初中化学人教版九年级上册第六单元 碳和碳的氧化物课题1 金刚石、石墨和C60精品一课一练

碳单质的物理性质和用途练习

一．选择题（共20小题）

1．4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

2．5G时代，芯片运行速度提升，会带来散热问题。科学家成功地从石墨中分离出单层的石墨片（又称石墨烯），高性能石墨烯复合材料散热片可以很好的解决芯片这一问题。关于石墨烯以下说法不正确的是（　　）

A．组成：碳元素 

B．结构：微粒排列方式不同于金刚石 

C．性质：与二氧化碳的化学性质相同 

D．用途：用作计算机有关的导热性材料

3．如图为金刚石、石墨和足球烯（C60）的结构模型图（小球表示碳原子）。下列说法错误的是（　　）

A．足球烯由C60分子构成，其相对分子质量为720 

B．金刚石硬度大，石墨质地较软，其主要原因是两者的构成微粒不同 

C．金刚石、石墨、足球烯在足量的氧气中完全燃烧，产物相同 

D．金刚石、石墨与足球烯之间的转化为化学变化

4．近日，华为技术有限公司公开“石墨烯场效应晶体管”专利，预示着碳基芯片已经崛起。石墨烯是由石墨剥离而成的单原子层石墨，它是目前发现最薄、强度最大，导电导热性能最强的一种新型纳米材料。下列说法不正确的是（　　）

A．石墨烯是一种新型化合物 

B．石墨烯强度大，能燃烧 

C．石墨烯能还原氧化铜 

D．石墨烯与金刚石的碳原子的排列方式不同

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．下列关于金刚石和石墨的说法正确的是（　　）

A．都是黑色固体 B．都有良好的导电性 

C．硬度都很大 D．都由碳原子构成

7．中考已经是看分数的公平竞争，我市中考现已全部采用网上阅卷，答题时要使用2B铅笔标准填涂答题卡。铅笔芯的主要成分是（　　）

A．石墨 B．金刚石 C．二氧化锰 D．铅

8．下列有关物质的性质和用途不具有对应关系的是（　　）

A．A B．B C．C D．D

9．文房四宝“笔墨纸砚”中的“墨”主要成分是（　　）

A．Si                    B．C C．P D．Fe

10．下列有关碳单质的说法错误的是（　　）

A．金刚石是天然存在的最硬的物质 

B．金刚石和石墨的化学性质相似 

C．石墨和C60是由不同种原子构成 

D．活性炭包可放在冰箱中除异味

11．有关碳单质的性质与对应用途的描述不正确的是（　　）

A．金刚石是最硬的天然物质，可用于切割玻璃 

B．石墨的导电性好，可以用于做电极 

C．活性炭疏松多孔，具有强烈的吸附性，可用作净水 

D．石墨熔点高，可以做铅笔芯

12．石墨烯是由碳原子组成的导电导热性能很强、硬度很大的一种新材料。下列叙述错误的是（　　）

A．石墨烯是一种单质 B．石墨烯具有导热性 

C．石墨烯具有导电性 D．石墨烯是一种化合物

13．宣传科学知识，反对伪科学是我们应尽的义务。下列说法具有科学道理的是（　　）

A．铅笔芯不含铅 B．水银就是金属银 

C．人可用肉眼看到硅原子 D．金刚石含有金

14．下列对碳元素的几种单质叙述错误的是（　　）

A．金刚石是天然存在的最硬的物质 

B．石墨是最软的矿物之一 

C．金刚石可制钻探机的钻头 

D．石墨是优良的绝缘材料

15．以美国为首的北约曾用“石墨炸弹”使南联盟的高压输电线短路，这是因为石墨（　　）

A．质软 B．耐高温 C．具有导电性 D．具有润滑性

16．下列对金刚石和石墨的认识错误的是（　　）

A．金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质 

B．金刚石和石墨都是黑色的 

C．石墨在一定条件下转化成金刚石是化学变化 

D．金刚石和石墨物理性质有差异的原因是碳原子排列方式不同

17．“5G”芯片的核心材料是高纯度的单质硅，其结构类似于金刚石。下列说法正确的是（　　）

A．硅属于金属元素 B．硅是最硬的物质 

C．单质硅由原子构成 D．硅的导电性强

18．下列有关碳的几种单质的组成和用途的说法，错误的是（　　）

A．金刚石和石墨都是由碳元素组成的 

B．长期未用而难开启的铁锁，可在锁孔中加入少量铅笔芯末作润滑剂 

C．石墨常用作电极是因为石墨熔点高且质软 

D．活性炭可用作防毒面具的滤毒剂

19．下列物质能用于除去水中异味和色素的是（　　）

A．明矾 B．活性炭 C．石子 D．细沙

20．中国高铁的核心技术走在了世界前列，高铁动车的运行是依靠顶部的石墨电刷与电线接触获取电力。石墨制成的电刷与下列石墨的性质无关的是（　　）

A．滑腻感 B．还原性 C．稳定性 D．导电性

二．填空题（共3小题）

21．请从下列选项中选择适当的物质填空（填字母）。

A．活性炭 B．C60 C．石墨 D．金刚石

（1）可用于制铅笔芯的是 　 　。

（2）可用来吸附异味的是 　 　。

（3）可用于超导材料的是 　 　。

（4）可用于制作钻头的是 　 　。

22．阅读下列材料，回答相关问题：

化学家用含碳物质在较低温度和压力下，用甲烷（CH4）等为原料制成金刚石薄膜。金刚石薄膜的品质逐渐赶上甚至在某些方面超过天然金刚石，这使得金刚石薄膜在许多领域获得广泛的应用。例如，将金刚石薄膜直接沉积在刀具表面，能极大地延长刀具的使用寿命；金刚石薄膜透光性能好，又是超硬保护膜，可广泛用作光学窗口和透铣的涂层等。

（1）请写出金刚石的化学式：　 　。

（2）请写出金刚石的一条物理性质：　 　。

（3）请你再写出金刚石在生活中的一种用途：　 　。

23．（1）木炭具有较强的吸附性是因为它具有　     　结构，防毒面具是利用活性炭来吸附　     　；制糖工业利用活性炭来吸附　     　。

（2）由石墨在高温高压并催化剂作用下制取金刚石是　     　变化。

（3）C60分子是一种由60个　     　构成的分子，它形似足球这种结构的碳分子。

三．解答题（共2小题）

24．人们研究发现：物质的能量越低性质越稳定，化学变化总是从高能量的物质向低能量的物质转化，如要使化学变化反向进行，必须控制一定的条件。1954年霍尔首先利用催化剂等其他条件将石墨转化为金刚石，这种转化的前后结构如图所示。试回答问题：

（1）由题可知，金刚石的能量　   　（选填“高于”、“低于”或“等于”）石墨的能量。

（2）石墨很软具有滑腻感，而金刚石硬度非常大，可切割玻璃，导致两者物理性质差异大的原因是　   　。

（3）合成的金刚石夹杂了石墨，为了得到纯净的金刚石，需要用高氯酸（HClO4）来清洗混杂的石墨，产物除H2O是液体外，其余都是气体，一种是无色无毒的化合物，另一种是有色有毒的氯气（Cl2）。则用高氯酸除去石墨的化学方程式为　   　。

25．（1）二氧化硅可用来制造高性能通讯光导纤维．

请写出二氧化硅的化学式：　     　；硅元素在自然界的含量仅次于　     　元素；

（2）碳可用来制备碳纤维复合材料．常见的碳的单质有石墨、金刚石、木炭、活性炭等．

①石墨用于制造铅笔芯是利用了其　     　的特性；

②“钻石恒久远、一颗永流传”体现了碳　     　的特性；

③金刚石与石墨物理性质的巨大差异源于　     　．

④水的净化过程中通常会用到哪一种碳单质：　     　．

参考答案与试题解析

一．选择题（共20小题）

1．【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。

2．【解答】解：A.石墨是一种由碳元素组成的碳的单质，石墨烯是由石墨中分离出单层的石墨片，所以石墨烯是由碳元素组成的，故A正确；

B.石墨烯和金刚石都是由碳原子构成的，但是碳原子的排列方式不同，故B正确；

C.石墨烯是由碳原子构成的，二氧化碳是由二氧化碳分子构成的，构成两种物质的粒子不同，所以二者化学性质不同，故C错误；

D.芯片运行速度提升，会带来散热问题，高性能石墨烯复合材料散热片可以很好的解决芯片这一问题，说明石墨烯具有良好的散热性，则石墨烯可用作导热性材料，故D正确。

故选：C。

3．【解答】解：A.足球烯由C60分子构成，其相对分子质量为12×60＝720，选项说法正确；

B.金刚石和石墨都是由碳原子构成的。金刚石硬度大，石墨质地较软，其主要原因是碳原子的排列方式不同，选项说法错误；

C.金刚石、石墨、足球烯都是由碳元素组成的单质，在足量的氧气中完全燃烧，产物相同，均为二氧化碳，选项说法正确；

D.金刚石、石墨与足球烯是不同的物质，三者之间的转化为化学变化，选项说法正确。

故选：B。

4．【解答】解：A、石墨烯是一种碳元素组成的单质，不属于化合物，说法错误；

B、由题干信息可知，石墨烯强度大，石墨烯是一种碳元素组成的单质，所以具有可燃性，说法正确；

C、石墨烯是一种碳元素组成的单质，所以具有还原性，可以还原氧化铜，说法正确；

D、石墨烯与金刚石的碳原子的排列方式不同，说法正确；

故选：A。

5．【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．【解答】解：A、金刚石是无色透明的正八面体形状的固体，石墨是深灰色有金属光泽的细鳞片状的固体，故选项A说法错误。

B、石墨具有良好的导电性，金刚石不具有导电性，故选项B说法错误。

C、金刚石是天然存在的最硬的物质，石墨很软，故选项C说法错误。

D、金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，都是由碳原子构成的，故选项D说法正确。

故选：D。

7．【解答】解：石墨质软，能在纸上留下灰黑色痕迹，是制作铅笔芯的常用材料，金刚石、二氧化锰和铅不是制作铅笔芯的材料。

故选：A。

8．【解答】解：A.氧气能支持呼吸，所以可用于氧气面罩，对应关系正确；

B.金刚石的硬度大，所以可用于切割玻璃，对应关系正确；

C.石墨具有导电性，所以可制成电极，对应关系错误；

D.镁能在空气中燃烧发出耀眼白光，所以镁粉可用于制作烟花，对应关系正确。

故选：C。

9．【解答】解：“墨“的主要成分是炭黑，化学式为C。

故选：B。

10．【解答】解：A.金刚石是天然存在的最硬的物质，故A正确；

B.金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，二者化学性质相似，故B正确；

C.石墨是由碳原子构成的；C60是由C60分子构成的，C60分子是由碳原子构成的，故C错误；

D.活性炭具有吸附性，所以活性炭包可放在冰箱中除异味，故D正确。

故选：C。

11．【解答】解：A、金刚石是最硬的天然物质，硬度大，可用于切割玻璃，故选项说法正确。

B、石墨具有优良的导电性，可以用于做电极，故选项说法正确。

C、活性炭疏松多孔，具有强烈的吸附性，可用作净水，除去水中的色素和异味，故选项说法正确。

D、石墨质软，可以做铅笔芯，故选项说法错误。

故选：D。

12．【解答】解：A、石墨烯是由碳原子组成的，是一种单质，故选项说法正确。

B、石墨烯是由碳原子组成的导电导热性能很强、硬度很大的一种新材料，石墨烯具有导热性，故选项说法正确。

C、石墨烯是由碳原子组成的导电导热性能很强、硬度很大的一种新材料，石墨烯具有导电性，故选项说法正确。

D、石墨烯是由碳原子组成的，是一种单质，故选项说法错误。

故选：D。

13．【解答】解：A、铅笔芯主要成分是石墨和粘土，不含有铅，故A正确；

B、水银是汞不是金属银，故B错；

C、原子的体积和质量都很小，人用肉眼是看不到的，故C错；

D、金刚石是碳的一种单质，不含有金，故D错。

故选：A。

14．【解答】解：A、金刚石是天然存在的最硬的物质，正确；

B、石墨是最软的矿物之一，正确；

C、金刚石的硬度大，可制钻探机的钻头，正确；

D、石墨具有良好的导电性，是导体，不是绝缘体，错误；

故选：D。

15．【解答】解：石墨纤维覆盖在高压线上使输电线路短路，这说明了石墨具有导电性，观察选项，故选C。

故选：C。

16．【解答】解：A、金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，故选项说法正确。

B、金刚石和石墨都不是黑色的，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、金刚石和石墨和碳元素形成的不同单质，石墨在一定条件下转化成金刚石是化学变化，故选项说法正确。

D、金刚石和石墨物理性质有差异，是因为碳原子排列方式不同，故选项说法正确。

故选：B。

17．【解答】解：A、硅带“石”字旁，属于固态非金属元素，故选项A说法错误。

B、金刚石是天然存在的硬度最大的物质，故选项B说法错误。

C、单质硅是一种固态非金属单质，是由硅原子构成的，故选项C说法正确。

D、单质硅属于半导体，导电性不强，故选项D说法错误。

故选：C。

18．【解答】解：A.金刚石和石墨都是由碳元素组成的，选项说法正确；

B.铅笔芯的主要成分是石墨，石墨具有滑腻感，所以长期未用而难开启的铁锁，可在锁孔中加入少量铅笔芯末作润滑剂，选项说法正确；

C.石墨具有导电性，所以石墨常用作电极，与熔点、质软无关，选项说法错误；

D.活性炭具有很强的吸附性，可以吸附有毒气体，因此活性炭可用作防毒面具的滤毒剂，选项说法正确。

故选：C。

19．【解答】解：A．明矾溶于水后可以吸附水中的悬浮杂质而加速其沉降，但不能除去水中的色素和异味，不合题意；

B．活性炭具有吸附性，可以除去水中的色素和异味，符合题意；

C．净化水时，石子层可以过滤掉部分难溶性杂质，但不能除去水中的色素和异味，不合题意；

D．净化水时，细沙层可以过滤掉部分难溶性杂质，但不能除去水中的色素和异味，不合题意；

故选：B。

20．【解答】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，还利用了石墨的滑腻感和导电性，与还原性无关。

故选：B。

二．填空题（共3小题）

21．【解答】解：（1）石墨质软，能在纸上留下灰黑色痕迹，所以石墨可用于制铅笔芯；故填：C。

（2）活性炭具有吸附作用，可用来吸附异味；故填：A。

（3）C60可用于超导材料；故填：B。

（4）金刚石是天然存在的硬度最大的物质，可用于制作钻头；故填：D。

22．【解答】解：（1）金刚石是碳单质，化学式为：C；

（2）金刚石硬度大，有光泽；

（3）金刚石硬度大，可切割玻璃，有光泽，可作装饰品；

故答案为：（1）C；

（2）硬度大（其他答案合理均可）；

（3）切割玻璃、作装饰品（其他答案合理均可）。

23．【解答】解：（1）木炭具有较强的吸附性是因为它具有疏松多孔的结构，防毒面具是利用活性炭来吸附有毒气体；制糖工业利用活性炭来吸附色素；故填：疏松多孔；毒气；色素；

（2）金刚石与石墨不是同一种物质，所以由石墨在高温高压并催化剂作用下制取金刚石是化学变化；故填：化学；

（3）C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球这种结构的碳分子；故填：碳原子。

三．解答题（共2小题）

24．【解答】解：（1）要实现石墨转化为金刚石的转化需要催化剂等其他条件．这说明金刚石的能量高于石墨的能量．故填：高于；

（2）石墨很软具有滑腻感，而金刚石硬度非常大，可切割玻璃，导致两者物理性质差异大的原因是碳原子的排列方式不同；故填：碳原子的排列方式不同；

（3）碳与高氯酸能反应生成水、氯气和二氧化碳，化学方程式为：7C+4HClO4＝2H2O+2Cl2↑+7CO2↑；故填：7C+4HClO4＝2H2O+2Cl2↑+7CO2↑。

25．【解答】解：（1）二氧化硅的化学式为：SiO2．地壳含量较多的元素（前四种）按含量从高到低的排序为：氧、硅、铝、铁，硅元素在自然界的含量仅次于氧．

（2）①铅笔芯是石墨和粘土的混合物，石墨用于制造铅笔芯是利用了其质软的性质．

②钻石是经过琢磨的金刚石（碳的单质），碳在常温下化学性质不活泼，很难与其它物质发生反应，保存的时间较长，所以说“钻石恒久远，一颗永流传”．

③物质的结构决定物质的用途，金刚石与石墨物理性质的巨大差异源于碳原子的排列方式不同．

④水的净化过程中可用到具有吸附性的物质，活性炭具有吸附性，能吸附异味和色素，水的净化过程中通常会用到活性炭．

故答案为：（1）SiO2；氧；

（2）①质软；②在常温下化学性质不活泼；③碳原子的排列方式不同；④活性炭．

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日期：2021/10/27 10:13:57；用户：化学；邮箱：yingchuang2@xyh.com；学号：31596026