初中化学仁爱科普版（2024）九年级上册（2024）课题1 神秘的碳家族精品巩固练习

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仁爱科普版化学九上 6.1《神秘的碳家族》 分层练习（解析版） 基础练 1．“碳家族”的成员很多，下列物质中，硬度最大的是 A．金刚石 B．石墨 C．C60 D．活性炭 【答案】A 【详解】自然界中硬度最大的是金刚石，故选A。 2．下列关于碳的单质及其化合物的用途与其所依据的性质不相符合的是（　　） A．金刚石用于刻划玻璃：金刚石的硬度很大 B．活性炭用作冰箱除臭剂：活性炭具有吸附性 C．石墨用来做铅笔芯：石墨具有导电性 D．干冰用于人工降雨：干冰升华时吸收大量的热 【答案】C 【分析】物质的性质决定用途，根据金刚石的硬度大、活性炭的吸附性、石墨质软，干冰升华吸热的性质分别判断即可。 【详解】A、金刚石用于切割玻璃，原因是金刚石很硬，正确；B、活性炭作除臭剂，是因为活性炭具有吸附性，能吸附色素和异味，正确；C、石墨用来做铅笔芯是因为石墨质软，能在纸上留下灰黑色痕迹，错误；D、干冰用于人工降雨，原因是干冰易升华同时吸收大量的热，正确。故选C。 3．化学与生活息息相关，下列说法不正确的是 A．石墨具有良好的导电性，可作电极 B．发生火灾时，蹲下靠近地面迅速离开着火区域 C．为改善空气质量，提倡“绿色出行”，以公共交通工具为主 D．活性炭具有还原性，能利用活性炭自制简易净水器 【答案】D 【详解】A、石墨具有良好的导电性，可作电极、电刷等，此选项正确； B、发生火灾时，产生的烟尘和有毒气体的密度受热会变小，会聚集在着火区域上方，因此应蹲下靠近地面迅速离开着火区域，此选项正确； C、乘坐公共交通工具出行，可以减少有害气体的排放，改善空气质量，此选项正确； D、活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，可以吸附水中的色素和异味，故可利用活性炭自制简易净水器，此选项错误。 故选D； 4．在厨房做红烧肉的时候，为了使烧出来的肉更香，向锅里面加入了少量的白酒和食醋，生成了一种具有特殊香味的物质乙酸乙酯和水，下列关于乙酸乙酯的说法正确的是(　　) A．乙酸乙酯属于有机物 B．乙酸乙酯由4个碳原子、2个氧原子、8个氢原子构成 C．白酒和食醋生成乙酸乙酯的反应属于化合反应 D．乙酸乙酯中碳元素和氧元素的质量比为2：1 【答案】A 【详解】A、乙酸乙酯是一种含碳元素的化合物，属于有机物，故A正确； B、乙酸乙酯是由分子构成的，而不是由原子直接构成的，故B错误； C、白酒和食醋反应生成乙酸乙酯和水，生成物是两种，不属于化合反应，故C错误； D、乙酸乙酯中碳元素和氧元素的质量比=（12×4）：（16×2）＝48：32＝3：2，故D错误。故选A。 5．物质的结构决定物质的性质，物质的性质决定其用途。下列物质的用途与其性质无关的是 A．一氧化碳气体具有可燃性可用作燃料 B．石墨有导电性，可作电极 C．氧气助燃性可作燃料 D．碳有还原性可用来冶炼金属 【答案】C 【详解】A、一氧化碳气体具有可燃性，可用作燃料，正确； B、石墨有导电性，可作电极，正确； C、氧气助燃性可作助燃剂，不是燃料，错误； D、碳有还原性可用来冶炼金属，正确。 故选C。 6．金刚石、石墨、C60的化学性质相似，但物理性质相差甚远，这是因为 A．构成它们的原子大小不同 B．构成它们的原子数目不同 C．构成它们的原子种类不同 D．组成它们的原子排列方式不同 【答案】D 【详解】金刚石是正八面体结构、石墨是片状结构、C60结构形似足球，又称足球烯，它们都是由碳元素组成的，化学性质相似，但物理性质却有很大差异．其原因是碳原子的排列方式不同，故选D。 7．物质的性质决定其用途，将石墨制成电刷用在动车与电路的连接就充分利用了石墨的性质。请你判断将石墨制成电刷与下列石墨的哪一方面性质无关（　　） A．稳定性 B．滑腻感 C．还原性 D．导电性 【答案】C 【详解】动车的运行是依靠顶部的石墨电刷与电线接触获取电源，使用石墨制作电刷不仅因为石墨能耐高温、化学性质稳定、具有滑腻感，还利用了石墨的导电性，与碳单质的还原性无关。故选C。 8．碳是组成物质最多的元素，碳元素的相关信息和碳原子的结构示意图如图所示，下列说法正确的是 A．碳原子核外有4个电子 B．碳是一种金属元素 C．碳原子核内有12个质子 D．碳元素能组成多种单质 【答案】D 【详解】A、如图所示，碳原子核外有2+4=6个电子，选项错误； B、碳元素是石字旁，属于非金属元素，选项错误； C、如图所示，圆圈里的数字表示质子数，碳原子核内有6个质子，选项错误； D、碳元素能组成多种单质，如金刚石、石墨，选项正确； 故选：D。 9．科学思维是化学学习要养成的核心素养之一。下列说法不正确的是 A．比较：金刚石和石墨的组成元素相同，故两者的物理性质相同 B．分类：煤、石油和天然气属于化石燃料，是不可再生能源 C．分析：碳可用于冶金工业，因为单质碳具有还原性 D．推理：燃烧需要可燃物，故清除可燃物能达到灭火目的 【答案】A 【详解】A、金刚石和石墨的组成元素相同，但二者碳原子的排列方式不同，故两者的物理性质差异很大，说法不正确； B、煤、石油、天然气属于化石燃料，化石能源形成需要数百万年，不能在短时间内生成，属于不可再生能源，说法正确； C、碳能夺氧具有还原性，可用于冶金工业，说法正确； D、燃烧需要可燃物，破坏燃烧条件可以达到灭火的目的，故清除可燃物能达到灭火目的，说法正确。 故选：A。 10．下列是对一些事实的解释，其中正确的是(　　) A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A、石墨炸弹是利用了石墨具有导电性，爆炸后产生大量的石墨纤维，造成高压电网短路，使供电停止，故错误； B、金刚石和石墨中碳原子的排列方式不同，石墨制取金刚石时石墨中的碳原子进行了重新排列，故正确； C、用墨汁写的字或作的画可永久保存，是因为墨汁中的碳的化学性质稳定，在通常情况下不容易与其它物质发生化学反应，故错误； D、在化学变化中，分子可以再分，原子不能再分，水电解生成氢气和氧气，说明分子可以再分，故错误。 故选B。 11．归纳、整理是学习化学的有效方法。下列选项正确的是（　　） A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A、说到分子用原子解释，分子是由原子构成的，该物质的一个分子由25个原子构成，故A错； B、氧气具有助燃性，不具有可燃性，不能做燃料，故B错； C、该反应中，水、氢气和氧气的质量比是36:4:32=9：1：8，故C错； D、化石燃料属于不可再生能源和常见的新能源有太阳能、风能、氢能属于清洁能源，故D正确。 故选：D。 二、填空与简答 12．阅读科普材料，用所学化学知识回答下列问题。 化学是不断发明和制造对人类更有用的新物质的科学。在分子、原子层次上改变原子的排列方式就可以创造新物质。 在超高压和高温条件下，石墨中某些碳原子受到挤压，凸出到层间的空间中，与上一层正六边形的碳原子形成正四面体的排列方式，就得到金刚石。 C60分子是由12个正五边形和20个正六边形构成的完美对称的笼状分子。C60分子形似足球，被形象地称为“足球烯”。C60在常温下是紫红色晶体，具有金属光泽，可用于超导、催化等领域，在C60的使用中注意一定要远离火源。 碳纳米管的直径一般为几纳米到几十纳米，其中碳原子以正六边形排列形成管状结构。其管状结构决定了它的弹性和弯曲性优异，可制作金属催化载体，用于计算机芯片等前沿领域。 石墨烯中的碳原子是以正六边形紧密排列的单层结构。石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管，因此有希望应用于全新超级计算机的研发。2004年，科学家用一种非常简单易行的机械剥离法得到石墨烯，之后，制备石墨烯的新方法层出不穷，工业上可采用甲烷在高温和Cu-Pd催化下分解制取石墨烯，同时产生氢气。随着科技水平的提升，石墨烯的应用前景会十分广阔。 (1)文中能表示石墨微观结构的是 (填写文中序号“A、B或C”)。 (2)推测C60的一个物理性质是 。 (3)碳纳米管的弹性较好、易于弯曲，这些性质都源于它是 结构。 (4)写出石墨烯燃烧的化学方程式 。 (5)文中涉及的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)B (2)在常温下是紫红色晶体（合理即可） (3)管状 (4) (5)碳原子排列方式不同 【详解】（1）根据题意，在超高压和高温条件下，石墨中某些碳原子受到挤压，凸出到层间的空间中，与上一层正六边形的碳原子形成正四面体的排列方式，就得到金刚石，故石墨的微观结构是B； （2）不需要发生化学变化就表现出来的性质是物理性质；因此根据题文，物理性质是在常温下是紫红色晶体，具有金属光泽； （3）根据题意，碳纳米管的直径一般为几纳米到几十纳米，其中碳原子以正六边形排列形成管状结构。其管状结构决定了它的弹性和弯曲性优异，可制作金属催化载体，用于计算机芯片等前沿领域。故填：管状； （4）石墨烯燃烧即碳和氧气点燃生成二氧化碳，化学方程式：； （5）根据题意，碳单质家族中各物质物理性质存在差异，可能的原因是碳原子排列方式不同。 13．某品牌矿泉水瓶底标有如图所示标志。回答下列问题： (1)PET 表示聚酯类塑料，塑料属于 (填“有机物”或“无机物”)。 (2)垃圾是放错位置的资源。使用后的该矿泉水瓶属于______。 A．可回收垃圾 B．有害垃圾 C．厨余垃圾 D．其他垃圾 (3)合成PET的原料之一为乙二醇(C2H6O2),乙二醇分子中碳、氢原子个数比为 (最简整数比)。 【答案】(1)有机物 (2)A (3)1:3 【详解】（1）PET 表示聚酯类塑料，塑料是含碳化合物，属于有机物； （2）矿泉水瓶可回收再利用，属于可回收垃圾。 故选A。 （3）化学式右下角的数字，表示一个该微粒中所含该原子的数目，根据乙二醇化学式可知，其分子中碳、氢原子个数比=2:6=1:3。 提升练 1．金刚石和石墨是常见的碳单质，其结构如图所示。下列说法正确的是 A．构成金刚石和石墨的原子大小不同 B．金刚石和石墨中碳原子排列方式不同 C．碳的单质都是黑色 D．金刚石和石墨都是碳单质，它们的相互转化是物理变化 【答案】B 【详解】A、金刚石、石墨均由碳原子构成，故构成金刚石和石墨的原子大小相同，说法错误，不符合题意； B、金刚石和石墨中碳原子排列方式不同，说法正确，符合题意； C、碳的单质不一定都是黑色，如金刚石是无色透明的固体，说法错误，不符合题意； D、金刚石和石墨都是碳单质，它们的相互转化的过程中有新物质生成，属于化学变化，说法错误，不符合题意。 故选：B。 阅读下列资料，完成下面小题 透明的金刚石、灰黑色的石墨和足球状、空心球体结构的C60都是由碳元素组成的物质；碳原子核外电子数为6。金刚石可用来切割大理石、加工坚硬的金属。石墨很软，有滑腻感。C60由分子构成，常温下为固体，能与K等金属反应生成超导体材料，其独特结构使之有可能在催化、医学等领域具有广泛应用。 2．下列关于C60的说法中不正确的是 A．分子具有空心球体结构 B．金刚石、石墨和是同一种物质 C．每个分子由60个碳原子构成 D．有可能在催化领域具有广泛应用 3．下列摘录中，属于对结构进行描述的是 A．碳原子核外电子数为6 B．金刚石可用来切割大理石 C．石墨很软 D．能与K等金属反应 【答案】4．B 5．A 【解析】4．A、根据题目信息，C60分子具有空心球体结构，故A正确； B、金刚石、石墨和都是由碳元素组成的不同物质，故B错误； C、元素符号的右下角表示一个分子中含有的原子数，每个C60分子是由60个碳原子构成的，故C正确； D、根据题目叙述，C60有可能在催化领域具有广泛应用，故D正确； 故选：B。 5．A、碳原子的原子结构示意图是，则碳原子核外电子数为6，属于物质结构的描述，正确； B、金刚石可用来切割大理石，是金刚石的用途，错误； C、石墨很软属于石墨的物理性质，错误； D、C60能与K等金属反应属于化学性质，错误； 故选：A。 二、填空与简答 4．碳和碳的氧化物与我们的生活密切相关，请依据下图回答问题。 (1)图1是碳原子的结构示意图，其原子核内质子数为 ，该元素位于元素周期表中第 周期。 (2)“碳家族”的成员很多，用途很广，图2中用到的碳单质是 ，图3中用到的碳单质是 ，图4说明活性炭具有 性；不同碳单质物理性质存在明显差异的原因是 。 (3)C60的分子结构与足球相似，下列有关C60的说法正确的是______（填字母）。 A．与石墨是同一种单质 B．是一种化合物 C．完全燃烧生成CO2 【答案】(1) 6 二/2 (2)金刚石 石墨 吸附 碳原子排列不同 (3)C 【详解】（1）在原子结构示意图中，圆圈内的数字即为质子数，因此碳原子核内有6个质子； 在原子结构示意图中，原子的电子层数=该元素所在的周期数，碳原子的核外有2个电子层，因此碳元素在元素周期表中位于第二周期； （2）图2中用到的碳单质是金刚石，金刚石是天然存在的最硬的物质，可以用来裁玻璃； 图3中用到的碳单质是石墨，石墨质软，且呈深灰色，可用于制铅笔芯； 图4中用到的碳单质是活性炭，活性炭具有吸附性，可以作吸味剂； 不同碳单质物理性质存在明显差异的原因是碳原子排列方式不同； （3）A、C60是一种由碳元素组成的单质，与石墨是不同单质，故错误； B、C60是一种由碳元素组成的单质，故错误； C、C60是一种由碳元素组成的单质，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，则C60完全燃烧时生成二氧化碳，故正确； 故选：C。 7．阅读短文，回答问题： 有机化合物简称有机物，有机物是生命产生的物质基础。和无机物相比，有机物数目众多，可达几千万种。有机物中碳原子结合能力非常强，可以互相结合成碳链或碳环。此外，有机物中同分异构现象非常普遍，这都是导致有机物数目繁多的原因。 有机物可以分为：烃类和烃的衍生物。烃的衍生物有：卤代烃、醇、醛等。烃类是由碳元素和氢元素组成的有机化合物；卤代烃类是指烃中一个或几个氢原子被卤原子(氟、氯、溴、碘、砹)取代后而得到的化合物；醇类是以羟基(-OH)为官能团的化合物；醛类是由烃基和醛基(-CHO)相连而构成的化合物。 (1)有机物数目众多的原因是___________(填字母)； A．碳原子之间可以互相结合成碳链或碳环 B．有机物中同分异构现象非常普遍 (2)“碳酸钙、葡萄糖、氯化钠”三种物质中属于有机物的是 (填化学式)； (3)甲烷属于有机物中的 类(填“烃”或“卤代烃”或“醇”或“醛”)； (4)有机物和醇类的关系属于下列关系中的 (填字母)。 【答案】(1)AB (2)C6H12O6 (3)烃 (4)C 【详解】（1）由题中信息可知，有机物中碳原子结合能力非常强，可以互相结合成碳链或碳环。此外，有机物中同分异构现象非常普遍，这都是导致有机物数目繁多的原因。故选AB； （2）有机物都含碳元素，如甲烷、葡萄糖都含有碳元素，都是有机物，但不是所有含碳化合物都是有机物，如一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸盐，属于无机物，所以碳酸钙属于无机物，氯化钠不含碳元素，不属于有机物，葡萄糖化学式为：C6H12O6； （3）甲烷是由碳元素和氢元素组成的有机物，属于烃类； （4）醇类属于有机物的一种，有机物包含醇类， 故选C。 序号事实解释A石墨可以做石墨炸弹石墨具有腐蚀性B石墨用来制取金刚石石墨中的碳原子可以重新排列C墨汁写的字或作的画可永久保存碳的化学性质在任何条件都不活泼D电解产生氢气和氧气化学变化中原子是可以再分的A．认识化学式B．性质决定用途“珍惜生命，远离毒品”某毒品化学式为C12H10O2N，该物质由四种元素组成；该物质由25个原子构成石墨具有良好的导电性——可作电极 氧气具有助燃性——可作燃料C．理解化学方程式D．化学与能源2H2O2H2↑+O2↑，反应条件为通电；该反应中，水、氢气、氧气的质量比为2：2：1化石燃料属于不可再生能源； 太阳能、风能、氢能属于清洁能源