第6单元 课题1 碳单质的多样性-2024-2025学年新教材九年级上册化学同步辅导（人教版2024）

第六单元 碳和碳的氧化物 课题 碳单质的罗样性 第1课时 碳的单质 知识梳理 1.金刚石、石器和C 续表 碳单质 金刚石(C) 石墨(C) C 碳单质 金刚石(C) 石墨(C) Cao 构成 碳原子 Cu分子 广泛应用于 钻探机钻头、 润滑剂、铅笔 超导、催化、 用途 刻刀、装饰 芯、电极等 能源及医学 结构 品等 等领域 模型 2.木炭和活性炭：木炭具有吸附性，是因为其 具有疏松多孔的结构。活性炭也具有吸 灰黑色的有 无色透明 附性，且比木炭的强，常用于防毒面具、制糖 金属光泽的 物理 的固体，天然 分子结构形 固体，质软，有 工业、污水的净化处理等。 性质 存在的最硬 似足球 滑腻感，有优 3.物质的性质在很大程度上决定了物质的用 的物质 良的导电性能 途，而物质的用途在一定程度上体现了物 质的性质。 基础过关 1.钻石就是经过精心琢磨的金刚石，广告词“钻 B.它们的密度小 石恒久远，一颗永流传”能体现的金刚石的性 C.疏松多孔，表面积大 质是( D.常温下化学性质稳定 A.硬度大 B.外观美丽 4.化学学习要建构若干基本观念，以下四类化 C.化学性质稳定 D.熔点高 学基本观念中认识不正确的是() 2.碳的单质中，质地较软，常用作电极的是( A.元素观：金刚石和石墨均由碳元素组成 A.金刚石B.活性炭C.炭黑D.石墨 B.分类观：金刚石和石墨是两种碳单质 3.木炭和活性炭都具有吸附性，是由于这两种 C.变化观：石墨转化为金刚石属于物理变化， 物质() D.微粒观：金刚石和石墨中碳原子的排列方 A.是由石墨的微小晶体和杂质组成的 式不同 5.如图所示的碳纳米管是从石墨中剥离出的 (1)在物质甲的结构中，每个碳原子最多连有 单层石墨片层卷成的无缝、中空的管体，下列 个碳原子。 关于碳纳米管的说法正确的 (2)根据乙物质层与层之间能发生滑动，具有 是() 滑腻感的特点，写出一种用途 A.碳纳米管不能燃烧 B.碳纳米管具有导电性 C.碳纳米管是一种新型化合物 (3)图中物质丙的化学式为C,已知硅的一 D.每1个碳原子连接6个碳原子 种单质也有与物质丙相同的原子数和类 6.【传统文化】“笔墨纸砚”，被称为文房四宝，承 似结构，有科学家尝试把物质丙的一个分 载着优秀的中华传统文化。下列说法不正确 子放进硅的这种单质的一个分子中，反应 的是() 形成一种新型分子，该分子的化学式为 A.毛笔笔头在氧气中点燃产生能使澄清石 灰水变浑浊的气体，则笔头原料中含有碳 元素 8.“低碳生活”“低碳生产”，早日达到“碳中和” B.墨汁的主要成分是骨胶和炭黑，所以墨汁 是目前全世界人民努力的方向，但是“碳家 属于纯净物 族”也是重要的生活和生产原料，有着至关重 C.砚台清洗时不宜用硬物大力擦拭，说明制 要的作用。 作砚台的材料硬度小 (1)金刚石和石墨都是碳的单质，但两者性 D.宣纸制作过程中有道工序是从纸浆中用竹 质差异较大，它们性质不同的根本原因 帘捞纸，该过程利用了过滤的原理 7.如图所示是碳的几种单质的结构示意图，图 是 中小圆圈均代表碳原子。 (2)干电池中使用石墨作为电极材料，说明石 墨具有 性。 (3)活性炭能作为冰箱除味剂，是因为活性炭 具有 性。 素养提升 1.防毒面具的滤毒罐中用来吸附毒气的物质 C.都能导电 是() D.硬度都很大 A.炭黑 B.活性炭 3.下列关于碳元素组成的几种单质的叙述中， C.木炭 D.石墨 错误的是( 2.下列关于金刚石和石墨的说法中正确的 A.石墨是最软的矿物之一 是() B.金刚石是天然存在的最硬的物质 A.组成元素相同 C.石墨是优良的绝缘材料 B.原子排列方式相同 D.金刚石可以作钻探机的钻头 4.【科技前沿】碳量子点是一种通常仅由几千个 十紫外线透过率% 普通纤维 801 原子构成的纳米级别材料，碳量子点具有优 秀的光学性质，良好的水溶性、低毒性、环境 40 含0.5%石器烯的T维 友好、原料来源广、成本低、生物相容性好等 30 ?2%石里稀的纤维 550 波长hm 诸多优点。下列说法正确的是() 300 350 400 450 A.碳量子点与碳单质的物理性质完全相同 9水分子 B.碳量子点中，碳原子的最外层电子数发生 ●钠离子 改变 。)氯离子 C.制备碳量子点材料的原材料中含有碳元素 US D.量子点曾被称作“人造原子”，是人为创造 乙 出的新原子 A.石墨烯属于化合物 5.“碳海绵”是目前已知最轻的固体材料，主要 B.石墨和石墨烯属于同一种物质 成分是石墨烯和碳纳米管（两者都是碳单 C.遮阳伞材料最好选用含0.5%石墨烯的 质)，具有疏松多孔的结构。下列关于“碳海 纤维 绵”的说法错误的是() D.石墨烯海水淡化膜能通过的微粒是水分子 A.常温下化学性质活泼 8.碳和碳的氧化物在生产和生活中有着广泛的 B.在一定条件下可还原CuO 应用。 C.在O中完全燃烧产生CO (1)下列物质的用途中，利用了金刚石硬度的 D.具有吸附性，可处理海上石油泄漏 是 (填字母，下同)，利用了石墨 6.化学上把同种元素组成的不同单质互称为同 导电性的是 素异形体，例如白磷和红磷。下列各组物质 A.钻探机的钻头B.铅笔芯 互为同素异形体的是( C.干电池的电极D.玻璃刀 A.CO和CO2 (2)炭雕（如图所示）是活性炭成型 B.氧气和液氧 技术与传统雕刻工艺的完美结 C.金刚石和石墨 合，因为活性炭有疏松多孔的 D.冰和干冰 结构，具有 能力，所以炭雕既可以 7,石墨烯是从石墨中分离出单层的石墨片，化 美化居住环境，又可以净化室内空气。 学性质类似于石墨，是人类已知强度最高的 (3)二氧化碳是可以利用的重要资源，如在一 物质，比钻石还坚硬。用于遮阳伞材料中，石 定条件下可以制造金刚石，其化学反应为 墨烯含量对紫外线透过率的影响如图甲：海 3C0.十4Na一定条件C(金刚石)+2X,X的 水淡化膜使用石墨烯材料，工作原理如图乙。 化学式为 ,反应中涉及的物 下列有关说法正确的是( 质属于单质的为 (填化学式)。 9.如图所示，向盛有红棕色二氧化氨气体的集 石化学性质比较相似。从原子结构上分 气瓶里放几小块烘烤过的木炭，最终观察到 析，其原因是 的现象是 (2)下列是三种物质结构的基本特点和三种 其原因为木炭具有 作 物质所表现出来的相关性质。请用三条线 用，使瓶中气体压强 外界大气压。 段将其结构与相关性质连接起来。 【物质的结构】 【物质的性质】 石墨中碳原子排列呈层状 质硬 木炭 金刚石中碳原子排列呈立体骨架状 质软 活性炭结构呈孔状 易吸附物质 10.结构决定性质，这是重要的化学学科思维。 (3)根据金刚石的结构和性质，写出其对应 (1)“中国芯”是指中国芯片产业，芯片的主 的一种用途： 要材料是高纯度单质硅，单质硅和金刚 第2课时碳单质的化学性质 知识梳理 1.碳单质的化学性质 (3)还原性：碳单质能与某些氧化物反应。 (1)稳定性：在常温下，碳单质的化学性质不 和氧化铜反应：C+2Cu0高温2Cu十C0,+ 活泼。 2.还原反应 (2)可燃性：碳单质能与氧气反应，可用作燃料。 含氧化合物里的氧被夺去的反应属于还 充分燃烧：C+O,点槛C0, 原反应。木炭具有还原性，在与氧化铜反 应时，木炭得到氧，发生氧化反应。氧化反 不充分燃烧：2C+0,点槛2C0 应和还原反应都不属于基本反应类型。 基础过关 1.工业制水煤气的反应为C+H,O商温 CO+ A.可燃性 H2,反应中碳是() B.还原性 C.在常温下，化学性质不活泼的性质 A.氧化剂 B.还原剂 D.吸附性 C.催化剂 D.干燥剂 3.下列物质的用途主要由其化学性质决定的 2.我国古代一些书法家、画家用墨（用炭黑等制 是() 成)书写或绘制的字画能够保存很长时间而 A.用金刚石作玻璃刀的刀头 不变色，这是因为单质碳具有() B.用煤作燃料 A.炭黑主要成分是碳的化合物 C.用石墨作铅笔芯 B.黑烟是松木不完全燃烧产生的 D.用活性炭吸附毒气 C.炉膛的进气口大小会影响炭黑产量 4.古代搭建戏台时，常把埋入地下的一部分木 D.水墨画能长时间保存，体现了常温下碳的 头表面稍稍烤焦成木炭以减缓木材腐烂，所 化学性质稳定 利用的碳单质的化学性质是( 6.取碳单质和氧化铜的混合物ag在一定条件 A.具有可燃性 下恰好完全反应，相关量的变化如图所示，下 B.具有氧化性 列说法正确的是( ) C.具有还原性 ↑凹体的总质量g D.常温下化学性质稳定 5.《墨经》记载“立窑烧烟法”的示意图如图所 示，瓮中收集的黑烟（主要为炭黑）可用于制 墨，下列说法错误的是( 反应时间amin A.M点对应的固体物质只有两种 B.N点对应的固体为黑色 C.反应后产生气体的总质量为(a一b)g D.0~t2min内，固体中铜元素的质量分数 不变 素养提升 1.下列有关单质碳的化学性质的说法中不正确 3.单品硅是制作电子集成电路的基础材料，工 的是( 业上通过以下反应将自然界中的二氧化硅 A.碳在常温下化学性质稳定 (S0,)转化为硅(S):S0,+2C商温s+2C04, B.碳在高温时化学性质活泼 下列分析正确的是( C.碳具有可燃性，其然烧产物一定为CO A.碳表现出了还原性 D.碳具有还原性，在高温下能还原多种氧化物 B.碳发生了还原反应 2.在试管里盛有少量黑色粉末，加热后有红色物 C.二氧化硅发生了氧化反应 D.该反应是分解反应 质生成，同时有无色无味且能使澄清石灰水变 4.当氧化铜中混有少量木炭粉时，要保留氧化 浑浊的气体生成，则该黑色粉末是() 铜，除掉木炭粉的方法是() A.CuO A.加热混合物 B.C和Fe(O,的混合物 B.在氧气流中加热混合物 C.MnO C.在氢气流中加热混合物 D.Cu)和C的混合物 D.加水溶解、过滤 5.Co也称富勒烯，它的结构与足球相似。据报道， 8.在化学实验室里模拟炼铜，既可用传统的实 牛津大学正在打造世界上最昂贵的材料 验装置（见图甲），又可用改进的微型实验装 内嵌氮原子的富勒烯（如图所示）。下列叙述 置（见图乙）。某化学兴趣小组采用图乙微型 正确的是( 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。 木炭和(Gam0 长枘V形 黑色粉末： 玻管 ■ 澄清 没清 石灰水 石灰水 A.内嵌氮原子的富勒烯是单质 乙 B.内嵌氮原子的富勒烯中含有两种单质 (1)图甲试管A中观察到的现象是 C.富勒烯充分燃烧有二氧化碳生成 ,请你写出反应的化学方 D.富勒烯一定是黑色 程式： 6.将一定质量炭粉在密闭容器中通过电阻丝加 该实验表现出碳单质的 性。 热引燃（如图甲），一段时间后炭粉消失。用 (2)判断木炭与氧化铜已经发生反应的依据 压强传感器测得容器内压强（同温下，容器内 是 0 压强与气体分子数成正比)随时间的变化关 (3)图乙装置与图甲装置相比，其优点是 系如图乙。下列分析正确的是( (写出一条即可)。在酒 氧气强传感器 压强1 密 精灯上加个网罩的目的是 点燃 炭粉 温 (4)用图甲装置进行实验，完毕后先停止加 器 时何间 热，可能引起的后果是 甲 A.AB段炭粉开始燃烧 9.写出下图中物质转化的化学方程式： B.反应生成的CO2导致CD段压强增大 Cu C.E点气体的成分是CO2和CO D.燃烧放出的热量减少导致DE段压强下降 -CO 2)40 7.在一定条件下，4g碳单质和12g氧气在密闭 ) 容器中充分反应，最后容器内的气体为( (1) A.CO, (2) B.CO (3) C.CO和CO (4) D.CO2和O2 (5)和生成,可以在敞口容器中验证质量守恒 (4)利用太阳能电池电解水制氢气,同时生 定律,故D正确。 成氧气,反应的化学方程式为2HO通电 3.C 2H十O。 4.B 点拨:A.x=3.2+16.8+0.8+0.1- 8.(1)14.2 1.0-3.0-8.4-8.5,故正确。B.反应中 (2)设反应后生成NaC1O的质量为x。 生成丙与丁的质量比为(3.0一0.8); Cl+2NaOH--NaClO+NaCl+HO (1.0-0.1)-22:9,故错误。C.反应后乙 71 74.5 质量减小,是反应物,甲、丙、丁反应后质量 14.2g 2 都增大,都是生成物,即乙分解生成甲、丙。 71:74.5-14.2g·x x-14.9g 丁,因此乙是化合物,故正确。D.如化学计 混合溶液中次氢酸纳的质量分数为 量数之比是1:1时,丙和丁的相对分子质 14.9gx100%~7.5%。 200g 量之比可能为22:9,故正确。 5.C (3)设84消毒液中含次氢酸钢的质量分数 为y%, 6.(1)2NaO+2CO-2NaCO+O %35.5. 35.×100% 6% (2)11:32 y~12.6 点拨:(1)根据题意可知,过氧化钟与二氧化 答:(2)混合溶液中次氢酸纳的质量分数为 碳反应生成碳酸纳和氧气,该反应的化学方 7.5%。(3)该84消毒液中次氢酸钟的质 程式为2NaO+2CO--2NaCO+O。 量分数为12.6%。 (2)设原混合物中CO。的质量为。. 第亡单元 碳和碳的氧化物 2NaO+2CO--2NaCO+O △77 156 88 212 212-156-56 课题1 碳单质的多样性 2 5.6g -,解得x-8.8g,原混合物中O。 第1课时 碳的单质 88 565.6g 【基础过关】 的质量为34.4g-8.8g-25.6g,C0。与 1.C 点拨;钻石是一种碳单质,在常温下,碳 O. 的质量比为8.8g;25.6g-11:32。 的化学性质非常稳定,因此可以长时间 7.(1)混合物(2)4(3)2:7(4)2HO 保存。 通电2H。+O 点拨:(1)黑火药含有 2.D 3.C 疏、木炭和硝酸钾等,属于混合物。(2)由质 4.C 点拨:有新物质生成的变化是化学变 量守恒定律:反应前后钟原子数目不变,则 化,石墨、金刚石是两种不同的物质,石墨 x-4。(3)偏二甲腊(C。HN)中氢、氮元 转化为金刚石的过程中,有新物质生成,属 素的质量比为(1×8):(14×2)-2:7。 于化学变化。 5.B 点拨:由题给信息可知,碳纳米管是从 有限数目的原子构成,粒径为1~10纳米, 石墨中剥离出的,应具有与石墨相同的导 是纳米尺度上原子和分子的集合体,因而 电性和可燃性;石墨是碳的单质,故碳纳米 也被称作“人造原子”,D错误 管不可能是化合物;由题图可知,碳纳米管 5.A 点拨;“碳海绵”的主要成分是石墨和 中每1个碳原子连接3个碳原子。 碳纳米管两种碳单质,碳单质在常温下化 6. B 点拨:毛笔笔头在氧气中点燃产生能使 学性质不活泼;在高温条件下可还原CuC 澄清石灰水变浑浊的气体,则该气体为二 生成Cu;氧气充足时,在O。中完全燃烧生 氧化碳,根据质量守恒定律可知,反应前后 成CO。;“碳海绵”具有疏松多孔的结构,故 元素种类不变,反应物氧气中含有氧元素 其具有吸附性,可处理海上石油泄漏。 则笔头原料中含有碳元素,A正确;墨汗的 6.C 点拨:解本题的关键是明确“同素异形 主要成分是骨胶和炭黑,墨汗中含有多种 体是由同种元素组成的不同单质”。A项 物质,属于混合物,B错误;清洗砚台不宜 中CO和CO。不是单质,是化合物;B项中 用硬物大力擦试,说明制作视台的材料具 液氧和氧气是同一种物质;D项中冰 有的性质是质地较软或硬度较小,C正确 (H.O)和干冰(CO。)都是化合物;故A、B. 在宣纸制作过程中,从纸聚中用竹帘榜纸 D都不符合题意。 属于将固体和液体分离,该过程利用了过 7.D 点拨;石墨希是含有碳元素的纯净物 滤的原理,D正确。 属于碳单质,A错误;石墨和石墨唏的结愁 7.(1)4(2)用作铅笔芯原料 (3)SioCo 不同,不是同一种物质,B错误;根据题图 8.(1)碳原子排列方式不同 (2)导电 甲可知,含2%石墨 的纤维紫外线透过率 (3)吸附 最低,因此遮阳伞材料最好选用含2%石墨 【素养提升】 的纤维材料制作,C错误;根据题图乙可 1.B 点拨;本炭、活性炭都具有吸附作用,但 知,石墨 海水淡化膜允许通过的微粒是 活性炭的吸附作用比木炭强,故选B 水分子,D正确 2.A 3.C 8.(1)AD C (2)吸附 (3)Na。CO 4.C 点拨;碳量子点与碳单质的结构不同 Na、C 所以物理性质不相同,A错误;碳量子点是 9.集气瓶内红棕色逐渐变浅 漏斗中的液面 一种通常仅由几千个原子构成的纳米级别 上升 吸附 小于 点拨;由于木炭具有 材料,碳原子的最外层电子数没有改变,B 吸附性,会吸附红棕色的二氧化氮气体,气 错误;碳量子点通常是由无定型和晶态的 体的颜色会变浅,同时由于气体被吸附,瓶 碳核组成,所以制备碳量子点材料的原材 中的压强会减小,在大气压的作用下,漏斗 料中含有碳元素,C正确;量子点一般为球 中的液面会上升。 形或类球形,结构包括核、壳两个部分,由 10.(1)硅原子和碳原子的最外层电子数相同 (2) 5.C 点拨;内嵌氢原子的富勒 是由两种元 【物质的结构】 【物质的性质】 素组成的纯净物,不属于单质,属于化合 石墨中碳原子排列层状一 质硬 金刚石中碳原子排列呈立体母架状质软 物;富勒炀含有碳元素,故充分燃烧有二氧 活性炭结构呈孔状 -易吸附物质 化碳生成;富勒炀不一定是黑色。 (3)作钻头(合理即可) 6.C 7.D 点拨:设4g碳单质全部转化为CO,需 第2课时 碳单质的化学性质 要氧气的质量为x。 【基础过关】 12 32 1. B 2.C 3. B 4.D 5.A 4g 6.C 点拨:碳单质与氧化铜在高温条件下反 124g 32×4g~10.7g 应生成铜和二氧化碳,随着反应的进行,固 32 2- 12 体的总质量逐渐减小,至完全反应后不再 4.g碳单质全部转化为C0。只需要10.7g 发生改变。N点时恰好完全反应,则M点 氧气,则4g碳单质和12g氧气在密闭容 对应的固体物质有碳单质、氧化铜、铜三 器中充分反应后氧气有剩余,因此最后容 种。N点对应的固体为铜,是红色。由质 器内的气体为CO:和O。 量守恒定律可得,固体减小的质量等于生成 高温 8.(1)黑色固体变为红色固体 C+2CuO 气体的质量,则反应后产生气体的总质量为 2Cu+CO。 还原 (2)澄清石灰水开始 (a一b)g。反应前后固体中铜元素的质量不 变浑浊 (3)操作简单 集中火焰,提高温 变,但固体的总质量逐渐减小,0~/min 度 内,固体中铜元素的质量分数逐渐增大。 (4)液体倒流,引起试管炸裂 9.(1)C+O。点CO。(氧气充足)(合理即可) 【素养提升】 1.C 点拨:单质碳在常温下化学性质不活泼, 点燃2CO(氧气不足) (2)2C+O. 但在点燃或加热等条件下能和许多物质发 生反应,因此碳在高温时化学性质活泼,具 有还原性和可燃性,但碳在空气(或氧气)不 足时,燃烧的产物为CO,而不是CO。。 2.D 点拨:根据题中所给信息可知:加热后 课题2 碳的氧化物 有红色物质生成可判断黑色粉末中含Cu 元素,即含CuO,有CO。生成可确定原混 第1课时 二氧化碳 合物中含碳元素,且是固体还原剂,即为炭 粉,故选D. 【基础过关】 3.A 4.B 1.A