第六单元碳和碳的氧化物课题1金刚石石墨和C6020232024九年级上化学人教知识必备典例解析课后作业（学用）

第六单元碳和碳的氧化物（学用）课题1金刚石、石墨和C60一、知识必备知识点1单质碳的性质与用途1.金刚石、石墨的物理性质和用途化学式颜色形状硬度导电性导热性润滑性熔点用途金刚石C无色透明正八面体最硬无无无高划玻璃、切割金属、钻探机钻头、制装饰品等石墨深灰色、有金属光泽、不透明细鳞片状最软之一优良良好良好注：金刚石是天然存在的最硬的物质；在一定条件下，将石墨转化为金刚石的变化是化学变化。2.木炭、活性炭、焦炭和炭黑的性质与用途颜色、状态制法用途木炭灰黑色的多孔性固体木材隔绝空气加强热燃料、黑火药、制活性炭、冶炼金属活性炭灰黑色多孔颗粒状固体木炭在高温下用水蒸气处理净化多种气体和液体、作防毒面具焦炭浅灰色多孔性固体烟煤隔绝空气加强热冶炼金属炭黑极细的黑色粉末含碳物质不完全燃烧墨、油墨、油漆、鞋油、燃料等，作橡胶制品的填料注：木炭、活性炭具有吸附性（物理性质），活性炭的吸附性更强。3.C60：C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，这种足球结构的碳分子很稳定。4.金刚石、石墨、C60性质不同的原因：碳原子的排列方式不同。知识点2碳的化学性质1.稳定性：在常温下，碳的化学性质不活泼。2.可燃性：C+O2CO2（充分燃烧） 2C+O22CO（不充分燃烧）

碳在氧气中燃烧的现象：燃烧剧烈，发出白光；放热；生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。3.还原性：C+2CuO2Cu+CO2↑2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑单质碳的还原性可用于冶金工业。木炭+氧化铜澄清的石灰水4.木炭还原氧化铜的实验（见右图）

【实验操作】①木炭+氧化铜澄清的石灰水小心地铺放进试管；

②将试管固定在铁架台上。试管口装有通入澄清石灰水的导管；

③集中加热；

④过几分钟后，先撤出导气管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象并分析。

【实验现象】澄清的石灰水变浑浊；黑色固体逐渐变成红色。

【化学方程式】C+2CuO2Cu+CO2↑（1）反应开始的标志：澄清的石灰水变浑浊。（2）在酒精灯上加网罩的目的：使火焰集中并提高温度。（3）配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：防止已经还原的铜被氧气重新氧化。（4）实验完毕后先熄灭酒精灯的后果：石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂。5.还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应，叫做还原反应。木炭是使氧化铜还原为铜的物质，具有还原性。木炭在反应C+2CuO2Cu+CO2↑中作还原剂。二、典例解析知识点1单质碳的性质与用途【典例解析】例1（2023•大庆）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．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例2碳家族的成员很多，用途很广，下列关于碳的应用与其性质不对应的是（）A．净水器中利用活性炭除异味——活性炭具有吸附性 B．金刚石作钻探机的钻头——在常温下碳的化学性质不活泼 C．利用碳冶炼金属——碳具有还原性 D．利用石墨作电极材料——石墨具有导电性例3石墨烯是由碳原子构成的碳单质，被认为是一种未来革命性的材料。如图分别是金刚石、石墨、C60和石墨烯的结构图。下列说法不正确的是​（）A．金刚石、石墨、C60和石墨烯都是由碳元素组成的单质 B．在一定条件下，石墨可以转化为金刚石，属于化学变化 C．金刚石的硬度很大，属于金刚石的化学性质 【变式题】1．（2023•葫芦岛）央视栏目《典籍里的中国》展现了中国智慧。用墨书写的典籍保存至今仍不变色，体现了碳单质具有的性质是（）A．质软 B．导电性 C．可燃性 D．常温稳定性2．（2023•长沙）在生活生产中碳单质的应用广泛。下列有关含碳物质的性质或用途正确的是（）A．活性炭具有吸附性 B．木炭常温下化学性质很活泼 C．金刚石用作电极 D．石墨用作钻探机钻头3．足球是2022年卡塔尔世界杯足球赛的“主角”，化学中C60的分子结构和足球相似。下列关于碳单质的说法正确的是（）A．碳单质在空气中燃烧只能生成二氧化碳 B．木炭具有吸附性，可以吸附所有物质 C．金刚石、石墨和C60的物理性质有很大差异的原因是构成它们的原子大小不同 D．由于石墨具有良好的导电性，因此石墨可用于制高铁的电刷知识2碳的化学性质【典例解析】例4（2023•丹东）书写具有保存价值的档案时，规定使用碳素墨水，主要原因是（）A．碳是黑色的B．碳粉末细小C．碳不溶于水D．常温下碳化学性质稳定例5“中国高铁，世界第一”，高铁列车车体材料使用的不锈钢中加入了金属镍增强性能，工业高温上采用火法炼镍的原理是：C+2NiO2Ni+X↑，下列说法错误的是（）A．反应中X的化学式为CO2 B．NiO是一种氧化物 C．碳过量时，气体产物中可能有CO D．此反应说明碳具有氧化性例6（2023•武汉）石墨、活性炭和木炭在生产生活中有着广泛的应用。回答下列问题：​（1）石墨的用途可以是（选一个即可，填标号）。A.用于制铅笔芯B.用作电极C.用于切割大理石（2）活性炭作冰箱除味剂，是利用其（填“物理”或“化学”）性质。（3）木炭可以作燃料，木炭燃烧的化学方程式为。【变式题】4．以石墨为主要材料制作高铁动车与电路连接的电刷，未用到的石墨性质是（）A．稳定性 B．润滑性 C．还原性 D．导电性5．（2023•长沙一模）2022年春晚上的舞蹈诗剧《只此青绿》的创作灵感来源于南宋的水墨画《千里江山图》（墨由炭黑等制成）。此画保存至今而不变色的原因是（）A．炭黑具有很强的吸附能力B．炭黑转化了更稳定的其它物质 C．常温下，碳的化学性质不活泼 D．碳单质不溶于水6．在通信领域，我国5G技术处于世界领先地位。（1）高纯硅是芯片的主要材料，硅原子与碳原子化学性质相似，因为二者的相同；（2）氮化镓（GaN）是生产5G芯片的关键材料，可由氯化镓（GaCl3）制取，氯化镓中镓元素的化合价为；（3）使用人造金刚石薄膜做基体材料，是未来芯片研究的发展方向。人造金刚石制作的方法之一是将石墨转化为金刚石，该过程发生（填“物理”或“化学”）变化；（4）芯片运行速度提升，带来散热问题，用高性能石墨烯复合材料散热片制作集成电路可以很好地解决这一问题。石墨烯是一种从石墨中分离出来单层的石墨片，石墨烯在常温下化学性质（填“稳定”或“活泼”）。知识3碳的还原性实验探究【典例解析】例7某小组利用如图装置进行实验。实验时，先加热炭粉，一段时间后将酒精灯移至CuO处加热。下列说法不正确的是（）二氧化碳发生了还原反应 B．装置中发生反应：C+2CuO2Cu+CO2↑ C．反应过程中，黑色氧化铜固体可能会变成红色D．气球可收集生成的尾气，防止污染空气例8兴趣小组用如图装置探究炭粉还原氧化铁，称取3.2g氧化铁与2g过量炭粉均匀混合，放入重48.48g的玻璃管中。实验中观察到A中固体全部变成黑色，B中变浑浊。实验结束后称得玻璃管和固体的总质量为52.24g。下列说法错误的是（假设每个步骤均反应完全2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑）（）B．该装置的缺点是无尾气处理装置 D．充分反应后，先打开K，通入氮气，再熄灭酒精喷灯，防止石灰水倒吸【变式题】7．实验小组采用如图所示装置验证炭粉还原氧化铜，下列说法错误的是（）A．实验前要先检验装置的气密性 B．点燃酒精喷灯一段时间后，玻璃管内黑色粉末逐渐变为红色 C．澄清石灰水变浑浊说明玻璃管中反应有二氧化碳生成 D．点燃酒精喷灯之前和熄灭酒精喷灯之后通入氮气的原因一样8．一定量的碳与8.0g氧化铜混合加热，充分反应（如图所示）反应前后测定装置A装置B的质量记录如表，下列分析正确的是（）反应前的质量反应后的质量装置A装置B①确定A中开始反应的现象是观察到黑色固体中出现红色物质②③A中减少的质量是生成二氧化碳的质量④反应后A中固体成分只有1种情况⑤生成的气体是混合物⑥该装置产生的CO很少，所以无需进行尾气处理A．①②⑤ B．②⑤ C．④⑤ D．②③④⑤9．兴趣小组为了探究C与CuO反应生成的气体，设计如图装置进行实验：步骤①先向波形管中通入N2一会儿，在戊处连接瘪气球，关闭甲处止水夹；步骤②点燃丁处酒精灯，观察到CuO不变色；步骤③继续加热丁处，点燃乙处酒精灯。观察到乙、丁两处均有红色物质生成，丙处澄清石灰水变浑浊。下列说法错误的是（）A．通N2是为了排出氧气，避免干扰后续实验 B．步骤②与步骤③均加热丁处，是对照实验 C．从丙处现象推理C与CuO反应一定生成了CO2 D．从丁处现象推理C与CuO反应一定生成了CO课后作业1．（2023•营口）书写具有保存价值的档案时，按规定应使用碳素墨水（用炭黑等制成）。说明单质碳具有的性质是（）A．难溶于水B．可燃性C．熔点高D．常温化学性质稳定2．（2023•吉林）下列有关金刚石和石墨的说法，错误的是（）A．都是碳的单质B．都由碳元素组成 C．物理性质相同D．碳原子排列方式不同3．金刚石、石墨的物理性质有很大差异的原因是（）A．金刚石是单质，石墨是化合物 B．金刚石和石墨碳原子排列不同 C．金刚石和石墨是由不同种元素组成的 D．金刚石不含杂质，石墨含杂4．（2023•连云港）宋代许道宁用墨（主要成分为单质碳）所画的《关山密雪图》保存至今而不变色，这是因为在常温下单质碳（）A．化学性质不活泼B．硬度高C．导电性能好D．吸附能力强5．在科学技术高速发展的时代，科学家发现了纯碳新材料“碳纳米泡沫”，每个泡沫含有约4000个碳原子，在低于﹣183℃时，泡沫具有永久磁性，下列叙述不正确的是（）A．“碳纳米泡沫”是一种单质B．“碳纳米泡沫”属于纯净物 C．“碳纳米泡沫”属于化合物D．“碳纳米泡沫”和石墨的物理性质不同6．（2023秋•南宁月考）下列关于碳单质的说法错误的是（）A．金刚石、石墨和C60都具有可燃性 B．焦炭能用于冶炼金属，体现了碳单质具有氧化性C．石墨具有良好的导电性，能用于制作电极 D．使用碳素墨水书写档案，有利于保存更长的时间7．科学家在制备碳纳米管时得到了一种由碳原子构成的副产品，该副产品外观类似泡沫、质地轻盈，被称为碳纳米泡沫，它的发现极大地推动了碳素材料的研究。下列说法错误的是（）A．碳纳米泡沫和碳纳米管属于不同种物质 B．碳纳米泡沫是一种单质 C．碳纳米泡沫不具有可燃性 D．碳纳米泡沫在一定条件下可以还原氧化铜8．《天工开物》中记载了炼锡（Sn）方法：SnO2+2CSn+2CO↑，该反应中的还原剂是（）A．SnO2 B．C C．Sn D．CO9．中国科学家成功制备出石墨双炔包覆的锑纳米空心立方盒，可用作钠离子电池负极材料。石墨烯和石墨双炔均由碳原子构成，具有优良的导电性，结构如下。下列说法不正确的是（）石墨烯和石墨双炔都是单质B．石墨烯和石墨双炔性质完全相同 C．石墨烯和石墨双炔完全燃烧都生成CO2 D．石墨烯和石墨双炔均可作电极材料10．实验小组采用如图所示装置验证碳粉还原氧化铜，下列说法错误的是（）A．实验前要先检验装置的气密性 B．点燃酒精喷灯一段时间后，玻璃管内黑色粉末逐渐变为红色 C．澄清石灰水变浑浊说明玻璃管中反应有二氧化碳生成 D．点燃酒精喷灯之前和熄灭酒精喷灯之后通入氮气的原因一样第10题图第11题图11．一定量的碳与8.0g氧化铜混合加热，充分反应（如图所示）反应前后测定装置A装置B的质量记录如表，下列分析正确的是（）反应前的质量反应后的质量装置A装置B①确定A中开始反应的现象是观察到黑色固体中出现红色物质②③A中减少的质量是生成二氧化碳的质量④反应后A中固体成分只有1种情况⑤生成的气体是混合物⑥该装置产生的CO很少，所以无需进行尾气处理A．①②⑤ B．②⑤ C．④⑤ D．②③④⑤12．（2023春•恒山区期中）金刚石、石墨、C60宏观上都是组成的（填“相同”或“不同”）单质，但从微观上讲，金刚石和石墨是由直接构成，C60是由构成的。由于金刚石和石墨中碳原子排列方式不同，因而物理性质有很大差异，用途也各不相同。金刚石可作为钻头是因为，石墨可做电极是因为。13．在丰富多彩的物质世界里，碳及其化合物占有重要地位。（1）金刚石和石墨均是碳元素组成的单质，但两者物理性质差异较大，其原因是。（2）活性炭有较强的吸附能力，是因为活性炭具有的结构。（3）在书写具有保存价值的图书档案时，规定使用碳素墨水，其原因是。（4）石墨在一定条件下转化为金刚石，该反应属于（填“物理”或“化学”）变化。14．碳元素被称为“大自然的建筑师”，回答下列与含碳物质有关的问题。（1）古代用墨书写或绘制的字画虽年久仍不变色的原因是。（2）金刚石和石墨都是