人教版化学九年级上册期末高频考点专题突破专练17 金刚石、石墨和c60（含答案）

专练17金刚石、石墨和c60

知识梳理

要点一　碳的单质

1. 金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的，但是构成单质的碳原子的排列方式不同，所以物理性质有很大的差异。

2. 几种无定形碳的物理性质和主要用途

要点二　单质碳的化学性质

1. 常温下，碳具有稳定性

碳在常温下性质稳定，碳原子的结构示意图为，最外层电子数为4，既不容易得到电子，也不容易失去电子，所以碳在常温下化学性质稳定，但随着温度的升高，碳的活动性增强，在点燃、加热、高温等条件下，碳能跟许多物质发生反应。

2. 点燃时，碳具有可燃性

碳的可燃性跟其他物质的可燃性有些不同，碳的可燃性分为两种情况：

放热

3. 高温下，碳具有还原性

在较高温度下，碳与某些氧化物反应，能夺取这些化合物里的氧元素，将其他元素还原。

(1)木炭还原氧化铜

①实验装置：如图所示。

②实验现象：黑色粉末逐渐变为红色，生成的气体使澄清石灰水变浑浊。

③反应的化学方程式：C＋2CuO2Cu＋CO2↑。

④酒精灯加网罩：使火焰集中并提高温度。

⑤用途：可用于冶金工业。

⑥反应中碳夺取氧化物中的氧，在反应中作还原剂，具有还原性。

(2)工业上，用焦炭和铁的氧化物反应冶炼铁：3C＋2Fe2O34Fe＋3CO2↑。

(3)高温下，碳还能与二氧化碳反应：CO2＋C2CO。

综合练习

一．选择题（共10小题）

1．下列有关资源、能源叙述正确的是（　　）

A．地球表面的咸水约占总水量的2.53% 

B．氧气约占空气总质量的21% 

C．金刚石是天然存在最硬的物质 

D．空气是一种宝贵的能源

2．两位英国科学家因在石墨烯材料方面的开创性研究获得2020年诺贝尔奖。石墨烯是由碳元素组成的单质，下列有关碳单质的性质和结构，说法正确的是（　　）

A．金刚石和石墨的物理性质有很大差异是因为构成它们的原子大小不同 

B．碳单质都是黑色固体 

C．C60可以表示为一个C60分子 

D．所有碳单质燃烧只生成二氧化碳

3．洁净光亮的镁条在二氧化碳中可以燃烧，其化学方程式为：2Mg+CO2 C+2MgO，该反应中具有还原性的是（　　）

A．Mg B．CO2 C．C D．MgO

4．有化合价升降的反应是氧化还原反应，反应物中含有化合价升高元素的物质称为还原剂，在反应MnO2+4HCl（浓） MnCl2+Cl2↑+2H2O中的还原剂是（　　）

A．MnCl2 B．MnO2 C．Cl2 D．HCl

5．天然存在的最硬的物质是（　　）

A．金刚石 B．铁矿石 C．石墨 D．大理石

6．有下列说法，其中正确的有（　　）个

（1）分子和原子都能够保持物质的化学性质，分子可分，原子不可分

（2）化学变化一定伴随能量变化

（3）同种元素组成的物质不一定是单质，不同元素组成的物质不一定是化合物

（4）一种元素在不同化合物中可显不同化合价，在同种化合物中只能显示一种化合价

（5）通电分解水可以证明水的组成，氢气在空气中燃烧等反应也能够证明水的组成

（6）活性炭和木炭都具有吸附性，活性炭比木炭的吸附性更强

A．3 B．4 C．5 D．6

7．如图科学家利用精密的仪器把石墨拆成只有一个或几个原子层厚的“碳片”，下列说法正确的是（　　）

A．碳片是一种混合物 

B．碳片和C60是同一种物质 

C．在一定条件下，碳片可与金属氧化物反应 

D．碳片在氧气中完全燃烧的产物是CO

8．因天然金刚石资源稀少，难以满足需求。人们就根据金刚石的组成和结构设法制造金刚石，以石墨为原料在高温高压和催化剂的条件下合成，下列说法正确的是（　　）

A．石墨合成金刚石是物理变化 

B．石墨与金刚石具有相似的化学性质 

C．石墨和金刚石是由同种元素组成的化合物 

D．因为石墨能导电，所以合成的金刚石也能导电

9．金刚石、石墨和C60的化学性质相似，物理性质却有很大差异，其原因是（　　）

A．构成它们的原子数目不同 

B．构成它们的原子大小不同 

C．金刚石、石墨和C60由不同种原子构成 

D．金刚石、石墨和C60里碳原子的排列方式不同

10．4月9日﹣11日，2021第八届深圳国际石墨烯论坛在深圳大学城会议中心成功召开，两位“石墨烯之父”诺贝尔奖获得者应邀出席本届论坛。石墨烯是由碳元素组成的单质，下列关于碳单质的说法正确的是（　　）

A．金刚石是天然存在的最硬的物质，可用来切割玻璃 

B．石墨有金属光泽，有导电性，所以是一种金属 

C．金刚石和石墨物理性质差异大是因为构成它们的原子不同 

D．金刚石、石墨和足球烯（C60）都是由碳原子直接构成的

二．填空题（共2小题）

11．碳和碳的氧化物与我们的生活密切相关，请依据如图回答问题：

（1）图1是碳原子的结构示意图，该元素在元素周期表中位于第　 　周期。

（2）由碳元素组成的不同碳单质有广泛的用途，图2中用到的碳单质是　 　，图4中是利用了活性炭的　 　性。

12．在2Na+2H2O═2NaOH+H2↑中，被氧化的物质是　   　．

三．实验探究题（共1小题）

13．为验证活性炭的性质，甲同学设计如下图实验：

（1）实验步骤一观察到红墨水逐渐扩散到整杯水中，最后变成均匀的红色溶液，这个现象说明了分子具有　     　的性质．

（2）实验步骤三属于　     　操作．

（3）当甲同学观察到实验步骤三的实验现象为：烧杯A的液体为无色时，他得出的实验结论是：活性炭有很好的吸附能力．

（4）乙同学认为甲同学的实验结论有疑点，有可能是滤纸对红墨水起到了作用，应增加一个实验，说明甲同学的结论是合理的．请你设计这个实验，并填写出实验步骤、实验现象、实验结论．

四．计算题（共1小题）

14．我们已经学过氧气和碳两种单质的性质和用途，知道碳、硫、铝在氧气中都能燃烧旺盛；碳在高温条件下化学性质比较活泼，能与氧化铜反应．试回答有关问题：

（1）把氧气、碳、硫、铝、氧化铜这五种物质的化学式

填入如图的框框里，使短线相连的两种物质能够发生化学反应．

（2）利用上述物质写出符合下列要求的化学方程式（不能重复填写）．

①化合反应：　                　；

②置换反应：　                　；

③容易导致煤气中毒的反应：　                　；

④有白色固体生成的反应：　                　；

⑤有蓝紫色火焰的反应：　                　．

五．解答题（共1小题）

15．证据推理是化学学科的核心素养之一。请回答：

（1）由湿衣服在阳光下比在阴凉处干得快这一事实，从分子的角度能得出什么结论？

（2）铅笔芯是用不同比率的石墨粉末和黏土粉末混合而成的。铅笔芯在纸上画过会留下黑色痕迹的主要原因是什么？

（3）点燃一支蜡烛，把冷碟子放在蜡烛火焰的上方，过一会儿，你将在冷碟底上收集到炭黑。这个实验说明了什么？

参考答案

一．选择题（共10小题）

1．下列有关资源、能源叙述正确的是（　　）

A．地球表面的咸水约占总水量的2.53% 

B．氧气约占空气总质量的21% 

C．金刚石是天然存在最硬的物质 

D．空气是一种宝贵的能源

【分析】A、根据地球水资源状况，进行分析判断。

B、根据空气的组成成分，进行分析判断。

C、根据金刚石的物理性质，进行分析判断。

D、根据空气的用途，进行分析判断。

【解答】解：A、地球上的水总储备虽然很大，但大部分是海水，淡水只约占全球水储量的2.53%，故选项说法错误。

B、氧气约占空气总体积的21%，故选项说法错误。

C、金刚石是天然存在最硬的物质，故选项说法正确。

D、空气是一种宝贵的自然资源，但不是能源，故选项说法错误。

故选：C。

2．两位英国科学家因在石墨烯材料方面的开创性研究获得2020年诺贝尔奖。石墨烯是由碳元素组成的单质，下列有关碳单质的性质和结构，说法正确的是（　　）

A．金刚石和石墨的物理性质有很大差异是因为构成它们的原子大小不同 

B．碳单质都是黑色固体 

C．C60可以表示为一个C60分子 

D．所有碳单质燃烧只生成二氧化碳

【分析】A、根据金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因，进行分析判断。

B、根据碳单质的物理性质，进行分析判断。

C、根据化学式的含义，进行分析判断。

D、根据碳的化学性质，进行分析判断。

【解答】解：A、刚石和石墨的物理性质有很大差异，是因为碳原子的排列方式不同，故选项说法错误。

B、碳单质不都是黑色固体，如纯净的金刚石是无色透明的，石墨是深灰色的，故选项说法错误。

C、C60可以表示为一个C60分子，故选项说法正确。

D、所有碳单质燃烧不是只生成二氧化碳，不充分燃烧还能生成一氧化碳，故选项说法错误。

故选：C。

3．洁净光亮的镁条在二氧化碳中可以燃烧，其化学方程式为：2Mg+CO2 C+2MgO，该反应中具有还原性的是（　　）

A．Mg B．CO2 C．C D．MgO

【分析】根据具有还原性的物质做还原剂，在氧化还原反应中，氧化剂失去了氧被还原，发生了还原反应；还原剂得氧被氧化，发生了氧化反应；据此进行分析判断即可．

【解答】解：洁净光亮的镁条在二氧化碳中可以燃烧，其化学方程式为：2Mg+CO2 C+2MgO，在此反应中Mg得氧发生了氧化反应，是还原剂，具有还原性；CO2失氧发生了还原反应，是氧化剂，具有氧化性。

故选：A。

4．有化合价升降的反应是氧化还原反应，反应物中含有化合价升高元素的物质称为还原剂，在反应MnO2+4HCl（浓） MnCl2+Cl2↑+2H2O中的还原剂是（　　）

A．MnCl2 B．MnO2 C．Cl2 D．HCl

【分析】根据化合价的变化判断还原剂．

【解答】解：MnO2+4HCl（浓） MnCl2+Cl2↑+2H2O，该反应中元素的化合价变化为：HCl→Cl2，Cl元素由﹣1价→0价，失电子，化合价升高，所以HCl是还原剂。

故选：D。

5．天然存在的最硬的物质是（　　）

A．金刚石 B．铁矿石 C．石墨 D．大理石

【分析】根据物质的性质来分析。

【解答】解：金刚石是一种碳的单质，是天然存在的硬度大物质。

故选：A。

6．有下列说法，其中正确的有（　　）个

（1）分子和原子都能够保持物质的化学性质，分子可分，原子不可分

（2）化学变化一定伴随能量变化

（3）同种元素组成的物质不一定是单质，不同元素组成的物质不一定是化合物

（4）一种元素在不同化合物中可显不同化合价，在同种化合物中只能显示一种化合价

（5）通电分解水可以证明水的组成，氢气在空气中燃烧等反应也能够证明水的组成

（6）活性炭和木炭都具有吸附性，活性炭比木炭的吸附性更强

A．3 B．4 C．5 D．6

【分析】（1）根据粒子的结构来分析；

（2）根据化学变化中的能量变化来分析；

（3）根据单质与化合物的概念来分析；

（4）根据化合物中元素的化合价来分析；

（5）根据质量守恒定律来分析；

（6）根据物质的性质来分析。

【解答】解：（1）在化学变化中，分子可以再分，而原子不能再分。但原子并不是最小的粒子，仍然可以分成质子、中子和电子，故错误；

（2）化学变化一定伴随能量变化，故正确；

（3）同种元素组成的物质不一定是单质，如由氧气和臭氧组成的混合物中只含一种元素；不同元素组成的物质不一定是化合物，如氢气和氧气组成的混合物中含有两种不同的元素，故正确；

（4）在同种化合物中，一种元素能显示不同的化合价，如硝酸铵中，氮元素分别显﹣3价和+5价，故错误；

（5）氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，由质量守恒定律可知，通电分解水可以证明水的组成，氢气在空气中燃烧等反应也能够证明水的组成，故正确；

（6）活性炭和木炭都具有吸附性，活性炭比木炭的吸附性更强，故正确。

故选：B。

7．如图科学家利用精密的仪器把石墨拆成只有一个或几个原子层厚的“碳片”，下列说法正确的是（　　）

A．碳片是一种混合物 

B．碳片和C60是同一种物质 

C．在一定条件下，碳片可与金属氧化物反应 

D．碳片在氧气中完全燃烧的产物是CO

【分析】A、根据把石墨拆成只有一个或几个原子层厚的“碳片”，进行分析判断。

B、根据把石墨拆成只有一个或几个原子层厚的“碳片”，进行分析判断。

C、根据碳单质具有还原性，进行分析判断。

D、根据碳单质具有可燃性，进行分析判断。

【解答】解：A、把石墨拆成只有一个或几个原子层厚的“碳片”，则碳片是一种纯净物，故选项说法错误。

B、把石墨拆成只有一个或几个原子层厚的“碳片”，碳片和C60不是同一种物质，故选项说法错误。

C、碳单质具有还原性，在一定条件下，碳片可与金属氧化物反应，故选项说法正确。

D、碳单质具有可燃性，碳片在氧气中完全燃烧的产物是二氧化碳，故选项说法错误。

故选：C。

8．因天然金刚石资源稀少，难以满足需求。人们就根据金刚石的组成和结构设法制造金刚石，以石墨为原料在高温高压和催化剂的条件下合成，下列说法正确的是（　　）

A．石墨合成金刚石是物理变化 

B．石墨与金刚石具有相似的化学性质 

C．石墨和金刚石是由同种元素组成的化合物 

D．因为石墨能导电，所以合成的金刚石也能导电

【分析】A、化学变化是指有新物质生成的变化，物理变化是指没有新物质生成的变化。

B、根据石墨和金刚石是碳元素形成的单质，进行分析判断。

C、根据石墨和金刚石均是由碳元素组成的，进行分析判断。

D、根据金刚石的物理性质，进行分析判断。

【解答】解：A、石墨和金刚石是碳元素形成的不同单质，石墨合成金刚石是化学变化，故选项说法错误。

B、石墨和金刚石是碳元素形成的单质，石墨与金刚石具有相似的化学性质，故选项说法正确。

C、石墨和金刚石均是由碳元素组成的，均属于单质，故选项说法错误。

D、石墨能导电，但合成的金刚石不能导电，故选项说法错误。

故选：B。

9．金刚石、石墨和C60的化学性质相似，物理性质却有很大差异，其原因是（　　）

A．构成它们的原子数目不同 

B．构成它们的原子大小不同 

C．金刚石、石墨和C60由不同种原子构成 

D．金刚石、石墨和C60里碳原子的排列方式不同

【分析】根据已有的知识进行分析解答，物质的结构决定物质的性质，据此解答．

【解答】解：金刚石、石墨和C60中碳原子的排列方式不同，因而物理性质不同，故选D。

10．4月9日﹣11日，2021第八届深圳国际石墨烯论坛在深圳大学城会议中心成功召开，两位“石墨烯之父”诺贝尔奖获得者应邀出席本届论坛。石墨烯是由碳元素组成的单质，下列关于碳单质的说法正确的是（　　）

A．金刚石是天然存在的最硬的物质，可用来切割玻璃 

B．石墨有金属光泽，有导电性，所以是一种金属 

C．金刚石和石墨物理性质差异大是因为构成它们的原子不同 

D．金刚石、石墨和足球烯（C60）都是由碳原子直接构成的

【分析】A、根据金刚石是天然存在的最硬的物质进行解答；

B、根据石墨有金属光泽，有导电性，但不是金属进行解答；

C、根据金刚石、石墨物理性质有很大差异的原因是碳原子排列方式不同进行解答；

D、根据金刚石、石墨是由碳原子直接构成的，但足球烯（C60）是由分子构成的进行解答。

【解答】解：A、金刚石是天然存在的最硬的物质，可以做钻头，切割玻璃大理石等，故A正确；

B、石墨有金属光泽，有导电性，但不是金属，故B错误；

C、金刚石、石墨物理性质有很大差异的原因是碳原子排列方式不同，故C错误；

D、金刚石、石墨是由碳原子直接构成的，但足球烯（C60）是由C60分子构成的，故D错误。

故选：A。

二．填空题（共2小题）

11．碳和碳的氧化物与我们的生活密切相关，请依据如图回答问题：

（1）图1是碳原子的结构示意图，该元素在元素周期表中位于第　2　周期。

（2）由碳元素组成的不同碳单质有广泛的用途，图2中用到的碳单质是　金刚石　，图4中是利用了活性炭的　吸附　性。

【分析】根据元素所在的周期数与原子的核外电子层数有关、碳单质的性质和用途的关系进行分析解答即可。

【解答】解：（1）碳原子核外有二层电子，因此碳元素位于元素周期表的第二周期，故填：2；

（2）图2是制成玻璃刀切割玻璃，故应用的是硬度大的金刚石，图4是制成吸味剂，利用的是活性炭的吸附性，故填：金刚石；吸附。

12．在2Na+2H2O═2NaOH+H2↑中，被氧化的物质是　Na　．

【分析】在氧化还原反应中，化合价升高的物质是还原剂，被氧化，发生了氧化反应；化合价降低的物质是氧化剂，被还原，发生了还原反应；据此结合反应的化学方程式、各物质化合价的变化进行分析解答．

【解答】解：在2Na+2H2O═2NaOH+H2↑中，Na属于单质，钠元素的化合价为0；氢氧化钠中氢氧根的化合价为﹣1价，则钠元素显+1价；Na元素的化合价由0价变为+1价，化合价升高，Na是还原剂，被氧化，发生了氧化反应．

水中氢元素显+1价；氢气属于单质，氢元素的化合价为0；氢元素的化合价由+1价变为0价，化合价降低，H2O是氧化剂，被还原，发生了还原反应．

故答案为：Na．

三．实验探究题（共1小题）

13．为验证活性炭的性质，甲同学设计如下图实验：

（1）实验步骤一观察到红墨水逐渐扩散到整杯水中，最后变成均匀的红色溶液，这个现象说明了分子具有　不断运动　的性质．

（2）实验步骤三属于　过滤　操作．

（3）当甲同学观察到实验步骤三的实验现象为：烧杯A的液体为无色时，他得出的实验结论是：活性炭有很好的吸附能力．

（4）乙同学认为甲同学的实验结论有疑点，有可能是滤纸对红墨水起到了作用，应增加一个实验，说明甲同学的结论是合理的．请你设计这个实验，并填写出实验步骤、实验现象、实验结论．

【分析】（1）根据分子的性质来分析；

（2）根据实验操作的目的来分析；

（4）对红墨水进行过滤．

【解答】解：（1）实验步骤一观察到红墨水逐渐扩散到整杯水中，最后变成均匀的红色溶液，这个现象说明了分子具有不断运动的性质；故填：不断运动；

（2）该操作是分离难溶性固体与液体的方法，是过滤操作；故填：过滤；

（4）为了防止滤纸对红墨水起到了作用，再对红墨水进行过滤操作加以验证；故填：实验步骤：将烧杯中的红墨水直接进行过滤；实验现象：烧杯A中的液体仍为红色；实验结论：不是滤纸对红墨水起到作用，而是活性炭起到吸附作用．

四．计算题（共1小题）

14．我们已经学过氧气和碳两种单质的性质和用途，知道碳、硫、铝在氧气中都能燃烧旺盛；碳在高温条件下化学性质比较活泼，能与氧化铜反应．试回答有关问题：

（1）把氧气、碳、硫、铝、氧化铜这五种物质的化学式

填入如图的框框里，使短线相连的两种物质能够发生化学反应．

（2）利用上述物质写出符合下列要求的化学方程式（不能重复填写）．

①化合反应：　C+O2CO2　；

②置换反应：　2CuO+C2Cu+CO2↑　；

③容易导致煤气中毒的反应：　2C+O22CO　；

④有白色固体生成的反应：　4Al+3O22Al2O3　；

⑤有蓝紫色火焰的反应：　S+O2SO2　．

【分析】（1）根据氧气、碳、硫、铝、氧化铜这五种物质的性质和相互之间的反应分析回答；

（2）根据反应的特点、现象、生成物的性质分析回答．

【解答】解：（1）由于碳、硫、铝能与氧气中反应，碳在高温条件下化学性质比较活泼，能与氧化铜反应．所以下边第一个方框内应填入氧气的化学式，第二个方框内应填入碳的化学式，在上边的方框内应依次填入硫、铝、氧化铜的化学式，如下图：

（2）①碳、硫、铝在氧气中都能燃烧，都属于化合反应：例如，碳燃烧的方程式是：C+O2CO2；

②碳在高温条件下化学性质比较活泼，能与氧化铜反应，属于置换反应，方程式为：2CuO+C2Cu+CO2↑；

③碳具有可燃性，在氧气不充足燃烧不充分的条件下生成一氧化碳，容易导致煤气中毒，反应的化学方程式为：2C+O22CO．

④铝在氧气中燃烧生成了氧化铝，是白色固体，方程式是：4Al+3O22Al2O3；

⑤硫在氧气中燃烧，产生了蓝紫色火焰，生成二氧化硫，反应的化学方程式为：S+O2SO2．

故答为：（1）见上图；（2）①C+O2CO2；②2CuO+C2Cu+CO2↑；③：2C+O22CO．

④4Al+3O22Al2O3；⑤S+O2SO2．

五．解答题（共1小题）

15．证据推理是化学学科的核心素养之一。请回答：

（1）由湿衣服在阳光下比在阴凉处干得快这一事实，从分子的角度能得出什么结论？

（2）铅笔芯是用不同比率的石墨粉末和黏土粉末混合而成的。铅笔芯在纸上画过会留下黑色痕迹的主要原因是什么？

（3）点燃一支蜡烛，把冷碟子放在蜡烛火焰的上方，过一会儿，你将在冷碟底上收集到炭黑。这个实验说明了什么？

【分析】（1）根据分子的性质来分析；

（2）根据石墨的性质来分析；

（3）根据质量守恒定律来分析。

【解答】解：（1）分子是在不断运动的，温度越高，分子的运动越快，因此湿衣服在阳光下比在阴凉处干得快；故答案为：温度越高，分子运动越快；

（2）铅笔芯在纸上画过会留下黑色痕迹，是因为铅笔芯的主要成分石墨很软；故答案为：铅笔芯的主要成分石墨很软；

（3）点燃一支蜡烛，把冷碟子放在蜡烛火焰的上方，过一会会发现碟子底部出现炭黑；这个实验可以说明，蜡烛不充分燃烧可产生炭黑，根据质量守恒定律，还可知蜡烛的成分中含有碳元素；故答案为：蜡烛的成分中含有碳元素。