人教版初中化学九年级上册 6.1 金刚石、石墨和C60 同步练习（含答案）

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6.1 金刚石、石墨和C60
一、选择题
1．与石墨互为同素异形体的是（　　）
A．木炭 B．金刚石 C．活性炭 D．焦炭
2．与金刚石互为同素异形体的是（　　）
A．钻石 B．石墨 C．碳酸 D．活性炭
3．属于同素异形体的是（　　）
A．一氧化碳和二氧化碳 B．水和双氧水
C．碳60和石墨 D．氧气和液氧
4．在中国传统文化中，“笔、墨、纸、砚”被称为“文房四宝”，其中“墨”的主要成分是
A．碳 B．硫 C．磷 D．硅
5．下列说法中正确的是（　　）
A．CO和CO2 都具有还原性
B．用紫色石蕊溶液可区分CO和CO2
C．金刚石、石墨、C60 都是由碳原子构成的，性质相同
D．碳具有可燃性，常温下性质比较活泼
6．分析下列化学反应，有关说法错误的是（　　）
2C+O22CO
C+O2CO2
C+CO22CO
A．上述三个反应中碳元素表现出两种化合价
B．反应物中的氧气和二氧化碳表现出氧化性
C．上述三个变化中的最小粒子都是碳原子和氧原子
D．等质量碳在氧气中燃烧的生成物不同是因为参加反应的氧气的质量不同
7．X是一种无色气体，与一种炽热的黑色粉末反应，可生成一种气体Y，Y与另一种黑色粉末在加热条件下发生反应，又可以得到X，则X不可能是（　　）
A．H2 B．O2 C．CO D．CO2
8．如图为金刚石、石墨和足球烯(C60)的结构模型图(小球表示碳原子)。下列说法错误的是（　　）
I
A．足球烯由C60分子构成，其相对分子质量为720
B．金刚石硬度大，石墨质地较软，其主要原因是两者的构成微粒不同
C．金刚石、石墨、足球烯在足量的氧气中完全燃烧，产物相同
D．金刚石、石墨与足球烯之间的转化为化学变化
9．我国科学家用金属钠和二氧化碳在一定条件下发生反应得到了金刚石，给人造金刚石开辟了一条新途径。反应方程式为：，下列说法错误的是
A．该反应是置换反应
B．金刚石和石墨是同一种物质
C．CO2和C在一定的条件下可以相互转化
D．金刚石是天然存在的最硬的物质
10．炭雕（主要成分为活性炭）成为了家装的新宠，它是一种集观赏与空气净化一体的工艺品。炭雕能用于空气净化是因为它具有（　　）
A．可燃性 B．吸附性 C．氧化性 D．稳定性
二、填空题
11．在高温条件下，碳单质不仅能与金属氧化物反应，还能与非金属氧化物反应，请写出碳与二氧化碳反应的化学方程式　 　，其中发生还原反应的物质是　 　，该反应是　 　反应（填“放热”或“吸热”）。
12．碳在氧气不足、氧气充足的条件下燃烧，反应物相同，但产物不同，说明　 　不同，产物不同．煤粉比煤块在空气中燃烧更剧烈，说明反应物　 　的不同，反应速率不同．
13．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　 　。
14．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。
（1）图①为碳原子的结构示意图，根据碳原子最外层电子数可知，常温下碳的化学性质　 　 (填“活泼”或“不活泼”);
（2）图②、③、④对应三种碳单质:图②单质的名称是　 　,图④单质的化学式是　 　;
（3）C为+4价,Cl为-1价，由C和Cl组成的化合物的化学式为　 　。
三、实验探究题
15．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　 　。
四、推断题
16．如图是A、B、C、D四种物质的转化关系。其中“→”表示物质的转化关系，“-”表示相互反应关系。回答下列问题：
（1）若常温下A 、B、C为气体，D为黑色固体；则B的化学式为　 　；C—D反应的化学方程式为　 　；
（2）若常温下A为固体，B、C、D为氧化物；则C的用途是　 　；A—D反应的化学方程式为　 　。
五、综合题
17．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　 　。
18．碳是人类接触得最早、利用得最多的元素之一。
（1）碳元素在元素周期表中的信息如图甲所示。碳原子的相对原子质量是：　 　。
（2）第22届国际足联世界杯将于2022年在卡塔尔举行，小小足球牵动着亿万球迷的心。化学中有一种形似足球的物质(如图乙)，其化学式为　 　，该物质由　 　(填“原子”或“分子”)构成。
（3）炭雕(如图丙)是活性炭成型技术与传统雕刻工艺的完美结合。因为活性炭有　 　的结构，具有　 　能力，所以既可以净化室内空气，又可以美化居住环境。
（4）图丁表示的物质的名称是　 　，是自然界最　 　的物质。
（5）图乙、丁、戊表示的物质都是碳元素组成的单质，但其物理性质存在较大差异，原因是　 　。
答案解析部分
1．【答案】B
【解析】【解答】与石墨互为同素异形体的是金刚石.
故答案为：B.
【分析】同素异形体是同种元素形成的不同单质.
2．【答案】B
【解析】【解答】判断同素异形体的关键把握两点：①同种元素形成，②不同单质。
A. 钻石是将金刚石打磨而成的一种宝石，不属于同素异形体，故不符合题意。
B. 石墨和金刚石均是碳元素形成的不同单质，互为同素异形体，故符合题意。
C. 碳酸属于化合物，与金刚石不属于同素异形体，故不符合题意。
D. 活性炭的主要成分是碳，属于混合物，与金刚石不属于同素异形体，故不符合题意。
故答案为：B。
【分析】由一种元素组成的不同种单质，互称为同素异形体。
3．【答案】C
【解析】【解答】同素异形体是指同种元素形成的不同单质。A. 一氧化碳和二氧化碳，是两种氧化物。故A不符合题意。
B. 水和双氧水，是两种氧化物。故B不符合题意。
C. .碳60和石墨属于同素异形体。
D. 氧气和液氧，是同一种单质的两种不同状态。
故答案为：C
【分析】由同种元素形成的不同种单质互为同素异形体，互为同素异形体的物质要符合以下两个条件：同种元素形成，不同单质。
4．【答案】A
【解析】【解答】在中国传统文化中，“笔、墨、纸、砚”被称为“文房四宝”，其中“墨”的主要成分是炭黑，由碳元素组成，常温下化学性质稳定，书写的文字能长时间保存。
故答案为：A。
【分析】“墨”的主要成分是炭黑，由碳元素组成，常温下化学性质稳定。
5．【答案】B
【解析】【解答】A、一氧化碳可以还原金属氧化物，具有还原性，而二氧化碳不能，无还原性，错误；A不符合题意；
B、一氧化碳不溶于水不与水反应，通石蕊溶液无现象，二氧化碳溶于水所得溶液呈酸性，可使石蕊变红，正确；B符合题意；
C、金刚石、石墨、C60互为同素异形体，结构不同，性质不同，错误；C不符合题意；
D、碳可燃，但物质燃烧需达到着火点，故常温性质活泼错误，错误。D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】CO有还原性，能还原氧化铜，CO2 都具有氧化性，能和碳发生反应；金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质，由于原子的排列方式不同，引起结构不同，物理性质不同，化学性质相同；碳单质在常温下化学性质比较稳定，在点燃或高温时具有可燃性和还原性；
6．【答案】A
【解析】【解答】A、碳单质中碳元素的化合价为0，一氧化碳中碳元素的化合价为+2价，二氧化碳中碳元素的化合价为+4价，三个反应中，碳元素表现出三种化合价。A答案错误；
B、反应物中的氧气和二氧化碳表现出氧化性，都将碳氧化。B答案正确；
C、三个反应中最小的粒子都是碳原子和氧原子。C答案正确；
D、等质量碳在氧气中燃烧的生成物不同是因为参加反应的氧气的质量不同，碳和氧气的质量比为3：8时，生成物为二氧化碳，碳和氧气的质量比为3：4时，生成物为一氧化碳。D答案正确；
故答案为：A。
【分析】A、根据三种物质中碳元素的化合价计算分析；
B、根据氧气和二氧化碳的氧化性分析；
C、根据原子是化学变化中的最小粒子分析；
D、根据化学方程式计算碳和氧气的质量比。
7．【答案】B
【解析】【解答】A. 氢气和氧化铜反应生成水，水与另一种黑色粉末炭粉在加热条件下发生反应，又可以得到氢气，故不符合题意；
B. 氧气和炭粉生成的二氧化碳不会与另一种黑色粉末氧化铜反应，故符合题意；
C. 一氧化碳和氧化铜反应生成二氧化碳，二氧化碳和炭粉又生成一氧化碳，故不符合题意；
D. 二氧化碳和炭粉生成一氧化碳，一氧化碳和氧化铜反应生成二氧化碳，满足题中的转换关系，故不符合题意。
故答案为：B。
【分析】 氧气和炭粉反应生成的二氧化碳。
二氧化碳和炭粉在高温下反应生成一氧化碳。
8．【答案】B
【解析】【解答】A、足球烯由C60分子构成，其相对分子质量为720。A答案正确；
B、金刚石，石墨物理性质差别很大的原因是碳原子的排列方式不同。B答案错误；
C、金刚石，石墨，足球烯都是碳的单，在氧气中完全燃烧，产生二氧化碳。C答案正确；
D、金刚石，石墨，足球烯属于不同的物质，金刚石、石墨与足球烯之间的转化为化学变化。D答案正确；
故答案为：B。
【分析】根据碳单质的知识分析。
9．【答案】B
【解析】【解答】A、根据化学方程式可知，该反应为一种单质和化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，符合置换反应特点，属于置换反应，故A不符合题意；
B、金刚石和石墨都属于碳单质，但是二者碳原子排列方式不同，属于不同种物质，故B符合题意；
C、根据该方程式可知，二氧化碳在一定条件下可反应生成碳，而碳在氧气中燃烧时可以生成二氧化碳，所以碳和二氧化碳可在一定条件下互相转化，故C不符合题意；
D、由于其独特的碳原子排列方式，金刚石是天然存在的最硬的物质，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A、根据置换反应的概念分析；
B、金刚石、石墨中碳原子的排列方式不同，性质不同；
C、二氧化碳和碳在高温时发生反应；
D、物质的结构决定其性质。
10．【答案】B
【解析】【解答】炭雕（主要成分为活性炭）能用于空气净化是因为它具有吸附性，能吸附色素和异味，故答案为：B。
【分析】根据活性炭具有吸附性分析。
11．【答案】；CO2或二氧化碳；吸热
【解析】【解答】碳与二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳，反应的化学方程式为： ；二氧化碳中的氧元素被碳夺走，所以发生还原反应的物质是二氧化碳；该反应是吸热反应。
【分析】根据二氧化碳和碳高温生成一氧化碳进行分析
12．【答案】反应物的用量；接触面积
【解析】【解答】解：碳在氧气不足、氧气充足的条件下燃烧，产物不同，由此得出结论：反应物的用量不同，产物不同；
煤粉比煤块在空气中燃烧更剧烈，是因为煤粉和氧气的接触面积更充分，从而说明了反应物接触面积不同，反应的速率不同；
故答案为：反应物的用量； 接触面积．
【分析】分析实验中的变量：氧气充足和氧气不足，得出结论；分析实验中：由于物质状态不同，接触面积不同，导致反应速率不同．
13．【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”）
【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。
14．【答案】（1）不活泼
（2）金刚石；C60
（3）CCl4
【解析】【解答】（1）原子的化学性质主要由最外层电子数决定，当最外层电子数小于4时，反应中易失去电子成为阳离子；当最外层电子数大于4时，反应中易得到电子成为阴离子；根据碳原子最外层电子数可知，常温下碳的化学性质不活泼；（2）图②单质的名称是金刚石，图④单质是足球烯（碳-60），化学式是C60；（3）化合物的化学式书写：显正价的元素其符号写在左边，显负价的写在右边，化合价的绝对值交叉约减，得化学式右下角的数字，数字为1时不写，C为+4价,Cl为-1价，由C和Cl组成的化合物的化学式为CCl4。
【分析】（1）根据碳的化学性质稳定分析；
（2）根据金刚石和石墨的结构及碳60的构成分析；
（3）根据化合物的化学式书写要按显正价的元素其符号写在左边，显负价的写在右边，化合价的绝对值交叉约减，得化学式右下角的数字，数字为1时不写的方法分析。
15．【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
【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。
16．【答案】（1）CO；C+CO2 2CO
（2）作燃料或者冶炼金属等；C+2CuO 2Cu+CO2↑
【解析】【解答】（1）常温下A 、B、C为气体，D为黑色固体，B、C能够相互转化，且A能够与D反应，D能够与C反应则，A为氧气，D为碳，C为二氧化碳，B为一氧化碳，由上述分析可知，B为一氧化碳，其化学式为CO，故填CO；
由分析可知，C为二氧化碳，D为碳，则C—D的反应是碳与二氧化碳在高温的条件下反应生成一氧化碳，故反应的化学方程式写为：C+CO2 2CO。
（2）常温下A为固体，B、C、D为氧化物，A能够与D反应，D能够与C反应，且B、C能够相互转化，则A为碳，B为二氧化碳，C为一氧化碳，D为氧化铜，一氧化碳具有可燃性，可作燃料，同时一氧化碳还具有还原性，能够与金属氧化物反应，可用来冶炼金属，故填作燃料或者冶炼金属等；
由上述分析可知，A为碳，D为氧化铜，则A—D反应是碳与氧化铜在高温的条件下反应生成铜和二氧化碳，故反应的化学方程式写为：C+2CuO 2Cu+CO2↑。
【分析】（1）根据常见的黑色物质结合转化关系进行分析
（2）根据常见的氧化物及转化关系进行分析
17．【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
【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
18．【答案】（1）12.01
（2）C60；分子
（3）疏松多孔；吸附
（4）金刚石；硬
（5）原子的排列方式不同
【解析】【解答】（1）根据元素周期表信息，相对原子质量位于元素中文名称下方，故填12.01；
（2）由图可知，该物质分子由60个碳原子构成，则其分子式为C60，该物质由分子构成，故填C60；分子；
（3）活性炭具有吸附性是因为活性炭结构疏松多孔，才使其具有吸附能力，故填疏松多孔；吸附；
（4）由图可知，该结构为金刚石的结构，金刚石是自然界硬度最大的物质，故填金刚石；硬；
（5）C60、金刚石和石墨都是由碳元素组成，物理性质差异很大，是因为其原子排列方式不同。故填原子排列方式不同
【分析】（1）根据元素周期表信息，相对原子质量位于元素中文名称下方。
（2）根据图可知，该物质分子由60个碳原子构成。
（3）活性炭具有疏松多孔结构，有吸附性。
（4）根据金刚石的结构，进行分析。
（5）根据物质结构决定性质，进行分析。
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