8.1碳的单质-2021-2022学年九年级化学京改版(2013)上册（word版 含解析）

8.1碳的单质
一、选择题（共16题）
1．下列有关金刚石、石墨的说法正确的是
A．硬度都很大 B．都是黑色固体
C．都能导电 D．都是由碳元素组成
2．下列物质的用途与化学性质有关的
A．氧气供给呼吸 B．用铜制电线
C．用木炭除去冰箱内的异味 D．用干冰进行人工降雨
3．下列物质的用途和性质对应不正确的是
A．氧气用于医疗急救，体现了氧气能供给呼吸
B．氦气用于填充探空气球，体现了氦气密度小于空气
C．氮气用作保护气，体现了氮气的化学性质稳定
D．活性炭用于净水，体现了活性炭的可燃性
4．下面是某同学“化学笔记”的摘录，其中不正确的是
A．学习化学的一个重要途径是科学探究，实验是科学探究的重要手段
B．化学家们可以创造新的元素，但不能创造自然界中不存在的新物质
C．物质的结构决定物质的性质，物质的性质决定物质的用途
D．原子论和分子学说的创立，奠定了近代化学的基础
5．下列说法正确的是
A．生成盐和水的反应是中和反应
B．金刚石和石墨的物理性质差异很大的原因是碳原子的排列方式不同
C．pH大于7的溶液是碱溶液
D．红磷在空气中燃烧产生大量的白雾
6．汽车尾气中的CO在四氧化三钴（Co3O4）纳米棒的催化作用下，低温即与O2反应生成CO2。下列关于该反应的说法中，正确的是
A．该反应是分解反应 B．反应前后Co3O4化学性质改变
C．反应前后碳元素的化合价不变 D．可降低汽车尾气对大气的污染
7．一定量的二氧化碳通入足量的石灰水中，最多得到沉淀Xg。若将上述一定量的二氧化碳经CO2COCO2的一系列变化后（在此过程中各物质均完全反应），再通入足量的石灰水中，最多得到沉淀Yg，则X与Y的关系是
A．X=2Y B．2X=Y C．X=Y D．无法确定
8．下列物质与用途对应关系不正确的是
A．石墨﹣作铅笔芯 B．活性炭﹣用于吸附色素
C．氧气﹣作燃料 D．一氧化碳﹣冶炼金属
9．打雷闪电时，空气中有极少的氧气变为臭氧，下列说法正确的是
A．该变化是物理变化 B．该变化不是化学变化
C．氧气和臭氧是同一种物质 D．氧气和臭氧是不同的物质
10．下列现象的微观解释中，不正确的是
A．水烧开后易把壶盖冲起—— 温度升高，分子变大
B．氢气和液氢都可做燃料—— 相同的分子，其化学性质相同
C．化学反应前后质量守恒——原子的种类、个数、质量都不变
D．用警犬搜救地震中被埋人员—— 分子在不断运动
11．下列有关碳单质的说法错误的是
A．碳元素可以组成多种单质
B．金刚石、石墨、C60结构不同，其物理性质差异很大
C．单层石墨片优良的导电、导热性与其组成元素有关，与石墨的结构无关
D．石墨与金刚石结构不同，但以石墨为原料可以合成金刚石
13．打火机的主要燃料是丁烷（C4H10），下列关于丁烷的说法不正确的是
A．从性质上看:丁烷具有可燃性
B．从变化上看:丁烷与氧气点燃时反应，只生成水
C．从组成上看:丁烷由碳、氢两种元素组成
D．从结构上看:一个丁烷分子由4个碳原子、10个氢原子构成
14．C、CH4、CO三种物质与CO2有如下转化关系：①C→CO2；②CH4→CO2；③CO→CO2；下列有关说法正确的是
A．C、CH4、CO只跟氧气反应才能得到CO2
B．符合上述转化关系的反应都是化合反应
C．三种物质在点燃的条件下跟氧气反应可转化为CO2
D．上述转化关系中，反应的生成物在常温下都是气体
15．诺贝尔物理学奖曾表彰了石墨烯材料方面的开创性研究者。金刚石、石墨、C60和石墨烯的结构如图，下列说法正确的是
A．这四种物质的性质完全相同
B．石墨烯与C60是同一单质
C．石墨与金刚石一样硬度很大
D．四种物质完全燃烧后的产物都是CO2
16．下列解释不合理的是
A．石墨和金刚石的性质不同是由于碳原子的排列方式不同
B．铁丝在空气不能被点燃与空气中氧气的体积分数有关
C．钠原子和钠离子属于同种元素是由于它们的质子数相同
D．加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制得氧气的质量与二氧化锰的质量有关
二、综合题（共8题）
17．金刚石与石墨的性质与用途
性质 用途
金刚石 ______色透明的正八面体形状的固体，是自然界中______最大的物质 金刚石有光泽可用于______
不能导电 金刚石硬度大可用于______
石墨 颜色、状态 ______色、有金属光泽、不透明的细磷片状固体 石墨深灰色、质软可用于______ 石墨具有滑腻感可用于______
硬度 很软、滑腻感
导电性 能导电 石墨能导电可用于______
18．请回答下列化学问题。
（1）成语“釜底抽薪”的灭火原理是______。
（2）很久不用的锁，可向锁孔加些铅笔芯粉末，便容易开启的原因是______。
（3）天然气在第一次通过管道送到用户时，必须先将管道内注满氮气，目的是______。发现天然气泄漏时，应采取的措施______。
A赶紧打开换气扇 B关闭气源阀门 C打开门窗通风 D厨房内打火警电话
19．写出下列化学方程式。
（1）木炭和氧化铜在高温下反应____________________________________：
（2）分解高锰酸钾制取氧气_______________________________________ ；
20．小明同学去游玩时，用瓶装了一些山泉水，带回实验室，在老师的指导下，按下列流程进行实验，制取蒸馏水，请回答下列问题：
（1）取水后加入明矾的作用是_________________．
（2）进行过滤操作时，下列做法错误的是______．
A．玻璃棒不要靠在三层滤纸的一边
B．漏斗下端的管口要紧靠烧杯的内壁
C．滤纸的边缘要低于漏斗口
D．液面不要低于滤纸边缘．
（3）向滤液中加入活性炭，利用其_________________性，除去水样中的色素和异味．
（4）“节约用水，从我做起．”请你任举一例生活中节约用水的措施_________．
21．在丰富多彩的物质世界里，碳及其化合物占有重要地位。
（1）书写具有保存价值的档案使用碳素墨水，其原因是___________。
（2）在新买的轿车内放活性炭可减少异味，这是利用活性炭的___________性。
（3）C60广泛应用于超导、催化剂、材料、医学及生物领域，C60属于___________（选填“单质”或“化合物”）。
（4）家庭液化气的主要成分之一是丙烷（C3H8），反应的化学方程式为，则X的化学式为___________。
（5）金刚石和石墨物理性质差异大的原因是___________。
22．如图是初中化学的几个实验，请回答问题：
（1）图1为测定空气中氧气含量的实验。
①实验结束后发现进入集气瓶内的水多于1格，可能原因是_____（填一种即可）。
②下列有关该实验的说法中，不正确的是_____。
A 红磷的量一定要足量
B 实验前要检查装置的气密性
C 红磷可以换成铁丝
D 红磷熄灭并冷却后打开弹簧夹
E 最终进入瓶中水的体积应约为消耗氧气的体积
（2）图2为燃烧条件的实验探究，将酒精灯火焰对准铜片的中间位加热，其目的是_____，实验中先燃烧起来的是_____。
（3）图3为木炭还原氧化铜的实验。
①本实验中，网罩的作用是_____。
②开始给试管a加热，此时发现试管b中有气泡冒出，但澄清石灰水并没有变浑浊，其原因是_____。
③反应一段时间后，称量发现试管a的质量减少了1.32克，假若此时试管b中还有石灰水存在，则试管b中生成沉淀的质量为_____g。
23．多彩的“碳”，多姿的生活，让我们一起走进“碳”的世界。
①单质碳在常温下具有稳定性，属于___________性质。（填物理性质或化学性质）
②木炭具有还原性，可以冶炼金属。请在□内填入配平后的系数。
□Fe3O4+□C□Fe+□CO2↑____________
③近期浙江大学实验室里诞生了世界上最轻的材料——“碳海绵”。由碳元素组成，具有多孔结构，弹性好。它对石油有很强的吸附能力（不吸水），将吸入的石油挤出后仍可恢复原状。关于碳海绵的说法正确的是_______（填字母序号）。
A．具有吸附性 B．可重复利用 C．可以处理海上石油泄漏
④自然界中石灰岩逐渐变成碳酸氢钙（Ca(HCO3)2）形成溶洞。碳酸氢钙由_______种元素组成，其中氢元素与氧元素的物质的量之比是________，0.5mol该物质中钙元素的质量是_____g，0.5mol该物质中约含有________个氢原子。
24．水和水溶液与人类的生活、生产关系密切。
①在天然水净化处理中，加活性炭的作用是 __________ ，很多自来水厂用二氧化氯替代氯气对水进行杀菌消毒。工业上用Cl2和NaClO2来制取二氧化氯（ClO2），请配平下列化学方程式⑼： ___ Cl2+ ___ NaClO2→ 2NaCl+ ___ ClO2。
②我们用“电解水”和“氢气在氧气中燃烧”的两个探究实验来证明水的组成元素。依据下图实验回答问题：
Ⅰ．上述探究水的组成的理论依据是 ______________________ 。
Ⅱ．写出电解水的化学方程式 ____________ ,检验正极上气体的方法是 ___________ 。
Ⅲ．上图步骤③中集气瓶里观察到的现象是 ____________________________ 。
参考答案
1．D
【详解】
A、金刚石是自然界中最硬的物质，石墨是自然界中最软的物质，故选项不正确；
B、金刚石是透明的正八面体结构，石墨是深灰色有金属光泽的片状结构，故选项不正确；
C、金刚石不导电，石墨能导电，故选项不正确；
D、金刚石和石墨都是由碳元素组成的不同单质，故选项正确。
2．A
【详解】
物质在化学变化中表现出来的性质属化学性质，如可燃性、还原性、氧化性等。A、氧气供给呼吸是利用氧气能供给呼吸，利用的是其化学性质；B、用铜制电线是利用铜的导电性，导电性属物理性质；C、用木炭除去冰箱内的异味是利用活性炭的吸附性，吸附性属物理性质；D、用干冰进行人工降雨是利用干冰升华要吸收大量的热，利用的是其物理性质。故选A。
3．D
【详解】
A、氧气能供给呼吸，所以氧气可由于医疗急救，故正确；
B、氦气化学性质不活泼，并且密度小于空气的密度，可用于填充气球，故正确；
C、氮气的化学性质不活泼，可以用作保护气，故正确；
D、活性炭具有吸附性，能吸附色素与异味，可用于净水，故错误。
故选：D。
4．B
【详解】
A、化学是一门以实验为基础的学科，学习化学的一个重要途径是科学探究，实验是科学探究的重要手段，故A正确；B、化学不仅研究自然界中已存在的物质及其变化，还要根据需要研究和创造自然界中不存在的新物质，故B错误；C、物质的性质上由物质的结构和组成决定，物质的用途在很大程度上取决于物质的性质，故C正确；D、原子论和分子学说的观点是认识和分析化学现象及本质的基础，它的创立，奠定了近代化学的基础，故D正确。故选B。
5．B
【详解】
A、中和反应是酸与碱作用生成盐和水的反应，但生成盐和水的反应不一定是中和反应，如：CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O，此选项错误；
B、金刚石和石墨的物理性质差异很大，是因为碳原子的排列方式不同，此选项正确；
C、pH大于7的溶液显碱性，但不一定是碱溶液，也可能是碳酸钠等盐溶液，此选项错误；
D、红磷在空气中燃烧，产生大量的白烟，而不是白雾，此选项错误。故选B。
6．D
【解析】
根据题意结合所学知识分析。
A、根据题意可知，反应物为一氧化碳和氧气（两种），而生成物为二氧化碳（一种），故该反应属于化合反应，故A错误；
B、催化剂在化学反应前后，质量和化学性质都不变，所以反应前后Co3O4的化学性质不变，故B错误；
C、反应物一氧化碳中碳元素的化合价为+2价，而生成物二氧化碳中碳元素的化合价为+4价，故C错误；
D、通过Co3O4的催化可以将一氧化碳转化为二氧化碳，所以可以减少对空气的污染，故D正确。故选D
7．B
【详解】
二氧化碳和碳在高温下反应生成一氧化碳，反应方程式为：，一氧化碳和氧化铜在加热条件下生成铜和二氧化碳，反应方程式为： ，可以看出原来的二氧化碳增加为原来的2倍，所以通入石灰水时沉淀的量也会是原来的2倍，故2X=Y，选B。
8．C
【详解】
A、石墨质软，能在纸上留下灰黑色痕迹，所以石墨可用于制铅笔芯，故正确；
B、活性炭具有吸附性，可用于吸附色素，故正确；
C、氧气没有可燃性，不能做燃料，故错误；
D、一氧化碳具有还原性，可用于冶炼金属，故正确。
故选C。
9．D
【详解】
A、因放电时氧气转化为臭氧，臭氧和氧气都是由氧元素组成的单质，分子构成不同，属于不同的物质，因此此变化属于化学变化，故A说法错误。
B、由上分析可知B说法错误。
C、氧气和臭氧是同种元素的组成的两种不同单质，不是同种物质，二者是由不同的分子构成的，是不同的物质，故C说法错误。
D、由上分析可知D说法正确。
故选：D。
10．A
【详解】
水烧开后易把壶盖冲起是由于温度升高，分子间的间隔变大，A错误。故选A。
11．C
【详解】
A、 碳元素可以组成多种单质；故选项正确，但不符合题意；
B、金刚石、石墨、C60结构不同，其物理性质差异很大；故选项正确，但不符合题意；
C、单层石墨片优良的导电、导热性与其组成元素有关，与石墨的结构有关，结构决定性质；故选项错误，但符合题意；
D、石墨与金刚石结构不同，但以石墨为原料可以合成金刚石；故选项正确，但不符合题意。
故选：C。
12．C
【解析】
A. “干冰升华”是由于分子间隔急剧增大，错误；B. 金刚石与石墨物理性质差异较大，是由于碳原子的排列方式不同，错误；C. 在原子中，质子数一定等于核外电子数，但不一定等于中子数，正确；D. 在化学反应中有新物质生成，是由于反应中分子的种类发生了变化，原子的种类不变，错误。故选C。
13．B
【详解】
A、物质的性质决定物质的用途，丁烷是打火机的主要燃料，可见它定能燃烧放热，所以正确。
B、丁烷是由碳氢两种元素组成的，燃烧是物质与氧气反应，根据质量守恒定律，完全燃烧时生成物为二氧化碳和水，所以错误。
C、从丁烷的化学式看，它由碳、氢两种元素组成，所以正确。
D、丁烷是由丁烷分子构成的，每个丁烷分子是由4个碳原子、10个氢原子构成，所以正确。
故选：B。
14．C
【详解】
A、C与CO除可通过与氧气反应转化为二氧化碳外，都还可与金属氧化物发生氧化还原反应转化为二氧化碳；故A不正确；
B、CH4气体在氧气中燃烧生成两种物质二氧化碳和水不属于化合反应；故B不正确；
C、三种物质C、CO、CH4都具有可燃性，点燃时燃烧都能生成二氧化碳；故C正确；
D、C与CO都可与金属氧化物发生氧化还原反应转化为二氧化碳，同时生成固体金属单质；CH4甲烷燃烧生成二氧化碳和常温下为液体的水；故D不正确；
故选C。
15．D
【详解】
A．四种物质的结构不同，结构决定性质，所以这四种物质的性质不完全相同，如石墨是灰黑的，金刚石是无色的，故错误；
B．石墨烯与C60是由碳元素组成的不同单质，故错误；
C．石墨是最软的矿物之一，金刚石自然界中硬度最大的矿物，故错误；
D．四种物质都是由碳元素组成的，完全燃烧时都只生成二氧化碳，故正确。
故选D。
16．D
【详解】
A. 决定物质化学性质的是物质的组成和结构，石墨和金刚石的性质不同是由于碳原子的排列方式不同；B. 铁丝在空气不能被点燃是因为空气中氧气的含量低，提高氧气的浓度可以促进燃料，所以在纯氧中铁丝能燃烧；C.元素是质子数相同的同一类原子的总称， 钠原子和钠离子属于同种元素是由于它们的质子数相同。D.二氧化锰是氯酸钾分解的催化剂，催化剂只改变反应反应速率，不改变生成物的质量， 加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制得氧气的质量与二氧化锰的质量无关。选D
17．无 硬度 制作装饰品 裁玻璃 深灰 制作笔芯 制作润滑剂 制作电池电极
【详解】
金刚石是无色透明，正八面体形状的固体，是自然界中硬度最大的物质，可用于制作装饰品、裁玻璃，故填：无；硬度；制作装饰品；裁玻璃。
石墨是深灰色，质软可用于制作笔芯，石墨具有滑腻感可用于制作润滑剂，能导电可制作电极，故填：深灰；制作笔芯；制作润滑剂；制作电池电极。
18．移走可燃物 铅笔芯的主要成分是石墨，石墨有润滑作用 排净管道内的空气，防止天然气混有空气点燃后发生爆炸 BC
【详解】
（1）成语“釜底抽薪”的灭火原理是移走可燃物，故填：移走可燃物；
（2）铅笔芯的主要成分是石墨，石墨有润滑作用，所以很久不用的锁，可向锁孔加些铅笔芯粉末，便容易开启，故填：铅笔芯的主要成分是石墨，石墨有润滑作用；
（3）天然气在第一次通过管道送到用户时，必须先将管道内注满氮气，目的是排净管道内的空气，防止天然气混有空气点燃后发生爆炸。发现天然气泄漏时，应采取的措施关闭气源阀门，打开门窗通风，不能打开换气扇和打火警电话，防止电火花引燃发生爆炸，故填：排净管道内的空气，防止天然气混有空气点燃后发生爆炸；BC。
19．C+2CuO2Cu+CO2 2KMnO4 K2MnO4 +MnO2+O2↑
【详解】
（1）木炭和氧化铜在高温下反应：C+2CuO2Cu+CO2；
（2）分解高锰酸钾制取氧气：2KMnO4 K2MnO4 +MnO2+O2↑。
20．吸附水中的悬浮杂质，使之沉降 D 吸附 淘米水浇花，拖地等
【详解】
（1）明矾溶于水后生成的胶状物对杂质的吸附，使杂质沉降来达到净水的目的，所以，取水后加入明矾的作用是：吸附水中的悬浮杂质，使之沉降；
（2）由过滤的注意事项可知：
A．玻璃棒要靠在三层滤纸的一边，正确；
B．漏斗下端的管口要紧靠烧杯的内壁，正确；
C．滤纸的边缘要低于漏斗口，正确；
D．液面不要低于滤纸边缘，错误；
（3）活性炭具有疏松多孔的结构，所以利用活性炭的吸附作用，可以除去水样中的色素和异味；
（4）生活中节约用水的方法很多，如一水多用，用淘米水浇花，拖地等；
21．（1）碳在常温下化学性质不活泼
（2）吸附
（3）单质
（4）H2O
（5）碳原子的排列方式不同
22．点燃红磷后放进瓶内及盖好瓶塞的速度太慢或实验前止水夹未夹紧 C 使乒乓球碎片和滤纸碎片提高到相同的温度 兵兵球碎片 使火焰集中，提高温度 刚开始排出的气体是空气 3
【详解】
（1）①实验结束后发现进入集气瓶内的水多于1格，可能原因是点燃红磷后放进瓶内及盖好瓶塞的速度太慢，会使部分空气逸出，导致气体减少的多，结果偏大，也可能是实验前止水夹未夹紧，会使部分空气逸出，导致气体减少的多，结果偏大；
②A、红磷的量一定要足量，这样才能保证装置内的氧气被完全耗尽，选项说法正确；
B、实验前要检查装置的气密性以防止装置漏气而造成测定结果偏小，选项说法正确；
C、铁丝在空气中不能燃烧，所以红磷不能换成铁丝，选项说法错误；
D、红磷熄灭并冷却后打开弹簧夹，否则测定结果偏小，选项说法正确；
E、足量的红磷燃烧耗尽了装置内的氧气，因此最终进入瓶中水的体积应约为消耗氧气的体积，选项说法正确。
故选：C；
（2）图2为燃烧条件的实验探究，将酒精灯火焰对准铜片的中间位加热，其目的是使乒乓球碎片和滤纸碎片提高到相同的温度，因为乒乓球碎片的着火点低于滤纸碎片的着火点，所以实验中先燃烧起来的是乒乓球碎片；
（3）①本实验中，网罩的作用是集中火焰，提高温度；
②开始给试管a加热，此时发现试管b中有气泡冒出，但澄清石灰水并没有变浑浊，其原因是刚开始排出的气体是空气；
③在高温的条件下，碳和氧化铜反应生成铜和二氧化碳，化学方程式为：，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为：。试管中固体减少的质量即为生成二氧化碳的质量，为1.32克。设生成碳酸钙沉淀的质量为x，则：
x=3g；
答：试管b中生成沉淀的质量为3g。
23．化学性质 1,2,3,2 ABC 4 1:3 20 6.02×1023
【详解】
①①单质碳在常温下具有稳定性，属于化学性质；②化学方程式配平为：2C+ Fe3O43Fe+2CO2↑；③A、碳海绵，具有多孔结构，弹性好。它对石油有很强的吸附能力（不吸水），正确；B、由于碳海绵将吸入的石油挤出后仍可恢复原状，可重复使用，正确；C、由于碳海绵有吸附性，对石油有很强的吸附能力，可处理海上石油泄漏，正确；④碳酸氢钙的一个分子中共有11个原子，其中氢元素与氧元素的物质的量之比是2:6=1:3，0.5mol该物质中钙元素的质量是40g/mol×0.5mol=20g，0.5mol该物质中约含有0.5mol×2×6.02×1023=6.02×1023个碳原子。
24．吸附 1 2 2 质量守恒定律或反应前后元素的种类不变或反应前后原子种类不变 2H2O 2H2↑+O2↑ 用带火星的木条，看木条是否复燃 发出淡蓝色火焰，瓶壁上有小液滴
【详解】
①活性炭具有疏松多孔的结构，具有吸附性，能吸附元素和异味；配平化学方程式的依据是质量 守恒定律化学反应前后原子的种类和数目不变，故1 Cl2+ 2 NaClO2→ 2NaCl+ 2 ClO2；
②电解水实验中与正极产生的是氧气，用带火星的小木条检验，负极产生的是氢气，可用燃烧法检验，正负两极气体的体积比为1:2 ，质量比为8:1 ，该实验能得出水是由氢元素和氧元素组成的结论；氢气燃烧发出淡蓝色火焰，瓶壁上有小液滴。