6.1 金刚石、石墨和C60
一、单选题
1．（2022秋·广东汕头·九年级统考期末）“证据推理和模型认知”是化学学科核心素养的重要组成部分，下列推断合理的是：
A．同种元素的质子数相同，所以质子数相同的粒子一定是同种元素
B．离子是带电荷的粒子，所以带电荷的粒子一定是离子
C．金刚石、石墨的原子排列方式不同，所以它们的物理性质存在明显的差异
D．氯化氢由分子构成，所以氯化钠也由分子构成
2．（2022秋·广东佛山·九年级统考期末）金刚石，石墨、石墨烯组成元素相同，有关说法不正确的是
A．金刚石是天然存在的最硬物质 B．石墨可用于制作电极
C．每个分子由60个碳原子构成 D．石墨烯属于化合物
3．（2022秋·广东广州·九年级统考期末）“归纳与比较”是化学学习常用的方法。如图是金刚石、石墨、C60、碳纳米管结构示意图，对金刚石、石墨、C60、碳纳米管进行比较，下列说法正确的是（ ）
A．构成：四种物质都由原子直接构成
B．结构：四种物质里碳原子的排列方式相同
C．性质：四种物质完全燃烧后的产物都是CO2
D．用途：四种物质都很软，可作润滑剂
4．（2022秋·广东江门·九年级统考期末）下列有关物质用途的说法错误的是
A．液态氧可用作燃料 B．稀有气体可作保护气
C．石墨可用作电池电极 D．金刚石可切割大理石
5．（2022秋·广东阳江·九年级统考期末）构建化学基本观念是学好化学的基础，下列对化学基本观念的认识错误的是
A．元素观：水、过氧化氢都是由氢元素和氧元素组成的
B．微粒观：保持金刚石化学性质的最小微粒是碳原子
C．转化观：石墨在一定条件下可转化为金刚石
D．守恒观：18g氢气和18g氧气反应，生成36g水
6．（2022秋·广东茂名·九年级统考期末）热爱劳动，传承美德。下列劳动项目的相关解释错误的是
选项 劳动项目 解释
A 在新家具中放活性炭包除味 活性炭有吸附性
B 将铅笔芯粉末撒进生锈的锁芯中开锁 石墨具有还原性
C 用金刚石作玻璃刀刀头裁玻璃 金刚石硬度大
D 用碳素墨水书写档案 碳单质常温下化学性质稳定
A．A B．B C．C D．D
7．（2022秋·广东广州·九年级统考期末）关于金刚石和石墨的说法正确的是
A．构成：构成金刚石与石墨的碳原子大小不同
B．性质：金刚石不能在氧气中燃烧
C．用途：金刚石的硬度大，用于切割大理石
D．生产：常温下，石墨可以转化为金刚石
8．（2022秋·广东湛江·九年级统考期末）化学学习中要构建许多基本观念，以下对化学基本观念的认识正确的是
A．元素观：金刚石和石墨组成元素相同，物理性质也相同
B．守恒观：3g 碳与 3g 氧气完全反应，根据质量守恒定律生成 6g 二氧化碳
C．变化观：水在一百摄氏度时变成气体和水在电解时变成气体，这两种变化本质上是不同的
D．微粒观：原子是化学变化中的最小粒子，它们一定是由质子、中子、电子构成
9．（2022秋·广东肇庆·九年级统考期末）我国古代某些画家、书法家用墨（用炭黑等制成）绘制或书写的字画能够保存至今而不变色的原因是（ ）
A．碳在常温下化学性质不活泼
B．炭黑具有很强的吸附能力
C．部分炭黑转变成了更稳定的物质
D．碳单质不溶于水
二、填空题
10．（2022秋·广东广州·九年级期末）碳世界丰富多彩，根据如图回答下列问题：
(1)图C的名称 ，木炭、焦炭、活性炭这些物质的结构与 类似。
(2)C60属于 （填“单质”、“化合物”），它是由 （填“分子”或“原子”）构成。
(3)B物质常用作电极，是因为它具有 。
(4)上述三种物质的物理性质不同的原因是 。
(5)图D中向盛有红棕色NO2气体的烧瓶中投入若干块木炭，连接好装置，稍待片刻，能看到的现象是： ，原因是 。
11．（2022秋·广东广州·九年级统考期末）认识物质的性质及其用途，是化学学习的重要内容。
(1)在干冰、石墨、活性炭、氢气等物质中，可用作固体润滑剂的是 ；可用作汽车燃料的是 。
(2)写出碳的一种用途及其对应性质：用途 ，性质 。
12．（2022秋·广东中山·九年级统考期末）请回答下列问题
(1)空间站中物质的来源与转化空间站的氧气可以通过电解水得到，该反应的化学方程式是 ；航天员吸入的“人造空气”与空气成分含量基本相同，“人造空气”中体积分数最大的是 (写化学式)，航天员所需的部分水是由呼吸产生的二氧化碳通过CO2+4H22H2O+ (写化学式)生成的，从而实现水循环利用；
(2)科技冬奥：北京冬奥运动员所穿的衣服中含有石墨烯，通电时产生较高热量，这体现石墨烯的 性，石墨烯是从石墨中剥离出来的单层石墨片，如图所示，它属于 (填“单质”或“化合物”)，推测石墨烯在氧气中充分燃烧的产物是 (写化学式)，石墨烯和金刚石物理性质不同的原因是 。
13．（2022秋·广东惠州·九年级统考期末）化学源于生活，化学改变生活。请利用所学化学知识回答下列问题：
（1）我国古代发明了燃松脂取炭黑造墨。用墨书写或绘制的字画能够长时间保存而不变色，这是因为常温下碳的 不活泼。
（2）涂擦3%医用双氧水给皮肤创口消毒时，会有许多小气泡产生，发生这一现象的化学方程式为 ，该反应属于基本反应类型中的 反应。
（3）罐头食品常用的金属包装材料表面镀锡。锡能与盐酸反应，常温下锡表面能形成氧化物保护膜，由此可判断锡的金属活动性比铜的 （填“强”或“弱”）。
（4）山区修建公路用到的炸药TNT的化学式为C7H5(NO2)3，每个TNT分子由 个原子构成，TNT中所含氢、氮元素的质量比为 。
14．（2022秋·广东广州·九年级期末）如图是一幅敦煌壁画。古代敦煌的颜料制作技术已经居世界领先水平。敦煌壁画中的色彩主要来自彩色矿石和色土。
(1)一千多年前的敦煌壁画色彩依然鲜艳如初，说明彩色矿石和色土常温下 (填“易”或“不易”)被氧化。
(2)壁画绿色来自氯铜矿、石绿、石青等，氯铜矿主要成分的化学式为Cu2(OH)xCl，则x= 。
(3)铜矿是古代绘画颜料的主要来源，如图是铜元素的价类转化二维图，丁的化学式为Cu2(OH)2CO3。
①写出下列物质的化学式：甲 ，乙 ；
②反应a可以是乙和Cu2S反应，同时得到SO2，反应过程中化合价升高的元素是 ；
③属于化合反应的是 (填序号)；反应d是丙和碳反应，则d的化学方程式为 。
三、流程题
15．（2022秋·广东云浮·九年级统考期末）硅（Si）是一种重要的半导体材料，应用范围很广。三氯甲硅烷（SiHCl3）还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程如图所示：
(1)硅属于 （填“金属”或“非金属”）元素：
(2)写出上述流程中一种氧化物的化学式 。
(3)上述流程中①、④反应的化学方程式为 ； 。①和④反应中 、 都具有还原性。
(4)如果还原SiHCl3过程中混入O2，可能引起的后果是 。
(5)该流程中可以循环利用的物质的化学式是 。
四、推断题
16．（2022秋·广东韶关·九年级统考期末）如下图A-F是初中化学常见物质，A、C是组成元素相同的气体氧化物，D、E为黑色固体，F是一种白色固体，它们之间存在以下转化关系（反应条件及部分生成物已略去），请回答：
(1)写出下列物质的化学式：A B E F 。
(2)写出下列反应的化学方程式及其基本反应类型：⑥ ， 。
(3)当D为煤干馏得到的一种产品时，请写出它的一种用途 ，并写出在高温条件下由D→C的化学方程式 。
17．（2022秋·广东韶关·九年级统考期末）A~F都是初中化学中常见的物质，已知：A是一种固体单质，它的组成元素可形成多种形态不同的单质；C是常用于灭火的气体；D为红色固体单质，它们的转化关系如图所示：
请回答：
(1)写出下列物质的化学式：A ；E 。F 。
(2)反应①的化学方程式为 。
(3)反应②的化学方程式为 。
(4)反应③的化学方程式为 。
(5)由A的组成元素形成的单质较多，请写出其中的任意两种： 。
五、实验题
18．（2022秋·广东揭阳·九年级统考期末）酒精灯是实验室中常用的加热仪器，某小组同学对酒精灯火焰温度进行如下探究。
(I)定性研究：甲同学取一根火柴梗，拿住一端迅速平放入酒精灯火焰中，l～2 s后取出，观察到位于外焰的部分明显碳化。
(1)写出碳完全燃烧的化学方程式： 。
(2)由上述现象得出结论：外焰温度最高，你认为原因是 。
(Ⅱ)定量研究：乙和丙同学在老师指导下，分别利用高温传感器测得酒精灯各层火焰平均温度如表。
火焰层 平均温度/C。
乙 丙。
焰心 432 598
内焰 666 783
外焰 520 667
(3)由右表得出结论： (填“焰心”、“内焰”或“外焰”)温度最高。
(4)结合定量研究结论，下列图示中加热方法(试管夹未画出)最合理的是 (填字母序号)。
(Ⅲ)交流反思：不仅酒精灯的各层火焰温度不同，而且相同火焰层温度也有差异。
(5)造成乙、丙两同学所测相同火焰层温度差异的原因可能是(写出两点即可)
① ，② 。
参考答案：
1．C
【详解】A、元素是具有相同质子数的一类原子的总称。同种元素的质子数相同，但质子数相同的粒子不一定是同种元素，如水分子和氖原子，错误；
B、离子是带电荷的粒子，但带电荷的粒子不一定是离子，如质子带正电，错误；
C、金刚石、石墨的原子排列方式不同，金刚石是正四面体结构，石墨是层状结构，所以它们的物理性质存在明显的差异，正确；
D、氯化氢由分子构成，但氯化钠由钠离子和氯离子构成，错误；
故选C。
2．D
【详解】A、金刚石是天然存在的最硬物质，说法正确，不符合题意；
B、石墨具有导电性，可用于制作电极，说法正确，不符合题意；
C、每个 C60 分子由60个碳原子构成，说法正确，不符合题意；
D、石墨烯只由碳元素组成，属于单质，说法错误，符合题意；
故选D。
3．C
【详解】A、C60是由C60分子构成的，故选项错误；
B、由金刚石、石墨、C60和碳纳米管的结构示意图，这四种物质中碳原子的排列方式不同，故选项错误；
C、金刚石、石墨、C60、碳纳米管都是碳元素组成的单质，完全燃烧时的产物都是二氧化碳，故选项正确；
D、金刚石是自然界中硬度最大的物质，不能用作润滑剂，故选项错误。故选C。
4．A
【详解】A、液态氧具有助燃性，但没有可燃性，不能用作燃料，故选项说法不正确；
B、稀有气体化学性质稳定，不易与其他物质反应，可作保护气，故选项说法正确；
C、石墨具有良好的导电性，可用作电池电极，故选项说法正确；
D、金刚石是天然存在硬度最大的物质，可以切割大理石，故选项说法正确；
故选A。
5．D
【详解】A、水、过氧化氢都是由氢元素和氧元素组成的，故A正确；
B、金刚石是由碳原子直接构成的物质，因此保持金刚石化学质的最小微粒是碳原子，故B正确；
C、根据化学反应前后元素种类不变，石墨在一定条件下可转化为金刚石，故C正确；
D、氢气与氧气点燃生成水，该反应方程式为，由方程式可知，每4份质量的氢气与32份质量的氧气反应生成36份质量的水，故18g氢气和18g氧气反应，氢气过量，生成水的质量小于36g，故D错误；
故选D。
6．B
【详解】A、活性炭有吸附性，因此常用于新家具中除味，故选项解释正确；
B、将铅笔芯粉末撒进生锈的锁芯中开锁是因为活性炭滑腻的性质可以润滑锁芯，故选项解释错误；
C、金刚石硬度大，用金刚石作玻璃刀刀头可以裁玻璃，故选项解释正确；
D、碳单质常温下化学性质稳定，用碳素墨水书写档案保存的更长久，故选项解释正确；
故选：B。
7．C
【详解】A、构成金刚石与石墨的碳原子排列方式不同，两者都是碳单质，错误；
B、两者都是碳单质，化学性质相似，金刚石能在氧气中燃烧生成二氧化碳，错误；
C、金刚石的硬度大，用于切割大理石，正确；
D、常温下石墨、金刚石化学性质非常稳定；在高温高压下石墨可以转化为金刚石，错误；
故选C。
8．C
【详解】A、金刚石和石墨均是由碳原子构成，但是碳原子的排列方式不同，故物理性质差异很大，不符合题意；
B、碳在氧气中燃烧生成二氧化碳，该反应的化学方程式为：，由化学方程式可知，参加反应的碳、氧气与生成二氧化碳的质量比为：12:32:44=3:8:11，故3g 碳与 3g 氧气完全反应，碳剩余，不可能生成6g二氧化碳，不符合题意；
C、水在100℃时变成气体，只是水的状态的改变，无新物质生成，属于物理变化，电解水生成氢气和氧气，有新物质生成，属于化学变化，本质上不同，符合题意；
D、原子是化学变化中的最小粒子，但是不是所有原子都是由质子、中子、电子构成的，如氢原子中不含中子，不符合题意。
故选C。
9．A
【分析】根据墨汁中含有碳，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，据此进行分析判断。
【详解】我国古代某些画家、书法家用墨（用炭黑等制成）绘制或书写的字画能够保存至今而不变色，是因为墨的主要成分碳在常温下化学性质不活泼，故选A。
【点睛】掌握常温下碳的化学性质不活泼并能灵活应用是正确解答本题的关键。
10．(1) 金刚石 石墨
(2) 单质 分子
(3)导电性
(4)碳原子排列方式不同
(5) 烧瓶中的红棕色消失 木炭具有吸附性
【详解】（1）由图C中的结构可知，物质的名称是金刚石；木炭、焦炭、活性炭这些物质的结构与石墨类似，故填：金刚石；石墨；
（2）由化学式可知，C60是碳元素一种元素组成的纯净物，属于单质；由化学式可知，C60是由C60分子构成的碳单质，故填：单质；分子；
（3）由图可知，B物质是石墨，石墨具有导电性，常用作电极，故填：导电性；
（4）上述三种物质都是碳元素组成的单质，其物理性质不同的原因是物质中的碳原子排列方式不同，故填：碳原子排列方式不同；
（5）图D中向盛有红棕色NO2气体的烧瓶中投入若干块木炭，连接好装置，稍待片刻，能看到的现象是烧瓶中的红棕色消失；产生上述现象的原因是木炭具有吸附性，能够吸附带颜色的气体，使烧瓶中的红棕色消失，故填：烧瓶中的红棕色消失；木炭具有吸附性。
11．(1) 石墨 氢气
(2) 作燃料 可燃性
【详解】（1）在干冰、石墨、活性炭、氢气等物质中，石墨具有滑腻性，可用作固体润滑剂，故填石墨；
氢气具有可燃性，可用作汽车燃料，故填氢气。
（2）碳可用来作燃料，故填作燃料；
碳具有可燃性，能够燃烧放出热量，故填可燃性。
12．(1)
N2 CH4
(2) 导电/导热 单质 CO2 碳原子的排列方式不同
【详解】（1）水在通电的条件下分解，生成氢气和氧气，其反应的化学方程式是：；
空气中体积分数最大的是氮气，由于“人造空气”与空气成分含量基本相同，所以“人造空气”中体积分数最大的也是氮气；故答案为：N2；
根据质量守恒定律：反应前后原子的数目和种类都不变，反应前的原子有碳、氢、氧，原子个数依次为：1、8、2，反应后的原子有氢、氧，原子个数依次为：4、2，所以反应后有1个碳原子和4个氢原子，其化学式为：CH4；故答案为：CH4；
（2）石墨烯，通电时产生较高热量，这体现石墨烯的导电性或者导热性，故答案为：导电或导热；
由题意可知，石墨烯是由碳元素组成的纯净物，属于单质，故答案为：单质；
石墨烯是由碳元素组成的单质，所以石墨烯在氧气中充分燃烧即碳在氧气中充分燃烧，生成二氧化碳，故答案为：CO2；
石墨烯和金刚石都是由碳元素组成的单质，其物理性质不同的原因是：碳原子的排列方式不同。
13． 化学性质 分解反应 强 21 5：42
【详解】（1）用墨书写或绘制的字画能够长时间保存而不变色，这是因为常温下碳的化学性质不活泼。
（2）双氧水是过氧化氢的俗称，能发生分解反应生成水、氧气。涂擦3%医用双氧水给皮肤创口消毒时，会有许多小气泡产生，是双氧水发生了分解反应，反应的化学方程式为：，由一种物质发生化学反应生成两种或两种以上物质的反应是分解反应，该反应属于基本反应类型中的分解反应。
（3）锡能与盐酸反应，而铜不能与盐酸反应，由此可判断锡的金属活动性比铜的强。
（4）山区修建公路用到的炸药TNT的化学式为 C7H5(NO2)3，每个TNT分子由7+5+（1+2）×3=21个原子构成，TNT中所含氢、氮元素的质量比为：（1×5）：（14×3）=5：42。
14．(1)不易
(2)3
(3) Cu Cu2O 硫元素/S c和e
【详解】（1）一千多年前的敦煌壁画色彩依然鲜艳如初，说明彩色矿石和色土常温下不易被氧化，化学性质稳定；
（2）氯铜矿主要成分的化学式为Cu2(OH)xCl，其中氯元素显示-1价，铜元素显示+2价，氢氧根显示-1价，根据在化合物中正负化合价代数和为0的原则，则有（+2）×2+（-1）×x+（-1）=0，解得x=3；
（3）①甲为单质，即为Cu，乙为含有+1价铜的氧化物，即为Cu2O，丙为含有+2价铜的氧化物，即为CuO，丁为Cu2(OH)2CO3；
②反应a可以是乙（Cu2O）和Cu2S反应生成甲（Cu），同时得到SO2，反应过程中铜元素由+1价变为0价，硫元素由-2价变为+4价，即反应过程中化合价升高的元素是硫元素（S）；
③化合反应是由两种或两种以上物质反应生成一种物质的反应，故其中c铜与氧气加热生成氧化铜，属于化合反应，e铜与氧气、二氧化碳和水反应得到丁，属于化合反应；故属于化合反应的是c和e；
反应d是氧化铜和碳在高温下反应生成铜和二氧化碳，该反应方程式为：。
15．(1)非金属
(2)SiO2/CO
(3) 焦炭/C 氢气/H2
(4)爆炸
(5)HCl
【详解】（1）硅的偏旁是“石”字旁，属于非金属元素。
（2）氧化物由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物。由流程图可知，上述流程中涉及的氧化物有二氧化硅和一氧化碳，其化学式分别是SiO2、CO。
（3）由流程图可知，流程中①的反应是焦炭与二氧化硅在高温的条件下反应生成粗硅和一氧化碳，反应的化学方程式为，在该反应中焦炭具有还原性；
流程中④的反应是氢气和三氯甲硅烷在高温的条件下反应生成硅单质和氯化氢，反应的化学方程式为，在该反应中氢气具有还原性；故填：；；焦炭（或C）；氢气（或H2）。
（4）如果还原SiHCl3过程中混入O2，会形成氢气和氧气的混合气体，点燃时会因为氢气的不纯，而发生爆炸；故填：爆炸。
（5）由流程图可知，氯化氢在②步骤中加入，在④步骤后有产出，所以在该流程中可以循环利用的物质是氯化氢，其化学式为HCl；故填：HCl。
16．(1) CO Cu CuO CaCO3
(2) 化合反应
(3) 冶炼金属（合理答案均可）
【分析】根据A、C是组成元素相同的气体氧化物，且A能够和氧气反应产生C，推出A是一氧化碳，C是二氧化碳，二氧化碳和黑色固体D反应产生一氧化碳，推出D可以是碳；一氧化碳和碳都能够和黑色固体E反应产生B，碳在高温条件下，还原氧化铜生成铜和二氧化碳，一氧化碳在加热条件下，与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，推出E为氧化铜，B是铜；二氧化碳能够和澄清的石灰水反应产生白色沉淀F，推出F是碳酸钙，代入验证，推导正确。
【详解】（1）由上述分析可知：A为一氧化碳；B为铜；E为氧化铜；F为碳酸钙，故填：CO；Cu；CuO；CaCO3。
（2）反应⑥是碳在氧气中燃烧生成二氧化碳，该反应的化学方程式为：，该反应是2种物质生成1种物质的反应，符合“多变一”特征，属于化合反应，故填：；化合反应。
（3）当D为煤干馏得到的一种产品，则D为焦炭，焦炭的用途为冶炼金属，作燃料等；在高温条件下由D→C的反应可以是碳在高温条件下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式为：，故填：冶炼金属（合理答案均可）；。
17．(1) C CO Fe
(2)C+2CuO2Cu+CO2↑
(3)CO2+C2CO
(4)3CO+Fe2O32Fe+3CO2
(5)金刚石、石墨
【分析】根据题中给出的框图和信息，D为红色固体单质，所以D是铜，A是一种固体单质，它的组成元素可形成多种形态不同的单质，且和B反应生成D和可用于灭火的C，所以A是碳、B是氧化铜，C是二氧化碳。二氧化碳和碳高温下反应生成一氧化碳，所以E是一氧化碳。一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，所以F是铁。代入验证无误。
【详解】（1）A是碳，E是一氧化碳，F是铁。对应的化学式为：C、CO、Fe。
（2）反应①是碳和氧化铜高温条件下反应生成铜和二氧化碳。化学方程式
（3）反应②是二氧化碳与碳在高温条件下反应生成一氧化碳。化学方程式
（4）反应③是一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳。化学方程式
（5）A是由碳元素形成的单质，金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质。
18． C+O2 CO2 外焰与空气（氧气）接触更充分 内焰 a 酒精浓度 露出酒精灯的灯芯长度
【详解】（1）根据碳完全燃烧生成二氧化碳可写出C+O2CO2
（2）外焰温度高，我们根据现象可以猜想原因可能是外焰与空气（氧气）接触更充分，燃烧更剧烈
（3）由表格可以看出丙和乙都是内焰的温度最高
（4）给装有液体的试管加热，试管要倾斜并且用酒精灯的外焰加热。由于各层温度不同，为避免试管受热不均匀造成的局部受热膨胀不同而炸裂，只能用外焰加热，这一点与是否外焰温度最高无关。
（5）酒精浓度高可能会导致温度高，露出酒精灯的灯芯长度长会导致温度低，此小题是开放性题，只要答案合理即可
