6.1 碳单质的多样性 第1课时（培优分层作业）化学新教材人教版九年级上册

**基本信息** 本同步练习通过基础巩固、能力提升、拓展探究三层设计，以碳单质的组成-结构-性质-用途为主线，实现从单一知识点到综合应用的进阶，强化化学观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础巩固|碳单质性质与用途对应、结构差异|选择题直接考查（如金刚石切割玻璃），强化“性质决定用途”化学观念| |能力提升|微观构成分析、实验现象解释|填空题结合实验（如木炭吸附二氧化氮），培养科学探究与实践能力| |拓展探究|新物质应用（MOF、T-碳）、跨情境综合|阅读题引入科研成果，提升信息提取与科学思维能力|

课题1 碳单质的多样性 第1课时 碳单质的多样性 1．（25-26九年级上·青海海东·期末）下列物质的性质与用途具有对应关系的是 A. 氮气化学性质稳定，可制氮肥 B. 镁有银白色光泽，可用于生产烟花 C. 金刚石有特殊的光学性质，可用于切割玻璃 D. 石墨有良好的导电性，可用作电极 2．（25-26九年级下·山东·学情自测）五育并举，让劳动成为一种教育。下列劳动实践中蕴含的化学知识分析错误的是 选项 劳动实践项目 化学知识 A 用活性炭包作冰箱除味剂 活性炭具有吸附性 B 用水果皮自制花肥 水果皮的腐烂属于氧化反应 C 把湿衣服放在太阳下晾晒 温度越高，分子运动越快 D 用铅笔芯制作润滑剂 石墨具有优良的导电性 A. A B. B C. C D. D 3．（25-26九年级上·重庆·期末）物质是由微观粒子构成的，下列物质的构成粒子与铁的构成粒子类型相同的是 A. 氧气 B.  C. 金刚石 D. 氯化钠 4．有关金刚石和石墨的下列说法正确的是 A. 都很软，可做润滑剂 B. 碳原子的排列方式相同 C. 都由碳元素组成 D. 都是由碳元素组成的物质，故性质相同 5．金刚石和石墨的物理性质有着很大的差异，主要原因是 A. 组成的元素不同 B. 原子排列方式不同 C. 构成的原子不同 D. 原子的结构不同 6．（25-26九年级上·广东惠州·期末）下图为金刚石、石墨和的结构模型，图中小球代表碳原子。下列说法不正确的是 A. 图中甲表示金刚石，乙表示石墨，丙表示 B. 金刚石和石墨物理性质差异大，是因为构成它们的原子大小不同 C. 每个分子由60个碳原子构成 D. 金刚石和石墨均由原子构成 7．（25-26九年级上·云南曲靖·期末）2025年诺贝尔化学奖授予了在“金属有机框架（MOF）”材料领域做出开创性贡献的三位科学家。MOF是一种由金属离子和有机配体（含碳化合物）形成的具有多孔结构的人造材料，在气体储存、生物医药、环境治理等领域应用广泛。下列关于MOF的说法正确的是 A. MOF是一种只由金属元素组成的材料 B. MOF具有多孔结构，可用于吸附和储存气体 C. MOF与活性炭的成分相同，都是碳的单质 D. MOF非常稳定，不与其他物质发生反应 8．向如图所示的盛有红棕色二氧化氮气体的集气瓶中投入几块刚烘烤过的木炭。下列关于该实验的说法不正确的是 A. 过一段时间，观察到红棕色变浅 B. 最终漏斗中的液面上升 C. 二氧化氮被木炭吸附 D. 二氧化氮与木炭发生了化学反应 9．（25-26九年级上·广西崇左·期末）有关金刚石、石墨、C60的下列说法中，错误的是 A. 微粒观：金刚石、石墨和C60都由碳原子构成 B. 能量观：C60在氧气中燃烧是放热反应 C. 变化观：一定条件下可以将石墨转化为金刚石 D. 结构观：碳原子排列方式不同，因此三种物质的物理性质存在差异 10．我国科研团队在高温、高压条件下利用石墨合成六方金刚石，其具有极高的硬度和良好的热稳定性。下列说法正确的是 A. 六方金刚石和石墨的元素组成不同 B. 六方金刚石中的碳原子停止运动 C. 六方金刚石可用于裁玻璃 D. 六方金刚石在常温下化学性质活泼 11．碳世界丰富多彩，根据下图回答下列问题： （1）A物质属于　　　　　　（填“单质”或“化合物”），它是由　　　　　　（填“分子”或“原子”）构成的。 （2）B物质常用作电极，是因为它具有　　　　　　。 （3）C物质的名称为　　　　　　。木炭、焦炭、活性炭这些物质的结构与　　　　　　类似。 （4）上述A、B、C三种物质的物理性质不同的原因是　　　　　　。 （5）D中向盛有红棕色气体的烧瓶中投入若干块烘烤过后冷却的木炭，连接好装置，稍待片刻，能看到的现象是　　　　　　，原因是　　　　　　。 12．总结金刚石的物理性质和用途，填写下表。 物理性质 用途 无色透明、折光性好 　　　　　　　　 天然存在的最硬物质 　　　　　　　　 透光性好、硬度大 　　　　　　　　 导热性好 　　　　　　　　 13．认真阅读下列材料； 一直以来，科学家们对碳元素的研究不曾间断。透明、坚硬的金刚石、灰黑色质软的石墨以及结构酷似足球的都是由碳元素组成的单质。英国两位物理学家因从石墨中成功分离出石墨烯（如图所示），共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯的结构特点决定了其具有坚硬、导热性强、导电率高、结构稳定等特点。石墨烯一层层叠起来就是石墨，厚的石墨大约包含300万层石墨烯。 （1）石墨烯具有的物理性质是　　　　　　　　　（答一条即可）。 （2）金刚石和石墨的物理性质不同，是因为　　　　　　　　　不同。 （3）石墨转变成石墨烯属于　　　　　　　　　（物理变化或化学变化）。 1．（25-26九年级上·安徽·期末）我国科学家预言并合成的T-碳(如图)，其核心结构特征是由四个碳原子构成的正四面体结构单元，取代了立方金刚石中的单个碳原子，内部存在大量可利用的空隙。独特的结构使其在物质吸附和储能方面具备天然优势。下列关于T-碳说法正确的是 A. T-碳是一种化合物 B. T-碳具有良好的吸附性 C. T-碳燃烧一定会生成二氧化碳 D. T-碳的物理性质与金刚石相同 2．某物质经测定只含碳元素，该物质 A. 一定是金刚石 B. 一定是某种碳单质 C. 一定是石墨 D. 可能是几种碳单质的混合物 3．（25-26九年级上·湖南长沙·期末）同学们设计如图所示“简易净水器”(每层用纱布隔开)，探究结果表明乙的净水效果更好，下列分析合理的是 A. 小砾石能过滤所有不溶性杂质 B. 活性炭只起到吸附作用 C. 按杂质直径由大到小除去效果更好 D. 水中氧元素的化合价为+2 4．（2026·安徽宿州·一模）下列说法错误的是 A. 石墨的导电性好，可用作电池的电极 B. 一定条件下，石墨转化为金刚石是化学变化 C. 金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质 D. 用活性炭脱色制白糖是利用活性炭能与色素发生化学反应 5．（25-26九年级上·四川泸州·期末）“碳海绵”是已知最轻的固体材料，密度仅0.16mg·cm³，是一种良好的绝缘材料，其主要成分是石墨烯和碳纳米管两种碳单质。下列关于“碳海绵”的推测不正确的是 A. “碳海绵”不易导电 B. “碳海绵”燃烧可能会产生一氧化碳 C. “碳海绵”能浮在水面上 D. “碳海绵”是一种新型的化合物 6．（2026·广西桂林·一模）我国科学家合成了全新分子——，开创了“表面合成极小尺寸分子碳”的新范式。下列有关的说法中，错误的是 A. 组成的元素与金刚石相同 B. 每个分子由6个碳原子构成 C. 相对分子质量为72g D. 与反应生成碳的氧化物 7．（九年级上·吉林吉林·期末）如图是碳的几种单质的结构示意图。 （1）在一定条件下物质②转化为物质①属于　　　　　　　　(填“物理”或“化学”)变化。 （2）物质③化学式的微观意义是　　　　　　　　。 （3）①②③物理性质有所差异的原因是　　　　　　　　。 8．阅读下面科普短文。 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形碳、过渡态碳和晶形碳三大类，如图。 石墨是制铅笔芯的原料之一，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性，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，碳纤维复合材料应用领域分布如图。 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。我国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。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。 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。 依据文章内容回答下列问题。 （1）金刚石属于(填序号)。 A. 无定形碳 B. 过渡态碳 C. 晶形碳 （2）由图2可知，我国碳纤维复合材料应用占比最高的领域是　　　　　　。 （3）对比图3中三条曲线，得到的实验结论是什么？　　　　　　 1．（2026·湖南长沙·中考真题）含碳物质构建了一个“神奇的碳家族”。下列有关说法正确的是 A. 活性炭可用于冰箱除异味 B. 金刚石具有优良的导电性 C. 石墨常温下化学性质很活泼 D. 金刚石和石墨的原子排列方式相同 2．（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 3．（2024·湖南长沙·中考真题）物质的性质决定物质的用途。下列含碳物质中，常用于去除冰箱、汽车中的异味的是 A. 活性炭 B. 金刚石 C. 石墨 D.  4．（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）。 5．（2026·安徽·中考真题）饮用水安全与人们的健康息息相关。某实验小组开展了自制净水器的项目式学习活动。 【任务一】调查取样 （1）该小组收集学校附近浑浊的河水，经调查，其中含有多种杂质。过滤操作可以除去河水中的　　　　　　　　　　　　　　　　（填“可溶性杂质”或“不溶性杂质”）。 【任务二】自制净水器 （2）该小组用塑料瓶和软管自制净水装置（如图1），其中填充物——活性炭的主要作用是　　　　　　　　（填“沉降”或“吸附”）。活性炭的主要成分是碳单质，请再写出一种碳单质的名称：　　　　　　　　。 【任务三】评价改进 （3）有同学提出，应使河水从瓶底自下而上缓慢通过净水器（如图2）。这样设计的理由是　　　　　　　　。 （4）经检测，净化过的水中仍含有较多可溶性钙、镁化合物，要得到净化程度较高的水，可采取的操作是　　　　　　　　。 1 / 8 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 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 碳单质的多样性 1．（25-26九年级上·青海海东·期末）下列物质的性质与用途具有对应关系的是 A. 氮气化学性质稳定，可制氮肥 B. 镁有银白色光泽，可用于生产烟花 C. 金刚石有特殊的光学性质，可用于切割玻璃 D. 石墨有良好的导电性，可用作电极 【答案】D 【详解】A.氮气化学性质稳定，可用作保护气 ；氮气在高能量下也能与其他物质反应，可用作制氮肥、炸药等，故A选项错误； B.镁用于烟花主要是因为镁燃烧时能发出耀眼的白光，而非为有银白色金属光泽，故B选项错误； C.金刚石切割玻璃利用其硬度大，金刚石有特殊的光学性质，可用于饰品，故C选项错误； D.石墨导电性良好，可直接用作电极，故D选项正确； 故选D。 2．（25-26九年级下·山东·学情自测）五育并举，让劳动成为一种教育。下列劳动实践中蕴含的化学知识分析错误的是 选项 劳动实践项目 化学知识 A 用活性炭包作冰箱除味剂 活性炭具有吸附性 B 用水果皮自制花肥 水果皮的腐烂属于氧化反应 C 把湿衣服放在太阳下晾晒 温度越高，分子运动越快 D 用铅笔芯制作润滑剂 石墨具有优良的导电性 【答案】D 【详解】A、用活性炭除去冰箱内的异味——活性炭具有吸附性，不符合题意； B、用水果皮自制花肥——水果皮的腐烂属于氧化反应，不符合题意； C、把湿衣服放在太阳下晾晒——温度越高，分子运动越快，不符合题意； D、用铅笔芯制作润滑剂——因为石墨很软，有滑腻感，符合题意； 故选D。 3．（25-26九年级上·重庆·期末）物质是由微观粒子构成的，下列物质的构成粒子与铁的构成粒子类型相同的是 A. 氧气 B.  C. 金刚石 D. 氯化钠 【答案】C 【分析】铁是由铁原子构成的。 【详解】A、氧气由氧分子构成，不符合题意； B、C60由C60分子构成，不符合题意； C、金刚石由碳原子构成，符合题意； D、氯化钠由钠离子、氯离子构成的，不符合题意。 故选C。 4．有关金刚石和石墨的下列说法正确的是 A. 都很软，可做润滑剂 B. 碳原子的排列方式相同 C. 都由碳元素组成 D. 都是由碳元素组成的物质，故性质相同 【答案】C 【详解】A、石墨质软而滑腻，可做润滑剂，而金刚石是自然界中最硬的物质，故A错误； B、金刚石和石墨都是由碳原子构成的，但碳原子的排列方式不同，金刚石和石墨的物理性质差异较大，故B错误； C、金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，故C正确； D、金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，但碳原子的排列方式不同，金刚石和石墨的物理性质差异较大，故D错误。故选C。 5．金刚石和石墨的物理性质有着很大的差异，主要原因是 A. 组成的元素不同 B. 原子排列方式不同 C. 构成的原子不同 D. 原子的结构不同 【答案】B 【详解】A、金刚石和石墨都是由碳元素组成，该选项不符合题意； B、金刚石和石墨的碳原子排列方式不同，则物理性质有很大差异，该选项符合题意； C、金刚石和石墨都是由碳原子构成，该选项不符合题意； D、构成金刚石和石墨的碳原子结构相同，该选项不符合题意。 故选B。 6．（25-26九年级上·广东惠州·期末）下图为金刚石、石墨和的结构模型，图中小球代表碳原子。下列说法不正确的是 A. 图中甲表示金刚石，乙表示石墨，丙表示 B. 金刚石和石墨物理性质差异大，是因为构成它们的原子大小不同 C. 每个分子由60个碳原子构成 D. 金刚石和石墨均由原子构成 【答案】B 【详解】A、金刚石的结构为正四面体网状结构（甲），石墨是层状结构（乙），C60是由60个碳原子构成的足球状分子（丙），该说法正确。 B、金刚石和石墨物理性质差异大，原因是碳原子的排列方式不同，而非原子大小不同，碳原子的大小是相同的，该说法错误。 C、每个C60分子确实由60个碳原子构成，该说法正确。 D、金刚石和石墨都属于由碳原子直接构成的单质，该说法正确。 故选B。 7．（25-26九年级上·云南曲靖·期末）2025年诺贝尔化学奖授予了在“金属有机框架（MOF）”材料领域做出开创性贡献的三位科学家。MOF是一种由金属离子和有机配体（含碳化合物）形成的具有多孔结构的人造材料，在气体储存、生物医药、环境治理等领域应用广泛。下列关于MOF的说法正确的是 A. MOF是一种只由金属元素组成的材料 B. MOF具有多孔结构，可用于吸附和储存气体 C. MOF与活性炭的成分相同，都是碳的单质 D. MOF非常稳定，不与其他物质发生反应 【答案】B 【详解】A、由题干信息可知，MOF是一种由金属离子和有机配体（含碳化合物）形成的具有多孔结构的人造材料，则MOF中含金属元素和非金属元素（碳元素），不符合题意； B、由题干信息可知，MOF具有多孔结构，则MOF具有吸附性，可用于吸附和储存气体，符合题意； C、MOF由金属离子和有机配体（含碳化合物）组成，不是碳单质，而活性炭的主要成分是碳单质，两者成分不同，不符合题意； D、题干未提及MOF的稳定性，无法得出MOF不与其他物质发生反应的结论，不符合题意。 故选B。 8．向如图所示的盛有红棕色二氧化氮气体的集气瓶中投入几块刚烘烤过的木炭。下列关于该实验的说法不正确的是 A. 过一段时间，观察到红棕色变浅 B. 最终漏斗中的液面上升 C. 二氧化氮被木炭吸附 D. 二氧化氮与木炭发生了化学反应 【答案】D 【详解】A、木炭具有吸附性，二氧化氮气体被木炭吸附，故过一段时间，观察到红棕色变浅，不符合题意； B、二氧化氮气体被木炭吸附，装置内气体减少，压强减小，故最终漏斗中的液面上升，不符合题意； C、木炭具有吸附性，故二氧化氮被木炭吸附，不符合题意； D、木炭吸附二氧化氮，只是将二氧化氮吸附在表面，无新物质生成，属于物理变化，符合题意。 故选D。 9．（25-26九年级上·广西崇左·期末）有关金刚石、石墨、C60的下列说法中，错误的是 A. 微粒观：金刚石、石墨和C60都由碳原子构成 B. 能量观：C60在氧气中燃烧是放热反应 C. 变化观：一定条件下可以将石墨转化为金刚石 D. 结构观：碳原子排列方式不同，因此三种物质的物理性质存在差异 【答案】A 【详解】A、金刚石、石墨是由碳原子构成的，C60是由分子构成的，该选项说法错误； B、C60在氧气中燃烧是放热反应，该选项说法正确； C、根据元素守恒，石墨和金刚石均为碳单质，则一定条件下可以将石墨转化为金刚石，该选项说法正确； D、由于碳原子排列方式不同，它们三种物质的物理性质存在差异，该选项说法正确。 故选A。 10．我国科研团队在高温、高压条件下利用石墨合成六方金刚石，其具有极高的硬度和良好的热稳定性。下列说法正确的是 A. 六方金刚石和石墨的元素组成不同 B. 六方金刚石中的碳原子停止运动 C. 六方金刚石可用于裁玻璃 D. 六方金刚石在常温下化学性质活泼 【答案】C 【详解】A、六方金刚石和石墨均是由碳元素组成的单质，元素组成相同，故A选项不符合题意； B、原子是在不断运动的，六方金刚石中的碳原子也在不断运动，故B选项不符合题意； C、六方金刚石具有极高的硬度，根据硬度大的物质可用于裁玻璃这一性质，可知六方金刚石可用于裁玻璃，故C选项符合题意； D、六方金刚石是碳元素形成的单质，在常温下化学性质不活泼，故D选项不符合题意。 故选C。 11．碳世界丰富多彩，根据下图回答下列问题： （1）A物质属于　　　　　　（填“单质”或“化合物”），它是由　　　　　　（填“分子”或“原子”）构成的。 （2）B物质常用作电极，是因为它具有　　　　　　。 （3）C物质的名称为　　　　　　。木炭、焦炭、活性炭这些物质的结构与　　　　　　类似。 （4）上述A、B、C三种物质的物理性质不同的原因是　　　　　　。 （5）D中向盛有红棕色气体的烧瓶中投入若干块烘烤过后冷却的木炭，连接好装置，稍待片刻，能看到的现象是　　　　　　，原因是　　　　　　。 【答案】（1）① 单质    ② 分子     （2）优良的导电性     （3）① 金刚石    ② 石墨     （4）碳原子排列方式不同     （5）① 烧瓶中的红棕色逐渐消失，水倒吸入烧瓶    ② 烘烤过后冷却的木炭具有吸附性，吸附气体，使瓶内压强减小      【详解】(1)A物质是，它是由碳元素组成的纯净物，属于单质；是由分子构成的，每个分子由 60 个碳原子构成。 (2)B物质是石墨，石墨常用作电极，是因为它具有良好的导电性，能够让电流通过。 (3)C物质的名称为金刚石；木炭、焦炭、活性炭这些物质的主要成分都是碳单质，它们的结构与石墨（B）类似，都具有疏松多孔的结构（从微观层面看，碳原子排列方式接近石墨的层状结构特点）。 (4)A（）、B（石墨）、C（金刚石）都是由碳元素组成的单质，但它们的物理性质不同，原因是碳原子的排列方式不同。金刚石中碳原子呈正四面体网状排列，石墨中碳原子呈层状排列，中碳原子构成足球状分子，不同的排列方式导致物理性质差异显著。 (5)向盛有红棕色气体的烧瓶中投入烘烤冷却后的木炭，能看到的现象是：红棕色逐渐变浅（或消失），同时烧杯中的水倒吸入烧瓶中。 原因是：木炭具有吸附性，其疏松多孔的结构能吸附气体，使烧瓶内分子减少，气体颜色变浅；同时，烧瓶内气体减少，压强减小，在大气压作用下，烧杯中的水会倒吸入烧瓶中。 12．总结金刚石的物理性质和用途，填写下表。 物理性质 用途 无色透明、折光性好 　　　　　　　　 天然存在的最硬物质 　　　　　　　　 透光性好、硬度大 　　　　　　　　 导热性好 　　　　　　　　 【答案】① 装饰品——钻石    ② 钻头、裁玻璃等    ③ 透镜等光学仪器的涂层    ④ 集成电路基板散热 【详解】金刚石无色透明、折光性好，可用作装饰品——钻石； 金刚石硬度大，可用于钻头、裁玻璃等； 金刚石透光性好、硬度大，可用作透镜等光学仪器的涂层； 金刚石导热性好，则可作集成电路基板散热。 13．认真阅读下列材料； 一直以来，科学家们对碳元素的研究不曾间断。透明、坚硬的金刚石、灰黑色质软的石墨以及结构酷似足球的都是由碳元素组成的单质。英国两位物理学家因从石墨中成功分离出石墨烯（如图所示），共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯的结构特点决定了其具有坚硬、导热性强、导电率高、结构稳定等特点。石墨烯一层层叠起来就是石墨，厚的石墨大约包含300万层石墨烯。 （1）石墨烯具有的物理性质是　　　　　　　　　（答一条即可）。 （2）金刚石和石墨的物理性质不同，是因为　　　　　　　　　不同。 （3）石墨转变成石墨烯属于　　　　　　　　　（物理变化或化学变化）。 【答案】（1）坚硬（或导热性强、导电率高等）     （2）碳原子的排列方式     （3）化学变化      【详解】(1)硬度、导热性、导电率等均不需要通过化学变化就能表现出来，均属于物理性质，故石墨烯具有的物理性质是：坚硬、导热性强、导电率高； (2)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； (3)石墨和石墨烯是两种不同的物质，石墨转变成石墨烯，有新物质生成，属于化学变化。 1．（25-26九年级上·安徽·期末）我国科学家预言并合成的T-碳(如图)，其核心结构特征是由四个碳原子构成的正四面体结构单元，取代了立方金刚石中的单个碳原子，内部存在大量可利用的空隙。独特的结构使其在物质吸附和储能方面具备天然优势。下列关于T-碳说法正确的是 A. T-碳是一种化合物 B. T-碳具有良好的吸附性 C. T-碳燃烧一定会生成二氧化碳 D. T-碳的物理性质与金刚石相同 【答案】B 【详解】A、T-碳是由碳原子构成的，是由碳元素组成的纯净物，属于单质，故说法错误； B、T-碳内部存在大量可利用的空隙，独特的结构使其在物质吸附和储能方面具备天然优势，所以T-碳具有良好的吸附性，故说法正确； C、T-碳燃烧不一定只生成二氧化碳，也可能不充分燃烧生成一氧化碳，故说法错误； D、因为它与金刚石的碳原子排列方式不同，所以T-碳的物理性质与金刚石相差很大，故说法错误。 故选B。 2．某物质经测定只含碳元素，该物质 A. 一定是金刚石 B. 一定是某种碳单质 C. 一定是石墨 D. 可能是几种碳单质的混合物 【答案】D 【详解】A、只由碳元素组成的物质不一定是金刚石也可能是石墨．故不正确； B、只由碳元素组成的物质不一定是碳元素的单质，也可能是碳元素组成的混合物，例如石墨和金刚石组成的混合物，故不正确； C、只由碳元素组成的物质不一定是石墨，也可能是金刚石．故错误； D、只由碳元素组成的物质不一定是碳元素的单质，也可能是碳元素组成的混合物，例如石墨和金刚石组成的混合物，故正确； 故选：D。 3．（25-26九年级上·湖南长沙·期末）同学们设计如图所示“简易净水器”(每层用纱布隔开)，探究结果表明乙的净水效果更好，下列分析合理的是 A. 小砾石能过滤所有不溶性杂质 B. 活性炭只起到吸附作用 C. 按杂质直径由大到小除去效果更好 D. 水中氧元素的化合价为+2 【答案】C 【详解】 A、小砾石的颗粒较大，只能过滤较大的不溶性杂质（如泥沙颗粒），无法过滤细小的不溶性悬浮物，“所有”表述过于绝对，分析不合理。 B、活性炭主要作用是吸附色素、异味，但在净水器中，它也能阻挡部分细小杂质，兼具一定的过滤作用，“只”的表述不准确，分析不合理。 C、乙装置的滤料分层为“小卵石（大颗粒）→石英砂（中颗粒）→活性炭（小颗粒）”，这种设计先过滤大颗粒杂质，再过滤小颗粒杂质，可避免小颗粒滤料被大杂质堵塞，从而提升净化效果，与题目中“乙的净水效果更好”的结论相符，分析合理。 D、水的化学式为，根据化合物中化合价代数和为0的原则，氢元素为价，设氧元素的化合价为x，，解得，氧元素的化合价为，而非，分析不合理。 故选：C。 4．（2026·安徽宿州·一模）下列说法错误的是 A. 石墨的导电性好，可用作电池的电极 B. 一定条件下，石墨转化为金刚石是化学变化 C. 金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质 D. 用活性炭脱色制白糖是利用活性炭能与色素发生化学反应 【答案】D 【详解】A、石墨导电性好，可用作电极，不符合题意； B、石墨转化为金刚石是化学变化，不符合题意； C、金刚石、石墨和都是由碳元素组成的单质，不符合题意； D、活性炭脱色制白糖是利用其吸附性，属于物理变化，而非化学反应，符合题意； 故选D。 5．（25-26九年级上·四川泸州·期末）“碳海绵”是已知最轻的固体材料，密度仅0.16mg·cm³，是一种良好的绝缘材料，其主要成分是石墨烯和碳纳米管两种碳单质。下列关于“碳海绵”的推测不正确的是 A. “碳海绵”不易导电 B. “碳海绵”燃烧可能会产生一氧化碳 C. “碳海绵”能浮在水面上 D. “碳海绵”是一种新型的化合物 【答案】D 【详解】A、因碳海绵是良好绝缘材料，故不易导电，该项正确； B、碳单质不完全燃烧可能产生一氧化碳，该项正确； C、密度远小于水，能浮于水面，该项正确； D、碳海绵的主要成分是石墨烯和碳纳米管，均为碳单质，属于混合物，不是化合物，该项错误，故选D。 6．（2026·广西桂林·一模）我国科学家合成了全新分子——，开创了“表面合成极小尺寸分子碳”的新范式。下列有关的说法中，错误的是 A. 组成的元素与金刚石相同 B. 每个分子由6个碳原子构成 C. 相对分子质量为72g D. 与反应生成碳的氧化物 【答案】C 【详解】A、是由碳元素组成的纯净物，金刚石也是碳元素组成的纯净物。说法正确，不符合题意； B、由化学式可知，每个分子由 6 个碳原子构成。说法正确，不符合题意； C、是由碳元素组成的单质，相对分子质量为，单位是1，不是质量单位“g”。说法错误，符合题意； D、碳单质具有可燃性，根据反应前后元素种类不变，与反应生成的物质中只有两种元素，且有一种是氧元素，所以生成物是碳的氧化物。说法正确，不符合题意； 故选C。 7．（九年级上·吉林吉林·期末）如图是碳的几种单质的结构示意图。 （1）在一定条件下物质②转化为物质①属于　　　　　　　　(填“物理”或“化学”)变化。 （2）物质③化学式的微观意义是　　　　　　　　。 （3）①②③物理性质有所差异的原因是　　　　　　　　。 【答案】（1）化学     （2）一个C60分子由60个碳原子构成     （3）碳原子的排列方式不同      【详解】(1)物质②是石墨，物质①是金刚石，二者结构不同，属于不同的物质，一定条件下石墨转化为金刚石属于化学变化。故填：化学。 (2)物质③是C60，其化学式的微观意义是一个C60分子由60个碳原子构成。故填：一个C60分子由60个碳原子构成。 (3)①（金刚石）②（石墨）③（C60）物理性质有所差异的原因是碳原子的排列方式不同。故填：碳原子的排列方式不同。 8．阅读下面科普短文。 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形碳、过渡态碳和晶形碳三大类，如图。 石墨是制铅笔芯的原料之一，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性，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，碳纤维复合材料应用领域分布如图。 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。我国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。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。 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。 依据文章内容回答下列问题。 （1）金刚石属于(填序号)。 A. 无定形碳 B. 过渡态碳 C. 晶形碳 （2）由图2可知，我国碳纤维复合材料应用占比最高的领域是　　　　　　。 （3）对比图3中三条曲线，得到的实验结论是什么？　　　　　　 【答案】（1）C     （2）工业应用     （3）在实验研究的压强范围内，压强相同时，600℃制备的碳气凝胶对CO2的选择性吸附性能最好      【分析】 【详解】(1)根据题干信息可知：晶型碳包括石墨、金刚石等。所以，金刚石属于晶型碳。选择C。 (2)图2可知，我国碳纤维复合材料应用占比最高的领域是工业应用，占65.1%。 (3)图3中三条曲线说明：在实验研究的压强范围内，压强相同时，600℃制备的碳气凝胶对CO2的选择性吸附性能最好。 1．（2026·湖南长沙·中考真题）含碳物质构建了一个“神奇的碳家族”。下列有关说法正确的是 A. 活性炭可用于冰箱除异味 B. 金刚石具有优良的导电性 C. 石墨常温下化学性质很活泼 D. 金刚石和石墨的原子排列方式相同 【答案】A 【详解】A.活性炭具有疏松多孔的结构，有很强的吸附性，可以吸附冰箱中的异味，说法正确。 B.金刚石几乎不导电，具有优良导电性的是石墨，说法错误。 C.石墨是碳单质，常温下碳的化学性质稳定，并不活泼，说法错误。 D.金刚石和石墨物理性质差异很大，本质原因就是二者的碳原子排列方式完全不同，说法错误。 2．（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。 3．（2024·湖南长沙·中考真题）物质的性质决定物质的用途。下列含碳物质中，常用于去除冰箱、汽车中的异味的是 A. 活性炭 B. 金刚石 C. 石墨 D.  【答案】A 【详解】A、活性炭具有疏松多孔的结构，具有吸附性，用于去除冰箱、汽车中的异味，故正确； B、金刚石无吸附性，不能用于去除冰箱、汽车中的异味，故错误； C、石墨无吸附性，不能用于去除冰箱、汽车中的异味，故错误； D、C60不能用于去除冰箱、汽车中的异味，故错误。 故选A。 4．（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。 5．（2026·安徽·中考真题）饮用水安全与人们的健康息息相关。某实验小组开展了自制净水器的项目式学习活动。 【任务一】调查取样 （1）该小组收集学校附近浑浊的河水，经调查，其中含有多种杂质。过滤操作可以除去河水中的　　　　　　　　　　　　　　　　（填“可溶性杂质”或“不溶性杂质”）。 【任务二】自制净水器 （2）该小组用塑料瓶和软管自制净水装置（如图1），其中填充物——活性炭的主要作用是　　　　　　　　（填“沉降”或“吸附”）。活性炭的主要成分是碳单质，请再写出一种碳单质的名称：　　　　　　　　。 【任务三】评价改进 （3）有同学提出，应使河水从瓶底自下而上缓慢通过净水器（如图2）。这样设计的理由是　　　　　　　　。 （4）经检测，净化过的水中仍含有较多可溶性钙、镁化合物，要得到净化程度较高的水，可采取的操作是　　　　　　　　。 【答案】（1）不溶性杂质     （2）① 吸附    ② 金刚石（或石墨、C60等合理答案）     （3）使水与活性炭充分接触，提高吸附效果（或延长接触时间，净化更彻底）     （4）蒸馏      【详解】(1)过滤的原理是分离不溶性固体和液体，因此只能除去河水中的不溶性杂质，无法除去可溶性杂质。 (2)活性炭具有疏松多孔的结构，具有吸附性，可吸附色素和异味；碳单质还有金刚石、石墨、C60等。 (3)自下而上缓慢通过，可增加水与活性炭的接触时间，使吸附更充分。 (4)蒸馏可以除去水中所有杂质（包括可溶性钙镁化合物），得到几乎纯净的水，是净化程度最高的净水方法。 1 / 8 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 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 碳单质的多样性 1．D 2．D 3．C 4．C 5．B 6．B 7．B 8．D 9．A 10．C 11．（1）① 单质    ② 分子     （2）优良的导电性     （3）① 金刚石    ② 石墨     （4）碳原子排列方式不同     （5）① 烧瓶中的红棕色逐渐消失，水倒吸入烧瓶    ② 烘烤过后冷却的木炭具有吸附性，吸附气体，使瓶内压强减小      12．① 装饰品——钻石    ② 钻头、裁玻璃等    ③ 透镜等光学仪器的涂层    ④ 集成电路基板散热 13．（1）坚硬（或导热性强、导电率高等）     （2）碳原子的排列方式     （3）化学变化      1．B 2．D 3．C 4．D 5．D 6．C 7．（1）化学     （2）一个C60分子由60个碳原子构成     （3）碳原子的排列方式不同      8．（1）C     （2）工业应用     （3）在实验研究的压强范围内，压强相同时，600℃制备的碳气凝胶对CO2的选择性吸附性能最好      1．A 2．A 3．A 4．（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）      5．（1）不溶性杂质     （2）① 吸附    ② 金刚石（或石墨、C60等合理答案）     （3）使水与活性炭充分接触，提高吸附效果（或延长接触时间，净化更彻底）     （4）蒸馏      1 / 8 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $