2022-2023人教版九年级化学 第六单元碳和碳的氧化物 课题1 金刚石 石墨和C60 课时提高训练
一、单选题
1.(2021九上·零陵期末)如图为足球烯C60的结构模型图,图中小球代表碳原子。下列说法正确的是
A.C60和金刚石是同一种单质 B.C60和金刚石都由分子构成
C.C60在氧气中完全燃烧生成CO2 D.C60是一种新型化合物
2.(2021九上·中山期末)在书写档案文书时,最好使用( )
A.纯蓝墨水笔 B.铅笔 C.圆珠笔 D.碳素墨水笔
3.(2020九上·青龙期末)下列关于碳单质的用途及原因分析的描述错误的是( )
用途 原因分析
A 石墨可用作电极 石墨可导电
B 金刚石可用来刻画玻璃 金刚石硬度很大
C 活性炭可用于消毒面具 活性炭具有吸附性
D 焦炭用于冶金工业 碳具有氧化性
A.A B.B C.C D.D
4.(2021九上·仙桃期末)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.金刚石和石墨在氧气中都不能燃烧
B.构成金刚石和石墨的原子大小不同
C.金刚石和石墨中原子排列方式相同
D.等质量金刚石和等质量石墨中所含原子数相同
5.(2021九上·临湘期末)2013年3月,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”的说法中错误的是( )
A.常温下化学性质活泼 B.具有吸附性
C.在一定条件下可还原氧化铜 D.在氧气中完全燃烧的产物是CO2
6.(2021九上·荔湾期末)下图依次是C60、石墨、金刚石、碳纳米管的结构示意图,下列说法错误的是( )
A.C60的分子结构和足球相类似,分子很稳定
B.金刚石是天然存在最硬的物质
C.这四种物质都能与氧气反应生成CO2
D.这四种物质碳原子的排列方式相同
7.(2021九上·邗江期中)2020年9月22日,我国对全球宣布:2030年前碳达峰,2060年前碳中和。实现这两个目标,碳循环必不可少,下列有关碳循环的说法错误的是( )
A.绿色植物光合作用吸收CO2释放O2
B.动、植物呼吸作用吸收O2释放CO2
C.用石灰水吸收空气中过量的CO2,以解决温室效应
D.提倡“低碳生活”,大力推广风能、太阳能等新能源
8.(2020九上·郑州期末)物质的结构决定物质的性质。下列因果关系中有错误的是( )
选项 性质 结构
A 石墨很软有滑腻感 石墨具有层状结构
B 木炭具有吸附能力 木炭具有疏松多孔结构
C 金刚石很硬 金刚石中的碳原子排列呈空间立体网状结构
D 氮气化学性质不活泼 氮原子的核外电子排布为稳定结构
A.A B.B C.C D.D
9.(2020九上·长宁期末)同素异形体的是( )
A.金刚石和C60 B.氧气和液氧 C.铁丝和铁粉 D.水和水蒸气
10.(2020九上·盐池期末)王羲之是我国宋朝的书法家,他的墨宝保存至今,极其珍贵。你认为他的书法能保存完好是因为( )
A.因为王羲之的书法苍劲有力,不易褪色
B.因为现代科学技术发达,能够把古代书法还原本色
C.因为墨的主要成分是碳,在常温下化学性质稳定
D.因为书法所用的纸质地优良,经久耐用
二、填空题
11.(2020九上·成华期末)碳和碳的氧化物与我们的生活密切相关,请依据下图回答问题:
①甲是碳原子结构示意图,其原子最外层电子数为 ,该元素在周期表中位于第 周期。
②碳元素组成的不同碳单质有广泛的用途。乙中用到的碳单质是 ,丙中用到的碳单质是 ,丁中用到的碳单质是 。这些碳单质具有不同的物理性质的原因是 。
12.(2020九上·通辽期末)请用相关的序号填空。
A冰箱除味剂 B切割玻璃 C干电池电极 D作燃料 E冶炼金属
(1)金刚石硬度大可用来
(2)石墨的导电性能好可用来作
(3)活性炭的吸附能力强可用来作
(4)单质碳具有还原性可用来
(5)碳燃烧时放出大量的热可用来
13.(2019九上·平和月考)碳元素组成的单质有多种。请回答下列问题:
(1)下列结构图中,依次表示石墨、金刚石、C60 的是(填序号) 。
(2)金刚石、石墨、C60都是由 组成的单质,但三者的物理性质有很大的差异,主要是因为 。
(3)下列物质中,主要用石墨制取的是(填序号) 。
①铅笔芯 ②玻璃刀 ③璀灿夺目的天然钻石 ④干电池电极 ⑤钻探机的钻头 ⑥固体润滑剂 ⑦无轨电车的“电刷”
(4)华为公司宣布即将推出高温长寿命石墨烯基锂离子电池,已知石墨烯是碳的单质,其与石墨分别在氧气中完全燃烧的产物 (“是”或“否”)相同。
(5)石墨在一定条件下可转变为金刚石,该变化属于 变化。
14.(2019九上·芜湖期末)如图是一种常用的学习用品——圆规的材料组成情况:
(1)图中属于金属单质的是 。(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燃烧的化学方程式 。
15.(2019九上·武城月考)请用相关内容的序号填空:
A.冰箱去味剂 B.切割玻璃
C.干电池电极 D.作燃料 E.冶炼金属F.制油墨
(1)金刚石硬度大,可用来 ;
(2)石墨的导电性能好,可用来作 ;
(3)活性炭的吸附能力强,可用来作 ;
(4)单质碳具有还原性,可用来 ;
(5)常温下碳的化学性质不活泼,可用来 ;
(6)碳燃烧时放出大量的热,可用来 。
三、简答题
16.(2017九上·孟津期末)用你学过的知识回答下列问题.
(1)为什么在书写具有保存价值的档案时,规定使用碳素墨水.
(2)化学反应中的热量变化被广泛应用于生活和生产中,请你举出一个实际应用的例子.
17.(2020九上·洛宁月考)“宏观辨识与微观探析”是化学学科的核心素养之一。请从微观角度解释下列问题。
(1)干冰升华后,体积变大。
(2)金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质,但物理性质却相差很大。
四、综合题
18.(2021九上·襄州期末)人类只有一个地球,碳及其氧化物与人类生活密切相关。
(1)金刚石、石墨、木炭、活性炭用途各不相同,根据下列图示回答问题。
①图B体现了石墨的 性,图D体现了活性炭的 性,图E体现了木炭的 性。
②金刚石、石墨、C60的物理性质存在明显差异的原因是 。
(2)“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。”这是中国应对全球气候问题作出的庄严承诺。请回答下列问题:
①控制CO2的排放,目的是为减缓 效应。
②写出日常生活中你能做到的一种“低碳”行为 。
五、实验探究题
19.(2019九上·云县期末)碳具有还原性,能与某些氧化物发生还原反应。如图为碳还原氧化铜的实验装置图,请回答下列问题。
(1)酒精灯加灯罩的目的是 。
(2)刚开始预热时,试管②中立即有气泡冒出,但澄清石灰水没变浑浊,其原因是 。
(3)继续加热,可观察到的现象是 。试管①中发生反应的化学方程式为 。
(4)停止加热,要等试管①冷却后才能把试管里的粉末倒出来,其原因是 。
20.(2016九上·埇桥期末)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 ,属于 (填“金属”,“非金属”或“稀有气体”)元素.碳元素在元素周期表中位于第 周期.
(2)图2、3、4对应三种碳单质,图2单质的名称是 .
(3)C为+4价,Cl为﹣1价,由C和Cl组成的化合物的化学式为 .
(4)古代用墨书写或绘制的字画虽年久仍不变色,原因是墨中主要成分碳在常温下具有 性.
如图5是木炭还原氧化铜的实验,大试管中的反应体现了碳的还原性,其反应的化学方程式是 ,碳的还原性可以用于冶铁工业.
(5)研究发现:物质的结构决定性质,物质的性质决定用途.如:一氧化碳也能还原氧化铜,也有还原性.从化学反应前后碳元素化合价的变化特点分析,一氧化碳和碳都具有还原性的原因是 ;而二氧化碳没有还原性的原因是 .
答案解析部分
1.【答案】C
【知识点】微粒观点及模型图的应用;碳单质的性质和用途
【解析】【解答】A. C60和金刚石都是由碳元素组成的单质,但碳原子的排列方式不同,是两种不同的物质,故不符合题意;
B. C60是由C60分子构成,金刚石是由碳原子构成,故不符合题意;
C. C60是由碳元素组成的单质,在氧气中完全燃烧生成CO2,故符合题意;
D. C60是由碳元素组成的单质,不是化合物,故不符合题意。
故答案为:C。
【分析】C60是由碳元素组成的单质,物质是由分子构成的。
2.【答案】D
【知识点】碳的化学性质
【解析】【解答】档案需要长时间保存。碳常温下化学性质稳定,所以最好使用碳素墨水笔书写。纯蓝墨水笔、圆珠笔长时间保存字迹容易变得模糊。铅笔虽然含有碳元素,但其位于纸张表面,较容易因纸张间的摩擦被带走而变得模糊。
故答案为:D。
【分析】根据碳常温下化学性质稳定,进行分析。
3.【答案】D
【知识点】碳单质的性质和用途
【解析】【解答】A.石墨具有导电性,可以用石墨来制电极,故正确,不符合题意;
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,故正确,不符合题意;
C.活性炭具有很强的吸附性,可用来吸附有毒气体,故正确,不符合题意;
D.碳具有还原性,故可用焦炭来冶炼金属,故错误,符合题意。
故答案为:D。
【分析】根据物质的性质决定用途,进行分析。
4.【答案】D
【知识点】碳单质的性质和用途
【解析】【解答】A. 金刚石和石墨都是碳,碳在氧气中能燃烧生成二氧化碳,故A不符合题意;
B. 金刚石和石墨都是由碳原子构成的,构成金刚石和石墨的碳原子的大小相同,故B不符合题意;
C. 由图可知,金刚石具有空间网状结构,石墨具有层状结构,金刚石和石墨中碳原子的排列方式是不相同的,故C不符合题意;
D. 石墨、金刚石均为碳原子直接构成的单质,故等质量的金刚石和等质量的石墨中含有碳原子的个数相同,故D符合题意。
故答案为:D。
【分析】根据物质的结构决定性质,进行分析。
5.【答案】A
【知识点】碳的化学性质;碳单质的性质和用途
【解析】【解答】A、碳的单质在常温下化学性质稳定,在高温时化学性质活泼。此项符合题意。
B、很多物质有吸附性的原因就是因为它们有疏松多孔的结构,“碳海绵”就具备疏松多孔的结构,此项不符合题意。
C、碳的单质具有还原性,“碳海绵”的主要成分是碳的单质,在一定条件下可还原氧化铜,所以此项不符合题意。
D、石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质),碳的单质在氧气充足的情况燃烧会生成CO2,此项不符合题意。
故答案为:A。
【分析】A、根据碳的单质在常温下化学性质稳定分析;
B、根据碳的吸附性分析;
C、根据碳单质的还原性分析;
D、根据碳的可燃性分析。
6.【答案】D
【知识点】碳单质的性质和用途
【解析】【解答】A. 由图可知,C60的分子结构与足球类似,分子很稳定,故A符合题意;
B. 金刚石是天然存在最硬的物质,说法符合题意,故B符合题意;
C. 这四种物质都是由碳元素组成,所以在氧气中燃烧的产物都是二氧化碳,故C符合题意;
D. 这四种物质的碳原子排列方式不同,造成它们在物理性质上较大差异,故D不符合题意;
故答案为:D。
【分析】根据物质结构决定性质,进行分析。
7.【答案】C
【知识点】碳单质的性质和用途
【解析】【解答】A、绿色植物的光合作用吸收CO2释放O2,此选项表述不符合题意;
B、动、植物呼吸作用吸收O2,然后氧化分解体内的营养物质释放CO2,此选项表述不符合题意;
C、石灰水的主要成分是氢氧化钙,氢氧化钙是微溶物,吸收二氧化碳的量非常有限,不可能通过该反应来解决因二氧化碳而造成的温室效应问题,此选项表述符合题意;
D、风能、太阳能等新能源可以降低二氧化碳的排放,故提倡“低碳生活”,大力推广风能、太阳能等新能源的做法是合理的,此选项表述不符合题意。
故答案为:C。
【分析】A、根据光合作用的原理进行分析
B、根据呼吸作用的原理进行分析
C、根据二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水进行分析
D、根据降低二氧化碳的措施进行分析
8.【答案】D
【知识点】碳单质的性质和用途
【解析】【解答】A. 物质的性质与其构成有关,石墨很软有滑腻感是因为 石墨具有层状结构 ,不符合题意;
B. 木炭具有吸附能力,是因为其疏松多孔的结构,不符合题意;
C. 金刚石很硬是因为金刚石中的碳原子排列呈空间立体网状结构 ,不符合题意;
D.氮气是由分子构成,且氮原子的核外电子数为5,没有达到相对稳定结构,符合题意;
故答案为:D
【分析】根据碳单质的结构决定其性质不同及氮原子的核外电子排布分析。
9.【答案】A
【知识点】同素异形体和同素异形现象
【解析】【解答】A. 由同种元素组成的不同单质互称同素异形体;金刚石和C60是由碳元素组成的不同单质,属于同素异形体,所以符合题意。
B. 氧气和液氧是同种单质,不属于同素异形体,所以不符合题意。
C. 铁丝和铁粉是同种单质,不属于同素异形体,所以不符合题意。
D. 水和水蒸气属于同种化合物,不属于同素异形体,所以不符合题意。
故答案为:A。
【分析】根据同素异形体的概念,进行分析。
10.【答案】C
【知识点】碳单质的性质和用途
【解析】【解答】王羲之的墨宝至今保存完好,是因为墨的主要成分是碳,常温下,碳的化学性质比较稳定,与书法苍劲有力、用的纸质地优良无关,也不是现代科技还原的。
故答案为:C。
【分析】根据碳的化学性质在常温下很稳定分析
11.【答案】4;二;金刚石;石墨;活性炭(或“木炭”);碳原子排列不同(或“原子排列不同”)
【知识点】碳单质的性质和用途
【解析】【解答】①甲是碳原子结构示意图,其原子最外层电子数为4,在周期表中,元素的周期数等于原子的电子层数,该元素在周期表中位于第2周期;
②碳元素组成的不同碳单质有广泛的用途。乙中用到的碳单质是金刚石,因其硬度大,常用于玻璃刀上;丙中用到的碳单质是石墨,因石墨质软且颜色为黑色,在纸上划过会有黑色的痕迹,常用作铅笔芯;丁中用到的碳单质是活性炭(或“木炭”),因结构疏松多孔,有吸附性,常用于吸附色素和异味。组成和结构决定物质的性质,这些碳单质具有不同的物理性质的原因是碳原子排列方式不同(或“原子排列方式不同”)。
【分析】根据碳原子最外层电子数为4,核外电子层数=元素周期数,金刚石硬度大,石墨质地软,金刚石与石墨碳原子排列不同分析。
12.【答案】(1)B
(2)C
(3)A
(4)E
(5)D
【知识点】碳的化学性质;碳单质的性质和用途
【解析】【解答】(1)金刚石硬度大可用来:B切割玻璃;(2)石墨的导电性能好可用来作:C干电池电极;(3)活性炭(具有疏松多孔状结构,能够吸附色素和异味)的吸附能力强可用来作:A冰箱除味剂 ;(4)单质碳具有还原性可用来: E冶炼金属;(5)碳(具有可燃性)燃烧时放出大量的热可用来: D作燃料。
【分析】物质的性质决定物质用途,物质的用途反应物质的性质,据此分析
13.【答案】(1)③②①
(2)碳元素;碳原子的排列方式不同
(3)①④⑥⑦
(4)是
(5)化学
【知识点】物理变化、化学变化的特点及其判别;碳单质的性质和用途
【解析】【解答】(1)石墨是平面层状结构,金刚石是正八面体结构,C60是足球状结构,故顺序为③②①.(2)金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质,但是由于构成三种物质的碳原子的的排列方式不同,故物理性质不同。(3)石墨可以做①铅笔芯④干电池电极⑥固体润滑剂 ⑦无轨电车的“电刷”,
故答案为:①④⑥⑦。(4)石墨烯和石墨都是碳的单质,故石墨烯石墨分别在氧气中完全燃烧的产物都是二氧化碳。故填是。(5)石墨和金刚石是两种不同的物质,故是化学变化。
【分析】有新物质生成的变化是化学变化,没有新物质生成的变化是物理变化。
14.【答案】(1)②
(2)石墨;石墨的硬度小;C+O2 CO2
【知识点】碳单质的性质和用途;单质和化合物
【解析】【解答】(1)金属铁是只有铁元素组成的纯净物,属于单质。故答案为:②;
(2)铅笔芯的主要成分是石墨。故答案为:石墨;
利用石墨的物理性质硬度小,刻画时容易留下痕迹,石墨还有滑腻性。故答案为:石墨的硬度小;
石墨的主要成分碳,在充足氧气中燃烧生成物是二氧化碳,反应化学方程式C+O2 CO2。故答案为:C+O2 CO2。
【分析】(1)只由原子元素组成的纯净物,是单质。
(2)铅笔芯的主要成分是石墨和粘土。
根据石墨的物理性质进行分析。
石墨的主要成分碳元素,根据碳燃烧的反应,写出化学方程式。
15.【答案】(1)B
(2)C
(3)A
(4)E
(5)F
(6)D
【知识点】碳单质的性质和用途
【解析】【解答】(1)切割玻璃利用金刚石硬度大的特点;
(2)石墨的导电性好,可做电极;
(3)活性炭有好的吸附作用可用来除去异味;
(4)单质碳有还原性可用来冶炼金属;
(5)油墨用碳制备,依据碳的化学性质不活泼,可长期保存;
(6)炭燃烧产生热,可用来取暖。
【分析】根据初中化学常见物质的性质和用途进行解答。
16.【答案】(1)解:碳素墨水的主要成分是碳,在常温下,碳的化学性质不活泼,即化学性质稳定,故在书写具有保存价值的档案时,规定应使用碳素墨水
(2)解:生活中可以利用燃料燃烧产生的热量取暖做饭等
【知识点】物质发生化学变化时的能量变化;碳的化学性质
【解析】【分析】(1)根据碳素墨水的主要成分是碳,在常温下,碳的化学性质不活泼,进行分析解答;(2)根据化学反应中的热量变化及其应用分析解答.
17.【答案】(1)解:分子间存在间隔,气体分子间的间隔大于固体分子间的间隔
(2)解:碳原子的排列方式不同
【知识点】分子的定义与分子的特性;碳单质的性质和用途
【解析】【解答】(1)干冰是固体二氧化碳,升华后变成气体,体积变大,是因为:分子间存在间隔,气体分子间的间隔大于固体分子间的间隔。
(2)金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质,但物理性质却相差很大,是因为碳原子的排列方式不同。
【分析】(1)分子间有间隔,气体分子间的间隔大于固体分子间的间隔。
(2)碳原子的排列方式不同,其物理性质不不同。
18.【答案】(1)导电;吸附;还原;碳原子的排列方式不同
(2)温室;使用自行车或公共交通出行,节约用电等
【知识点】碳单质的性质和用途
【解析】【解答】(1)①图B使用石墨作为干电池的电极,体现了石墨的导电性。图D利用活性炭净水,体现了活性炭的吸附性。图E使用木炭还原氧化铜,体现了木炭的还原性。
②金刚石、石墨、C60都是又碳元素组成的,但金刚石是空间网状结构,石墨是层状结构,C60是球状结构,物理性质不同是因为碳原子的排列方式不同。
(2)①二氧化碳是温室气体,控制CO2的排放,目的是为减缓温室效应。
②使用自行车或公共交通出行可以减少化石燃料的燃烧,节约用电可以减少电能的浪费,也可以减少因发电燃烧的化石燃料产生的二氧化碳。所以生活中可以做到的“低碳”行为有使用自行车或公共交通出行,节约用电等。
【分析】(1)根据碳单质的性质进行分析
(2)根据低碳生活的操作进行分析
19.【答案】(1)使火焰集中,并提高温度
(2)刚开始排出的是装置内的空气
(3)固体由黑色逐渐变红,澄清的石灰水变浑浊;C+2CuO 2Cu+CO2↑
(4)防止高温的铜被重新氧化
【知识点】碳的化学性质
【解析】【解答】(1)酒精灯加灯罩可以使火焰集中,并提高温度,故填使火焰集中,并提高温度。(2)刚开始预热时,试管②中立即有气泡冒出,但澄清石灰水没变浑浊,其原因是刚开始排出的是装置内的空气,故填刚开始排出的是装置内的空气。(3)氧化铜和碳在高温的条件下生成铜和二氧化碳,二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,所以继续加热,可观察到的现象是:固体由黑色逐渐变红,澄清的石灰水变浑浊,故填固体由黑色逐渐变红,澄清的石灰水变浑浊;
试管①中发生反应的化学方程式为:C+2CuO 2Cu+CO2↑;(4)铜和氧气在加热的条件下生成氧化铜,所以停止加热,要等试管①冷却后才能把试管里的粉末倒出来,其原因是:防止高温的铜被重新氧化,故填防止高温的铜被重新氧化。
【分析】(1)加灯罩的目的是:集中火焰,提高温度;
(2)根据试管中含有空气来分析;
(3)单质碳还原氧化铜观察的现象是: 固体由黑色逐渐变红,澄清的石灰水变浑浊 ;该反应是单质碳和氧化铜在高温下生成单质铜和二氧化碳,据此书写方程式;
(4)从高温下单质铜能与氧气反应来分析。
20.【答案】(1)4;非金属;二
(2)金刚石
(3)CCl4
(4)稳定;C+2CuO 2Cu+CO2↑
(5)碳元素的化合价在反应中升高;二氧化碳中碳元素的化合价不能再升高
【知识点】化学式的书写及意义;文字表达式;碳的化学性质;碳单质的性质和用途
【解析】【解答】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;根据碳的名称可知碳属于非金属元素;由图可知:碳原子有两个电子层,属于第二周期;(2)由碳单质的结构可知,图b的碳原子的排列是空间网状结构,具有这种结构的单质的名称是金刚石;(3)由在化合物中正负化合价的代数和为零的原则可知,C为+4价,Cl为﹣1价,由C和Cl组成的化合物的化学式为:CCl4.(4)古代用墨书写或绘制的字画虽年久仍不变色,说明碳的化学性质稳定;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+2CuO 2Cu+CO2↑;(5)根据碳还原氧化铜的反应中,碳元素的化合价从0变为+4;一氧化碳还原氧化铜的反应中,碳元素的化合价从+2价变为+4价;单质碳与一氧化碳具有还原性,则是由于它们中碳元素的化合价不是最高价,都可以继续升高为+4价;
故答案为:(1)4;非金属;二;(2)金刚石;(3)CCl4;(4)稳定;C+2CuO 2Cu+CO2↑;(5)一氧化碳和碳中碳元素的化合价在反应中升高;二氧化碳中碳元素的化合价不能再升高.
【分析】(1)根据原子的结构示意图中各部分的含义、碳的名称、电子层数=周期数分析回答;(2)根据常见的碳单质的结构分析回答,金刚石的碳原子的排列是空间网状结构,石墨的碳原子的排列是层状结构,C60的碳原子的排列是由60个原子构成的分子,形似足球;(3)根据化合价原则,由化合价会写出化学式;(4)根据碳原子结构中最外层电子数的特点,判断碳元素的化学性质;并根据高温下木炭还原氧化铜的反应原理解答;(5)单质碳中碳元素化合价为0,一氧化碳中碳元素化合价为+2价,二氧化碳中碳元素化合价为+4价为碳元素的最高正价.
1 / 12022-2023人教版九年级化学 第六单元碳和碳的氧化物 课题1 金刚石 石墨和C60 课时提高训练
一、单选题
1.(2021九上·零陵期末)如图为足球烯C60的结构模型图,图中小球代表碳原子。下列说法正确的是
A.C60和金刚石是同一种单质 B.C60和金刚石都由分子构成
C.C60在氧气中完全燃烧生成CO2 D.C60是一种新型化合物
【答案】C
【知识点】微粒观点及模型图的应用;碳单质的性质和用途
【解析】【解答】A. C60和金刚石都是由碳元素组成的单质,但碳原子的排列方式不同,是两种不同的物质,故不符合题意;
B. C60是由C60分子构成,金刚石是由碳原子构成,故不符合题意;
C. C60是由碳元素组成的单质,在氧气中完全燃烧生成CO2,故符合题意;
D. C60是由碳元素组成的单质,不是化合物,故不符合题意。
故答案为:C。
【分析】C60是由碳元素组成的单质,物质是由分子构成的。
2.(2021九上·中山期末)在书写档案文书时,最好使用( )
A.纯蓝墨水笔 B.铅笔 C.圆珠笔 D.碳素墨水笔
【答案】D
【知识点】碳的化学性质
【解析】【解答】档案需要长时间保存。碳常温下化学性质稳定,所以最好使用碳素墨水笔书写。纯蓝墨水笔、圆珠笔长时间保存字迹容易变得模糊。铅笔虽然含有碳元素,但其位于纸张表面,较容易因纸张间的摩擦被带走而变得模糊。
故答案为:D。
【分析】根据碳常温下化学性质稳定,进行分析。
3.(2020九上·青龙期末)下列关于碳单质的用途及原因分析的描述错误的是( )
用途 原因分析
A 石墨可用作电极 石墨可导电
B 金刚石可用来刻画玻璃 金刚石硬度很大
C 活性炭可用于消毒面具 活性炭具有吸附性
D 焦炭用于冶金工业 碳具有氧化性
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【知识点】碳单质的性质和用途
【解析】【解答】A.石墨具有导电性,可以用石墨来制电极,故正确,不符合题意;
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,故正确,不符合题意;
C.活性炭具有很强的吸附性,可用来吸附有毒气体,故正确,不符合题意;
D.碳具有还原性,故可用焦炭来冶炼金属,故错误,符合题意。
故答案为:D。
【分析】根据物质的性质决定用途,进行分析。
4.(2021九上·仙桃期末)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.金刚石和石墨在氧气中都不能燃烧
B.构成金刚石和石墨的原子大小不同
C.金刚石和石墨中原子排列方式相同
D.等质量金刚石和等质量石墨中所含原子数相同
【答案】D
【知识点】碳单质的性质和用途
【解析】【解答】A. 金刚石和石墨都是碳,碳在氧气中能燃烧生成二氧化碳,故A不符合题意;
B. 金刚石和石墨都是由碳原子构成的,构成金刚石和石墨的碳原子的大小相同,故B不符合题意;
C. 由图可知,金刚石具有空间网状结构,石墨具有层状结构,金刚石和石墨中碳原子的排列方式是不相同的,故C不符合题意;
D. 石墨、金刚石均为碳原子直接构成的单质,故等质量的金刚石和等质量的石墨中含有碳原子的个数相同,故D符合题意。
故答案为:D。
【分析】根据物质的结构决定性质,进行分析。
5.(2021九上·临湘期末)2013年3月,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”的说法中错误的是( )
A.常温下化学性质活泼 B.具有吸附性
C.在一定条件下可还原氧化铜 D.在氧气中完全燃烧的产物是CO2
【答案】A
【知识点】碳的化学性质;碳单质的性质和用途
【解析】【解答】A、碳的单质在常温下化学性质稳定,在高温时化学性质活泼。此项符合题意。
B、很多物质有吸附性的原因就是因为它们有疏松多孔的结构,“碳海绵”就具备疏松多孔的结构,此项不符合题意。
C、碳的单质具有还原性,“碳海绵”的主要成分是碳的单质,在一定条件下可还原氧化铜,所以此项不符合题意。
D、石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质),碳的单质在氧气充足的情况燃烧会生成CO2,此项不符合题意。
故答案为:A。
【分析】A、根据碳的单质在常温下化学性质稳定分析;
B、根据碳的吸附性分析;
C、根据碳单质的还原性分析;
D、根据碳的可燃性分析。
6.(2021九上·荔湾期末)下图依次是C60、石墨、金刚石、碳纳米管的结构示意图,下列说法错误的是( )
A.C60的分子结构和足球相类似,分子很稳定
B.金刚石是天然存在最硬的物质
C.这四种物质都能与氧气反应生成CO2
D.这四种物质碳原子的排列方式相同
【答案】D
【知识点】碳单质的性质和用途
【解析】【解答】A. 由图可知,C60的分子结构与足球类似,分子很稳定,故A符合题意;
B. 金刚石是天然存在最硬的物质,说法符合题意,故B符合题意;
C. 这四种物质都是由碳元素组成,所以在氧气中燃烧的产物都是二氧化碳,故C符合题意;
D. 这四种物质的碳原子排列方式不同,造成它们在物理性质上较大差异,故D不符合题意;
故答案为:D。
【分析】根据物质结构决定性质,进行分析。
7.(2021九上·邗江期中)2020年9月22日,我国对全球宣布:2030年前碳达峰,2060年前碳中和。实现这两个目标,碳循环必不可少,下列有关碳循环的说法错误的是( )
A.绿色植物光合作用吸收CO2释放O2
B.动、植物呼吸作用吸收O2释放CO2
C.用石灰水吸收空气中过量的CO2,以解决温室效应
D.提倡“低碳生活”,大力推广风能、太阳能等新能源
【答案】C
【知识点】碳单质的性质和用途
【解析】【解答】A、绿色植物的光合作用吸收CO2释放O2,此选项表述不符合题意;
B、动、植物呼吸作用吸收O2,然后氧化分解体内的营养物质释放CO2,此选项表述不符合题意;
C、石灰水的主要成分是氢氧化钙,氢氧化钙是微溶物,吸收二氧化碳的量非常有限,不可能通过该反应来解决因二氧化碳而造成的温室效应问题,此选项表述符合题意;
D、风能、太阳能等新能源可以降低二氧化碳的排放,故提倡“低碳生活”,大力推广风能、太阳能等新能源的做法是合理的,此选项表述不符合题意。
故答案为:C。
【分析】A、根据光合作用的原理进行分析
B、根据呼吸作用的原理进行分析
C、根据二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水进行分析
D、根据降低二氧化碳的措施进行分析
8.(2020九上·郑州期末)物质的结构决定物质的性质。下列因果关系中有错误的是( )
选项 性质 结构
A 石墨很软有滑腻感 石墨具有层状结构
B 木炭具有吸附能力 木炭具有疏松多孔结构
C 金刚石很硬 金刚石中的碳原子排列呈空间立体网状结构
D 氮气化学性质不活泼 氮原子的核外电子排布为稳定结构
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【知识点】碳单质的性质和用途
【解析】【解答】A. 物质的性质与其构成有关,石墨很软有滑腻感是因为 石墨具有层状结构 ,不符合题意;
B. 木炭具有吸附能力,是因为其疏松多孔的结构,不符合题意;
C. 金刚石很硬是因为金刚石中的碳原子排列呈空间立体网状结构 ,不符合题意;
D.氮气是由分子构成,且氮原子的核外电子数为5,没有达到相对稳定结构,符合题意;
故答案为:D
【分析】根据碳单质的结构决定其性质不同及氮原子的核外电子排布分析。
9.(2020九上·长宁期末)同素异形体的是( )
A.金刚石和C60 B.氧气和液氧 C.铁丝和铁粉 D.水和水蒸气
【答案】A
【知识点】同素异形体和同素异形现象
【解析】【解答】A. 由同种元素组成的不同单质互称同素异形体;金刚石和C60是由碳元素组成的不同单质,属于同素异形体,所以符合题意。
B. 氧气和液氧是同种单质,不属于同素异形体,所以不符合题意。
C. 铁丝和铁粉是同种单质,不属于同素异形体,所以不符合题意。
D. 水和水蒸气属于同种化合物,不属于同素异形体,所以不符合题意。
故答案为:A。
【分析】根据同素异形体的概念,进行分析。
10.(2020九上·盐池期末)王羲之是我国宋朝的书法家,他的墨宝保存至今,极其珍贵。你认为他的书法能保存完好是因为( )
A.因为王羲之的书法苍劲有力,不易褪色
B.因为现代科学技术发达,能够把古代书法还原本色
C.因为墨的主要成分是碳,在常温下化学性质稳定
D.因为书法所用的纸质地优良,经久耐用
【答案】C
【知识点】碳单质的性质和用途
【解析】【解答】王羲之的墨宝至今保存完好,是因为墨的主要成分是碳,常温下,碳的化学性质比较稳定,与书法苍劲有力、用的纸质地优良无关,也不是现代科技还原的。
故答案为:C。
【分析】根据碳的化学性质在常温下很稳定分析
二、填空题
11.(2020九上·成华期末)碳和碳的氧化物与我们的生活密切相关,请依据下图回答问题:
①甲是碳原子结构示意图,其原子最外层电子数为 ,该元素在周期表中位于第 周期。
②碳元素组成的不同碳单质有广泛的用途。乙中用到的碳单质是 ,丙中用到的碳单质是 ,丁中用到的碳单质是 。这些碳单质具有不同的物理性质的原因是 。
【答案】4;二;金刚石;石墨;活性炭(或“木炭”);碳原子排列不同(或“原子排列不同”)
【知识点】碳单质的性质和用途
【解析】【解答】①甲是碳原子结构示意图,其原子最外层电子数为4,在周期表中,元素的周期数等于原子的电子层数,该元素在周期表中位于第2周期;
②碳元素组成的不同碳单质有广泛的用途。乙中用到的碳单质是金刚石,因其硬度大,常用于玻璃刀上;丙中用到的碳单质是石墨,因石墨质软且颜色为黑色,在纸上划过会有黑色的痕迹,常用作铅笔芯;丁中用到的碳单质是活性炭(或“木炭”),因结构疏松多孔,有吸附性,常用于吸附色素和异味。组成和结构决定物质的性质,这些碳单质具有不同的物理性质的原因是碳原子排列方式不同(或“原子排列方式不同”)。
【分析】根据碳原子最外层电子数为4,核外电子层数=元素周期数,金刚石硬度大,石墨质地软,金刚石与石墨碳原子排列不同分析。
12.(2020九上·通辽期末)请用相关的序号填空。
A冰箱除味剂 B切割玻璃 C干电池电极 D作燃料 E冶炼金属
(1)金刚石硬度大可用来
(2)石墨的导电性能好可用来作
(3)活性炭的吸附能力强可用来作
(4)单质碳具有还原性可用来
(5)碳燃烧时放出大量的热可用来
【答案】(1)B
(2)C
(3)A
(4)E
(5)D
【知识点】碳的化学性质;碳单质的性质和用途
【解析】【解答】(1)金刚石硬度大可用来:B切割玻璃;(2)石墨的导电性能好可用来作:C干电池电极;(3)活性炭(具有疏松多孔状结构,能够吸附色素和异味)的吸附能力强可用来作:A冰箱除味剂 ;(4)单质碳具有还原性可用来: E冶炼金属;(5)碳(具有可燃性)燃烧时放出大量的热可用来: D作燃料。
【分析】物质的性质决定物质用途,物质的用途反应物质的性质,据此分析
13.(2019九上·平和月考)碳元素组成的单质有多种。请回答下列问题:
(1)下列结构图中,依次表示石墨、金刚石、C60 的是(填序号) 。
(2)金刚石、石墨、C60都是由 组成的单质,但三者的物理性质有很大的差异,主要是因为 。
(3)下列物质中,主要用石墨制取的是(填序号) 。
①铅笔芯 ②玻璃刀 ③璀灿夺目的天然钻石 ④干电池电极 ⑤钻探机的钻头 ⑥固体润滑剂 ⑦无轨电车的“电刷”
(4)华为公司宣布即将推出高温长寿命石墨烯基锂离子电池,已知石墨烯是碳的单质,其与石墨分别在氧气中完全燃烧的产物 (“是”或“否”)相同。
(5)石墨在一定条件下可转变为金刚石,该变化属于 变化。
【答案】(1)③②①
(2)碳元素;碳原子的排列方式不同
(3)①④⑥⑦
(4)是
(5)化学
【知识点】物理变化、化学变化的特点及其判别;碳单质的性质和用途
【解析】【解答】(1)石墨是平面层状结构,金刚石是正八面体结构,C60是足球状结构,故顺序为③②①.(2)金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质,但是由于构成三种物质的碳原子的的排列方式不同,故物理性质不同。(3)石墨可以做①铅笔芯④干电池电极⑥固体润滑剂 ⑦无轨电车的“电刷”,
故答案为:①④⑥⑦。(4)石墨烯和石墨都是碳的单质,故石墨烯石墨分别在氧气中完全燃烧的产物都是二氧化碳。故填是。(5)石墨和金刚石是两种不同的物质,故是化学变化。
【分析】有新物质生成的变化是化学变化,没有新物质生成的变化是物理变化。
14.(2019九上·芜湖期末)如图是一种常用的学习用品——圆规的材料组成情况:
(1)图中属于金属单质的是 。(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燃烧的化学方程式 。
【答案】(1)②
(2)石墨;石墨的硬度小;C+O2 CO2
【知识点】碳单质的性质和用途;单质和化合物
【解析】【解答】(1)金属铁是只有铁元素组成的纯净物,属于单质。故答案为:②;
(2)铅笔芯的主要成分是石墨。故答案为:石墨;
利用石墨的物理性质硬度小,刻画时容易留下痕迹,石墨还有滑腻性。故答案为:石墨的硬度小;
石墨的主要成分碳,在充足氧气中燃烧生成物是二氧化碳,反应化学方程式C+O2 CO2。故答案为:C+O2 CO2。
【分析】(1)只由原子元素组成的纯净物,是单质。
(2)铅笔芯的主要成分是石墨和粘土。
根据石墨的物理性质进行分析。
石墨的主要成分碳元素,根据碳燃烧的反应,写出化学方程式。
15.(2019九上·武城月考)请用相关内容的序号填空:
A.冰箱去味剂 B.切割玻璃
C.干电池电极 D.作燃料 E.冶炼金属F.制油墨
(1)金刚石硬度大,可用来 ;
(2)石墨的导电性能好,可用来作 ;
(3)活性炭的吸附能力强,可用来作 ;
(4)单质碳具有还原性,可用来 ;
(5)常温下碳的化学性质不活泼,可用来 ;
(6)碳燃烧时放出大量的热,可用来 。
【答案】(1)B
(2)C
(3)A
(4)E
(5)F
(6)D
【知识点】碳单质的性质和用途
【解析】【解答】(1)切割玻璃利用金刚石硬度大的特点;
(2)石墨的导电性好,可做电极;
(3)活性炭有好的吸附作用可用来除去异味;
(4)单质碳有还原性可用来冶炼金属;
(5)油墨用碳制备,依据碳的化学性质不活泼,可长期保存;
(6)炭燃烧产生热,可用来取暖。
【分析】根据初中化学常见物质的性质和用途进行解答。
三、简答题
16.(2017九上·孟津期末)用你学过的知识回答下列问题.
(1)为什么在书写具有保存价值的档案时,规定使用碳素墨水.
(2)化学反应中的热量变化被广泛应用于生活和生产中,请你举出一个实际应用的例子.
【答案】(1)解:碳素墨水的主要成分是碳,在常温下,碳的化学性质不活泼,即化学性质稳定,故在书写具有保存价值的档案时,规定应使用碳素墨水
(2)解:生活中可以利用燃料燃烧产生的热量取暖做饭等
【知识点】物质发生化学变化时的能量变化;碳的化学性质
【解析】【分析】(1)根据碳素墨水的主要成分是碳,在常温下,碳的化学性质不活泼,进行分析解答;(2)根据化学反应中的热量变化及其应用分析解答.
17.(2020九上·洛宁月考)“宏观辨识与微观探析”是化学学科的核心素养之一。请从微观角度解释下列问题。
(1)干冰升华后,体积变大。
(2)金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质,但物理性质却相差很大。
【答案】(1)解:分子间存在间隔,气体分子间的间隔大于固体分子间的间隔
(2)解:碳原子的排列方式不同
【知识点】分子的定义与分子的特性;碳单质的性质和用途
【解析】【解答】(1)干冰是固体二氧化碳,升华后变成气体,体积变大,是因为:分子间存在间隔,气体分子间的间隔大于固体分子间的间隔。
(2)金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质,但物理性质却相差很大,是因为碳原子的排列方式不同。
【分析】(1)分子间有间隔,气体分子间的间隔大于固体分子间的间隔。
(2)碳原子的排列方式不同,其物理性质不不同。
四、综合题
18.(2021九上·襄州期末)人类只有一个地球,碳及其氧化物与人类生活密切相关。
(1)金刚石、石墨、木炭、活性炭用途各不相同,根据下列图示回答问题。
①图B体现了石墨的 性,图D体现了活性炭的 性,图E体现了木炭的 性。
②金刚石、石墨、C60的物理性质存在明显差异的原因是 。
(2)“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。”这是中国应对全球气候问题作出的庄严承诺。请回答下列问题:
①控制CO2的排放,目的是为减缓 效应。
②写出日常生活中你能做到的一种“低碳”行为 。
【答案】(1)导电;吸附;还原;碳原子的排列方式不同
(2)温室;使用自行车或公共交通出行,节约用电等
【知识点】碳单质的性质和用途
【解析】【解答】(1)①图B使用石墨作为干电池的电极,体现了石墨的导电性。图D利用活性炭净水,体现了活性炭的吸附性。图E使用木炭还原氧化铜,体现了木炭的还原性。
②金刚石、石墨、C60都是又碳元素组成的,但金刚石是空间网状结构,石墨是层状结构,C60是球状结构,物理性质不同是因为碳原子的排列方式不同。
(2)①二氧化碳是温室气体,控制CO2的排放,目的是为减缓温室效应。
②使用自行车或公共交通出行可以减少化石燃料的燃烧,节约用电可以减少电能的浪费,也可以减少因发电燃烧的化石燃料产生的二氧化碳。所以生活中可以做到的“低碳”行为有使用自行车或公共交通出行,节约用电等。
【分析】(1)根据碳单质的性质进行分析
(2)根据低碳生活的操作进行分析
五、实验探究题
19.(2019九上·云县期末)碳具有还原性,能与某些氧化物发生还原反应。如图为碳还原氧化铜的实验装置图,请回答下列问题。
(1)酒精灯加灯罩的目的是 。
(2)刚开始预热时,试管②中立即有气泡冒出,但澄清石灰水没变浑浊,其原因是 。
(3)继续加热,可观察到的现象是 。试管①中发生反应的化学方程式为 。
(4)停止加热,要等试管①冷却后才能把试管里的粉末倒出来,其原因是 。
【答案】(1)使火焰集中,并提高温度
(2)刚开始排出的是装置内的空气
(3)固体由黑色逐渐变红,澄清的石灰水变浑浊;C+2CuO 2Cu+CO2↑
(4)防止高温的铜被重新氧化
【知识点】碳的化学性质
【解析】【解答】(1)酒精灯加灯罩可以使火焰集中,并提高温度,故填使火焰集中,并提高温度。(2)刚开始预热时,试管②中立即有气泡冒出,但澄清石灰水没变浑浊,其原因是刚开始排出的是装置内的空气,故填刚开始排出的是装置内的空气。(3)氧化铜和碳在高温的条件下生成铜和二氧化碳,二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,所以继续加热,可观察到的现象是:固体由黑色逐渐变红,澄清的石灰水变浑浊,故填固体由黑色逐渐变红,澄清的石灰水变浑浊;
试管①中发生反应的化学方程式为:C+2CuO 2Cu+CO2↑;(4)铜和氧气在加热的条件下生成氧化铜,所以停止加热,要等试管①冷却后才能把试管里的粉末倒出来,其原因是:防止高温的铜被重新氧化,故填防止高温的铜被重新氧化。
【分析】(1)加灯罩的目的是:集中火焰,提高温度;
(2)根据试管中含有空气来分析;
(3)单质碳还原氧化铜观察的现象是: 固体由黑色逐渐变红,澄清的石灰水变浑浊 ;该反应是单质碳和氧化铜在高温下生成单质铜和二氧化碳,据此书写方程式;
(4)从高温下单质铜能与氧气反应来分析。
20.(2016九上·埇桥期末)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 ,属于 (填“金属”,“非金属”或“稀有气体”)元素.碳元素在元素周期表中位于第 周期.
(2)图2、3、4对应三种碳单质,图2单质的名称是 .
(3)C为+4价,Cl为﹣1价,由C和Cl组成的化合物的化学式为 .
(4)古代用墨书写或绘制的字画虽年久仍不变色,原因是墨中主要成分碳在常温下具有 性.
如图5是木炭还原氧化铜的实验,大试管中的反应体现了碳的还原性,其反应的化学方程式是 ,碳的还原性可以用于冶铁工业.
(5)研究发现:物质的结构决定性质,物质的性质决定用途.如:一氧化碳也能还原氧化铜,也有还原性.从化学反应前后碳元素化合价的变化特点分析,一氧化碳和碳都具有还原性的原因是 ;而二氧化碳没有还原性的原因是 .
【答案】(1)4;非金属;二
(2)金刚石
(3)CCl4
(4)稳定;C+2CuO 2Cu+CO2↑
(5)碳元素的化合价在反应中升高;二氧化碳中碳元素的化合价不能再升高
【知识点】化学式的书写及意义;文字表达式;碳的化学性质;碳单质的性质和用途
【解析】【解答】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;根据碳的名称可知碳属于非金属元素;由图可知:碳原子有两个电子层,属于第二周期;(2)由碳单质的结构可知,图b的碳原子的排列是空间网状结构,具有这种结构的单质的名称是金刚石;(3)由在化合物中正负化合价的代数和为零的原则可知,C为+4价,Cl为﹣1价,由C和Cl组成的化合物的化学式为:CCl4.(4)古代用墨书写或绘制的字画虽年久仍不变色,说明碳的化学性质稳定;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+2CuO 2Cu+CO2↑;(5)根据碳还原氧化铜的反应中,碳元素的化合价从0变为+4;一氧化碳还原氧化铜的反应中,碳元素的化合价从+2价变为+4价;单质碳与一氧化碳具有还原性,则是由于它们中碳元素的化合价不是最高价,都可以继续升高为+4价;
故答案为:(1)4;非金属;二;(2)金刚石;(3)CCl4;(4)稳定;C+2CuO 2Cu+CO2↑;(5)一氧化碳和碳中碳元素的化合价在反应中升高;二氧化碳中碳元素的化合价不能再升高.
【分析】(1)根据原子的结构示意图中各部分的含义、碳的名称、电子层数=周期数分析回答;(2)根据常见的碳单质的结构分析回答,金刚石的碳原子的排列是空间网状结构,石墨的碳原子的排列是层状结构,C60的碳原子的排列是由60个原子构成的分子,形似足球;(3)根据化合价原则,由化合价会写出化学式;(4)根据碳原子结构中最外层电子数的特点,判断碳元素的化学性质;并根据高温下木炭还原氧化铜的反应原理解答;(5)单质碳中碳元素化合价为0,一氧化碳中碳元素化合价为+2价,二氧化碳中碳元素化合价为+4价为碳元素的最高正价.
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