5.3.1 结构多样的碳单质-【帮课堂】2024-2025学年八年级化学全一册同步学与练（沪科版·上海五四学制2024）

主题3 物质的组成与结构 专题5 物质的微观构成 课题3 结构多样的碳单质（1） 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1.结合碳单质的实例，认识物质结构决定性质。 2.通过实验探究，认识碳单质的重要化学性质。 3.基于结构多样的碳单质，体会研究物质的组成与结构对认识和创造物质的重要意义。 一、碳元素何以组成多样的碳单质 金刚石、石墨、足球烯是三种典型碳单质，但它们的性质有很大差异，研究表明，这与碳原子在空间排列方式不同密切相关。 1. 金刚石 纯净的金刚石一般为无色透明、正八面体形状的固体，天然金刚石经加工打磨后，就是璀璨夺目的钻石（图 5.17）。 金刚石是天然存在的最硬的物质，可用来制作钻探机的钻头，还可用于切割玻璃、削磨金属等（图 5.18）。 2. 石墨 石墨是一种深灰色、有金属光泽的细鳞片状固体（图 5.20），质软，石墨可用于制铅笔芯；石墨耐高温，可以制成模具来铸造金属；拉链不顺滑，用铅笔涂一涂，就可以轻松拉上，说明石墨具有良好的润滑性。 【观察与思考】 （1）在一张白纸上用 6B 铅笔（6B 表示笔芯很软）画两条宽度约 1 cm 的不相交的线，两条线的首尾端分别形成相距约 1 cm 的两个开口。 （2）将迷你灯泡的两根导线分别用胶带粘在一个开口处，再将 9 V 电池放在另一个开口处，使得电池的正、负极可以触碰到两条石墨线，如图5.21所示，观察灯泡是否发光。 （3）移去电池，用橡皮擦断其中任意一条线（注意擦干净），再将电池重新接上，并观察灯泡是否发光。 现象记录：正、负极触碰两条石墨线后，灯泡发光；擦断石墨线后，灯泡不亮。 实验结论：石墨能导电。 木炭、活性炭、焦炭、炭黑等都是由微小的石墨晶体和少量杂质组成的，统称无定形碳。因此，严格地说，无定形碳不属于碳的单质。 木炭因其疏松多孔的结构而具有吸附能力，可以吸附一些食品或工业产品里的色素和异味。活性炭是经活化处理的无定形碳，木炭、焦炭等无定形碳都可以转化成活性炭。活性炭吸附作用比木炭更强，常被用于制作防护口罩、防毒面具，除味剂，净水器等，也可被用于脱色制白糖（图 5.22）。人们还利用活性炭来吸附因装修产生的对人体有害的气体。 【观察与思考】活性炭的吸附作用 向盛有 100 mL 水的烧杯中，滴入 1 滴红墨水，再向其中加入约 2 g 活性炭颗粒，并用玻璃棒充分搅拌，静置一段时间后，观察并记录实验现象。 现象记录：红墨水褪色。 实验结论：活性炭具有吸附作用。 3. 足球烯 20 世纪 80 年代，科学家发现了一类新的以单质形式存在的碳—— C60（图5.23）。每个 C60 分子由 60 个碳原子构成，分子结构酷似足球，如图 5.24 所示。因此，C60 被称为足球烯。 C60 的独特结构决定了它具有一些特殊的性质。因此，C60 在生物、环境、材料、能源等领域具有广阔的应用前景。在研究 C60 的基础上，科学家还发现了由单层或多层石墨形成的管状碳原子簇，即碳纳米管（图 5.25）。碳纳米管因其独特的结构而具有很高的机械强度和优异的电学特性，在材料、催化、信息等诸多领域中有广泛应用。例如，利用碳纳米管制备的导电浆料，能够极大地提升锂离子电池的容量。 总而言之，金刚石、石墨和足球烯等都是由碳元素组成的不同的单质，它们的物理性质之所以有很大差异，是因为碳原子的排列方式不同。 【讨论与交流】 1. 结合以上几种碳单质的性质和用途，讨论物质的性质与用途之间的关系。物质的性质决定用途，用途体现性质。 2. 由石墨制金刚石，从组成元素角度分析，你认为可能吗？石墨和金刚石都由碳原子构成的，只是碳原子的排列方式不同，改变碳原子排列方式可能将石墨转变为金刚石。 例 题 导 引 问题： 金刚石、石墨和 C60 的性质与组成、结构有关。 （1）这三种碳单质，都是由碳原子直接构成的吗？金刚石、石墨这两种不同的碳单质由碳原子构成，C60这种碳单质由C60分子构成。 （2）高温润滑剂在某些工业领域上有着重要应用，我们应选择金刚石还是石墨作为高温润滑剂？能作为高温润滑剂使用的物质应兼具耐高温和润滑性这两个特点，石墨耐高温且具有良好的润滑性。金刚石硬度很大、不具有润滑性，因此，可选用石墨作为高温润滑剂。 + 1．金刚石的下列用途，不是利用它的高硬度的是 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】 A、金刚石用作钻头，利用的是其硬度大的性质，不符合题意； B、金刚石用作轴承，利用的是其硬度大的性质，不符合题意； C、金刚石用作钻戒，利用的是其折光的性质，符合题意； D、金刚石用作刻刀，利用的是其硬度大的性质，不符合题意。 故选：C。 2．石墨可以用作高温下工作的润滑剂，这是因为它 A．能导电 B．有润滑性 C．熔点低 D．无吸附性 【答案】B 【详解】石墨粉常用作高温工作的机器的润滑剂，这是根据它的熔点高、具有滑腻性，与能导电、无吸附性无关。 故选B。 3．总结石墨的物理性质和用途，填写下表。 物理性质 用途 质软 有滑腻感 熔点高、良好的导电性 【答案】 制铅笔芯、作润滑剂 电极材料 【详解】物质的性质决定物质的用途，因石墨质软、有滑腻感，所以石墨可以用于制铅笔芯、作润滑剂；因石墨熔点高、良好的导电性，所以石墨可以用于电极材料。 4．碳及其化合物与我们的生活密切相关，请依据如图回答问题： (1)图①利用了该碳单质 的性质。 (2)图②中用到的碳单质是 。 (3)图③利用了该碳单质的 性。 【答案】(1)硬度大 (2)石墨 (3)吸附 【详解】（1）图1中碳单质可用于制玻璃刀，说明该碳单质是金刚石，金刚石是天然存在的最硬的物质，故可用于切割玻璃，故利用了硬度大的性质； （2）图②中碳单质应是石墨，石墨质软，且是灰黑色，容易留下痕迹，可用于制铅笔芯； （3）图③中活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，故可作吸味剂。 5．下面是碳的几种单质的结构示意图，图中小球均代表碳原子。 (1)上图中表示石墨的是 。 (2)三者的物理性质存在很大差异的原因是 。 【答案】(1)乙 (2)碳原子的排列方式不同 【详解】（1）石墨为空间层状结构，故图乙表示石墨的结构。 （2）物质的结构决定性质，甲图金刚石中碳原子是空间网状结构排列的，乙图石墨中碳原子是空间层状结构排列的，故甲、乙物理性质存在很大差异的原因是碳原子的排列方式不同。 6．每个分子是由 构成的，的分子结构形似足球，的独特结构决定了它具有一些特殊的性质，可应用于 、 、能源及医学等领域。 【答案】 60个碳原子 超导 催化 【详解】C60是由分子构成，每个C60分子中含有60个原子构成； C60可用于超导、催化、能源及医学等领域。 7．石墨是一种灰黑色、有金属光泽的固体。石墨很 ，有 感。石墨的 ，具有优良的 性能。 【答案】 软 滑腻 熔点高 导电 【详解】石墨是一种灰黑色的有金属光泽而不透明的鳞片状固体，石墨很软、有滑腻感，具有优良的导电性能，可用作电极、电刷等。 8．纯净的金刚石是无色透明的固体。它是天然存在的 的物质。可用来 、 、加工坚硬的金属，以及装在钻机的钻头上，钻凿坚硬的岩层等。 【答案】 最硬 裁玻璃 切割大理石 【详解】纯净的金刚石是无色透明的固体，它是天然存在的最硬的物质，可用来裁玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属，以及装在钻机的钻头上，钻凿坚硬的岩层等。 ►问题一 金刚石 【典例1-1】“没有金刚钻，不揽瓷器活”，这句话体现了金刚石 A．熔点高 B．硬度大 C．光学性能好 D．化学性质稳定 【答案】B 【详解】“没有金钢钻，别揽瓷器活”，这句俗语来源于传统瓷器修复——锔瓷。工匠用金刚钻给瓷器钻洞修补，说明金刚石的硬度大。故选B。 【典例1-2】（24-25九年级上·重庆·期末）我国在“嫦娥五号”上使用的记忆合金、SiC颗粒增强铝基复合材料、高性能芳纶纤维等材料引起了全世界的关注。硬度非常大的SiC，其结构类似金刚石，则构成SiC的微观粒子是 A．分子 B．原子 C．离子 D．原子团 【答案】B 【详解】硬度非常大的SiC，其结构类似金刚石，金刚石由原子构成，故SiC由原子构成。故选B。 【解题必备】 1.金刚石是天然最硬的物质，是自然界中硬度最大，不是硬度最大。 2.纯净的金刚石是纯净物。 3.金刚石具有立体网状结构，是硬度大的原因。 4.石墨转变为金刚石，是物理变化。 【变式1-1】十八世纪，拉瓦锡用放大镜聚集日光使玻璃罩内的金刚石燃烧，得到二氧化碳。坦南特进一步研究确认金刚石仅由碳元素组成。下列说法错误的是 A．金刚石属于金属单质 B．金刚石燃烧过程放出热量 C．金刚石具有可燃性 D．聚集日光使温度达到金刚石的着火点 【答案】A 【详解】A、金刚石是由碳元素组成的物质，属于非金属单质，A选项错误； B、金刚石燃烧过程放出热量，B选项正确； C、金刚石能燃烧，说明具有可燃性，C选项正确； D、金刚石的温度需要达到着火点才能燃烧起来，聚集日光使温度达到金刚石的着火点，D选项正确。 故选：A。 【变式1-2】下列关于“物质—用途—性质”的说法不正确的是 A．氧气—医疗救护—供给呼吸 B．氮气—食品防腐—常温下化学性质稳定 C．氢气—火箭发射—可燃性 D．金刚石—永久钻石—无色透明 【答案】D 【详解】A、氧气具有氧化性，能供给呼吸，可用于医疗救护，不符合题意； B、常温下氮气化学性质稳定，很难与其他物质反应，可用于食品防腐，不符合题意； C、氢气具有可燃性，可用作燃料，可用于火箭发射，不符合题意； D、钻石是经过仔细研磨的金刚石（碳的单质），碳在常温下化学性质不活泼，很难与其它物质发生反应，故能长时间保存，符合题意。 故选D。 【变式1-3】一块金刚石可以从不同的角度进行研究。下列不属于化学研究范畴的是 A．金刚石的产地在哪里 B．金刚石的组成成分 C．金刚石有哪些性质 D．金刚石的微观结构如何 【答案】A 【分析】化学是一门研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的自然科学。 【详解】A、金刚石的产地在哪里，不属于化学研究的范畴，属于地理研究的范畴，该选项符合题意； B、金刚石的组成成分属于化学研究范畴，该选项不符合题意； C、金刚石有哪些性质属于化学研究范畴，该选项不符合题意； D、金刚石的微观结构如何属于化学研究范畴，该选项不符合题意。 故选A。 ►问题二 石墨 【典例2-1】（24-25九年级上·河北廊坊·期中）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 【答案】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。 【典例2-2】（24-25九年级上·内蒙古通辽·期末）下列物质的用途错误的是 A．石墨——作电极 B．氮气——作保护气 C．氧气——作燃料 D．干冰——作制冷剂 【答案】C 【详解】A、石墨具有良好的导电性，可以做电极，用途正确，不符合题意； B、氮气化学性质稳定，不容易参加化学反应，可以做保护气，用途正确，不符合题意； C、氧气有助燃性，没有可燃性，不可用作燃料，用途错误，符合题意； D、干冰为固体二氧化碳，升华吸热使温度降低，可以做制冷剂，用途正确，不符合题意。 故选C。 【解题必备】 “炭”和“碳”的区别是：“碳”是元素的名称，属于化学用语，常写在含碳元素的单质、化合物的名称中，如一氧化碳、二氧化碳等。“炭”不是化学用语，无定形炭是人工制造的碳单质， 都含有少量杂质，为表示区别，常写：木炭、活性炭、焦炭、炭黑等。 【变式2-1】（24-25九年级上·吉林·期末）下列物质的用途和性质对应不正确的是 A．石墨为灰黑色质软的固体，可用于生产铅笔芯 B．氦气密度小于空气，可用于填充探空气球 C．氮气难溶于水，可用作保护气 D．一氧化碳有可燃性，可用作燃料 【答案】C 【详解】A、石墨为灰黑色质软的固体，可用于生产铅笔芯，选项正确； B、氦气密度小于空气，可用于填充探空气球，选项正确； C、氮气化学性质不活泼，可用作保护气，选项错误； D、一氧化碳有可燃性，可用作燃料，选项正确； 故选C。 【变式2-2】氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料，具有多种不同结构。其中立方氮化硼的结构与金刚石类似，而六方氮化硼的结构和性能与石墨极为相似，俗称“白石墨”。下面说法错误的是 A．氮化硼中硼元素的化合价为+3 B．立方氮化硼的硬度较小 C．六方氮化硼可作为高温润滑剂 D．构成六方氮化硼的粒子是氮原子和硼原子 【答案】B 【详解】A、化合物中元素正负化合价之和为零，氮化硼中氮元素显-3价，则硼元素显+3价，A选项正确； B、金刚石是自然界硬度最大的物质。结构决定性质，立方氮化硼的结构与金刚石类似，则立方氮化硼的硬度较大，B选项错误； C、石墨可以作为润滑剂，六方氮化硼的结构和性能与石墨极为相似，且六方氮化硼属于耐高温的陶瓷材料，则六方氮化硼可作为高温润滑剂，C选项正确； D、石墨由碳原子构成，六方氮化硼的结构和性能与石墨极为相似，则构成六方氮化硼的粒子是氮原子和硼原子，D选项正确。 故选：B。 ►问题三 C60 碳纳米管 【典例3-1】富勒烯 C60的结构和世界杯使用的足球相似，如图所示，下列说法正确的是 A．C60属于单质 B．C60是由60个碳原子构成 C．C60 在氧气中完全燃烧产物是CO D．C60 和石墨元素组成不同 【答案】A A、C60是由碳元素组成的单质，说法正确； B、一个C60分子是由60个碳原子构成，说法不正确； C、C60 在氧气中完全燃烧产物是二氧化碳，说法不正确； D、C60 和石墨都是由碳元素组成的纯净物，说法不正确； 故选A。 【典例3-2】对于“金刚石、石墨、C60完全燃烧后，都只生成 CO2”这句话下列说法正确的是 A．金刚石、石墨、C60是同一种物质 B．金刚石、石墨、C60是由碳元素组成的不同单质 C．金刚石、石墨、C60分子中虽然碳原子排列方式不同，但性质还是相同的 D．这三种物质分别由三种碳元素组成的单质，因此虽然都由碳元素组成，但不是同一种物质 【答案】B 【详解】A、金刚石、石墨、C60为不同的碳单质，该选项说法不正确； B、金刚石、石墨、C60是由碳元素组成的不同单质，该选项说法正确； C、金刚石、石墨、C60分子中，碳原子排列方式不同，则它们的物理性质不同，该选项说法不正确； D、这三种物质都是由相同的碳元素组成的单质，该选项说法不正确。 故选B。 【解题必备】 C60 由分子构成，C60 结构稳定。 【变式3-1】如图为金刚石、石墨、C60结构示意图，下列说法正确的是（　　） A．金刚石、石墨属于单质，C60属于化合物 B．它们都是由碳元素组成的，属于同一种物质 C．这三种物质中碳原子的排列方式不同 D．石墨在一定条件下转化为金刚石属于物理变化 【答案】C 【详解】A、金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的纯净物，都属于单质，故A错误； B、金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的纯净物，它们属于不同的物质，故B错误； C、由图示可知，金刚石、石墨和C60这三种物质中碳原子的排列方式不同，故C正确； D、石墨和金刚石属于不同的物质，所以石墨在一定条件下转化为金刚石属于化学变化，故D错误。 故选C。 【变式3-2】（23-24九年级上·山西大同·期末）研究人员发明了世界上最黑的物质…“超级黑”，它看上去非常之黑，几乎能吸收所有的可见光。“超级黑”是用比头发细一万倍的碳纳米管所制造，其传导热的效率为铜的7倍，坚固程度为钢的10倍。下列说法正确的是 A．“超级黑”是一种新型的化合物 B．在一定条件下“超级黑”能够燃烧 C．“超级黑”、金刚石、石墨、C60都是由碳原子构成的 D．“超级黑”中碳元素的化合价为+4 【答案】B 【详解】A、“超级黑”是由碳元素组成单质，故说法错误； B、超级黑”是由碳元素组成，在一定条件下，“超级黑”能够燃烧生成二氧化碳，故说法正确； C、C60是由碳分子构成，故说法错误； D、“超级黑”是由碳元素组成单质，单质化合价是零，故说法错误。 故选B。 1．（2024·湖南长沙·中考真题）物质的性质决定物质的用途。下列含碳物质中，常用于去除冰箱、汽车中的异味的是 A．活性炭 B．金刚石 C．石墨 D． 【答案】A 【详解】A、活性炭具有疏松多孔的结构，具有吸附性，用于去除冰箱、汽车中的异味，故正确； B、金刚石无吸附性，不能用于去除冰箱、汽车中的异味，故错误； C、石墨无吸附性，不能用于去除冰箱、汽车中的异味，故错误； D、C60不能用于去除冰箱、汽车中的异味，故错误。 故选A。 2．（23-24八年级下·山东淄博·期末）金刚石和石墨都是由碳元素组成的碳单质，两者物理性质存在明显差异的原因是 A．原子种类不同 B．原子大小不同 C．原子质量不同 D．原子排列方式不同 【答案】D 【详解】金刚石和石墨的物理性质差异很大是因为它们的原子排列方式不同，金刚石中，碳原子的排列方式是正八面体结构，而石墨中的碳原子的排列方式是层状结构。 故选D。 3．木炭和活性炭都具有很强的吸附能力，是由于 A．都是无定形碳 B．其碳原子的排列方式不同 C．它们的密度小 D．都是疏松多孔，表面积大 【答案】D 【详解】木炭和活性炭都具有很强的吸附能力，是由于他们都是疏松多孔，表面积大，与它们的状态、结构、密度、化学性质无关。 故选D。 4．下列物质的性质与用途对应关系不正确的是 A．金刚石硬度大——裁玻璃 B．石墨有滑腻感——用作电极 C．焦炭有还原性——冶炼金属 D．木炭具有可燃性——用作燃料 【答案】B 【详解】A、金刚石硬度大，可裁玻璃，选项正确； B、石墨具有导电性，可作电极，选项错误； C、焦炭具有还原性，能冶炼金属，选项正确； D、木炭具有可燃性，可用作燃料，选项正确。 故选B。 5．（24-25九年级上·黑龙江·期中）下列物质的用途中错误的是 A．利用氮气制氮肥 B．活性炭填充滤毒罐 C．石墨作干电池正极 D．木炭用于制墨 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A、氮气含有氮元素，可用于制氮肥，A选项正确； B、活性炭疏松多孔，具有吸附性，可以吸附各种有毒有颜色有气味的物质，能用活性炭填充滤毒罐，B选项正确； C、石墨导电性良好，能用作干电池正极，C选项正确； D、木炭呈块状，不适用于制墨，炭黑呈粉末状，化学性质稳定，可用于制墨，D选项错误。 故选：D。 6．（24-25九年级上·四川巴中·期末）我国高铁的发展走在了世界前列。高铁列车依靠车顶的受电弓滑板与接触网持续摩擦获取电力如图所示，石墨可用于制造受电弓滑板，这一应用与石墨的下列性质有关的是 ①有金属光泽    ②导电性    ③滑腻感    ④熔点高    ⑤还原性 A．①②③ B．②③④ C．②③⑤ D．②④⑤ 【答案】B 【详解】高铁列车依靠车顶的受电弓滑板与接触网持续摩擦获取电力，石墨可用于制造受电弓滑板，说明石墨具有良好的导电性、滑腻感，同时摩擦会产生热量，说明石墨熔点高。该用途与石墨具有金属光泽、石墨的还原性无关，则正确的是②③④。 故选：B。 7．（24-25九年级上·上海虹口·期末）自来水生产中加入活性炭的作用是 A．消毒杀菌 B．吸附异味 C．凝聚小颗粒 D．氧化有机物 【答案】B 【详解】活性炭具有吸附性，能够吸附色素和异味等，因此自来水生产中加入活性炭的作用是吸附异味； 故选：B。 8．（24-25八年级上·山东东营·期中）下列说法错误的是 A．金刚石和石墨都是由碳原子构成的 B．金刚石和石墨性质的差异是由碳原子之间形成的不同的化学结构决定的 C．构成物质的微观粒子相同，物质表现出的性质就相同 D．石墨在一定的条件下转变成金刚石的过程中，发生的变化属于化学变化 【答案】C 【详解】A、金刚石和石墨都是由碳原子构成的，A选项正确； B、金刚石和石墨都是由碳原子构成的，它们性质的差异是由碳原子之间形成的不同的化学结构决定的，B选项正确； C、构成物质的微观粒子相同，物质表现出的性质不一定相同，金刚石和石墨都是由碳原子构成的，它们的物理性质差异较大，C选项错误； D、石墨和金刚石是不同的物质，石墨在一定的条件下转变成金刚石的过程中，有新物质生成，发生的变化属于化学变化，D选项正确。 故选：C。 9．（24-25九年级上·安徽合肥·期末）同素异形体是指由同种元素组成，但原子排列方式不同的单质，下列关于同素异形体的说法错误的是 A．金刚石与石墨属于同素异形体 B．同素异形体间物理性质不同，化学性质相似 C．在一定条件下同素异形体间可以相互转化 D．同素异形体之间的转化属于物理变化 【答案】D 【详解】A、同素异形体是指由同种元素组成，但原子排列方式不同的单质，金刚石与石墨都是由碳元素组成的碳单质，但它们的碳原子的排列方式不同，属于同素异形体，说法正确，不符合题意； B、同素异形体是指由同种元素组成，但原子排列方式不同的单质，因此同素异形体间物理性质不同，化学性质相似，说法正确，不符合题意； C、在一定条件下同素异形体间可以相互转化，如氧气和臭氧可以相互转化，说法正确，不符合题意； D、同素异形体之间的转化过程中有新物质生成，属于化学变化，说法错误，符合题意。 故选：D。 10．科学家利用冲击波可将石墨在皮秒内转变为六方金刚石。石墨转化为金刚石发生改变的是 A．碳原子的结构 B．碳原子的质量 C．碳原子的体积 D．碳原子的排列方式 【答案】D 【详解】金刚石和石墨都是碳原子直接构成的碳单质，两者的碳原子排列方式不同，所以石墨转化为金刚石发生改变的是碳原子的排列方式。 故选D。 11．用机械剥离法从石墨中剥离制得的石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的新型纳米材料。有科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。下列说法不正确的是 A．从石墨中机械剥离出石墨烯属于物理变化 B．石墨烯的导电性比金属强 C．石墨烯中的碳原子与金刚石中的碳原子大小相同 D．石墨烯是一种新型化合物 【答案】D 【详解】A、从石墨中机械剥离出石墨烯，分离过程只是改变了石墨的微观结构，使其层状结构得以剥离，没有生成新物质，属于物理变化，故A不符合题意； B、由题意可知，石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，因此石墨烯的导电性比金属强，故B不符合题意； C、石墨烯中的碳原子与金刚石中的碳原子大小相同，故C不符合题意； D、石墨烯是只含C元素的纯净物，属于单质，故D符合题意。 故选D。 12．中国科学家成功制备出石墨双炔包覆的锑纳米空心立方盒，可用作钠离子电池负极材料。已知：①石墨烯和石墨双炔均由碳原子构成，具有优良的导电性；②石墨双炔可实现氦气的分离提纯，原理如右图。下列说法不正确的是 A．石墨烯和石墨双炔均可作电极材料 B．石墨烯和石墨双炔的组成元素相同 C．石墨烯和石墨双炔具有的优良导电性属于化学性质 D．石墨双炔分离提纯氦气的原理与过滤操作的原理相似 【答案】C 【详解】A、根据“石墨烯和石墨双炔均由碳原子构成，具有优良的导电性”可知，石墨烯和石墨双炔均可作电极材料，该选项说法正确； B、根据“石墨烯和石墨双炔均由碳原子构成”可知，石墨烯和石墨双炔都是由碳元素组成，故石墨烯和石墨的组成元素相同，该选项说法正确； C、石墨烯和石墨双炔具有优良的导电性，不需要通过化学变化表现出来，属于物理性质，该选项说法不正确； D、根据图示可知，石墨双炔能通过较小的分子，阻隔较大的分子，从而将较大的分子与较小的分子分离，其原理与过滤原理类似，该选项说法正确。 故选C。 13．下列关于碳的各种模型（如图）的说法，不正确的是 A．图1是碳原子的原子结构示意图，由图可知碳原子的质子数、电子数均为6 B．由图2可知一个碳原子的质量为12.01 C．图3中三种物质都由碳元素组成 D．图3中石墨与金刚石的结构不同，所以物理性质也不同 【答案】B 【详解】A、由碳原子的结构示意图可知，碳原子的质子数、核外电子数均为6，故此项正确； B、根据元素周期表中碳元素的相关信息，碳的相对原子质量是12.01，而不是一个碳原子的质量，故此项错误； C、图3中三种物质都是由碳元素组成的单质，故此项正确； D、石墨与金刚石物理性质不同是因为碳原子排列方式不同或结构不同，故此项正确。 故选B。 14．①由同种元素组成的不同单质，如金刚石和石墨、红磷和白磷等，其物理性质 ，但化学性质 。 ②同种元素组成的不同单质间可以相互转化，如石墨在一定条件下能转化为金刚石，这一转化过程中属于 。 ③木炭和活性炭的吸附性是 ，所以木炭、活性炭对其他物质的脱色过程是 。 【答案】 不同 相同 化学变化 物理性质 物理变化 【详解】①由同种元素组成的不同单质，由于元素组成相同，所以其化学性质相同，又由于内部原子的排列方式不同，所以物理性质有所不同。 ②同种元素组成的不同单质，虽然元素组成相同，但是属于不同物质，所以它们之间的转化属于化学变化。 ③木炭和活性炭的吸附性不需要通过化学变化表现出来，所以是物理性质，木炭、活性炭对其他物质的脱色过程没有产生新物质，所以是物理变化。 15．碳和碳的化合物在生产生活中有着重要作用，请根据所学知识回答下列问题。 (1)如图1将碳棒接入电路，灯泡发光，说明碳棒具有 性，碳属于 （填“金属”或“非金属”）单质。 (2)如图2点燃一支蜡烛，把冷碟子放在火焰的上方，过一会儿冷碟子底部出现黑色物质，该黑色物质是 ，该实验说明蜡烛中含有 元素。 【答案】(1) 导电 非金属 (2) 炭黑 碳 【详解】（1）将碳棒接入电路，灯泡发光，说明碳棒具有导电性； 碳是石旁，属于非金属单质； （2）如图2点燃一支蜡烛，把冷碟子放在火焰的上方，过一会儿冷碟子底部出现黑色物质，该黑色物质是蜡烛燃烧不完全生成的炭黑； 根据质量守恒定律，化学反应前后，元素种类不变，故蜡烛在一定含有碳元素。 16．下面是碳的几种单质的结构示意图，图中小圆圈均代表碳原子。 （1）甲、乙两种物质物理性质有较大差异的原因是 。 （2）物质甲的名称是 ，利用它硬度大的性质可以制作 。 （3）乙物质层与层之间能发生滑动，具有滑腻感，据此请写出它的一种用途 。 （4）物质丙的化学式为C60，它的一个分子是由60个碳 构成的。 【答案】 碳原子的排列方式不同 金刚石 钻头 润滑剂 原子 【详解】（1）甲、乙两种物质物理性质有较大差异的原因是：碳原子的排列方式不同； （2）物质甲是金刚石； 利用它硬度大的性质可以制作钻头； （3）乙物质层与层之间能发生滑动，具有滑腻感，可用作润滑剂； （4）物质丙的化学式为C60，它的一个分子是由60个碳原子构成的。 1．“碳海绵”是世界上最轻、吸油力最强的固体材料，主要成分是石墨烯和碳纳米管（二者都是碳单质）。“碳海绵”由碳元素组成，具有疏松多孔的结构。下列关于“碳海绵”的说法不正确的是 A．是一种新型的碳单质 B．具有较强的吸附性 C．难溶于水 D．可处理海上泄漏的石油 【答案】A 【详解】A、单质是由一种元素组成的纯净物，“碳海绵”成分是石墨烯和碳纳米管（二者都是碳单质），因此“碳海绵”属于混合物，不属于碳单质，A选项错误； B、“碳海绵”具有疏松多孔的结构，是世界上最轻、吸油力最强的固体材料，可知“碳海绵”具有较强的吸附性，B选项正确； C、“碳海绵”主要成分是石墨烯和碳纳米管，墨烯和碳纳米管都难溶于水，可知“碳海绵”难溶于水，C选项正确； D、“碳海绵”是世界上吸油力最强的固体材料，可用于处理海上泄漏的石油，D选项正确。 故选：A。 2．（24-25九年级上·黑龙江·单元测试）我国科学家实现等离子体宏观制备石墨烯，石墨烯的性质与石墨相似。下列关于石墨烯的说法不正确的是 A．石墨烯能与氧气反应 B．石墨烯具有良好的导电性 C．常温下石墨烯的化学性质活泼 D．石墨烯具有还原性 【答案】C 【详解】A、石墨烯由碳原子构成，碳一定条件下可与氧气反应，所以石墨烯在一定条件下能与氧气反应，故选项说法正确； B、石墨具有良好的导电性，因此石墨烯具有良好的导电性，故选项说法正确； C、碳常温下化学性质稳定，因此石墨烯在常温下化学性质稳定，故选项说法错误； D、石墨烯由碳原子构成，碳具有还原性，因此石墨烯具有还原性，故选项说法正确。 故选：C。 3．（24-25九年级上·辽宁·单元测试）石墨烯可用机械剥离法从石墨中剥离制得。它是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体（如图所示），图中每一个小球代表一个碳原子。它是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。关于石墨烯，下列说法不正确的是 A．石墨烯和金刚石都由碳元素组成 B．石墨烯的导电性比银强 C．石墨烯中每个碳原子被三个六元环共用 D．石墨烯属于化合物 【答案】D 【详解】A、石墨烯和金刚石都由碳元素组成，故A不符合题意； B、由题意可知，石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，所以石墨烯的导电性比银强，故B不符合题意； C、由石墨烯的结构可知，石墨烯中每个碳原子为三个六元环共用，故C不符合题意； D、石墨烯是由碳元素组成的纯净物，属于单质，故D符合题意。 故选D。 4．两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 【答案】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。 5．观察下图，下列叙述都正确的一组是 ①碳元素可以组成多种单质 ②以上都是碳单质，它们的物理性质都相同 ③金刚石、石墨、C60结构不同，它们完全燃烧的产物也不同 ④石墨与金刚石结构不同，但石墨在一定条件下可以转化为金刚石 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 【答案】C 【详解】①同种元素能组成不同种物质，碳元素可以组成多种单质，叙述正确； ②由于构成物质的排列方式不同，故物理性质存在很大的差异，叙述错误； ③金刚石、石墨、C60的组成元素相同相同，故燃烧产物相同，叙述错误； ④石墨与金刚石结构不同，但石墨在一定条件下可以转化为金刚石，叙述正确。 以上①④正确。 故选C。 6．（23-24九年级上·山东临沂·期末）石墨烯由石墨制成，科学家用石墨烯膜制成“筛子”。当海水流过该膜时，钠离子和氯离子被水分子包裹而不能通过，独立的水分子却能通过（如图）。下列有关说法正确的是 A．石墨烯与C60的结构相同 B．石墨烯常温下可还原氧化铜 C．“筛掉”氯化钠的过程类似于吸附操作 D．上述过程可应用于海水淡化 【答案】D 【详解】A、由图可知，石墨烯的结构与C60的结构不相同，此选项错误； B、石墨是由碳元素组成的单质，碳单质具有还原性，所以石墨在高温下可还原氧化铜，此选项错误； C、当海水流过该膜时，钠离子和氯离子被水分子包裹而不能通过，独立的水分子却能通过，“筛掉”氯化钠的过程类似于过滤操作，此选项错误； D、当海水流过该膜时，钠离子和氯离子被水分子包裹而不能通过，独立的水分子却能通过，能除去海水中溶解的氯化钠，该过程可应用于海水淡化，此选项正确。 故选D。 7．氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料，具有多种不同结构。其中立方氮化硼的结构与金刚石类似，而六方氮化硼的结构和性能与石墨极为相似，俗称“白石墨”。下面说法错误的是 A．氮化硼中硼元素的化合价为+3 B．立方氮化硼的硬度较小 C．六方氮化硼可作为高温润滑剂 D．构成六方氮化硼的粒子是氮原子和硼原子 【答案】B 【详解】A、化合物中元素正负化合价之和为零，氮化硼中氮元素显-3价，则硼元素显+3价，A选项正确； B、金刚石是自然界硬度最大的物质。结构决定性质，立方氮化硼的结构与金刚石类似，则立方氮化硼的硬度较大，B选项错误； C、石墨可以作为润滑剂，六方氮化硼的结构和性能与石墨极为相似，且六方氮化硼属于耐高温的陶瓷材料，则六方氮化硼可作为高温润滑剂，C选项正确； D、石墨由碳原子构成，六方氮化硼的结构和性能与石墨极为相似，则构成六方氮化硼的粒子是氮原子和硼原子，D选项正确。 故选：B。 8．（24-25九年级上·黑龙江·单元测试）石墨烯是一种由碳原子构成的碳纳米材料，一层层叠起来就是石墨，1mm厚的石墨大约包含300万层石墨烯。实际上石墨烯本来就存在于自然界中，只是难以剥离出单层结构。石墨烯的制备方法之一是低温扩张法，把石墨粉、钠、液氨按照一定比例混合，在特定装置中进行剥离，然后用去离子水清洗至中性，再放入烘箱内烘干即得石墨烯。制得的石墨烯的比表面积越大，质量越好。科学家测定了烘干温度对制得的石墨烯的比表面积的影响如下图所示。 (1)石墨烯属于 （填“单质”或“化合物”）。 (2)“1mm厚的石墨大约包含300万层石墨烯”，主要说明构成物质的粒子具有的性质是 。 (3)石墨烯可用于制作新能源电池，主要利用石墨烯的 性。 (4)由图可知，制备石墨烯时最佳的烘干温度大约是 ℃。 【答案】(1)单质 (2)粒子很小 (3)导电 (4)225 【详解】（1）石墨烯是由同种元素组成的纯净物，属于单质。 （2）1mm厚的石墨大约包含300万层石墨烯，说明粒子很小。 （3）石墨烯可用于制作新能源电池，主要利用石墨烯的导电性强。 （4）由题图可知，制备石墨烯时最佳的烘干温度大约是225℃。 9．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 。 【答案】(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 (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。 10．（23-24九年级上·河北沧州·期末）在发现C60以前，人们一直认为碳元素只有金刚石和石墨两种单质。1985年英国科学家用大功率激光照射石墨等科技手段得到了C60；1991年日本科学家发现了碳纳米管，它是碳原子以正六边形排列而成的管状结构，其可以提高金属的强度、硬度、磨损性能及热稳定性，可用于纳米机器人、计算机芯片等前沿领域；2004年英国科学家成功制得石墨烯，它是一种由碳原子构成的单层呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，在很多领域都得到广泛的应用，例如2022年北京冬奥会工作人员的防寒服用石墨烯发热材料制作，通过供电能迅速产生热量。 (1)石墨转化为C60发生了 （填“物理”或“化学”）变化。 (2)材料中碳纳米管所提高金属的性能中涉及到的化学性质是 。 (3)冬奥会工作人员的防寒服用石墨烯发热材料制作，通过供电能迅速产生热量，说明石墨烯具有的性质是 （填字母，下同）。 A．导电性 B．导热性 C．吸附性 (4)下面四幅图中表示石墨烯结构的是 。 A． B． C． D． 【答案】(1)化学 (2)热稳定性 (3)AB (4)A 【详解】（1）石墨转化为C60有新物质的生成，所以是化学变化； （2）由材料可知，碳纳米管可以提高金属的强度、硬度、磨损性能及热稳定性，强度、硬度、磨损性能涉及物理性质，热稳定性涉及到化学变化； （3）冬奥会工作人员的防寒服用石墨烯发热材料制作，通过供电能迅速产生热量，说明石墨烯具有的性质是导电性、导热性，故选AB； （4）石墨烯的碳原子是以正六边形紧密排列的单层结构，故选A。 11．（24-25九年级上·黑龙江·单元测试）阅读下列短文，并回答问题。 石墨烯是从石墨中分离出的单层的石墨片，是目前为止最薄的二维纳米碳材料，厚的石墨大约包含300万层石墨烯。因其结构特殊，具有很多优异性能，如高导热性、高导电性及高强度等，被誉为“新材料之王”。 近年来，石墨烯在纺织领域的应用日益广泛，2022年北京冬奥会和冬残奥会的赛时制服就使用了石墨烯材料，其优异性能为参与冬奥会的运动员和工作人员保暖护航。石墨烯的远红外升温特性，能快速升温，高效蓄热，达到超强保暖的效果。图1为石墨烯含量对升温效果影响的测试结果。石墨烯还具有良好的防紫外线性能，可有效防止人体皮肤晒伤老化。图2为不同石墨烯含量的纤维对紫外线透射率影响的测试结果。随着科学技术的发展，石墨烯材料将会应用在更多的产品和领域中。       (1)“厚的石墨大约包含300万层石墨烯”，说明构成物质的微粒 。 (2)对比图1中四条曲线，得到的结论是 。分析图2，为防止人体皮肤被紫外线晒伤老化，最好选择含 石墨烯的纤维。 【答案】(1)体积很小 (2) 相同时间内，石墨烯含量越高的纤维，升温效果越明显 【详解】（1）“ 1mm厚的石墨大约包含300万层石墨烯”，说明构成物质的微粒体积很小； （2）由题图1可知，相同时间内，石墨烯含量越高的纤维，升温越快，效果越好；由图2可知，加有石墨烯的纤维，紫外线透射率较低，且石墨烯含量越高，紫外线透射率越低，则为防止人体皮肤被紫外线晒伤老化，最好选择含2%石墨烯的纤维。 12．（24-25九年级上·黑龙江·单元测试）阅读下列科技短文并回答问题。 钻石由金刚石精加工而成，金刚石是天然存在的最硬的物质。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，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 元素。 (2)用二氧化碳制造钻石过程中发生的是 （填“物理”或“化学”）变化。 (3)下列说法正确的是________（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)金刚石除了精加工成钻石用作装饰品，还可用于 （写出1条即可）。 【答案】(1)碳 (2)化学 (3)ACD (4)制作玻璃刀（合理即可） 【详解】（1）根据反应前后元素种类不变，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）二氧化碳制造钻石过程中，有新物质钻石的生成，所以发生化学变化； （3）A、“空气钻石”的性质与金刚石加工而成的钻石完全相同，所以“空气钻石”的硬度也很大，故正确； B、“空气钻石”的主要成分仍然为碳，可以燃烧，故错误； C、“空气钻石”中碳原子仍在不断运动，故正确； D、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，消耗二氧化碳，所以比开采天然钻石环保，故正确，故选：ACD； （4）金刚石的硬度较大，除了精加工成钻石用作装饰品，还可用于制作玻璃刀。 13．阅读下面科普短文。 人们曾经认为碳元素的单质只有两种，即金刚石和石墨。它的第三 种单质C60在20世纪80年代被发现。它是一种由60个碳原子构成的分子，其结构显然与石墨和金刚石截然不同，是一种由多个正多边形封闭而成的空心球体，形似足球，又名足球烯。 C60在常温下为紫红色晶体，有金属光泽，密度为1.68g/cm3，可溶于甲苯等有机溶剂中。 C60在材料科学、 超导体等方面有着很好的应用前景，成为信息技术和航天技术中的新宠。利用其独特的分子结构，可用于气体贮存、提高金属材料的强度、制得具有优异性能的新型高分子材料。C60在医学上应用广泛，例如：将肿瘤细胞的抗体附着在C60分子上，然后将带有抗体的C60分子引向肿瘤，以达到杀伤肿瘤细胞的目的。 因为C60有许多优异性能，所以C60在很多领域有潜在的应用前景。 依据文章内容，回答下列问题。    （1）单质C60是由 （填“分子”、“原子”或“离子”）构成的。 （2）下列属于C60的物理性质的是 （填字母序号）。 A有金属光泽          B常温下为紫红色晶体 C密度为1.68g/cm3 D由多个正多边形封闭而成的空心球体 （3）推测C60可能的化学性质 。 （4）C60的用途广泛，如： 。 （5）结合此篇短文，谈谈你对“化学”的认识 。 【答案】 分子 ABC 可燃性 用于气体贮存、制得具有优异性能的新型高分子材料等 世界是由物质组成的，化学则是人类认识和改造物质世界的主要方法和手段之一 【详解】（1）单质C60是由分子构成的。 （2）由题干信息可知，属于C60的物理性质的是：有金属光泽；常温下为紫红色晶体；密度为1.68g/cm3； （3）推测C60可能的化学性质：具有可燃性； （4）C60的用途广泛，如用于气体贮存、制得具有优异性能的新型高分子材料等；结合此篇短文，对“化学”的认识有：世界是由物质组成的，化学则是人类认识和改造物质世界的主要方法和手段之一；我们学习、研究化学，是为了认识自然、改造自然，使之为人类服务；化学可以研究自然界现有的物质也可以发现自然界不存在的物质等。 14．（24-25九年级上·江西南昌·期末）石墨烯（C）是一种由碳原子紧密堆积的新材料，是目前人类已知强度最高的物质，单位质量的强度是世界上最好钢铁的100倍，具有优良的导电性和热传导性等，被认为是一种未来革命性的材料。 科学家提出，给石墨烯“打上”许多特定大小的孔，制成单层纳米孔二维薄膜，可进行海水淡化，其工作原理如图所示。工业上可采用甲烷气体（CH4）在高温和Cu﹣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。 根据资料整理下列有关石墨烯的知识卡片。 (1)物理性质： （填一条）。 (2)微观认识： ①石墨烯是由 （填名称）构成。 ②写出图中阴离子的符号 。 (3)应用：石墨烯海水淡化膜允许 （填微粒符号）通过，该过程中水发生了 变化（填“物理”或“化学”）。 (4)制法：工业上制取石墨烯的文字表达式是 。 【答案】(1)具有导电性/热传导性/高强度（合理即可） (2) 碳原子 Cl﹣ (3) H2O 物理 (4)CH4 C + H2 【详解】（1）石墨烯的强度高、具有导电性、热传导性等性质不需要发生化学变化就能表现出来，属于石墨烯的物理性质； （2）①石墨烯（C）是一种由碳原子紧密堆积的新材料； ②钠离子带正电荷，属于阳离子，氯离子带负电荷，属于阴离子，氯离子符号为Cl﹣； （3）由图示可知，石墨烯海水淡化膜允许水分子（符号为H2O）通过，该过程中没有新物质生成，因此水发生了物理变化； （4）工业上可采用甲烷气体（CH4）在高温和Cu﹣Pd催化下分解制取石墨烯，同时产生氢气，反应的文字表达式为：CH4 C+ H2。 15．请按要求回答下列问题： 金刚石(C)的结构 石墨(C)的结构 的结构 (1)保持金刚石化学性质的最小粒子是 (填名称)；保持化学性质的最小粒子是 (填符号)。 (2)以石墨为原料通过高温、高压、催化剂合成金刚石，此变化属于 变化(填“物理”或“化学”)，变化前后 一定不变(填字母)。 A．原子数目   B．分子种类   C．元素质量   D．原子种类    E．分子数目 (3)金刚石和石墨的物理性质存在明显的差异，微观原因是 。 【答案】(1) 碳原子 (2) 化学 ACD (3)碳原子的排列方式不同 【详解】（1）金刚石是由碳原子直接构成的，则保持金刚石化学性质的最小粒子是碳原子； 是由分子构成的，则保持化学性质的最小粒子是； （2）以石墨为原料通过高温、高压、催化剂合成金刚石，有新物质生成，故此变化属于化学变化；根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类、元素质量、原子种类、原子数目、原子质量均不变，故选：ACD； （3）金刚石和石墨都是由碳元素组成的碳单质，但它们的物理性质存在明显的差异，微观原因是碳原子的排列方式不同。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 主题3 物质的组成与结构 专题5 物质的微观构成 课题3 结构多样的碳单质（1） 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1.结合碳单质的实例，认识物质结构决定性质。 2.通过实验探究，认识碳单质的重要化学性质。 3.基于结构多样的碳单质，体会研究物质的组成与结构对认识和创造物质的重要意义。 一、碳元素何以组成多样的碳单质 金刚石、石墨、足球烯是三种典型碳单质，但它们的性质有很大差异，研究表明，这与碳原子在空间排列方式不同密切相关。 1. 金刚石 纯净的金刚石一般为无色透明、正八面体形状的固体，天然金刚石经加工打磨后，就是璀璨夺目的钻石（图 5.17）。 金刚石是天然存在的最硬的物质，可用来制作钻探机的钻头，还可用于切割玻璃、削磨金属等（图 5.18）。 2. 石墨 石墨是一种深灰色、有金属光泽的细鳞片状固体（图 5.20），质软，石墨可用于制铅笔芯；石墨耐高温，可以制成模具来铸造金属；拉链不顺滑，用铅笔涂一涂，就可以轻松拉上，说明石墨具有良好的润滑性。 【观察与思考】 （1）在一张白纸上用 6B 铅笔（6B 表示笔芯很软）画两条宽度约 1 cm 的不相交的线，两条线的首尾端分别形成相距约 1 cm 的两个开口。 （2）将迷你灯泡的两根导线分别用胶带粘在一个开口处，再将 9 V 电池放在另一个开口处，使得电池的正、负极可以触碰到两条石墨线，如图5.21所示，观察灯泡是否发光。 （3）移去电池，用橡皮擦断其中任意一条线（注意擦干净），再将电池重新接上，并观察灯泡是否发光。 现象记录：正、负极触碰两条石墨线后，灯泡发光；擦断石墨线后，灯泡不亮。 实验结论：石墨能导电。 木炭、活性炭、焦炭、炭黑等都是由微小的石墨晶体和少量杂质组成的，统称无定形碳。因此，严格地说，无定形碳不属于碳的单质。 木炭因其疏松多孔的结构而具有吸附能力，可以吸附一些食品或工业产品里的色素和异味。活性炭是经活化处理的无定形碳，木炭、焦炭等无定形碳都可以转化成活性炭。活性炭吸附作用比木炭更强，常被用于制作防护口罩、防毒面具，除味剂，净水器等，也可被用于脱色制白糖（图 5.22）。人们还利用活性炭来吸附因装修产生的对人体有害的气体。 【观察与思考】活性炭的吸附作用 向盛有 100 mL 水的烧杯中，滴入 1 滴红墨水，再向其中加入约 2 g 活性炭颗粒，并用玻璃棒充分搅拌，静置一段时间后，观察并记录实验现象。 现象记录：红墨水褪色。 实验结论：活性炭具有吸附作用。 3. 足球烯 20 世纪 80 年代，科学家发现了一类新的以单质形式存在的碳—— C60（图5.23）。每个 C60 分子由 60 个碳原子构成，分子结构酷似足球，如图 5.24 所示。因此，C60 被称为足球烯。 C60 的独特结构决定了它具有一些特殊的性质。因此，C60 在生物、环境、材料、能源等领域具有广阔的应用前景。在研究 C60 的基础上，科学家还发现了由单层或多层石墨形成的管状碳原子簇，即碳纳米管（图 5.25）。碳纳米管因其独特的结构而具有很高的机械强度和优异的电学特性，在材料、催化、信息等诸多领域中有广泛应用。例如，利用碳纳米管制备的导电浆料，能够极大地提升锂离子电池的容量。 总而言之，金刚石、石墨和足球烯等都是由碳元素组成的不同的单质，它们的物理性质之所以有很大差异，是因为碳原子的排列方式不同。 【讨论与交流】 1. 结合以上几种碳单质的性质和用途，讨论物质的性质与用途之间的关系。物质的性质决定用途，用途体现性质。 2. 由石墨制金刚石，从组成元素角度分析，你认为可能吗？石墨和金刚石都由碳原子构成的，只是碳原子的排列方式不同，改变碳原子排列方式可能将石墨转变为金刚石。 例 题 导 引 问题： 金刚石、石墨和 C60 的性质与组成、结构有关。 （1）这三种碳单质，都是由碳原子直接构成的吗？金刚石、石墨这两种不同的碳单质由碳原子构成，C60这种碳单质由C60分子构成。 （2）高温润滑剂在某些工业领域上有着重要应用，我们应选择金刚石还是石墨作为高温润滑剂？能作为高温润滑剂使用的物质应兼具耐高温和润滑性这两个特点，石墨耐高温且具有良好的润滑性。金刚石硬度很大、不具有润滑性，因此，可选用石墨作为高温润滑剂。 + 1．金刚石的下列用途，不是利用它的高硬度的是 A． B． C． D． 2．石墨可以用作高温下工作的润滑剂，这是因为它 A．能导电 B．有润滑性 C．熔点低 D．无吸附性 3．总结石墨的物理性质和用途，填写下表。 物理性质 用途 质软 有滑腻感 熔点高、良好的导电性 4．碳及其化合物与我们的生活密切相关，请依据如图回答问题： (1)图①利用了该碳单质 的性质。 (2)图②中用到的碳单质是 。 (3)图③利用了该碳单质的 性。 5．下面是碳的几种单质的结构示意图，图中小球均代表碳原子。 (1)上图中表示石墨的是 。 (2)三者的物理性质存在很大差异的原因是 。 6．每个分子是由 构成的，的分子结构形似足球，的独特结构决定了它具有一些特殊的性质，可应用于 、 、能源及医学等领域。 7．石墨是一种灰黑色、有金属光泽的固体。石墨很 ，有 感。石墨的 ，具有优良的 性能。 8．纯净的金刚石是无色透明的固体。它是天然存在的 的物质。可用来 、 、加工坚硬的金属，以及装在钻机的钻头上，钻凿坚硬的岩层等。 ►问题一 金刚石 【典例1-1】“没有金刚钻，不揽瓷器活”，这句话体现了金刚石 A．熔点高 B．硬度大 C．光学性能好 D．化学性质稳定 【典例1-2】（24-25九年级上·重庆·期末）我国在“嫦娥五号”上使用的记忆合金、SiC颗粒增强铝基复合材料、高性能芳纶纤维等材料引起了全世界的关注。硬度非常大的SiC，其结构类似金刚石，则构成SiC的微观粒子是 A．分子 B．原子 C．离子 D．原子团 【解题必备】 1.金刚石是天然最硬的物质，是自然界中硬度最大，不是硬度最大。 2.纯净的金刚石是纯净物。 3.金刚石具有立体网状结构，是硬度大的原因。 4.石墨转变为金刚石，是物理变化。 【变式1-1】十八世纪，拉瓦锡用放大镜聚集日光使玻璃罩内的金刚石燃烧，得到二氧化碳。坦南特进一步研究确认金刚石仅由碳元素组成。下列说法错误的是 A．金刚石属于金属单质 B．金刚石燃烧过程放出热量 C．金刚石具有可燃性 D．聚集日光使温度达到金刚石的着火点 【变式1-2】下列关于“物质—用途—性质”的说法不正确的是 A．氧气—医疗救护—供给呼吸 B．氮气—食品防腐—常温下化学性质稳定 C．氢气—火箭发射—可燃性 D．金刚石—永久钻石—无色透明 【变式1-3】一块金刚石可以从不同的角度进行研究。下列不属于化学研究范畴的是 A．金刚石的产地在哪里 B．金刚石的组成成分 C．金刚石有哪些性质 D．金刚石的微观结构如何 ►问题二 石墨 【典例2-1】（24-25九年级上·河北廊坊·期中）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 【典例2-2】（24-25九年级上·内蒙古通辽·期末）下列物质的用途错误的是 A．石墨——作电极 B．氮气——作保护气 C．氧气——作燃料 D．干冰——作制冷剂 【解题必备】 “炭”和“碳”的区别是：“碳”是元素的名称，属于化学用语，常写在含碳元素的单质、化合物的名称中，如一氧化碳、二氧化碳等。“炭”不是化学用语，无定形炭是人工制造的碳单质， 都含有少量杂质，为表示区别，常写：木炭、活性炭、焦炭、炭黑等。 【变式2-1】（24-25九年级上·吉林·期末）下列物质的用途和性质对应不正确的是 A．石墨为灰黑色质软的固体，可用于生产铅笔芯 B．氦气密度小于空气，可用于填充探空气球 C．氮气难溶于水，可用作保护气 D．一氧化碳有可燃性，可用作燃料 【变式2-2】氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料，具有多种不同结构。其中立方氮化硼的结构与金刚石类似，而六方氮化硼的结构和性能与石墨极为相似，俗称“白石墨”。下面说法错误的是 A．氮化硼中硼元素的化合价为+3 B．立方氮化硼的硬度较小 C．六方氮化硼可作为高温润滑剂 D．构成六方氮化硼的粒子是氮原子和硼原子 ►问题三 C60 碳纳米管 【典例3-1】富勒烯 C60的结构和世界杯使用的足球相似，如图所示，下列说法正确的是 A．C60属于单质 B．C60是由60个碳原子构成 C．C60 在氧气中完全燃烧产物是CO D．C60 和石墨元素组成不同 【典例3-2】对于“金刚石、石墨、C60完全燃烧后，都只生成 CO2”这句话下列说法正确的是 A．金刚石、石墨、C60是同一种物质 B．金刚石、石墨、C60是由碳元素组成的不同单质 C．金刚石、石墨、C60分子中虽然碳原子排列方式不同，但性质还是相同的 D．这三种物质分别由三种碳元素组成的单质，因此虽然都由碳元素组成，但不是同一种物质 【解题必备】 C60 由分子构成，C60 结构稳定。 【变式3-1】如图为金刚石、石墨、C60结构示意图，下列说法正确的是（　　） A．金刚石、石墨属于单质，C60属于化合物 B．它们都是由碳元素组成的，属于同一种物质 C．这三种物质中碳原子的排列方式不同 D．石墨在一定条件下转化为金刚石属于物理变化 【变式3-2】（23-24九年级上·山西大同·期末）研究人员发明了世界上最黑的物质…“超级黑”，它看上去非常之黑，几乎能吸收所有的可见光。“超级黑”是用比头发细一万倍的碳纳米管所制造，其传导热的效率为铜的7倍，坚固程度为钢的10倍。下列说法正确的是 A．“超级黑”是一种新型的化合物 B．在一定条件下“超级黑”能够燃烧 C．“超级黑”、金刚石、石墨、C60都是由碳原子构成的 D．“超级黑”中碳元素的化合价为+4 1．（2024·湖南长沙·中考真题）物质的性质决定物质的用途。下列含碳物质中，常用于去除冰箱、汽车中的异味的是 A．活性炭 B．金刚石 C．石墨 D． 2．（23-24八年级下·山东淄博·期末）金刚石和石墨都是由碳元素组成的碳单质，两者物理性质存在明显差异的原因是 A．原子种类不同 B．原子大小不同 C．原子质量不同 D．原子排列方式不同 3．木炭和活性炭都具有很强的吸附能力，是由于 A．都是无定形碳 B．其碳原子的排列方式不同 C．它们的密度小 D．都是疏松多孔，表面积大 4．下列物质的性质与用途对应关系不正确的是 A．金刚石硬度大——裁玻璃 B．石墨有滑腻感——用作电极 C．焦炭有还原性——冶炼金属 D．木炭具有可燃性——用作燃料 5．（24-25九年级上·黑龙江·期中）下列物质的用途中错误的是 A．利用氮气制氮肥 B．活性炭填充滤毒罐 C．石墨作干电池正极 D．木炭用于制墨 A．A B．B C．C D．D 6．（24-25九年级上·四川巴中·期末）我国高铁的发展走在了世界前列。高铁列车依靠车顶的受电弓滑板与接触网持续摩擦获取电力如图所示，石墨可用于制造受电弓滑板，这一应用与石墨的下列性质有关的是 ①有金属光泽    ②导电性    ③滑腻感    ④熔点高    ⑤还原性 A．①②③ B．②③④ C．②③⑤ D．②④⑤ 7．（24-25九年级上·上海虹口·期末）自来水生产中加入活性炭的作用是 A．消毒杀菌 B．吸附异味 C．凝聚小颗粒 D．氧化有机物 8．（24-25八年级上·山东东营·期中）下列说法错误的是 A．金刚石和石墨都是由碳原子构成的 B．金刚石和石墨性质的差异是由碳原子之间形成的不同的化学结构决定的 C．构成物质的微观粒子相同，物质表现出的性质就相同 D．石墨在一定的条件下转变成金刚石的过程中，发生的变化属于化学变化 9．（24-25九年级上·安徽合肥·期末）同素异形体是指由同种元素组成，但原子排列方式不同的单质，下列关于同素异形体的说法错误的是 A．金刚石与石墨属于同素异形体 B．同素异形体间物理性质不同，化学性质相似 C．在一定条件下同素异形体间可以相互转化 D．同素异形体之间的转化属于物理变化 10．科学家利用冲击波可将石墨在皮秒内转变为六方金刚石。石墨转化为金刚石发生改变的是 A．碳原子的结构 B．碳原子的质量 C．碳原子的体积 D．碳原子的排列方式 11．用机械剥离法从石墨中剥离制得的石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的新型纳米材料。有科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。下列说法不正确的是 A．从石墨中机械剥离出石墨烯属于物理变化 B．石墨烯的导电性比金属强 C．石墨烯中的碳原子与金刚石中的碳原子大小相同 D．石墨烯是一种新型化合物 12．中国科学家成功制备出石墨双炔包覆的锑纳米空心立方盒，可用作钠离子电池负极材料。已知：①石墨烯和石墨双炔均由碳原子构成，具有优良的导电性；②石墨双炔可实现氦气的分离提纯，原理如右图。下列说法不正确的是 A．石墨烯和石墨双炔均可作电极材料 B．石墨烯和石墨双炔的组成元素相同 C．石墨烯和石墨双炔具有的优良导电性属于化学性质 D．石墨双炔分离提纯氦气的原理与过滤操作的原理相似 13．下列关于碳的各种模型（如图）的说法，不正确的是 A．图1是碳原子的原子结构示意图，由图可知碳原子的质子数、电子数均为6 B．由图2可知一个碳原子的质量为12.01 C．图3中三种物质都由碳元素组成 D．图3中石墨与金刚石的结构不同，所以物理性质也不同 14．①由同种元素组成的不同单质，如金刚石和石墨、红磷和白磷等，其物理性质 ，但化学性质 。 ②同种元素组成的不同单质间可以相互转化，如石墨在一定条件下能转化为金刚石，这一转化过程中属于 。 ③木炭和活性炭的吸附性是 ，所以木炭、活性炭对其他物质的脱色过程是 。 15．碳和碳的化合物在生产生活中有着重要作用，请根据所学知识回答下列问题。 (1)如图1将碳棒接入电路，灯泡发光，说明碳棒具有 性，碳属于 （填“金属”或“非金属”）单质。 (2)如图2点燃一支蜡烛，把冷碟子放在火焰的上方，过一会儿冷碟子底部出现黑色物质，该黑色物质是 ，该实验说明蜡烛中含有 元素。 16．下面是碳的几种单质的结构示意图，图中小圆圈均代表碳原子。 （1）甲、乙两种物质物理性质有较大差异的原因是 。 （2）物质甲的名称是 ，利用它硬度大的性质可以制作 。 （3）乙物质层与层之间能发生滑动，具有滑腻感，据此请写出它的一种用途 。 （4）物质丙的化学式为C60，它的一个分子是由60个碳 构成的。 1．“碳海绵”是世界上最轻、吸油力最强的固体材料，主要成分是石墨烯和碳纳米管（二者都是碳单质）。“碳海绵”由碳元素组成，具有疏松多孔的结构。下列关于“碳海绵”的说法不正确的是 A．是一种新型的碳单质 B．具有较强的吸附性 C．难溶于水 D．可处理海上泄漏的石油 2．（24-25九年级上·黑龙江·单元测试）我国科学家实现等离子体宏观制备石墨烯，石墨烯的性质与石墨相似。下列关于石墨烯的说法不正确的是 A．石墨烯能与氧气反应 B．石墨烯具有良好的导电性 C．常温下石墨烯的化学性质活泼 D．石墨烯具有还原性 3．（24-25九年级上·辽宁·单元测试）石墨烯可用机械剥离法从石墨中剥离制得。它是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体（如图所示），图中每一个小球代表一个碳原子。它是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。关于石墨烯，下列说法不正确的是 A．石墨烯和金刚石都由碳元素组成 B．石墨烯的导电性比银强 C．石墨烯中每个碳原子被三个六元环共用 D．石墨烯属于化合物 4．两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 5．观察下图，下列叙述都正确的一组是 ①碳元素可以组成多种单质 ②以上都是碳单质，它们的物理性质都相同 ③金刚石、石墨、C60结构不同，它们完全燃烧的产物也不同 ④石墨与金刚石结构不同，但石墨在一定条件下可以转化为金刚石 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 6．（23-24九年级上·山东临沂·期末）石墨烯由石墨制成，科学家用石墨烯膜制成“筛子”。当海水流过该膜时，钠离子和氯离子被水分子包裹而不能通过，独立的水分子却能通过（如图）。下列有关说法正确的是 A．石墨烯与C60的结构相同 B．石墨烯常温下可还原氧化铜 C．“筛掉”氯化钠的过程类似于吸附操作 D．上述过程可应用于海水淡化 7．氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料，具有多种不同结构。其中立方氮化硼的结构与金刚石类似，而六方氮化硼的结构和性能与石墨极为相似，俗称“白石墨”。下面说法错误的是 A．氮化硼中硼元素的化合价为+3 B．立方氮化硼的硬度较小 C．六方氮化硼可作为高温润滑剂 D．构成六方氮化硼的粒子是氮原子和硼原子 8．（24-25九年级上·黑龙江·单元测试）石墨烯是一种由碳原子构成的碳纳米材料，一层层叠起来就是石墨，1mm厚的石墨大约包含300万层石墨烯。实际上石墨烯本来就存在于自然界中，只是难以剥离出单层结构。石墨烯的制备方法之一是低温扩张法，把石墨粉、钠、液氨按照一定比例混合，在特定装置中进行剥离，然后用去离子水清洗至中性，再放入烘箱内烘干即得石墨烯。制得的石墨烯的比表面积越大，质量越好。科学家测定了烘干温度对制得的石墨烯的比表面积的影响如下图所示。 (1)石墨烯属于 （填“单质”或“化合物”）。 (2)“1mm厚的石墨大约包含300万层石墨烯”，主要说明构成物质的粒子具有的性质是 。 (3)石墨烯可用于制作新能源电池，主要利用石墨烯的 性。 (4)由图可知，制备石墨烯时最佳的烘干温度大约是 ℃。 9．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 。 10．（23-24九年级上·河北沧州·期末）在发现C60以前，人们一直认为碳元素只有金刚石和石墨两种单质。1985年英国科学家用大功率激光照射石墨等科技手段得到了C60；1991年日本科学家发现了碳纳米管，它是碳原子以正六边形排列而成的管状结构，其可以提高金属的强度、硬度、磨损性能及热稳定性，可用于纳米机器人、计算机芯片等前沿领域；2004年英国科学家成功制得石墨烯，它是一种由碳原子构成的单层呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，在很多领域都得到广泛的应用，例如2022年北京冬奥会工作人员的防寒服用石墨烯发热材料制作，通过供电能迅速产生热量。 (1)石墨转化为C60发生了 （填“物理”或“化学”）变化。 (2)材料中碳纳米管所提高金属的性能中涉及到的化学性质是 。 (3)冬奥会工作人员的防寒服用石墨烯发热材料制作，通过供电能迅速产生热量，说明石墨烯具有的性质是 （填字母，下同）。 A．导电性 B．导热性 C．吸附性 (4)下面四幅图中表示石墨烯结构的是 。 A． B． C． D． 11．（24-25九年级上·黑龙江·单元测试）阅读下列短文，并回答问题。 石墨烯是从石墨中分离出的单层的石墨片，是目前为止最薄的二维纳米碳材料，厚的石墨大约包含300万层石墨烯。因其结构特殊，具有很多优异性能，如高导热性、高导电性及高强度等，被誉为“新材料之王”。 近年来，石墨烯在纺织领域的应用日益广泛，2022年北京冬奥会和冬残奥会的赛时制服就使用了石墨烯材料，其优异性能为参与冬奥会的运动员和工作人员保暖护航。石墨烯的远红外升温特性，能快速升温，高效蓄热，达到超强保暖的效果。图1为石墨烯含量对升温效果影响的测试结果。石墨烯还具有良好的防紫外线性能，可有效防止人体皮肤晒伤老化。图2为不同石墨烯含量的纤维对紫外线透射率影响的测试结果。随着科学技术的发展，石墨烯材料将会应用在更多的产品和领域中。       (1)“厚的石墨大约包含300万层石墨烯”，说明构成物质的微粒 。 (2)对比图1中四条曲线，得到的结论是 。分析图2，为防止人体皮肤被紫外线晒伤老化，最好选择含 石墨烯的纤维。 12．（24-25九年级上·黑龙江·单元测试）阅读下列科技短文并回答问题。 钻石由金刚石精加工而成，金刚石是天然存在的最硬的物质。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，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 元素。 (2)用二氧化碳制造钻石过程中发生的是 （填“物理”或“化学”）变化。 (3)下列说法正确的是________（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)金刚石除了精加工成钻石用作装饰品，还可用于 （写出1条即可）。 13．阅读下面科普短文。 人们曾经认为碳元素的单质只有两种，即金刚石和石墨。它的第三 种单质C60在20世纪80年代被发现。它是一种由60个碳原子构成的分子，其结构显然与石墨和金刚石截然不同，是一种由多个正多边形封闭而成的空心球体，形似足球，又名足球烯。 C60在常温下为紫红色晶体，有金属光泽，密度为1.68g/cm3，可溶于甲苯等有机溶剂中。 C60在材料科学、 超导体等方面有着很好的应用前景，成为信息技术和航天技术中的新宠。利用其独特的分子结构，可用于气体贮存、提高金属材料的强度、制得具有优异性能的新型高分子材料。C60在医学上应用广泛，例如：将肿瘤细胞的抗体附着在C60分子上，然后将带有抗体的C60分子引向肿瘤，以达到杀伤肿瘤细胞的目的。 因为C60有许多优异性能，所以C60在很多领域有潜在的应用前景。 依据文章内容，回答下列问题。    （1）单质C60是由 （填“分子”、“原子”或“离子”）构成的。 （2）下列属于C60的物理性质的是 （填字母序号）。 A有金属光泽          B常温下为紫红色晶体 C密度为1.68g/cm3 D由多个正多边形封闭而成的空心球体 （3）推测C60可能的化学性质 。 （4）C60的用途广泛，如： 。 （5）结合此篇短文，谈谈你对“化学”的认识 。 14．（24-25九年级上·江西南昌·期末）石墨烯（C）是一种由碳原子紧密堆积的新材料，是目前人类已知强度最高的物质，单位质量的强度是世界上最好钢铁的100倍，具有优良的导电性和热传导性等，被认为是一种未来革命性的材料。 科学家提出，给石墨烯“打上”许多特定大小的孔，制成单层纳米孔二维薄膜，可进行海水淡化，其工作原理如图所示。工业上可采用甲烷气体（CH4）在高温和Cu﹣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。 根据资料整理下列有关石墨烯的知识卡片。 (1)物理性质： （填一条）。 (2)微观认识： ①石墨烯是由 （填名称）构成。 ②写出图中阴离子的符号 。 (3)应用：石墨烯海水淡化膜允许 （填微粒符号）通过，该过程中水发生了 变化（填“物理”或“化学”）。 (4)制法：工业上制取石墨烯的文字表达式是 。 15．请按要求回答下列问题： 金刚石(C)的结构 石墨(C)的结构 的结构 (1)保持金刚石化学性质的最小粒子是 (填名称)；保持化学性质的最小粒子是 (填符号)。 (2)以石墨为原料通过高温、高压、催化剂合成金刚石，此变化属于 变化(填“物理”或“化学”)，变化前后 一定不变(填字母)。 A．原子数目   B．分子种类   C．元素质量   D．原子种类    E．分子数目 (3)金刚石和石墨的物理性质存在明显的差异，微观原因是 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$