6.1碳单质的多样性同步练习 （含解析） 人教版化学九年级上册

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6.1碳单质的多样性
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、选择题
1．中国制造的高铁动车用电作动力，高铁动车与电路连接的石墨电刷没有用到石墨的性质是
A．稳定性 B．滑腻感 C．还原性 D．导电性
2．两位英国科学家因在石墨烯材料方面的开创性研究获得2020年诺贝尔奖。石墨烯是由碳元素组成的单质，下列关于碳单质的说法正确的是
A．金刚石是天然存在的最硬的物质，可用来裁玻璃
B．石墨与金刚石是同种物质，具有导电性
C．活性炭具有吸附性，可以吸附所有物质
D．金刚石、石墨和足球烯(C60)都是由碳原子直接构成的
3．下列物质直接由原子构成的是
A．金刚石 B．水 C．氧气 D．空气
4．下列物质的性质和用途对应关系错误的是
A．石墨有优良导电性--作电极 B．金刚石硬度大--做玻璃刀
C．炭黑常温下性质稳定--制作墨汁 D．焦炭有可燃性--用于冶炼金属
5．由太湖水生产自来水的部分处理过程如下。有关说法不正确的是
A．用细沙“过滤”可滤除水中的细小颗粒
B．用活性炭“吸附”可除去水中的色素和异味
C．上述处理过程应包含“蒸馏”
D．经过处理获得的自来水仍是混合物
6．下列物质的用途与性质对应正确的是
A．金刚石无色透明——用于制作钻头
B．焦炭用于冶炼金属——焦炭具有可燃性
C．稀有气体无色无味——用于制成多种用途的电光源
D．石墨能导电——用于制作电极
7．2023年诺贝尔化学奖颁给了量子点，量子点是一种通常仅由几千个原子组成的晶体。金刚石、石墨、C60化学性质相似，物理性质却有很大差异的原因是
A．构成它们的原子数目不同
B．构成它们的原子的大小不同
C．金刚石、石墨、C60由不同种原子构成
D．金刚石、石墨、C60里碳原子的排列方式不同
8．项目式化学小组同学制作了简易净水器(如下图)，下列有关分析合理的是
A．石英砂能吸附水中的悬浮杂质 B．活性炭能除去水中的色素和异味
C．烧杯中得到的水是软水 D．该净水器可用于淡化海水
9．对下列事实的微观解释错误的是（　　）
A．干冰升华——分子的体积变大
B．金刚石和石墨物理性质不同——碳原子排列方式不同
C．香水要密闭保存——分子是不断运动的
D．氮气可压缩储存于钢瓶中——分子间有间隔
10．已知一定温度和体积下气体的压强与分子数成正比，P0表示1个标准大气压。将一定质量的碳粉和氧气在耐压密闭容器中用电热丝引燃使之充分反应，并利用压强传感器测定容器内的气压变化，观察到碳粉完全消失，如图为气压变化图像。下列说法正确的是
A．AB段温度达到了碳粉着火点
B．D点气体的成分是CO2和O2
C．生成的CO和CO2的质量比为28:33
D．参加反应的C和O2的质量比为3:7
二、非选择题
11．小李收集到一瓶浑浊的蓬江河水，并在实验室模拟自来水厂的净水过程，最终制成蒸馏水。其实验过程如图所示。请问答以下问题。

(1)A物质的名称是明矾，操作①的名称是 ，若经过操作①后，所得液体C中仍有浑浊，其原因可能是 (填写序号)。
a．漏斗内的滤纸有破损
b．漏斗下端没有靠在烧杯内壁
c．漏斗内液面高于滤纸的边缘
(2)操作②应选用下图装置的 (填序号)，该过程主要是 变化(填“物理"或“化学”)。下图操作中待净化的水应该从 (填“a”或“b”)端通入。
(3)小李取少量液体D于试管中，加入少量肥皂水，振荡，发现有较多浮渣产生，说明液体D是 水。操作③应选用下图装置的 (填序号)，经过操作③以后，小李重复上述实验，他观察到的实验现象 。

(4)水的净化再利用是天宫资源利用最大化的重要措施。“生命吸管”是一种户外净水装置(如图)，下列说法错误的是_____。

A．超滤膜可以过滤部分颗粒杂质，降低浑浊度
B．抗菌颗粒可以去除细菌
C．通过“生命吸管”可以得到纯净水
D．椰壳活性炭消除异味、提升口感，是利用了它的吸附性
12．实验室有一包黑色粉末物质，可能由氧化铜、木炭、二氧化锰中的两种或三种组成。为探究其组成，小组同学进行如下探究。
【提出问题】
该黑色粉末的成分是什么？
【猜想与假设】
猜想1：木炭和氧化铜
猜想2：木炭和二氧化锰
猜想3：
猜想4：氧化铜、木炭和二氧化锰
13．小明同学在学习木炭还原氧化铜时，取4.0g氧化铜粉末进行实验，如图所示。

(1)计算应称取木炭的质量： （写出计算过程）。
(2)老师告诉小明，实际取用的木炭应该略大于理论值，理由是 。
14．2022年北京冬奥会的胜利举办得益于人工造雪技术的使用，这次冬奥会的造雪，水的利用不会对生态有影响，并且这些雪和水的转化可以进行循环利用，等冬奥会结束，冰雪消融，这些水将会回到事先准备的蓄水系统，被重新利用到其他领域，不断的循环转化。请回答下列问题：
(1)冬奥会结束后雪变成水重新被利用，体现了节水意识，下列方法不属于节约用水的是______（填序号）；
A．安装节水龙头 B．淘米水浇花
C．用洗衣水拖地 D．打井取用地下水
(2)造雪用的水多为硬水，若重新被利用到饮用水，生活中可通过 使其软化；
(3)等冬奥会结束雪融化得到的水被重新利用，需要经过一系列净水操作，下图为净水过程，请完成以下问题：

操作②主要是除去一些异味和色素，应选用的物质是 ；图2是某同学设计的过滤装置，该实验的明显错误是 。（写出一条即可）
15．碳单质的还原性
1木炭还原氧化铜
（1）现象：
（2）化学方程式：
（3）操作：酒精灯罩网罩的好处是 。试管口必须 ，原因 ；实验结束时，先 后 原因是 ；取出的导气管必须用弹簧夹加紧橡皮管的原因是 ；刚开始试验时，右边试管中有气泡，但石灰水没有变浑浊的原因是 ；
2木炭还原氧化铁化学方程式
3木炭还原二氧化碳化学方程式
4小结：
木炭 氧，发生 反应，做 剂、具有 性；氧化铜 氧，发生 反应，做 剂、具有 性。
的反应叫做还原反应。碳单质具有 性，可用来 。
16．阅读下面科普短文。
化学是不断发明和制造对人类更有用的新物质的科学。在分子、原子层次上改变原子的排列方式就可以创造新物质。
在超高压和高温条件下，石墨中某些碳原子受到挤压，凸出到层间的空间中，与上一层正六边形的碳原子形成正四面体的排列方式，就得到金刚石。
C60分子是由12个正五边形和20个正六边形构成的完美对称的笼状分子。C60分子形似足球，被形象地称为“足球烯”。C60在常温下是紫红色晶体，具有金属光泽，可用于超导、催化等领域，在C60的使用中注意一定要远离火源。
碳纳米管的直径一般为几纳米到几十纳米，其中碳原子以正六边形排列形成管状结构。其管状结构决定了它的弹性和弯曲性优异，可制作金属催化载体，用于计算机芯片等前沿领域。
石墨烯中的碳原子是以正六边形紧密排列的单层结构。石墨烯具有比表面积大、透光率高、导电性强等优异性能，因而在透明电极、太阳能电池、传感器、手机屏幕等方面有良好的应用前景。
(1)代表金刚石的是： (填“A”、“B”或“C”)。
(2)在一定条件下石墨可转变为金刚石，这一变化是 变化，这个变化过程中会 (填“放出”或“吸收”)热量。
(3)C60的物理性质有 (答一点即可)，推测C60的一种化学性质是 。
(4)碳纳米管的弹性较好、易于弯曲，这些性质都源于它是 结构。
(5)石墨烯的优良性能决定它的用途是 (写出一条)。
(6)文中涉及的碳单质家族中各物质物理性质存在差异，可能的原因是 。
《6.1碳单质的多样性》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C A A D C D D B A C
1．C
【详解】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。
故选C。
2．A
【详解】A、金刚石是天然存在的最硬的物质，可用来裁玻璃，故说法正确；
B、石墨片和金刚石中碳原子的排列顺序不同，所以不属于同种物质，金刚石没有导电性，故说法错误；
C、活性炭具有吸附性，可以吸附色素和异味，但不能吸附所有物质，故说法错误；
D、金刚石、石墨都是由碳原子直接构成的，足球烯（C60）是由分子构成的，故说法错误。
故选A。
3．A
【详解】A、金刚石由碳原子直接构成，故选项符合题意；
B、水由水分子构成，故选项不符合题意；
C、氧气由氧分子构成，故选项不符合题意；
D、空气中含有氧气、氮气等多种气体属于混合物，故选项不符合题意。
故选A。
4．D
【详解】A、石墨有优良导电性可用作电极 ，性质和用途对应关系正确；
B、金刚石硬度大可做玻璃刀，性质和用途对应关系正确；
C、炭黑常温下性质稳定可用制作墨汁，性质和用途对应关系正确；
D、焦炭用于治炼金属是由于还原性，不是由于可燃性，性质和用途对应关系错误。
故选D。
5．C
【详解】A、用细沙“过滤”即相当于过滤操作中使用的滤纸，可以阻止细小的难溶性颗粒状物质通过细沙，起到过滤作用，选项正确；
B、活性炭具有疏松多孔的结构，故能吸附有色、有异味的物质，用于除去水中的色素和异味，选项正确；
C、自来水厂的净水流程是取水静置、过滤、吸附、杀菌消毒，故不包含蒸馏，选项错误；
D、经过处理获得的自来水仍含有多种矿物质，属于混合物，选项正确；
答案为：C。
6．D
【详解】A、金刚石是天然存在的最硬的物质，可用于制作钻头，故选项错误；
B、焦炭具有还原性，可用于冶炼金属，故选项错误；
C、稀有气体通电后能发出不同颜色的光，能用于制成多种用途的电光源，故选项错误；
D、石墨能导电，可用于制作电极，故选项正确。
故选：D。
7．D
【详解】金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质，它们的性质上存在很大差异的原因是碳原子排列方式不同；
故选：D。
8．B
【详解】A、石英砂间存在空隙，起过滤作用，活性炭具有吸附性，能吸附色素和异味，故A不合理；
B、活性炭具有吸附性，能除去水中的色素和异味，故B合理；
C、该净化过程不能除去河水中可溶性钙、镁化合物，得到的水不是软水，故C不合理；
D、该净水器不能出去水中的可溶性杂质，不可用于淡化海水，故D不合理；
故选：B。
9．A
【详解】A、干冰升华是因为二氧化碳分子运动速率加快、分子间隔变大造成的，而不是分子体积变大，故选项错误；
B、金刚石、石墨的物理性质存在明显差异，是因为碳原子的排列方式不同，故选项正确；
C、分子是在不断运动的，所以香水要密闭保存，故选项正确；
D、分子间存在着间隔，压强增大，分子间隔变小，所以氮气可压缩储存于钢瓶中，故选项正确。
故选A
10．C
【详解】A、AB段压强增大，是因为电热丝加热，装置内温度升高，气体受热膨胀，压强增大，没有达到碳粉的着火点，故A错误；
B、碳在氧气中燃烧生成二氧化碳，化学方程式为；碳在氧气中不完全燃烧生成一氧化碳，化学方程式为；由化学方程式可知，如果只生成二氧化碳，化学反应前后，压强不变，如果完全转化为一氧化碳，则完全反应后，压强转变为原来的2倍，由图可知，反应后压强为原来的1.4倍，说明气体为一氧化碳和二氧化碳的混合物，故B错误；
C、假设，反应后压强增加了0.4倍，一定温度和体积下气体的压强与分子数成正比，根据气体的体积差量法可得：，，生成CO和CO2的质量比为，故C正确；
D、反应后压强增加了0.4倍，一定温度和体积下气体的压强与分子水树成正比，则参加反应的氧气与生成一氧化碳和二氧化碳的分子个数比为1:1.4=5:7，假设一氧化碳的分子数为m，则二氧化碳的分子数为7-m，即，则参加反应的碳和氧气的质量比为，故D错误。
故选C。
11．(1) 过滤 a、c
(2) Ⅱ 物理 b
(3) 硬 Ⅰ 产生泡沫较多
(4)C
【详解】（1）在自来水厂为了将小颗粒泥尘沉降下来，常用絮凝剂，经常使用的絮凝剂是明矾，为了除去不溶于水的固体杂质，必须用过滤的方法；过滤时滤纸破损或液面高于滤纸边缘或仪器不干净会造成滤液浑浊。故填：过滤；a、c。
（2）活性炭具有吸附性，能吸附除去一些异味和色素，吸附过程中没有新物质生成，属于物理变化。操作②的目的是除去水中的颜色和异味，操作②应选用下图装置的Ⅱ；该过程变化中没有新物质生成属物理变化。为使净水效果更好，操作中待净化的水应该从下端即b端通入。故填：Ⅱ；物理；b。
（3）硬水中含有较多的可溶性的钙、镁化合物，生活中可用肥皂水来区分硬水和软水，产生泡沫较多的是软水，产生泡沫较少的，有较多浮渣产生的是硬水。蒸馏可以将该硬水软化。故填：硬；Ⅰ；产生泡沫较多。
（4）A、超滤膜可以过滤部分颗粒杂质，即可以过滤不溶性杂质，降低浑浊度。A正确；
B、抗菌颗粒可以杀菌即抗菌颗粒可以去除细菌。B正确；
C、通过“生命吸管”得到的水中含有可溶性杂质，不是纯净水。C错误；
D、活性炭具有吸附性。D正确。
综上所述：选择C。
12．氧化铜和二氧化锰
【解析】略
13．(1)设应称取木炭的质量为x。
x=0.3g
答：应称取木炭的质量为0.3g。
(2)木炭会与试管内的氧气（或二氧化碳）反应而部分消耗
【详解】（1）详见答案。
（2）进行木炭还原氧化铜的实验时，实际取用的木炭应该略大于理论值，是因为木炭会与试管内的氧气（或二氧化碳）反应而部分消耗。
14．(1)D
(2)煮沸
(3) 活性炭 未使用玻璃棒引流或漏斗下端未紧靠烧杯内壁
【详解】（1）A. 安装节水龙头，可节约用水，此选项不符合题意；B. 淘米水浇花，可节约用水，此选项不符合题意；C. 用洗衣水拖地，可节约用水，此选项不符合题意；D. 打井取用地下水，不是节约用水，此选项符合题意。故选D。
（2）造雪用的水多为硬水，若重新被利用到饮用水，生活中可通过煮沸使其软化。
（3）因为活性炭具有吸附性，可除去异味和色素，操作②主要是除去一些异味和色素，则应选用的物质是活性炭；图2是某同学设计的过滤装置，该实验的明显错误是：未使用玻璃棒引流或漏斗下端未紧靠烧杯内壁。
15． 黑色固体变为红色物质 集中火焰，提高温度 略向下倾斜 防止冷凝水倒流，使试管炸裂 将导管移离澄清石灰水 熄灭酒精灯 防止澄清石灰水倒流回试管，使试管炸裂 防止生成的铜再次被氧化 排出的是试管中原有的空气 得 氧化 还原 还原 失 还原 氧化 氧化 失去氧 还原 冶炼金属
【解析】略
16．(1)A
(2) 化学 吸收
(3) 常温下是紫红色晶体（或具有金属光泽） 可以燃烧
(4)管状
(5)用于透明电极、太阳能电池、传感器、手机屏幕等（写另一一条即可）
(6)碳原子的排列方式不同
【详解】（1）根据“在超高压和高温条件下，石墨中某些碳原子受到挤压，凸出到层间的空间中，与上一层正六边形的碳原子形成正四面体的排列方式，就得到金刚石”可知，金刚石中碳原子形成正四面体，故填：A；
（2）在一定条件下，石墨可以转变为金刚石，此过程中物质种类发生改变，有新物质生成，所以这一变化是化学变化；由题意可知该反应是在超高温和高压的条件下，所以该反应是吸热反应，所以这一变化过程中会吸收热量；
（3）根据“C60在常温下是紫红色晶体，具有金属光泽，可用于超导、催化等领域，在C60的使用中注意一定要远离火源。”可知，C60在氧气中能燃烧，物理性质有紫红色晶体（或具有金属光泽），化学性质是可以燃烧；
（4）根据“碳纳米管的直径一般为几纳米到几十纳米，其中碳原子以正六边形排列形成管状结构。其管状结构决定了它的弹性和弯曲性优异”可知，碳纳米管的管状结构决定了它的弹性和弯曲性优异；
（5）根据“石墨烯具有比表面积大、透光率高、导电性强等优异性能，因而在透明电极、太阳能电池、传感器、手机屏幕等方面有良好的应用前景”可知；石墨烯的优良性能决定它的用途是用于透明电极、太阳能电池、传感器、手机屏幕等；
（6）物质的性质由其结构决定，碳单质家族中各物质物理性质存在差异，其原因是碳原子排列方式不同。
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