九年级化学上册同步解析与测评下碳的单质（附答案新人教版） 11页

2020-2021学年初三化学上册同步解析与测评：碳的单质 一、物质的组成 1．不同元素组成的物质 氧气是由____________组成，氮气是由____________组成，二氧化碳是由________________组成，水是由 _______________组成。 2．同种元素组成的不同的物质 红磷是由___________组成，白磷是由___________组成；氧气是由___________组成，臭氧是由_________ 组成；水是由__________________组成，过氧化氢是由_________________组成。碳元素组成的单质有 _______________________________等。 二、碳的单质 不同种类的碳单质由于它们的_______________________________________________不同，导致它们在物理 性质上存在很大差异。 1．金刚石 （1）金刚石由________构成，是__________中最硬的物质，纯净的金刚石是无色透明、_____________形 状的固体。 （2）金刚石的用途 用于装饰品——____________，用于裁玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属，用于钻探上，这些都是利用 金刚石的__________性质。 2．石墨 （1）石墨由________构成，硬度__________，有滑腻感，具有优良的_________性能；石墨是深灰色有金 属光泽而不透明的___________________状固体。 （2）石墨的用途 用于制铅笔芯、电刷、电极，这些都利用了石墨的__________性质。 （3）无定形碳 木炭、焦炭、活性炭和炭黑的主要成分是__________，结构与__________类似。 木炭具有____________的结构，具有吸附能力，能吸附_____________________。 活性炭的吸附能力更强，能吸附____________________________________。 （4）石墨烯：从石墨中分离出的单层石墨片，具有优异的导电、导热性。 3．C60 （1）C60 形似足球，由________构成，每个 C60 分子由__________________构成。 （2）C60 的独特结构决定了其具有一些独特的性质，广泛用于________________________________、医学 及生物等领域。 【答案】一、1．氧元素 氮元素 碳元素和氧元素 氢元素和氧元素 2．磷元素 磷元素 氧元素 氧元素 氢元素和氧元素 氢元素和氧元素 金刚石、石墨、石墨烯、碳纳米管、C60 二、原子排列方式 1．（ 1）碳原子 自然界 正八面体 （2）钻石 物理 2．（ 1）碳原子 很软 导电 细鳞片 （2）物理 （3）碳单质 石墨 疏松多孔 色素、异味 色素、异味、有害气体 3．（ 1）C60 分子 60 个碳原子 （2）超导、催化、材料 一、“碳”和“炭”的区别 “碳”指碳元素，不是具体指某种物质；而“炭”指具体的、由碳元素组成的单质。 二、金刚石与石墨间的转化 金刚石、石墨、C60 是由碳元素组成的三种不同的单质。所以，在一定条件下，将石墨转化为金刚石的变化 是化学变化。 三、几种碳单质 化 学 式 颜色 形状 硬度 导电性 导热 性 熔点 用途 金刚 石 C 无色透明 正八面体 最硬 无 无 高 划玻璃、切割金属、钻探机 钻头、制装饰品等 石墨 深灰色、有金 属光泽、不透 明 细鳞片状 最软之一 优良 良好 电极、铅笔芯、润滑剂等 足球 烯 C60 分子形似 足球 质脆 常态下 几乎不 导电 有可能广泛应用于超导催 化、材料、医学及生物领域 石墨 烯 C 几乎完全透 明 单层片状 结构 电阻最 小 制造透明触控屏幕、光板、 甚至是太阳能电池 碳纳 米管 C 单层笼状 纤维 机械强度 高硬度大 好 在材料、催化、信息等诸多 领域中具有重要的应用前 景 （2020·呼和浩特）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，下列说法不 正确的是（ ） 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 【解析】A、石墨烯和金刚石都由碳元素组成，故A说法正确； B、由题意可知，石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，所以石墨 烯的导电性比银强，故B说法正确； C、由石墨烯的结构可知，石墨烯中每个碳原子为三个六元环共用，故C说法正确。 D、石墨与石墨烯是不同种物质，因此从石墨中剥离出石墨烯属于化学变化，故说法不正确。 【答案】D 四、几种无定形碳：无定形碳：由石墨的微小晶体和少量杂质构成，没有固定形状。常见的无定形碳：木 炭、活性炭、焦炭、炭黑。 颜色、状态 制法 用途 木炭 灰黑色的多孔性固体 木材隔绝空气加强热 燃料、黑火药、制活性炭、冶炼金属 活性炭 灰黑色多孔颗粒状固体 木炭在高温下用水蒸气处理 净化多种气体和液体、作防毒面具 焦炭 浅灰色多孔性固体 烟煤隔绝空气加强热 冶炼金属 炭黑 极细的黑色粉末 含碳物质不完全燃烧 墨、油墨、油漆、鞋油、燃料等，作 橡胶制品的填料 木炭、活性炭具有吸附性（物理性质），活性炭的吸附性更强。 （2020·沈阳）下下列物质能用于除去水中异味和色素的是（ ） A. 明矾 B. 活性炭 C. 石子 D. 细沙 【解析】A、明矾的作用是吸附较大颗粒，加速沉降，故A选项不合题意； B、活性炭具有吸附性，能吸附异味和色素，可用于除去水中异味，故B选项符合题意； C、小石子起过滤作用，除去水中固体杂质，故C选项不合题意； D、细沙可起过滤作用，除去水中固体杂质，故D选项不合题意。 【答案】B 1．（ 2020·海南）文房四宝“笔墨纸砚”中“墨”的主要成分是 A．碳 B．硅 C．磷 D．碘 2．下图是金刚石、石墨、C60 的结构示意图，它们的化学性质相似，物理性质却有很大差异。其原因是 A．构成它们的原子大小不同 B．构成它们的原子数目不同 C．金刚石、石墨、C60 由不同种原子构成 D．金刚石、石墨、C60 里碳原子的排列方式不同 3．（ 2019·成都）下列物质的用途主要由其物理性质决定的是 A．金刚石切割大理石 B．碳素墨水书写档案 C．氮气用于食品防腐 D．硫酸用于铅酸蓄电池 4．关于碳的单质的组成和用途的说法不正确的是 A．用铅笔芯的粉末可以使锁的开启变的灵活 B．璀璨夺目的天然钻石是由碳元素组成的 C．活性炭可用作防毒面具的滤毒剂 D．铅笔芯主要用铅和少量碳粉制成 5．（2019·大连）下列说法中，错误的是（ ） A．C60 可用作超导材料 B．木炭可用作电池电极 C．石墨可用于制铅笔芯 D．金刚石可用于裁割玻璃 6．（2020·长沙）两位英国科学家因在石墨烯材料方面的开创性研究获得 2020 年诺贝尔奖。石墨烯是由碳元 素组成的单质，下列关于碳单质的说法正确的是（ ） A．金刚石是天然存在的最硬的物质，可用来裁玻璃 B．石墨有金属光泽，有导电性，所以是一种金属 C．活性炭具有吸附性，可以吸附所有物质 D．金刚石、石墨和足球烯（C60）都是由碳原子直接构成的 7．（2020·本溪）下列关于金刚石与石墨的说法中正确的是（ ） A．都能导电 B．都是黑色固体 C．硬度都很小 D．都由碳元素组成 8．下图为金刚石、石墨和 C60 的结构模型图，图中小球代表碳原子。下列说法正确的是 ①C60 的一个分子由 60 个碳原子构成，是一种新型化合物； ②三种物质分别在足量的氧气中完全燃烧的产物相同； ③金刚石、石墨和 C60 是组成相同但结构不同的三种不同物质； ④因天然金刚石资源稀少，价格昂贵，不能满足需求，于是人们设法用石墨为原料在一定条件下制得了 人造金刚石，在这一过程中只发生物理变化。 A．①④ B．②③ C．①③ D．②③④ 9．碳单质在生活和生产中有许多用途，下列说法不正确的是 A．活性炭用于冰箱除异味是利用了它的吸附性 B．金刚石作为装饰品是利用了它的光学性质 C．石墨用于做电极是利用了它的导电性 D．用墨水作画是利用了它的还原性 10．（ 2020·德州）石墨烯是一种非常优良的纳米材料，由碳元素组成，化学性质和石墨相似，还具有超强导 电、导热的性能。关于石墨烯的认识错误的是 A．可作散热材料 B．是一种新型化合物 C．常温下化学性质稳定 D．可作新型电池的电极 11．（2019·无锡）2019 年 5 月 30 日，中国石墨烯产业高质量发展论坛在无锡举行。石墨烯是由碳原子组成 的导电导热性能很强、硬度很大的一种新材料。下列叙述错误的是（ ） A. 石墨烯是一种单质 B. 石墨烯是一种化合物 C. 石墨烯具有导电性 D. 石墨烯具有导热性 12.阅读下面科普短文。 人们曾经认为碳元素的单质只有两种，即金刚石和石墨。它的第三种单质 C60 在 20 世纪 80 年代被发现。 它是一种由 60 个碳原子构成的分子，其结构显然与石墨和金刚石截然不同，是一种由多个正多边形封 闭而成的空心球体，形似足球，又名足球烯。 C60 在常温下为紫红色晶体，有金属光泽，密度为 1.68g/cm3，可溶于甲苯等有机溶剂中。 C60 在材料科学、超导体等方面有着很好的应用前景，成为信息技术和航天技术中的新宠。利用其独特 的分子结构，可用于气体贮存、提高金属材料的强度、制得具有优异性能的新型高分子材料。C60 在医 学上应用广泛，例如：将肿瘤细胞的抗体附着在 C60 分子上，然后将带有抗体的 C60 分子引向肿瘤，以 达到杀伤肿瘤细胞的目的。 因为 C60 有许多优异性能，所以 C60 在很多领域有潜在的应用前景。 依据文章内容，回答下列问题。 （1）短文中涉及到的碳单质有___________种。 （2）下列属于 C60 的物理性质的是____________（填字母序号）。 A．有金属光泽 B．常温下为紫红色晶体 C．密度为 1.68 g/cm3 D．由多个正多边形封闭而成的空心球体 （3）C60 的用途广泛，如：_________________________________________________________。 （4）结合此篇短文，谈谈你对“化学”的认识____________________________________________________。 13．（2019·绥化）在丰富多彩的物质世界里，碳及其化合物占有重要地位。 （1）金刚石和石墨均是碳元素组成的单质，但两者物理性质差异较大，其原因是构成它们的碳原子___ ____________________不同。 （2）活性炭有较强的吸附能力，是因为活性炭具有_______________________的结构。 （3）在书写具有保存价值的图书档案时，规定使用碳素墨水，其原因是_______________________。 （4）某有机化合物 R 在氧气中充分燃烧的化学方程式是 2R+5O2 4CO2+2H2O，则 R 的化学式为_ _________________。 14. “化学是在分子、原子层次上研究物质的性质、组成、结构与变化规律的科学。”请根据你对“化学”这门 科学的认识解答以下问题 （1）通过电解水的实验，可以推断水是由__________________（填元素符号）元素组成的。 （2）金刚石和石墨组成元素相同，而它们的物理性质却有很大差异，其微观解释是_________________。 （3）碳原子的结构示意如图 1，则碳原子的核电荷数为_______。 （4）碳的单质分别有金刚石、石墨和 C60 等，其中由分子构成的是_______（序号）。 1．【答案】A 【解析】A、“墨”是用炭黑制成的，主要成分是碳，故选项正确；B、“墨”是用炭黑制成的，主要成分是碳， 而不是硅，故选项错误；C、“墨”是用炭黑制成的，主要成分是碳，而不是磷，故选项错误；D、“墨”是用 炭黑制成的，主要成分是碳，而不是碘，故选项错误。故选 A。 2．【答案】D 【解析】金刚石、石墨、C60 是碳的不同单质，他们都是由碳原子构成的，但是由于金刚石、石墨、C60 中 碳原子的排列方式不同，故它们的化学性质相似，物理性质却有很大差异，故选 D。 3．【答案】A 【解析】A、金刚石切割大理石，是因为金刚石硬度大，不需要通过化学变化表现出来，是物理性质；B、 碳素墨水书写档案，是因为通常情况下碳不容易和其它物质反应，是化学性质；C、氮气用于食品防腐，是 因为氮气在通常情况下不容易和其它物质反应，是化学性质；D、硫酸用于铅酸蓄电池，是因为硫酸能和铅 的氧化物反应，需要通过化学变化表现出来，是化学性质。故选 A。 4．【答案】D 【解析】A、铅笔芯的粉末的主要成分是石墨，石墨具有润滑性，用铅笔芯的粉末可以使锁的开启变的灵活， 正确；B、天然钻石是由碳元素组成的单质，正确；C、活性炭具有吸附性，所以活性炭可用作防毒面具的 滤毒剂，正确；D、铅笔芯主要用石墨和粘土制成的，不含铅，错误。故选 D。 5．【答案】B 【解析】A、C60 具有金属光泽，有许多优异性能，如超导、强磁性、耐高压、抗抗化学腐蚀、在光、电、磁 等领域有潜在的应用前景，故正确。 B、石墨用作电池的电极，是因为石墨具有导电性，木炭不具有导电性，故错误； C、石墨很软且在纸上划过会留下痕迹，故可用于制作铅笔芯，故正确； D、金刚石是自然界中硬度最大的物质，可用于裁割玻璃，故正确； 6．【答案】A 【解析】A、金刚石是天然存在的最硬的物质，可以做钻头，切割玻璃大理石等，正确； B、石墨有金属光泽，有导电性，但不是金属，选项错误； C、活性炭具有吸附性，但不可以吸附所有物质，选项错误； D、金刚石、石墨是由碳原子直接构成的，但足球烯（C60）是由碳分子构成的，选项错 误； 7．【答案】D 【解析】A、金刚石不能导电，石墨具有良好的导电性，不符合题意； B、石墨是灰黑色固体，金刚石是无色透明的固体，不符合题意； C、金刚石是天然存在的最硬的物质，石墨是自然界中最软的物质之一，不符合题意； D、金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质，符合题意。 8．【答案】B 【解析】①C60 的一个分子由 60 个碳原子构成，即 C60 是由碳元素组成的单质，选项错误；②三种物质都是 碳元素组成的单质，所以三种物质分别在足量的氧气中完全燃烧都能生成二氧化碳，选项正确；③金刚石、 石墨和 C60 都是由碳元素组成的单质，所以它们的组成相同，但它们的分子结构不同，是三种不同的物质， 选项正确；④因天然金刚石资源稀少，价格昂贵，不能满足需求，于是人们设法用石墨为原料在一定条件 下制得了人造金刚石，由于金刚石与石墨是结构不同的两种物质，所以在这一过程中发生了化学变化，选 项错误。故选 B。 9．【答案】D 【解析】A、活性炭用于冰箱除异味是利用了它的吸附性，该选项说法正确；B、金刚石作为装饰品是利用 了它的光学性质，即璀璨夺目，该选项说法正确；C、石墨用于做电极是利用了它的导电性，该选项说法正 确；D、用墨水作画是利用了碳的化学性质在通常情况下不活泼，该选项说法不正确。故选 D。 10．【答案】B 【解析】A、石墨烯具有超强的导热性，所以可用来作散热材料，故正确；B、石墨烯是一种由同种元素组成 的纯净物，属于单质，故错误；C、石墨烯是一种碳的单质，常温下化学性质稳定，故正确；D．石墨烯具有 超强的导电性，所以可作新型电池的电极，故正确。 11. 【答案】B 【解析】A、单质是由同种元素组成的纯净物，石墨烯是由碳原子直接构成的纯净物，是碳的一种单质，选 项 A 正确； B、化合物是由不同种元素组成的纯净物，石墨烯是由碳元素一种元素组成的，不是化合物，选项 B 错误； C、题中已知，石墨烯是由碳原子组成的导电性能很强的一种新材料，因此石墨烯具有导电性，选项 C 正确； D、题中已知，石墨烯是由碳原子组成的导热性能很强的一种新材料，因此石墨烯具有导热性，选项 D 正确。 12．【答案】（1）3 （2）ABC （3）用于气体贮存、制得具有优异性能的新型高分子材料等（答出一点即可） （4）世界是由物质组成的，化学则是人类认识和改造物质世界的主要方法和手段之一；我们学习、研究化 学，是为了认识自然、改造自然，使之为人类服务；化学可以研究自然界现有的物质也可以发现自然界不 存在的物质等（传递正能量，合理给分） 【解析】（1）涉及到石墨、金刚石和 C60 三种。（2）光泽、颜色、密度都属于物理性质；D 项为分子的结构， 不属于物理性质。（3）由题可得，C60 可用于气体贮存、制得具有优异性能的新型高分子材料等，将肿瘤细 胞的抗体附着在 C60 分子上，然后将带有抗体的 C60 分子引向肿瘤，以达到杀伤肿瘤细胞的目的。 13．【答案】（1）排列方式 （2）疏松多孔 （3）碳在常温下化学性质不活泼 （4）C2H2 【解析】（1）金刚石和石墨物理性质差异较大，是因为构成它们的碳原子排列方式本题。 （2）活性炭有较强的吸附能力，是因为活性炭具有疏松多孔的结构。 （3）在书写具有保存价值的图书档案时，应使用碳素墨水笔，是因为碳素墨水中含有炭黑，炭黑的主要成 分是碳，碳在常温下化学性质不活泼。 （4）由质量守恒定律：反应前后，原子种类、数目均不变，则 2R 分子中含有 4 个碳原子和 4 个氢原子， 则每个 R 分子由 2 个碳原子和 2 个氢原子构成，则物质 X 的化学式为 C2H2。 14.【答案】（1）H、O； （2）碳原子的排列方式不同。（3）6；（ 4）C。 【解析】（1）电解水生成氢气和氧气，氢气和氧气分别是由氢元素和氧元素组成的，说明水是由氢元素和氧 元素组成的，元素符号分别是 H、O。 （2）金刚石和石墨组成元素相同，而它们的物理性质却有很大差异，是因为碳原子的排列方式不同。 （3）由原子结构示意图，根据“原子序数=核内质子数=核外电子数=核电荷数”，可知碳原子的核电荷数为 6； （4）金刚石、石黑和 C60 等都是由碳元素组成的单质，金刚石、石墨是由碳原子构成的；C60 是由碳分子构 成的。