【专项练】碳单质的性质及用途-鲁教版（五四制）八年级下册期末专项（初中化学）

1 / 7 专项 碳单质的性质及用途 1．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（ ） A．可燃性 B．还原性 C．常温稳定性 D．质软 2．不同的碳单质有不同的性质和用途，下列有关其性质和用途的说法中，错误的是（ ） A．金刚石的硬度很大——用作钻头 B．C60的分子结构很稳定——制作铅笔芯 C．石墨的导电性优良——制作电极 D．活性炭的吸附作用强——除去异味 3．下列碳单质的性质与用途不相符的是（ ） 选项 性 质 用 途 A 金刚石是天然存在的最硬物质 切割玻璃 B 石墨具有良好的导电性 制作润滑剂 C 活性炭具有吸附性 制作防毒面具 D 焦炭具有还原性 冶炼金属 A．A B．B C．C D．D 4．关于单质碳的性质描述错误的是（ ） A．单质碳在常温下化学性质不活泼 B．单质碳在充足的氧气中燃烧生成二氧化碳 C．高温时单质碳跟二氧化碳不反应 D．高温时碳跟氧化铜反应生成铜和二氧化碳 5．下列碳单质的用途与其化学性质有关的是（ ） A．用石墨粉末作锁的润滑剂 B．用碳素笔书写档案材料 C．用活性炭作冰箱除味剂 D．用金刚石切割玻璃 6．下列有关碳单质的性质和结构，说法正确的是（ ） A．金刚石和石墨的物理性质有很大差异是因为构成它们的原子大小不同 B．用墨书写的字画能保存很长时间而不变色是因为常温下碳的化学性质不活泼 C．C60是原子构成的物质 2 / 7 D．所有碳单质燃烧只生成二氧化碳 7．根据图片信息回答问题： （1）古画保存很长时间而不变色的原因：常温下，碳的化学性质 ； （2）石墨做电刷因为石墨具有 性、 性、熔点高的性质； （3）防毒面具用活性炭做滤毒剂是因为它具有 结构，有很强的 能力； 8．石墨、金刚石和 C₆₀是常见的三种碳单质。下列关于这三种单质的说法不正确的是（ ） A．石墨转化为金刚石属于化学变化 B．它们的物理性质相差较大的原因是碳原子的排列方式不同 C．它们都是由碳元素组成的，其化学性质相似 D．它们都具有优良的导电性 9．下列关于碳的各种模型（如下图）的说法，正确的是（ ） 3 / 7 A．由图 1可推测常温下碳的化学性质很活泼 B．由图 2可知一个碳原子的质量为 12.01g C．图 3中三种物质完全燃烧后的产物相同 D．图 3中石墨、金刚石和 C60三种物质都由原子构成 10．碳单质在不同的反应条件下表现的性质不同，下列说法不正确的是（ ） A．书写档案时规定使用碳素墨水，是因为常温下碳的化学性质稳定 B．金刚石、石墨、C60充分燃烧的产物都是 CO2 C．常温下，活性炭化学性质活泼，可用于吸附气味 D．高温下用碳粉还原氧化铜粉末（如图所示），当澄清石灰水变浑浊，可说明反应已经发生 11．阅读下列资料，完成下面小题： 透明的金刚石、灰黑色的石墨和足球状、空 心球体结构的 60C 都是由碳元素组成的单 质； 碳原子核外电子数为 6，其结构示意图如图 所示。 60C 常温下为固体，能与 K等金属反应生成 超导体材料，如图所示的独特结构决定它 具有一些特殊的物理和化学性质。可用于 超导、催化、医学等领域。 （1）下列关于 60C 的说法中不正确．．．的是（ ） 4 / 7 A．分子具有空心球体结构 B． 60C 中碳元素的化合价为 4 C．每个分子由 60个碳原子构成 D．可用于超导、催化、医学等领域 （2）下列摘录中，属于物质结构描述的是（ ） A．石墨很软 B．金刚石可用来切割大理石 C．碳原子核外电子数为 6 D． 60C 能与 K等金属反应 （3）金刚石、石墨和 60C 和都是由碳元素组成的单质，它们的性质存在着明显差异。其原因是（ ） 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 12．学习碳单质的性质时，某校实验小组的同学为探究碳的化学性质，按下列的实验装置对木炭与氧化铜 的反应进行了实验探究。请你完成下列问题。 （1）液体M是 。（填物质名称） （2）酒精灯加上铁丝网罩的作用是 。 （3） 现象 用化学方程式解释此现象 ①硬质玻璃管内实验现象 ② ③液体M内实验现象 ④ （4）本实验设计中不足之处 。 13．碳在地壳中的含量不高，但它的化合物数量众多，而且分布极广。 5 / 7 根据所学知识回答： （1）图①为碳原子的结构示意图，碳原子最外层电子数为 ，常温下，碳的化学性质 （填“活泼”或“不活泼”）。 （2）图②、③、④对应三种碳单质：图②单质的名称是 ，图④单质的化学式是 。 （3）由同种元素组成的不同单质，互称同素异形体，如红磷和白磷。下列属于同素异形体的有____ _（填 字母标号）。 A．CO和 CO2 B．O2和 O3 C．Na和 Na+ （4）低碳中的“碳”是指_____（填字母序号）。 A．碳单质 B．二氧化碳 C．一氧化碳 （5）作为一名中学生，写出日常生活中能做到的一种“低碳”行为： 。 14．碳及其氧化物性质的应用。 （1）石墨和金刚石物理性质有较大差异的原因是 ；石墨在一定条件下可转变为金刚石，该变 化属于 （填“物理”或“化学”）变化。 （2）我国对石墨烯技术的研究居世界领先地位。石墨烯性能优良，用途独特，比如用作太阳能电池的电极， 这主要是利用了它的 性。 （3）向盛有红棕色二氧化氮气体的集气瓶里投入几小块烘烤过的木炭，红棕色消失，说明木炭具有 能力，其原因是木炭具有 的结构。 （4）模型认知是建立宏观与微观联系的思维方法。上图是三种碳单质的结构模型图，其中 A是 （填 名称）的结构模型图，三种碳单质的化学性质相似，但物理性质却有很大差异，主要原因是 。 15．系统学习掌握有关碳的性质，利于我们对化学的深入研究 （1）常见的单质碳中石墨很软且呈深灰色，而金刚石是自然界存在最硬的物质。两者物理性质差异巨大的 原因是 。 （2）我国古代书法家、画家用墨（用炭黑等制成）书写或绘制的字画能够保存很长时间而不变色，是因为 常温下，碳的化学性质 。 （3）在点燃的条件下，碳与氧气发生反应，当氧气不充足时，其燃烧产物为一氧化碳，如果要减少一氧化 6 / 7 碳的产生，可采取的方法有： （填一条）。 （4）下图是高温条件下，碳还原氧化铜的实验装置图。根据图示回答下列问题 ①酒精灯增加网罩的作用是 。 ②刚开始预热，试管②中立即产生气泡，但石灰水不变浑浊，原因是 ，实验中可以 观察到试管①中 等实验现象，请写出试管①中发生反应的化学方程式 。 16．碳单质在生产生活中有着重要的用途。某学习小组以碳单质为主题，开展项目式学习。 【任务一】认识碳单质的性质和用途 （1）金刚石、石墨都是常见的碳单质，其物理性质差异很大的原因是 。 （2）中国制造的高铁走在世界的前列。高铁动车与电路连接的石墨电刷利用到石墨的性质是___________。 （填字母序号）。 A．稳定性 B．滑腻感 C．还原性 D．导电性 【任务二】碳还原氧化铜实验的探究 某化学兴趣小组对碳和氧化铜在高温下反应的产物进行了如下探究 【查阅资料】 ①氧化亚铜  2Cu O 为红色固体； ②氮气不与碳反应、也不与氧化铜发生反应。 ③氧化亚铜能和稀硫酸反应： 2 2 4 4 2Cu O H SO CuSO Cu H O    ，硫酸铜溶于水形成蓝色溶液 【实验探究】 （3）加热前，通入纯净干燥的氮气，其目的是 。 （4）点燃酒精喷灯，请写出碳和氧化铜反应的化学方程式 。 7 / 7 （5）实验中，方框内试管里观察到的现象 。 探究一：探究生成的气体 【提出问题 1】生成的气体中是否有一氧化碳?数据记录如下（假设固体生成物只有铜）： 反应前 氧化铜 4.80，碳粉 3.00g混合均匀，放入 48.48g的硬质玻璃管中； 反应后 称得硬质玻璃管和固体总质量 54.36g 【数据处理】 （6）经测算，参加反应的碳元素质量为 0.64 g，因此气体生成物是 。 探究二：探究产物的固体成分 【提出问题 2】红色固体中是否有 Cu2O? 【设计实验】 （7）取少量反应后的暗红色固体，加入足量稀硫酸，观察到 现象，说明暗红色固体含 2Cu O。 （8）实验室在真空密闭容器内、相同温度下，按照表中的数据进行碳粉还原氧化铜实验，数字化仪器绘制 出的密闭容器中气体质量随反应时间变化的曲线如图所示。（备注：“目数”是指固体的粗细度，目数越大颗 粒越小） 实验编号 碳粉质量/g 目数规格 氧化铜粉质量/g 对应曲线 Ⅰ 3 200目 40 a Ⅱ 3 1000目 40 b Ⅲ 3 2000目 40 c 分析 a、b、c三条曲线，在所用碳粉质量相同的情况下，碳粉目数与反应速率之间的关系为 。 1 / 6 专项 碳单质的性质及用途 答案解析 1．【答案】C 【解析】用墨书写的典籍保存至今仍不变色，是因为常温下，碳的化学性质稳定，即使受日光照射或与氧 气接触，也不易起变化。 故选 C。 2．【答案】B 【解析】A、金刚石是天然存在的最硬的物质，可用作钻头，故正确； B、石墨质软呈深灰色，可用于制作铅笔芯，故错误； C、石墨具有良好的导电性，可制作电极，故正确； D、活性炭疏松多孔，具有强烈的吸附性，能吸附色素和异味，可用来除去异味，故正确。 故选 B。 3．【答案】B 【解析】A、金刚石用来切割玻璃是因为金刚石较硬，A 性质和用途相符，不符合题意； B、石墨具有良好的导电性，故可用来做电极，B 性质和用途不相符，符合题意； C、活性炭能用来制作 防毒面具是因为活性炭有吸附性，C 性质和用途相符，不符合题意； D、焦炭可用来冶炼金属是因为焦炭有还原性，D 性质和用途相符，不符合题意。 故选 B。 4．【答案】C 【解析】A、单质碳在常温下化学性质不活泼，选项正确； B、单质碳具有可燃性，在充足的氧气中充分燃烧生成二氧化碳，选项正确； C、高温时单质碳跟二氧化碳反应生成一氧化碳，选项错误； D、碳具有还原性，高温时碳跟氧化铜反应生成铜和二氧化碳，选项正确。 故选 C。 5．【答案】B 【解析】A、用石墨粉作锁芯润滑剂，因为石墨质软且具有滑腻感，属于物理性质，故此项错误； B、用碳素笔书写档案材料，利用了碳单质常温下化学性质稳定，属于化学性质，故此项正确； C、用活性炭除冰箱的味，利用了活性炭的吸附性，属于物理性质，故此项错误； 2 / 6 D、金刚石是自然界存在最硬的物质，所以可以用来切割玻璃，硬度大属于物理性质，故此项错误。 故选 B。 6．【答案】B 【解析】A、金刚石和石墨的物理性质有很大差异，是因为碳原子的排列方式不同，故选项错误； B、用墨书写的字画能保存很长时间不褪色，墨中含有炭黑，主要成分是碳，在常温下碳的化学性质不活泼 （即化学性质稳定），故选项正确； C、 60C 是由 60C 分子构成的，故选项错误； D、所有碳单质燃烧不是只生成二氧化碳，也可能生成一氧化碳，故选项错误。故选 B。 【点睛】金刚石和石墨的物理性质有很大差异，是因为碳原子的排列方式不同。 7．【答案】（1）不活泼（或稳定） （2）导电 润滑 （3）疏松多孔 吸附 【解析】（1）古画保存很长时间而不变色的原因：常温下，碳的化学性质不活泼（稳定），不易与其它物质 发生反应，故填：不活泼（或稳定）； （2）石墨做电刷是因为石墨具有导电性、润滑性和熔点高的性质，故填：导电；润滑； （3）活性炭具有疏松多孔的结构，从而具有吸附性，可以在防毒面具中做滤毒剂，故填：疏松多孔；吸附。 8．【答案】D 【解析】A、金刚石和石墨是两种不同的物质，故石墨转化为金刚石有新物质生成，属于化学变化，不符合 题意； B、金刚石、石墨均是由碳原子构成，C60由 C60分子构成，C60分子由碳原子构成，但是碳原子的排列方式 不同，故物理性质差异很大，不符合题意； C、石墨、金刚石和 C60它们都是由碳元素组成的碳单质，化学性质相似，不符合题意； D、石墨具有优良的导电性，金刚石不导电，C60常态下不导电，符合题意。 故选 D。 9．【答案】C 【解析】A、由图 1 可知碳原子的最外层有 4 个电子，在化学反应中既不易得电子，也不易失电子，可推测 常温下碳的化学性质不活泼，说法错误，不符合题意； B、由元素周期表中的一格可知，汉字下方数字表示相对原子质量，相对原子质量单位为“1”，不是“g”，通 3 / 6 常省略不写，故由图 2 可知碳的相对原子质量为 12.01，说法错误，不符合题意； C、图 3 中金刚石、石墨、 60C 都是由碳元素组成的碳单质，均具有可燃性，完全燃烧后的产物都是二氧化 碳，说法正确，符合题意； D、图 3 中石墨、金刚石均由碳原子构成， 60C 由 60C 分子构成，说法错误，不符合题意。 故选 C。 10．【答案】C 【解析】A、书写档案规定必须使用碳素墨水，是因为碳素墨水中含有炭黑，炭黑的主要成分是碳，碳在常 温下化学性质不活泼，故选项正确； B、金刚石，石墨、C60都是碳的单质，均具有可燃性，充分燃烧的产物都是 CO2，故选项正确； C、常温下，活性炭具有疏松多孔的结构，可用于吸附气味，故选项不正确； D、高温下用碳粉还原氧化铜粉末，当澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成，说明反应已经发生，故选 项正确。 故选 C。 11．【答案】1．B 2．C 3．D 【解析】（1）A、由题意可知，C60分子具有空心球体结构，故选项说法正确； B、单质中元素的化合价为 0，C60属于单质，C60中碳元素的化合价为 0，故选项说法错误； C、由 C60可知，每个分子由 60 个碳原子构成，故选项说法正确； D、由题意可知，可用于超导、催化、医学等领域，故选项说法正确； 故选 B； （2）A、石墨质软，是因为石墨具有层状结构，属于物质性质描述，故说法错误； B、金刚石硬度大，可用来切割大理石，是因为金刚石具有正八面体结构，属于用途描述，故说法错误； C、在原子中，碳原子核外电子数为 6，属于原子结构描述，故说法正确； D、C60能与 K 等金属反应，这是物质化学性质的描述，不属于物质结构描述，故说法错误； 故选 C； （3）物质的结构决定物质的性质，金刚石、石墨、C60的碳原子的排列方式不同，导致三种物质的物理性 质差异很大。故选 D。 12．【答案】澄清石灰水 使火焰集中并提高温度 黑色粉末变成红色 2C+2CuO 2Cu + CO  高温 澄清石灰水变浑浊   2 3 22Ca OH +CO Ca O O= C H  没有尾气处 4 / 6 理装置 【分析】碳和氧化铜高温生成铜和二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水。 【解析】（1）碳和氧化铜高温生成铜和二氧化碳，液体 M 用于检验二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变 浑浊，故 M 是澄清石灰水。 （2）酒精灯加上铁丝网罩的作用是使火焰集中并提高温度。 （3） 硬质玻璃管内反应是碳和氧化铜高温生成铜和二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水， 则二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊。 现象 用化学方程式解释此现象 ①硬质玻璃管内实验现象黑色粉末变成红色 ② 2C+2CuO 2Cu + CO  高温 ③液体 M 内实验现象澄清石灰水变浑浊 ④   2 3 22Ca OH +CO Ca O O= C H  （4）本实验中碳和二氧化碳高温生成一氧化碳，有毒，需要除去，故设计中不足之处是没有尾气处理装置。 13．【答案】（1） 4 不活泼 （2）金刚石 C60 （3）B （4）B （5）随手关灯（合理即可） 【解析】（1）由碳原子的结构示意图可知，碳原子最外层电子数为 4，常温下碳的化学性质不活泼； （2）根据结构图可知，图②表示单质的名称是金刚石，图④表示单质是碳 60，其化学式是 C60； （3）同素异形体是指由同一种化学元素组成，因排列方式不同，而具有不同性质的单质，故选 B； （4）低碳中的“碳”是指二氧化碳，故选 B； （5）随手关灯（或双面使用纸张、乘坐公共交通工具出行等合理即可），这些行为可以减少能源消耗，从 而减少二氧化碳排放，符合“低碳”理念。 14．【答案】（1）碳原子的排列方式不同 化学 （2）导电 （3）吸附 疏松多孔 （4）金刚石 碳原子的排列方式不同 5 / 6 【解析】（1）石墨和金刚石物理性质有较大的差异是因为碳原子的排列方式不同，导致它们存在结构不同； 石墨在一定条件下可转化成金刚石，有新物质的生成，属于化学变化，故填：碳原子的排列方式不同；化 学； （2）石墨烯具有导电性，可用作太阳能电池的电极，故填：导电； （3）向盛有红棕色二氧化氮气体的集气瓶里投入几小块烘烤过的木炭，红棕色消失，说明木炭具有吸附能 力，可以吸附色素，是因为木炭具有疏松多孔的结构，故填：吸附；疏松多孔； （4）图 A 的碳原子的排列是空间网状结构，具有这种结构的单质名称是金刚石； 由图可知，三种碳单质都是由碳原子构成，故三者的化学性质相似，碳原子排列方式不同导致形成的结构 不同，使它们的物理性质有很大差异，故填：金刚石；碳原子排列方式不同。 15．【答案】（1）碳原子排列方式不同 （2）稳定 （3）提供充足的氧气/增大氧气的浓度 （4）集中火焰，提高温度 开始排出的是装置内的空气 黑色粉末逐渐变红 2C+2CuO 2Cu+CO  高温 【解析】（1）常见的单质碳中石墨很软且呈深灰色，而金刚石是自然界存在最硬的物质。两者物理性质差 异巨大的原因是碳原子的排列方式不同； （2）我国古代书法家、画家用墨（用炭黑等制成）书写或绘制的字画能够保存很长时间而不变色，是因为 常温下，碳的化学性质稳定，不易与其他物质反应； （3）在点燃的条件下，碳与氧气发生反应，当氧气不充足时，其燃烧产物为一氧化碳，如果要减少一氧化 碳的产生，可采取的方法有：提供充足的氧气（或增大氧气的浓度）； （4）①酒精灯增加网罩的作用是集中火焰，提高温度； ②刚开始预热，试管②中立即产生气泡，但石灰水不变浑浊，原因是开始排出的是装置内的空气，碳与氧 化铜在高温条件下生成铜和二氧化碳，实验中可以观察到试管①中黑色粉末逐渐变红，试管①中发生反应 的化学方程式为： 2C+2CuO 2Cu+CO  高温 。 16．【答案】（1）碳原子排列方式不同 （2）ABD 6 / 6 （3）排净玻璃管内的空气 （4） 2C+2CuO 2Cu+CO  高温 （5）澄清石灰水变浑浊 （6）一氧化碳和二氧化碳 （7）红色固体部分溶解，溶液由无色变为蓝色 （8）碳粉的目数越大，反应速率越快 【解析】（1）金刚石、石墨都是碳原子构成的碳单质，其物理性质差异很大的原因是两种物质中碳原子的 排列方式不同，故填碳原子的排列方式不同； （2）高铁动车与电路连接的石墨电刷利用到石墨的性质是石墨具有导电性、滑腻感且化学性质稳定，故填 ABD； （3）加热前，先通一段时间纯净干燥的氮气，目的是排尽装置中的空气，避免加热不纯的一氧化碳发生爆 炸，故填排尽装置中的空气； （4）碳和氧化铜在高温的条件下反应生成铜和二氧化碳，故反应的化学方程式写为： 2C+2CuO 2Cu+CO  高温 ； （5）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，故实验中，方框内试管里观察到的现象为澄清石灰水变浑浊； （6）反应后生成的气体的质量=4.80g+3.00g+ 48.48g−54.36g=1.92g，参加反应的碳元素质量为 0.64g，则生 成的气体中氧元素的质量=1.92g−0.64g=1.28g，生成的气体中碳元素与氧元素的质量比=0.64g：1.28g=1：2， 二氧化碳中碳元素与氧元素的质量比=12：（16×2）=3：8<1：2，一氧化碳中碳元素与氧元素的质量比=12： 16=3：4>1：2，所以生成的气体是二氧化碳含有一氧化碳，故填二氧化碳和一氧化碳； （7）由题文可知，氧化亚铜与稀硫酸反应生成硫酸铜、铜和水，取少量反应后暗红色固体，加入足量稀硫 酸，观察到红色固体部分溶解，溶液由无色变为蓝色，说明暗红色固体含 Cu2O，故填红色固体部分溶解， 溶液由无色变为蓝色； （8）分析 a、b、c 两条曲线，在所用碳粉质量相同的情况下，碳粉目数与反应速率之间的关系为碳粉的目 数越大，反应速率越快，故填碳粉的目数越大，反应速率越快。