6.1金刚石、石墨和c60同步分层作业（培优篇）—2021-2022学年九年级化学人教版上册（word版 含解析）

（培优篇）2021-2022学年上学期初中化学人教新版九年级同步分层作业6.1金刚石、石墨和C60
一．选择题（共5小题）
1．某同学用如图所示的装置进行碳还原氧化铜的实验。实验前他先向试管内通入一段时间的氮气，实验过程中他观察到澄清石灰水变浑浊，但却没有看到有红色物质出现。下列原因分析合理的是（　　）
A．反应没有发生 B．反应前没有预热
C．氧化铜的量过少 D．酒精灯火焰的温度不足
2．下列说法不正确的是（　　）
A．石墨具有优良的导电性能
B．C60是由碳原子直接构成的
C．金刚石是天然存在最坚硬的物质
D．C60可能广泛应用于超导、催化、材料、医学及生物等领域
3．2019年10月，清华大学科研团队实现一步法制备99.9999%半导体碳纳米管阵列。下列说法正确的是（　　）
A．阵列中的碳原子在不断运动
B．碳元素只能组成一种物质
C．阵列中的碳原子间没有间隔
D．该物质与金刚石的化学性质不同
4．芯片是电脑、“智能”家电的核心部件，它是用高纯度硅制成的，目前广泛用石英砂（主要成分是SiO2）为原料制取，其中有一步反应为：SiO2+2CSi+2CO↑，下列关于该反应说法正确的是（　　）
A．碳发生了还原反应
B．碳的失电子能力比硅强
C．硅元素的化合价由+4价变为+2价
D．12g碳与足量二氧化硅充分反应生成56g一氧化碳
5．物质的性质在很大程度上决定了物质的用途。下列关于碳单质的描述中正确的是（　　）
选项 性质 用途
A 石墨能导电 石墨可用作电极
B 金刚石密度大 金刚石可用来切割玻璃
C 活性炭具有很强的吸附性 活性炭可用作净化硬水
D 碳具有氧化性 焦炭可用于冶金工业
A．A B．B C．C D．D
二．填空题（共3小题）
6．对比、分析、归纳是学习化学的重要方法。
（1）已知H2、CO、C是初中化学常见的还原剂，请分析下列反应：
H2+CuOCu+H2O
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
C+O2CO2
得出的结论是：物质（如H2、CO、C）作还原剂时，所含元素中，一定有元素的化合价在反应后　 　（选填“升高”或“降低”或“不变”）。
（2）依据上述结论，则在反应SO2+2H2S═3S+2H2O中作为还原剂的物质是　 　。
（3）已知甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的化学式分别为CH4、C2H6、C3H8、C4H10，从中发现这类碳氢化合物的分子中，碳原子和氢原子的结合有一定规律，若1个分子中的碳原子个数为n，则其化学式为　 　。
7．如图是一种常用的学习用品﹣﹣圆规材料的组成情况。
（1）图中属于单质的是　 　（填序号）；
（2）铅笔芯的主要成分是　 　，利用这种材料制作铅笔芯的原因是　 　，其主要成分在充足氧气中的燃烧产物是　 　。
（3）写出②金属铁在氧气中燃烧的化学方程式　 　。
8．某同学为验证炭在氧气中不完全燃烧的产物既有CO又有CO2，设计如图1所示流程进行实验，根据所学知识回答相关问题．
（1）按上面连接好装置，在装入药品之前，必须进行的操作是　 　；
（2）B装置中NaOH浓溶液的作用是　 　；
（3）实验开始时，必须先通入混合气体一段时间再点燃酒精喷灯加热，目的是　 　；
（4）根据设计意图1，观察到　 　（填写实验现象）时，证明混合气体中既有CO又有CO2；
（5）从环保角度分析，该流程设计中的一处明显不足是　 　．
（6）E中发生反应的方程式　 　．
三．实验探究题（共2小题）
9．某校“我们爱化学”活动小组的同学，在探究木炭与CuO反应时，完成了如图实验，请回答下列问题：
Ⅰ、如图所示装置进行实验，很快发现澄清的石灰水变浑浊；
（1）请写出C与CuO反应的化学方程式 　 　；
（2）实验结束时，应 　 　（填写下列操作代号）。
①先撤出导管，再熄灭酒精灯
②先熄灭酒精灯，再撤出导管
Ⅱ、小组中华雪同学通过仔细阅读教材，认为当木炭较多、温度较高时，该反应产生的气体中可能含有CO和CO2，小组的同学们在老师指导下设计实验进行了验证：
已知：碱石灰是NaOH和CaO的混合物，可以吸收CO2和水。
（3）D中玻璃管盛装的试剂为CuO，E中盛装的试剂为澄清的石灰水。若A装置产物中确有CO，则应观察到的现象有：　 　。
（4）实验前，需检查装置的气密性；点燃酒精灯前，先打开K，通入N2一段时间，其作用为 　 　。
（5）请指出上述实验中的一项缺陷 　 　。
（6）将1.44g炭和16.0g CuO在较高温度下反应生成Cu，理论上可生成 　 　g CO。
10．兴趣小组同学模仿工业高炉炼铁原理，用图1实验装置（加热装置已省略）探究冶炼铜的化学原理。实验操作过程如下：
①将CuO加水制成糊状，用毛笔刷在试管内壁，烘干；然后在试管底部加入一定量的焦炭，再向试管里通入干燥的CO2，此时用仪器测得CO2含量为ag/L，用气球密封试管口。
②用酒精灯加热试管中的氧化铜部位一段时间，无明显现象，随后熄灭酒精灯。
③高温加热焦炭部位一段时间，停止加热，用热成像仪拍摄图1中虚线框部位，数据输出得到图2。恢复至与①相同的条件测得CO2含量为0.2ag/L。
④再次用酒精灯加热氧化铜部位，1分钟左右黑色固体变成紫红色。
（1）操作②中实验现象说明CO2　 　（选填“能”或“不能”）与CuO反应。
（2）操作③中CO2含量减小的原因是 　 　。
（3）操作④中的化学反应方程式为 　 　。
（4）实验结束后，一般将装置内的气体灼烧处理，目的是 　 　。
（5）由图2可知，刚停止加热后焦炭区温度降低更快，可能的原因是 　 　。
（培优篇）2021-2022学年上学期初中化学人教新版九年级同步分层作业6.1金刚石、石墨和C60
参考答案与试题解析
一．选择题（共5小题）
1．某同学用如图所示的装置进行碳还原氧化铜的实验。实验前他先向试管内通入一段时间的氮气，实验过程中他观察到澄清石灰水变浑浊，但却没有看到有红色物质出现。下列原因分析合理的是（　　）
A．反应没有发生 B．反应前没有预热
C．氧化铜的量过少 D．酒精灯火焰的温度不足
【解答】解：A、实验过程中他观察到澄清石灰水变浑浊，说明生成了二氧化碳，说明发生了反应，故选项错误。
B、反应前没有预热，不会造成没有看到有红色物质出现，故选项错误。
C、碳是黑色的，氧化铜的量过少，可能会造成没有看到有红色物质出现，故选项正确。
D、由于实验前他先向试管内通入一段时间的氮气，排尽了装置中的空气，酒精灯火焰的温度不足，会导致反应不能发生，不会造成没有看到有红色物质出现，故选项错误。
故选：C。
2．下列说法不正确的是（　　）
A．石墨具有优良的导电性能
B．C60是由碳原子直接构成的
C．金刚石是天然存在最坚硬的物质
D．C60可能广泛应用于超导、催化、材料、医学及生物等领域
【解答】解：A、石墨具有优良的导电性能，可作电极，说法正确；
B、C60是由C60分子构成的，说法错误；
C、金刚石是天然存在的最硬的物质，说法正确；
D、C60可能广泛应用于超导、催化、材料、医学及生物等领域，说法正确；
故选：B。
3．2019年10月，清华大学科研团队实现一步法制备99.9999%半导体碳纳米管阵列。下列说法正确的是（　　）
A．阵列中的碳原子在不断运动
B．碳元素只能组成一种物质
C．阵列中的碳原子间没有间隔
D．该物质与金刚石的化学性质不同
【解答】解：A、原子在不断运动的，所以阵列中的碳原子也在不断运动，故A正确；
B、碳元素可以组成金刚石、石墨等物质，故B错误；
C、半导体碳纳米管阵列中的原子间有间隔，故C错误；
D、半导体碳纳米管阵列与金刚石都是由碳元素组成的不同物质，化学性质相同，故D错误。
故选：A。
4．芯片是电脑、“智能”家电的核心部件，它是用高纯度硅制成的，目前广泛用石英砂（主要成分是SiO2）为原料制取，其中有一步反应为：SiO2+2CSi+2CO↑，下列关于该反应说法正确的是（　　）
A．碳发生了还原反应
B．碳的失电子能力比硅强
C．硅元素的化合价由+4价变为+2价
D．12g碳与足量二氧化硅充分反应生成56g一氧化碳
【解答】解：A、碳夺取了二氧化硅中的氧，具有还原性，发生了氧化反应，故选项说法错误。
B、该反应中，碳元素的化合价升高，硅元素的化合价降低，则碳的失电子能力比硅强，故选项说法正确。
C、硅元素的化合价由+4价转化为0价，故选项说法错误。
D、由反应的化学方程式SiO2+2CSi+2CO↑，碳与一氧化碳的质量为12：28，则12g碳与足量二氧化硅充分反应生成28g一氧化碳，故选项说法错误。
故选：B。
5．物质的性质在很大程度上决定了物质的用途。下列关于碳单质的描述中正确的是（　　）
选项 性质 用途
A 石墨能导电 石墨可用作电极
B 金刚石密度大 金刚石可用来切割玻璃
C 活性炭具有很强的吸附性 活性炭可用作净化硬水
D 碳具有氧化性 焦炭可用于冶金工业
A．A B．B C．C D．D
【解答】解：A、石墨具有导电性，可以用石墨来制电极，故正确；
B、金刚石是自然界中硬度最大的矿物，所以可用金刚石来刻画玻璃，故错误；
C、活性炭具有很强的吸附性，可用来吸附水中的色素、异味的物质，但是不能使硬水软化，故错误；
D、碳具有还原性，可用焦炭来冶炼金属，故错误。
故选：A。
二．填空题（共3小题）
6．对比、分析、归纳是学习化学的重要方法。
（1）已知H2、CO、C是初中化学常见的还原剂，请分析下列反应：
H2+CuOCu+H2O
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
C+O2CO2
得出的结论是：物质（如H2、CO、C）作还原剂时，所含元素中，一定有元素的化合价在反应后　升高　（选填“升高”或“降低”或“不变”）。
（2）依据上述结论，则在反应SO2+2H2S═3S+2H2O中作为还原剂的物质是　H2S　。
（3）已知甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的化学式分别为CH4、C2H6、C3H8、C4H10，从中发现这类碳氢化合物的分子中，碳原子和氢原子的结合有一定规律，若1个分子中的碳原子个数为n，则其化学式为　CnH（2n+2）　。
【解答】解：（1）在H2+CuOCu+H2O； Fe2O3+3CO2Fe+3CO2； C+O2CO2中，H2、C属于单质，其中氢元素和碳元素的化合价为0；CO中氧元素显﹣2价，碳元素显+2价；生成物水、二氧化碳中，水中氢元素显+1价，二氧化碳中碳元素显+4价，则物质（如H2、CO、C）作还原剂时，所含元素中，一定有元素的化合价在反应后升高．故填：升高；
（2）根据反应可以看出，二氧化硫中硫元素的化合价反应后降低，氧元素的化合价不变，故不是还原剂；硫化氢中氢元素的化合计反应前后不变，硫元素的化合价由反应前的﹣2价变为0价，故化合价升高，作的是还原剂；H2S；故填：H2S；
（3）甲烷（CH4）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10），碳原子的个数分别是1、3、4时，氢原子个数是4、8、10，所以分子中的碳原子数为n，则其化学式为CnH（2n+2）；故填：CnH（2n+2）。
7．如图是一种常用的学习用品﹣﹣圆规材料的组成情况。
（1）图中属于单质的是　②　（填序号）；
（2）铅笔芯的主要成分是　石墨　，利用这种材料制作铅笔芯的原因是　石墨的硬度小　，其主要成分在充足氧气中的燃烧产物是　CO2　。
（3）写出②金属铁在氧气中燃烧的化学方程式　3Fe+2O2 Fe3O4　。
【解答】解：（1）铁是由一种元素组成的纯净物，是单质，故填 ②；
（2）铅笔芯的主要成分是石墨，石墨的硬度小，在纸上划能留下痕迹，利用石墨可制作铅笔芯，石墨在充足氧气中的燃烧生成CO2。
（3）铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，化学方程式 3Fe+2O2 Fe3O4；
故答案为：（1）②；
（2）石墨； 石墨的硬度小； CO2。
（3）3Fe+2O2 Fe3O4；
8．某同学为验证炭在氧气中不完全燃烧的产物既有CO又有CO2，设计如图1所示流程进行实验，根据所学知识回答相关问题．
（1）按上面连接好装置，在装入药品之前，必须进行的操作是　检查装置的气密性　；
（2）B装置中NaOH浓溶液的作用是　除去混合气体中的二氧化碳　；
（3）实验开始时，必须先通入混合气体一段时间再点燃酒精喷灯加热，目的是　排净试管中的空气以防止爆炸事故　；
（4）根据设计意图1，观察到　A、F中的石灰水变浑浊，C中的石灰水无明显现象　（填写实验现象）时，证明混合气体中既有CO又有CO2；
（5）从环保角度分析，该流程设计中的一处明显不足是　没有尾气处理（吸收）装置　．
（6）E中发生反应的方程式　Fe3O4+4CO3Fe+4CO2　．
【解答】解：（1）装置连接好之后，装药品之前必须检查装置的气密性；故填：检查装置的气密性；
（2）氢氧化钠能吸收空气中的二氧化碳气体．故作用是：除去空气中的二氧化碳；故填：除去混合气体中的二氧化碳；
（3）一氧化碳具有可燃性，所以加热四氧化三铁之前需先通一氧化碳，目的是排净试管中的空气以防止爆炸事故．故填：排净试管中的空气以防止爆炸事故；
（4）因二氧化碳遇澄清石灰水变浑浊，一氧化碳可以还原四氧化三铁，所以确认混合气体中存在CO、CO2实验结论的实验现象是A、F中的石灰水变浑浊，C中的石灰水无明显现象．故填：A、F中的石灰水变浑浊，C中的石灰水无明显现象．
（5）因为一氧化碳有毒，不能直接排放到空气中，要对尾气进行点燃处理．故填：没有尾气处理（吸收）装置．
（5）E中一氧化碳能与四氧化三铁高温反应生成铁和二氧化碳，故其化学方程式为Fe3O4+4CO3Fe+4CO2；
故答案为：
（1）检查装置的气密性；
（2）除去混合气体中的二氧化碳；
（3）排净试管中的空气以防止爆炸事故；
（4）A、F中的石灰水变浑浊，C中的石灰水无明显现象．
（5）没有尾气处理（吸收）装置．
（5）Fe3O4+4CO3Fe+4CO2；
三．实验探究题（共2小题）
9．某校“我们爱化学”活动小组的同学，在探究木炭与CuO反应时，完成了如图实验，请回答下列问题：
Ⅰ、如图所示装置进行实验，很快发现澄清的石灰水变浑浊；
（1）请写出C与CuO反应的化学方程式 　C+2CuO2Cu+CO2↑　；
（2）实验结束时，应 　①　（填写下列操作代号）。
①先撤出导管，再熄灭酒精灯
②先熄灭酒精灯，再撤出导管
Ⅱ、小组中华雪同学通过仔细阅读教材，认为当木炭较多、温度较高时，该反应产生的气体中可能含有CO和CO2，小组的同学们在老师指导下设计实验进行了验证：
已知：碱石灰是NaOH和CaO的混合物，可以吸收CO2和水。
（3）D中玻璃管盛装的试剂为CuO，E中盛装的试剂为澄清的石灰水。若A装置产物中确有CO，则应观察到的现象有：　D 中黑色固体变红色，E中澄清石灰水变浑浊　。
（4）实验前，需检查装置的气密性；点燃酒精灯前，先打开K，通入N2一段时间，其作用为 　排出装置中的空气，防止空气中氧气和木炭发生反应　。
（5）请指出上述实验中的一项缺陷 　没有处理尾气　。
（6）将1.44g炭和16.0g CuO在较高温度下反应生成Cu，理论上可生成 　1.12　g CO。
【解答】解：Ⅰ：（1）高温条件下，C与CuO反应生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式：C+2CuO2Cu+CO2↑；故答案为：C+2CuO2Cu+CO2↑；
（2）实验结束时，应先撤出导管，再熄灭酒精灯，以防止液体倒流炸裂试管；故答案为：①；
Ⅱ：（3）若A装置产物中确有CO，则应观察到的现象有：D 中黑色固体变红色，E中澄清石灰水变浑浊；故答案为：D中黑色固体变红色，E中澄清石灰水变浑浊；
（4）实验前，需检查装置气密性；点燃酒精灯前，先打开K，通入N2段时间，其作用为排出装置中的空气，防止空气中的二氧化碳影响实验结果；故答案为：排出装置中的空气，防止空气中的二氧化碳影响实验结果；
（5）一氧化碳有毒，扩散到空气中污染环所以要对尾气进行处理；故答案为：没有处理尾气；
（6）反应的化学方程式及其质量关系：C+2CuO2Cu+CO2↑
12 160 44
1.2g 16.0g 4.4g
CO2+C2CO
12 56
1.44g﹣1.2g 1.12g
由以上质量关系可知，将1.44g炭和16.0g CuO在较高温度下反应生成C，理论上可生成1.12gCO；故答案为：1.12。
10．兴趣小组同学模仿工业高炉炼铁原理，用图1实验装置（加热装置已省略）探究冶炼铜的化学原理。实验操作过程如下：
①将CuO加水制成糊状，用毛笔刷在试管内壁，烘干；然后在试管底部加入一定量的焦炭，再向试管里通入干燥的CO2，此时用仪器测得CO2含量为ag/L，用气球密封试管口。
②用酒精灯加热试管中的氧化铜部位一段时间，无明显现象，随后熄灭酒精灯。
③高温加热焦炭部位一段时间，停止加热，用热成像仪拍摄图1中虚线框部位，数据输出得到图2。恢复至与①相同的条件测得CO2含量为0.2ag/L。
④再次用酒精灯加热氧化铜部位，1分钟左右黑色固体变成紫红色。
（1）操作②中实验现象说明CO2　不能　（选填“能”或“不能”）与CuO反应。
（2）操作③中CO2含量减小的原因是 　高温条件下二氧化碳和碳发生反应　。
（3）操作④中的化学反应方程式为 　CO+CuOCu+CO2　。
（4）实验结束后，一般将装置内的气体灼烧处理，目的是 　防止一氧化碳污染环境　。
（5）由图2可知，刚停止加热后焦炭区温度降低更快，可能的原因是 　焦炭和二氧化碳的反应为吸热反应　。
【解答】解：（1）操作②中实验现象说明CO2不能与CuO反应。
故填：不能。
（2）操作③中CO2含量减小的原因是高温条件下二氧化碳和碳发生反应。
故填：高温条件下二氧化碳和碳发生反应。
（3）操作④中加热时氧化铜和一氧化碳反应生成铜和二氧化碳，化学反应方程式为：CO+CuOCu+CO2。
故填：CO+CuOCu+CO2。
（4）实验结束后，一般将装置内的气体灼烧处理，目的是防止一氧化碳污染环境。
故填：防止一氧化碳污染环境。
（5）由图2可知，刚停止加热后焦炭区温度降低更快，可能的原因是焦炭和二氧化碳的反应为吸热反应。
故填：焦炭和二氧化碳的反应为吸热反应。
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