课题1 碳单质的多样性（第1课时） 课后作业 （含解析）2024-2025人教版九年级化学上册

课题1 碳单质的多样性
第1课时
【基础达标】
1.金刚石的下列用途，不是利用它的高硬度的是（ ）
A． B．
C． D．
2.电车与电缆接触的部分称作“电刷”。用石墨制作“电刷”主要是因为石墨（ ）
A．常温下呈固态 B．具有可燃性
C．难溶于水 D．具有导电性
3.金刚石和石墨都是由碳元素组成的碳单质，两者物理性质存在明显差异的原因是（ ）
A．原子种类不同 B．原子大小不同
C．原子质量不同 D．原子排列方式不同
4.金刚石、石墨和都是由碳元素组成的单质，下列说法正确的是（ ）
A．它们都是黑色固体 B．它们的碳原子排列方式不同
C．它们都能导电 D．它们的物理性质相同
5.如图是金刚石、石墨的结构示意图，下列说法不正确的是（ ）
A．它们的化学式都可以用“C”表示 B．石墨转化成金刚石是物理变化
C．金刚石与石墨的原子排列方式不同 D．石墨很软，有滑腻感
6.（2024·青岛）物质都是由微观粒子构成的。下列物质由原子构成的是（ ）
A．氢气 B．一氧化碳
C．金刚石 D．氯化钠
7.物质的性质决定用途，以下物质的用途主要利用了物质的化学性质的是（ ）
A．稀有气体用于霓虹灯 B．金刚石用于切割玻璃
C．氮气填充灯泡 D．石墨用做电极
8.下图为几种碳单质的结构模型图，根据所学知识回答下列问题：
(1)图中的小球代表的是 。
(2)图中单质C是由 构成的。
(3)“没有金刚钻，别揽瓷器活”，说明金刚石具有 的特点。
(4)三种碳单质的物理性质存在差异的原因是 。
9.物质的结构与性质、用途有密切关联，根据下图回答问题：

(1)图A表示的物质是由 （填“分子”或“原子”）构成。
(2)图B、C所表示的两种物质的物理性质不同的原因是 。
(3)图D中向盛有红棕色气体的烧瓶中投入若干块木炭，连接好装置，稍待片刻，能看到红棕色变浅。从微观结构上分析，木炭具有 的结构，具有吸附性。
10.“极目楚天，共襄星汉”是2024年“中国航天日”的主题。4月25日，神舟十八号载人飞船（简称“神十八”）顺利发射入轨，该飞船上使用了多种高新科技。水的净化再利用：“生命吸管”是一种类似的净水装置（如下图），椰壳活性炭可以消除异味、提升口感，是利用了它的 性。
11.阅读下面科普短文。请回答下列问题。
石墨烯——改变世界的神奇新材料
石墨烯是一种单层碳原子晶体，石墨烯的厚度只有，是目前为止最薄的二维纳米碳材料。石墨烯具有优良的性能，在纺织、电子等领域具有广泛应用。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，在低温情况下，石墨烯可将来自远红外线的热量传送给人体，改善人体微循环系统，促进新陈代谢．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（CH4）在高温和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)石墨烯是由 （填“分子”“原子”或“离子”）构成的。
(2)从材料可知，石墨烯在纺织面料中的作用是 。
(3)石墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发，是因为 。
(4)请写出工业上制取石墨烯的化学方程式： 。
【能力提升】
12. “碳家族”的成员很多，用途很广。下列说法正确的是（ ）
A．石墨不具有导电性 B．C60单质是由碳原子直接构成的
C．活性炭具有吸附性 D．金刚石和石墨里碳原子的排列方式相同
13.下列关于碳的各种模型（如图）的说法，不正确的是（ ）
A．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
B．由图2可知一个碳原子的质量为12.01
C．图3中三种物质都由碳元素组成
D．图3中石墨与金刚石的结构不同，所以物理性质也不同
14.（2024·湖北模拟）阅读科普短文，回答下列问题。
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、过液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，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2。
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。
(1)活性炭属于 （填字母）。
A．过渡态碳 B．无定形碳 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)下列说法正确的是 （填字母）。
A．石墨是一种含铅的物质 B．金刚石中含有碳元素
C．碳材料有广阔的应用和发展前景 D．碳气凝胶可以净化空气
(4)对比图3中三条曲线，得到的实验结论是 。
【拓展延伸】
15.现代科学又发现了H3、C60、C90、N5、N60、…，据此可作出的推测是（ ）
①同一种元素可以形成多种单质
②同种元素构成的物质不一定是纯净物
③单质可能存在复杂的分子结构
④同种元素形成的单质之间可能存在更多的相互转化。
A．只有①② B．只有②③ C．只有③④ D．①②③④
16.1998年钱逸泰带领团队以四氯化碳（CCl4）和金属钠（Na）为原料，在一定条件反应，成功制取了纳米金刚石，下列说法正确的是（ ）
A．该反应一定为化合反应 B．金刚石为自然界最软的物质
C．另一种生成物可能是氯化钠 D．一定条件是指在浓度较高的氧气中反应
答案和解析
【基础达标】
1.金刚石的下列用途，不是利用它的高硬度的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】
A、金刚石用作钻头，利用的是其硬度大的性质，不符合题意；
B、金刚石用作轴承，利用的是其硬度大的性质，不符合题意；
C、金刚石用作钻戒，利用的是其折光的性质，符合题意；
D、金刚石用作刻刀，利用的是其硬度大的性质，不符合题意。
故选C。
2.电车与电缆接触的部分称作“电刷”。用石墨制作“电刷”主要是因为石墨（ ）
A．常温下呈固态 B．具有可燃性
C．难溶于水 D．具有导电性
【答案】D
【解析】用石墨制作“电刷”主要是因为石墨具有良好的导电性，与石墨呈固态、具有可燃性，难溶于水无关。
故选D。
3.金刚石和石墨都是由碳元素组成的碳单质，两者物理性质存在明显差异的原因是（ ）
A．原子种类不同 B．原子大小不同
C．原子质量不同 D．原子排列方式不同
【答案】D
【解析】金刚石和石墨的物理性质差异很大是因为它们的原子排列方式不同，金刚石中，碳原子的排列方式是正八面体结构，而石墨中的碳原子的排列方式是层状结构。
故选D。
4.金刚石、石墨和都是由碳元素组成的单质，下列说法正确的是（ ）
A．它们都是黑色固体 B．它们的碳原子排列方式不同
C．它们都能导电 D．它们的物理性质相同
【答案】B
【解析】A、无色透明的金刚石、灰色的石墨、足球状的C60都是由碳元素组成的单质，它们都不是黑色固体。A不正确；
B、金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，但是由于它们的原子排列方式不同，因此它们的性质存在着明显差异。B正确；
C、石墨具有导电性，金刚石、C60都不能导电。所以它们不都能导电。C不正确；
D、金刚石是自然界中最硬的物质，石墨很软，C60分子形似足球。它们的物理性质不相同。
故选B。
5.如图是金刚石、石墨的结构示意图，下列说法不正确的是（ ）
A．它们的化学式都可以用“C”表示 B．石墨转化成金刚石是物理变化
C．金刚石与石墨的原子排列方式不同 D．石墨很软，有滑腻感
【答案】B
【解析】A、金刚石和石墨都为碳单质，化学式为C，该选项说法正确；
B、石墨和金刚石为不同的物质，则石墨转化成金刚石的过程中有新物质生成，属于化学变化，该选项说法不正确；
C、金刚石中碳原子排列成立体结构，石墨中碳原子排列成平面层状结构，则它们的原子排列方式不同，该选项说法正确；
D、石墨很软，有滑腻感，该选项说法正确。
故选B。
6.（2024·青岛）物质都是由微观粒子构成的。下列物质由原子构成的是（ ）
A．氢气 B．一氧化碳
C．金刚石 D．氯化钠
【答案】C
【解析】A、氢气属于气态非金属单质，由氢分子构成，不符合题意；
B、一氧化碳是由非金属元素组成的化合物，由一氧化碳分子构成，不符合题意；
C、金刚石属于碳单质，由碳原子构成，符合题意；
D、氯化钠是由金属元素和非金属元素组成的化合物，由钠离子和氯离子构成，不符合题意。
故选C。
7.物质的性质决定用途，以下物质的用途主要利用了物质的化学性质的是（ ）
A．稀有气体用于霓虹灯 B．金刚石用于切割玻璃
C．氮气填充灯泡 D．石墨用做电极
【答案】C
【解析】A、稀有气体用于霓虹灯，是利用稀有气体通电发出不同颜色的光，不需要发生化学变化就能表现出来，是利用了其物理性质，故A错误；
B、金刚石用于切割玻璃，是利用金刚石硬度大的性质，不需要发生化学变化就能表现出来，是利用了其物理性质，故B错误；
C、氮气填充灯泡是利用了氮气的化学性质稳定，需要通过化学变化才表现出来，是利用了其化学性质，故C正确；
D、石墨用作电极，是利用石墨的导电性，不需要发生化学变化就能表现出来，是利用了其物理性质，故D错误；
故选C。
8.下图为几种碳单质的结构模型图，根据所学知识回答下列问题：
(1)图中的小球代表的是 。
(2)图中单质C是由 构成的。
(3)“没有金刚钻，别揽瓷器活”，说明金刚石具有 的特点。
(4)三种碳单质的物理性质存在差异的原因是 。
【答案】(1)碳原子
(2)C60分子
(3)硬度大
(4)碳原子排列方式不同
【解析】（1）A、B、C均是由碳单质构成，则图中的小球代表碳原子。
（2）C物质是碳60分子，它是由C60分子构成的。
（3）金刚石是天然存在硬度最大的物质，其具有硬度大的特点。
（4）三种碳单质的物理性质存在差异的原因是碳原子排列方式不同。
9.物质的结构与性质、用途有密切关联，根据下图回答问题：

(1)图A表示的物质是由 （填“分子”或“原子”）构成。
(2)图B、C所表示的两种物质的物理性质不同的原因是 。
(3)图D中向盛有红棕色气体的烧瓶中投入若干块木炭，连接好装置，稍待片刻，能看到红棕色变浅。从微观结构上分析，木炭具有 的结构，具有吸附性。
【答案】(1)分子
(2)碳原子排列方式不同
(3)疏松多孔
【解析】（1）物质A是富勒烯，即C60，其是由C60分子直接构成的，故填分子；
（2）B是石墨、C是金刚石，金刚石和石墨都属于碳单质，但金刚石中碳原子以三维立体网状排列，石墨则是六元环网状层层堆叠，碳原子的排列方式不同，故其物理性质有很大差异；
（3）稍待片刻，能看到红棕色变浅，是因为木炭具有疏松多孔的结构，其具有吸附性，吸附了二氧化氮分子，使得二氧化氮浓度变小，故其颜色变浅。
10.“极目楚天，共襄星汉”是2024年“中国航天日”的主题。4月25日，神舟十八号载人飞船（简称“神十八”）顺利发射入轨，该飞船上使用了多种高新科技。水的净化再利用：“生命吸管”是一种类似的净水装置（如下图），椰壳活性炭可以消除异味、提升口感，是利用了它的 性。
【答案】吸附
【解析】椰壳活性炭疏松多孔，具有吸附性，可以消除异味、提升口感，是利用了它的吸附性。
11.阅读下面科普短文。请回答下列问题。
石墨烯——改变世界的神奇新材料
石墨烯是一种单层碳原子晶体，石墨烯的厚度只有，是目前为止最薄的二维纳米碳材料。石墨烯具有优良的性能，在纺织、电子等领域具有广泛应用。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，在低温情况下，石墨烯可将来自远红外线的热量传送给人体，改善人体微循环系统，促进新陈代谢．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（CH4）在高温和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)石墨烯是由 （填“分子”“原子”或“离子”）构成的。
(2)从材料可知，石墨烯在纺织面料中的作用是 。
(3)石墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发，是因为 。
(4)请写出工业上制取石墨烯的化学方程式： 。
【答案】(1)原子
(2)在低温情况下，石墨烯可将来自远红外线的热量传送给人体，改善人体微循环系统，促进新陈代谢
(3)石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管
(4)
【能力提升】
12. “碳家族”的成员很多，用途很广。下列说法正确的是（ ）
A．石墨不具有导电性 B．C60单质是由碳原子直接构成的
C．活性炭具有吸附性 D．金刚石和石墨里碳原子的排列方式相同
【答案】C
【解析】A、石墨具有良好的导电性，不符合题意；
B、C60由C60分子构成，不符合题意；
C、活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，符合题意；
D、金刚石和石墨均是碳原子构成，但是碳原子的排列方式不同，不符合题意。
故选C。
13.下列关于碳的各种模型（如图）的说法，不正确的是（ ）
A．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
B．由图2可知一个碳原子的质量为12.01
C．图3中三种物质都由碳元素组成
D．图3中石墨与金刚石的结构不同，所以物理性质也不同
【答案】B
【解析】A、由碳原子的结构示意图可知，碳原子的质子数、核外电子数均为6，故此项正确；
B、根据元素周期表中碳元素的相关信息，碳的相对原子质量是12.01，而不是一个碳原子的质量，故此项错误；
C、图3中三种物质都是由碳元素组成的单质，故此项正确；
D、石墨与金刚石物理性质不同是因为碳原子排列方式不同或结构不同，故此项正确。
故选B。
14.（2024·湖北模拟）阅读科普短文，回答下列问题。
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、过液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，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2。
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。
(1)活性炭属于 （填字母）。
A．过渡态碳 B．无定形碳 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)下列说法正确的是 （填字母）。
A．石墨是一种含铅的物质 B．金刚石中含有碳元素
C．碳材料有广阔的应用和发展前景 D．碳气凝胶可以净化空气
(4)对比图3中三条曲线，得到的实验结论是 。
【答案】(1)B
(2)工业应用
(3)BCD
(4)温度越低，压强越大，碳气凝胶对CO2的选择性吸附性能越好
【解析】（1）由图1可知，活性炭属于无定形碳；
故选B；
（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工业应用；
（3）A、石墨是一种单质，该选项说法错误；
B、金刚石是由碳元素组成的纯净物，金刚石中含有碳元素，该选项说法正确；
C、由材料可知，碳材料其有广阔的应用和发展前景，该选项说法正确；
D、由材料可知，碳气凝胶可以净化空气，该选项说法正确；
故选BCD；
（4）对比图3中三条曲线，温度越低，压强越大选择性值，气凝胶对CO2的选择性吸附性能越好，得到的实验结论是温度越低，压强越大，碳气凝胶对CO2的选择性吸附性能越好，故填：温度越低，压强越大，碳气凝胶对CO2的选择性吸附性能越好。
【拓展延伸】
15.现代科学又发现了H3、C60、C90、N5、N60、…，据此可作出的推测是（ ）
①同一种元素可以形成多种单质
②同种元素构成的物质不一定是纯净物
③单质可能存在复杂的分子结构
④同种元素形成的单质之间可能存在更多的相互转化。
A．只有①② B．只有②③ C．只有③④ D．①②③④
【答案】D
【解析】①同一种元素可以形成多种单质，如氧元素可以形成氧气、臭氧，碳元素可以形成金刚石、石墨，该说法正确；
②同种元素构成的物质有多种，故同种元素构成的物质不一定是纯净物，如C60和C90形成的物质中只含碳元素一种元素，但属于混合物，该说法正确；
③单质中可能含有多个原子，可能存在复杂的分子结构，该说法正确；
④同种元素形成的单质之间能相互转化，单质越多，则存在的相互转化也可能越多，该说法正确。
故选D。
16.1998年钱逸泰带领团队以四氯化碳（CCl4）和金属钠（Na）为原料，在一定条件反应，成功制取了纳米金刚石，下列说法正确的是（ ）
A．该反应一定为化合反应 B．金刚石为自然界最软的物质
C．另一种生成物可能是氯化钠 D．一定条件是指在浓度较高的氧气中反应
【答案】C
【解析】A、化合反应由两种或两种以上物质反应生成一种物质。以四氯化碳和金属钠为原料，在一定条件反应，成功制取了纳米金刚石，反应物含有氯、碳、钠这3种元素，生成物纳米金刚石只含碳元素，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素种类不变，则一定还有其它生成物，因此该反应一定不是化合反应，A选项错误；
B、金刚石为自然界最硬的物质，B选项错误；
C、反应物含有氯、碳、钠这3种元素，生成物纳米金刚石只含碳元素，则另外的生成物一定含有氯元素、钠元素，可能是氯化钠，C选项正确；
D、在浓度较高的氧气中，碳容易与氧气发生反应，因此一定条件不会是在浓度较高的氧气中反应，D选项错误。
故选C
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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