6.1碳单质的多样性分层作业-2026-2027学年九年级化学人教版上册

**基本信息** 本练习以“碳单质的多样性”为核心，通过基础达标、能力提升、核心素养三层递进设计，实现从性质认知到结构分析再到科学探究的知识巩固路径，凸显化学观念与科学思维培养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础达标|碳单质性质（金刚石、石墨等）及用途|选择+填空，结合生活实例（如活性炭净水），强化化学观念中“性质决定用途”| |能力提升|碳单质结构与性质关系|含结构模型分析题（如金刚石与石墨碳原子排列），培养科学思维的证据推理能力| |核心素养|碳单质科学探究与实际应用|综合题结合科研情境（如C₆合成、硬碳电池），体现科学探究与实践及科学态度与责任|

课题1　碳单质的多样性 第1课时　碳的单质 　几种常见的碳单质 1．（25-26山东烟台·期末）我国科学家合成了全新分子—C6，开创了“表面合成极小尺寸分子碳”的新范式。下列有关C6的说法中，错误的是 A．C6与金刚石性质差异很大 B．C6与金刚石都是由碳原子直接构成 C．每个C6分子由6个碳原子构成 D．C6在足量O2中充分燃烧生成CO2 2．（2026·湖南长沙·三模）如下图所示：金刚石、石墨、C和碳纳米管都是重要的碳单质。下列有关说法中，正确的是 A．四种物质都是由碳原子直接构成的 B．四种物质之间的相互转化是物理变化 C．四种物质完全燃烧后的产物只有二氧化碳 D．石墨与金刚石中碳原子的排列方式相同 3．（2026·河南周口·模拟预测）我国研发的“金刚石—石墨复合散热膜”已应用于5G基站芯片，解决了高温散热难题。下列关于金刚石和石墨的说法，正确的是 A．硬度都很大 B．都能导电 C．完全燃烧的产物不同 D．内部的碳原子排列方式不同 　碳单质的用途 4．（25-26山东泰安·期末）劳动创造美好生活。下列劳动实践对应的化学知识错误的是 选项 劳动项目 化学知识 A 用活性炭等材料制作净水器 活性炭有吸附性 B 利用金刚石切割玻璃 金刚石的硬度大 C 用石墨制作电极 石墨有导电性 D 氧气用于气焊气割 氧气有可燃性 A．A B．B C．C D．D 5．（25-26山东烟台·期末）碳是给人类社会提供能源和材料的主要元素。下列含碳元素物质的性质与用途对应关系错误的是 A．金刚石硬度大——可切割玻璃 B．石墨具有优良的导电性——可制铅笔芯 C．炭黑黑色细腻——可作碳素墨水 D．活性炭有很强的吸附性——可用于净水 6．（25-26黑龙江哈尔滨·期中）下列物质的用途错误的是 A．石墨做铅笔芯 B．焦炭用于防毒面罩 C．石墨制作高铁的受电弓滑板 D．金刚石做玻璃刀 A．A B．B C．C D．D 7．（25-26广西南宁·期末）碳世界丰富多彩，根据如图回答下列问题： (1)图C代表的物质的名称为________________；石墨可做电极是因为它具有________________性。 (2)图A、B、C代表的三种物质的物理性质不同的原因是________________________________。 (3)图D中向盛有红棕色气体的烧瓶中投入若干块木炭，连接好装置，稍待片刻，能观察到________，导管出现倒吸水柱，原因是木炭具有________的结构，使其具有________性。 8．（25-26山东泰安·期中）物质的结构与性质、用途有密切关联，根据如图回答问题： (1)图A表示的物质是由________（填“分子”或“原子”）构成的，C物质的名称为________。 (2)B物质常用作电极，说明它具有的性质是________，图B、C所表示的两种物质的物理性质不同的原因是________。 (3)图D中向盛有红棕色气体的烧瓶中投入若干块木炭，连接好装置，静置片刻，能看到的现象是________。从微观结构上分析，木炭具有________的结构，具有吸附性。 1．（25-26山东淄博·期末）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形碳、过渡态碳和晶形碳三大类，如图： A．碳纤维属于无定形碳 B．不同的碳单质，化学性质相似 C．不同碳单质中碳原子的排列方式不同 D．一定条件下石墨变成金刚石属于物理变化 2．（2026·湖南邵阳·二模）金刚石、石墨两种物质的性质差异性很大，原因是 A．二者都是由碳原子构成 B．构成二者的微粒不同 C．碳原子的排列方式不同 D．微粒间的间隔不同 3．（2026·重庆·三模）特殊条件下制备的金刚石薄膜可作光学仪器涂层，这一应用与其下列性质无关的是 A．硬度大 B．透光性好 C．常温下化学性质稳定 D．导热性好 4．（2026·陕西榆林·三模）下列劳动项目与所涉及的化学知识没有直接关联的是 选项 劳动项目 化学知识 A 清理家中鱼缸并通入氧气 氧气能供给呼吸 B 用铅笔芯粉末使门锁开启灵活 石墨具有导电性 C 湿衣服在阳光下比在阴凉处干得快 温度越高，分子运动速率越快 D 使用活性炭脱色制白糖 活性炭具有吸附性 A．A B．B C．C D．D 5．（25-26山东淄博·期中）下面是碳的几种单质的结构示意图，根据下图回答： (1)A的名称是_____。 (2)写出B的一条用途_____（写出一条即可）。 (3)写出C的一条物理性质_____。 (4)碳纳米管的弹性较好、易于弯曲，这些性质都源于它是_____结构。 (5)写出石墨烯充分燃烧的化学方程式_____。 (6)碳单质家族中各物质物理性质存在差异，可能的原因是_____。 1．（结构模型分析应用）下图是金刚石、石墨、、单层石墨烯的结构模型。 (1)一个碳原子的结构中，最外层有________个电子。观察图1中金刚石结构模型，每一个碳原子与周围________个碳原子结合，形成了稳定的结构。 (2)图2中石墨晶体中的碳原子是分层排布的，如果将石墨晶体沿纵向一层一层揭开来，每一层都是由多个正六边形排列而成的，最薄的就是厚度等于一个碳原子的直径的单层石墨片，称为石墨烯。科学家用胶带将石墨片的两面粘住，然后再把胶带撕开，这样反复地粘起来、再撕开，最终就撕出了只有一个碳原子厚的最薄石墨片，科学家因此获得了2010年诺贝尔物理学奖。单层石墨烯结构模型如图4，通过观察单层石墨烯的结构模型特点以及单层石墨烯制得，请推测石墨烯具有什么样的特性________________。 (3)图3中，一个分子是由60个碳原子构成的形似足球的分子，分子中的60个碳原子就位于60个顶点上，称为足球烯。它的一个分子结构中只含有正五边形和正六边形。根据结构规律：每个碳原子被3个多边形共用，每条棱（碳-碳化学键）被2个多边形共用。经研究确定：一个分子中有12个正五边形。则一个分子中正六边形的个数是________。 2．（碳单质的研究）人们对碳单质的研究从未止步。近期科学家在1025℃条件下、将硅融入液态金属中，通入甲烷气体，硅（Si）与甲烷反应生成四氢化硅和石墨（C），石墨在液态金属表面转化成金刚石薄膜。石墨的碳层间距是0.335 nm，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，综合考虑性能优势（见表），钠离子电池正成为研究热点。石墨的碳层难以嵌入，而另一种碳单质——硬碳（可通过在氩气或氮气中对生物质原料高温碳化制成），其碳层间距约为0.37~0.40 nm，能够嵌入，电池依靠在正极和负极之间移动来进行充电和放电，充电时，从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极；放电时则相反。回答问题： 表：锂离子电池和钠离子电池部分性能对比 电池重量 能量密度 循环寿命（次） 低温性能（容量保持率） 锂离子电池 较轻 高 5000+ 60~70% 钠离子电池 较重 较低 1000~4000 88%以上 (1)写出硅与甲烷发生反应的化学方程式________。 (2)1图中________（填“甲”或“乙”）为金刚石的结构模型。石墨在液态金属表面转化为金刚石薄膜发生的是________（填“物理”或“化学”）变化。 (3)根据表中信息可知：与锂离子电池相比，钠离子电池的优点是________。 (4)由2图分析可知硬碳作为电池的________（填“正”或“负”）极。 (5)制备硬碳时通入氩气或氮气，目的是________。 (6)下列说法正确的是________（填序号）。 A．同种元素可组成不同的单质 B．钠离子和锂离子质子数相同 C．废旧电池不能随意掩埋处理 D．钠离子电池更适合应用于笔记本电脑中 【详解答案】 基础达标 1. B 2.C 3.D 4.D 5.B 6.B 7.【答案】(1) 金刚石 导电 (2)碳原子的排列方式不同 (3) 烧瓶内红棕色变浅（或消失） 疏松多孔 吸附 8.【答案】(1) 分子 金刚石 (2) 导电性 碳原子排列方式不同 (3) 烧瓶内气体颜色变浅，甚至变成无色 疏松多孔 能力提升 1.【答案】D 【详解】A. 根据题图分类，碳纤维归属于无定形碳类别，说法正确； B. 不同碳单质均由碳元素组成，组成元素相同，因此化学性质相似，说法正确； C. 不同碳单质物理性质差异较大，本质原因是内部碳原子的排列方式不同，说法正确； D. 石墨和金刚石是两种结构、性质均不同的碳单质，二者转化过程有新物质生成，属于化学变化，该说法错误。 2.【答案】C 【分析】金刚石和石墨都是碳元素组成的单质，构成二者的微粒均为碳原子，二者性质差异大的根本原因是碳原子的排列方式不同：金刚石是空间立体网状结构，石墨是层状结构。 【详解】A.二者均由碳原子构成是客观事实，但这不是性质差异的原因，错误。 B.构成二者的微粒都是碳原子，微粒种类相同，错误。 C.碳原子排列方式不同是性质差异的根本原因，正确。 D.微粒间隔不同是排列方式不同带来的结果，不是性质差异的根本原因，错误。 3.【答案】D 【详解】A.硬度大可让涂层耐磨、不易被刮花，符合涂层的使用要求，与应用相关；硬度大可让涂层耐磨、不易被刮花，符合涂层的使用要求，与应用相关； B.光学仪器的核心需求是透光，透光性好直接适配光学用途，与应用相关； C.常温下化学性质稳定可保证涂层长期使用不发生变质，延长仪器寿命，与应用相关； D.导热性好和光学仪器涂层的功能、使用要求均无关联，符合题意。 4.【答案】B 【详解】A.氧气能供给呼吸，向鱼缸通入氧气是为了满足水生生物的呼吸需求，二者有直接关联，不符合题意。 B.铅笔芯主要成分为石墨，用铅笔芯粉末使门锁变灵活是利用了石墨具有滑腻感、可作润滑剂的性质，和石墨的导电性无关联，符合题意。 C.温度越高分子运动速率越快，阳光下温度高于阴凉处，水分子蒸发速率更快，因此湿衣服在阳光下干得更快，二者有直接关联，不符合题意。 D.活性炭具有疏松多孔的结构，有较强吸附性，可吸附色素，因此可用于制白糖时脱色，二者有直接关联，不符合题意。 5.【答案】(1)金刚石 (2)作电极 (3)质脆 (4)管状 (5) (6)碳原子的排列方式不同 【详解】（1）A为空间正四面体网状结构，符合金刚石的结构特征，因此名称是金刚石。 （2）B是层状结构的石墨，石墨具有导电性可作电极，质软有滑腻感可作铅笔芯、润滑剂，任选其一即可。 （3）C是，常见物理性质包括质脆、硬度小等，任选其一即可。 （4）碳纳米管为空心管状结构，因此具有弹性好、易弯曲的特点。 （5）石墨烯是碳单质，完全燃烧生成二氧化碳，按规则书写化学方程式、标注反应条件即可。 （6）碳单质均由碳元素组成，物理性质差异的原因是碳原子的排列方式不同。 核心素养 1.【答案】(1) 4 4 (2)质地柔软（或硬度小，合理即可） (3)20 【详解】（1）碳原子的核外电子排布为2、4，因此最外层有4个电子；金刚石的结构中，每个碳原子都会与周围的4个碳原子结合，形成空间网状稳定结构。 （2）根据题干信息，石墨是层状结构，可以通过反复撕开得到单层石墨烯，说明石墨层间作用力弱，因此可推测石墨烯质地柔软、硬度小。 （3）利用分摊法计算：设正六边形个数为x，已知每个碳原子被3个多边形共用，总碳原子数为60，正五边形共12个，可列关系式： ，解得。 2.【答案】(1)CH4+SiSiH4+C (2) 乙 化学 (3)低温性能好 (4)负 (5)作保护气 (6)AC 【详解】（1）在1025℃条件下，将硅融入液态金属中，通入甲烷（CH4）气体，硅（Si）与甲烷反应生成四氢化硅（SiH4 ）和石墨（C），该反应的化学方程式为：CH4+SiSiH4+C。 （2）金刚石是立体网状结构，石墨是层状结构，则1图中乙为金刚石的结构模型，石墨转化为金刚石，有新物质生成，属于化学变化。 （3）对比表中参数，钠离子电池 −20℃ 容量保持率远高于锂离子电池，因此其优点为低温性能好。 （4）Na+电池依靠Na+在正极和负极之间移动来进行充电和放电，充电时，Na+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极；放电时则相反，故硬碳作为电池的负极。 （5）制备硬碳时通入氩气或氮气，是利用氩气或氮气化学性质很不活泼，不易与生物质发生反应，可作保护气。 （6）A.同种元素可以组成不同的单质，如碳元素可组成金刚石、石墨等不同单质，符合题意； B.钠离子的质子数是11，锂离子的质子数是3，质子数不相同，不符合题意； C.废旧电池含重金属等有害物质，不能随意掩埋处理，否则会污染水源和土壤，应回收处理，符合题意； D.钠离子电池较重，能量密度低，不适合应用于笔记本电脑中，不符合题意。 学科网（北京）股份有限公司 $ 课题1　碳单质的多样性 第1课时　碳的单质 　几种常见的碳单质 1．（25-26山东烟台·期末）我国科学家合成了全新分子—C6，开创了“表面合成极小尺寸分子碳”的新范式。下列有关C6的说法中，错误的是 A．C6与金刚石性质差异很大 B．C6与金刚石都是由碳原子直接构成 C．每个C6分子由6个碳原子构成 D．C6在足量O2中充分燃烧生成CO2 【答案】B 2．（2026·湖南长沙·三模）如下图所示：金刚石、石墨、C和碳纳米管都是重要的碳单质。下列有关说法中，正确的是 A．四种物质都是由碳原子直接构成的 B．四种物质之间的相互转化是物理变化 C．四种物质完全燃烧后的产物只有二氧化碳 D．石墨与金刚石中碳原子的排列方式相同 【答案】C 3．（2026·河南周口·模拟预测）我国研发的“金刚石—石墨复合散热膜”已应用于5G基站芯片，解决了高温散热难题。下列关于金刚石和石墨的说法，正确的是 A．硬度都很大 B．都能导电 C．完全燃烧的产物不同 D．内部的碳原子排列方式不同 【答案】D 　碳单质的用途 4．（25-26山东泰安·期末）劳动创造美好生活。下列劳动实践对应的化学知识错误的是 选项 劳动项目 化学知识 A 用活性炭等材料制作净水器 活性炭有吸附性 B 利用金刚石切割玻璃 金刚石的硬度大 C 用石墨制作电极 石墨有导电性 D 氧气用于气焊气割 氧气有可燃性 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 5．（25-26山东烟台·期末）碳是给人类社会提供能源和材料的主要元素。下列含碳元素物质的性质与用途对应关系错误的是 A．金刚石硬度大——可切割玻璃 B．石墨具有优良的导电性——可制铅笔芯 C．炭黑黑色细腻——可作碳素墨水 D．活性炭有很强的吸附性——可用于净水 【答案】B 6．（25-26黑龙江哈尔滨·期中）下列物质的用途错误的是 A．石墨做铅笔芯 B．焦炭用于防毒面罩 C．石墨制作高铁的受电弓滑板 D．金刚石做玻璃刀 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 7．（25-26广西南宁·期末）碳世界丰富多彩，根据如图回答下列问题： (1)图C代表的物质的名称为________________；石墨可做电极是因为它具有________________性。 (2)图A、B、C代表的三种物质的物理性质不同的原因是________________________________。 (3)图D中向盛有红棕色气体的烧瓶中投入若干块木炭，连接好装置，稍待片刻，能观察到________，导管出现倒吸水柱，原因是木炭具有________的结构，使其具有________性。 【答案】(1) 金刚石 导电 (2)碳原子的排列方式不同 (3) 烧瓶内红棕色变浅（或消失） 疏松多孔 吸附 8．（25-26山东泰安·期中）物质的结构与性质、用途有密切关联，根据如图回答问题： (1)图A表示的物质是由________（填“分子”或“原子”）构成的，C物质的名称为________。 (2)B物质常用作电极，说明它具有的性质是________，图B、C所表示的两种物质的物理性质不同的原因是________。 (3)图D中向盛有红棕色气体的烧瓶中投入若干块木炭，连接好装置，静置片刻，能看到的现象是________。从微观结构上分析，木炭具有________的结构，具有吸附性。 【答案】(1) 分子 金刚石 (2) 导电性 碳原子排列方式不同 (3) 烧瓶内气体颜色变浅，甚至变成无色 疏松多孔 1．（25-26山东淄博·期末）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形碳、过渡态碳和晶形碳三大类，如图： A．碳纤维属于无定形碳 B．不同的碳单质，化学性质相似 C．不同碳单质中碳原子的排列方式不同 D．一定条件下石墨变成金刚石属于物理变化 【答案】D 【详解】A. 根据题图分类，碳纤维归属于无定形碳类别，说法正确； B. 不同碳单质均由碳元素组成，组成元素相同，因此化学性质相似，说法正确； C. 不同碳单质物理性质差异较大，本质原因是内部碳原子的排列方式不同，说法正确； D. 石墨和金刚石是两种结构、性质均不同的碳单质，二者转化过程有新物质生成，属于化学变化，该说法错误。 2．（2026·湖南邵阳·二模）金刚石、石墨两种物质的性质差异性很大，原因是 A．二者都是由碳原子构成 B．构成二者的微粒不同 C．碳原子的排列方式不同 D．微粒间的间隔不同 【答案】C 【分析】金刚石和石墨都是碳元素组成的单质，构成二者的微粒均为碳原子，二者性质差异大的根本原因是碳原子的排列方式不同：金刚石是空间立体网状结构，石墨是层状结构。 【详解】A.二者均由碳原子构成是客观事实，但这不是性质差异的原因，错误。 B.构成二者的微粒都是碳原子，微粒种类相同，错误。 C.碳原子排列方式不同是性质差异的根本原因，正确。 D.微粒间隔不同是排列方式不同带来的结果，不是性质差异的根本原因，错误。 3．（2026·重庆·三模）特殊条件下制备的金刚石薄膜可作光学仪器涂层，这一应用与其下列性质无关的是 A．硬度大 B．透光性好 C．常温下化学性质稳定 D．导热性好 【答案】D 【详解】A.硬度大可让涂层耐磨、不易被刮花，符合涂层的使用要求，与应用相关；硬度大可让涂层耐磨、不易被刮花，符合涂层的使用要求，与应用相关； B.光学仪器的核心需求是透光，透光性好直接适配光学用途，与应用相关； C.常温下化学性质稳定可保证涂层长期使用不发生变质，延长仪器寿命，与应用相关； D.导热性好和光学仪器涂层的功能、使用要求均无关联，符合题意。 4．（2026·陕西榆林·三模）下列劳动项目与所涉及的化学知识没有直接关联的是 选项 劳动项目 化学知识 A 清理家中鱼缸并通入氧气 氧气能供给呼吸 B 用铅笔芯粉末使门锁开启灵活 石墨具有导电性 C 湿衣服在阳光下比在阴凉处干得快 温度越高，分子运动速率越快 D 使用活性炭脱色制白糖 活性炭具有吸附性 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A.氧气能供给呼吸，向鱼缸通入氧气是为了满足水生生物的呼吸需求，二者有直接关联，不符合题意。 B.铅笔芯主要成分为石墨，用铅笔芯粉末使门锁变灵活是利用了石墨具有滑腻感、可作润滑剂的性质，和石墨的导电性无关联，符合题意。 C.温度越高分子运动速率越快，阳光下温度高于阴凉处，水分子蒸发速率更快，因此湿衣服在阳光下干得更快，二者有直接关联，不符合题意。 D.活性炭具有疏松多孔的结构，有较强吸附性，可吸附色素，因此可用于制白糖时脱色，二者有直接关联，不符合题意。 5．（25-26山东淄博·期中）下面是碳的几种单质的结构示意图，根据下图回答： (1)A的名称是_____。 (2)写出B的一条用途_____（写出一条即可）。 (3)写出C的一条物理性质_____。 (4)碳纳米管的弹性较好、易于弯曲，这些性质都源于它是_____结构。 (5)写出石墨烯充分燃烧的化学方程式_____。 (6)碳单质家族中各物质物理性质存在差异，可能的原因是_____。 【答案】(1)金刚石 (2)作电极 (3)质脆 (4)管状 (5) (6)碳原子的排列方式不同 【详解】（1）A为空间正四面体网状结构，符合金刚石的结构特征，因此名称是金刚石。 （2）B是层状结构的石墨，石墨具有导电性可作电极，质软有滑腻感可作铅笔芯、润滑剂，任选其一即可。 （3）C是，常见物理性质包括质脆、硬度小等，任选其一即可。 （4）碳纳米管为空心管状结构，因此具有弹性好、易弯曲的特点。 （5）石墨烯是碳单质，完全燃烧生成二氧化碳，按规则书写化学方程式、标注反应条件即可。 （6）碳单质均由碳元素组成，物理性质差异的原因是碳原子的排列方式不同。 1．（结构模型分析应用）下图是金刚石、石墨、、单层石墨烯的结构模型。 (1)一个碳原子的结构中，最外层有________个电子。观察图1中金刚石结构模型，每一个碳原子与周围________个碳原子结合，形成了稳定的结构。 (2)图2中石墨晶体中的碳原子是分层排布的，如果将石墨晶体沿纵向一层一层揭开来，每一层都是由多个正六边形排列而成的，最薄的就是厚度等于一个碳原子的直径的单层石墨片，称为石墨烯。科学家用胶带将石墨片的两面粘住，然后再把胶带撕开，这样反复地粘起来、再撕开，最终就撕出了只有一个碳原子厚的最薄石墨片，科学家因此获得了2010年诺贝尔物理学奖。单层石墨烯结构模型如图4，通过观察单层石墨烯的结构模型特点以及单层石墨烯制得，请推测石墨烯具有什么样的特性________________。 (3)图3中，一个分子是由60个碳原子构成的形似足球的分子，分子中的60个碳原子就位于60个顶点上，称为足球烯。它的一个分子结构中只含有正五边形和正六边形。根据结构规律：每个碳原子被3个多边形共用，每条棱（碳-碳化学键）被2个多边形共用。经研究确定：一个分子中有12个正五边形。则一个分子中正六边形的个数是________。 【答案】(1) 4 4 (2)质地柔软（或硬度小，合理即可） (3)20 【详解】（1）碳原子的核外电子排布为2、4，因此最外层有4个电子；金刚石的结构中，每个碳原子都会与周围的4个碳原子结合，形成空间网状稳定结构。 （2）根据题干信息，石墨是层状结构，可以通过反复撕开得到单层石墨烯，说明石墨层间作用力弱，因此可推测石墨烯质地柔软、硬度小。 （3）利用分摊法计算：设正六边形个数为x，已知每个碳原子被3个多边形共用，总碳原子数为60，正五边形共12个，可列关系式： ，解得。 2．（碳单质的研究）人们对碳单质的研究从未止步。近期科学家在1025℃条件下、将硅融入液态金属中，通入甲烷气体，硅（Si）与甲烷反应生成四氢化硅和石墨（C），石墨在液态金属表面转化成金刚石薄膜。石墨的碳层间距是0.335 nm，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，综合考虑性能优势（见表），钠离子电池正成为研究热点。石墨的碳层难以嵌入，而另一种碳单质——硬碳（可通过在氩气或氮气中对生物质原料高温碳化制成），其碳层间距约为0.37~0.40 nm，能够嵌入，电池依靠在正极和负极之间移动来进行充电和放电，充电时，从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极；放电时则相反。回答问题： 表：锂离子电池和钠离子电池部分性能对比 电池重量 能量密度 循环寿命（次） 低温性能（容量保持率） 锂离子电池 较轻 高 5000+ 60~70% 钠离子电池 较重 较低 1000~4000 88%以上 (1)写出硅与甲烷发生反应的化学方程式________。 (2)1图中________（填“甲”或“乙”）为金刚石的结构模型。石墨在液态金属表面转化为金刚石薄膜发生的是________（填“物理”或“化学”）变化。 (3)根据表中信息可知：与锂离子电池相比，钠离子电池的优点是________。 (4)由2图分析可知硬碳作为电池的________（填“正”或“负”）极。 (5)制备硬碳时通入氩气或氮气，目的是________。 (6)下列说法正确的是________（填序号）。 A．同种元素可组成不同的单质 B．钠离子和锂离子质子数相同 C．废旧电池不能随意掩埋处理 D．钠离子电池更适合应用于笔记本电脑中 【答案】(1)CH4+SiSiH4+C (2) 乙 化学 (3)低温性能好 (4)负 (5)作保护气 (6)AC 【详解】（1）在1025℃条件下，将硅融入液态金属中，通入甲烷（CH4）气体，硅（Si）与甲烷反应生成四氢化硅（SiH4 ）和石墨（C），该反应的化学方程式为：CH4+SiSiH4+C。 （2）金刚石是立体网状结构，石墨是层状结构，则1图中乙为金刚石的结构模型，石墨转化为金刚石，有新物质生成，属于化学变化。 （3）对比表中参数，钠离子电池 −20℃ 容量保持率远高于锂离子电池，因此其优点为低温性能好。 （4）Na+电池依靠Na+在正极和负极之间移动来进行充电和放电，充电时，Na+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极；放电时则相反，故硬碳作为电池的负极。 （5）制备硬碳时通入氩气或氮气，是利用氩气或氮气化学性质很不活泼，不易与生物质发生反应，可作保护气。 （6）A.同种元素可以组成不同的单质，如碳元素可组成金刚石、石墨等不同单质，符合题意； B.钠离子的质子数是11，锂离子的质子数是3，质子数不相同，不符合题意； C.废旧电池含重金属等有害物质，不能随意掩埋处理，否则会污染水源和土壤，应回收处理，符合题意； D.钠离子电池较重，能量密度低，不适合应用于笔记本电脑中，不符合题意。 学科网（北京）股份有限公司 $