课题1 碳单质的多样性-【新课程能力培养】2024-2025学年新教材九年级上册化学同步练习（人教版2024）

第六单元 碳和碳的氧化物 第六单元 碳和碳的氧化物 知识网络 碳 和 碳 的 氧 化 物 金刚石 物理性质： 无色透明固体、 天然存在的最硬物质 用途： 钻石、 玻璃刀等 石墨 物理性质： 灰黑色、 有金属光泽的固体、 质软、 有滑腻感、 熔点 高、 有优良的导电性 用途： 铅笔芯、 干电池等 常见的 碳单质 化学性质 与氧气反应： C+O 2 点燃 CO 2 （充分燃烧）； 2CO+O 2 点燃 2CO （不充分燃烧） 与某些氧化物反应： 2CuO+C 高温 2Cu+CO 2 ↑； 2Fe 2 O 3 +3C 高温 4Fe+3CO 2 ↑； CO 2 +C 高温 2CO C 60 结构： 每个 C 60 分子由 60个碳原子构成 用途： 超导、 催化、 能源、 医学等领域 物体性质： 无色无臭气体， 难溶于水 碳 的 氧 化 物 一氧 化碳 用途： 冶金工业等 还原性： CuO+CO △ Cu+CO 2 毒性 可燃性： 2CO+O 2 点燃 2CO 2 化学性质 物体性质： 无色无味气体， 能溶于水， 密度比空气大 二氧 化碳 化学性质 H 2 O+CO 2 H 2 CO 3 ； H 2 CO 3 H 2 O+CO 2 ↑ Ca（ＯＨ） ２ +CO 2 CaCO 3 ↓+H 2 O 用途及对 环境影响 影响： 温室效应 用途： 干冰作制冷剂、 灭火剂、 气体肥料、 化工原料等 低碳行动与 可持续发展 减少化石能源使用 使用清洁能源 促进节能产品和技术的开发 植树造林 捕集、 利用、 封存二氧化碳气体 碳 单 质 的 多 样 性 试剂： 大理石或石灰石、 稀盐酸 二氧化碳的 实验室制取 收集： 向上排空气法 原理： CaCO 3 +2HCl CaCl 2 +H 2 O+CO 2 ↑ 装置 制取气体发生装置、 收集装置 发生装置的选择： 依据反应物的状态和反应条件 收集方法的选择： 依据气体的密度、 溶解性 107 九年级 人教版上册 1. 碳单质的物理性质和用途 归纳 ： 结构 、 性质和用途之间的关系 ： 结构 （ 决定 ） 性质 （ 决定 ） （ 反映 ） 用途 2. 金刚石和石墨物理性质差异大的原因是碳原子的排列方式不同 。 3. 无定形碳 ： 包括木炭 、 活性炭 、 焦炭 、 炭黑等 ， 主要成分是碳单质 ， 结构与石墨相似 。 4. 木炭 、 活性炭 ： 具有疏松多孔的结构 ， 因此具有吸附性 ， 属于物理性质 。 基础巩固 达标闯关 知识点 1 碳单质的物理性质和用途 1. 下列有关碳的单质的说法 ， 错误的是 （ ） A. 金刚石和石墨中碳原子的排列方式不同 B. 金刚石和石墨是两种不同的物质 C. 石墨在一定条件下转化为金刚石是物理变化 ， 因为元素未变 D. C 60 的独特结构决定了它具有一些特殊的性质 2. C 60 在能源 、 信息 、 医药等领域有着广阔的应用前景 。 关于 C 60 的叙述不正确的是 （ ） A. 该物质由 C 60 分子构成 B. 该物质由 60 个碳原子构成 C. 其相对分子质量为 720 D. C 60 和 C 70 是两种物质 课题 1 碳单质的多样性 知识清单 第一课时 金刚石 石墨 C 60 物质 性质 用途 金刚石 加工后光彩夺目 可作钻石 天然存在的最硬物质 切割大理石 、 加工坚硬的金属 、 作钻头 石墨 质软 ， 灰黑色固体 铅笔芯 良好的导电性 作电极 、 电刷 C 60 具有一些特殊的物理和化学性质 超导 、 催化 、 能源 、 医学等领域 108 第六单元 碳和碳的氧化物 3. 普通干电池在生活中的用途很广 ， 其构造示意图如右图 。 （ 1 ） 普通干电池用于照明是化学能转化为 。 （ 2 ） 电池中石墨表现出优良的 性能 ； 石墨与金刚石物理 性质差异明显的原因是 。 知识点 2 无定形碳 4. 下列关于碳单质及其相关物质的用途叙述中 ， 错误的是 （ ） ① 干电池里的碳棒是石墨制成的 ② 电冰箱的除味剂是活性炭 ③ 防毒面具用焦炭吸收 有毒气体 ④ 制糖工业用炭黑来吸附有色物质 ⑤ 金刚石不仅能裁玻璃 ， 还能装在钻头上钻 凿坚硬的岩层 A. ①②③ B. ②③④ C. ③④ D. ④⑤ 5. 如图所示 ， 向盛有红棕色二氧化氮 （ NO 2 ） 气体的圆底烧杯中 投入几块烘烤过的小木炭 ， 最终观察到圆底烧瓶内红棕色 ， 导管中液面 。 其原因是 ： 木炭有 作用 ， 使瓶中气体 压强 （ 填 “ 大于 ” “ 等于 ” 或 “ 小于 ”） 外界大气压 。 能力提升 综合拓展 6. 下图是金刚石 、 石墨 、 C 60 、 碳纳米管结构示意图 ， 下列说法正确的是 （ ） A. 这四种物质都很软 ， 可作润滑剂 B. 这四种物质碳原子的排列方式相同 C. 这四种物质完全燃烧后的产物都是 CO 2 D. 这四种物质的结构中都是每个碳原子连接 3 个碳原子 7. 某物质经分析只含有一种元素 ， 下列关于该物质的说法中正确的是 （ ） A. 一定是化合物 B. 一定是混合物 C. 一定是单质 D. 可能是混合物也可能是纯净物 8. （ 1 ） 点燃一支蜡烛 ， 把冷碟子放在蜡烛火焰的上方 ， 如图甲 ， 过一会儿 ， 你将在冷 碟子底部收集到 ， 这个实验说明了 。 （ 2 ） 把一根石墨电极或 6B 的铅笔芯和导线连接在 一起 ， 如图乙 ， 接通电源后灯泡发亮 ， 由此得出的结论 是 。 铜帽 碳棒 （ 含石墨 ） 锌筒 二氧化锰 、 炭黑 氯化铵 、 氯化锌 第 3 题图 NO 2 木 炭 水 第 5 题图 金刚石 石墨 C 60 碳纳米管 第 6 题图 电池 甲 乙 第 8 题图 109 九年级 人教版上册 1. 常温下 ， 碳单质的化学性质不活泼 。 从原子结构的角度分析 ， 碳原子核内质子数为 6 ， 原子结构示意图为 +6 24 ， 最外层有 4 个 电子 ， 化学性质不活泼 。 2. 碳的可燃性 （ 1 ） 碳与充足的氧气 （ 或空气 ） 在点燃的条件下反应 ： C+O 2 点燃 CO 2 。 （ 2 ） 碳与不充足的氧气 （ 或空气 ） 在点燃的条件下反应 ： 2C+O 2 点燃 2CO 。 3. 碳的还原性 （ 1 ） 还原某些金属氧化物 （ 以木炭还原氧化铜为例 ）。 实验现象 ： 试管 ① 中黑色粉末变红色 ； 试管 ② 中澄清石灰水变浑浊 。 试管 ① 中反应的化学方程式 ： 2CuO+C 高温 2Cu+CO 2 ↑ 。 用途 ： 冶炼金属 。 注意 ： a. 实验中酒精灯上加一个金属网罩的作用 ： 集中火焰 ， 提高温度 。 b. 碳和氧化铜粉末要混合均匀的目的 ： 使碳和氧化铜粉末充分接触 。 c. 停止加热时 ， 应先用弹簧夹夹住乳胶管 ， 再熄灭酒精灯 ， 防止灼热的铜再被氧化 ， 同时防 止石灰水倒流炸裂试管 。 d. 实验结束后 ， 应待试管冷却后才能将试管里的粉末倒出 ， 防止灼热的铜再被氧化 。 （ 2 ） 还原某些非金属氧化物 高温条件下 ， 碳能使二氧化碳转化为一氧化碳 ： CO 2 +C 高温 2CO 。 基础巩固 达标闯关 1. 下列物质用途是由化学性质决定的是 （ ） A. 用石墨作电极 B. 用木炭作燃料 C. 用金刚石刻划玻璃 D. 用活性炭除去冰箱内的异味 知识清单 第二课时 C+CuO 澄清 石灰水 网罩 ① ② 110 第六单元 碳和碳的氧化物 2. 如图所示为木炭还原氧化铜的实验 。 （ 1 ） 反应开始后 ， 在盛有澄清石灰水的试管中观察到的现象是 ， 说明反应中有 生成 ， 被加热的试管中发生的化学反应方程式是 。 （ 2 ） 反应完成后 ， 把被加热的试管里的粉末倒在纸上可以看到有 色的铜 ， 这是 由于 。 （ 3 ） 图中酒精灯上加一个金属网罩的作用是 。 （ 4 ） 实验结束时 ， 应先 ， 再撤掉 ， 原因是 （ 写一点即可 ）。 能力提升 综合拓展 3. 国际上 ， 为了使作为历史资料的重要文件和档案在长期保存中签署的姓名清晰 ， 则签 署文件时一般用 （ ） A. 蓝墨水 B. 碳素墨水 C. 蓝黑墨水 D. 墨汁 4. 3 g 木炭和 6 g 氧气在密闭容器中完全反应后 ， 下列叙述中正确的是 （ ） A. 产物全部是 CO B. 产物全部是 CO 2 C. 产物是 CO 和 CO 2 的混合物 D. 木炭过量 ， 产物为 CO 5. 单质硅是制作电子集成电路的基础材料 ， 工业上通过以下反应将自然界中的 SiO 2 转 化为 Si ， 反应方程式为 SiO 2 +2C 高温 Si+2CO↑ 。 下列分析正确的是 （ ） A. 二氧化硅发生了氧化反应 B. 碳发生了还原反应 C. 碳表现出还原性 D. 二氧化硅表现出还原性 6. “ 卖炭翁 ， 伐薪烧炭南山中 。 满面尘灰烟火色 ， 两鬓苍苍十指黑 。 卖炭得钱何所营 ？ 身上衣裳口中食 。” 白居易 《 卖炭翁 》 中的 “ 伐 ” 属于 变化 ， “ 炭 ” 指的是 （ 具体物质名称 ）。 碳在真空环境中高温条件下可以将氧化镁中的镁还原出来 ， 并产生二氧化 碳 ， 请写出发生反应的化学方程式 ： ， 反应前后碳元素的 化合价由 价变为 价 。 素养探究 综合实践 7. 阅读下列科普短文 。 石墨烯是一种单层碳原子晶体 ， 在室温下可以单独稳定存在 （ 过去一直认为这是不可能 第 2 题图 C+CuO 澄清 石灰水 网罩 111 九年级 人教版上册 的 ）， 厚度与一个碳原子直径相当 ， 只有 0.335 nm ， 是目前为止最薄的二维纳米碳材料 。 这 种单层石墨片优异的导电 、 导热性和其他奇特性质激励着科学家不断去探索 。 纺织领域是石墨烯应用的新兴领域 ， 纺织面料里掺入石墨烯后 ， 在低温情况下 ， 石墨烯 可将来自远红外线的热量传送给人体 ， 瞬间升温 ， 同时还可防紫外线等 。 纺织面料的复合纤 维中石墨烯含量对紫外线透过率的影响如图 1 。 石墨烯还可用于橡胶行业 ， 制成石墨烯橡胶 复合材料 ， 能提高导电 、 导热及力学性能 。 石墨烯用量对橡胶复合材料热导率的影响如图 2 。 石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管 ， 因此有希望应用于全新超级计算机 的研发 。 2004 年 ， 科学家用一种非常简单易行的机械剥离法得到石墨烯 ， 之后制备石墨烯的方 法层出不穷 ， 工业上可采用甲烷在高温和 Cu鄄Pd 催化下分解制取石墨烯 ， 同时产生氢气 。 随 着科技水平的提升 ， 石墨烯的应用前景会十分广阔 。 依据文章内容 ， 回答下列问题 。 （ 1 ） 石墨烯是由 （ 填 “ 分子 ” “ 原子 ” 或 “ 离子 ”） 构成的 。 （ 2 ） 石墨和金刚石都是由碳元素组成的单质 ， 但它们的物理性质存在明显差异 ， 原因是 。 （ 3 ） 从材料可知 ， 石墨烯在纺织面料中的作用是 。 （ 4 ） 石墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发 ， 是因为 。 （ 5 ） 由图 2 可以得出的结论是 。 （ 6 ） 下列说法错误的是 （ 填字母序号 ）。 A. 石墨烯属于化合物 B. 复合纤维中石墨烯的含量越高 ， 紫外线透过率越高 C. 在一定条件下 ， 石墨 、 石墨烯分别在氧气中充分燃烧 ， 产物相同 D. 石墨烯将被广泛应用到各个领域 （ 7 ） 请写出工业上制取石墨烯的化学方程式 ： 。 第 4 题图 紫外线透过率 /% 80 60 40 20 0 250 300 350 400 450 波长 /nm 普通纤维 含 1% 石墨 烯的纤维 含 0.5% 石墨烯的纤维 含 2% 石墨烯的纤维 1 2 3 4 5 0.18 0.16 0.14 0.12 热导率 / （ W · m -1 · K -1 ） 石墨烯的用量 / 份 图 1 图 2 112 九年级 人教版上册 粉 锥形瓶 14. （ 1 ） 6 （ 2 ） 产生相同体积的氧气所需的时间 （ 3 ） ③④ （ 4 ） 当过氧化氢浓度为 30% 、 体积为 6 mL 、 锥形瓶 中不加物质 （ 催化剂 ） 时 ， 温度越高 ， 过氧化氢分解速率越大 （ 5 ） 相同时间内实验 ② 产生氧气少 需要加热 水蒸气含 量高 （ 答两点即可 ） （ 6 ） A 第六单元 碳和碳的氧化物 课题 1 碳单质的多样性 第一课时 【 基础巩固 达标闯关 】 1. C 2. B 3. （ 1 ） 电能 （ 或光能 ） （ 2 ） 导电 碳原子排列方式不同 4. C 5. 变浅或消失 上升 吸附 小于 【 能力提升 综合拓展 】 6. C 7. D 8. （ 1 ） 炭黑 蜡烛不充分燃烧可产生炭黑 ， 蜡烛的成分中含有碳元素 （ 2 ） 石墨具有导电性 第二课时 【 基础巩固 达标闯关 】 1. B 2. （ 1 ） 澄清石灰水变浑浊 二氧化碳 2CuO+C 高温 2Cu+CO 2 ↑ （ 2 ） 红 木炭将氧化铜还原成了单质铜 （ 3 ） 集中火焰 ， 提高温度 （ 4 ） 用弹簧夹夹住乳胶管 酒精灯 防止灼热的铜再被氧化 【 能力提升 综合拓展 】 3. B 4. C 5. C 6. 物理 木炭 2MgO+C 高温 2Mg+CO 2 ↑ 0 +4 【 素养探究 综合实践 】 7. （ 1 ） 原子 （ 2 ） 碳原子排列方式不同 （ 3 ） 在低温情况下 ， 石墨烯可将来自远红外线的热量传送给人体 ， 瞬间升 温 ， 同时还可防紫外线 （ 4 ） 石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管 （ 5 ） 石墨烯的用量在 1~2 份时 ， 随着 石墨烯的用量增大 ， 橡胶复合材料热导率增大 ， 石墨烯的用量大于 2 份时 ， 随着石墨烯的用量增大 ， 橡胶复合材料热导率 减小 （ 答案合理即可 ） （ 6 ） AB （ 7 ） CH 4 高温 、 Cu鄄Pd C+2H 2 ↑ 课题 2 碳的氧化物 第一课时 【 基础巩固 达标闯关 】 1. C 2. B 3. A 4. C 5. （ 1 ） 食品冷藏保鲜 （ 合理即可 ） （ 2 ） H 2 O+CO 2 H 2 CO 3 （ 3 ） 植树造林 （ 答案合理即可 ） 【 能力提升 综合拓展 】 6. D 7. C 8. （ 1 ） 不可燃不助燃 （ 2 ） 密度大于空气 能与水反应 9. （ 1 ） 甲 不能证明是二氧化碳使紫色石蕊溶 液变红还是二氧化碳与水反应的生成物使其变红 （ 2 ） 小花变红 （ 3 ） 酸能使紫色石蕊变红 ， 水不能使紫色石蕊变红 （ 4 ） 检验二氧化碳能否使紫色石蕊小花变红 （ 5 ） 小花变红 （ 6 ） 二氧化碳和水能反应生成酸性物质使紫色石蕊小花变红 【 素养探究 综合实践 】 10. （ 1 ） ① 碳 、 氧 ② 二氧化碳分子 （ 2 ） 不可燃不助燃 ， 密度大于空气 将棉芯从烧杯中取出 （ 3 ） ①CO ② 促 进植物的光合作用 （ 答案合理即可 ） （ 4 ） ①CO ②CaCO 3 高温 CaO+CO 2 ↑ ③2Mg+CO 2 点燃 2MgO+C 第二课时 【 基础巩固 达标闯关 】 1. A 2. C 3. D 4. C 5. （ 1 ） 缺少尾气处理装置 在尾管处放一个点燃的酒精灯 （ 2 ） 黑色粉末变红色 CuO+CO △ Cu+CO 2 澄清石灰水变浑浊 【 能力提升 综合拓展 】 6. C 7. B 【 素养探究 综合实践 】 8. （ 1 ） ①Ca （ OH ） 2 +CO 2 CaCO 3 ↓+H 2 O （ 或 CO+CuO △ Cu+CO 2 ） ②D （ 2 ） 紫色石蕊溶液变红 不可燃不助燃 、 密度大于空气 （ 3 ） 2CO+O 2 点燃 2CO 2 （ 答案合理即可 ） 184