想与假设）

（1）同学们认为这种暗红色固体可能是一种化合物，并猜测它的化学式为　     　。  

（2）同学们还认为，通过改变反应物的状态、质量比，以及反应装备，可以使该实验现象更加明显，减少出现暗红色固体的情况。

（分析与交流）

小吴建议用超细炭粉与氧化铜粉末进行实验。你认为这样建议的原理是　                 　。

（3）小周建议用图中的乙装置替代甲装置。与甲相比较，乙装置中将试管直立放置的作用是　                             　。  

（4）对下列三种氧化铜和碳的质量比例，小施建议选择______（填选项序号）的比例。  

A．32：3                                          B．40：3                                     C．48：3

（5）（实验与结论）

①同学们决定按改进后的方案进行实验，他们在检验了乙装置的　     　后，往试管中加入已干燥的药品并开始加热，当看到澄清的石灰水刚出现浑浊时，　     　（填“可以”或“不能”）确定氧化铜和炭粉已经开始反应。

②不久，即可看到试管底部变红热，停止加热后，仍然看到红热现象，并沿试管底部自下而上蔓延，这个现象说明该反应是　     　（填“吸”或“放”）热反应。

③待反应结束，先将导气管从石灰水中取出，然后关闭止水夹，让产物自然冷却。若不关闭止水夹，可能出现的问题是　                 　。待产物冷却后，同学们终于找到了期待已久的此红色铜球，实验获得了圆满成功。

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参考答案

一、选择题

1．A

【解析】由于蚱蜢通过呼吸作用消耗了氧气产生了二氧化碳，二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，试管内压强减小，着色水滴将向试管方向移动，所以A正确。故选：A。

2．B

【解析】

A、在常压下，液氮温度为-196℃，汽化时大量吸热接触造成冻伤，故错误；

B、干冰气化吸热，可是冰面快速凝固被修复，故正确；

C、水直接喷向冰面，凝结速度慢，故错误；

D、消毒剂只能消毒，不能修复冰面，故错误。

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