初中化学人教版九年级上册课题1 金刚石、石墨和C60精练

课题1金刚石、石墨和C60

一、碳单质

【总结归纳】①物质的性质决定物质的用途，物质的用途在一定程度上反应物质的性质。

②一种元素可以组成不同种单质。

③石墨在一定条件下可以转化为金刚石，该变化为            变化。

④活性炭的吸附性是            性质。

二、碳的化学性质

常温下            （木桩埋入地下的一段用火烧焦；档案用碳素墨水书写；古字画可以保存多年）

1.            性——（用途：            ）

（不完全燃烧）

2.            性（用途：            ）

（1）实验现象：

①                        ②                       

（2）实验中的问题

①反应开始的标志：                        。

②在酒精灯上加网罩的目的：                        。

③配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：                        。

④实验完毕后先熄灭酒精灯的后果：                        。

（3）该反应中：碳得到氧，是            剂，具有            性，被            ，发生            反应。 氧化铜失去氧，是            剂，具有            性，被            ，发生            反应。

（4）碳还能还原其他物质，如 ①碳还原二氧化碳②碳还原氧化铁

一、碳单质

③化学

④物理

二、很稳定

1.可燃   作燃料

2.还原   冶炼金属

（1）①黑色固体变成红色固体； ②澄清的石灰水变浑浊。

（2）集中火焰，提高温度

（3）还原  还原  氧化  氧化   氧化   氧化   还原   还原

培优第一阶——基础过关练

1.（2021湖北宜昌）碳单质的性质与用途对应关系错误的是（     ）

A．石墨导电性好可作电池电极 B．活性炭吸附性强可作冰箱除味剂

C．金刚石硬度大可制作铅笔芯 D．炭黑常温化学性质稳定可制墨汁

2.（2021辽宁中考）关于金刚石和石墨的说法正确的是（    ）

A．都有可燃性  B．都是无色固体 

C．硬度都很大  D．都能导电

3．在“一带一路”伟大战略实施中，代表中国智造的高铁走在了前列，高铁动车与电路连接的石墨电刷没有用到石墨的性质是(　　)

A．稳定性 B．滑腻感 C．还原性 D．导电性

4．两位英国科学家因在石墨烯材料方面的开创性研究获得2010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

5.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

6．如图所示是碳与氧化铜反应的实验装置，下列说法错误的是（    ）

A．网罩的作用：集中火焰并提高温度

B．理论上试管a中减少的质量等于试管b增加的质量

C．a中黑色粉末变红说明碳具有还原性

D．反应结束后立即把a中的物质倒出来观察现象

7．氮化硼（BN）是一种新型功能陶瓷，结构与金刚石相似。下列说法错误的是（    ）

A．氮化硼由分子构成 B．氮化硼的硬度很大

C．氮化硼属于化合物 D．氮化硼可用于切割玻璃

8．金刚石､石墨､木炭和C60都是由碳元素组成的单质，下列关于碳的单质的叙述正确的是（　　）

A．都是黑色固体

B．在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳

C．碳原子的排列方式相同

D．一定条件下，石墨转化成金刚石是物理变化

9．碳纳米管是一种由碳原子构成的直径为几个纳米的空心管，下列说法错误(　　)

A．碳纳米管是一种新型的化合物

B．碳纳米管常温下性质稳定

C．碳纳米管完全燃烧生成物是CO2

D．碳纳米管材料管道多，表面积大吸附强

10．科学家发现由C60制取的化合物M具有抑制艾滋病毒的作用，下列叙述错误的是 (　　)

A．由C60制取M的过程中发生了化学变化

B．化合物M中含有碳元素

C．C60中的碳原子比石墨中的大

D．C60在空气中燃烧生成二氧化碳的反应是化合反应

11．关于碳的化学性质不正确的是(　　)

A．温度越高，碳的活动性越强

B．高温时碳能与二氧化碳反应

C．碳在氧气中充分燃烧是放热反应，而不充分燃烧时是吸热反应

D．碳在常温下能长时间保存不变质

12．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+5O24CO2+2H2O，则R的化学式为_____。

培优第二阶——拓展培优练

1．据报道，科学家已经研制出世界上最薄的材料——碳膜片，其厚度只有一根头发的二十万分之一。如下图所示，这种碳膜片形状如蜂巢，是由碳原子构成的六边形单元向外延展而成，下列有关碳膜片的说法中，正确的是

A．碳膜片属于单质

B．碳膜片与C60是同一种物质

C．碳膜片属于一种新型的金属材料

D．碳膜片属于一种新型化合物

2．浙江大学实验室里诞生了世界上最轻的材料——碳海绵。“碳海绵”具备高弹性和疏松多孔的结构，主要成分是石墨烯和碳纳米管（两者都是碳单质）。下列关于“碳海绵”说法错误的是

A．具有吸附性，可处理海上石油泄漏

B．常温下化学性质活泼

C．“碳海绵”是混合物

D．在氧气中完全燃烧的产物是CO2

3．（2021广东广州）金刚石和石墨是常见的碳单质，其结构如图所示。下列说法正确的是

A．构成金刚石和石墨的原子大小不同

B．金刚石和石墨中原子排列方式相同

C．1g金刚石和1g石墨所含原子数相同

D．金刚石和石墨在氧气中都不能燃烧

4．碳的单质除了金刚石、石墨和C60外，科学家们还合成了C90、C240、C540等系列物质，据此可作出的推测是（　　）

①同一种元素可以形成多种单质；

②单质可能存在复杂的分子结构；

③单质的研究具有广阔的前景；

④同种元素形成的单质之间可能存在更多的互相转化。

A．只有①②  B．只有②③ 

C．只有③④  D．①②③④

5．单层石墨称为石墨烯，这种“只有一个碳原子厚的碳薄片”被公认为是目前世界上最薄、最坚硬、传导电子速度最快的新型材料，下列关于石墨烯的叙述中正确的是（　　）

A．石墨烯在足量的氧气中的燃烧产物是 CO2

B．石墨烯的硬度小于金刚石

C．石墨烯有超强的导电性和导热性，说明石墨烯的化学性质和金属相似

D．石墨烯中碳元素的化合价为＋4

6．4月9日—11日，2021第八届深圳国际石墨烯论坛在深圳大学城会议中心成功召开两位“石墨烯之父”诺贝尔奖获得者应邀岀席本届论坛。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，可用来切割玻璃

B．石墨有金属光泽，有导电性，所以是一种金属

C．金刚石和石墨物理性质差异大是因为构成它们的原子不同

D．金刚石、石墨和足球烯（C60）都是由碳原子直接构成的

7．美国科学家用某有机分子和球形笼状分子C60制成了“纳米车”(如图所示)，每辆“纳米车”是由一个有机分子和4个C60分子构成。“纳米车”可以用来运输单个的有机分子。下列说法正确的是

A．人们用肉眼可以清晰地看到“纳米车”的运动

B．一个C60分子中含有60个碳原子

C．C60是一种新型的化合物

D．“纳米车”人为外力作用下才能运动

8．阅读下列短文，回答问题：

石墨、石墨烯、碳纳米管都是碳单质。1mm 厚的石墨大约包含 300 万层石墨烯。石墨烯具有非同寻常的导电性，强度能超出钢铁数十倍，有极好的透光性。石墨烯将成为硅的替代品，用来生产超级计算机和新能源电池。

（1）石墨烯可用于制作新能源电池，利用石墨烯的______性。

（2）石墨、石墨烯、碳纳米管物理性质差异较大，原因是__________________。

（3）由碳元素组成的单质还有______（写一种）。

（4）下列说法正确的是______（填字母）。

A．石墨烯与硅的性质完全相同

B．石墨烯在常温下化学性质稳定

C．1mm 厚的石墨大约包含 300 万层石墨烯，说明碳原子很小

培优第三阶——中考沙场点兵

1．如图所示进行有关碳及其氧化物的性质实验，有关该实验说法正确的是（　　）

A．乙处固体减少的质量等于消耗的氧化铜中氧元素质量

B．丙装置的作用是收集未反应的一氧化碳

C．丁处氢氧化钠溶液改为澄清石灰水，可检验乙处生成的二氧化碳

D．该装置的不足之处是未进行尾气处理

2．多彩的“碳”，多姿的物质。

（1）1﹣18号元素原子最外层电子数与原子序数的关系如图。

①碳属于_____（填“金属”或“非金属”）元素；请画出碳原子的结构示意图_________。

②图 1中与碳元素化学性质相似的元素是_________（填元素名称）。

③从图 1中你发现的规律是_________________________（写一条）。

（2）碳有几种不同的形式，如钻石、石墨等，它们物理性质不同的原因是_____________________，它们完全燃烧的产物_____（填“相同”或“不相同”）。

（3）近期化学家首次制造出纯碳环，将极大推动分子晶体管的发展。科学家在高真空的室内，操作“氧﹣碳”分子（C24O6），逐步除去其多余的含氧部分，最终得到环碳分子。

C24O6C22O4C20O2C18（制备环碳的步骤）

①制备环碳的各步骤中，每次去除的物质X为_____（填化学式）。

②一个环碳分子是由_____个碳原子构成。

3．芯片是电脑、手机等的核心部件，碳基芯片采用石墨烯碳纳米管工艺，性能比硅基芯片更好，我国已突破半导体碳纳米管关键材料的技术瓶颈，请回答：

（1）石墨烯碳纳米管具有良好的________性。

（2）如图是硅元素在元素周期表中的部分信息及原子结构示意图，图中n=_____，硅的相对原子质量是______，硅元素位于元素周期表中的第____周期。

（3）化学反应中元素化合价升高的物质是还原剂，元素化合价降低的物质是氧化剂。在制硅反应中还原剂是______，发生还原反应的物质是______。

4．碳在地壳中的含量不高，但它的化合物数量众多，而且分布极广。

根据所学知识回答：

(1)图①为碳原子的结构示意图，碳原子最外层电子数为_______________，常温下碳的化学性质_______________，(填“活泼”或“不活泼”)。

(2)金刚石、石墨、C60是由碳元素组成的三种单质，它们的化学性质相似，但物理性质相差很大，原因是_____________________。

(3)写出石墨充分燃烧的化学方程式___________________________。

5．近五年来,我国在科技、文化、环境等方面创新发展。

I.大国重器——航天、航空取得重大突破

2018年4月2日,天宫一号目标飞行器圆满完成各项任务返回大气层。这标志着我国航天、航空事业进入了新时代。

(1)硅是天宮一号动力源太阳能电池的主要构成材料。单质硅是由石英(SiO2)固体与碳在高温条件下反应制得的,同时生成一种可燃性气体,该反应的化学方程式为__________________。

(2)硅是计算机芯片的基体材料,但其导热性不好,而金刚石在导热性方面远超过硅,于是它成了芯片基体材料的最佳选择。

①从原子结构上分析,金刚石(C)和硅有相似化学性质的原因是_____________________。

②因天然金刚石资源稀少,难以满足要求。人们就根据金刚石的组成和结构设法制造金刚石。现有两种制造金刚石的方法,一是以石墨为原料在高温高压和催化剂的条件下合成；二是在较低温度和压力下用甲烷(CH4)等为原料制造金刚石薄膜。

下列说法不正确的是_________(写字母序号)。

A一种元素可以组成多种性质不同的单质

B石墨合成金刚石发生的是物理变化

C石墨与金刚石物理性质不同是因为原子的结构不同

D物质的性质在很大程度上决定了物质的用途,但不是唯一的决定因素

③不仅硅与碳具有相似化学性质,其氧化物二氧化硅和二氧化碳也有相似化学性质。试写出二氧化碳与氢氧化钙溶液反应的化学方程式____________________。

6.（2021北京中考）阅读下面科普短文。

碳元素是人类接触和利用最早的元素之一。由碳元素组成的单质可分为无定形碳、过液态碳和晶形碳三大类，如图1。

石墨是制铅笔芯的原料之一，在16世纪被发现后，曾被误认为是含铅的物质。直到18世纪，化学家将石墨与KNO3共熔后产生CO2，才确定了它是含碳的物质。

碳纤维既有碳材料的固有本质特性，又有纺织纤维的柔软可加工性，综合性能优异。目前，我国已形成碳纤维生产、碳纤维复合材料成型，应用等产业链，碳纤维复合材料应用领城分布如图2。

科学界不断研发出新型碳材料，碳气凝胶就是其中一种。碳气凝胶具有优良的吸附性能，在环境净化中发挥重要作用。我国科研人员在不同温度下制备了三种碳气凝胶样品，比较其对CO2的选择性吸附性能。他们在不同压强下测定了上述样品对混合气体中CO2吸附的选择性值，实验结果如图3。图中选择性值越高，表明碳气凝胶对CO2的选择性吸附性能越好。

随着科学技术的发展，碳材料的潜能不断被激发，应用领城越来越广泛。

依据文章内容回答下列问题：

（1）金刚石属于______（填序号）。

A．无定形碳            B．过渡态碳            C．晶形碳

（2）石墨与KNO3共熔，能发生如下反应，配平该反应的化学方程式：

__________________。

（3）由图2可知，我国碳纤维复合材料应用占比最高的领域是______。

（4）判断下列说法是否正确（填“对”或“错”）。

①石墨是一种含铅的物质______。

②碳材料其有广阔的应用和发展前景______。

（5）对比图3中三条曲线，得到的实验结论是______。

7．（2021江苏南通中考）碳及其化合物的综合利用使世界变得更加绚丽多彩。

Ⅰ.碳的多样性

（1）金刚石和C60的化学性质相似，但物理性质却存在着很大差异。原因是__________。

（2）从石墨中分离出的单层石墨片（石墨烯）是目前人工制得的最薄材料，单层石墨片属于_________（填“单质”或“化合物”）。

Ⅱ.“碳中和”的实现

“碳中和”是指一定时间内CO2的排放量与吸收量基本相当。CO2的捕集、利用是实现“碳中和”的重要途径。我国力争在2060年前实现“碳中和”，体现了中国对解决气候问题的大国担当。

（3）CO2的过度排放会造成_________的加剧。结合生活实际，列举可为实现“碳中和”做出直接贡献的一种措施：___________。

（4）工业生产中产生的CO2经吸收剂处理可实现CO2的捕集。

①NaOH吸收。NaOH溶液吸收CO2生成 NaHCO3的化学方程式为_______________。

②CaO吸收。CaC2O4在高温下分解制得疏松多孔的CaO，同时产生CO、CO2。该反应所得CO、CO2的分子个数之比为________。

（5）CO2与H2在一定条件下转化为CH4（反应过程如图所示，虚线处部分中间产物略去），可实现CO2的再利用。

①该反应中，除CH4外另一种生成物为__________（填化学式），MgO的作用是_________。

②天然气（主要成分为CH4）已成为居民的生活用气，是因为CH4在空气中燃烧时______（填“吸收”或“放出”）热量。