6.1碳单质的多样性（课时1碳的单质）同步练--2026-2027学年九年级化学人教版上册

**基本信息** 以化学观念和科学思维为导向，通过基础认知-理解应用-综合拓展三层递进设计，实现碳单质知识从概念辨析到跨情境应用的系统化巩固。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知层|金刚石、石墨和C₆₀的结构与性质|以选择题（如第1、2题）直接考查构成微粒、结构差异等核心概念| |理解应用层|性质与用途的关联|通过表格填空（第10题）强化“结构决定性质，性质决定用途”逻辑| |综合拓展层|碳单质多样性及实际应用|结合科普短文（第11、12题）和新情境题（第9题），培养信息提取与科学思维能力|

课题1 碳单质的多样性 课时1 碳的单质 1. 金刚石、石墨和C60 金刚石 石墨 C60 物质结构 构成微粒 碳原子 碳原子 C60分子 物理性质 ①无色透明，璀璨夺目； ②天然存在的最 硬 物质 ③透光性好、硬度大； ④导热性 好 。 ①灰黑色、有金属光泽的固体； ②质地 很软 ，有滑腻感 ③熔点高，有 优良 的导电性。 —— 物质用途 ①作装饰品——钻石； ②作钻头、裁玻璃等； ③作透镜等光学仪器涂层 ④用于集成电路基板散热 ①制铅笔芯； ②作润滑剂； ③作 电极 （如干电池）或 电刷 等 用于超导、 催化 、能源、医学等领域 联系•区别 金刚石、石墨和C60都是由 碳元素 组成的单质，但物理性质有很大差异，原因是 碳原子的排列方式不同 。 【易错点】 ①金刚石、石墨都是由 碳原子 构成的； C60是由C60分子构成的：一个C60分子由 60个碳原子 构成。 ②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， 该转化属于 化学 变化。 2. 木炭、活性炭、焦炭和炭黑 木炭 焦炭 活性炭 炭黑 物质结构 疏松多孔 多孔结构 疏松多孔 多孔结构 都与 石墨 类似 主要成分 主要成分是 碳单质 ，都属于 混合物 （填“纯净物”或“混合物”） 物理性质 灰黑色固体， 具有 吸附性 浅灰色固体 灰黑色固体， 具有较强 吸附性 极细的黑色粉末 物质用途 燃料、黑火药、制活性炭、冶炼金属 冶炼金属 吸附剂、除味剂、脱色剂； 作防毒面具 制墨、油墨、油漆、鞋油等，作橡胶制品的填料 3.物质性质与用途的关系 知识点一 金刚石、石墨和C60 1．【核心素养•化学观念】碳是组成物质最多的元素，碳元素的相关信息和碳原子的结构示意图如图所示，下列说法正确的是（　D　） A．碳原子核外有4个电子 B．碳是一种金属元素 C．碳原子核内有12个质子 D．碳元素能组成多种单质 2.【教材图片改编】如图是金刚石、石墨和C60的结构示意图，结合图示你认为下列说法正确的是（　B　） A．所有的单质都是由原子直接构成的 B．三者物理性质差异的原因是碳原子的排列方式不同 C．构成金刚石、石墨的原子不同 D．石墨转化成金刚石是物理变化 知识点二 物质的性质决定用途 3.【核心素养•化学观念】碳单质存在形式有多种，用途各不相同。下列各图中体现活性炭用途的是（　D　） A B C D 4．【教材习题】阅读科普短文并回答下列问题。 C60在常温下为固体，密度为1.68g/cm3，熔点高于280℃，可溶于苯和甲苯等溶剂。C60分子具有空心球体结构，由12个正五边形和20个正六边形封闭而成。由于具有这种独特的分子结构，C60在气体储存、新型催化剂和超导材料的研制，以及光学和医学等领域具有应用前景。例如，研究表明，C60与K等金属反应生成的化合物是超导体。 （1）下列叙述中，属于C60的物理性质的是　abc　（填字母）。 a.可溶于苯和甲苯 b.密度为1.68g/cm3 c.熔点高于280℃ d.其分子具有空心球体结构 （2）请举例说明C60可能的应用：　新型催化剂和超导材料的研制（或气体储存、光学和医学等领域等，合理即可）　。 ●不理解一种元素可以组成不同单质 5.在化学上，把由同种元素组成的不同种单质互称为“同素异形体”。下列各组物质不属于同素异形体的是（　D　） A．红磷和白磷 B．金刚石和石墨 C．氧气和臭氧（O3） D．二氧化硫和三氧化硫 6.【教材图片改编】观察下图分析下列叙述，其中都正确的一组是（　D　） ①碳元素可以组成多种单质； ②金刚石、石墨、C60结构不同，其化学性质差异很大； ③单层石墨片优良的导电性、导热性与其组成元素有关，与石墨的结构无关； ④石墨与金刚石结构不同，但以石墨为原料可以合成金刚石。 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 7.【核心素养•化学观念】下列涉及化学学科观点的有关说法不正确的是（　B　） A．微粒观：C60是由分子构成的单质 B．结构观：构成氧气和液氧的分子的化学性质不同 C．守恒观：1g氢气和8g氧气充分反应生成9g水 D．转化观：石墨在一定条件下可以转化为金刚石 8.【科学思维•建构模型】模型建构是化学学习的重要思想，下列模型正确的是（　B　） A．原子结构 B．C60分子结构 C．地壳中元素含量 D．氯元素化合价 9．【新情境•科技成就】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　） 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 10.【教材习题】物质的性质在很大程度上决定了物质的用途。请填写如表。 物质 性质 用途 金刚石 　硬度大　 用于钻机的钻头 石墨 导电性好 　做电极　 　活性炭　 吸附性强 在防毒面具中吸附毒气 木炭 　可燃性　 用作燃料 11.【教材习题改编】阅读科普短文并回答下列问题： 20世纪60年代，我国电力机车的受电弓使用软钢滑板，但这一材料存在磨损严重的问题。随后转而使用碳滑板材料，纯碳滑板具有自润滑性良好、对导线磨耗小等特点，但是该材料的机械强度较低，在运行过程中会出现滑板折断和破裂，导致使用寿命较短。到了20世纪80年代，铜基粉末冶金滑板因其接触面积大、接触压力均匀的优点，有效减少了电弧产生，提高了安全性，因此得到了广泛的应用。 20世纪90年代以后，我们开始使用组织致密的浸金属碳滑板材料，这种材料融合了碳材料和金属材料的优势，综合性能更优越。近年来，随着中国高速铁路的迅猛发展，浸金属碳滑板已广泛地应用于地铁、有轨电车等城市轨道交通系统中。这种滑板结合了碳基材料和金属基材料的优点，具有良好的导电性、自润滑性和耐冲击性，使得高铁列车能够通过车顶的受电弓滑板与接触网持续摩擦获取电力，从而维持高速运行。 综上所述，受电弓滑板材料的发展历程和应用现状体现了技术的不断更新与完善。展望未来，随着高速、重载列车的持续发展，对受电弓滑板材料的要求也将越来越高，因此，研究和开发更优的受电弓滑板材料具有极其重要的意义。 （1）石墨可用于制造受电弓滑板，这一应用与石墨的下列性质无关的是　A　（填字母）； A．金属光泽 B．滑腻感 C．导电性 D．熔点高 （2）金刚石和石墨等碳单质在物理性质上存在较大差异的原因是　碳原子的排列方式不同　； （3）浸金属碳滑板的主要优良性能是　良好的导电性　（答一点）； （4）受电弓滑板与接触网持续摩擦获得电力的过程中的能量转化是　机械　能→电能。 12.阅读下面科普短文，回答相关问题。 石墨烯：改变世界的神奇新材料 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、光学性和热传导性等，被认为是一种未来革命性的材料。 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。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（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。 （1）物理性质：　导电性（合理即可）　（填一条）。 （2）依据材料写出制取石墨烯的化学反应方程式：　CH4C+2H2　。 （3）应用： ①石墨烯在纺织面料中的作用是　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　。 ②石墨烯海水淡化膜允许　H2O　（填微粒符号）通过。 学科网（北京）股份有限公司 $