6.1 碳单质的多样性同步学与练-2025-2026学年九年级化学人教版（2024）上册

Chemistry 不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海 课题1 碳单质的多样性 ( 钠及其化合物 ) 【考点清单】 考点1 碳的单质 1．金刚石、石墨和C60的结构、物理性质及性质存在差异的原因 物质 金刚石 石墨 C60 结构模型 宏观组成 都是由 碳 元素组成的单质 构成物质的粒子 碳原子 碳原子 C60分子 化学式 C C C60 物理性质 外观 无色透明的固体 灰黑色的固体 / 光泽 加工后璀璨夺目 有金属光泽 硬度 天然存在的 最硬 的物质 很软 导电性 不导电 优良 物理性质存在差异的原因 碳原子的排列方式不同 2．金刚石、石墨和C60的性质及用途 物质 性质 用途 金刚石 加工后璀璨夺目 作装饰品 硬度大 裁玻璃、切割大理石、作钻机的钻头等 金刚石薄膜透光性好、硬度大 作透镜等光学仪器的涂层 金刚石薄膜导热性好 用于集成电路基板散热，提高芯片性能 石墨 很软、有滑腻感，且为灰黑色 制铅笔芯 导电性好 作电极 导电性好、有滑腻感、熔点高 制高铁列车的受电弓滑板 C60 具有一些特殊的物理和化学性质 可应用于超导、催化、能源及医学等领域 物质性质与用途的关系： 性质 决定 用途，用途 反映 性质 【特别提醒】 ①C60 中的60是指：一个C60分子中含有60个碳原子。 ②同种元素组成的物质不一定是单质，可能是混合物。（如O2和O3混合；红磷和白磷混合等） ③同种元素组成的纯净物才是单质。 ④石墨在高温高压和催化剂的条件下可以转化为金刚石，二者是碳元素组成的不同单质，该转化是化学变化。 3．碳单质的研究进展 碳纳米管 碳纳米管具有尺寸小、机械强度高、导电性好等特点，可应用于材料、催化、信息等诸多领域 石墨烯 优异的导电、导热性和其他奇特性质 4．木炭、活性炭等的性质及用途 在日常生活和工农业生产中，我们常常要用到木炭、焦炭、活性炭和炭黑等。这些物质的主要成分也是碳单质，它们的结构与石墨类似。 木炭 具有疏松多孔的结构，因此它具有吸附能力。可以吸附一些食品和工业产品里的色素，也可以用它来吸附有异味的物质。 活性炭 活性炭的吸附作用比木炭的还要强，主要应用有： ①防毒面具里的滤毒罐就是利用活性炭来吸附毒气； ②制糖工业中利用活性炭脱色生产白糖； ③城市污水、工业废水和饮用水在深度净化处理时都要用到活性炭； ④利用活性炭来吸附室内装修产生的对人体有害的气体。 焦炭 用于冶炼金属 炭黑 制造黑色染料，油墨，油漆等 【特别提醒】 “碳”和“炭”的区别： “碳”是元素名称，常在书写碳元素单质和含有碳元素化合物的名称时使用。如：碳元素、一氧化碳、二氧化碳、碳酸钠、碳酸、碳氢化合物 “炭”表示由碳元素组成的具体物质。只在书写“焦炭、木炭、活性炭、炭黑”这些名称时用。 考点2 碳单质的化学性质 1．在常温下，碳单质的化学性质不活泼（碳原子的最外层电子数为 4 ，不易得失） 用途：用炭黑制成的墨书写绘画，档案用碳素墨水书写，木质电线杆埋入地下部分烤焦增强耐腐蚀性。 2．可燃性（碳单质与氧气反应） 燃烧是否充分 化学方程式 基本反应类型 用途 充分燃烧 C＋O2 点燃 CO2 化合反应 作燃料 不充分燃烧 2C＋O2 点燃 2CO 3．还原性 （1）木炭还原氧化铜实验 木炭还原氧化铜实验装置 实验现象 实验结论 黑色粉末变成 红  色 实验现象说明反应生成了 铜 和 二氧化碳 ，反应的化学方程式为 C＋2CuO 高温 2Cu＋CO2↑ 。 澄清石灰水 变浑浊 实验分析 ①在酒精灯上加网罩的目的：集中火焰，提高温度。 ②反应结束时，要先撤出导管，再停止加热的目的：防止石灰水倒吸入热的试管中，使试管炸裂。 ③用弹簧夹夹紧乳胶管后，要待试管冷却后再将粉末倒出：防止热的铜重新被氧化。 （2）碳与二氧化碳反应： C+CO2 高温 2CO （吸热反应） 【题组精炼】 题组一　碳的单质 1．下列物质中，硬度最大的是（　　） A．C60 B．活性炭 C．石墨 D．金刚石 2．（2023上海中考）冰箱中放入活性炭，目的是（　　） A．制冷 B．除异味 C．加湿 D．节能 3．下列有关碳单质用途的说法错误的是（　　） A．金刚石：用作装饰品 B．活性炭：用于防毒面具 C．石墨：用于裁玻璃 D．C60：用于超导、医学等领域 4．（2023德州中考）如图为金刚石、石墨和C60的结构模型图（图中的小球表示碳原子）。下列有关这三种物质的说法正确的是（　　） A．都是由碳原子直接构成的物质 B．碳原子排列方式都不相同 C．都是灰黑色固体 D．组成元素相同，性质也相同 5．如图是一个简易净水装置。下列说法正确的是（　　） A．品红颗粒较大，不能通过活性炭 B．活性炭结构疏松多孔，可吸附品红分子 C．该装置原理与过滤完全相同 D．将活性炭换成木炭不能达到相似的效果 题组二　碳单质的化学性质 6．（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（　　） A．碳是黑色的 B．碳粉末细小 C．碳不溶于水 D．常温下碳的化学性质稳定 7．（2023秋衡阳期末）下列用途利用了碳单质能与某些氧化物反应的是（　　） A．切割大理石 B．作石墨电极 C．吸附毒气 D．冶炼金属 8．“碳家族”成员很多，用途广泛。下列含碳物质的用途与性质对应错误的是（　　） A．木炭作燃料——可燃性 B．石墨作润滑剂——有滑腻感 C．金刚石作饰品——硬度大 D．活性炭脱色制白糖——吸附性 9．（2023秋乐山期末）市面上销售的一种工艺品——炭雕（主要成分是木炭），集观赏与空气净化于一体。下列关于炭雕的说法错误的是（　　） A．使用时需注意防火 B．为无色透明固体 C．在常温下不易腐朽 D．能吸附室内微量有害气体 10．某化学小组进行木炭还原氧化铜的实验并检验气体产物。下列说法正确的是（　　） A. 试管a中红色固体逐渐变黑 B．试管b中的试剂是澄清石灰水 C．试管口略向下倾斜的目的是防止液体倒吸使试管炸裂 D．反应结束，熄灭酒精喷灯后应立即将试管中的固体倒出 【课后练习】 1．下列关于木炭与氧化铜反应的实验说法不正确的是 A．实验中观察到黑色固体变为红色，澄清石灰水变浑浊 B．核反应中木炭具有还原性 C．若生成的气体中含有一氧化碳，则反应时消耗碳、氧元素的质量比小于3：8 D．酒精灯加网罩的目的是使火焰集中并提高温度 2．实验室将一定量的碳粉和氧化铜粉末混合共热，剩余固体随着时间的关系如图。下列说法不正确的是 A．t1时反应刚开始 B．生成铜的质量一定为ng C．生成气体的质量为(m-n)g D．剩余固体中铜元素的质量分数先变大后不变 3．明代宋应星所著的《天工开物》曾记载了炼锡的方法，其化学方程式为：，发生还原反应的物质是 A．C B．SnO2 C．CO D．Sn 4．如图是碳与其他物质之间的反应及转化关系（“—”表示物质间可发生反应，“→”表示物质间可发生一步转化）。下列说法正确的是（　　） A.反应①的化学方程式为C＋CO2 2CO B．反应②前后碳元素的化合价不变 C．反应③固体质量增大，不符合质量守恒定律 D．反应④中C与O2的质量比为3∶4，一定只生成CO2 5．【科普阅读】 碳元素是人类接触和利用最早的元素之一。由碳元素组成的单质分类如图1。 石墨曾被误认为是含铅的物质。直到18世纪，化学家将石墨与KNO3共熔后产生CO2，才确定了它是含碳的物质。 天然金刚石资源稀少。早期，人们用石墨在高温、高压及催化剂条件下合成金刚石。最近，科学家发现了一种向金刚石晶种中通入甲烷气体，在较低能量作用下培育金刚石的新方法，如图2。 新型碳材料不断面世。如图3，静止在花朵上的“全碳气凝胶”是科学家迄今为止研制出的世界上最轻的固体材料。它的吸油能力非常强，吸收量可达自身质量的900倍。 （1）由图1可知，金刚石属于__________碳（填“无定形”“过渡态”或“晶形”）。 （2）通过石墨与KNO3共熔生成CO2判断石墨是含碳的物质，依据的原理是____________________。石墨可用于________（多选，填序号）。 a．制铅笔芯　　　b．作电池的电极　　　c．脱色制白糖　　　d．作耐高温材料 （3）石墨合成金刚石的过程中发生________变化（填“物理”或“化学”）。甲烷（CH4）在一定条件下培育生成金刚石的同时还会生成另一种单质，反应的化学方程式为_________，该方法的优点是_______。 （4）“全碳气凝胶”能够静止在花朵上，说明它具有______________的性质。根据文中信息推测“全碳气凝胶”的一种合理应用：__________________________________。 Chemistry 不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 6．（教材课后习题改编）完成下列实验并回答问题。 （1）制作简易净水器时，加入的活性炭可以吸附水中的______________。 （2）点燃一支蜡烛，把冷碟子放在蜡烛火焰的上方（如图），过一会儿，观察到碟子底部变黑，该黑色物质是________，该实验说明蜡烛中含有______元素。 （3）取一支铅笔，用小刀削去外层的木质部分，将铅笔芯放在酒精灯火焰上加热，观察到铅笔芯发红；将铅笔芯削成粉末，用手触摸，发现有滑腻感；把铅笔芯与干电池、小灯泡、开关串联成电路，闭合开关，观察到灯泡发亮。铅笔芯的主要成分是________，上述现象说明该物质具有的物理性质是____________、__________，化学性质是_____________。 7．用木炭还原氧化铜的实验如图所示： (1)酒精灯加网罩的目的是 。 (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 。 (3)继续加热，观察到试管①中的现象是 。 (4)请写出试管①中发生反应的化学方程式是： ，该反应中木炭发生了 反应(填“氧化”或“还原”)；表示反应停止的现象 。 (5)该实验结束后，应先 然后再 。 【参考答案】 【题组精炼】 题组一　碳的单质 【答案】1．D　2.B　3.C　4.B　5.B 题组二　碳单质的化学性质 【答案】6．D　7.D　8.C　9.B　10.B　 【课后练习】 【答案】1．C 2．B 3．B 4．A 5．（1）晶形　（2）质量守恒定律　abd （3）化学　CH4C＋2H2　节约能源 （4）密度小　作海上漏油的吸收材料（合理即可） 6．（1）色素和异味　（2）炭黑　碳 （3）石墨　有滑腻感　导电性　可燃性 7．(1)集中火焰、提高温度 (2)此时逸出的气体是试管内的空气，而非二氧化碳 (3)固体由黑色逐渐变红 (4) 氧化 ②试管中导管口没有气泡冒出 (5) ②试管中的导管移出水面 熄灭酒精灯 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$