課題1金剛石、石墨、C60一、選擇題1．圖所示是碳與氧化銅反應的實驗裝置，下列說法錯誤的是（）A．網(wǎng)罩的作用：集中火焰并提高溫度B．理論上試管a中減少的質(zhì)量等于試管b增加的質(zhì)量C．a(chǎn)中黑色粉末變紅說明碳具有還原性D．反應結(jié)束后立即把a中的物質(zhì)倒出來觀察現(xiàn)象【答案】D【解析】A.網(wǎng)罩可以使火焰集中，提高溫度，正確。B.理論上a中減少的質(zhì)量為反應生成的二氧化碳的質(zhì)量，b中增加的質(zhì)量為吸收二氧化碳的質(zhì)量，理論上試管a中減少的質(zhì)量等于試管b增加的質(zhì)量，正確。C.a中黑色粉末變紅，說明碳能奪走氧化銅中的氧，說明碳具有還原性，正確。D.反應結(jié)束后立即把a中的物質(zhì)銅倒出來，銅可能在較高溫度下與空氣中的氧氣發(fā)生反應生成氧化銅，所以不能反應結(jié)束后立即把a中的物質(zhì)倒出來觀察現(xiàn)象，錯誤。故選D。2．2019年科學家合成出一種新物質(zhì)C18，關(guān)于C18的敘述中錯誤的是（）A．該物質(zhì)由碳元素組成 B．該物質(zhì)由C18分子構(gòu)成C．該物質(zhì)常溫下化學性質(zhì)非常活潑 D．1個C18分子由18個碳原子構(gòu)成【答案】C【解析】A.物質(zhì)由元素組成，C18由碳元素組成，正確。B.從化學式可知該物質(zhì)是由分子構(gòu)成的，該物質(zhì)由C18分子構(gòu)成，正確。C.碳單質(zhì)常溫下化學性質(zhì)穩(wěn)定，該物質(zhì)常溫下化學性質(zhì)穩(wěn)定，錯誤。D.微觀上分子由原子構(gòu)成，從化學式可知1個C18分子由18個碳原子構(gòu)成，正確。故選C。3．氮化硼（BN）是一種新型功能陶瓷，結(jié)構(gòu)與金剛石相似。下列說法錯誤的是（）A．氮化硼由分子構(gòu)成 B．氮化硼的硬度很大C．氮化硼屬于化合物 D．氮化硼可用于切割玻璃【答案】A【解析】A.由圖示可知氮化硼由氮原子和硼原子構(gòu)成，錯誤；B.氮化硼（BN）是一種新型功能陶瓷，結(jié)構(gòu)與金剛石相似，氮化硼的硬度很大，正確；C.氮化硼是由兩種元素組成的純凈物，屬于化合物，正確；D.氮化硼硬度大，可用于切割玻璃，正確；故選A。4．金剛石?石墨?木炭和C60都是由碳元素組成的單質(zhì)，下列關(guān)于碳的單質(zhì)的敘述正確的是（）A．都是黑色固體B．在氧氣中充分燃燒時都生成二氧化碳C．碳原子的排列方式相同D．一定條件下，石墨轉(zhuǎn)化成金剛石是物理變化【答案】B【解析】A.金剛石是無色固體，該選項說法不正確；B.金剛石、石墨、木炭和C60都是由碳元素組成的，在氧氣中充分燃燒時都生成二氧化碳，該選項說法正確；C.四種碳的單質(zhì)物理性質(zhì)不同，碳原子的排列方式不同，該選項說法不正確；D.石墨和金剛石是不同的碳單質(zhì)，一定條件下，石墨轉(zhuǎn)化成金剛石是化學變化，該選項說法不正確。故選B。5．碳納米管是一種由碳原子構(gòu)成的直徑為幾個納米的空心管，下列說法錯誤()A．碳納米管是一種新型的化合物B．碳納米管常溫下性質(zhì)穩(wěn)定C．碳納米管完全燃燒生成物是CO2D．碳納米管材料管道多，表面積大吸附強【答案】A【解析】A.碳納米管是由碳元素組成的碳的單質(zhì)，不是化合物，故說法錯誤；B.碳單質(zhì)在常溫型化學性質(zhì)穩(wěn)定，因此納米碳管在常溫下化學性質(zhì)穩(wěn)定，故說法正確；C.碳納米管由碳元素組成，碳完全燃燒生成二氧化碳，說法正確；D.納米碳管材料管道多，表面積大，吸附能力強，故說法正確；故選A。6．科學家發(fā)現(xiàn)由C60制取的化合物M具有抑制艾滋病毒的作用，下列敘述錯誤的是()A．由C60制取M的過程中發(fā)生了化學變化B．化合物M中含有碳元素C．C60中的碳原子比石墨中的大D．C60在空氣中燃燒生成二氧化碳的反應是化合反應【答案】C【解析】A.由C60制取化合物M的過程有新物質(zhì)M生成，發(fā)生了化學變化，敘述正確；B.由質(zhì)量守恒定律可知，用C60制取化合物M中一定含有碳元素，敘述正確；C.C60中的碳原子和石墨中的的碳原子屬于同種原子，體積與質(zhì)量一樣大，敘述錯誤；D.C60在空氣中燃燒生成二氧化碳的反應中，反應物是兩種，生成物是一種，屬于化合反應，敘述正確。故選C。7．下列有關(guān)碳的化學性質(zhì)的描述中正確的是()A．碳單質(zhì)具有可燃性，燃燒時一定生成二氧化碳B．碳充分燃燒時放熱，不充分燃燒時吸熱C．木炭可以燃燒，金剛石不能燃燒D．C60在氧氣中充分燃燒的化學方程式為C60+60O260CO2【答案】D【解析】A.碳單質(zhì)具有可燃性，燃燒時不一定生成二氧化碳，若燃燒不充分會產(chǎn)生一氧化碳，故選項說法錯誤。B.碳充分燃燒時放熱，不充分燃燒時也放熱，故選項說法錯誤。C.木炭可以燃燒，金剛石也能燃燒，故選項說法錯誤。D.C60在氧氣中充分燃燒生成二氧化碳，燃燒的化學方程式為C60+60O260CO2，故選項說法正確。故選D。8．關(guān)于碳的化學性質(zhì)不正確的是()A．溫度越高，碳的活動性越強B．高溫時碳能與二氧化碳反應C．碳在氧氣中充分燃燒是放熱反應，而不充分燃燒時是吸熱反應D．碳在常溫下能長時間保存不變質(zhì)【答案】C【解析】A.常溫下化學性質(zhì)不活潑，但溫度越高，碳的活動性越強，故選項說法正確。B.碳具有還原性，高溫時碳能與二氧化碳反應，故選項說法正確。C.碳在氧氣中充分燃燒是放熱反應，不充分燃燒時也是放熱反應，故選項說法錯誤。D.常溫下化學性質(zhì)不活潑，碳在常溫下能長時間保存不變質(zhì)，故選項說法正確。故選C。9．碳的單質(zhì)除了金剛石、石墨和C60外，科學家們還合成了C90、C240、C540等系列物質(zhì)，據(jù)此可作出的推測是（）①同一種元素可以形成多種單質(zhì)；②單質(zhì)可能存在復雜的分子結(jié)構(gòu)；③單質(zhì)的研究具有廣闊的前景；④同種元素形成的單質(zhì)之間可能存在更多的互相轉(zhuǎn)化。只有①② B．只有②③ C．只有③④ D．①②③④【答案】D【解析】①通過題干可知，碳元素能形成多種單質(zhì)，所以同一種元素可以形成多種單質(zhì)。正確。②C60等單質(zhì)有比較復雜的分子結(jié)構(gòu)，所以單質(zhì)可能存在復雜的分子結(jié)構(gòu)。正確。③不同的單質(zhì)有不同的性質(zhì)，可以有不同的用途，所以單質(zhì)的研究具有廣闊的前景。正確。④因為組成元素相同，所以同種元素形成的單質(zhì)之間可能存在更多的互相轉(zhuǎn)化。如將石墨可以轉(zhuǎn)化為金剛石。正確。故選D。10．單層石墨稱為石墨烯，這種“只有一個碳原子厚的碳薄片”被公認為是目前世界上最薄、最堅硬、傳導電子速度最快的新型材料，下列關(guān)于石墨烯的敘述中正確的是（）A．石墨烯在足量的氧氣中的燃燒產(chǎn)物是CO2B．石墨烯的硬度小于金剛石C．石墨烯有超強的導電性和導熱性，說明石墨烯的化學性質(zhì)和金屬相似D．石墨烯中碳元素的化合價為＋4【答案】A【解析】A.石墨烯是由碳元素組成的，完全燃燒后的產(chǎn)物是CO2，故說法正確；B.由題意可知，“只有一個碳原子厚的碳薄片”被公認為是目前世界上最薄、最堅硬的材料。所以，石墨烯的硬度大于金剛石，故錯誤；C.石墨烯有超強的導電性和導熱性，說明石墨烯的物理性質(zhì)和金屬相似，故錯誤；D.石墨烯屬于單質(zhì)，碳元素的化合價為0，故錯誤。故選A。11．建立宏觀和微觀之間的聯(lián)系是化學學科獨特的思維方式。如圖是幾種化學反應的微觀過程示意圖，下列說法不正確的是（）A．分子、原子、離子都是構(gòu)成物質(zhì)的微粒B．構(gòu)成物質(zhì)的微粒的質(zhì)量和體積都很小，總在不停地運動C．氫氣、氧氣、石墨、金剛石都是單質(zhì)，水、氫氧化鈉、氯化氫、氯化鈉都是化合物D．化學變化前后，構(gòu)成物質(zhì)的微粒種類不變，只是微粒重新結(jié)合，因而，物質(zhì)的種類和質(zhì)量都不發(fā)生改變【答案】D【解析】A.水由水分子構(gòu)成，氯化鈉由鈉離子和氯離子構(gòu)成，石墨是由碳原子構(gòu)成，所以分子、原子、離子都是構(gòu)成物質(zhì)的微粒，選項正確；B.構(gòu)成物質(zhì)的微粒的質(zhì)量和體積都很小，總在不停地運動，選項正確；C.氫氣、氧氣、石墨、金剛石都是由一種元素組成的純凈物，是單質(zhì)；水、氫氧化鈉、氯化氫、氯化鈉都是由不同元素組成的純凈物，是化合物，選項正確；D.化學變化前后，原子的種類不變，只是原子重新結(jié)合，但是分子的種類一定改變，因而，物質(zhì)的種類改變，物質(zhì)的總質(zhì)量不發(fā)生改變，選項錯誤。故選D。12．有關(guān)物質(zhì)的組成、構(gòu)成與性質(zhì)關(guān)系的說法正確的是（）A．石墨和金剛石的原子排列方式不同，所以它們?nèi)紵纳晌锊煌珺．稀硫酸和稀鹽酸都含氫離子，所以它們具有相似的化學性質(zhì)C．水和雙氧水的組成元素相同，所以它們的性質(zhì)相同D．鈉原子鈉離子的核電荷數(shù)均為11，所以它們的性質(zhì)相同【答案】B【解析】A.石墨和金剛石的原子排列方式不同，但石墨和金剛石均是由碳元素組成的，所以它們?nèi)紵纳晌锵嗤蔬x項錯誤；B.物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)，稀硫酸和稀鹽酸都含氫離子，所以它們具有相似的化學性質(zhì)，故選項正確；C.水和雙氧水的組成元素相同，但水和雙氧水分子的構(gòu)成不同，它們的性質(zhì)不同，故選項錯誤；D.鈉原子失去電子形成鈉離子，鈉原子、鈉離子的最外層電子數(shù)不同，所以它們的性質(zhì)不同，故選項錯誤。故選B。13．如圖所示進行有關(guān)碳及其氧化物的性質(zhì)實驗，有關(guān)該實驗說法正確的是（）A．乙處固體減少的質(zhì)量等于消耗的氧化銅中氧元素質(zhì)量B．丙裝置的作用是收集未反應的一氧化碳C．丁處氫氧化鈉溶液改為澄清石灰水，可檢驗乙處生成的二氧化碳D．該裝置的不足之處是未進行尾氣處理【答案】A【解析】A.乙處：，由化學方程式可知，乙處固體減少的質(zhì)量等于消耗的氧化銅中氧元素質(zhì)量，符合題意；B.丙裝置的作用是防止倒吸，因為反應生成的二氧化碳能與氫氧化鈉反應，使裝置內(nèi)壓強減小，容易發(fā)生倒吸，不是收集一氧化碳，不符合題意；C.該實驗中通入了二氧化碳，有可能是甲處未反應的二氧化碳使澄清石灰水變渾濁，不能用于檢驗乙處生成的二氧化碳，不符合題意；D.丁裝置可以起到收集未反應的一氧化碳的作用，不符合題意。故選A。第II卷（非選擇題）二、填空題14．完成下列反應的化學表達式（1）木炭充分燃燒：_____________；（2）木炭不充分燃燒：_________________；（3）木炭粉和氧化銅在高溫的條件下反應：____________；（4）用焦炭和氧化鐵反應來煉鐵：________________。【答案】（1）；（2）；（3）；（4）【解析】（1）木炭充分燃燒生成二氧化碳，化學表達式為；（2）木炭不充分燃燒生成一氧化碳，化學表達式為；（3）木炭粉和氧化銅在高溫的條件下反應生成二氧化碳和銅，化學表達式為；（4）用焦炭和氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳，化學表達式為。15．在豐富多彩的物質(zhì)世界里，碳及其化合物占有重要地位。（1）金剛石和石墨均是碳元素組成的單質(zhì)，但兩者物理性質(zhì)差異較大，其原因是構(gòu)成它們的碳原子_____不同。（2）活性炭有較強的吸附能力，是因為活性炭具有_____的結(jié)構(gòu)。（3）在書寫具有保存價值的圖書檔案時，規(guī)定使用碳素墨水，其原因是_____。（4）某有機化合物R在氧氣中充分燃燒的化學方程式是2R+5O24CO2+2H2O，則R的化學式為_____。【答案】（1）排列方式；（2）疏松多孔；（3）碳在常溫下化學性質(zhì)不活潑；（4）C2H2【解析】（1）金剛石和石墨物理性質(zhì)差異較大，是因為構(gòu)成它們的碳原子排列方式不同。故填：排列方式；活性炭有較強的吸附能力，是因為活性炭具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)。故填：疏松多孔；（3）在書寫具有保存價值的圖書檔案時，應使用碳素墨水筆，是因為碳素墨水中含有炭黑，炭黑的主要成分是碳，碳在常溫下化學性質(zhì)不活潑。故填：碳在常溫下化學性質(zhì)不活潑；（4）由質(zhì)量守恒定律：反應前后，原子種類、數(shù)目均不變，則2R分子中含有4個碳原子和4個氫原子，則每個R分子由2個碳原子和2個氫原子構(gòu)成，則物質(zhì)X的化學式為C2H2。故填：C2H2。16．多彩的“碳”，多姿的物質(zhì)。（1）1﹣18號元素原子最外層電子數(shù)與原子序數(shù)的關(guān)系如圖。①碳屬于_____（填“金屬”或“非金屬”）元素；請畫出碳原子的結(jié)構(gòu)示意圖_____。②圖1中與碳元素化學性質(zhì)相似的元素是_____（填元素名稱）。③從圖1中你發(fā)現(xiàn)的規(guī)律是_____（寫一條）。（2）碳有幾種不同的形式，如鉆石、石墨等，它們物理性質(zhì)不同的原因是_____，它們完全燃燒的產(chǎn)物_____（填“相同”或“不相同”）。（3）近期化學家首次制造出純碳環(huán)，將極大推動分子晶體管的發(fā)展。科學家在高真空的室內(nèi)，操作“氧﹣碳”分子（C24O6），逐步除去其多余的含氧部分，最終得到環(huán)碳分子。C24O6C22O4C20O2C18（制備環(huán)碳的步驟）①制備環(huán)碳的各步驟中，每次去除的物質(zhì)X為_____（填化學式）。②一個環(huán)碳分子是由_____個碳原子構(gòu)成。【答案】非金屬硅同一周期元素原子的最外層電子數(shù)從1遞增到8碳原子排列方式不同相同CO18【解析】（1）①碳屬于非金屬元素，碳原子核內(nèi)有6個質(zhì)子，核外有兩個電子層，第一層2個電子，第二層4個電子，碳原子的結(jié)構(gòu)示意圖為；②最外層電子數(shù)相等的元素化學性質(zhì)相似，故與碳元素化學性質(zhì)相似的元素是硅；③從圖中發(fā)現(xiàn)的一條規(guī)律是：同一周期元素原子的最外層電子數(shù)從1遞增到8；（2）金剛石和石墨的物理性質(zhì)不同是由于碳原子排列方式不同；金剛石和石墨的化學式都可以用C表示，都是由碳元素組成，化學性質(zhì)相同，在氧氣中完全燃燒的產(chǎn)物都是二氧化碳；（3）①根據(jù)C24O6C22O4C20O2C18（制備環(huán)碳的步驟）可知2X含有2個碳原子和2個氧原子，故X含有一個碳和一個氧，故X為CO；②由題意可知，一個環(huán)碳分子是由18個碳原子構(gòu)成。17．芯片是電腦、手機等的核心部件，碳基芯片采用石墨烯碳納米管工藝，性能比硅基芯片更好，我國已突破半導體碳納米管關(guān)鍵材料的技術(shù)瓶頸，請回答：（1）石墨烯碳納米管具有良好的________性。（2）如圖是硅元素在元素周期表中的部分信息及原子結(jié)構(gòu)示意圖，圖中n=_____，硅的相對原子質(zhì)量是______，硅元素位于元素周期表中的第____周期。（3）化學反應中元素化合價升高的物質(zhì)是還原劑，元素化合價降低的物質(zhì)是氧化劑。在制硅反應中還原劑是______，發(fā)生還原反應的物質(zhì)是______。【答案】導電428.09三C【解析】（1）根據(jù)題意可知，石墨烯碳納米管具有良好的導電性。（2）如圖是硅元素在元素周期表中的部分信息及原子結(jié)構(gòu)示意圖，原子中質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)，圖中n=14-8-2=4，硅的相對原子質(zhì)量是28.09，硅元素核外有三個電子層，位于元素周期表中的第三周期。（3）化學反應中元素化合價升高的物質(zhì)是還原劑，元素化合價降低的物質(zhì)是氧化劑，在制硅反應中，碳的化合價由0價升高為+2價，故還原劑是C，中硅元素化合價由+4價降為0價，故發(fā)生還原反應的物質(zhì)是。18．碳在地殼中的含量不高，但它的化合物數(shù)量眾多，而且分布極廣。根據(jù)所學知識回答：(1)圖①為碳原子的結(jié)構(gòu)示意圖，碳原子最外層電子數(shù)為___，常溫下碳的化學性質(zhì)___，(填“活潑”或“不活潑”)。(2)金剛石、石墨、C60是由碳元素組成的三種單質(zhì)，它們的化學性質(zhì)相似，但物理性質(zhì)相差很大，原因是___。(3)寫出石墨充分燃燒的化學方程式___。【答案】4不活潑碳原子的排列方式不同C+O2CO2【解析】(1)①為碳原子的結(jié)構(gòu)示意圖，離圓圈最遠的弧線表示最外層，則其碳原子最外層電子數(shù)為4；既不容易得到電子，也不容易失去電子，則常溫下碳的化學性質(zhì)不活潑。(2)金剛石、石墨、C60是由碳元素組成的三