九年级化学上册链接教材精准变式练（人教版）
第六单元 碳和碳的氧化物
课题1 金刚石、石墨、C60
★知识点1：几种常见的碳单质
金刚石、石墨的物理性质和用途
化学式 颜色 形状 硬度 导电性 导热性 润滑性 熔点 用途
金刚石 C 无色透明 正八面体 最硬 无 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 良好 电极、铅笔芯、润滑剂等
金刚石是天然存在的最硬的物质。
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
★知识点2：碳的化学性质
单质碳的物理性质各异，而各种单质碳的化学性质却完全相同
在常温下，碳的化学性质不活泼。
碳具有可燃性：C+O2CO2（充分燃烧） 2C+O22CO（不充分燃烧）
碳在氧气中燃烧的现象：燃烧剧烈，发出白光；放热；生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。
(
木炭
+
氧化铜
澄清的石灰水
)碳具有还原性：
C+2CuO2Cu+CO2↑
2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑
单质碳的还原性可用于冶金工业。
木炭还原氧化铜的实验（见右图）
【实验操作】
① 把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管；
② 将试管固定在铁架台上。试管口装有通入澄清石灰水的导管；
③ 集中加热；
④ 过几分钟后，先撤出导气管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象并分析。
【实验现象】澄清的石灰水变浑浊；黑色固体逐渐变成红色。
【化学方程式】C+2CuO2Cu+CO2↑
反应开始的标志：澄清的石灰水变浑浊。
在酒精灯上加网罩的目的：使火焰集中并提高温度。
配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：使氧化铜反应更充分。
实验完毕后先熄灭酒精灯的后果：石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂。
★知识点3：氧化还原反应
还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应，叫做还原反应。
木炭是使氧化铜还原为铜的物质，具有还原性。木炭在反应C+2CuO2Cu+CO2↑中作还原剂。
提分技巧
1.“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。
2.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。
3.木炭、活性炭具有吸附性（物理性质）。活性炭的吸附性更强。
4.C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，这种足球结构的碳分子很稳定。
5.金刚石、石墨、C60性质不同的原因：碳原子的排列方式不同。
【教材链接一】教材P108：讨论：
【答案】金刚石是天然存在的最硬的物质，可作钻探机钻头、玻璃刀刀头等。石墨质地很软，可作铅笔芯；具有导电性，可作电极；具有滑腻感，可作润滑剂等。木炭和活性炭具有吸附性，可作吸附制。故物质的性质和用途的关系为性质决定用途，用途反映性质。
【教材链接二】教材P112：课外实验：
【答案】1．灯泡发亮。这个实验说明石墨能导电。
蜡烛的成分中含有碳元素，把冷碟子放在蜡烛火焰上方，会造成火焰附近空气不易流通，氧气含量因燃烧而降低且不易得到补充，碳元素因不完全燃烧生成炭黑。且冷碟子温度低，还可防止炭黑因温度过高而继续燃烧。这个实验说明在氧气不足的条件下可以用含碳元素的物质燃烧制得炭黑。
【教材链接三】教材P106：
例1．（2021·江苏南京）下列物质中，硬度最大的是（ ）
A．金刚石 B．石墨
C．焦炭 D．活性炭
【答案】A
【解析】A、金刚石具有正八面体的结构，它是天然存在的最硬的物质，所以A对；B、石墨最软的物质之一，故B不对；C、焦炭是煤在干馏时得到的产物，它的硬度不大，故C错；D、活性炭具有疏松多孔的结构，硬度也不大，故D错，故选A
【精准解析】主要考查有关单质碳的性质。
【教材链接四】教材P107：
例2．（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
【答案】C
【教学】A、石墨导电性好可作电池电极，故选项正确；B、活性炭吸附性强可作冰箱除味剂是利用了活性炭的吸附性，故选项正确；C、石墨在刻划时容易留下痕迹，可以制作铅笔芯，故选项错误；D、常温下，碳单质的化学性质稳定，可制墨汁，故选项正确。故选C。
【精准解析】主要考查有关物质的性质与用途的关系。
【教材链接五】教材P107、108、110：
例3．（2021·辽宁中考真题）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
【答案】A
【解析】A、金刚石和石墨是碳的单质，都具有可燃性，A项正确；B、石墨是黑色固体，B项错误；C、金刚石是自然界最硬的物质，但石墨很软，C项错误；D、金刚石不能导电，石墨能导电，D项错误。故选A。
【精准解析】主要考查有关单质碳的性质。
【变式练习1】（2021·广东广州·中考真题）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
【答案】C
【解析】A、构成金刚石、石墨的原子大小相同，故说法错误；B、金刚石、石墨的物理性质有较大差异的原因是碳原子排列结构不同，故说法错误；C、金刚石、石墨是由同种碳原子构成的，所以1g金刚石和1g石墨所含原子数相同，故说法正确；D、金刚石、石墨是由碳元素组成的，都能在氧气中燃烧生成二氧化碳，故说法错误。故选C。
一、选择题
1．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
【答案】D
【解析】A、网罩可以使火焰集中，提高温度，正确。B、理论上a中减少的质量为反应生成的二氧化碳的质量，b中增加的质量为吸收二氧化碳的质量，理论上试管a中减少的质量等于试管b增加的质量，正确。C、a中黑色粉末变红，说明碳能夺走氧化铜中的氧，说明碳具有还原性，正确。D、反应结束后立即把a中的物质铜倒出来，铜可能在较高温度下与空气中的氧气发生反应生成氧化铜，所以不能反应结束后立即把a中的物质倒出来观察现象，错误。故选D。
2．2019年科学家合成出一种新物质C18，关于C18的叙述中错误的是（ ）
A．该物质由碳元素组成 B．该物质由C18分子构成
C．该物质常温下化学性质非常活泼 D．1个C18分子由18个碳原子构成
【答案】C
【解析】A、物质由元素组成，C18由碳元素组成，正确。B、从化学式可知该物质是由分子构成的，该物质由C18分子构成，正确。C、碳单质常温下化学性质稳定，该物质常温下化学性质稳定，错误。D、微观上分子由原子构成，从化学式可知1个C18分子由18个碳原子构成，正确。故选C。
3．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
【答案】A
【解析】A、由图示可知氮化硼由氮原子和硼原子构成，错误；B、氮化硼（BN）是一种新型功能陶瓷，结构与金刚石相似，氮化硼的硬度很大，正确；C、氮化硼是由两种元素组成的纯净物，属于化合物，正确；
D、氮化硼硬度大，可用于切割玻璃，正确；故选A。
4．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
【答案】B
【解析】A、金刚石是无色固体，该选项说法不正确；B、金刚石、石墨、木炭和C60都是由碳元素组成的，在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳，该选项说法正确；C、四种碳的单质物理性质不同，碳原子的排列方式不同，该选项说法不正确；D、石墨和金刚石是不同的碳单质，一定条件下，石墨转化成金刚石是化学变化，该选项说法不正确。故选B。
5．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
【答案】A
【解析】A、碳纳米管是由碳元素组成的碳的单质,不是化合物，故说法错误；B、碳单质在常温型化学性质稳定，因此纳米碳管在常温下化学性质稳定，故说法正确；C、碳纳米管由碳元素组成，碳完全燃烧生成二氧化碳，说法正确；D、纳米碳管材料管道多，表面积大，吸附能力强，故说法正确；故选A。
6．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
【答案】C
【解析】A、由C60制取化合物M的过程有新物质M生成，发生了化学变化，叙述正确；B、由质量守恒定律可知，用C60制取化合物M中一定含有碳元素，叙述正确；C、C60中的碳原子和石墨中的的碳原子属于同种原子，体积与质量一样大，叙述错误；D、C60在空气中燃烧生成二氧化碳的反应中，反应物是两种，生成物是一种，属于化合反应，叙述正确。故选C。
7．下列有关碳的化学性质的描述中正确的是( )
A．碳单质具有可燃性，燃烧时一定生成二氧化碳
B．碳充分燃烧时放热，不充分燃烧时吸热
C．木炭可以燃烧，金刚石不能燃烧
D．C60在氧气中充分燃烧的化学方程式为C60+60O260CO2
【答案】D
【解析】A、碳单质具有可燃性，燃烧时不一定生成二氧化碳，若燃烧不充分会产生一氧化碳，故选项说法错误。B、碳充分燃烧时放热，不充分燃烧时也放热，故选项说法错误。C、木炭可以燃烧，金刚石也能燃烧，故选项说法错误。D、C60在氧气中充分燃烧生成二氧化碳，燃烧的化学方程式为C60+60O260CO2，故选项说法正确。故选D。
8．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
【答案】C
【解析】A、常温下化学性质不活泼，但温度越高，碳的活动性越强，故选项说法正确。B、碳具有还原性，高温时碳能与二氧化碳反应，故选项说法正确。C、碳在氧气中充分燃烧是放热反应，不充分燃烧时也是放热反应，故选项说法错误。D、常温下化学性质不活泼，碳在常温下能长时间保存不变质，故选项说法正确。
故选C。
9．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。
只有①② B．只有②③
C．只有③④ D．①②③④
【答案】D
【解析】①通过题干可知，碳元素能形成多种单质，所以同一种元素可以形成多种单质。正确。②C60等单质有比较复杂的分子结构，所以单质可能存在复杂的分子结构。正确。③不同的单质有不同的性质，可以有不同的用途，所以单质的研究具有广阔的前景。正确。④因为组成元素相同，所以同种元素形成的单质之间可能存在更多的互相转化。如将石墨可以转化为金刚石。正确。故选D。
10．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
【答案】A
【解析】A、石墨烯是由碳元素组成的，完全燃烧后的产物是CO2，故说法正确；B、由题意可知，“只有一个碳原子厚的碳薄片”被公认为是目前世界上最薄、最坚硬的材料。所以，石墨烯的硬度大于金刚石，故错误；C、 石墨烯有超强的导电性和导热性，说明石墨烯的物理性质和金属相似，故错误；D、石墨烯属于单质，碳元素的化合价为0，故错误。故选A。
11．建立宏观和微观之间的联系是化学学科独特的思维方式。如图是几种化学反应的微观过程示意图，下列说法不正确的是（ ）
A．分子、原子、离子都是构成物质的微粒
B．构成物质的微粒的质量和体积都很小，总在不停地运动
C．氢气、氧气、石墨、金刚石都是单质，水、氢氧化钠、氯化氢、氯化钠都是化合物
D．化学变化前后，构成物质的微粒种类不变，只是微粒重新结合，因而，物质的种类和质量都不发生改变
【答案】D
【解析】A、水由水分子构成，氯化钠由钠离子和氯离子构成，石墨是由碳原子构成，所以分子、原子、离子都是构成物质的微粒，选项正确；B、构成物质的微粒的质量和体积都很小，总在不停地运动，选项正确；
C、 氢气、氧气、石墨、金刚石都是由一种元素组成的纯净物，是单质；水、氢氧化钠、氯化氢、氯化钠都是由不同元素组成的纯净物，是化合物，选项正确； D、化学变化前后，原子的种类不变，只是原子重新结合，但是分子的种类一定改变，因而，物质的种类改变，物质的总质量不发生改变，选项错误。故选D。
12．有关物质的组成、构成与性质关系的说法正确的是（ ）
A．石墨和金刚石的原子排列方式不同，所以它们燃烧的生成物不同
B．稀硫酸和稀盐酸都含氢离子，所以它们具有相似的化学性质
C．水和双氧水的组成元素相同，所以它们的性质相同
D．钠原子钠离子的核电荷数均为11，所以它们的性质相同
【答案】B
【解析】A、石墨和金刚石的原子排列方式不同，但石墨和金刚石均是由碳元素组成的，所以它们燃烧的生成物相同，故选项错误；B、物质的结构决定物质的性质，稀硫酸和稀盐酸都含氢离子，所以它们具有相似的化学性质，故选项正确；C、水和双氧水的组成元素相同，但水和双氧水分子的构成不同，它们的性质不同，故选项错误；D、钠原子失去电子形成钠离子，钠原子、钠离子的最外层电子数不同，所以它们的性质不同，故选项错误。故选B。
13．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
【答案】A
【解析】A、乙处：，由化学方程式可知，乙处固体减少的质量等于消耗的氧化铜中氧元素质量，符合题意；B、丙装置的作用是防止倒吸，因为反应生成的二氧化碳能与氢氧化钠反应，使装置内压强减小，容易发生倒吸，不是收集一氧化碳，不符合题意；C、该实验中通入了二氧化碳，有可能是甲处未反应的二氧化碳使澄清石灰水变浑浊，不能用于检验乙处生成的二氧化碳，不符合题意；D、丁装置可以起到收集未反应的一氧化碳的作用，不符合题意。故选A。
第II卷（非选择题）
二、填空题
14．完成下列反应的化学表达式
（1）木炭充分燃烧：_____________；
（2）木炭不充分燃烧：_________________；
（3）木炭粉和氧化铜在高温的条件下反应：____________；
（4）用焦炭和氧化铁反应来炼铁：________________。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】（1）木炭充分燃烧生成二氧化碳，化学表达式为；（2）木炭不充分燃烧生成一氧化碳，化学表达式为；（3）木炭粉和氧化铜在高温的条件下反应生成二氧化碳和铜，化学表达式为；（4）用焦炭和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，化学表达式为。
15．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_____。
【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不同。 故填：排列方式；
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。故填：疏松多孔；（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。 故填：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。 故填：C2H2。
16．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。
【答案】非金属 硅 同一周期元素原子的最外层电子数从1递增到8 碳原子排列方式不同 相同 CO 18
【解析】（1）①碳属于非金属元素，碳原子核内有6个质子，核外有两个电子层，第一层2个电子，第二层4个电子，碳原子的结构示意图为 ；②最外层电子数相等的元素化学性质相似，故与碳元素化学性质相似的元素是硅；③从图中发现的一条规律是：同一周期元素原子的最外层电子数从1递增到8；（2）金刚石和石墨的物理性质不同是由于碳原子排列方式不同；金刚石和石墨的化学式都可以用C表示，都是由碳元素组成，化学性质相同，在氧气中完全燃烧的产物都是二氧化碳；（3）①根据C24O6C22O4C20O2C18（制备环碳的步骤）可知2X含有2个碳原子和2个氧原子，故X含有一个碳和一个氧，故X为CO；②由题意可知，一个环碳分子是由 18个碳原子构成。
17．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______。
【答案】导电 4 28.09 三 C
【解析】（1）根据题意可知，石墨烯碳纳米管具有良好的导电性。（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，原子中质子数=核外电子数，图中n=14-8-2=4，硅的相对原子质量是28.09，硅元素核外有三个电子层，位于元素周期表中的第三周期。（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，碳的化合价由0价升高为+2价，故还原剂是C，中硅元素化合价由+4价降为0价，故发生还原反应的物质是。
18．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___。
【答案】4 不活泼 碳原子的排列方式不同 C+O2CO2
【解析】(1)①为碳原子的结构示意图，离圆圈最远的弧线表示最外层，则其碳原子最外层电子数为4；既不容易得到电子，也不容易失去电子，则常温下碳的化学性质不活泼。(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，原因是碳原子的排列方式不同。(3)石墨充分燃烧生成二氧化碳气体，反应的化学方程式为。
19．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____。
【答案】SiO2+ 2CSi+2CO↑ 最外层电子数相同 BC Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O
【解析】（1）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一氧化碳，该反应的化学方程式为：SiO2+2CSi+2CO↑；（2）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最外层电子数相同。②A．一种元素可以组成多种性质不同的单质，例如氧元素可以组成氧气和臭氧，碳元素可以组成金刚石和石墨等，该选项说法正确；B．石墨合成金刚石发生的是化学变化，该选项说法不正确；C．石墨与金刚石物理性质不同是因为碳原子的排列方式不同，该选项说法不正确；
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，还应考虑价格、资源、对环境的影响等，该选项说法正确。故填：BC。③二氧化碳与氢氧化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为：Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O。
20．按要求写出化学方程式：
（1）请写出红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验中的化学方程式：_____
（2）请写出碳在高温条件还原氧化铜的化学方程式_____。
（3）2018年10月23日，一项伟大的建筑终于竣工完成，并于24日正式通车运营。港珠澳大桥凝聚了几代工程师的心血，具有极高的科技含量。请根据要求回答下列问题：
在焊接大桥时，常用铝和四氧化三铁按一定比例混合后进行焊接，铝和四氧化三铁在高温条件下生成铁和氧化铝，请写出此反应的化学方程式_____。
（4）近日，雾霾天气又出现了。为了减轻对我校学生身体健康的影响，学校提醒学生出行最好配戴填充活性炭的口罩等。口罩中“绵纱”和“活性炭”的作用分别是_____、_____。
为减轻雾霾天气的出现，需大力治理汽车尾气污染，对汽车尾气管加装含有催化剂的催化装置，进行尾气处理。如图是治理汽车尾气反应的微观过程。其化学方程式为_____。
【答案】。 过滤固体颗粒； 吸附有毒气体、异味等；
【解析】（1）红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的化学方程式为：。故填：。
（2）碳在高温条件还原氧化铜生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为：。
故填：。（3）铝和四氧化三铁在高温条件下生成铁和氧化铝，此反应的化学方程式为：。故填：。（4）口罩中“绵纱”和“活性炭”的作用分别是过滤固体颗粒、吸附有毒气体、异味等；一氧化碳和一氧化氮在催化剂作用下反应生成二氧化碳和氮气，反应的化学方程式为：。故填：过滤固体颗粒；吸附有毒气体、异味等；。九年级化学上册链接教材精准变式练（人教版）
第六单元 碳和碳的氧化物
课题1 金刚石、石墨、C60
★知识点1：几种常见的碳单质
金刚石、石墨的物理性质和用途
化学式 颜色 形状 硬度 导电性 导热性 润滑性 熔点 用途
金刚石 C 无色透明 正八面体 无 无 无 高 、 、 、 等
石墨 深灰色、有金属光泽、不透明 细鳞片状 优良 良好 良好 、 、 等
是天然存在的最硬的物质。
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
★知识点2：碳的化学性质
单质碳的物理性质各异，而各种单质碳的化学性质却完全相同
在常温下，碳的化学性质 。
碳具有可燃性： （充分燃烧） （不充分燃烧）
碳在氧气中燃烧的现象：燃烧剧烈，发出白光；放热；生成能使澄清石灰水变 的气体。
碳具有还原性：
(
木炭
+
氧化铜
澄清的石灰水
)C+2CuO2Cu+CO2↑
2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑
单质碳的还原性可用于 。
木炭还原氧化铜的实验（见右图）
【实验操作】
① 把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管；
② 将试管固定在铁架台上。试管口装有通入澄清石灰水的导管；
③ 集中加热；
④ 过几分钟后， 。观察现象并分析。
【实验现象】澄清的石灰水 ；黑色固体逐渐变成 。
【化学方程式】
反应开始的标志： 。
在酒精灯上加网罩的目的： 。
配制混合物时木炭粉应稍过量的目的： 。
实验完毕后先熄灭酒精灯的后果： 。
★知识点3：氧化还原反应
还原反应：含氧化合物里的 的反应，叫做还原反应。
木炭是使氧化铜还原为铜的物质，具有还原性。木炭在反应C+2CuO2Cu+CO2↑中作 。
提分技巧
1.“碳”和“炭”的区别：“碳”指 ，不是具体指某种物质；而“炭”指具体的、由碳元素组成的 。
2. 、 、 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 。
3. 、 具有吸附性（ 性质）。 的吸附性更强。
4.C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，这种足球结构的碳分子很稳定。
5.金刚石、石墨、C60性质不同的原因：碳原子的 。
【教材链接一】教材P108：讨论：
【答案】金刚石是天然存在的最硬的物质，可作钻探机钻头、玻璃刀刀头等。石墨质地很软，可作铅笔芯；具有导电性，可作电极；具有滑腻感，可作润滑剂等。木炭和活性炭具有吸附性，可作吸附制。故物质的性质和用途的关系为性质决定用途，用途反映性质。
【教材链接二】教材P112：课外实验：
【答案】1．灯泡发亮。这个实验说明石墨能导电。
蜡烛的成分中含有碳元素，把冷碟子放在蜡烛火焰上方，会造成火焰附近空气不易流通，氧气含量因燃烧而降低且不易得到补充，碳元素因不完全燃烧生成炭黑。且冷碟子温度低，还可防止炭黑因温度过高而继续燃烧。这个实验说明在氧气不足的条件下可以用含碳元素的物质燃烧制得炭黑。
【教材链接三】教材P106：
例1．（2021·江苏南京）下列物质中，硬度最大的是（ ）
A．金刚石 B．石墨
C．焦炭 D．活性炭
【精准解析】主要考查有关单质碳的性质。
【教材链接四】教材P107：
例2．（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
【教材链接五】教材P107、108、110：
例3．（2021·辽宁中考真题）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
【变式练习1】（2021·广东广州·中考真题）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
一、选择题
1．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
2．2019年科学家合成出一种新物质C18，关于C18的叙述中错误的是（ ）
A．该物质由碳元素组成 B．该物质由C18分子构成
C．该物质常温下化学性质非常活泼 D．1个C18分子由18个碳原子构成
3．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
4．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
5．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
6．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
7．下列有关碳的化学性质的描述中正确的是( )
A．碳单质具有可燃性，燃烧时一定生成二氧化碳
B．碳充分燃烧时放热，不充分燃烧时吸热
C．木炭可以燃烧，金刚石不能燃烧
D．C60在氧气中充分燃烧的化学方程式为C60+60O260CO2
8．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
9．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。
只有①② B．只有②③
C．只有③④ D．①②③④
10．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
11．建立宏观和微观之间的联系是化学学科独特的思维方式。如图是几种化学反应的微观过程示意图，下列说法不正确的是（ ）
A．分子、原子、离子都是构成物质的微粒
B．构成物质的微粒的质量和体积都很小，总在不停地运动
C．氢气、氧气、石墨、金刚石都是单质，水、氢氧化钠、氯化氢、氯化钠都是化合物
D．化学变化前后，构成物质的微粒种类不变，只是微粒重新结合，因而，物质的种类和质量都不发生改变
12．有关物质的组成、构成与性质关系的说法正确的是（ ）
A．石墨和金刚石的原子排列方式不同，所以它们燃烧的生成物不同
B．稀硫酸和稀盐酸都含氢离子，所以它们具有相似的化学性质
C．水和双氧水的组成元素相同，所以它们的性质相同
D．钠原子钠离子的核电荷数均为11，所以它们的性质相同
13．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
第II卷（非选择题）
二、填空题
14．完成下列反应的化学表达式
（1）木炭充分燃烧：_____________；
（2）木炭不充分燃烧：_________________；
（3）木炭粉和氧化铜在高温的条件下反应：____________；
（4）用焦炭和氧化铁反应来炼铁：________________。
15．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_____。
16．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。
17．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______。
18．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___。
19．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____。
20．按要求写出化学方程式：
（1）请写出红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验中的化学方程式：_____
（2）请写出碳在高温条件还原氧化铜的化学方程式_____。
（3）2018年10月23日，一项伟大的建筑终于竣工完成，并于24日正式通车运营。港珠澳大桥凝聚了几代工程师的心血，具有极高的科技含量。请根据要求回答下列问题：
在焊接大桥时，常用铝和四氧化三铁按一定比例混合后进行焊接，铝和四氧化三铁在高温条件下生成铁和氧化铝，请写出此反应的化学方程式_____。
（4）近日，雾霾天气又出现了。为了减轻对我校学生身体健康的影响，学校提醒学生出行最好配戴填充活性炭的口罩等。口罩中“绵纱”和“活性炭”的作用分别是_____、_____。
为减轻雾霾天气的出现，需大力治理汽车尾气污染，对汽车尾气管加装含有催化剂的催化装置，进行尾气处理。如图是治理汽车尾气反应的微观过程。其化学方程式为_____。
