第06讲 结构多样的碳单质（寒假预习讲义）八年级化学新教材沪科版五四学制

第06讲 结构多样的碳单质 内容导航——预习四步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 第二步：练 练习题 强方法：教材习题学解题、强化关键解题方法 练考点 会应用：核心考点精准练、快速掌握知识应用 第三步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第四步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点1 碳元素何以组成多样的碳单质 1. 金刚石 结构：碳原子在空间上形成 立体网状 结构。 物理性质：天然存在的最 坚硬 的固体，无色透明，不导电。 用途：钻头、玻璃刀、装饰品（钻石）。 2. 石墨 结构：碳原子呈 层状 排列。 物理性质：深灰色、有金属光泽，质 软 、有滑腻感，能 导电 、导热。 用途：铅笔芯、电极、高温润滑剂。 【实验探究：石墨导电】 现象：连接石墨线，灯泡 发光 ；擦断石墨线，灯泡 熄灭 。 结论：石墨具有 导电性 。 3.无定形碳（混合物） 由 石墨的微小晶体 和少量杂质组成，主要包括： 木炭：具有 疏松多孔 的结构，可用作吸附剂、燃料。 活性炭：吸附性比木炭 更强 ，用于防毒面具、净水器、脱色。 炭黑：用于制造油墨、油漆、橡胶填料。 焦炭：用于 冶炼金属 。 【实验探究：活性炭的吸附作用】 现象：加入活性炭后，红色液体颜色 变浅或消失 。 结论：活性炭具有 吸附 作用。 4. 足球烯（C₆₀）与碳纳米管 C₆₀结构：每个分子由 60 个碳原子构成，形似足球。 碳纳米管：由 石墨 层卷曲而成的管状结构，强度高、导电性好。 【规律总结】 结构决定性质：金刚石、石墨、C₆₀等均由 碳元素 组成，但物理性质差异巨大，根本原因是碳原子的 排列方式（结构） 不同。 性质决定用途：物质的性质决定了其实际应用。 【易错提醒】 无定形碳（如木炭、活性炭）是混合物，不是碳的新单质。 金刚石 不导电，石墨 导电，二者导电性相反。 C₆₀是由 分子 构成的，不是由原子直接构成。 知识点2 碳有哪些重要的化学性质 1. 常温下的稳定性 常温下，碳的化学性质 不活泼 。古代字画用墨（含炭黑）书写能保存至今，利用此性质。 2. 可燃性（与氧气的反应） 氧气充足，充分燃烧：碳 + 氧气  二氧化碳（CO₂） ，放热。 氧气不足，不充分燃烧：碳 + 氧气  一氧化碳（CO） ，放热。 一氧化碳（CO）：无色无味，难溶于水，有 剧毒 （与血红蛋白结合致人缺氧）。使用含碳燃料时须 通风。 3. 还原性（与某些氧化物的反应） 木炭还原氧化铜实验： 原理：碳 + 氧化铜 铜 + 二氧化碳 。 现象：① 黑色固体变 红 ；② 澄清石灰水变 浑浊 。 结论：碳具有 还原性 。 木炭还原二氧化碳：碳 + 二氧化碳 ​一氧化碳。 【实验特别提醒】 木炭还原氧化铜实验要点： 药品需 研磨混合均匀。 用 酒精喷灯 进行 高温 加热。 实验结束，先 撤导管 ，后 熄灯 ，防倒吸。 此反应 不生成 一氧化碳。 碳在空气中燃烧的产物取决于 氧气的量。 【性质对比与易错】 性质 条件 关键点/实例 易错点 稳定性 常温 墨书字画长久保存 误认为碳任何时候都活泼 可燃性 点燃 O₂足：CO₂；O₂不足：CO 混淆CO与CO₂的毒性（CO有毒） 还原性 高温 C + 2CuO 2Cu + CO₂ 漏写 “高温” 反应条件 【规律总结】 碳的化学性质：常温 稳定 ，高温下可 燃烧 （可燃性）并能 夺取氧化物中的氧 （还原性）。 通过研究物质的 组成与结构 ，可以深刻认识其性质，进而 创造 新物质。 教材习题01（P139） 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？ （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？ （3）不同碳单质在氧气中充分燃烧都能生成二氧化碳，C60在足量氧气中燃烧前后，构成物质的微观粒子发生了哪些变化？ 解题方法 （1）物质是由分子、原子等微观粒子构成的。由金刚石和石墨的结构模型图可以发现，无数碳原子通过不同的连接方式直接构成了金刚石、石墨这两种不同的碳单质。而由C60的结构模型图可观察到，60个碳原子构成了C60分子，C60分子可进一步构成C60这种碳单质。 （2）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，而金刚石硬度很大、不具有润滑性，因此，可选用石墨作为高温润滑剂。 （3）C60与足量氧气（O2）反应生成二氧化碳（CO2）。在化学反应中，分子发生变化，而原子不发生变化，所以，在该反应发生前后，构成物质的微观粒子减少的有 C60分子和氧分子，增加的有二氧化碳分子。 【答案】（1）不是。 （2）石墨。 （3）C₆₀分子和氧分子减少，二氧化碳分子增加，碳原子和氧原子不变。 教材习题04（P140） 室内燃烧木炭用于取暖或烹煮食物时，为什么要开窗通风？ 室内燃烧木炭时，若通风不畅，氧气不足易导致碳不完全燃烧生成CO。CO能与血红蛋白结合导致人体缺氧中毒。因此，开窗通风的首要作用是补充氧气，促使碳充分燃烧，从源头上减少CO的生成；其次是为了及时排出可能已产生的CO，防止其在室内积聚，从而保障安全。 【答案】室内燃烧木炭时，若氧气不足，碳燃烧不充分会生成有毒的一氧化碳气体。开窗通风可以补充氧气，使木炭充分燃烧，同时将生成的有毒气体及时排出室外，从而有效预防一氧化碳中毒事故的发生。 考点一 金刚石与石墨 1. 有关金刚石和石墨的说法正确的是 A．颜色相同 B．组成元素相同 C．用途相同 D．原子排列方式不同 【答案】BD 【解析】A、金刚石无色透明，石墨深灰色，颜色不同，故选项说法不正确； B、金刚石和石墨都由碳元素组成的单质，组成元素相同，故选项说法正确； C、金刚石硬度很大，可用于切割玻璃等；石墨很软，有滑腻感，可用于制铅笔芯等，用途不同，故选项说法不正确； D、金刚石和石墨的碳原子排列方式不同，这是它们物理性质差异很大的原因，故选项说法正确。 故选BD。 2. 碳是形成化合物种类最多的元素，含碳物质是化学研究的重要内容。 (1)请将图示中虚线框内碳原子的结构示意图补画完整。 (2)金刚石和石墨都属于碳单质，它们的化学性质相似，物理性质却有很大差异，其原因是______（填字母）。 A．构成它们的原子大小不同 B．两种物质由不同种原子构成 C．构成它们的原子数目不同 D．两种物质里碳原子的排列方式不同 【答案】(1) (2)D 【解析】（1）在原子中，质子数=核外电子数，则碳原子的核内质子数=核外电子数=6，第一层电子数为2，第二层电子数为4，碳原子结构示意图为； （2）A、金刚石和石墨均是由碳原子构成，构成它们原子的大小相同，不符合题意； B、金刚石和石墨均是由碳原子构成，不符合题意； C、金刚石和石墨都属于碳单质，物理性质却有很大差异，其原因是两种物质里碳原子的排列方式不同，而不是构成它们的原子数目不同，不符合题意； D、金刚石和石墨都是由碳原子构成，物理性质却有很大差异，其原因是两种物质里碳原子的排列方式不同，符合题意； 故选D。 3. 金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质，关于它们的说法正确的是   ①都是黑色固体   ②是同一种物质   ③都是由同种原子构成的物质 ④用途相似   ⑤化学性质相似   ⑥完全燃烧都生成二氧化碳 A．①④ B．⑤⑥ C．②③④ D．③⑤⑥ 【答案】B 【解析】①金刚石是无色的，故①是错误的； ②由于金刚石、石墨、C60碳原子的排列不同，也就是物质的微观构成不同，它们是三种不同的物质；故②是错误的； ③金刚石、石墨都是碳原子构成，但是由分子构成的，故③是错误的； ④金刚石硬度大用于切割玻璃等，石墨电导性好可用作电极等，用途不相似，故④是错误的； ⑤都是由碳元素组成的单质，化学性质相似，故⑤是正确的； ⑥都是由碳元素组成，提供足量的氧气，完全燃烧都生成二氧化碳，故⑥是正确的。 故选B。 4. 下列关于碳的几种单质的组成和用途的说法错误的是 A．金刚石是天然存在最硬的物质 B．铅笔芯主要是用铅和少量碳粉制成的 C．活性炭可用作防毒面具的滤毒剂 D．长期未用而难开启的铁锁，在锁孔中加入少量铅笔芯粉便易于开启 【答案】B 【解析】A、自然界中硬度最大的物质是金刚石，故正确； B、铅笔芯是用石墨和粘土混合制成的，故错误； C、活性炭具有吸附性，可以吸附色素和异味，可作防毒面具的滤毒剂，故正确； D、石墨具有滑腻感，长期未用而难开启的铁锁，可在锁孔中加入少量铅笔芯末作润滑剂，故正确。 故选B。 5. 对金刚石、石墨描述错误的是 A．互为同素异形体 B．相互转化属于物理变化 C．充分燃烧后的产物相同 D．碳原子的排列方式不同 【答案】B 【解析】A、金刚石和石墨是由碳元素组成的，互为同素异形体，故A不符合题意； B、用石墨制备金刚石（或用金刚石制备石墨），有新物质生成，属于化学变化，故B符合题意； C、金刚石和石墨是由碳元素组成的，充分燃烧后的产物均为二氧化碳，故C不符合题意； D、金刚石和石墨都是由碳元素组成的同素异形体，但两者物理性质差异较大，是因为碳原子的排列方式不同，故D不符合题意。 故选B。 6. 如图分别为金刚石、石墨和C60的结构模型。下列有关说法错误的是 A．三者在足量的氧气中燃烧，产物相同 B．石墨转化为金刚石为化学变化 C．一个C60分子由60个碳原子构成 D．三种单质中，所有的碳原子均静止不动 【答案】D 【解析】A、金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成，在足量的氧气中完全燃烧，产物均为CO2，故A不符合题意； B、金刚石、石墨是碳的两种不同单质，故石墨转化为金刚石为化学变化，故B不符合题意； C、一个C60分子由60个碳原子构成，故C不符合题意； D、原子的在永不停息的作无规则运动，故D符合题意； 故选D。 考点二 无定形碳 7. 下列不属于活性炭的用途的是 A．防毒面具 B．吸附装修产生的有毒气体 C．制冷剂 D．饮用水的深度净化处理 【答案】C 【解析】A、活性炭具有吸附性，在防毒面具中，它能吸附有毒气体和有害颗粒，从而保护佩戴者免受有毒物质侵害，活性炭可用于防毒面具，不符合题意； B、装修产生的甲醛等有毒气体，活性炭可以利用其吸附性将这些有毒气体吸附，起到净化空气的作用，活性炭可用于吸附装修产生的有毒气体，不符合题意； C、活性炭本身不具备制冷的性质，常见的制冷剂如液氨、氟利昂等是利用其物理性质（如沸点低，易汽化吸热等）来实现制冷功能，活性炭不能作为制冷剂，符合题意； D、在饮用水深度净化处理中，活性炭能吸附水中的色素、异味以及一些残留的有害物质，提高饮用水的质量，活性炭可用于饮用水的深度净化处理，不符合题意。 故选C。 8. 劳动创造美好生活。对下列劳动项目相关内容的解释错误的是 A．用装有金刚石的玻璃刀将玻璃裁割成块——金刚石硬度大 B．用碳素墨汁书写春联，字迹不易褪色——常温下碳的化学性质稳定 C．煤炉上放一壶水——防止煤气中毒 D．用活性炭除去冰箱内的异味——活性炭具有吸附性 【答案】C 【解析】A、金刚石为天然存在最硬的物质，能切割玻璃，故A不符合题意； B、碳素墨汁中含有碳单质，在常温下，碳的化学性质稳定，则用碳素墨汁书写春联，字迹不易褪色，故B不符合题意； C、煤气的主要成分是一氧化碳，一氧化碳难溶于水，煤炉上放一壶水不能防止煤气中毒，故C符合题意； D、活性炭具有吸附性，用活性炭能除去冰箱内的异味，故D不符合题意。 故选C。 9. 水的净化过程中，可用于消除异味的物质是 A．氯气 B．明矾 C．石英砂 D．活性炭 【答案】D 【解析】A、氯气能对水进行杀菌、消毒，不能去除异味，错误； B、明矾溶于水后生成的胶状物，能吸附水中的杂质，使杂质沉降来达到净水的目的，不能去除异味，错误； C、净化水时，石英砂可以过滤掉部分难溶性杂质，但不能除去水中的色素和异味，错误； D、活性炭具有吸附性，能除去异味，正确。 故选：D。 10. 下列过程中没有发生化学变化的是 A．自制汽水 B．二氧化碳溶解性的探究 C．活性炭净水 D．探究分子运动实验 【答案】C 【解析】A、自制汽水过程中小苏打与柠檬酸反应生成二氧化碳，有新物质生成，属于化学变化，故A不符合题意； B、探究二氧化碳的溶解性过程中是二氧化碳和水反应生成碳酸，有新物质生成，属于化学变化，故B不符合题意； C、活性炭除水中的杂质，没有新物质生成，是物理变化，故C符合题意； D、探究分子运动实验中，酚酞变红色，属于化学变化，故D不符合题意。 故选C。 11. 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 【解析】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。 12. 阅读下面的科普短文。 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可分为无定型碳，过渡态碳和晶型碳三大类。 石墨是制作铅笔芯的原料之一，在16世纪被发现后，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。 碳纤维既有碳材料的固有本质特征，又有纺织纤维的柔软可加工性，综合性能优异，目前我国已形成碳纤维生产、碳纤维复合材料成型，应用等产业链。 科学界不断研发出新型碳材料，碳气凝胶就是其中一种。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。 浙江大学的科学家们研制出的世界上最轻固体材料—“全碳气凝胶”，其密度仅为每立方厘米0.16毫克，是空气密度的六分之一、这种材料结构韧性十分出色，它可以在数千次被压缩至原体积的20%之后迅速复原；它也是吸油能力最强的材料之一，其吸收量可高达自身质量的900倍。全碳气凝胶的密度和微观结构如下图所示。 随着科学技术的发展，碳材料的潜能不断被激发，应用领域越来越广泛。 依据原文内容回答下列问题。 (1)金刚石属于 (填序号) a.无定形碳    b.过渡态碳   c.晶型碳 (2)石墨可用做 (填序号) a.制造铅笔芯    b.电池的电极   c.耐高温材料 (3)石墨与KNO3高温共熔，生成氮气、氧化钾和二氧化碳。该反应的化学方程式是 。 (4)碳纤维用做制造飞机的材料比使用铝合金材料的优势是 。 (5)全碳气凝胶密度小的原因是 。推测全碳气凝胶炭的一种合理应用 。 【答案】(1)c (2)abc (3) (4)密度小、耐腐蚀 (5) 具有疏松多孔的结构 净油、净水等 【解析】（1）根据图中可知，金刚石属于晶型碳，故选：c； （2）石墨质软，可用做制造铅笔芯 ，石墨具有导电性可做电池的电极，石墨的熔点高，可知耐高温材料，故选：abc； （3）石墨与KNO3高温共熔反应生成氮气、氧化钾和二氧化碳，反应的化学方程式为：； （4）碳纤维用做制造飞机的材料比使用铝合金材料的优势是质轻、耐腐蚀； （5）全碳气凝胶具有疏松多孔的结构，因此密度小；全碳气凝胶炭是吸油能力最强的材料之一，可以用作净油、净水等。 考点三 碳的化学性质 13. 我国石墨烯年产量全球规模最大。石墨烯（如图）是首个发现的二维空间材料，可从石墨材料中剥离制备得到。下列关于石墨烯的认识中正确的是 A．将石墨剥离制成石墨烯，则发生了物理变化 B．石墨烯是一种新型的化合物 C．石墨烯在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和水 D．在常温下，化学性质稳定 【答案】D 【解析】A、石墨烯和石墨是由同种元素组成的不同单质，所以将石墨剥离制成石墨烯，有新物质生成，属于化学变化，故选项说法不正确； B、石墨烯是由同种元素组成的纯净物，属于单质，故选项说法不正确； C、石墨烯是碳单质，在氧气中完全燃烧生成二氧化碳，没有水，故选项说法不正确； D、石墨烯是碳单质，在常温下，化学性质稳定，故选项说法正确。 故选D。 14. 《清明上河图》是我中华之瑰宝，该画采用水墨线条勾勒轮廓，距今近1000年，它保存至今仍不褪色，是因为水墨线条含有碳单质，现今碳单质和碳的化合物是化学研究的重要内容，下列说法正确的是 A．碳的单质均由原子构成 B．CO和不可以相互转化 C．在常温下碳单质的化学性质不活泼 D．和CO均是空气污染物 【答案】C 【解析】A、碳的单质并非均由原子构成，例如，金刚石是由碳原子构成，而是由分子构成，故错误； B、CO和氧气点燃生成二氧化碳，二氧化碳和碳高温下反应生成一氧化碳，CO和可以相互转化，故错误； C、《清明上河图》采用水墨线条勾勒轮廓，距今近1000年，它保存至今仍不褪色，是因为水墨线条含有碳单质，在常温下碳单质的化学性质不活泼，不易与其它物质发生反应，故正确； D、是温室气体，排放过量会加剧温室效应，但是二氧化碳不属于空气污染物，CO有毒，属于空气污染物，故错误； 故选C。 15. 碳在我们生活中有很多的用途。结合木炭还原氧化铜的实验（如下图），回答下列问题： (1)刚开始预热，试管b中立即产生气泡，但石灰水不变浑浊，原因是 。继续加热，观察到石灰水逐渐 ，黑色粉末中出现 。请你写出试管a中反应的文字表达式： ，这个实验说明木炭具有 性。 (2)实验结束时，移开酒精喷灯后，立即用弹簧夹夹紧乳胶管的目的是 。 (3)待试管内的粉末物质冷却后再把粉末倒在纸上，这样做的目的是 。 (4)通过碳的化学性质的学习，兴趣小组推测碳与氧化铜反应除了生成CO2可能还会产生CO。为了探究碳与氧化铜反应的气体产物，兴趣小组用“图甲”装置进行实验。启动传感器，加热固体混合物，CO和CO2的体积分数（ppm）与时间（t）变化情况如“图乙”所示。 初始时CO2的体积分数不为0，原因是 。 小明指出CO不一定是木炭与氧化铜反应产生的，请分析可能的原因是 。 【答案】(1) 开始排出的是试管内的空气 变浑浊 红色固体 碳+氧化铜二氧化碳+铜 还原 (2)防止b中的石灰水倒吸入a中，使试管炸裂 (3)防止灼热的铜被氧化 (4) 空气中含有二氧化碳 碳和二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳 【解析】（1）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试管内的空气，试管中的空气受热膨胀，排出试管； 继续加热，碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以可观察到澄清石灰水逐渐变浑浊； 铜是红色固体，氧化铜为黑色固体，可观察到黑色粉末中出现红色固体； 碳与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，反应的文字表达式为：碳+氧化铜二氧化碳+铜； 这个实验说明木炭具有还原性。 （2）实验结束时，移开酒精喷灯后，立即用弹簧夹夹紧乳胶管的目的是温度下降，防止b试管内液体被倒吸入a中，使a试管炸裂； （3）停止加热时，被还原的铜温度很高，如果与氧气接触，铜会与氧气反应生成氧化铜，所以停止加热时，应先将导管从试管b中撤出，并用弹簧夹夹紧乳胶管，待试管a冷却后再把试管里的粉末倒出。这样操作的原因是防止灼热的铜被氧化； （4）试管中含有空气，而空气中含有二氧化碳，则初始时二氧化碳的体积分数不为0； 由于木炭和二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳，则一氧化碳不一定是木炭和氧化铜反应生成的。 16. 某化学兴趣小组为探究木炭还原氧化铜反应中的气体产物，设计如下实验。 回答下列问题： Ⅰ.定性探究气体成分 【提出猜想】 (1)气体产物可能的成分：猜想①只生成CO2；猜想② ；猜想③既生成CO2又生成CO。 【查阅资料】已知：浸有磷钼酸溶液的氯化钯（PdCl2）试纸遇CO2无变化，遇CO会立即变蓝色（CO能与氯化钯溶液反应，生成金属钯、二氧化碳和盐酸）。 【实验验证】为验证上述猜想，设计如图1所示装置进行实验，步骤如下： ⅰ.打开弹簧夹，鼓入一段时间纯净、干燥的氮气； ⅱ.关闭弹簧夹，点燃酒精灯加热，观察实验现象； ⅲ.实验结束后，拆除装置、洗涤仪器。 【现象与结论】实验时，装置B、C中均产生明显现象，证明猜想③正确。 【实验分析】 (2)①步骤i中鼓入一段时间氮气，其目的是 。 ②产物中存在CO的理由是 （用化学方程式表示）。 ③装置C中观察到的现象是 ，其反应的化学方程式为 。 【反思评价】 (3)有同学认为，上述实验无法确定气体产物中CO2的存在，其理由是 为得出“猜想③正确”这一结论，需对实验进行的改进 ，同时该实验设计还存在的不足之处是 。 Ⅱ.定量探究气体产 利用数字化传感器设计图2所示实验，测得对不同质量比的CuO与C反应时，气体产物CO2、CO体积分数（ppm，1ppm＝0.0001%）结果如图3和图4所示。 (4)实验前，检查图2装置气密性的方法是：连接好仪器， ，则气密性良好。 (5)分析图3中CO2浓度下降的原因是 。 (6)分析图4可得，反应物的质量比与产生的CO含量的关系是 。 【答案】(1)只生成CO (2) 排尽装置内的空气，防止干扰产物的鉴别 CO+PdCl2+H2O＝Pd+CO2+2HCl 澄清石灰水变浑浊 CO2+Ca(OH)2＝CaCO3↓+H2O (3) CO能与氯化钯溶液反应生成二氧化碳 将B装置和C装置交换顺序 没有尾气处理装置 (4)微热试管，若气球膨胀 (5)高温条件下CO2与C发生反应生成了CO (6)反应物中CuO和C的质量比越大，反应产生的CO越少 【解析】（1）根据猜想①只生成CO2，猜想③既生成CO2又生成CO，可推知猜想②只生成CO。故填：只生成CO； （2）①步骤i中鼓入一段时间氮气，其目的是排尽装置内的空气，防止干扰产物的鉴别； ②浸有磷钼酸溶液的氯化钯（PdCl2）试纸遇CO2无变化，遇CO会立即变蓝色，装置B中氯化钯（PdCl2）试纸变蓝，说明有一氧化碳，CO能与氯化钯溶液反应，生成金属钯、二氧化碳和盐酸，反应的化学方程式为CO+PdCl2+H2O＝Pd+CO2+2HCl； ③二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，则装置C中观察到的现象是澄清石灰水变浑浊，二氧化碳与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为CO2+Ca(OH)2＝CaCO3↓+H2O。 故填：①排尽装置内的空气，防止干扰产物的鉴别；②CO+PdCl2+H2O＝Pd+CO2+2HCl；③澄清石灰水变浑浊；④CO2+Ca(OH)2＝CaCO3↓+H2O； （3）由于CO能与氯化钯溶液反应生成二氧化碳，所以有同学认为，上述实验无法确定气体产物中CO2的存在，为得出“猜想③正确”这一结论，需先检验二氧化碳，则需对实验进行的改进是将B装置和C装置交换顺序，一氧化碳有毒，会污染空气，需要进行尾气处理，则该实验设计还存在的不足之处是没有尾气处理装置。故填：①CO能与氯化钯溶液反应生成二氧化碳；②将B装置和C装置交换顺序；③没有尾气处理装置； （4）实验前，检查图2装置气密性的方法是连接好仪，微热试管，若气球膨胀，则气密性良好。故填：微热试管，若气球膨胀； （5）由图3可知，CO2浓度下降的原因是高温条件下CO2与C发生反应生成了CO。故填：高温条件下CO2与C发生反应生成了CO； （6）分析图4可得，反应物的质量比与产生的CO含量的关系是反应物中CuO和C的质量比越大，反应产生的CO越少。故填：反应物中CuO和C的质量比越大，反应产生的CO越少。 17. 关于碳及其化合物的说法正确的是 A．一氧化碳有还原性，没有毒性 B．二氧化碳是一种污染性气体 C．碳与二氧化碳在高温下反应会吸收热量 D．金刚石和石墨都是碳单质，它们的相互转化是物理变化 【答案】C 【解析】A、一氧化碳具有还原性，且具有毒性，该选项说法不正确； B、二氧化碳无毒，不属于空气污染物，该选项说法不正确； C、碳和二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳，该反应吸热，该选项说法正确； D、金刚石和石墨为不同物质，它们的相互转化为化学变化，该选项说法不正确。 故选C。 18. 《长沙晚报》报道：“因厨房窗户紧闭，4名年轻人深夜煤气中毒，幸好被及时抢救，均脱离生命危险。”下列有关叙述正确的是 A．引起煤气中毒的主要成分是CO2 B．冬天用煤炉取暖时，为了防止冷空气进入，应关闭门窗 C．为了便于及时发现煤气泄漏，煤气厂常在家用煤气中掺入微量具有难闻气味的气体 D．在煤炉旁放一盆冷水，可以防止煤气中毒 【答案】C 【解析】A、引起煤气中毒的主要成分是一氧化碳（CO），故A错误； B、防止冷空气进入，如果关闭门窗，碳在不充分燃烧时生成了一氧化碳，容易造成煤气中毒，故B错误； C、煤气本身是无色无味的，为了便于及时发现煤气泄漏，煤气厂常在家用煤气中掺入微量具有难闻气味的气体，可以起到警示的作用，故C正确； D、由于一氧化碳难溶于水，在煤炉旁放一盆冷水，不可以防止煤气中毒，故D错误。 故选C。 知识导图记忆 知识目标复核 【学习目标】 1.通过对金刚石、石墨等碳单质结构与性质的分析，认识物质的微观结构决定其宏观性质的基本观点，理解碳元素能形成不同单质的原因。 2.通过石墨导电、活性炭吸附及木炭还原氧化铜等实验探究，认识碳单质的重要物理性质与化学性质（稳定性、可燃性、还原性），并理解其性质与用途的联系。 3.基于对结构多样的碳单质（如C60、碳纳米管）的学习，体会研究物质的组成与结构对于认识和创造新物质的重要意义。 4.通过了解C60的发现史及相关实验的观察记录，感受科学探索的历程，初步学习基于证据进行分析推理的方法，培养勇于探索和质疑的科学精神。 【学习重难点】 1.金刚石、石墨等碳单质的结构、性质差异及原因。 2.碳的化学性质，特别是高温下的还原性及相关实验。 3.从“结构-性质-用途”的视角系统认识同素异形体。 1．下列关于金刚石和石墨的说法正确的是（ ） A．都是黑色固体 B．都由碳元素组成 C．硬度都很大 D．都有良好的导电性 【答案】B 【解析】A、金刚石是无色的，石墨是灰黑色的，不符合题意； B、金刚石和石墨均是由碳元素组成的碳单质，符合题意； C、金刚石是天然存在的最硬的物质，石墨质软，不符合题意； D、石墨具有良好的导电性，金刚石不具有导电性，不符合题意。 故选B。 2．金刚石不导电，石墨导电，导致物理性质存在差异的原因是（ ） A．金刚石是纯洁物，石墨是混合物 B．金刚石是单质，石墨是化合物 C．金刚石和石墨里碳原子排列方式不同 D．金刚石和石墨由不同种元素组成 【答案】C 【解析】金刚石中的碳原子是正四面体结构，硬度很大；石墨中的碳原子是正六边形结构，并且形成层状，硬度较小；正是因为金刚石和石墨里碳原子的排列不同，才导致了金刚石和石墨的物理性质有很大差异。故选C。 3．高温下碳和氧化铜可发生反应：木炭+氧化铜铜+二氧化碳，在该反应中碳表现出（ ） A．吸附性 B．稳定性 C．助燃性 D．还原性 【答案】D 【解析】高温下碳和氧化铜可发生反应：木炭+氧化铜铜+二氧化碳，碳夺取了氧化铜中的氧，发生了氧化反应，具有还原性，作还原剂。故选D。 4．家用净水器常用活性炭作净水剂，这是因为活性炭（ ） A．可作催化剂 B．疏松多孔，吸附性强 C．无毒 D．可以将水变成纯净物 【答案】B 【解析】活性炭具有吸附性是因为活性炭的结构是疏松多孔，故选B。 5．金刚石是天然存在的最硬的物质，石墨很软，C60是形似足球结构的分子。下列说法错误的是（ ） A．它们都是由碳元素组成的 B．它们都是单质 C．它们的化学性质相似 D．它们是同一种物质 【答案】D 【解析】A、金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的，故A说法正确； B、金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的纯净物，属于单质，故B说法正确； C、金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成，充分燃烧都生成CO2，它们的化学性质相似，故C说法正确； D、金刚石、石墨和C60是同种元素组成的三种不同的物质，故D说法错误； 故选D。 6．CO被称为“冬季杀手”，当煤不充分燃烧时易产生CO，下列对CO的说法不正确的是（ ） A．CO有毒，是因为其易与人体内的血红蛋白结合，使血红蛋白不能与氧气结合 B．CO无色无臭 C．在煤炉旁放一盆水，能防止CO中毒 D．CO能燃烧，可以做燃料 【答案】C 【解析】A、CO 有毒，是因为它极易与人体内的血红蛋白结合，使血红蛋白失去与氧气结合的能力，导致人体缺氧中毒，A选项正确； B、CO 是一种无色无味的气体，B选项正确； C、CO 难溶于水，在煤炉旁放一盆水，不能吸收 CO，也就不能防止 CO 中毒，C选项错误； D、CO 具有可燃性，燃烧时能放出热量，可以做燃料，D选项正确。 故选：C。 7．C60是1985年科学家发现的一种物质，下列关于它的叙述中，正确的是（ ） ①每个C60分子由60个碳原子构成     ②每个C60分子由60个碳元素组成 ③C60是一种单质                    ④C60是一种化合物 A．①③ B．②④ C．②③ D．①④ 【答案】A 【解析】①由C60的化学式可知，每个C60分子由60个碳原子构成，故说法正确；②由C60的化学式可知，C60由碳元素组成，元素不论个数，故选项说法错误；③C60是由一种元素组成的纯净物，属于单质，故选项说法正确；④C60是由一种元素组成的纯净物，属于单质，不是化合物，故选项说法错误； 故选：A。 8．对下列符号中数字含义的理解完全正确的是（ ） A．O2-：氧元素化合价为-2价 B．2Cl：2个氯元素 C．C60：1个C60分子 D．N2：2个氮原子 【答案】C 【解析】A、元素符号右上角数字表示一个离子带的电荷数，O2-中数字“2”表示1个氧离子带2个单位负电荷，故错误； B、元素符号之前数字表示原子个数，2Cl表示2个氯原子，元素不讲个数，故错误； C、C60是化学式，可表示1个C60分子，故正确； D、N2是氮气的化学式，数字2表示一个氮分子中含有2个氮原子，故错误； 故选：C。 9．物质是由微观粒子构成的。下列物质是由分子构成的是（ ） A．二氧化碳 B．铁 C．石墨 D．氯化钠 【答案】A 【解析】A、二氧化碳是由非金属元素组成的化合物，是由二氧化碳分子构成的，故选项符合题意； B、铁属于金属单质，是由铁原子直接构成的，故选项不符合题意； C、石墨属于固态非金属单质，是由碳原子直接构成的，故选项不符合题意； D、氯化钠是含有金属元素和非金属元素的化合物，是由钠离子和氯离子构成的，故选项不符合题意。 故选A。 10．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、石墨烯和石墨炔是同种物质 B．金刚石、石墨、C60都是由碳原子构成的 C．石墨烯和石墨炔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 【解析】A、石墨、石墨烯和石墨炔均是由碳原子构成，但是碳原子的排列方式不同，不是同种物质，不符合题意； B、金刚石和石墨均是由碳原子构成的碳单质，C60由C60分子构成，C60分子由碳原子构成，不符合题意； C、石墨烯和石墨炔都具有优良的导电性，导电性不需要通过化学变化就能表现出来，属于物理性质，不符合题意； D、金刚石和石墨均是由碳原子构成，但是碳原子的排列方式不同，故物理性质差异很大，符合题意。 故选D。 11．某物质含有一种元素（ ） A．可能是纯净物也可能是混合物 B．可能是单质也可能是化合物 C．一定是混合物 D．一定是纯净物 【答案】A 【解析】一种元素可组成不同的单质，如由氧元素组成的单质有氧气和臭氧，因此含有一种元素的不一定是纯净物，也有可能是由几种单质混合在一起的混合物；化合物是由两种及以上元素组成的纯净物，所以只含一种元素的一定不是化合物，故选：A。 12．下列有关单质碳和碳的氧化物的说法，错误的是（ ） A．金刚石、石墨、C60都是由碳原子直接构成的单质 B．一定条件下，石墨转化成金刚石是化学变化 C．二氧化碳与一氧化碳能相互转化 D．碳在空气中充分燃烧时生成CO2，不充分燃烧时生成CO 【答案】A 【解析】A、金刚石和石墨是由碳原子直接构成的单质，C60是由C60分子构成的，选项错误； B、金刚石和石墨是碳元素组成的两种单质，是两种物质，则一定条件下，石墨转化成金刚石是有新物质生成的变化，属于化学变化，选项正确； C、二氧化碳能够与碳在加热的条件下反应生成一氧化碳，一氧化碳与氧气发生燃烧生成二氧化碳，或一氧化碳与金属氧化物在高温的条件下反应生成金属单质和二氧化碳，即二氧化碳与一氧化碳能相互转化，选项正确； D、碳在空气中充分燃烧时生成CO2，不充分燃烧时生成CO，选项正确，故选A。 13．幸福是由劳动创造出来的。下列劳动项目与所涉及的化学知识没有关联的是（ ） 选项 劳动项目 化学知识 A 用活性炭净水 活性炭具有吸附性 B 用石墨制作铅笔芯 石墨具有导电性 C 用木炭生火烧烤 木炭具有可燃性 D 用金刚石切割大理石 金刚石的硬度大 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【解析】A、用活性炭净水是利用活性炭具有吸附性，可以吸附水中的色素和异味等杂质，该选项劳动项目与化学知识有关联，故正确； B、用石墨制作铅笔芯是因为石墨质软，且是灰黑色，在纸上划过能留下痕迹，而不是因为石墨具有导电性，该选项劳动项目与所给化学知识没有关联，故错误； C、用木炭生火烧烤是利用木炭具有可燃性，燃烧放出热量来烧烤食物，该选项劳动项目与化学知识有关联，故正确； D、用金刚石切割大理石是利用金刚石的硬度大这一性质，该选项劳动项目与化学知识有关联，故正确。 故选B。 14．如图是木炭和氧化铜反应的实验装置图，下列说法正确的是（ ） A．实验结束后，应先停止加热，再将导管从澄清石灰水中撤出 B．实验过程中，酒精喷灯可以换成酒精灯 C．实验过程中，观察到试管A中红色固体逐渐变黑 D．该实验中的木炭粉可换成活性炭 【答案】D 【解析】A、实验结束后，若先停止加热，试管内温度降低，气压减小，会导致澄清石灰水倒吸进入试管，使试管炸裂，所以应先将导管从澄清石灰水中撤出，再停止加热 ，A选项错误； B、该实验需要在高温的条件下进行，而酒精灯只能提供一般加热的条件，不能提供高温的条件，因此不能将酒精喷灯换成酒精灯，B选项错误； C、木炭还原氧化铜生成铜和二氧化碳，铜是红色固体，氧化铜是黑色固体，所以实验过程中应观察到试管A中黑色固体逐渐变红，C选项错误。 D、活性炭的主要成分也为碳，则可将木炭粉可换成活性炭，D选项正确。 故选D。 15．木炭与反应产生的气体除，还可能有。用图1装置进行三组实验（每组实验中木炭与的质量比不同，其他条件相同），测得产生的体积分数随时间变化如图2。下列说法错误的是（ ） A．实验前排尽装置内的空气，以免影响实验结果 B．实验中观察到试管内的黑色粉末逐渐变为红色 C．气体产物中有的原因可能是“木炭+二氧化碳一氧化碳 D．其他条件相同，木炭与的质量比越大，生成的越少 【答案】D 【解析】A、反应有气体产生，实验前必须检查装置气密性，故正确； B、木炭还原氧化铜反应产生铜和二氧化碳，现象为黑色粉末逐渐变红，故正确； C、木炭具有还原性，可能也还原了二氧化碳产生了一氧化碳，故正确； D、由图2可知，木炭与的质量比越大，生成的越多，故错误。 故选D。 16．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 【解析】（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。 17．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）甲的名称是 ，请写出物质甲的一条用途： 。 （2）物质乙是由 (填具体粒子名称)构成的，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 （写一条）。 【答案】（1）金刚石；制作玻璃刀。 （2）碳原子；化学。 （3）C60；1个C60分子由60个碳原子构成。 【解析】（1）由物质甲的结构示意图可知，甲具有正八面体结构，是金刚石； 金刚石是天然存在的最硬的物质，可用于切割大理石、制作玻璃刀等； （2）石墨的碳原子的排列是层状结构，石墨由碳原子构成； 石墨转化为金刚石生成了新物质，属于化学变化； （3）C60的碳原子的排列是由60个原子构成的分子，形似足球，所以物质丙是C60； 从其化学式可知：它的一个分子是由60个碳原子构成的。 18．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。 【解析】（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。 19．阅读下面文章。 石墨烯——改变世界的神奇新材料 如果将石墨逐层剥离，直到最后只形成一个单层，即厚度只有一个碳原子的单层石墨，就是石墨烯。石墨烯的厚度只有0.335nm，如果把20万层石墨烯堆叠在一起，厚度也只与一根头发丝的直径相当。石墨烯具有优良的导电性、光学性和热传导性等，是目前人类已知强度最高的物质。它是构成其它新型碳材料的基本组成单元(如图1)，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2)所示。 纺织领域是石墨烯应用的新兴领域，纺织面料掺入石墨烯后，在低温情况下，可将来自远红外线的热量传送给人体，改善人体微循环系统，促进新陈代谢。 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。工业上可采用甲烷(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。 依据所给材料，回答下列问题。 （1）从微观角度分析，石墨烯是由 （填具体粒子的名称）构成的。 （2）石墨烯的物理性质有 （答一点）。 （3）“如果把20万层石墨烯堆叠在一起，厚度也只与一根头发丝的直径相当”，说明构成物质的粒子具有的性质是 。 （4）石墨烯海水淡化膜允许 （填粒子名称）通过，该过程类似于 （填一种化学操作名称）操作。 （5）含有石墨烯的纺织面料制的衣服，在低温情况下对人体的好处是 。 （6）工业上制取石墨烯的化学反应，属于 （填一种基本反应类型）反应。 【答案】（1）碳原子。 （2）优良的导电性（合理即可）。 （3）体积小。 （4）水分子；过滤。 （5）改善人体微循环系统，促进新陈代谢（合理即可）。 （6）分解。 【解析】（1）石墨是由碳原子构成的，如果将石墨逐层剥离，直到最后只形成一个单层，即厚度只有一个碳原子的单层石墨，就是石墨烯。那么石墨烯也是由碳原子构成的，故填：碳原子； （2）石墨烯具有优良的导电性、光学性和热传导性等，这些性质都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，故填：优良的导电性（合理即可）； （3）“如果把20万层石墨烯堆叠在一起，厚度也只与一根头发丝的直径相当”，说明构成物质的粒子具有的性质是体积小，故填：体积小； （4）由图2可知，石墨烯海水淡化膜允许水分子通过，该过程类似于过滤操作，故填：水分子；过滤； （5）纺织领域是石墨烯应用的新兴领域，纺织面料掺入石墨烯后，在低温情况下，可将来自远红外线的热量传送给人体，改善人体微循环系统，促进新陈代谢，故填：改善人体微循环系统，促进新陈代谢（合理即可）； （6）工业上可采用甲烷（CH4）在高温和Cu﹣Pd催化下分解制取石墨烯，同时产生氢气，该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应，故填：分解。 20．结合下图回答下列问题： （1）晶莹的水滴是由大量 聚集而成的，水分子里的 和 是按一定的角度排列的。氢气是由大量 聚集而成的，氢分子是由 自相结合构成的。氧气是由大量 聚集而成的。由此可知，不同种类的原子可以相互结合构成分子，同种原子也可以自相结合构成分子。 （2）请用上面微粒图示表示出氢气在氧气中燃烧的微观图示 。 （3）金刚石和石墨的性质差异很大，其原因是碳原子 不同，由此说明物质的 决定了物质的 。 【答案】（1）水分子；氢原子；氧原子；氢分子；氢原子；氧分子。 （2） （3）排列方式；结构；性质。 【解析】（1）晶莹的水滴是由大量水分子聚集而成的，水分子里的氢原子和氧原子是按一定的角度排列的。氢气是由大量氢分子聚集而成的，氢分子是由氢原子自相结合构成的。氧气是由大量氧分子聚集而成的。由此可知，不同种类的原子可以相互结合构成分子，同种原子也可以自相结合构成分子； （2）在点燃的条件下，氢气与氧气反应生成水，氢气是由氢分子构成的，氧气是由氧分子构成的，水是由水分子构成的，则氢气在氧气中燃烧的微观图示为； （3）金刚石和石墨的性质差异很大，其原因是碳原子排列方式不同，由此说明物质的结构决定了物质的性质。 21．用木炭与氧化铜的实验如图，回答下列问题。 （1）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 。 （2）继续加热，观察到石灰水逐渐变浑浊，黑色粉末中出现红色物质。请你写出试管①中反应的化学反应的文字表达式： ，这个实验说明木炭具有 性。 （3）停止加热时，应先将导管从试管②中撤出，并用弹簧夹夹紧乳胶管，待试管①冷却后再把试管里的粉末倒出。这样操作的原因是 。 （4）充分反应后试管内剩余的固体的种类可能有哪些 、 （任写2种可能出现的情况） 【答案】（1）开始排出的是试管内的空气 （2） 木炭+氧化铜铜+二氧化碳 还原 （3）防止灼热的铜被氧化 （4） 铜 铜和碳或铜和氧化铜 【解析】（1）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试管内的空气； （2）试管①中发生的反应是碳与氧化铜在高温条件下生成铜和二氧化碳，反应的化学反应的文字表达式：木炭+氧化铜铜+二氧化碳；这个实验过程中碳得到氧元素，说明木炭具有还原性； （3）弹簧夹夹紧橡皮管是为了防止空气进入试管与热的铜反应再生成氧化铜，即防止灼热的铜被氧化。 （4）碳与氧化铜可能是恰好反应，也可能是碳有剩余，也可能是氧化铜有剩余，所以充分反应后试管内剩余的固体是铜或铜和碳或铜和氧化铜。 22．在宏观、微观和符号之间建立联系是化学学科的重要思维方式。 （1）硅与金刚石结构相似、构成硅的微观粒子是 （填粒子名称）。已知硅原子结构示意图为图甲，图乙是四种粒子的结构示意图，其中与硅的化学性质相似的是 （填序号）。 （2）科学家在一个标准大气压、1025℃条件下，将硅融入镓、铁、镍组成的液态金属中，通入甲烷（CH4）气体，硅与甲烷反应生成四氢化硅（SiH4）和石墨，石墨在液态金属表面转化成金刚石薄膜，其转化过程如图1和图2。金刚石薄膜具有良好的光学透明性和高度的化学稳定性，在多领域有广泛的应用。 ①从宏观上看，甲烷由 组成。 ②图1生成石墨的文字表达式为 ，图2石墨转化成金刚石薄膜，该变化的微观实质是 。 ③下列有关石墨转变为金刚石的叙述中，正确的有 （填字母序号）。 a．一种元素可以组成多种性质不同的单质 b．石墨转变为金刚石的过程属于物理变化 c．物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但不是唯一的决定因素 【答案】（1）硅原子；④。 （2）碳、氢元素；硅+甲烷四氢化硅+石墨；碳原子的排列方式不同；ac。 【解析】（1）硅是由硅原子构成； 决定元素化学性质的为最外层电子数，硅原子和②最外层电子数相同，化学性质相似。 （2）①结合化学式可知，甲烷是由碳、氢元素组成。 ②石墨为碳单质，碳燃烧生成二氧化碳，反应的文字表达式为：硅+甲烷四氢化硅+石墨； 石墨和金刚石都为碳单质，但碳原子排列方式不同，则将石墨转化为金刚石，碳原子的排列方式改变。 ③a、石墨、金刚石都是由碳元素组成的单质，则一种元素可以组成多种性质不同的单质，该选项叙述正确； b、石墨转化为金刚石的过程中，有新物质生成，属于化学变化，该选项叙述不正确； c、物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但不是唯一的决定因素，还要考虑价格、美观等该选项叙述正确。 故选ac。 23．“见著知微，见微知著”是化学的思维方法。回答下列问题： （1）符号“Fe”能表示单质铁，也可表示铁元素，微观角度还能表示 。 （2）固态的二氧化碳的叫“干冰”，干冰由 （填“分子、原子或离子”）构成。 （3）足球烯是近些年科学家们发现的一类物质，因形状像足球而得名，其化学式是，下列关于的说法正确的是 。 a．一个分子中含有60个碳原子    b．相对分子质量是720    c．它是含碳元素的化合物 （4）物质的性质决定用途，用途反映物质的性质。金刚石、石墨等物质物理性质有较大差异的原因是 。 【答案】（1）1个铁原子。 （2）分子。 （3）ab。 （4）碳原子排列方式不同。 【解析】（1）符号“Fe”能表示单质铁，也可表示铁元素，微观角度还能表示1个铁原子。 （2）固态的二氧化碳的叫“干冰”，干冰由分子构成。 （3）a、一个分子中含有60个碳原子，故正确； b、相对分子质量是12×60=720，故正确； c、它是含碳元素的单质，故错误。 故选：ab。 （4）物质的性质决定用途，用途反映物质的性质。金刚石、石墨等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。 24．《天工开物》中记载，松木在密封严实的窑中燃烧得松烟，松烟可用于制墨，窑中还能得到木炭（如图1），木炭与孔雀石【主要成分的化学式为Cu2(OH)2CO3】在炭火炉中煅烧可得到铜（如图2）。 根据图文回答问题。 （1）松木属于 （填“化石”或“生物质”）能源，它需在“密封严实”的窑中燃烧才能得到较多的松烟，其原因是 。 （2）墨的主要成分是 （填化学式），它用于写字作画长时间不变色的原因是 。 （3）A与木炭反应生成铜的化学反应的文字表达式是 。 （4）孔雀石煅烧时发生反应的基本反应类型是 。 【答案】（1） 生物质 在氧气不足的条件下，松木不充分燃烧才能生成更多的松烟（合理即可） （2） C 碳在常温下化学性质稳定 （3）木炭+氧化铜铜+二氧化碳 （4）分解反应 【解析】（1）化石能源包括煤、石油、天然气，生物质能是自然界中有生命的植物提供的能量，则松木属于生物质能源；氧气含量不足，松木不充分燃烧，生成较多烟，它需在“密封严实”的窑中燃烧才能得到较多的松烟，其原因是在氧气不足的条件下，松木不充分燃烧才能生成更多的松烟； （2）墨是由碳元素组成的单质，主要成分是碳，化学式为C，它用于写字作画长时间不变色的原因是碳在常温下化学性质稳定； （3）孔雀石煅烧生成氧化铜，A为氧化铜，木炭和氧化铜高温生成铜和二氧化碳，则A与木炭反应生成铜的化学反应的文字表达式是：木炭+氧化铜铜+二氧化碳； （4）孔雀石煅烧时分解生成氧化铜、水和二氧化碳，反应符合一变多，则该反应的基本反应类型是分解反应。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第06讲 结构多样的碳单质 内容导航——预习四步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 第二步：练 练习题 强方法：教材习题学解题、强化关键解题方法 练考点 会应用：核心考点精准练、快速掌握知识应用 第三步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第四步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点1 碳元素何以组成多样的碳单质 1. 金刚石 结构：碳原子在空间上形成 结构。 物理性质：天然存在的最 坚硬 的固体， 色透明，不 。 用途： 、 、 （钻石）。 2. 石墨 结构：碳原子呈 排列。 物理性质： 色、有金属光泽，质  、有 ，能 导  、导 。 用途： 、 、高温润滑剂。 【实验探究：石墨导电】 现象：连接石墨线，灯泡  ；擦断石墨线，灯泡 。 结论：石墨具有 性 。 3.无定形碳（混合物） 由 和少量 组成，主要包括： 木炭：具有  的结构，可用作吸附剂、燃料。 活性炭：吸附性比木炭 更  ，用于 、 、脱色。 炭黑：用于制造油墨、油漆、橡胶填料。 焦炭：用于 。 【实验探究：活性炭的吸附作用】 现象：加入活性炭后，红色液体颜色 。 结论：活性炭具有 作用。 4. 足球烯（C₆₀）与碳纳米管 C₆₀结构：每个分子由 个碳原子构成，形似 。 碳纳米管：由 石墨 层卷曲而成的管状结构，强度高、导电性好。 【规律总结】 结构决定性质：金刚石、石墨、C₆₀等均由 碳元素 组成，但物理性质差异巨大，根本原因是碳原子的 排列方式（结构） 不同。 性质决定用途：物质的性质决定了其实际应用。 【易错提醒】 无定形碳（如木炭、活性炭）是混合物，不是碳的新单质。 金刚石 不导电，石墨 导电，二者导电性相反。 C₆₀是由 分子 构成的，不是由原子直接构成。 知识点2 碳有哪些重要的化学性质 1. 常温下的稳定性 下，碳的化学性质  。古代字画用墨（含炭黑）书写能保存至今，利用此性质。 2. 可燃性（与氧气的反应） 氧气充足， 燃烧：碳 + 氧气  ，放热。 氧气不足， 燃烧：碳 + 氧气    ，放热。 一氧化碳（CO）： 色 味， 溶于水，有   （与 结合致人缺氧）。使用含碳燃料时须 通风。 3. 还原性（与某些氧化物的反应） 木炭还原氧化铜实验： 原理：碳 + 氧化铜  。 现象：① 黑色固体变 ；② 澄清石灰水变 。 结论：碳具有  性 。 木炭还原二氧化碳：碳 + 二氧化碳  。 【实验特别提醒】 木炭还原氧化铜实验要点： 药品需 研磨混合均匀。 用 酒精喷灯 进行 高温 加热。 实验结束，先 撤导管 ，后 熄灯 ，防倒吸。 此反应 不生成 一氧化碳。 碳在空气中燃烧的产物取决于 氧气的量。 【性质对比与易错】 性质 条件 关键点/实例 易错点 稳定性 常温 墨书字画长久保存 误认为碳任何时候都活泼 可燃性 点燃 O₂足：CO₂；O₂不足：CO 混淆CO与CO₂的毒性（CO有毒） 还原性 高温 C + 2CuO 2Cu + CO₂ 漏写 “高温” 反应条件 【规律总结】 碳的化学性质：常温 稳定 ，高温下可 燃烧 （可燃性）并能 夺取氧化物中的氧 （还原性）。 通过研究物质的 组成与结构 ，可以深刻认识其性质，进而 创造 新物质。 教材习题01（P139） 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？ （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？ （3）不同碳单质在氧气中充分燃烧都能生成二氧化碳，C60在足量氧气中燃烧前后，构成物质的微观粒子发生了哪些变化？ 解题方法 （1）物质是由分子、原子等微观粒子构成的。由金刚石和石墨的结构模型图可以发现，无数碳原子通过不同的连接方式直接构成了金刚石、石墨这两种不同的碳单质。而由C60的结构模型图可观察到，60个碳原子构成了C60分子，C60分子可进一步构成C60这种碳单质。 （2）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，而金刚石硬度很大、不具有润滑性，因此，可选用石墨作为高温润滑剂。 （3）C60与足量氧气（O2）反应生成二氧化碳（CO2）。在化学反应中，分子发生变化，而原子不发生变化，所以，在该反应发生前后，构成物质的微观粒子减少的有 C60分子和氧分子，增加的有二氧化碳分子。 【答案】 教材习题04（P140） 室内燃烧木炭用于取暖或烹煮食物时，为什么要开窗通风？ 室内燃烧木炭时，若通风不畅，氧气不足易导致碳不完全燃烧生成CO。CO能与血红蛋白结合导致人体缺氧中毒。因此，开窗通风的首要作用是补充氧气，促使碳充分燃烧，从源头上减少CO的生成；其次是为了及时排出可能已产生的CO，防止其在室内积聚，从而保障安全。 【答案】 考点一 金刚石与石墨 1. 有关金刚石和石墨的说法正确的是 A．颜色相同 B．组成元素相同 C．用途相同 D．原子排列方式不同 2. 碳是形成化合物种类最多的元素，含碳物质是化学研究的重要内容。 （1）请将图示中虚线框内碳原子的结构示意图补画完整。 （2）金刚石和石墨都属于碳单质，它们的化学性质相似，物理性质却有很大差异，其原因是______（填字母）。 A．构成它们的原子大小不同 B．两种物质由不同种原子构成 C．构成它们的原子数目不同 D．两种物质里碳原子的排列方式不同 3. 金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质，关于它们的说法正确的是   ①都是黑色固体   ②是同一种物质   ③都是由同种原子构成的物质 ④用途相似   ⑤化学性质相似   ⑥完全燃烧都生成二氧化碳 A．①④ B．⑤⑥ C．②③④ D．③⑤⑥ 4. 下列关于碳的几种单质的组成和用途的说法错误的是 A．金刚石是天然存在最硬的物质 B．铅笔芯主要是用铅和少量碳粉制成的 C．活性炭可用作防毒面具的滤毒剂 D．长期未用而难开启的铁锁，在锁孔中加入少量铅笔芯粉便易于开启 5. 对金刚石、石墨描述错误的是 A．互为同素异形体 B．相互转化属于物理变化 C．充分燃烧后的产物相同 D．碳原子的排列方式不同 6. 如图分别为金刚石、石墨和C60的结构模型。下列有关说法错误的是 A．三者在足量的氧气中燃烧，产物相同 B．石墨转化为金刚石为化学变化 C．一个C60分子由60个碳原子构成 D．三种单质中，所有的碳原子均静止不动 考点二 无定形碳 7. 下列不属于活性炭的用途的是 A．防毒面具 B．吸附装修产生的有毒气体 C．制冷剂 D．饮用水的深度净化处理 8. 劳动创造美好生活。对下列劳动项目相关内容的解释错误的是 A．用装有金刚石的玻璃刀将玻璃裁割成块——金刚石硬度大 B．用碳素墨汁书写春联，字迹不易褪色——常温下碳的化学性质稳定 C．煤炉上放一壶水——防止煤气中毒 D．用活性炭除去冰箱内的异味——活性炭具有吸附性 9. 水的净化过程中，可用于消除异味的物质是 A．氯气 B．明矾 C．石英砂 D．活性炭 10. 下列过程中没有发生化学变化的是 A．自制汽水 B．二氧化碳溶解性的探究 C．活性炭净水 D．探究分子运动实验 11. 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 12. 阅读下面的科普短文。 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可分为无定型碳，过渡态碳和晶型碳三大类。 石墨是制作铅笔芯的原料之一，在16世纪被发现后，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。 碳纤维既有碳材料的固有本质特征，又有纺织纤维的柔软可加工性，综合性能优异，目前我国已形成碳纤维生产、碳纤维复合材料成型，应用等产业链。 科学界不断研发出新型碳材料，碳气凝胶就是其中一种。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。 浙江大学的科学家们研制出的世界上最轻固体材料—“全碳气凝胶”，其密度仅为每立方厘米0.16毫克，是空气密度的六分之一、这种材料结构韧性十分出色，它可以在数千次被压缩至原体积的20%之后迅速复原；它也是吸油能力最强的材料之一，其吸收量可高达自身质量的900倍。全碳气凝胶的密度和微观结构如下图所示。 随着科学技术的发展，碳材料的潜能不断被激发，应用领域越来越广泛。 依据原文内容回答下列问题。 （1）金刚石属于 (填序号) a.无定形碳    b.过渡态碳   c.晶型碳 （2）石墨可用做 (填序号) a.制造铅笔芯    b.电池的电极   c.耐高温材料 （3）石墨与KNO3高温共熔，生成氮气、氧化钾和二氧化碳。该反应的化学方程式是 。 （4）碳纤维用做制造飞机的材料比使用铝合金材料的优势是 。 （5）全碳气凝胶密度小的原因是 。推测全碳气凝胶炭的一种合理应用 。 考点三 碳的化学性质 13. 我国石墨烯年产量全球规模最大。石墨烯（如图）是首个发现的二维空间材料，可从石墨材料中剥离制备得到。下列关于石墨烯的认识中正确的是 A．将石墨剥离制成石墨烯，则发生了物理变化 B．石墨烯是一种新型的化合物 C．石墨烯在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和水 D．在常温下，化学性质稳定 14. 《清明上河图》是我中华之瑰宝，该画采用水墨线条勾勒轮廓，距今近1000年，它保存至今仍不褪色，是因为水墨线条含有碳单质，现今碳单质和碳的化合物是化学研究的重要内容，下列说法正确的是 A．碳的单质均由原子构成 B．CO和不可以相互转化 C．在常温下碳单质的化学性质不活泼 D．和CO均是空气污染物 15. 碳在我们生活中有很多的用途。结合木炭还原氧化铜的实验（如下图），回答下列问题： （1）刚开始预热，试管b中立即产生气泡，但石灰水不变浑浊，原因是 。继续加热，观察到石灰水逐渐 ，黑色粉末中出现 。请你写出试管a中反应的文字表达式： ，这个实验说明木炭具有 性。 （2）实验结束时，移开酒精喷灯后，立即用弹簧夹夹紧乳胶管的目的是 。 （3）待试管内的粉末物质冷却后再把粉末倒在纸上，这样做的目的是 。 （4）通过碳的化学性质的学习，兴趣小组推测碳与氧化铜反应除了生成CO2可能还会产生CO。为了探究碳与氧化铜反应的气体产物，兴趣小组用“图甲”装置进行实验。启动传感器，加热固体混合物，CO和CO2的体积分数（ppm）与时间（t）变化情况如“图乙”所示。 初始时CO2的体积分数不为0，原因是 。 小明指出CO不一定是木炭与氧化铜反应产生的，请分析可能的原因是 。 16. 某化学兴趣小组为探究木炭还原氧化铜反应中的气体产物，设计如下实验。 回答下列问题： Ⅰ.定性探究气体成分 【提出猜想】 （1）气体产物可能的成分：猜想①只生成CO2；猜想② ；猜想③既生成CO2又生成CO。 【查阅资料】已知：浸有磷钼酸溶液的氯化钯（PdCl2）试纸遇CO2无变化，遇CO会立即变蓝色（CO能与氯化钯溶液反应，生成金属钯、二氧化碳和盐酸）。 【实验验证】为验证上述猜想，设计如图1所示装置进行实验，步骤如下： ⅰ.打开弹簧夹，鼓入一段时间纯净、干燥的氮气； ⅱ.关闭弹簧夹，点燃酒精灯加热，观察实验现象； ⅲ.实验结束后，拆除装置、洗涤仪器。 【现象与结论】实验时，装置B、C中均产生明显现象，证明猜想③正确。 【实验分析】 （2）①步骤i中鼓入一段时间氮气，其目的是 。 ②产物中存在CO的理由是 （用化学方程式表示）。 ③装置C中观察到的现象是 ，其反应的化学方程式为 。 【反思评价】 （3）有同学认为，上述实验无法确定气体产物中CO2的存在，其理由是 为得出“猜想③正确”这一结论，需对实验进行的改进 ，同时该实验设计还存在的不足之处是 。 Ⅱ.定量探究气体产 利用数字化传感器设计图2所示实验，测得对不同质量比的CuO与C反应时，气体产物CO2、CO体积分数（ppm，1ppm＝0.0001%）结果如图3和图4所示。 （4）实验前，检查图2装置气密性的方法是：连接好仪器， ，则气密性良好。 （5）分析图3中CO2浓度下降的原因是 。 （6）分析图4可得，反应物的质量比与产生的CO含量的关系是 。 17. 关于碳及其化合物的说法正确的是 A．一氧化碳有还原性，没有毒性 B．二氧化碳是一种污染性气体 C．碳与二氧化碳在高温下反应会吸收热量 D．金刚石和石墨都是碳单质，它们的相互转化是物理变化 18. 《长沙晚报》报道：“因厨房窗户紧闭，4名年轻人深夜煤气中毒，幸好被及时抢救，均脱离生命危险。”下列有关叙述正确的是 A．引起煤气中毒的主要成分是CO2 B．冬天用煤炉取暖时，为了防止冷空气进入，应关闭门窗 C．为了便于及时发现煤气泄漏，煤气厂常在家用煤气中掺入微量具有难闻气味的气体 D．在煤炉旁放一盆冷水，可以防止煤气中毒 知识导图记忆 知识目标复核 【学习目标】 1.通过对金刚石、石墨等碳单质结构与性质的分析，认识物质的微观结构决定其宏观性质的基本观点，理解碳元素能形成不同单质的原因。 2.通过石墨导电、活性炭吸附及木炭还原氧化铜等实验探究，认识碳单质的重要物理性质与化学性质（稳定性、可燃性、还原性），并理解其性质与用途的联系。 3.基于对结构多样的碳单质（如C60、碳纳米管）的学习，体会研究物质的组成与结构对于认识和创造新物质的重要意义。 4.通过了解C60的发现史及相关实验的观察记录，感受科学探索的历程，初步学习基于证据进行分析推理的方法，培养勇于探索和质疑的科学精神。 【学习重难点】 1.金刚石、石墨等碳单质的结构、性质差异及原因。 2.碳的化学性质，特别是高温下的还原性及相关实验。 3.从“结构-性质-用途”的视角系统认识同素异形体。 1．下列关于金刚石和石墨的说法正确的是（ ） A．都是黑色固体 B．都由碳元素组成 C．硬度都很大 D．都有良好的导电性 2．金刚石不导电，石墨导电，导致物理性质存在差异的原因是（ ） A．金刚石是纯洁物，石墨是混合物 B．金刚石是单质，石墨是化合物 C．金刚石和石墨里碳原子排列方式不同 D．金刚石和石墨由不同种元素组成 3．高温下碳和氧化铜可发生反应：木炭+氧化铜铜+二氧化碳，在该反应中碳表现出（ ） A．吸附性 B．稳定性 C．助燃性 D．还原性 4．家用净水器常用活性炭作净水剂，这是因为活性炭（ ） A．可作催化剂 B．疏松多孔，吸附性强 C．无毒 D．可以将水变成纯净物 5．金刚石是天然存在的最硬的物质，石墨很软，C60是形似足球结构的分子。下列说法错误的是（ ） A．它们都是由碳元素组成的 B．它们都是单质 C．它们的化学性质相似 D．它们是同一种物质 6．CO被称为“冬季杀手”，当煤不充分燃烧时易产生CO，下列对CO的说法不正确的是（ ） A．CO有毒，是因为其易与人体内的血红蛋白结合，使血红蛋白不能与氧气结合 B．CO无色无臭 C．在煤炉旁放一盆水，能防止CO中毒 D．CO能燃烧，可以做燃料 7．C60是1985年科学家发现的一种物质，下列关于它的叙述中，正确的是（ ） ①每个C60分子由60个碳原子构成     ②每个C60分子由60个碳元素组成 ③C60是一种单质                    ④C60是一种化合物 A．①③ B．②④ C．②③ D．①④ 8．对下列符号中数字含义的理解完全正确的是（ ） A．O2-：氧元素化合价为-2价 B．2Cl：2个氯元素 C．C60：1个C60分子 D．N2：2个氮原子 9．物质是由微观粒子构成的。下列物质是由分子构成的是（ ） A．二氧化碳 B．铁 C．石墨 D．氯化钠 10．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、石墨烯和石墨炔是同种物质 B．金刚石、石墨、C60都是由碳原子构成的 C．石墨烯和石墨炔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 11．某物质含有一种元素（ ） A．可能是纯净物也可能是混合物 B．可能是单质也可能是化合物 C．一定是混合物 D．一定是纯净物 12．下列有关单质碳和碳的氧化物的说法，错误的是（ ） A．金刚石、石墨、C60都是由碳原子直接构成的单质 B．一定条件下，石墨转化成金刚石是化学变化 C．二氧化碳与一氧化碳能相互转化 D．碳在空气中充分燃烧时生成CO2，不充分燃烧时生成CO 13．幸福是由劳动创造出来的。下列劳动项目与所涉及的化学知识没有关联的是（ ） 选项 劳动项目 化学知识 A 用活性炭净水 活性炭具有吸附性 B 用石墨制作铅笔芯 石墨具有导电性 C 用木炭生火烧烤 木炭具有可燃性 D 用金刚石切割大理石 金刚石的硬度大 A．A B．B C．C D．D 14．如图是木炭和氧化铜反应的实验装置图，下列说法正确的是（ ） A．实验结束后，应先停止加热，再将导管从澄清石灰水中撤出 B．实验过程中，酒精喷灯可以换成酒精灯 C．实验过程中，观察到试管A中红色固体逐渐变黑 D．该实验中的木炭粉可换成活性炭 15．木炭与反应产生的气体除，还可能有。用图1装置进行三组实验（每组实验中木炭与的质量比不同，其他条件相同），测得产生的体积分数随时间变化如图2。下列说法错误的是（ ） A．实验前排尽装置内的空气，以免影响实验结果 B．实验中观察到试管内的黑色粉末逐渐变为红色 C．气体产物中有的原因可能是“木炭+二氧化碳一氧化碳 D．其他条件相同，木炭与的质量比越大，生成的越少 16．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。 17．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）甲的名称是 ，请写出物质甲的一条用途： 。 （2）物质乙是由 （填具体粒子名称）构成的，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 （写一条）。 18．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。 19．阅读下面文章。 石墨烯——改变世界的神奇新材料 如果将石墨逐层剥离，直到最后只形成一个单层，即厚度只有一个碳原子的单层石墨，就是石墨烯。石墨烯的厚度只有0.335nm，如果把20万层石墨烯堆叠在一起，厚度也只与一根头发丝的直径相当。石墨烯具有优良的导电性、光学性和热传导性等，是目前人类已知强度最高的物质。它是构成其它新型碳材料的基本组成单元(如图1)，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2）所示。 纺织领域是石墨烯应用的新兴领域，纺织面料掺入石墨烯后，在低温情况下，可将来自远红外线的热量传送给人体，改善人体微循环系统，促进新陈代谢。 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。工业上可采用甲烷（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。 依据所给材料，回答下列问题。 （1）从微观角度分析，石墨烯是由 （填具体粒子的名称）构成的。 （2）石墨烯的物理性质有 （答一点）。 （3）“如果把20万层石墨烯堆叠在一起，厚度也只与一根头发丝的直径相当”，说明构成物质的粒子具有的性质是 。 （4）石墨烯海水淡化膜允许 （填粒子名称）通过，该过程类似于 （填一种化学操作名称）操作。 （5）含有石墨烯的纺织面料制的衣服，在低温情况下对人体的好处是 。 （6）工业上制取石墨烯的化学反应，属于 （填一种基本反应类型）反应。 20．结合下图回答下列问题： （1）晶莹的水滴是由大量 聚集而成的，水分子里的 和 是按一定的角度排列的。氢气是由大量 聚集而成的，氢分子是由 自相结合构成的。氧气是由大量 聚集而成的。由此可知，不同种类的原子可以相互结合构成分子，同种原子也可以自相结合构成分子。 （2）请用上面微粒图示表示出氢气在氧气中燃烧的微观图示 。 （3）金刚石和石墨的性质差异很大，其原因是碳原子 不同，由此说明物质的 决定了物质的 。 21．用木炭与氧化铜的实验如图，回答下列问题。 （1）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 。 （2）继续加热，观察到石灰水逐渐变浑浊，黑色粉末中出现红色物质。请你写出试管①中反应的化学反应的文字表达式： ，这个实验说明木炭具有 性。 （3）停止加热时，应先将导管从试管②中撤出，并用弹簧夹夹紧乳胶管，待试管①冷却后再把试管里的粉末倒出。这样操作的原因是 。 （4）充分反应后试管内剩余的固体的种类可能有哪些 、 （任写2种可能出现的情况） 22．在宏观、微观和符号之间建立联系是化学学科的重要思维方式。 （1）硅与金刚石结构相似、构成硅的微观粒子是 （填粒子名称）。已知硅原子结构示意图为图甲，图乙是四种粒子的结构示意图，其中与硅的化学性质相似的是 （填序号）。 （2）科学家在一个标准大气压、1025℃条件下，将硅融入镓、铁、镍组成的液态金属中，通入甲烷（CH4）气体，硅与甲烷反应生成四氢化硅（SiH4）和石墨，石墨在液态金属表面转化成金刚石薄膜，其转化过程如图1和图2。金刚石薄膜具有良好的光学透明性和高度的化学稳定性，在多领域有广泛的应用。 ①从宏观上看，甲烷由 组成。 ②图1生成石墨的文字表达式为 ，图2石墨转化成金刚石薄膜，该变化的微观实质是 。 ③下列有关石墨转变为金刚石的叙述中，正确的有 （填字母序号）。 a．一种元素可以组成多种性质不同的单质 b．石墨转变为金刚石的过程属于物理变化 c．物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但不是唯一的决定因素 23．“见著知微，见微知著”是化学的思维方法。回答下列问题： （1）符号“Fe”能表示单质铁，也可表示铁元素，微观角度还能表示 。 （2）固态的二氧化碳的叫“干冰”，干冰由 （填“分子、原子或离子”）构成。 （3）足球烯是近些年科学家们发现的一类物质，因形状像足球而得名，其化学式是，下列关于的说法正确的是 。 a．一个分子中含有60个碳原子    b．相对分子质量是720    c．它是含碳元素的化合物 （4）物质的性质决定用途，用途反映物质的性质。金刚石、石墨等物质物理性质有较大差异的原因是 。 24．《天工开物》中记载，松木在密封严实的窑中燃烧得松烟，松烟可用于制墨，窑中还能得到木炭（如图1），木炭与孔雀石【主要成分的化学式为Cu2(OH)2CO3】在炭火炉中煅烧可得到铜（如图2）。 根据图文回答问题。 （1）松木属于 （填“化石”或“生物质”）能源，它需在“密封严实”的窑中燃烧才能得到较多的松烟，其原因是 。 （2）墨的主要成分是 （填化学式），它用于写字作画长时间不变色的原因是 。 （3）A与木炭反应生成铜的化学反应的文字表达式是 。 （4）孔雀石煅烧时发生反应的基本反应类型是 。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $