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

8.1碳的单质
一、选择题（共16题）
1．下列有关“化学之最”的叙述，不正确的是
A．空气中含量最多的物质是氧气 B．目前人类最清洁的燃料是氢气
C．化学变化的最小粒子是原子 D．自然界中硬度最大的物质是金刚石
2．下列有关微粒的叙述错误的是
A．金刚石由碳原子构成 B．水蒸发，分子间隙增大
C．氯化钠晶体由分子构成 D．温度升高，微粒运动速率加快
3．我国的锡储量占世界第一位。古代记载的炼锡方法的化学方程式为：SnO2+2C=Sn+2CO↑．此反应说明碳具有
A．稳定性 B．可燃性 C．氧化性 D．还原性
4．善于梳理化学知识，是学好化学的有效方法。以下说法错误的是
A．性质决定用途：氧气可燃﹣﹣﹣﹣气焊切割金属
B．生活经验：区别硬水和软水﹣﹣﹣﹣用肥皂水检验
C．生活质量：汽车、冰箱中有异味﹣﹣﹣﹣用活性炭吸附
D．安全常识：炒菜时油锅着火﹣﹣﹣﹣用锅盖盖灭
5．下列关于物质分类的说法，正确的是
A．由同种元素组成的物质一定是单质
B．由同种分子构成的物质一定是化合物
C．由同一种原子构成的物质一定是单质
D．混合物可以由一种元素组成，也可由多种元素组成
6．铵盐是PM2.5雾霾颗粒的重要组成成分,最新科学家发现，氨气可直接参与到三氧化硫与水的反应中,其反应原理可视为。 下列说法不正确的是
A．在雾霾治理过程中，可注重空气中氨气的检测并控制氨气的排放
B．PM2.5专用口罩中使用了活性炭，是利用了活性炭的吸附性
C．为有效控制雾霾,应禁止使用氮肥
D．该反应过程中所有元素化合价都不变
7．对下列事实的解释合理的是
A．活性炭净水----主要是除去水中不溶性杂质
B．金刚石和石墨的性质存在明显差异----碳原子排列方式不同
C．水电解可产生氧气----水分子中含有氧分子
D．6000LO2在加压的情况下装入容积为40L钢瓶中----加压时氧分子变小
8．下列说法不正确的是
A．氧气是无色的，液氧是淡蓝色的 B．空气级别越高，空气质量越好
C．石墨与金刚石中碳原子的排列方式不相同 D．纯净的水是无色、无气味的透明液体
9．下列事实与解释不相符的是
A．湿衣服晾干——分子不断运动
B．干冰升华——分子的体积变大
C．CO、CO2化学性质不同——分子的构成不同
D．金刚石和石墨的物理性质不同——碳原子的排列方式不同
10．下列关于碳及其化合物的说法，正确的是
A．CO和CO2都可将氧化铜还原成铜
B．CO2的排放不是导致酸雨的原因
C．在室内放一盆澄清石灰水可防止CO中毒
D．碳具有可燃性，因此，在常温下其化学性质比较活泼
11．下列说法中正确的是
A．金刚石、石墨、C60都是由原子构成的物质
B．活性炭可以除去水中所有杂质
C．若发现家中燃气泄漏，应立即关闭气阀，打开门窗
D．室内起火时，应立即打开门窗，防止窒息而亡
12．下列说法正确的是
A．金刚石、石墨、C60性质相同 B．电解水时，正极得到的气体可燃
C．CO、NO2、SO2都是空气污染物 D．空气中O2的质量约占21%
13．学习化学要构建基本理念，对以下基本观念的认识，正确的是
A．分类观：干冰和可燃冰都属于氧化物
B．元素观：氧气和臭氧都由氧元素组成
C．变化观：CO2和CO不可以相互转化
D．微粒观：氯化钠是由原子构成的
14．下列有关碳和碳的氧化物的说法，正确的是
A．在一定条件下，一氧化碳和二氧化碳可以相互转化
B．一氧化碳和二氧化碳都具有可燃性
C．一氧化碳和二氧化碳都是有毒气体
D．活性炭、金刚石都具有吸附性
15．下列客观事实对应的微观解释正确的是
A．把液化气压缩进钢瓶—分子体积变小
B．公园里闻到花的香味—分子不断运动
C．金刚石和石墨的物理性质差异大—碳原子结构不同
D．电解水得到氢分子和氧分子—水由氢分子和氧分子构成
16．某化学小组利用下图所示的装置探究木炭粉和氧化铜反应后气体产物的成分。已知，该装置气密性良好；反应前木炭粉和氧化铜的质量为12.80g，玻璃管质量为52.30g；反应后玻璃管及其剩余固体的总质量为64.81g，装置B增重0.22g，装置C质量未改变。关于该实验，有下列说法：（C-12O-16）
①当玻璃管中有红色物质生成时，碳与氧化铜的反应结束
②玻璃管中反应结束后仍要缓缓通入氮气将装置内残留的气体生成物排出
③玻璃管中反应生成的气体只有二氧化碳
④NaOH与CO2反应导致装置B质量增加
⑤装置C的质量未改变说明没有气体通入该装置
以上说法正确的个数是
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
二、综合题（共8题）
17．性质决定用途。下面几种物质的具体应用中，分别利用的性质是：
（1）活性炭用于防毒面具____________________________
（2）氧气用于炼钢、焊接、切割金属____________________________
（3）生石灰用于干燥剂_____________________________
（4）铝制品不易锈蚀_____________________________
18．化学就在我们身边，一些物质在生产生活中有重要的用途。现有①二氧化碳②活性炭③氮气，选择适当的物质填空（填序号）。
（1）可用于冰箱除味剂的是____________
（2）绿色植物进行光合作用吸收的是___________
（3）可充入食品包装袋中以防腐的是__________
19．写出下列反应的文字表达式：
①碳酸氢铵受热易“失踪”：_____，
②二氧化碳使澄清石灰水变浑浊：_____，
③加热氯酸钾和二氧化锰的混合物_____；
20．碳与碳的化合物在工农业生产及日常生活中有广泛的用途。
（1）图1是碳原子结构示意图，碳原子的最外层电子数为 _____ 。
（2）图2、3、4对应三种碳单质，图3单质的名称是 _____ 。
（3）如图5是木炭还原氧化铜的实验，其反应的化学方程式是 _____ 。
（4）在习主席“一带一路”伟大的战略构想中，代表中国制造的高铁走在了世界的前列。高铁动车与电路连接的石墨电刷没有用到石墨的性质的是 _____ 。（填序号）
A稳定性 B滑腻感 C还原性 D导电性
21．请回答跟水有关的问题。
（1）为了判断水样是硬水或软水，常加入_________进行检验：
（2）日常生活中要降低自来水的硬度，同时对其进行杀菌消毒，多采用________的方法。
（3）水净化的过程的中，常加入__________吸附水中色素和异味。
（4）在电解水的过程中，产生1g氢气的同时，能产生氧气的质量是__________。
22．碳和碳的化合物是初中化学学习的重要内容。
（1）金刚石、石墨和C60都是碳元素的单质，下列说法正确的是_______（填字母）
A．它们是同种物质 B．它们的原子排列方式不同
C．它们都能导电 D．常温下它们都能与氧气反应
（2）某校研究性学习小组用图所示装置进行镁条在空气中燃烧的实验。待镁条完全燃烧并冷却后打开弹簧夹,进人集气瓶中水的体积约占集气瓶容积的70%。
图中A仪器的名称是____________。镁条燃烧并冷却后打开弹簧夹,水能进入到集气瓶中的原因是_____________________________________
（3）如果镁条只和空气中的氧气反应，则进入集气瓶中水的体积最多不超过其容积的__________%。现进入集气瓶中水的体积约为其容积的70%，根据空气的组成可推出减少的气体中有氮气。
（发现问题）氮气是如何减少的？
（做出猜想）镁条可能与氮气反应而减少。
（查阅资料）镁条在氮气中能燃烧，产物为氮化镁（Mg3N2)固体。氮化镁中氮的化合价是___________。镁条还可以在二氧化碳气体中燃烧生成碳和氧化镁，反应的化学方程式为_____________。
（4）通过以上探究，你对燃烧的有关知识有了哪些新的认识？（写出一条即可）
（5）24 g镁在二氧化碳中燃烧可生成多少克氧化镁？
23．依据文意内容，回答下列问题。
多孔活性炭具有较好的吸附性能，是一种优良的催化剂载体材料，广泛应用于各行各业，其生产一直以煤、竹子、木材等宝贵资源为原料。随着可持续发展理念的不断深入，越来越多的研究者尝试以清洁廉价的资源作为原料（如白酒糟），制备多孔活性炭。
白酒糟是酿酒过程的副产物，富含纤维素（（C6H10O5）n）。以白酒糟为原料生产多孔活性炭的过程主要包括干燥、炭化、活化三步。炭化过程是将干燥的白酒糟在充满氮气的环境中，加热至650℃，将其中的纤维素转化为炭质原料（主要成为单质碳）。活化过程是以水蒸气或CO2为活化剂，在一定条件下使其在炭质原料内部发生反应，生成气体，形成孔隙结构，制备多孔活性炭。
也有研究者在其他条件相同的情况下，通过实验测定所得多孔活性炭对碘的吸附值与水蒸气、CO2用量的关系分别如图1、2所示。
尽管以白酒糟为原料，制备多孔活性炭材料的技术仍有许多问题有待于进一步探索、解决，但已有研究为富含纤维素工业残渣的利用提供了可能途径。
（1）以白酒糟为原料制备多孔活性炭的优点是_________。
（2）纤维素中碳、氢元素质量比为_________。
（3）炭化过程中需要在充满氮气的环境中，此处氮气的作用是_______。
（4）分析图1得出的结论是_______。
（5）由图1、图2可知，为了达到最佳吸附效果，应选用的活化剂是______。（填“水蒸气”或“二氧化碳”）
24．日常生活生产中，往往蕴含了许多化学知识。请根据要求回答下列问题：
（1）碳酸氢钠在医疗上可作为治疗胃酸过多的药剂，其原理是___________（用化学方程式表示）；
（2）我国具有丰富的煤炭资源，煤制取乙二醇的产业化发展已列入我国石化产业调整和振兴规划。由煤制取乙二醇的流程示意图为：
①煤属于___________（填“可再生”或“不可再生”）资源；
②合成气可用作气体燃料，写出合成气中氢气燃烧的化学方程式___________；
③合成气（CO和H2）在不同催化剂的作用下，可以合成不同的物质，从物质组成的角度考虑，仅用合成气为原料不可能得到的物质是___________（填序号）；
A．乙醇（C2H5OH） B．甲醇（CH3OH） C．尿素[CO（NH2）2]
（3）如图是碳的几种单质的模型图，根据所学知识回答问题：
①画出碳原子结构示意图：___________；
②甲、乙、丙对应三种碳单质，图甲单质的名称是___________，图丙单质的化学式是___________；
③若碳为+4价，氯为-1价，由碳和氯组成的化合物的化学式为___________。
参考答案
1．A
【详解】
A、空气中含量最多的物质是氮气，故选项说法错误；
B、氢气燃烧产物是水，无污染，目前人类最清洁的燃料是氢气，故选项说法正确；
C、化学变化的最小粒子是原子，故选项说法正确；
D、天然存在的最硬的物质是金刚石，故选项说法正确。
故选A。
2．C
【详解】
A、金刚石属于固态非金属单质，是由碳原子直接构成的，故选项说法正确。
B、水蒸发，温度升高，水分子间的间隙增大，故选项说法正确。
C、氯化钠是含有金属元素和非金属元素的化合物，氯化钠是由钠离子和氯离子构成的，故选项说法错误。
D、微粒总是在不断地运动的，且温度升高，微粒运动速率加快，故选项说法正确。
故选：C。
3．D
【详解】
碳得氧生成了一氧化碳，化合价升高，说明碳具有还原性，故填：D。
4．A
【详解】
A、O2助燃，可以用于气焊切割金属，不可燃，故错误；
B、区别硬水与软水可以使用肥皂水，故正确；
C、活性炭具有吸附性，可除去汽车、冰箱中的异味，故正确；
D、炒菜时油锅着火，用锅盖盖灭，隔绝氧气灭火，故正确。
故选A。
5．D
【详解】
A、由同种元素组成的物质不一定是单质，也可能是混合物，如氧气和臭氧的混合物，选项说法不正确；
B、由同种分子构成的物质不一定是化合物，也可能是单质，但一定是纯净物，选项说法不正确；
C、由同种原子构成的物质不一定是单质，如氧气分子和臭氧分子都由氧原子构成的，两者混合在一起，属于混合物，选项说法不正确；
D、混合物是由多种物质组成，混合物可以由一种元素组成，如氧气和臭氧的混合物，也可由多种元素组成，如一氧化碳和二氧化碳的混合物，选项说法正确。
故选D。
6．C
【详解】
A、因为铵盐是PM2.5雾霾颗粒的重要组成成分，氨气通过反应生成铵盐，在雾霾治理过程中，可注重空气中氨气的检测并控制氨气的排放，A选项说法正确，不符合题意；
B、PM2.5专用口罩中使用了活性炭，是利用了活性炭的吸附性，B选项说法正确，不符合题意；
C、为有效控制雾霾，应合理使用氮肥，不能说禁止使用氮肥，C选项说法不正确，符合题意；
D、在反应中，反应物中氮元素的化合价为-3价，氢元素的化合价为+1价，氧元素的化合价为-2价，生成物中氮元素的化合价为-3价，氢元素的化合价为+1价，氧元素的化合价为-2价，该反应过程中所有元素化合价都不变，D选项说法正确，不符合题意。故选C。
7．B
【详解】
A、在净水中，活性炭主要是吸附色素和异味，错误。
B、金刚石和石墨的性质存在明显差异是因为碳原子排列方式不同，正确。
C、反应前后原子的种类不变，水电解可产生氧气，说明水分子中含有氧原子。错误。
D、6000LO2在加压的情况下装入容积为40L钢瓶中，说明分子间有间隔，气体分子间间隔较大，加压情况下容易被压缩。错误。
故选B。
8．B
【详解】
A、氧气是无色的气体，液态氧是淡蓝色，故A选项正确；
B、空气级别越高，质量越差，故B选项不正确；
C、金刚石、石墨的物理性质差异较大的原因，碳原子排列方式不同，故C选项正确；
D、纯净的水是无色、无味的透明液体，故D选项正确。
故选B。
9．B
【详解】
A、水分子在做不停的运动，故湿衣服可以晾干，故正确；
B、干冰升华，二氧化碳分子的大小不变，分子之间的间隔变大，故错误；
C、CO、CO2分子的构成不同，化学性质不同，正确；
D、金刚石和石墨中碳原子的排列方式不同，故它们的物理性质不同，故正确；故选B。
10．B
【解析】
一氧化碳具有还原性，二氧化碳没有还原性，A错误；二氧化硫是导致酸雨的主要原因，B正确；一氧化碳不能与石灰水反应，在室内放一盆澄清石灰水不能防止CO中毒，C错误；碳在常温下化学性质稳定，D错误。故选B。
11．C
【详解】
A．C60是由分子构成的，而不是由原子直接构成的，故错误；
B．活性炭具有吸附性，可以除去水中的色素和异味，但不能除去其他杂质，故错误；
C．若发现家中燃气泄漏，应立即关闭气阀，打开门窗，故正确；
D．室内着火时不能打开门窗，以防空气流通造成火势蔓延，故错误。
故选C。
12．C
【详解】
A、因为金刚石、石墨、C60中碳原子的排列方式不同，所以物理性质不相同，比如金刚石硬度大，石墨质软，选项A错误；
B、电解水时，正极得到氧气，具有助燃性，负极得到氢气，具有可燃性，选项B错误；
C、空气污染物主要有CO、NO2、SO2、臭氧、可吸入颗粒物等，选项C正确；
D、空气成分按体积计算，氮气约占78%，氧气约占21%，稀有气体约占0.94%，二氧化碳约占0.03%，其他气体约占0.03%，选项D错误。故选C。
13．B
【详解】
A、干冰是固态二氧化碳，属于氧化物，而可燃冰是甲烷和水形成的，含有碳、氢、氧三种元素，不符合氧化物的特点，不属于氧化物，选项错误；
B、氧气是氧元素组成的单质，臭氧也是氧元素组成的单质，即氧气和臭氧都由氧元素组成，选项正确；
C、二氧化碳与碳在高温的条件下反应生成一氧化碳，而一氧化碳在氧气中燃烧或与金属氧化物在加热的条件下反应生成二氧化碳，选项错误；
D、氯化钠是由钠离子与氯离子构成的，选项错误，故选B。
14．A
【详解】
A、一氧化碳燃烧生成二氧化碳，二氧化碳和碳高温条件下反应生成一氧化碳，一氧化碳和二氧化碳可以相互转化，故A正确；
B、一氧化碳具有可燃性，二氧化碳不具有可燃性，故B错误；
C、一氧化碳是有毒气体，二氧化碳不能供给呼吸，但没有毒，故C错误；
D、活性炭结构疏松多孔具有吸附性、金刚石不具有吸附性，故D错误。
故选A。
15．B
【详解】
A、把液化气压缩进钢瓶，是因为分子之间有间隔，受压后，分子之间的间隔变小，不符合题意；
B、公园里闻到花的香味，是因为分子在不断运动，引起花香的分子四处扩散，符合题意；
C、金刚石和石墨的物理性质差异大，是因为碳原子的排列方式不同，不符合题意；
D、电解水得到氢分子和氧分子，说明在化学变化中，分子可以分为原子，原子重新组合为新的分子，不符合题意。
故选B。
16．B
【解析】
已知，该装置气密性良好；反应前木炭粉和氧化铜的质量为12.80g，玻璃管质量为52.30g；反应后玻璃管及其剩余固体的总质量为64.81g，装置B增重0.22g，装置C质量未改变。通过计算碳过量。①当玻璃管中有红色物质生成时，碳与氧化铜开始反应。故①错误。②玻璃管中反应结束后仍要缓缓通入氮气将装置内残留的气体生成物排出。故②正确。③玻璃管中反应生成的气体有二氧化碳和一氧化碳。故③错误。④NaOH与CO2反应导致装置B质量增加。故④正确。⑤装置C的质量未改变不能说明没有气体通入该装置。故⑤错误。故B正确。
17．氧气能支持燃烧 二氧化碳能参与植物的光合作用 生石灰能与水反应 铝制品表面形成致密的氧化铝保护膜
【解析】
（1）活性炭具有疏松多孔的结构，能吸附颜色和异味，具有吸附性，故能用于防毒面具；（2）氧气具有助燃性，故能用于炼钢、焊接、切割金属；（3）生石灰能与水反应生成氢氧化钙，故能做干燥剂；（4）铝在空气中易与氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜，能阻止铝的进一步氧化，故铝制品不易锈蚀。
18．② ① ③
【详解】
（1）活性炭具有吸附性可吸附有颜色、气味的杂质，故选：②；
（2）绿色植物光合作用是二氧化碳和水在太阳光和叶绿素作用下生成葡萄糖和氧气，故选：①；
（3）氮气化学性质稳定可用作保护气，可填充到食品包装袋中以防腐，故选：③。
19．碳酸氢铵氨气+水+二氧化碳 二氧化碳+氢氧化钙→碳酸钙+水 氯酸钾 氯化钾+氧气
【详解】
①碳酸氢铵受热分解生成氨气、水和二氧化碳，反应的文字表达式为：碳酸氢铵氨气+水+二氧化碳；
②二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的文字表达式为：二氧化碳+氢氧化钙→碳酸钙+水；
③氯酸钾在二氧化锰催化作用下受热分解生成氯化钾和氧气，反应的文字表达式为：氯酸钾氯化钾+氧气。
20．4 金刚石 C+2CuO2Cu+CO2↑ C
【详解】
（1）由原子结构示意图的意义可知，碳原子最外层电子数为4；
（2）由碳单质的结构可知，图3的碳原子的排列正八面体状结构，具有这种结构的单质的名称是金刚石；
（3）木炭和氧化铜在高温条件下生成铜和二氧化碳，反应方程式是：C+2CuO2Cu+CO2↑；
（4）动车的运行是依靠顶部的石墨电刷与电线接触获取电源，使用石墨制作电刷不仅因为石墨能耐高温、化学性质稳定、具有滑腻感，还利用了石墨的导电性，与碳单质的还原性无关
故答案为（1）4；（2）金刚石；（3）C+2CuO2Cu+CO2↑；（4）C。
21．（1）肥皂水
（2）煮沸
（3）活性炭
（4）8g
解：设在电解水的过程中，产生1g氢气的同时，能产生氧气的质量是x。
，x=8g
【解析】
（1）为了判断水样是硬水或软水，常加入肥皂水进行检验，产生泡沫多的是软水，产生泡沫少的是硬水；
（2）日常生活中要降低自来水的硬度，同时对其进行杀菌消毒，多采煮沸的方法。
（3）活性炭具有吸附性，可用来除去异味和色素，所以水净化的过程的中，常加入活性炭吸附水中色素和异味。
（4）见答案
22．（1）B
（2） 烧杯 镁燃烧消耗氧气，装置中气体减少，压强减小，小于外界压强
（3） 21 -3
（4）燃烧不一定需要氧气
（5）解：设生成氧化镁质量为x
答：生成氧化镁质量为40g。
【解析】
（1）A. 金刚石、石墨和C60是碳元素的三种不同单质，它们是不同的物质，错误；
B. 它们的原子排列方式不同，正确；
C. 石墨能导电、金刚石不能导电，错误；
D. 三者都是碳单质，常温下化学性质稳定，不能与氧气反应，错误。
故选B。
（2）图中A仪器的名称是烧杯。镁条燃烧并冷却后打开弹簧夹，水能进入到集气瓶中的原因是镁燃烧消耗氧气，装置中气体减少，压强减小，小于外界压强。
（3）氧气体积约占空气体积的21%，如果镁条只和空气中的氧气反应，则进入集气瓶中水的体积最多不超过其容积的21%。
氮化镁中镁元素化合价为正二价，设氮元素化合价为x，化合物中正负化合价代数和为零；则(+2) ×3+ x ×2=0，x=-3；镁条还可以在二氧化碳气体中燃烧生成碳和氧化镁，反应的化学方程式为。
（4）镁条还可以在二氧化碳气体中燃烧，说明燃烧不一定需要氧气（合理即可）。
（5）见答案。
23．（1）白酒糟是清洁廉价的资源，能够变废为宝
（2）36:5
（3）作保护气，防止碳与氧气接触
（4）不是水蒸气用量越多，制得的多孔活性炭的吸附性能越好（合理即可）
（5）水蒸气
24． 不可再生 C 金刚石 C60 CCl4
【详解】
(1) 胃酸的主要成分是盐酸，碳酸氢钠能与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，故填：。
(2) ①煤与石油、天然气等化石燃料都属于不可再生资源，故填“不可再生”。
②氢气燃烧生成水，其反应的化学方程式为。
③化学反应前后元素的种类不变，合成气（CO和H2）中不含有氮元素，不能合成尿素尿素[CO（NH2）2]，故选C。
(3) ①碳原子的原子序数为6，核内有6个质子，核外有6个电子，故原子结构示意图为：。
②图甲中碳原子呈网状排列，此单质的名称是金刚石，图丙对应的碳单质由分子构成，且每个分子是由60个碳原子构成，故化学式是C60。
③化合物中正、负化合价代数和为零，若碳为+4价，氯为-1价，则由碳和氯组成的化合物的化学式为CCl4。