第六单元课题1碳单质的多样性-2024-2025学年九年级化学人教版上册

第六单元　碳和碳的氧化物 课题1　碳单质的多样性 第1课时　碳的单质 知识点　碳单质的物理性质和用途 1．金刚石、石墨和C60的物理性质有很大差异的原因是(　 　) A．原子种类不同 B．原子大小不同 C．原子排列方式不同 D．原子数目不同 2．下列有关碳单质的说法中正确的是(　 　) A．石墨有优良的导电性，可以用作电极 B．活性炭和石墨都是碳的单质，都可用来填充防毒面具 C．在一定条件下，石墨可转化为金刚石，这个变化是物理变化 D．金刚石、石墨和C60都是黑色固体 3．下列有关碳单质的说法中正确的是(　 　) A．木炭、活性炭、焦炭和炭黑都是同一种物质 B．制糖工业中利用活性炭脱色制白糖是因为其具有良好的吸附性 C．金刚石、石墨和C60都是由碳原子直接构成的物质 D．石墨可用作润滑剂是因为其化学性质稳定 4．下列说法中错误的是(　 　) A．C60可用作超导材料 B．木炭可用作电池电极 C．石墨可用于制铅笔芯 D．金刚石可用于裁割玻璃 5．石墨烯是由碳原子构成的导电导热性能很强、硬度很大的一种新材料。下列叙述错误的是(　 　) A．石墨烯是一种单质 B．石墨烯具有导热性 C．石墨烯具有导电性 D．石墨烯是化合物 6．纳米是一种长度单位，纳米材料被誉为21世纪最有前途的新型材料。我国在纳米碳管的研究上居世界领先地位，在纳米碳管中碳原子按一定方式排列，下列叙述中错误的是(　 　) A．纳米碳管是由碳元素组成的物质 B．纳米碳管在氧气中完全燃烧生成二氧化碳 C．纳米材料将对人类文明的发展产生积极影响 D．纳米碳管是用一种叫“纳米”的物质制成的材料 7．金刚石、石墨和C60宏观上都是________组成的单质，但从微观上讲，金刚石和石墨是由_________直接构成，C60是由_________构成的。由于金刚石和石墨中__________不同，因而物理性质有很大的差异，用途也不相同。金刚石可作钻头是因为_________，石墨可作电极是因为__________。木炭和活性炭能用于制糖工业和防毒面具，是因为它们具有_________能力。 8．如图所示，向盛有红棕色二氧化氮气体的集气瓶里放几小块木炭，最终观察到红棕色__________(填“变深”“不变”或“变浅”)，漏斗中液面_________(填“上升”“下降”或“不变”)。其原因为木炭具有_________作用，使瓶中气体压强__________外界大气压。 1．下图为金刚石、石墨和C60的结构模型图，图中小球代表碳原子。下列说法不正确的是(　 　) A．原子的排列方式改变，则构成的物质种类改变 B．相同元素组成的不同物质，在足量的氧气中完全燃烧，产物相同 C．相同元素组成的不同物质，化学性质相同 D．在特定的条件下，石墨既可转化为金刚石，也可转化为C60 2．碳单质除了金刚石、石墨和C60外，科学家们还合成了C70、C90和C240等，由此作出如下推测：①同一元素可以组成多种单质，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。其中正确的是(　 　) A．① B．①③ C．②③ D．①②③ 3．人造金刚石是将碳原料放置在高压腔体中，通过高温、高压，使碳原料转变为金刚石晶体。下列有关人造金刚石说法不正确的是(　 　) A．人造金刚石是由碳原子构成的 B．人造金刚石是由碳元素组成的 C．人造金刚石的过程中，物质结构发生了变化 D．人造金刚石硬度低 4．研究人员发明了世界上最黑的物质“超级黑”，它是用比头发丝细一万倍的碳纳米管(碳单质)制造的，其导热效率为铜的7倍，坚固程度为钢的10倍。下列说法正确的是(　 　) A．“超级黑”说明碳单质都是黑色 B．“超级黑”中碳元素的化合价为＋4 C．“超级黑”在一定条件下能够燃烧 D．“超级黑”是天然存在最硬的物质 5．下列关于碳的应用与性质不对应的是(　 　) A．净水器中利用活性炭除异味——活性炭具有吸附性 B．金刚石作钻探机的钻头——在常温下碳的化学性质不活泼 C．利用碳冶炼金属——碳具有还原性 D．利用石墨作电极材料——石墨具有导电性 6．(科学思维)新装修的房屋会释放出甲醛，除开窗通风还可用活性炭或光触媒辅助去除室内甲醛。在紫外线照射下，光触媒催化甲醛分解为CO2和H2O。相同条件下活性炭和光触媒去除室内甲醛的相关研究数据如图(该实验在自然光照的密闭室内进行)。 (1)活性炭和光触媒去除甲醛的原理分别是什么？ __________________________________________________________________________________________________________________。 (2)在光触媒的实验中，8～24小时和32～48小时两个时间段内，甲醛浓度均没有明显下降，可能原因是什么？ __________________________________________________________________________________________________________________。 (3)若使用其中一种方法去除室内甲醛，根据该实验结果，提出一条合理建议。 __________________________________________________________________________________________________________________。 第六单元　碳和碳的氧化物 课题1　碳单质的多样性 第1课时　碳的单质 课堂达标 1．C　2.A　3.B　4.B　5.D　6.D 7．碳元素　碳原子　C60分子　碳原子排列　硬度大　能导电　吸附 8．变浅　上升　吸附　小于 课后提升 1．C　解析：金刚石是正八面体结构，石墨是层状结构，原子的排列方式改变，则构成的物质种类改变，A正确；金刚石、石墨和C60在充足的氧气中燃烧，产物都是二氧化碳，B正确；相同元素组成的不同物质，化学性质不一定相同，同种分子，性质相同，不同种分子，化学性质不同，如O2和和O3，C错误；由于金刚石、石墨和C60的组成元素相同，所以它们可以相互转化，D正确。 2．D　解析：①从元素组成和单质的概念分析，O2、O3都是O元素组成的不同单质，C60、C90都是C元素组成的不同单质，所以正确。②根据分子的概念，可知这些单质都是有不同结构的物质，对组成复杂的(如C90)肯定是复杂的分子，所以正确。③单质的研究具有广阔的前景，正确。故选D。 3．D　解析：人造金刚石是由碳原子构成的，故A说法正确；人造金刚石是由碳元素组成的，故B说法正确；将碳原料放置在高压腔体中，通过高温、高压，使碳原料转变为金刚石晶体，物质的结构发生改变，故C说法正确；金刚石为天然存在最硬的物质，人造金刚石的硬度也很高，故D说法错误。故选D。 4．C　解析：A.金刚石就是碳元素组成的单质，但它不是黑色的，故说法错误，不符合题意；B.“超级黑”是用比头发丝细一万倍的碳纳米管(碳单质)制造的，单质中元素化合价为“0”，故说法错误，不符合题意；C.“超级黑”是碳单质，在一定条件下，“超级黑”能够燃烧，故说法正确，符合题意；D.金刚石是天然存在的最硬的物质，故说法错误，不符合题意，故选C。 5．B　解析：A.活性炭具有吸附性，可以吸附色素和异味，故净水器中可利用活性炭除异味，不符合题意；B.金刚石的硬度大，可用作钻探机的钻头，符合题意；C.碳具有还原性，可用于冶炼金属，不符合题意；D.石墨具有导电性，可用作电极材料，不符合题意。故选B。 6．(1)活性炭具有吸附性，可以吸附甲醛，从而使室内的甲醛含量降低；而光触媒是一种催化剂，可催化甲醛分解为CO2和H2O，使室内甲醛含量降低 (2)8～24小时和32～48小时内自然光中紫外线强度不足，导致光触媒催化效率降低(合理即可) (3)使用活性炭去除甲醛时，应增加活性炭的用量(或使用光触媒去除甲醛时，可用紫外灯照射，合理即可) 第2课时　碳单质的化学性质 课堂达标 1．D　2.B　3.D 4．(1)不活泼　放 (2)可燃性　二氧化碳　C＋O2CO2 一氧化碳　2C＋O22CO　反应物的量　生成物 5．D 6．(1)集中火焰，提高温度 (2)试管①中黑色固体变成红色，试管②中澄清石灰水变浑浊 (3)防止发生倒吸，使试管炸裂　防止灼热的铜被氧化为氧化铜 (4)B 课后提升 1．D　解析：墨的主要成分是炭黑，在常温下，碳的化学性质不活泼。用墨书写的典籍保存至今仍不变色，与质软无关，与碳的导电性无关，与碳的可燃性无关，体现了碳单质具有的性质是常温稳定性。 2．D　解析：A.氧气能够与碳在点燃的条件下反应生成二氧化碳，选项不符合题意；B.二氧化碳能够与碳在高温的条件下反应生成一氧化碳，选项不符合题意；C.氧化铁与碳在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳，选项不符合题意；D.一氧化碳不能与碳发生化学反应，选项符合题意。故选D。 3．(1)Cu　CO2　CuO　CO (2)①2CuO＋C2Cu＋CO2↑ ②2Cu＋O22CuO ③CO2＋C2CO 4．(1)黑色固体变为红色固体 C＋2CuO2Cu＋CO2↑　 (2)澄清石灰水开始变浑浊 (3)操作简单(或节约药品、反应速率快等) (4)液体倒流，引起试管爆裂 解析：(1)在高温条件下碳与氧化铜反应生成了铜和二氧化碳，图甲试管A中观察到的现象是黑色固体变为红色固体，反应的化学方程式是C＋2CuO2Cu＋CO2↑，该实验中碳夺取了氧化铜中的氧，表现出碳的还原性。(2)由于碳与氧化铜在高温条件生成的二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，所以判断木炭与氧化铜已经发生反应的依据是澄清石灰水开始变浑浊。(3)使用图乙装置与使用图甲装置相比，其优点是操作简单、节约药品、反应速率快等。(4)用甲装置进行实验，完毕后先停止加热，试管内压强迅速减小，可能引起的后果是液体倒流，引起试管爆裂。 5．解：(1)还原 (2)设需要木炭质量为x。 2CuO＋C2Cu＋CO2↑ 160　　12 80 g　　x ＝ x＝6 g 答：需要木炭6 g。 6．(1)碳　(2)化学　(3)B　(4)Na2CO3 解析：(1)根据质量守恒定律化学反应前后元素种类不变可知：二氧化碳能制造钻石是因为二氧化碳中含有碳元素。(2)有新物质生成的变化是化学变化，故用二氧化碳制造钻石过程中发生的是化学变化。(3)A.“空气钻石”，其性质与由金刚石加工而成的钻石完全相同，金刚石的硬度大，故“空气钻石”的硬度也很大，说法正确；B.“空气钻石”就是碳单质，具有可燃性，一定能燃烧，说法错误；C.微粒都是不断运动的，“空气钻石”中碳原子仍在不断运动，说法正确；D.分析材料可知：由金刚石制成一克拉的天然钻石需要消耗大量的资源，并产生大量二氧化碳，而“空气钻石”所用的二氧化碳可从空气中提取，故制造“空气钻石”比开采天然钻石环保，说法正确。(4)根据质量守恒定律化学反应前后原子的种类和个数都不变可推测出X的化学式是Na2CO3。 第2课时　碳单质的化学性质 知识点1　碳单质的稳定性 1．(2023丹东中考)书写具有保存价值的档案时，规定使用碳素墨水，主要原因是(　D　) A．碳是黑色的 B．碳粉末细小 C．碳不溶于水 D．常温下碳单质化学性质稳定 2．下列事实能体现单质碳的稳定性的是(　B　) A．用活性炭处理工业废水 B．钻石恒久远，一颗永流传 C．用木炭作燃料 D．制糖工业中用活性炭脱色 知识点2　碳单质的可燃性 3．将6 g碳和32 g氧气在一个密闭的容器中点燃，充分燃烧后，密闭容器中的气体物质是(　D　) A．CO B．CO2 C．CO　CO2 D．CO2　O2 4．(1)常温下，碳的化学性质__不活泼__，但在高温下，碳能够跟很多物质发生反应，碳燃烧都为__放__(填“吸”或“放”)热反应。 (2)碳在点燃的条件下，可以跟氧气发生氧化反应，具有__可燃__性。氧气充足时生成__二氧化碳__，化学方程式为　C＋O2CO2　；氧气不充足时生成__一氧化碳__，化学方程式为　2C＋O22CO　。对比以上两个反应，可以得出：反应物和反应条件都相同，由于__反应物的量__不同，可能导致__生成物__不同。 知识点3　碳单质与某些氧化物反应 5．试管里有一黑色粉末状固体，加热后有红色固体生成，同时还生成一种无色无味且能使澄清石灰水变浑浊的气体，此固体物质可能是(　D　) A．二氧化锰 B．氧化铜 C．木炭粉 D．氧化铜和木炭粉的混合物 6．某同学设计了如下实验，进行碳能与氧化铜反应的验证，对实验进行分析并回答下列问题： (1)酒精灯上加网罩的作用是__集中火焰，提高温度__。 (2)证明碳能与氧化铜反应的实验现象是__试管①中黑色固体变成红色，试管②中澄清石灰水变浑浊__。 (3)实验结束时，应先将导管从试管②中撤出再熄灭酒精灯，这样操作的目的是__防止发生倒吸，使试管炸裂__；之后用弹簧夹夹紧胶皮管，待试管①冷却后再把试管里的粉末倒出，这样操作的目的是__防止灼热的铜被氧化为氧化铜__。 (4)小刚在做实验时，几乎没有观察到任何现象，造成实验失败的原因可能是__B__(填字母)。 A．装置气密性不好 B．加热温度不够高 C．装木炭和氧化铜的试管不够大 1．(2023铁岭中考)央视栏目《典籍里的中国》展现了中国智慧。用墨书写的典籍保存至今仍不变色，体现了碳单质具有的性质是(　D　) A．质软 B．导电性 C．可燃性 D．常温稳定性 2．在一定条件下，下列物质中不能与单质碳发生化学反应的是(　D　) A．O2 B．CO2 C．Fe2O3 D．CO 3．有如图所示变化： (1)写出化学式： B．__Cu__；C.__CO2__； D．__CuO__；E.__CO__。 (2)写出以上各步骤中的化学方程式： ①　2CuO＋C2Cu＋CO2↑　； ②　2Cu＋O22CuO　； ③　CO2＋C2CO　。 4．我国劳动人民早在五千年前就会使用木炭炼铜，在化学实验室里模拟炼铜，既可用传统的实验装置(见图甲)，又可用改进的微型实验装置(见图乙)。化学兴趣小组采用图乙微型实验装置(其中长柄V形玻璃管用小玻璃管制成)，开展以下探究活动。 　 图甲 图乙 (1)图甲试管A中观察到的现象是__黑色固体变为红色固体__，请你写出反应的化学方程式：　C＋2CuO2Cu＋CO2↑　。 (2)判断木炭与氧化铜已经发生反应的依据是__澄清石灰水开始变浑浊__。 (3)使用图乙装置与使用图甲装置相比，其优点是__操作简单(或节约药品、反应速率快等)__(写出一条即可)。 (4)用甲装置进行实验，完毕后先停止加热，可能引起的后果是__液体倒流，引起试管爆裂__。 5．我国古代已熟练掌握了在高温条件下用木炭来冶炼铜的技术，反应的化学方程式为C＋2CuO2Cu＋CO2↑。 (1)该反应说明木炭能使氧化铜__还原__(填“还原”或“氧化”)为铜。 (2)要使80 g氧化铜完全还原为铜，请计算需要木炭的质量。(写出计算过程) 解：(2)设需要木炭质量为x。 2CuO＋C2Cu＋CO2↑ 160　　12 80 g　　x ＝ x＝6 g 答：需要木炭6 g。 6．(科学思维)阅读下列科技短文并回答问题。 钻石由金刚石精加工而成，金刚石是天然存在最硬的物质。据媒体报道，英国已成功研发出利用大气中的二氧化碳制造钻石的技术，并成功创造出“世界上第一颗零污染钻石”。创造过程中，首先将“钻石种子”放入一个密封容器中，容器内部充满富含碳元素的甲烷气体，随后将这个容器加热到800 ℃，其间碳元素会逐渐与“钻石种子”结合，在数周时间内形成一颗钻石——“空气钻石”，其性质与由金刚石加工而成的钻石完全相同。研究表明，由金刚石制成一克拉的天然钻石需要消耗大量的资源，并产生大量二氧化碳，而“空气钻石”所用的二氧化碳可从空气中提取。 (1)用大气中的二氧化碳制造钻石是因为二氧化碳中含有__碳__元素。 (2)用二氧化碳制造钻石过程中发生的是__化学__(填“物理”或“化学”)变化。 (3)下列说法错误的是__B__(填字母)。 A．“空气钻石”的硬度很大 B．“空气钻石”一定不能燃烧 C．“空气钻石”中碳原子仍在不断运动 D．制造“空气钻石”比开采天然钻石环保 (4)科学家利用金属钠与二氧化碳反应也可制得金刚石，发生反应的化学方程式为4Na＋3CO2C＋2X，则X的化学式是__Na2CO3__。 2 学科网（北京）股份有限公司 $$