6.1碳单质的多样性（1）练习题--2026-2027学年九年级化学人教版上册

6.1.1 碳单质的多样性 练习题 学校:___________姓名：___________班级：___________座位号：___________ 一、单选题 1．下列有关金刚石、石墨的说法正确的是 A．硬度都很大 B．原子排列方式不同 C．都是黑色的 D．都有良好的导电性 2．根据图示，下列说法中描述错误的是 A．金刚石转化为石墨属于化学变化 B．是由碳原子直接构成的单质 C．四种物质都是由碳元素组成的 D．金刚石和石墨物理性质存在差异的原因是碳原子排列方式不同 3．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 4．金刚石、石墨、都是由碳元素组成的单质。下列有关说法正确的是 A．金刚石、石墨、都是由碳原子构成 B．金刚石和石墨碳原子的结构不同 C．石墨的硬度比金刚石的大 D．常温下，碳单质不易与其他物质发生反应 5．我国同济大学研究团队首次合成了环形纯碳分子材料，该材料有望应用于未来的分子电子学器件中。关于的叙述不正确的是 A．由10个碳原子构成 B．是由碳元素组成的单质 C．与中碳原子的排列方式不同 D．的用途与它独特的性质有关 6．石墨是制造新能源汽车电池的主要原料。下列对金刚石、石墨的描述中错误的是 A．元素种类相同 B．相互转化属于化学变化 C．充分燃烧后的产物相同 D．碳原子的结构不同 7．下列物质属于碳单质的是 A．木炭 B．活性炭 C．炭黑 D．石墨 8．下列关于碳的各种模型(如图)的说法正确的个数有 ①图1是碳原子的原子结构示意图，由图可知碳原子的质子数、电子数均为6 ②由图2可知一个碳原子的质量为12.01 ③图3中三种物质完全燃烧后的产物相同 ④图3中三种物质都是由原子直接构成的 ⑤由图3可知金刚石和石墨属于混合物，C60属于纯净物 ⑥图3中石墨与金刚石的结构不同，所以物理性质也有许多不同 A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 9．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 10．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 11．下列含碳物质中，吸附性最强的是 A．活性炭 B．炭黑 C．金刚石 D．焦炭 12．清华大学研究团队基于无皱褶单晶石墨材料，实现固体表面宏观尺度近零摩擦。下列说法错误的是 A．常温下，该石墨材料化学性质不活泼 B．石墨和金刚石均属于碳单质，两者物理性质相同 C．该单晶石墨材料完全燃烧的产物为二氧化碳 D．该技术有望使未来的机械轴承达到近乎零磨损，大幅度提升设备寿命 13．“超级黑”是一种超黑涂层材料，是用碳纳米管制造的新型材料，吸光率高达99.965%，所有立体物质涂上它后，看上去都像是二维平面图。可用于制作匿踪飞行器、隐藏武器等军用设备。下列说法不正确的是 A．“超级黑”具备可燃性 B．低温下，碳纳米管中的碳原子之间没有间隔 C．“超级黑”和金刚石物理性质不同的原因是碳原子排列方式不同 D．“超级黑”可以用于军事伪装，使装备在光学探测下难以被发现 14．碳气凝胶由石墨烯和碳纳米管制成，是世界上最轻的材料，具备优良的隔热性能，对原油有超强的吸附性，可清理海面上泄漏的原油。下列相关说法不正确的是 A．碳气凝胶结构致密结实 B．碳气凝胶可用作保温材料 C．碳气凝胶能浮在水面上 D．碳气凝胶燃烧会产生二氧化碳 15．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 16．金刚石、石墨、都是由碳元素组成的单质。下列说法错误的是 A．金刚石硬度大，可用于钻机的钻头 B．金刚石、石墨、都是由碳原子构成的单质 C．石墨具有良好的导电性，可用于做高铁列车的受电弓滑板 D．金刚石和石墨的物理性质差异较大，是因为碳原子的排列方式不同 17．下面分别是金刚石（甲）、石墨（乙）、（丙）的结构示意图，下列说法正确的是 A．三种单质中，所有的碳原子均静止不动 B．石墨具有可燃性，金刚石和不具有可燃性 C．石墨中碳原子之间没有间隔 D．金刚石硬度大，可用于制作切割工具、钻头等 18．随着科学技术的发展，多种多样的碳单质不断被发现。如图所示，下列关于碳单质说法正确的是 A．金刚石中每个碳原子都与其他4个碳原子结合 B．石墨中的层与层之间容易滑动，因此具有导电性 C．是指由60个碳原子构成的物质 D．以上物质均由碳元素组成，故性质相同 19．我国科学家在实验室首次合成出毫米级尺寸的纯相六方金刚石。下列有关六方金刚石的说法中，错误的是 A．属于新型化合物 B．该物质由碳原子构成 C．该物质硬度大 D．该物质与氧气反应可能生成二氧化碳 20．由四个碳原子构成的正四面体结构单元的T-碳(如下图)已被科学家合成，其内部存在大量可利用的空隙，在物质吸附和储能方面具备天然优势。下列关于T-碳的说法错误的是 A．与石墨是同一种物质 B．在一定条件下能燃烧 C．具有良好的吸附性 D．是一种新单质 21．天然存在的最硬的物质，且可用来切割玻璃的是 A．石墨 B．金刚石 C． D．石墨烯 22．物质的性质很大程度上决定了物质的用途。下列有关碳单质的性质说法正确的是 A．金刚石具有导电性，可用于制作钻头 B．石墨质地柔软、灰黑色，可用于制作铅笔芯 C．活性炭有可燃性，可用于防毒面具 D．木炭具有吸附性，可用于冶炼金属 23．关于碳元素的单质，下列说法不正确的是 A．铅笔芯的主要成分是石墨，所以铅笔芯也能导电 B．金刚石和石墨物理性质差异较大的原因是组成元素不同 C．是由60个碳原子构成的分子 D．碳单质具有相似的化学性质 24．下列物质的性质与用途的对应关系错误的是 A．石墨质软、有滑腻感——做润滑剂 B．炭黑常温下化学性质稳定——做碳素墨水 C．活性炭有疏松多孔的结构——制作防毒面具 D．C60分子结构独特——制作钻头 25．下列物质的用途正确的是 A．木炭用于防毒面具 B．炭黑用于制铅笔芯 C．石墨用于作墨汁 D．氮气用作化工原料 二、填空题 26．阅读科普短文并回答下列问题。 石墨烯——改变世界的神奇新材料 石墨烯是从石墨中分离出的单层的石墨片，是目前为止最薄的二维纳米碳材料，在不同领域的应用分布如图所示。 石墨烯薄膜是一种平坦的单原子碳薄膜，这些薄膜用于取代显示屏中的硅薄膜晶体管。石墨烯运送电子的速度比硅快几十倍，因而用石墨烯制成的晶体管工作得更快、更省电。 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能有效抑制真菌滋生，祛湿透气，同时能瞬间升温，还可防紫外线等，石墨烯含量对紫外线透过率影响的测试结果如图所示。 有科学家提出，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，还可用于海水淡化。石墨烯海水淡化膜工作原理如图所示。 随着科技水平的提升，石墨烯作为一种基本材料，其应用会有越来越多的可能。如：Mo掺杂石墨烯可以用作催化剂，在一定条件下催化二氧化碳与氢气反应生成甲醇（）与水。 (1)由图示可知，石墨烯应用占比最高的领域是________________。 (2)石墨烯属于________________（填字母序号）。 A．碳单质 B．混合物 C．含碳化合物 (3)石墨烯制成的晶体管比硅薄膜晶体管工作得更快、更省电的原因是________________。 (4)为减少紫外线对人体皮肤的伤害，遮阳伞最好选用图中的含2%石墨烯的纤维制作，选择的依据是：在实验研究的光线波长范围内，________________。 (5)石墨烯海水淡化膜允许________________（填微粒符号）通过。 (6)依据原文，请写出二氧化碳与氢气反应的化学方程式________________。 27．阅读下面科普短文。 奇妙的碳材料 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1。 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硝酸钾（）共熔后产生，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。目前已形成碳纤维生产、碳纤维复合材料成型及应用等产业链，碳纤维复合材料应用领域分布如图2所示。 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吸附的选择性值，实验结果如图3。图中选择性值越高，表明碳气凝胶对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)文中提到的由碳元素组成的单质有__________类。 (2)依据图1及所学知识作答： ①生产生活中金刚石应用广泛，可用于____________________。 ②石墨在一定条件下可转化为金刚石，此过程为__________（填“物理”或“化学”）变化。 (3)由图2可知，我国碳纤维复合材料应用占比最高的领域是_______________。 (4)对比图3中三条线，回答问题： ①影响碳气凝胶对混合气体中吸附的选择性值的因素有_______________。 ②得到的实验结论为：在实验研究范围内， a．温度相同，压强越大，碳气凝胶对的选择性吸附性能越好； b．压强相同，_____________________________________________。 (5)下列说法正确的是__________（填字母序号，可多选） A．石墨是一种含铅的物质 B．碳材料具有广阔的应用和发展前景 C．碳气凝胶具有优良的吸附性能 28．石墨烯是一种由碳原子构成的材料，可用机械剥离法从石墨中剥离制得，它是目前发现的最薄、强度最大、导电和导热性能最强的一种新型纳米材料。回答下列问题： (1)石墨烯强度大、导电导热性能强属于它的__________________填“物理”或“化学”性质。 (2)石墨烯与金刚石的组成元素相同，石墨烯有良好的导电性，而金刚石却没有导电性，从微观角度分析，原因是_______________。 (3)关于石墨烯的认识正确的是 填字母。 A．可用作散热材料 B．是由碳原子构成的物质 C．可作新型电池的电极 29．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 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 6.1.1 碳单质的多样性 练习题 学校:___________姓名：___________班级：___________座位号：___________ 一、单选题 1．下列有关金刚石、石墨的说法正确的是 A．硬度都很大 B．原子排列方式不同 C．都是黑色的 D．都有良好的导电性 【答案】B 【详解】A.金刚石的硬度很大，而石墨是很软的物质，此选项错误； B.金刚石、石墨两种物质中碳原子的排列方式不同，此选项正确； C.金刚石是无色的，石墨是黑色的，此选项错误； D.金刚石不具有导电性，石墨具有良好的导电性，此选项错误。 2．根据图示，下列说法中描述错误的是 A．金刚石转化为石墨属于化学变化 B．是由碳原子直接构成的单质 C．四种物质都是由碳元素组成的 D．金刚石和石墨物理性质存在差异的原因是碳原子排列方式不同 【答案】B 【详解】A.化学变化的本质是有新物质生成，金刚石和石墨是不同的碳单质，二者转化过程有新物质生成，属于化学变化，表述正确。 B.是由分子构成的单质，每个分子由60个碳原子构成，并非由碳原子直接构成，表述错误，符合题意。 C.图示四种物质均为碳的同素异形体，都只由碳元素组成，表述正确。 D.金刚石为空间立体网状结构，石墨为层状结构，二者物理性质存在差异的根本原因是碳原子的排列方式不同，表述正确。 3．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。 4．金刚石、石墨、都是由碳元素组成的单质。下列有关说法正确的是 A．金刚石、石墨、都是由碳原子构成 B．金刚石和石墨碳原子的结构不同 C．石墨的硬度比金刚石的大 D．常温下，碳单质不易与其他物质发生反应 【答案】D 【详解】A.金刚石、石墨由碳原子直接构成，但是由分子构成的，说法错误。 B.金刚石和石墨中碳原子本身结构相同，二者性质差异的原因是碳原子的排列方式不同，不是碳原子结构不同，说法错误。 C.金刚石是天然存在硬度最大的物质，石墨质软，石墨硬度远小于金刚石，说法错误。 D.常温下碳单质的化学性质稳定，不易与其他物质发生反应（如古字画能长久保存就是利用这个性质），说法正确。 5．我国同济大学研究团队首次合成了环形纯碳分子材料，该材料有望应用于未来的分子电子学器件中。关于的叙述不正确的是 A．由10个碳原子构成 B．是由碳元素组成的单质 C．与中碳原子的排列方式不同 D．的用途与它独特的性质有关 【答案】A 【详解】A.是由分子构成的，1个分子由10个碳原子构成，故选项说法错误； B.是仅由碳元素组成的纯净物，属于碳单质，故选项说法正确； C.为环形结构，为足球状结构，二者碳原子排列方式不同，故选项说法正确； D.物质的性质决定用途，的特殊用途与其独特的结构和性质相关，故选项说法正确。 6．石墨是制造新能源汽车电池的主要原料。下列对金刚石、石墨的描述中错误的是 A．元素种类相同 B．相互转化属于化学变化 C．充分燃烧后的产物相同 D．碳原子的结构不同 【答案】D 【详解】A. 金刚石和石墨都是碳元素组成的单质，因此元素种类相同，正确； B. 金刚石和石墨是两种不同的物质，相互转化有新物质生成，属于化学变化，正确； C. 石墨和金刚石均是碳单质，碳单质完全燃烧的产物均是二氧化碳，正确； 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，故物理性质存在差异，碳原子本身的结构相同，错误。 7．下列物质属于碳单质的是 A．木炭 B．活性炭 C．炭黑 D．石墨 【答案】D 【详解】木炭、活性炭、炭黑中均还含有其他杂质，属于混合物，不属于碳单质； 石墨是仅由碳元素组成的纯净物，属于碳单质，故选D。 8．下列关于碳的各种模型(如图)的说法正确的个数有 ①图1是碳原子的原子结构示意图，由图可知碳原子的质子数、电子数均为6 ②由图2可知一个碳原子的质量为12.01 ③图3中三种物质完全燃烧后的产物相同 ④图3中三种物质都是由原子直接构成的 ⑤由图3可知金刚石和石墨属于混合物，C60属于纯净物 ⑥图3中石墨与金刚石的结构不同，所以物理性质也有许多不同 A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 【答案】C 【详解】①在原子结构示意图中，圆圈内的数字为质子数，在原子中，质子数=核外电子数，故碳原子的质子数和电子数均为6，正确； ②在元素周期表中，元素名称下方的数字表示相对原子质量，故碳的相对原子质量为12.01，不是一个碳原子的质量，原子的实际质量很小，错误； ③图3中三种物质均是碳单质，碳单质完全燃烧的产物相同，均是二氧化碳，正确； ④图3中金刚石和石墨均是由碳原子构成，C60由C60分子构成，错误； ⑤金刚石、石墨、均是只含一种物质的纯净物，都属于碳单质，错误； ⑥金刚石与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，正确。 故正确的个数是3个。 9．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。 10．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 【详解】A.与金刚石的碳原子排列方式不同，因此性质差异很大，表述正确。 B.由分子构成，并非由碳原子直接构成；金刚石是由碳原子直接构成的物质，表述错误，符合题意。 C.化学式的微观含义即为1个分子由6个碳原子构成，表述正确。 D.属于碳单质，碳单质在足量氧气中充分燃烧的产物均为，反应为，表述正确。 11．下列含碳物质中，吸附性最强的是 A．活性炭 B．炭黑 C．金刚石 D．焦炭 【答案】A 【详解】活性炭经过特殊活化处理，疏松多孔结构最发达，比表面积远大于其他选项中的含碳物质，吸附性最强；炭黑、焦炭孔隙结构不发达，吸附性弱；金刚石为致密的空间网状结构，无吸附性，因此吸附性最强的是活性炭。 12．清华大学研究团队基于无皱褶单晶石墨材料，实现固体表面宏观尺度近零摩擦。下列说法错误的是 A．常温下，该石墨材料化学性质不活泼 B．石墨和金刚石均属于碳单质，两者物理性质相同 C．该单晶石墨材料完全燃烧的产物为二氧化碳 D．该技术有望使未来的机械轴承达到近乎零磨损，大幅度提升设备寿命 【答案】B 【详解】A. 石墨属于碳单质，常温下碳单质的化学性质不活泼，即使受日光照射或与氧气接触也不易起变化，正确； B. 石墨和金刚石均由碳原子构成，但是碳原子的排列方式不同，故物理性质差异很大，错误； C. 该单晶石墨材料属于碳单质，碳单质完全燃烧生成二氧化碳，正确； D. 该技术实现了近零摩擦，可大幅降低机械轴承的磨损，从而提升设备寿命，符合技术应用逻辑，正确。 13．“超级黑”是一种超黑涂层材料，是用碳纳米管制造的新型材料，吸光率高达99.965%，所有立体物质涂上它后，看上去都像是二维平面图。可用于制作匿踪飞行器、隐藏武器等军用设备。下列说法不正确的是 A．“超级黑”具备可燃性 B．低温下，碳纳米管中的碳原子之间没有间隔 C．“超级黑”和金刚石物理性质不同的原因是碳原子排列方式不同 D．“超级黑”可以用于军事伪装，使装备在光学探测下难以被发现 【答案】B 【详解】A. 碳单质都具有可燃性，完全燃烧生成，说法正确。 B. 微粒之间始终存在间隔，低温仅会让碳原子间间隔缩小，不可能完全消失，说法错误。 C. 碳的不同单质物理性质不同，原因是碳原子的排列方式不同，说法正确。 D. 该材料吸光率高达99.965%，能规避光学探测，符合题干所述的军事匿踪用途，说法正确。 14．碳气凝胶由石墨烯和碳纳米管制成，是世界上最轻的材料，具备优良的隔热性能，对原油有超强的吸附性，可清理海面上泄漏的原油。下列相关说法不正确的是 A．碳气凝胶结构致密结实 B．碳气凝胶可用作保温材料 C．碳气凝胶能浮在水面上 D．碳气凝胶燃烧会产生二氧化碳 【答案】A 【详解】A．碳气凝胶对原油有超强吸附性，说明其内部结构疏松多孔，并非致密结实，故选项说法不正确。 B．碳气凝胶具备优良的隔热性能，能够阻隔热量传递，因此可用作保温材料，故选项说法正确。 C．碳气凝胶是世界上最轻的材料，密度远小于水，因此能浮在水面上，故选项说法正确。 D．碳气凝胶由碳元素组成，完全燃烧会产生二氧化碳，故选项说法正确。 15．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。 16．金刚石、石墨、都是由碳元素组成的单质。下列说法错误的是 A．金刚石硬度大，可用于钻机的钻头 B．金刚石、石墨、都是由碳原子构成的单质 C．石墨具有良好的导电性，可用于做高铁列车的受电弓滑板 D．金刚石和石墨的物理性质差异较大，是因为碳原子的排列方式不同 【答案】B 【详解】A.金刚石是天然存在硬度最大的物质，可制作钻机钻头，正确。 B.金刚石、石墨由碳原子直接构成，但是由分子构成的，错误。 C.石墨具有优良导电性，且耐高温、有滑腻感，可用于高铁受电弓滑板，正确。 D.金刚石为空间网状结构，石墨为层状结构，二者物理性质差异大的原因是碳原子排列方式不同，正确。 17．下面分别是金刚石（甲）、石墨（乙）、（丙）的结构示意图，下列说法正确的是 A．三种单质中，所有的碳原子均静止不动 B．石墨具有可燃性，金刚石和不具有可燃性 C．石墨中碳原子之间没有间隔 D．金刚石硬度大，可用于制作切割工具、钻头等 【答案】D 【详解】A.构成物质的微粒始终在不断运动，三种单质中的碳原子也在不停运动，A错误。 B.金刚石、石墨、均是碳元素组成的单质，碳单质都具有可燃性，B错误。 C.构成物质的微粒之间一定存在间隔，石墨的碳原子之间也有间隔，C错误。 D.金刚石是天然存在硬度最大的物质，该性质决定其可用于制作切割工具、钻头等，D正确。 18．随着科学技术的发展，多种多样的碳单质不断被发现。如图所示，下列关于碳单质说法正确的是 A．金刚石中每个碳原子都与其他4个碳原子结合 B．石墨中的层与层之间容易滑动，因此具有导电性 C．是指由60个碳原子构成的物质 D．以上物质均由碳元素组成，故性质相同 【答案】A 【详解】A. 金刚石为空间立体网状结构，每个碳原子均与相邻4个碳原子结合形成正四面体结构，说法正确； B. 石墨层与层之间作用力弱，因此容易滑动、有滑腻感；其导电性是因为层内碳原子存在可自由移动的电子，二者无因果关系，说法错误； C. 是由分子构成的物质，每个分子由60个碳原子构成，并非宏观物质直接由60个碳原子构成，说法错误； D. 上述物质均由碳元素组成，但碳原子排列方式不同，物理性质差异很大，仅化学性质相似，并非所有性质都相同，说法错误。 19．我国科学家在实验室首次合成出毫米级尺寸的纯相六方金刚石。下列有关六方金刚石的说法中，错误的是 A．属于新型化合物 B．该物质由碳原子构成 C．该物质硬度大 D．该物质与氧气反应可能生成二氧化碳 【答案】A 【详解】A. 化合物的定义是由两种及以上不同元素组成的纯净物，六方金刚石仅含碳一种元素，属于单质，不属于新型化合物，说法错误。 B. 六方金刚石与普通金刚石结构类似，均由碳原子直接构成，说法正确。 C. 金刚石类物质是已知硬度最高的材料之一，六方金刚石同样具有硬度大的性质，说法正确。 D. 碳单质具有可燃性，完全燃烧的反应为，因此与氧气反应可能生成二氧化碳，说法正确。 20．由四个碳原子构成的正四面体结构单元的T-碳(如下图)已被科学家合成，其内部存在大量可利用的空隙，在物质吸附和储能方面具备天然优势。下列关于T-碳的说法错误的是 A．与石墨是同一种物质 B．在一定条件下能燃烧 C．具有良好的吸附性 D．是一种新单质 【答案】A 【详解】A.T-碳和石墨都由碳元素组成，但二者原子排列方式不同，属于不同的碳单质（互为同素异形体），不是同一种物质，说法错误。 B.T-碳属于碳单质，碳单质具有可燃性，一定条件下可燃烧，说法正确。 C.题干明确T-碳内部存在大量空隙，因此具备良好的吸附性，说法正确。 D.T-碳是仅由碳元素组成的纯净物，属于新的碳单质，说法正确。 21．天然存在的最硬的物质，且可用来切割玻璃的是 A．石墨 B．金刚石 C． D．石墨烯 【答案】B 【详解】A．石墨质软，常用来制作铅笔芯，石墨硬度不足，不能切割玻璃，错误。 B．金刚石是天然存在的最硬物质，硬度大可用于切割玻璃、制作钻探机钻头，可用来切割玻璃，正确。 C．1个分子由60个碳原子构成，硬度很低，主要应用于材料科学、超导等领域，不能切割玻璃，错误。 D．石墨烯为单层碳原子薄片，质地轻薄柔软，不具备高硬度切割玻璃的性能，多用于导电材料、电池等，不能切割玻璃，错误。 22．物质的性质很大程度上决定了物质的用途。下列有关碳单质的性质说法正确的是 A．金刚石具有导电性，可用于制作钻头 B．石墨质地柔软、灰黑色，可用于制作铅笔芯 C．活性炭有可燃性，可用于防毒面具 D．木炭具有吸附性，可用于冶炼金属 【答案】B 【详解】A.金刚石可制作钻头是因为硬度极高，且金刚石几乎不导电，错误。 B.石墨质地柔软、呈灰黑色，划过物体表面会留下深灰色痕迹，因此可制作铅笔芯，正确。 C.活性炭用于防毒面具是利用其强吸附性吸附有毒气体，和可燃性无关，错误。 D.木炭用于冶炼金属是利用其还原性，可将金属氧化物还原为金属单质，和吸附性无关，错误。 23．关于碳元素的单质，下列说法不正确的是 A．铅笔芯的主要成分是石墨，所以铅笔芯也能导电 B．金刚石和石墨物理性质差异较大的原因是组成元素不同 C．是由60个碳原子构成的分子 D．碳单质具有相似的化学性质 【答案】B 【详解】A. 石墨具有导电性，铅笔芯主要成分为石墨，因此铅笔芯可以导电，该说法正确。 B. 金刚石和石墨都由碳元素组成，二者物理性质差异大的原因是碳原子排列方式不同，而非组成元素不同，该说法错误。 C. 可表示一个分子，该分子由60个碳原子构成的，该说法正确。 D. 碳单质均由碳元素组成，因此化学性质相似，该说法正确。 24．下列物质的性质与用途的对应关系错误的是 A．石墨质软、有滑腻感——做润滑剂 B．炭黑常温下化学性质稳定——做碳素墨水 C．活性炭有疏松多孔的结构——制作防毒面具 D．C60分子结构独特——制作钻头 【答案】D 【详解】A. 石墨质软、有滑腻感，可作润滑剂，对应关系正确。 B. 炭黑主要成分为碳，常温下化学性质稳定，制成碳素墨水可使书写内容长期保存，对应关系正确。 C. 活性炭疏松多孔的结构使其具有强吸附性，可吸附有毒气体，用于制作防毒面具，对应关系正确。 D. 制作钻头利用的是金刚石硬度大的性质，质软，其结构独特和制作钻头无对应关系，对应关系错误。 25．下列物质的用途正确的是 A．木炭用于防毒面具 B．炭黑用于制铅笔芯 C．石墨用于作墨汁 D．氮气用作化工原料 【答案】D 【详解】A、防毒面具需要吸附性极强的活性炭吸附毒气，木炭吸附性较差，不能用于防毒面具，故选项用途不正确。 B、铅笔芯由石墨和黏土混合制成，炭黑不用于制作铅笔芯，故选项用途不正确。 C、墨汁的主要原料是炭黑，常温下炭黑化学性质稳定，可让字迹长久保存，石墨不用作墨汁原料，故选项用途不正确。 D、氮气可用于制备氮肥、硝酸等化工产品，是重要的化工原料，故选项用途正确。 二、填空题 26．阅读科普短文并回答下列问题。 石墨烯——改变世界的神奇新材料 石墨烯是从石墨中分离出的单层的石墨片，是目前为止最薄的二维纳米碳材料，在不同领域的应用分布如图所示。 石墨烯薄膜是一种平坦的单原子碳薄膜，这些薄膜用于取代显示屏中的硅薄膜晶体管。石墨烯运送电子的速度比硅快几十倍，因而用石墨烯制成的晶体管工作得更快、更省电。 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能有效抑制真菌滋生，祛湿透气，同时能瞬间升温，还可防紫外线等，石墨烯含量对紫外线透过率影响的测试结果如图所示。 有科学家提出，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，还可用于海水淡化。石墨烯海水淡化膜工作原理如图所示。 随着科技水平的提升，石墨烯作为一种基本材料，其应用会有越来越多的可能。如：Mo掺杂石墨烯可以用作催化剂，在一定条件下催化二氧化碳与氢气反应生成甲醇（）与水。 (1)由图示可知，石墨烯应用占比最高的领域是________________。 (2)石墨烯属于________________（填字母序号）。 A．碳单质 B．混合物 C．含碳化合物 (3)石墨烯制成的晶体管比硅薄膜晶体管工作得更快、更省电的原因是________________。 (4)为减少紫外线对人体皮肤的伤害，遮阳伞最好选用图中的含2%石墨烯的纤维制作，选择的依据是：在实验研究的光线波长范围内，________________。 (5)石墨烯海水淡化膜允许________________（填微粒符号）通过。 (6)依据原文，请写出二氧化碳与氢气反应的化学方程式________________。 【答案】(1) 电子领域 (2)A (3) 石墨烯运送电子的速度比硅快几十倍 (4) 含石墨烯的纤维紫外线透过率最低，防紫外线效果最好 (5) (6) 【详解】（1）从石墨烯应用占比的饼状图可直接读出，电子领域占比，是所有领域中最高的。 （2）题干说明石墨烯是从石墨中分离出的单层石墨片，石墨是由碳元素组成的纯净物，属于碳单质，因此石墨烯也是仅由碳元素组成的碳单质。 （3）原文直接给出该结论，更快的电子传输速度让石墨烯晶体管工作效率更高、能耗更低。 （4）从紫外线透过率曲线图可知，在实验的波长范围内，石墨烯含量越高，纤维的紫外线透过率越低，其中含石墨烯的纤维紫外线透过率几乎为0，阻挡紫外线的能力最强。 （5）根据海水淡化膜的工作原理图，钠离子、氯离子无法通过膜上的纳米孔，只有水分子可以顺利透过薄膜，实现海水淡化，因此可通过的微粒为。 （6）题干说明反应是在Mo掺杂石墨烯的催化作用下，二氧化碳和氢气反应生成甲醇和水，其反应的化学方程式为。 27．阅读下面科普短文。 奇妙的碳材料 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1。 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硝酸钾（）共熔后产生，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。目前已形成碳纤维生产、碳纤维复合材料成型及应用等产业链，碳纤维复合材料应用领域分布如图2所示。 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吸附的选择性值，实验结果如图3。图中选择性值越高，表明碳气凝胶对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)文中提到的由碳元素组成的单质有__________类。 (2)依据图1及所学知识作答： ①生产生活中金刚石应用广泛，可用于____________________。 ②石墨在一定条件下可转化为金刚石，此过程为__________（填“物理”或“化学”）变化。 (3)由图2可知，我国碳纤维复合材料应用占比最高的领域是_______________。 (4)对比图3中三条线，回答问题： ①影响碳气凝胶对混合气体中吸附的选择性值的因素有_______________。 ②得到的实验结论为：在实验研究范围内， a．温度相同，压强越大，碳气凝胶对的选择性吸附性能越好； b．压强相同，_____________________________________________。 (5)下列说法正确的是__________（填字母序号，可多选） A．石墨是一种含铅的物质 B．碳材料具有广阔的应用和发展前景 C．碳气凝胶具有优良的吸附性能 【答案】(1)三 (2) 切割玻璃（合理即可） 化学 (3)工业应用 (4) 温度、压强 温度越低，碳气凝胶对的选择性吸附性能越好 (5)BC 【详解】（1）原文明确说明碳元素组成的单质分为无定形碳、过渡态碳、晶形碳3大类。 （2）金刚石是自然界硬度最高的物质，可用于切割金属，且有特殊光学性质，可作装饰品，对应上述用途。 石墨和金刚石是结构不同的碳单质，转化过程有新物质生成，属于化学变化。 （3）根据图2饼图数据，工业应用占比65.1%，为占比最高的领域。 （4）实验的变量为制备碳气凝胶的温度、测定时的压强，二者均会影响选择性值。 压强相同时，600℃制备的碳气凝胶选择性值最高，800℃制备的最低，因此温度越低，选择性吸附性能越好。 （5）A.原文说明石墨仅曾被误认为含铅，实际为碳单质，错误； B.原文最后提到碳材料应用领域越来越广泛，发展前景广阔，正确； C.原文明确说明碳气凝胶具有优良的吸附性能，正确。 28．石墨烯是一种由碳原子构成的材料，可用机械剥离法从石墨中剥离制得，它是目前发现的最薄、强度最大、导电和导热性能最强的一种新型纳米材料。回答下列问题： (1)石墨烯强度大、导电导热性能强属于它的__________________填“物理”或“化学”性质。 (2)石墨烯与金刚石的组成元素相同，石墨烯有良好的导电性，而金刚石却没有导电性，从微观角度分析，原因是_______________。 (3)关于石墨烯的认识正确的是 填字母。 A．可用作散热材料 B．是由碳原子构成的物质 C．可作新型电池的电极 【答案】(1) 物理 (2) 石墨烯和金刚石的碳原子排列方式不同 (3)ABC 【详解】（1）强度、导电性、导热性均不需要通过化学变化就能表现出来，属于物理性质，故填：物理。 （2）是因为石墨烯的碳原子排列方式是层状结构的，金刚石的碳原子排列方式是网状结构的，它们的碳原子排列方式不同，故填：石墨烯和金刚石的碳原子排列方式不同。 （3）A.石墨烯导热性极强，可用作散热材料，正确； B.题干明确说明石墨烯是由碳原子构成的材料，正确； C.石墨烯导电性强，可作新型电池的电极，正确。 29．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。 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 $