5.2 碳（同步讲义）化学科粤版2024九年级上册

第五单元 化学式与化学方程式 5.2 碳 教学目标 1. 通过阅读材料，能总结出金刚石和石墨的物理性质和用途，并通过对碳原子排列方式的分析，构建物质宏观和微观之间的联系。 2. 了解无定形碳的一些性质和用途，构建性质和用途之间的关系模型，能从微观角度解释碳的化学性质稳定的原因。 3. 通过分析实例，能说出碳的完全燃烧和不完全燃烧，并认识燃料完全燃烧的重要性。 重点和难点 重点：金刚石、石墨原子排列方式的分析，物质的结构、性质和用途之间的关系。 难点：物质的结构与性质、性质和用途之间的关系。 ◆知识点一 多种多样的碳单质 1. 金刚石、石墨的物理性质和用途 化学式 颜色 形状 硬度 导电性 导热性 润滑性 熔点 用途 金刚石 C 无色透明 正八面体 最 无 无 无 高 划 、切割 、钻探机钻头、制装饰品等 石墨 深灰色、有金属光泽、不透明 细鳞片状 最 之一 良好 良好 电极、 、润滑剂等 2. 木炭、活性炭、焦炭和炭黑的性质与用途 颜色、状态 制法 用途 木炭 的多孔性固体 木材隔绝空气加强热 燃料、 、制活性炭、 活性炭 多孔颗粒状固体 木炭在高温下用水蒸气处理 净化多种气体和液体、 焦炭 多孔性固体 烟煤隔绝空气加强热 炭黑 极细的 粉末 含碳物质不完全燃烧 油墨、 、鞋油、 等，作橡胶制品的填料 注：木炭、活性炭具有 （物理性质），活性炭的吸附性 。 3. C60：C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，这种足球结构的碳分子很 。 4. 金刚石、石墨、C60性质不同的原因：碳原子的排列方式不同。 即学即练 1．（2025·湖南株洲·期中）下列关于碳单质的说法错误的是（　　） A．金刚石和石墨都是由碳元素组成的 B．金刚石硬度大，可用于切割玻璃 C．石墨能导电，可作电极 D．活性炭有吸附性，可除去水中的钙、镁化合物 2．（2025黑龙江哈尔滨·期中）下列物质的用途错误的是（　　） A．金刚石琢磨成钻石 B．炭黑制铅笔芯 C．活性炭做冰箱除臭剂 D．石墨用做高铁受电弓滑板 3．（2025·黑龙江大庆·期中）石墨烯是一种革命性材料，具有优异的光学、电学和力学特性。图为金刚石、石墨和石墨烯的结构模型图，图中小球代表碳原子。下列说法正确的是（　　） ①石墨烯是一种新型化合物 ②三种物质在足量的氧气中完全燃烧的产物相同 ③金刚石和石墨烯是组成相同,但结构不同的两种物质 ④石墨烯有超强的导电性和导热性，金属也有导电性和导热性，说明石墨烯的化学性质和金属相似 A．①④ B．②③ C．①③ D．②③④ ◆知识点二 碳燃烧生成什么 碳具有可燃性，可做燃料。 1. 充分燃烧（氧气充足），化学方程式为 （放出热量多）。 2. 充分燃烧（氧气不充足），化学方程式为 （放出热量少）。 即学即练 4．（2025·安徽·课后作业）下列用途利用了碳单质的化学性质的是（　　） ①石墨作电极  ②制糖工业中用活性炭脱色  ③石墨作润滑剂  ④作燃料  ⑤冶炼金属 A．①②③④ B．②⑤ C．①③⑤ D．④⑤ 5．（2025·黑龙江大庆·期中）碳纳米管是一种由碳原子构成的直径为几纳米的空心管，下列关于碳纳米管的说法错误的是（　　） A．碳纳米管是一种新型化合物 B．碳纳米管材料如果完全燃烧，生成物是二氧化碳 C．碳纳米管材料如果燃烧不完全，生成物是一氧化碳 D．碳纳米管在常温下化学性质稳定 一、碳单质的性质与用途 1．金刚石与石墨 金刚石 石墨 物理性质 无色透明、正八面体形状的固体；加工琢磨后有璀璨夺目光泽；质硬，且是天然存在的最硬的物质 深灰色的有金属光泽而不透明的细磷片状固体；很软且有滑腻感；具有优良的导电性能 用途 装饰品、玻璃裁刀、钻探机钻头、切割大理石、加工坚硬的金属等 电极、铅笔芯、润滑剂等 2．C60：每个C60，分子由60个碳原子构成。形似足球，化学性质稳定。 实践应用 1．近年来研究发现，以新形态存在的碳单质在诸多领域中有重要的应用前景。下列关于碳单质的说法错误的是（　　） A．石墨具有金属光泽，有优良的导电性能，是天然存在的最硬的物质 B．石墨烯和碳纳米管在材料、催化、信息等诸多领域中有重要应用 C．石墨粉和黏土粉末按一定比率混合可以制铅笔芯 D．金刚石、石墨和C60里碳原子的排列方式不同，因此在性质和用途上存在明显差异 二、碳的可燃性 碳具有可燃性，可做燃料。 1. 充分燃烧（氧气充足），化学方程式为C+O2CO2（放出热量多）。 2. 充分燃烧（氧气不充足），化学方程式为C+O2CO2（放出热量少）。 实践应用 2．一定量的木炭在盛有氧气和氮气混合气体的密闭容器中燃烧，有关分析正确的是（　　） A．反应前后混合气体中氮气的质量分数不变 B．反应后容器中气体的组成有3种情况 C．若反应后气体是3种气体的混合物，则其中C、O元素的质量比一定小于3：4 D．若反应后气体是2种气体的混合物，则反应前C与O2的质量比为3：4或3：8 考点一 碳单质的多样性 【例1】（2025·山东淄博·期末）随着科学技术的发展，碳单质不断被发现，如图所示。下列关于碳单质说法正确的是（　　） A．石墨和石墨烯是同种物质 B．金刚石、石墨、C60都是由碳原子构成的 C．石墨和石墨烯都具有优良的导电性，属于化学性质 D．金刚石和石墨物理性质差异大，原因是碳原子排列方式不同 解题要点 1. 金刚石、石墨和 C60 都是由碳元素组成的三种不同单质，它们性质差异明显的原因是碳原子的排列方式不同。 2. 木炭、活性炭：由于木炭和活性炭具有疏松多孔的结构，因此它们具有吸附性。活性炭的吸附作用比木炭强。 【变式1-1】中国人造金刚石产量占全世界的95%以上，而河南省的产量占到80%以上。人造金刚石是将碳原料放置在高压腔体中，通过高温、高压，使碳原料转变为金刚石晶体。下列有关人造金刚石说法不正确的是（　　） A．人造金刚石是由碳原子构成的 B．人造金刚石是由碳元素组成的 C．人造金刚石的过程中，物质结构发生了变化 D．人造金刚石硬度低 【变式1-2】如图为金刚石、石墨和C60的结构模型图，图中小球分别代表碳原子。下列有关说法正确的是（　　） A．三种物质都是由碳原子直接构成的 B．在三种物质中碳原子的排列方式都不相同 C．三种物质在足量氧气中燃烧的产物都不同 D．三种物质的组成元素相同，它们的性质也相同 考点二 碳单质的性质与用途 【例2】（2025·安徽·课后作业）下列物质的性质和用途及其对应关系均正确的是（　　） 选项 物质 性质 用途 A 金刚石 硬度大 作装饰品 B 石墨 颜色为灰黑色 作电极 C 木炭 具有可燃性 冶铁炼钢 D 活性炭 有吸附性 净水 A．A B．B C．C D．D 【变式2-1】（2025·黑龙江哈尔滨·期中）下列物质的用途正确的是（　　） A．金刚石裁玻璃 B．活性炭做电车的电刷 C．用石墨制成的墨汁绘画 D．用木炭脱色制白糖 【变式2-2】在生活生产中碳单质的应用广泛。下列有关含碳物质的性质或用途正确的是（　　） A．活性炭具有吸附性 B．木炭常温下化学性质很活泼 C．金刚石用作电极 D．石墨用作钻探机钻头 考点三 碳的化学性质 【例3】 （2025•湖北武汉期末）石墨、活性炭和木炭在生产生活中有着广泛的应用。回答下列问题： ​ （1）石墨的用途可以是 　 　（选一个即可，填标号）。 A. 用于制铅笔芯 B. 用作电极 C. 用于切割大理石 （2）活性炭作冰箱除味剂，是利用其 　 　（填“物理”或“化学”）性质。 （3）木炭可以作燃料，木炭燃烧的化学方程式为 　 　。 【变式3-1】两份质量相等的碳，一份与足量氧气完全反应生成二氧化碳，另一份与氧气反应全部生成一氧化碳，则前者与后者消耗氧气的质量比为（　　） A．3：4 B．3：8 C．2：1 D．1：2 【变式3-2】（2025·黑龙江绥化·期末）下列说法不能说明碳在常温下化学性质稳定的是（　　） A．用碳素墨水书写档案 B．古代的水墨画保存百年不褪色 C．钻石恒久远，一颗永流传 D．炭雕能吸附室内甲醛 基础达标 1．（2025·江苏无锡·中考真题）金刚石和石墨具有相同的（　　） A．组成 B．结构 C．性质 D．应用 2．（2025·福建·中考真题）下列用于制作简易净水装置的材料中，能吸附色素、去除异味的是（　　） A．塑料瓶 B．小卵石 C．石英砂 D．活性炭 3．碳元素可组成多种单质，下列有关说法不正确的是（　　） A．金刚石的硬度很大 B．每个C60分子是由60个碳原子构成的 C．石墨的导电性良好 D．金刚石、石墨和C60里碳原子排列方式相同 4．（2025·重庆渝中·期末）下列说法不正确的是（　　） A．利用活性炭的稳定性来吸附冰箱中的异味 B．天然金刚石是最硬的非金属单质，可制成钻石 C．利用木炭的还原性来冶炼金属 D．利用石墨的导电性制造石墨电极 5．（2025·河北邯郸·阶段练习）宋代许道宁用墨(主要成分为单质碳)所画的《关山密雪图》保存至今而不变色，这是因为在常温下单质碳（　　） A．熔点高 B．导电性能好 C．化学性质不活泼 D．吸附能力强 6．（2025·湖南益阳·阶段练习）物质的性质决定了物质的用途，下列几种常见物质的性质、用途不一致的是（　　） A．氧气支持燃烧——用于气焊 B．酒精可燃——作消毒剂 C．金刚石硬度大——用于裁玻璃 D．石墨导电——作电极材料 7．（2025•山东营口期末）书写具有保存价值的档案时，按规定应使用碳素墨水（用炭黑等制成）。说明单质碳具有的性质是（　　） A．难溶于水 B．可燃性 C．熔点高 D．常温化学性质稳定 8．（2025•广西南宁月考）下列关于碳单质的说法错误的是（　　） A．金刚石、石墨和C60都具有可燃性 B．焦炭能用于冶炼金属，体现了碳单质具有氧化性 C．石墨具有良好的导电性，能用于制作电极 D．使用碳素墨水书写档案，有利于保存更长的时间 9．（2025·山东烟台·期中）下列有关金刚石、石墨和C60说法不正确的是（　　） A．金刚石是天然存在的最坚硬的物质 B．石墨具有良好的导电性，所以可以用于制造铅笔芯 C．C60由60个碳原子构成的分子 D．用石墨制备金刚石属于化学变化 10．（2025·山东淄博·期末）下列对于碳单质的认识不正确的是（　　） A．金刚石是天然存在的最硬的物质 B．石墨有金属光泽，能导电，属于金属单质 C．活性炭具有吸附性，可以吸附色素和异味 D．炭黑在常温下性质非常稳定 11．（2025·山西忻州·期末）如图为干电池的结构示意图，干电池中含有较多的碳粉和石墨，依据碳元素组成的物质回答下列问题。 (1)下列说法错误的是______(填序号)。 A．石墨具有导电性 B．碳纳米管是化合物 (2)冬天用木炭烤火容易产生 (填化学式)使人中毒。 12．（2025·黑龙江绥化·期末）填空 (1)一定条件下，石墨转化成金刚石，该变化是 变化(填“物理”或“化学”)。古代字画能保存很长时间，这是因为常温下，碳的 稳定。 (2)活性炭作冰箱除味剂，是利用其具有 性。 (3)一氧化碳和二氧化碳化学性质不同的原因是 。 13．（2025·湖北宜昌·阶段练习）性质决定用途，请用相关内容的序号填空： A．冰箱去味剂  B．切割玻璃  C．制干电池电极  D．冶炼金属  E.制油墨 (1)金刚石硬度大，可用来 ； (2)石墨的导电性能好，可用来 ； (3)活性炭的吸附能力强，可用来作 ； (4)单质碳具有还原性，可用来 ； (5)常温下碳的化学性质不活泼，可用来 ； 14．（2025·全国·课后作业）下面是几种含碳物质的结构示意图，图中小球均代表碳原子。 (1)乙属于 （填“单质”或“化合物”）。 (2)在一定条件下，物质乙转化为物质甲是 （填“物理”或“化学”）变化。 (3)物质丙的化学式为 ，从其化学式可以获得的信息是 （写出一条即可）。 综合应用 1．中国林业科学研究院将木材经化学品处理，剥离半纤维素和木质素制成的木材海绵，可以从水中吸附油脂，这种新型海绵在容量、质量和可重复使用性方面超越了现有的所有其他海绵或吸附剂，下列说法正确的是（　　） A．在木质海绵中碳原子不再运动 B．木质海绵不具有疏松多孔的结构 C．木质海绵吸附油污的过程中生成了新物质 D．木材海绵能够有效解决石油和化学品泄漏对世界各地的水体造成的破坏 2．（2025·山东济南·期末）2025年1月10日全球首列碳纤维地铁列车“CETROVO1.0碳星快轨”在青岛地铁1号线开启运营之旅，其车体、转向架构架等主承载结构均采用碳纤维复合材料制造，实现了车辆性能的升级。碳纤维的主要成分是由碳原子直接构成的物质。下列有关说法正确的是（　　） A．碳纤维在氧气中充分燃烧生成二氧化碳 B．碳纤维与金刚石的性质完全相同 C．碳纤维是一种新型化合物 D．碳纤维是一种金属单质 3．（2025·上海·阶段练习）下列对物质的用途的解释正确的是（　　） 选项 用途 解释 A 焦炭能把铁从它的氧化物矿石里提炼出来 焦炭具有可燃性 B 石墨能够作为电池的电极材料 石墨具有润滑性 C 活性炭可作防毒面具的滤毒剂 活性炭具有吸附性 D 用墨书写的字画能长时间保存 碳具有深灰色、质软的性质 4．（2025·安徽马鞍山·阶段练习）科学家成功地从石墨中分离出单层的石墨片(也称石墨烯)，石墨烯是由碳原子形成的六元环呈蜂窝状的二维结构(如图所示)。下列说法正确的是（　　） A．在石墨烯中，每个碳原子连接4个六元环 B．石墨烯在空气中燃烧只生成二氧化碳 C．石墨烯与石墨的性质完全相同 D．石墨烯在一定条件下可还原氧化铜 5．笔墨纸砚”，被称为文房四宝，承载着优秀的中华传统文化。下列说法不正确的是（　　） A．笔尖在氧气中点燃产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，则笔尖中含有碳元素 B．墨汁的主要成分是骨胶和炭黑，所以墨汁属于纯净物 C．墨棒加水在砚台上研磨可得墨汁，说明墨棒的硬度小于砚台 D．宣纸制作过程中有道工序是从纸浆中用竹帘捞纸，该过程利用了过滤的原理 6．（2025·山东泰安·期末）单层石墨称为石墨烯，石墨烯是一种革命性材料，具有优异的光学、电学和力学特性。下列说法正确的是（　　） ①石墨烯是一种新型化合物 ②石墨在一定条件下转变为金刚石是物理变化 ③金刚石和石墨烯分别在足量的氧气中完全燃烧的产物相同 ④金刚石和石墨烯是组成相同但结构不同的两种物质 ⑤金刚石、石墨和足球烯（）都是由碳原子直接构成的 A．①② B．④⑤ C．②③ D．③④ 7．（2025·湖南益阳·阶段练习）我国在化学应用领域的技术研发以及高端制造已经达到世界先进水平。 关于碳纳米管的特性和制备方法的研究已取得很大的进展，重点正在转向其规模化生产和应用领域的研究。碳纳米管是理想的高强度纤维材料，硬度与金刚石相当，同时还拥有良好的柔韧性，有良好的导热性能、独特的光学性能等。常常应用于智能控温的保暖背心和防寒服……超长的碳纳米管还可用作大飞机的结构增强材料、编织防弹衣，用作航空母舰上的飞机缆索。 请根据材料内容回答下列问题。 (1)碳纳米管可用作保暖衣物，是利用了其物理性质______（填字母）。 A．导热性好 B．导电性好 C．硬度大 D．耐高温 (2)碳纳米管能用作大飞机的结构增强材料，是因为其化学性质 （填“稳定”或“不稳定”）。 (3)下列关于碳纳米管的说法正确的是______（填字母）。 A．碳纳米管的化学性质之一是硬度与金刚石相当 B．碳纳米管在空气中不易发生反应 C．碳纳米管的制备方法已经成熟，可大规模生产 D．碳纳米管的应用领域还比较狭窄 8．（2025·湖南长沙·中考真题）认真阅读下列科普短文。 “人才济济”的碳家族 墨是文房四宝之一，在我国书法和绘画中发挥了重要作用。《天工开物》中就有制墨的记载：将桐油、猪油、松枝等进行不完全燃烧，取其产生的黑色粉状物质（主要成分是碳）加水、加胶制成液体，浇注在模具中，干燥后即成墨。 墨的主要成分是炭黑，结构与石墨类似。从石墨中剥离得到的单层石墨片即石墨烯，它被喻为“改变世界的神奇材料”，有优异的导电导热性、超出钢铁数十倍的强度和极佳的透光特性。如果我们把石墨（结构如图所示）当作一本书，其中的每一页纸都可以被认为是石墨烯。 石墨的碳层间距是0.335nm（），能够嵌入锂离子，目前被广泛应用于锂离子电池负极材料。但地球上锂资源有限，钠资源更为丰富，现在正不断加大钠离子电池的研发。石墨的碳层难以嵌入钠离子，与石墨结构相似的物质——硬碳，其结构中存在相互扭曲的碳层，碳层间距约为0.37~0.40nm，能够嵌入钠离子，因此硬碳成为钠离子电池负极材料的优秀候选者。 依据短文内容，回答下列问题： (1)推测桐油、猪油、松枝中一定含 元素。 (2)写出石墨烯的一条物理性质 。 (3)钠离子电池负极材料的优秀候选者是硬碳而不是石墨，原因是 （从结构角度分析）。 拓展培优 1．（2025·重庆渝中·期末）已知A、B为两种黑色粉末，D为红色金属单质。A、B、C、D、E五种物质之间的转化关系如图所示。请回答： (1)C的化学式为 ；D的化学式为 ；E的化学式为 ； (2)反应①的化学方程式为 ； (3)反应②的化学方程式为 ；实验现象是 。 2．（2025·山东泰安·期末）碳和碳的化合物是物质世界中最庞大的家族，请依据有关物质的结构、性质及用途的有关知识，回答下列问题： (1)关于碳元素的单质，下列认识不正确的是___________(填字母序号)。 A．石墨能导电，可用作润滑剂 B．活性炭具有吸附性，可用作冰箱除味剂 C．所有碳单质都很容易燃烧 D．C60在超导、催化、材料、医学等领域具有广泛应用前景 E．炭黑制墨所书写字画历经千年不褪色说明常温下其化学性质稳定 (2)结合下图从微观角度分析，由于金刚石、石墨和C60里 不同，因此它们的性质和用途存在明显的差异。由于二氧化碳和一氧化碳的 不同，其化学性质存在较大差异。 (3)汽车“尾气催化转换器”可以将尾气中有毒的一氧化碳和一氧化氮气体转变为无毒气体，反应的化学方程式为：2CO+2NO2X+N2，其中X的化学式为 。 (4)利用焦炭的 性，高温下将铁矿石(主要成分为Fe2O3)与焦炭焙烧 (写反应的化学方程式)进行工业炼铁。 3．（2025·辽宁沈阳·阶段练习）阅读下列科普短文。 神奇的碳材料 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。石墨烯具有优良的导电和光学性能。 除石墨烯外，科学界还不断研发出新型碳材料，碳气凝胶就是其中一种。将含有石墨烯和碳纳米管两种纳米材料的水溶液低温环境下冻干，去除水分、保留骨架，制造出的一种超轻固体材料被称为“全碳气凝胶”（如图1），是迄今为止世界上最轻的材料。“全碳气凝胶”还是吸油能力最强的材料之一，吸收量可高达自身质量的900倍。碳气凝胶具有优良的吸附性能，在环境净化中发挥重要作用。 科研人员在不同温度下制备了三种碳气凝胶样品，比较其对CO2的选择性吸附性能。他们在不同压强下测定了上述样品对混合气体中CO2吸附的选择性值，实验结果如图2.图中选择性值越高，表明碳气凝胶对CO2的选择性吸附性能越好。未来，碳材料将会有更广阔的应用领域。 根据文章内容，回答问题。 (1)石墨烯微观上是由 构成的。 (2)石墨烯可用于制作新能源电池，主要利用石墨烯的 性。 (3)石墨在生活中用途广泛，请将石墨用途与对应性质连线。 (4)全碳气凝胶可应用在 的领域（一种即可）。 (5)分析图2曲线，得出的实验结论有：a.在实验研究范围内，同一温度下制备的碳气凝胶，压强越大，对CO2的选择性吸附性能越 ；b. 。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第五单元 化学式与化学方程式 5.2 碳 教学目标 1. 通过阅读材料，能总结出金刚石和石墨的物理性质和用途，并通过对碳原子排列方式的分析，构建物质宏观和微观之间的联系。 2. 了解无定形碳的一些性质和用途，构建性质和用途之间的关系模型，能从微观角度解释碳的化学性质稳定的原因。 3. 通过分析实例，能说出碳的完全燃烧和不完全燃烧，并认识燃料完全燃烧的重要性。 重点和难点 重点：金刚石、石墨原子排列方式的分析，物质的结构、性质和用途之间的关系。 难点：物质的结构与性质、性质和用途之间的关系。 ◆知识点一 多种多样的碳单质 1. 金刚石、石墨的物理性质和用途 化学式 颜色 形状 硬度 导电性 导热性 润滑性 熔点 用途 金刚石 C 无色透明 正八面体 最硬 无 无 无 高 划 玻璃 、切割 金属、钻探机钻头、制装饰品等 石墨 深灰色、有金属光泽、不透明 细鳞片状 最软之一 优良 良好 良好 电极、铅笔芯、润滑剂等 2. 木炭、活性炭、焦炭和炭黑的性质与用途 颜色、状态 制法 用途 木炭 灰黑色的多孔性固体 木材隔绝空气加强热 燃料、黑火药、制活性炭、冶炼金属 活性炭 灰黑色多孔颗粒状固体 木炭在高温下用水蒸气处理 净化多种气体和液体、作防毒面具 焦炭 浅灰色多孔性固体 烟煤隔绝空气加强热 冶炼金属 炭黑 极细的黑色粉末 含碳物质不完全燃烧 油墨、油漆、鞋油、燃料等，作橡胶制品的填料 注：木炭、活性炭具有吸附性（物理性质），活性炭的吸附性更强。 3. C60：C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，这种足球结构的碳分子很稳定。 4. 金刚石、石墨、C60性质不同的原因：碳原子的排列方式不同。 即学即练 1．（2025·湖南株洲·期中）下列关于碳单质的说法错误的是（　　） A．金刚石和石墨都是由碳元素组成的 B．金刚石硬度大，可用于切割玻璃 C．石墨能导电，可作电极 D．活性炭有吸附性，可除去水中的钙、镁化合物 【答案】D 【详解】A、金刚石和石墨都是碳元素的同素异形体，即由同一种碳原子构成，只是原子排列方式不同（金刚石是立体网状结构，石墨是层状结构）。正确。 B、金刚石是自然界中硬度最大的物质，其坚硬特性使其常用于切割玻璃、大理石等硬质材料。这属于金刚石的典型应用。正确。 C、石墨具有良好的导电性，因此，石墨常用于制作电极，如干电池中的电极棒。正确。 D、活性炭具有疏松多孔的结构，能吸附色素、异味和某些有机杂质（如氯气），常用于净水器去除异味和颜色。但水中的钙、镁化合物（如硫酸镁）是溶解的离子，活性炭无法有效吸附或去除这些离子。错误。 故选D。 2．（2025黑龙江哈尔滨·期中）下列物质的用途错误的是（　　） A．金刚石琢磨成钻石 B．炭黑制铅笔芯 C．活性炭做冰箱除臭剂 D．石墨用做高铁受电弓滑板 【答案】B 【详解】A、天然采集到的金刚石经过琢磨后可制成璀璨夺目的钻石，用作装饰品，说法正确，不符合题意； B、石墨质软且能在纸上留下灰黑色痕迹，可制作铅笔芯，而不是炭黑，说法错误，符合题意； C、活性炭具有吸附性，能吸附色素及异味，可作冰箱除臭剂，说法正确，不符合题意； D、石墨具有导电性，可作高铁列车的受电弓滑板，说法正确，不符合题意。 故选：B。 3．（2025·黑龙江大庆·期中）石墨烯是一种革命性材料，具有优异的光学、电学和力学特性。图为金刚石、石墨和石墨烯的结构模型图，图中小球代表碳原子。下列说法正确的是（　　） ①石墨烯是一种新型化合物 ②三种物质在足量的氧气中完全燃烧的产物相同 ③金刚石和石墨烯是组成相同,但结构不同的两种物质 ④石墨烯有超强的导电性和导热性，金属也有导电性和导热性，说明石墨烯的化学性质和金属相似 A．①④ B．②③ C．①③ D．②③④ 【答案】B 【详解】①石墨烯是由碳元素组成的纯净物，属于单质，说法错误； ②金刚石、石墨和石墨烯都是由碳元素组成的碳单质，碳单质具有可燃性，在氧气中完全燃烧生成二氧化碳，则三种物质在足量的氧气中完全燃烧的产物相同，说法正确； ③金刚石和石墨烯都是由碳元素组成的碳单质，但它们的碳原子排列方式不同，即结构不同，说法正确； ④石墨烯有超强的导电性和导热性，金属也有导电性和导热性，导电性和导热性是物理性质。石墨烯和金属的化学性质不相似。说法错误； 综上可知，说法正确的是②③，故选：B。 ◆知识点二 碳燃烧生成什么 碳具有可燃性，可做燃料。 1. 充分燃烧（氧气充足），化学方程式为 C+O2CO2 （放出热量多）。 2. 充分燃烧（氧气不充足），化学方程式为 C+O2CO2 （放出热量少）。 即学即练 4．（2025·安徽·课后作业）下列用途利用了碳单质的化学性质的是（　　） ①石墨作电极  ②制糖工业中用活性炭脱色  ③石墨作润滑剂  ④作燃料  ⑤冶炼金属 A．①②③④ B．②⑤ C．①③⑤ D．④⑤ 【答案】D 【详解】①石墨作电极：利用石墨的导电性，这属于物理性质（电子在石墨层间移动，不涉及化学反应）。 ②制糖工业中用活性炭脱色：利用活性炭的吸附性（物理吸附），色素被吸附在活性炭表面，不涉及化学变化。 ③石墨作润滑剂：利用石墨的层状结构易滑动的特性，这属于物理性质（摩擦时层间滑动，无化学反应）。 ④作燃料：碳燃烧时与氧气反应生成二氧化碳（），利用了碳的可燃性，属于化学性质（涉及化学变化）。 ⑤冶炼金属：例如碳还原金属氧化物（如），利用了碳的还原性，属于化学性质（发生氧化还原反应）。 综上，只有④和⑤利用了碳单质的化学性质。 故选D。 5．（2025·黑龙江大庆·期中）碳纳米管是一种由碳原子构成的直径为几纳米的空心管，下列关于碳纳米管的说法错误的是（　　） A．碳纳米管是一种新型化合物 B．碳纳米管材料如果完全燃烧，生成物是二氧化碳 C．碳纳米管材料如果燃烧不完全，生成物是一氧化碳 D．碳纳米管在常温下化学性质稳定 【答案】A 【详解】A、化合物是由不同种元素组成的纯净物，而单质是由同种元素组成的纯净物（如金刚石、石墨）。题干明确碳纳米管“由碳原子构成”，说明它只含碳元素，因此属于单质，不是化合物，此说法错误。 B、碳单质（如木炭）在氧气充足时完全燃烧，会生成二氧化碳。碳纳米管由碳原子构成，属于碳单质，因此完全燃烧的生成物应为二氧化碳。此说法正确。 C、碳单质在氧气不足时不完全燃烧，会生成一氧化碳。碳纳米管作为碳单质，在燃烧不完全的条件下，也应生成一氧化碳。此说法正确。 D、碳的单质（如金刚石、石墨）在常温下不易与其他物质反应，化学性质稳定。这是因为碳原子结构在常温下不易被破坏。碳纳米管由碳原子构成，同样属于碳单质，因此在常温下化学性质稳定。此说法正确。 故选A。 一、碳单质的性质与用途 1．金刚石与石墨 金刚石 石墨 物理性质 无色透明、正八面体形状的固体；加工琢磨后有璀璨夺目光泽；质硬，且是天然存在的最硬的物质 深灰色的有金属光泽而不透明的细磷片状固体；很软且有滑腻感；具有优良的导电性能 用途 装饰品、玻璃裁刀、钻探机钻头、切割大理石、加工坚硬的金属等 电极、铅笔芯、润滑剂等 2．C60：每个C60，分子由60个碳原子构成。形似足球，化学性质稳定。 实践应用 1．近年来研究发现，以新形态存在的碳单质在诸多领域中有重要的应用前景。下列关于碳单质的说法错误的是（　　） A．石墨具有金属光泽，有优良的导电性能，是天然存在的最硬的物质 B．石墨烯和碳纳米管在材料、催化、信息等诸多领域中有重要应用 C．石墨粉和黏土粉末按一定比率混合可以制铅笔芯 D．金刚石、石墨和C60里碳原子的排列方式不同，因此在性质和用途上存在明显差异 【答案】A 【解析】石墨具有金属光泽，有优良的导电性能，是天然存在的最软的物质之一，故 说法错误；由题意，以新形态存在的碳单质在诸多领域中有重要的应用前景，则石墨烯和碳纳米管在材料、催化、信息等诸多领域中有重要应用，故说法正确；石墨粉质软、呈灰黑色，石墨粉和黏土粉末按一定比率混合可以制铅笔芯，故说法正确；金刚石、石墨和C60里碳原子的排列方式不同，因此在性质和用途上存在明显差异，故说法正确。故选A。 二、碳的可燃性 碳具有可燃性，可做燃料。 1. 充分燃烧（氧气充足），化学方程式为C+O2CO2（放出热量多）。 2. 充分燃烧（氧气不充足），化学方程式为C+O2CO2（放出热量少）。 实践应用 2．一定量的木炭在盛有氧气和氮气混合气体的密闭容器中燃烧，有关分析正确的是（　　） A．反应前后混合气体中氮气的质量分数不变 B．反应后容器中气体的组成有3种情况 C．若反应后气体是3种气体的混合物，则其中C、O元素的质量比一定小于3：4 D．若反应后气体是2种气体的混合物，则反应前C与O2的质量比为3：4或3：8 【答案】D 【详解】A、木炭充分燃烧生成二氧化碳，不充分燃烧生成一氧化碳，氮气不参加反应，但反应后气体的质量增加，则反应前后混合气体中氮气的质量分数减小，故选项说法错误。 B、木炭充分燃烧生成二氧化碳，不充分燃烧生成一氧化碳，木炭可能是恰好完全反应生成二氧化碳，或者是反应后木炭有剩余，则反应后容器中气体可能是二氧化碳和氮气的混合物；木炭可能是恰好完全反应生成一氧化碳，则反应后容器中气体可能是一氧化碳和氮气的混合物；可能是同时生成一氧化碳和二氧化碳，则反应后容器中气体可能是一氧化碳、二氧化碳和氮气的混合物；也可能是木炭充分燃烧后氧气有剩余，则反应后容器中气体可能是二氧化碳、氧气氮气的混合物；故选项说法错误。 C、由反应的化学方程式： C+O2CO2 12 32 2C+O22CO 24 32 当 m（C）：m（O2）＝＝时，二者恰好完全反应生成CO； 当 m（C）：m（O2）＝＝时，二者恰好完全反应生成CO2； 若反应后气体是3种气体的混合物，说明其中C、O元素的质量比介于和之间，故选项说法错误。 D、若反应后气体是2种气体的混合物，可能是木炭与氧气恰好完全反应生成二氧化碳，也可能是木炭与氧气恰好完全反应生成一氧化碳，可能是则反应前C与O2的质量比为3：4或3：8，故选项说法正确。 故选：D。 考点一 碳单质的多样性 【例1】（2025·山东淄博·期末）随着科学技术的发展，碳单质不断被发现，如图所示。下列关于碳单质说法正确的是（　　） A．石墨和石墨烯是同种物质 B．金刚石、石墨、C60都是由碳原子构成的 C．石墨和石墨烯都具有优良的导电性，属于化学性质 D．金刚石和石墨物理性质差异大，原因是碳原子排列方式不同 【答案】D 【详解】A.石墨和石墨烯虽然都是由碳原子构成，但石墨是层状结构，而石墨烯是单层碳原子构成，两者的碳原子排列方式不同，属于两种不同物质，故A 错误； B.金刚石和石墨是由碳原子直接构成的，而C60 是由C60分子构成的，故B错误； C.石墨和石墨烯都具有优良的导电性，该性质不需要发生化学变化就能表现出来，属于物理性质，而不是化学性质，故C错误； D.金刚石和石墨的物理性质差异大，原因是碳原子排列方式不同，故D正确； 故选：D。 解题要点 1. 金刚石、石墨和 C60 都是由碳元素组成的三种不同单质，它们性质差异明显的原因是碳原子的排列方式不同。 2. 木炭、活性炭：由于木炭和活性炭具有疏松多孔的结构，因此它们具有吸附性。活性炭的吸附作用比木炭强。 【变式1-1】中国人造金刚石产量占全世界的95%以上，而河南省的产量占到80%以上。人造金刚石是将碳原料放置在高压腔体中，通过高温、高压，使碳原料转变为金刚石晶体。下列有关人造金刚石说法不正确的是（　　） A．人造金刚石是由碳原子构成的 B．人造金刚石是由碳元素组成的 C．人造金刚石的过程中，物质结构发生了变化 D．人造金刚石硬度低 【答案】D 【详解】A、人造金刚石是由碳原子构成，故A说法正确； B、人造金刚石是由碳元素组成，故B说法正确； C、将碳原料放置在高压腔体中，通过高温、高压，使碳原料转变为金刚石晶体，物质的结构发生改变，故C说法正确； D、金刚石为天然存在最硬的物质，人造金刚石的硬度也很高，故D说法错误。故选：D。 【变式1-2】如图为金刚石、石墨和C60的结构模型图，图中小球分别代表碳原子。下列有关说法正确的是（　　） A．三种物质都是由碳原子直接构成的 B．在三种物质中碳原子的排列方式都不相同 C．三种物质在足量氧气中燃烧的产物都不同 D．三种物质的组成元素相同，它们的性质也相同 【答案】B 【详解】A、金刚石、石墨都是由碳原子直接构成的，碳六十是由碳六十分子构成，故A错误； B、金刚石是空间网状结构，石墨是层状结构，碳六十呈足球形状，在三种物质中碳原子的排列方式都不相同，故B正确； C、三种物质在足量氧气中燃烧的产物都是二氧化碳，故C错误； D、三种物质的组成元素相同，它们的物理性质不相同，故D错误。 故选：B。 考点二 碳单质的性质与用途 【例2】（2025·安徽·课后作业）下列物质的性质和用途及其对应关系均正确的是（　　） 选项 物质 性质 用途 A 金刚石 硬度大 作装饰品 B 石墨 颜色为灰黑色 作电极 C 木炭 具有可燃性 冶铁炼钢 D 活性炭 有吸附性 净水 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A、金刚石硬度大是其物理性质（自然界最硬的物质），但作装饰品（如钻石首饰）主要利用其高光泽度和高折射率（美观），而非硬度。硬度大与作装饰品无直接对应关系。A选项错误。 B、石墨颜色灰黑色是其物理性质，但作电极是因为石墨具有良好的导电性（碳原子排列方式使其能导电），而非颜色。颜色与作电极无直接关系。B选项错误。 C、木炭具有可燃性（能燃烧放热），但冶铁炼钢中木炭的主要作用是作为还原剂（还原铁矿石中的金属氧化物，如 ），而非单纯利用可燃性提供热量。虽然与可燃性相关，但对应关系不直接；还原性更关键。C选项错误。 D、活性炭具有吸附性（多孔结构，能吸附色素、异味等杂质），因此常用于净水（如家用净水器），去除水中的污染物。性质与用途直接对应。D选项正确。故选D。 【变式2-1】（2025·黑龙江哈尔滨·期中）下列物质的用途正确的是（　　） A．金刚石裁玻璃 B．活性炭做电车的电刷 C．用石墨制成的墨汁绘画 D．用木炭脱色制白糖 【答案】A 【详解】A、金刚石是天然存在的最硬的物质，可用于裁玻璃，说法正确，符合题意； B、活性炭具有吸附性，但不具备良好的导电性和耐磨性，不适合制作电车的电刷，说法错误，不符合题意； C、用炭黑制成的墨汁绘画，而不是石墨，说法错误，不符合题意； D、虽然木炭具有吸附性，但工业上通常是用活性炭来脱色制白糖，说法错误，不符合题意。 故选：A。 【变式2-2】在生活生产中碳单质的应用广泛。下列有关含碳物质的性质或用途正确的是（　　） A．活性炭具有吸附性 B．木炭常温下化学性质很活泼 C．金刚石用作电极 D．石墨用作钻探机钻头 【答案】A 【详解】A、活性炭具有吸附性，故选项说法正确。 B、木炭常温下化学性质不活泼，故选项说法错误。 C、金刚石不具有导电性，不能用作电极，故选项说法错误。 D、石墨质软，不能用作钻探机钻头，故选项说法错误。 故选：A。 考点三 碳的化学性质 【例3】 （2025•湖北武汉期末）石墨、活性炭和木炭在生产生活中有着广泛的应用。回答下列问题： ​ （1）石墨的用途可以是 　 　（选一个即可，填标号）。 A. 用于制铅笔芯 B. 用作电极 C. 用于切割大理石 （2）活性炭作冰箱除味剂，是利用其 　 　（填“物理”或“化学”）性质。 （3）木炭可以作燃料，木炭燃烧的化学方程式为 　 　。 【答案】（1）A或B；（2）物理；（3）C+O2CO2 【解析】（1）A.石墨质软，能在纸上留下灰黑色痕迹，所以可用来制铅笔芯，故正确；石墨具有导电性，可以做干电池电极，故正确；石墨质软，不能用于切割大理石，故错误； （2）活性炭具有吸附性，可作冰箱除味剂，此过程没有新物质产生，是利用了活性炭的物理性质； （3）木炭主要成分为碳，碳完全燃烧生成二氧化碳，反应的化学方程式为C+O2CO2。 【变式3-1】两份质量相等的碳，一份与足量氧气完全反应生成二氧化碳，另一份与氧气反应全部生成一氧化碳，则前者与后者消耗氧气的质量比为（　　） A．3：4 B．3：8 C．2：1 D．1：2 【答案】C 【详解】碳充分燃烧时，C+O2CO2，一个碳原子跟两个氧原子结合生成一分子二氧化碳，即一个碳原子消耗两个氧原子； 碳不充分燃烧时，2C+O22CO，一个碳原子跟一个氧原子结合生成一分子一氧化碳，即一个碳原子消耗一个氧原子；由于两份碳的质量相等，碳原子的质量一定。 设每份碳中碳原子的个数为x，则生成二氧化碳和一氧化碳时消耗氧气的质量之比为：（氧原子的质量×2x）：（氧原子的质量×x）＝2：1，前者与后者消耗氧气的质量之比2：1。 故选：C。 【变式3-2】（2025·黑龙江绥化·期末）下列说法不能说明碳在常温下化学性质稳定的是（　　） A．用碳素墨水书写档案 B．古代的水墨画保存百年不褪色 C．钻石恒久远，一颗永流传 D．炭雕能吸附室内甲醛 【答案】D 【详解】A、用碳素墨水书写档案，是因为碳在常温下化学性质稳定，能使档案长期保存，该选项能说明； B、古代的水墨画保存百年不褪色，是因为墨中含碳，碳在常温下化学性质稳定，该选项能说明； C、钻石（主要成分是碳）恒久远，一颗永流传，是因为碳在常温下化学性质稳定，该选项能说明； D、炭雕能吸附室内甲醛，是因为活性炭具有吸附性，属于物理性质，与碳的化学性质稳定无关，该选项不能说明。 故选D。 基础达标 1．（2025·江苏无锡·中考真题）金刚石和石墨具有相同的（　　） A．组成 B．结构 C．性质 D．应用 【答案】A 【详解】A、组成指的是构成物质的元素种类。金刚石和石墨都由碳元素（C）组成，没有其他元素，因此组成相同，A正确。 B、结构指的是金刚石和石墨碳原子的排列方式，金刚石中碳原子以正四面体结构排列，石墨中碳原子以六边形层状结构排列，层间作用力弱，结构不同，B错误。 C、性质包括物理性质和化学性质。由于结构不同，金刚石硬度高、不导电、不易发生化学反应；石墨软、导电、层间易滑动，性质不同，C错误。 D、应用基于性质。金刚石用于切割工具、钻头、珠宝等（利用其硬度）；石墨用于铅笔芯、润滑剂、电极等（利用其软度和导电性），应用不同，D错误。 故选A。 2．（2025·福建·中考真题）下列用于制作简易净水装置的材料中，能吸附色素、去除异味的是（　　） A．塑料瓶 B．小卵石 C．石英砂 D．活性炭 【答案】D 【详解】A. 塑料瓶仅作为容器，用于盛装其他材料，不具备吸附能力，选项错误。 B. 小卵石通过物理过滤拦截大颗粒杂质，无法吸附色素或异味，选项错误。 C. 石英砂用于过滤细小颗粒，属于物理过滤，无吸附作用，选项错误。 D. 活性炭因疏松多孔的结构，比表面积大，能通过物理吸附去除色素和异味，选项正确。 故选：D。 3．碳元素可组成多种单质，下列有关说法不正确的是（　　） A．金刚石的硬度很大 B．每个C60分子是由60个碳原子构成的 C．石墨的导电性良好 D．金刚石、石墨和C60里碳原子排列方式相同 【答案】D 【详解】A、金刚石的硬度很大，是天然存在的硬度最大的物质，故A说法正确； B、由化学式可知，每个C60分子是由60个碳原子构成的，故B说法正确； C、石墨的导电性良好，故C说法正确； D、金刚石、石墨和C60里碳原子排列方式不相同，故D说法错误。 故选：D。 4．（2025·重庆渝中·期末）下列说法不正确的是（　　） A．利用活性炭的稳定性来吸附冰箱中的异味 B．天然金刚石是最硬的非金属单质，可制成钻石 C．利用木炭的还原性来冶炼金属 D．利用石墨的导电性制造石墨电极 【答案】A 【详解】A、活性炭具有疏松多孔的结构，能吸附异味分子，这是基于其吸附性；错误。 B、金刚石是碳元素形成的单质，在自然界中硬度最高，属于非金属单质，可制成钻石。正确。 C、木炭主要成分是碳，在高温下能与金属氧化物（如氧化铁）反应，夺取氧元素，表现出还原性。正确。 D、石墨是碳的单质，具有良好的导电性，常用于制作电极，如干电池或电解槽的电极。正确。 故选A。 5．（2025·河北邯郸·阶段练习）宋代许道宁用墨(主要成分为单质碳)所画的《关山密雪图》保存至今而不变色，这是因为在常温下单质碳（　　） A．熔点高 B．导电性能好 C．化学性质不活泼 D．吸附能力强 【答案】C 【详解】墨主要成分是碳，常温下碳化学性质不活泼（稳定），所以字画能保存长久不变色，与熔点、导电性、吸附性无关。 故选C。 6．（2025·湖南益阳·阶段练习）物质的性质决定了物质的用途，下列几种常见物质的性质、用途不一致的是（　　） A．氧气支持燃烧——用于气焊 B．酒精可燃——作消毒剂 C．金刚石硬度大——用于裁玻璃 D．石墨导电——作电极材料 【答案】B 【详解】A、 氧气支持燃烧，可用于气焊（气焊利用氧气与可燃气体混合产生高温火焰）。不符合题意； B、 酒精可燃，能用作燃料，酒精用于消毒是因为酒精能使蛋白质变性。符合题意； C、 金刚石是自然界中硬度最大的物质，可用于裁玻璃。不符合题意； D、 石墨具有良好的导电性），可作电极材料。不符合题意； 故选B。 7．（2025•山东营口期末）书写具有保存价值的档案时，按规定应使用碳素墨水（用炭黑等制成）。说明单质碳具有的性质是（　　） A．难溶于水 B．可燃性 C．熔点高 D．常温化学性质稳定 【答案】D 【详解】书写具有保存价值的档案时，按规定应使用碳素墨水，碳素墨水是用炭黑等制成的，炭黑的主要成分是碳，是因为在常温下碳的化学性质不活泼，可以保存较长的时间；该用途与碳单质的溶解性、可燃性、熔点无关。故选D。 8．（2025•广西南宁月考）下列关于碳单质的说法错误的是（　　） A．金刚石、石墨和C60都具有可燃性 B．焦炭能用于冶炼金属，体现了碳单质具有氧化性 C．石墨具有良好的导电性，能用于制作电极 D．使用碳素墨水书写档案，有利于保存更长的时间 【答案】B 【详解】金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，它们都具有可燃性，故不符合题意；焦炭能用于冶炼金属，体现了碳单质具有还原性，故符合题意；石墨具有良好的导电性，能用于制作电极，故不符合题意；碳素墨水是用炭黑制成的，炭黑的主要成分是碳，常温下碳的化学性质不活泼，所以使用碳素墨水书写档案，有利于保存更长的时间，故不符合题意。故选B。 9．（2025·山东烟台·期中）下列有关金刚石、石墨和C60说法不正确的是（　　） A．金刚石是天然存在的最坚硬的物质 B．石墨具有良好的导电性，所以可以用于制造铅笔芯 C．C60由60个碳原子构成的分子 D．用石墨制备金刚石属于化学变化 【答案】B 【详解】A、金刚石是天然存在的最坚硬的物质，A 正确； B、石墨用于制造铅笔芯是因为石墨质软，能在纸上留下痕迹，不是因为导电性，B 错误； C、C60是由 60 个碳原子构成的分子，C 正确； D、石墨和金刚石是不同物质，用石墨制备金刚石有新物质生成，属于化学变化，D 正确。 故选B。 10．（2025·山东淄博·期末）下列对于碳单质的认识不正确的是（　　） A．金刚石是天然存在的最硬的物质 B．石墨有金属光泽，能导电，属于金属单质 C．活性炭具有吸附性，可以吸附色素和异味 D．炭黑在常温下性质非常稳定 【答案】B 【详解】A、金刚石为天然存在最硬的物质，该选项认识正确； B、石墨具有金属光泽，且能导电，但石墨为碳单质，属于非金属单质，该选项认识不正确； C、活性炭具有疏松多孔的结构，则具有吸附性，能吸附色素和异味，该选项认识正确； D、炭黑的主要成分为碳，碳单质在常温下化学性质稳定（不易与其他物质反应），则化学性质稳定，该选项认识正确。 故选B。 11．（2025·山西忻州·期末）如图为干电池的结构示意图，干电池中含有较多的碳粉和石墨，依据碳元素组成的物质回答下列问题。 (1)下列说法错误的是______(填序号)。 A．石墨具有导电性 B．碳纳米管是化合物 (2)冬天用木炭烤火容易产生 (填化学式)使人中毒。 【答案】(1)B (2)CO 【详解】（1）A、石墨可作电极，具有导电性，不符合题意。 B、碳纳米管只由碳元素一种元素组成，是单质，符合题意。 故选B。 （2）冬天用木炭烤火时，木炭发生不充分燃烧易生成有毒的一氧化碳，使人中毒，一氧化碳化学式为CO。 12．（2025·黑龙江绥化·期末）填空 (1)一定条件下，石墨转化成金刚石，该变化是 变化(填“物理”或“化学”)。古代字画能保存很长时间，这是因为常温下，碳的 稳定。 (2)活性炭作冰箱除味剂，是利用其具有 性。 (3)一氧化碳和二氧化碳化学性质不同的原因是 。 【答案】(1)化学 化学性质 (2)吸附 (3)分子构成不同 【详解】（1）石墨和金刚石都是碳元素组成的不同单质，一定条件下，石墨转化成金刚石，有新物质生成，属于化学变化；古代字画能保存很长时间，这是因为常温下，碳的化学性质稳定，不易与氧气、水等物质发生化学反应，因此能长期保存，故填：化学；化学性质； （2）活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，能吸附去除冰箱中的异味，故填：吸附； （3）由分子构成的物质，分子是保持物质化学性质的最小粒子；一氧化碳是由一氧化碳分子构成，二氧化碳是由二氧化碳分子构成，由于它们的分子构成不同，则它们的化学性质不同，故填：分子构成不同。 13．（2025·湖北宜昌·阶段练习）性质决定用途，请用相关内容的序号填空： A．冰箱去味剂  B．切割玻璃  C．制干电池电极  D．冶炼金属  E.制油墨 (1)金刚石硬度大，可用来 ； (2)石墨的导电性能好，可用来 ； (3)活性炭的吸附能力强，可用来作 ； (4)单质碳具有还原性，可用来 ； (5)常温下碳的化学性质不活泼，可用来 ； 【答案】(1)B (2)C (3)A (4)D (5)E 【详解】（1）金刚石硬度大，可用来切割玻璃，故填：B； （2）石墨的导电性能好，可用来制干电池电极，故填：C； （3）活性炭的吸附能力强，可用来作冰箱去味剂，故填：A； （4）单质碳具有还原性，可用来冶炼金属，故填：D； （5）常温下碳的化学性质不活泼，可用来制油墨，故填：E。 14．（2025·全国·课后作业）下面是几种含碳物质的结构示意图，图中小球均代表碳原子。 (1)乙属于 （填“单质”或“化合物”）。 (2)在一定条件下，物质乙转化为物质甲是 （填“物理”或“化学”）变化。 (3)物质丙的化学式为 ，从其化学式可以获得的信息是 （写出一条即可）。 【答案】(1)单质 (2)化学 (3) 1个分子由60个碳原子构成（合理即可） 【详解】（1）单质是由同种元素组成的纯净物，乙是由碳元素组成的纯净物，所以乙属于单质。   （2）化学变化是有新物质生成的变化，物质乙和物质甲是不同的碳单质，所以物质乙转化为物质甲有新物质生成，属于化学变化。   （3）物质丙是，其化学式为，从化学式可以看出1个分子由60个碳原子构成。 综合应用 1．中国林业科学研究院将木材经化学品处理，剥离半纤维素和木质素制成的木材海绵，可以从水中吸附油脂，这种新型海绵在容量、质量和可重复使用性方面超越了现有的所有其他海绵或吸附剂，下列说法正确的是（　　） A．在木质海绵中碳原子不再运动 B．木质海绵不具有疏松多孔的结构 C．木质海绵吸附油污的过程中生成了新物质 D．木材海绵能够有效解决石油和化学品泄漏对世界各地的水体造成的破坏 【答案】D 【详解】A．原子是不断运动的，所以在木质海绵中碳原子也是在不断运动的，故A错误； B．从题干中可知木质海绵具有很强的吸附性，所以木质海绵具有疏松多孔的结构，故B错误； C．吸附性属于物理性质，吸附过程中没有生成新物质，故C错误； D．木材海绵具有很强的吸附性，所以木材海绵能够有效解决石油和化学品泄漏对世界各地的水体造成的破坏，故D正确。 故选：D。 2．（2025·山东济南·期末）2025年1月10日全球首列碳纤维地铁列车“CETROVO1.0碳星快轨”在青岛地铁1号线开启运营之旅，其车体、转向架构架等主承载结构均采用碳纤维复合材料制造，实现了车辆性能的升级。碳纤维的主要成分是由碳原子直接构成的物质。下列有关说法正确的是（　　） A．碳纤维在氧气中充分燃烧生成二氧化碳 B．碳纤维与金刚石的性质完全相同 C．碳纤维是一种新型化合物 D．碳纤维是一种金属单质 【答案】A 【详解】A、碳纤维的主要成分是由碳原子直接构成的物质，在氧气中充分燃烧时，会生成二氧化碳，该选项说法正确； B、碳纤维的主要成分为碳，金刚石是碳的单质，但由于原子排列方式不同，它们的物理性质（如硬度、导电性）有显著差异，该选项说法不正确； C、化合物是由不同种元素组成的纯净物，碳纤维的主要成分为碳单质，不属于化合物，该选项说法不正确； D、碳是非金属元素，因此碳纤维是非金属单质，不是金属单质，该选项说法不正确。 故选A。 3．（2025·上海·阶段练习）下列对物质的用途的解释正确的是（　　） 选项 用途 解释 A 焦炭能把铁从它的氧化物矿石里提炼出来 焦炭具有可燃性 B 石墨能够作为电池的电极材料 石墨具有润滑性 C 活性炭可作防毒面具的滤毒剂 活性炭具有吸附性 D 用墨书写的字画能长时间保存 碳具有深灰色、质软的性质 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A、焦炭能把铁从它的氧化物矿石里提炼出来，是因为焦炭具有还原性，与焦炭具有可燃性无关，说法错误，不符合题意； B、石墨能够作为电池的电极材料，是因为石墨具有导电性，与石墨具有润滑性无关，说法错误，不符合题意； C、活性炭可作防毒面具的滤毒剂，是因为活性炭具有吸附性，说法正确，符合题意； D、用墨书写的字画能长时间保存，是因为墨的主要成分是碳，常温下碳的化学性质稳定，与碳具有深灰色、质软的性质无关，说法错误，不符合题意。 故选：C。 4．（2025·安徽马鞍山·阶段练习）科学家成功地从石墨中分离出单层的石墨片(也称石墨烯)，石墨烯是由碳原子形成的六元环呈蜂窝状的二维结构(如图所示)。下列说法正确的是（　　） A．在石墨烯中，每个碳原子连接4个六元环 B．石墨烯在空气中燃烧只生成二氧化碳 C．石墨烯与石墨的性质完全相同 D．石墨烯在一定条件下可还原氧化铜 【答案】D 【详解】A、由图可知，在石墨烯中，每个碳原子连接3个六元环，故选项说法不正确； B、石墨烯在空气中充分燃烧生成二氧化碳，如果氧气不足，可能生成一氧化碳，故选项说法不正确； C、石墨烯与石墨均是由碳元素组成的单质，化学性质相似，石墨烯是从石墨中分离出来的一层或几层由碳原子构成的石墨片，它们的微观结构不完全相同，则石墨烯和石墨物理性质不完全相同，故选项说法不正确； D、由于石墨片属于碳元素的单质，具有还原性，所以石墨烯在一定条件下能够还原氧化铜，故选项说法正确。 故选D。 5．笔墨纸砚”，被称为文房四宝，承载着优秀的中华传统文化。下列说法不正确的是（　　） A．笔尖在氧气中点燃产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，则笔尖中含有碳元素 B．墨汁的主要成分是骨胶和炭黑，所以墨汁属于纯净物 C．墨棒加水在砚台上研磨可得墨汁，说明墨棒的硬度小于砚台 D．宣纸制作过程中有道工序是从纸浆中用竹帘捞纸，该过程利用了过滤的原理 【答案】B 【详解】A、笔尖在氧气中点燃产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，则该气体为二氧化碳，根据质量守恒定律可知：反应前后元素种类不变，反应物氧气中含有氧元素，则笔尖中含有碳元素，故A说法正确； B、墨汁的主要成分是骨胶和炭黑，墨汁中含有多种物质，属于混合物，故B说法错误； C、墨棒加水在砚台上研磨可得墨汁，说明墨棒的硬度小于砚台，故C说法正确； D、在宣纸制作过程中，从纸浆中用竹帘捞纸，属于将固体和液体分离，该过程利用了过滤的原理，故D说法正确。 故选：B。 6．（2025·山东泰安·期末）单层石墨称为石墨烯，石墨烯是一种革命性材料，具有优异的光学、电学和力学特性。下列说法正确的是（　　） ①石墨烯是一种新型化合物 ②石墨在一定条件下转变为金刚石是物理变化 ③金刚石和石墨烯分别在足量的氧气中完全燃烧的产物相同 ④金刚石和石墨烯是组成相同但结构不同的两种物质 ⑤金刚石、石墨和足球烯（）都是由碳原子直接构成的 A．①② B．④⑤ C．②③ D．③④ 【答案】D 【详解】① 石墨烯是单层石墨，只由碳元素组成，属于单质（纯净物中由同种元素组成的物质）。化合物必须由两种或以上不同元素组成，因此石墨烯不是化合物。错误。 ② 物理变化指没有新物质生成的变化（如状态改变），化学变化指生成新物质的变化。石墨和金刚石虽都由碳元素组成，但结构不同（石墨为层状，金刚石为立体网状），转变时碳原子排列方式改变，有新物质生成，属于化学变化。错误。 ③ 金刚石和石墨烯都是碳单质，在足量氧气中完全燃烧的产物均为二氧化碳。正确。 ④ 金刚石和石墨烯都由碳元素组成，但金刚石中碳原子呈四面体结构，石墨烯中碳原子呈层状结构，是结构不同的两种物质。正确。 ⑤ 金刚石和石墨由碳原子构成，但足球烯（C60）是由C60分子构成，而非碳原子直接构成。错误。 故正确的有③④。故选D。 7．（2025·湖南益阳·阶段练习）我国在化学应用领域的技术研发以及高端制造已经达到世界先进水平。 关于碳纳米管的特性和制备方法的研究已取得很大的进展，重点正在转向其规模化生产和应用领域的研究。碳纳米管是理想的高强度纤维材料，硬度与金刚石相当，同时还拥有良好的柔韧性，有良好的导热性能、独特的光学性能等。常常应用于智能控温的保暖背心和防寒服……超长的碳纳米管还可用作大飞机的结构增强材料、编织防弹衣，用作航空母舰上的飞机缆索。 请根据材料内容回答下列问题。 (1)碳纳米管可用作保暖衣物，是利用了其物理性质______（填字母）。 A．导热性好 B．导电性好 C．硬度大 D．耐高温 (2)碳纳米管能用作大飞机的结构增强材料，是因为其化学性质 （填“稳定”或“不稳定”）。 (3)下列关于碳纳米管的说法正确的是______（填字母）。 A．碳纳米管的化学性质之一是硬度与金刚石相当 B．碳纳米管在空气中不易发生反应 C．碳纳米管的制备方法已经成熟，可大规模生产 D．碳纳米管的应用领域还比较狭窄 【答案】(1)A (2)稳定 (3)B 【详解】（1）碳纳米管可用作保暖衣物，是利用了其具有良好的导热性能，故选：A； （2）大飞机的结构增强材料需要在使用过程中保持自身的性质稳定，不易与其他物质发生化学反应，否则会影响飞机的结构安全和使用寿命，因此碳纳米管能用作大飞机的结构增强材料，说明其化学性质稳定； （3）A、碳纳米管硬度与金刚石相当，该性质不需要发生化学变化就能表现出来，属于物理性质，说法错误，不符合题意； B、由第（2）小问分析可知，碳纳米管能用作大飞机的结构增强材料，是因为其化学性质稳定，在空气中不易发生反应，说法正确，符合题意； C、由题干信息可知，关于碳纳米管的特性和制备方法的研究已取得很大的进展，重点正在转向其规模化生产和应用领域的研究，说明碳纳米管的制备方法尚未完全成熟，不能直接大规模生产，说法错误，不符合题意； D、由题干信息可知，碳纳米管常常应用于智能控温的保暖背心和防寒服，还可用作大飞机的结构增强材料、编织防弹衣，用作航空母舰上的飞机缆索等，说明其应用领域比较广泛，说法错误，不符合题意。 故选：B。 8．（2025·湖南长沙·中考真题）认真阅读下列科普短文。 “人才济济”的碳家族 墨是文房四宝之一，在我国书法和绘画中发挥了重要作用。《天工开物》中就有制墨的记载：将桐油、猪油、松枝等进行不完全燃烧，取其产生的黑色粉状物质（主要成分是碳）加水、加胶制成液体，浇注在模具中，干燥后即成墨。 墨的主要成分是炭黑，结构与石墨类似。从石墨中剥离得到的单层石墨片即石墨烯，它被喻为“改变世界的神奇材料”，有优异的导电导热性、超出钢铁数十倍的强度和极佳的透光特性。如果我们把石墨（结构如图所示）当作一本书，其中的每一页纸都可以被认为是石墨烯。 石墨的碳层间距是0.335nm（），能够嵌入锂离子，目前被广泛应用于锂离子电池负极材料。但地球上锂资源有限，钠资源更为丰富，现在正不断加大钠离子电池的研发。石墨的碳层难以嵌入钠离子，与石墨结构相似的物质——硬碳，其结构中存在相互扭曲的碳层，碳层间距约为0.37~0.40nm，能够嵌入钠离子，因此硬碳成为钠离子电池负极材料的优秀候选者。 依据短文内容，回答下列问题： (1)推测桐油、猪油、松枝中一定含 元素。 (2)写出石墨烯的一条物理性质 。 (3)钠离子电池负极材料的优秀候选者是硬碳而不是石墨，原因是 （从结构角度分析）。 【答案】(1)碳/C (2)优异的导电导热性（合理即可） (3)硬碳结构中存在相互扭曲的碳层，且碳层间距比石墨大（合理即可） 【详解】（1）根据题干可知，桐油、猪油、松枝等进行不完全燃烧，会产生主要成分是碳的黑色粉状物质。根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，所以可推测桐油、猪油、松枝中一定含碳（C）元素。 （2）物理性质是不需要发生化学变化就能表现出来的性质。文中提到石墨烯有优异的导电导热性、极佳的透光特性，这些都属于物理性质。 （3）从结构角度分析，文中明确指出石墨的碳层难以嵌入钠离子，而硬碳结构中存在相互扭曲的碳层，且碳层间距较大（约为0.37~0.40nm），这种结构特点使其能够嵌入钠离子，所以硬碳成为钠离子电池负极材料的优秀候选者。 拓展培优 1．（2025·重庆渝中·期末）已知A、B为两种黑色粉末，D为红色金属单质。A、B、C、D、E五种物质之间的转化关系如图所示。请回答： (1)C的化学式为 ；D的化学式为 ；E的化学式为 ； (2)反应①的化学方程式为 ； (3)反应②的化学方程式为 ；实验现象是 。 【答案】(1) CO2 Cu CaCO3 (2) (3) CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O 澄清石灰水变浑浊 【分析】A、B为两种黑色粉末，D为红色金属单质，可知D为铜；A、B一个为氧化铜，一个为碳；C能与澄清石灰水反应，所以为C为二氧化碳；E为碳酸钙。 【详解】（1）根据分析可知C：CO2；D：Cu；E：CaCO3。 （2）反应①是碳和氧化铜反应生成铜和二氧化碳，化学方程式为。 （3）反应②是二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，化学方程式为，实验现象为澄清石灰水变浑浊。 2．（2025·山东泰安·期末）碳和碳的化合物是物质世界中最庞大的家族，请依据有关物质的结构、性质及用途的有关知识，回答下列问题： (1)关于碳元素的单质，下列认识不正确的是___________(填字母序号)。 A．石墨能导电，可用作润滑剂 B．活性炭具有吸附性，可用作冰箱除味剂 C．所有碳单质都很容易燃烧 D．C60在超导、催化、材料、医学等领域具有广泛应用前景 E．炭黑制墨所书写字画历经千年不褪色说明常温下其化学性质稳定 (2)结合下图从微观角度分析，由于金刚石、石墨和C60里 不同，因此它们的性质和用途存在明显的差异。由于二氧化碳和一氧化碳的 不同，其化学性质存在较大差异。 (3)汽车“尾气催化转换器”可以将尾气中有毒的一氧化碳和一氧化氮气体转变为无毒气体，反应的化学方程式为：2CO+2NO2X+N2，其中X的化学式为 。 (4)利用焦炭的 性，高温下将铁矿石(主要成分为Fe2O3)与焦炭焙烧 (写反应的化学方程式)进行工业炼铁。 【答案】(1)AC (2) 碳原子排列方式 分子构成 (3)CO2 (4) 还原 【详解】（1）A、石墨具有滑腻感，可用作润滑剂，石墨能导电，可用作电极，该选项认识错误。 B、活性炭具有吸附性，能够吸附异味，所以可用作冰箱除味剂，该选项认识正确。 C、并不是所有碳单质都很容易燃烧，比如金刚石硬度很大，在常温下化学性质稳定，不容易燃烧，该选项认识错误。 D、C60因其结构特征在超导、催化、材料、医学等领域具有广泛应用前景，该选项认识正确。 E、炭黑制墨所书写字画历经千年不褪色，说明常温下碳的化学性质稳定，该选项认识正确。 故本问答案为：AC。 （2） 金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，但它们的碳原子排列方式不同，导致它们的性质和用途存在明显的差异。 二氧化碳和一氧化碳的分子构成不同，二氧化碳由二氧化碳分子构成，一氧化碳由一氧化碳分子构成，所以其化学性质存在较大差异。 故本问答案为：碳原子排列方式；分子构成。   （3）根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变。在反应2CO+2NO2X+N2中，反应前有2个碳原子、2个氮原子和4个氧原子，反应后有2个氮原子，所以2X中含有2个碳原子和4个氧原子，则X的化学式为CO2。 故本问答案为：CO2。 （4）利用焦炭的还原性，在高温下可以将铁矿石中的铁还原出来。   焦炭与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为。 故本问答案为：还原；。   3．（2025·辽宁沈阳·阶段练习）阅读下列科普短文。 神奇的碳材料 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。石墨烯具有优良的导电和光学性能。 除石墨烯外，科学界还不断研发出新型碳材料，碳气凝胶就是其中一种。将含有石墨烯和碳纳米管两种纳米材料的水溶液低温环境下冻干，去除水分、保留骨架，制造出的一种超轻固体材料被称为“全碳气凝胶”（如图1），是迄今为止世界上最轻的材料。“全碳气凝胶”还是吸油能力最强的材料之一，吸收量可高达自身质量的900倍。碳气凝胶具有优良的吸附性能，在环境净化中发挥重要作用。 科研人员在不同温度下制备了三种碳气凝胶样品，比较其对CO2的选择性吸附性能。他们在不同压强下测定了上述样品对混合气体中CO2吸附的选择性值，实验结果如图2.图中选择性值越高，表明碳气凝胶对CO2的选择性吸附性能越好。未来，碳材料将会有更广阔的应用领域。 根据文章内容，回答问题。 (1)石墨烯微观上是由 构成的。 (2)石墨烯可用于制作新能源电池，主要利用石墨烯的 性。 (3)石墨在生活中用途广泛，请将石墨用途与对应性质连线。 (4)全碳气凝胶可应用在 的领域（一种即可）。 (5)分析图2曲线，得出的实验结论有：a.在实验研究范围内，同一温度下制备的碳气凝胶，压强越大，对CO2的选择性吸附性能越 ； b. 。 【答案】(1)碳原子 (2)导电 (3) (4)海水净化（合理即可） (5) 强 在实验研究范围内，压强相同时，制备温度越低，碳气凝胶对CO2的选择性吸附性能越强 【详解】（1）石墨烯是由碳原子构成的，故本问答案为：碳原子。 （2）石墨烯可用于制作新能源电池，主要利用石墨烯的导电性， 故本问答案为：导电。 （3）制铅笔芯利用石墨黑色质软的性质，能在纸上留下痕迹；作电车电刷利用石墨能导电的性质，实现电流的传导；润滑生锈锁芯利用石墨有滑腻感的性质，减小摩擦。 故本问答案为： （4）全碳气凝胶可应用在吸附（合理即可，如海水净化、空气净化等与吸附相关领域 ）的领域。因为从图 2 可以看出它对CO2有选择性吸附性能，所以可用于吸附相关的领域。故本问答案为：海水净化（合理即可）。 （5）在实验研究范围内，同一温度下制备的碳气凝胶，压强越大，碳气凝胶对CO2的选择性吸附性能越强。观察图 2 中同一温度下的曲线，随着压强增大，纵坐标（选择性吸附性能）的值增大。 在实验研究范围内，压强相同时，制备温度越低，碳气凝胶对CO2的选择性吸附性能越强。观察图 2 中相同压强下，不同温度制备的碳气凝胶曲线，温度越低，纵坐标的值越大。 故本问答案为：强；在实验研究范围内，压强相同时，制备温度越低，碳气凝胶对CO2的选择性吸附性能越强。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $