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6.1 碳單質(zhì)的多樣性—九年級(jí)化學(xué)人教版（2024）上冊(cè)課前導(dǎo)學(xué)
【基礎(chǔ)知識(shí)】
1.常見(jiàn)的碳單質(zhì)
（1）金剛石
①金剛石是由 的固態(tài)非金屬單質(zhì)，純凈的金剛石是 、 形狀的固體，具有很好的 ，可以制作成璀璨奪目的鉆石；
②金剛石是天然存在的硬度 的物質(zhì)，利用此性質(zhì)可以用作裁玻璃、切割大理石、加工堅(jiān)硬的金屬，以及裝在鉆探機(jī)的鉆頭上，鉆探堅(jiān)硬的巖層等。
（2）石墨
①石墨是一種 的有金屬光澤而不透明的細(xì)鱗片狀固體。石墨 ，有滑膩感
②石墨具有優(yōu)良的 ；
③制鉛筆芯、電刷、電極等。
（3）金剛石、石墨、C60都是由碳元素組成的單質(zhì)，但它們?cè)谖锢硇再|(zhì)上存在著明顯差異，是因?yàn)? ；石墨具有優(yōu)良的 ，常用作干電池的電極。
（4）模型認(rèn)知是建立宏觀與微觀聯(lián)系的思維方法。下圖是三種碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)模型圖，其中A是 (填名稱)的結(jié)構(gòu)模型圖，三種碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)相似，但物理性質(zhì)卻有很大差異，主要原因是 ，寫(xiě)出圖C物質(zhì)在空氣中充分燃燒的化學(xué)方程式 。
2.碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)
（1）穩(wěn)定性
①常溫下，碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì) ，受日光照射或與空氣、水分接觸，都不易起變化。隨著溫度的升高，碳的活動(dòng)性大大增強(qiáng)。
②實(shí)際生活中利用這一性質(zhì)有以下應(yīng)用：需要長(zhǎng)期保存的檔案材料一般用碳素墨水書(shū)寫(xiě)；木質(zhì)電線桿埋入地下部分用火燒焦。
（2）碳在常溫下化學(xué)性質(zhì) ，在升高溫度時(shí)能與 。當(dāng)氧氣充足時(shí)燃燒生成 ，氧氣不足時(shí)生成 ，都放出 。化學(xué)方程式分別為 。
（3）碳在高溫時(shí)能與 等氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。化學(xué)方程式分別為 ； ； 。在這些化學(xué)反應(yīng)中，碳表現(xiàn)了 ，可用于 。
（4）如圖是木炭還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)裝置圖。加熱一段時(shí)間后，試管①中觀察到的現(xiàn)象是 ，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ；該實(shí)驗(yàn)證明了木炭具有 性。
【隨堂訓(xùn)練】
1.金剛石、石墨和的化學(xué)性質(zhì)相似，物理性質(zhì)卻有很大差異，其主要原因是( )
A.構(gòu)成它們的原子大小不同 B.構(gòu)成它們的原子狀態(tài)不同
C.構(gòu)成它們的原子數(shù)目不同 D.構(gòu)成它們的原子排列方式不同
2.“鉆石恒久遠(yuǎn)，一顆永流傳”這句廣告詞體現(xiàn)的鉆石的性質(zhì)是( )
A.硬度大 B.不能導(dǎo)電 C.化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 D.熔點(diǎn)低
3.下列敘述中正確的是( )
A.某物質(zhì)中只含有一種元素，則該物質(zhì)一定是單質(zhì)
B.金剛石和石墨之間的轉(zhuǎn)化一定是化學(xué)變化
C.由不同種元素組成的物質(zhì)一定是混合物
D.單質(zhì)由同種物質(zhì)組成，化合物由不同種物質(zhì)組成
4.竹炭制品深受消費(fèi)者歡迎，竹炭是竹子經(jīng)過(guò)炭化處理后形成的多孔性材料，竹炭不具有的性質(zhì)是( )
A.黑色固體 B.易溶于水 C.有吸附性 D.能夠燃燒
5.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)錢(qián)逸泰教授等以和金屬鈉為原料，在特定條件下制造出納米級(jí)金剛石粉末。該成果發(fā)表在世界最權(quán)威的《科學(xué)》雜志上，立即被科學(xué)家們高度評(píng)價(jià)為“稻草變黃金”。下列說(shuō)法中不正確的是( )。
A.金剛石屬于非金屬單質(zhì)
B.制造金剛石的過(guò)程中碳元素的化合價(jià)沒(méi)有改變
C.是一種化合物
D.制造金剛石的變化屬于化學(xué)變化
6.下列有關(guān)金剛石、石墨的說(shuō)法正確的是( )
A.都是由碳元素組成的 B.都是黑色固體
C.都能導(dǎo)電 D.硬度都很大
7.在能源、信息、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)于的敘述不正確的是( )。
A.該物質(zhì)由分子構(gòu)成 B.該物質(zhì)由60個(gè)碳原子構(gòu)成
C.其相對(duì)分子質(zhì)量為720 D.和是兩種物質(zhì)
8.按下圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有關(guān)說(shuō)法及分析不正確的是( )
A.烘干的木炭粉末與CuO粉末應(yīng)混合均勻 B.網(wǎng)罩的作用是集中熱量，提高溫度
C.可觀察到澄清石灰水變渾濁 D.產(chǎn)生的氣體一定沒(méi)有CO
9.活性炭是防毒面具里的吸附劑，可用來(lái)吸附氯氣等有毒氣體，下表列出了一定溫度和壓強(qiáng)下每立方厘米活性炭所能吸附的常見(jiàn)氣體的體積。
氣體 二氧化碳 氫氣 氧氣 氮?dú)?氯氣
相對(duì)分子質(zhì)量 44 2 32 28 71
沸點(diǎn)/℃ -78 -252 -183 -196 -34
被吸附體積 97 4.5 35 11 494
請(qǐng)你根據(jù)表中數(shù)據(jù)找出活性炭吸附氣體的規(guī)律：
（1）____________；
（2）____________。
10.根據(jù)碳與氧氣的反應(yīng)，回答下列問(wèn)題：
（1）做“木炭的燃燒”實(shí)驗(yàn)時(shí)，將燃燒匙中的木炭引燃后，由上而下_____（填“緩慢”或“迅速”）伸入盛有集滿氧氣的集氣瓶中。
（2）碳在氧氣不足時(shí)，發(fā)生不完全燃燒，該反應(yīng)是__________（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)。
（3）在相同溫度和相同體積的條件下，氣體壓強(qiáng)與氣體分子數(shù)成正比關(guān)系。將12g碳和g氧氣放入一恒容密閉容器中，在一定條件下恰好完全反應(yīng)，相同溫度下，測(cè)得反應(yīng)前后容器內(nèi)的氣體壓強(qiáng)分別為。如果，則的取值范圍是_________________。
答案以及解析
1.答案：D
解析：物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)，金剛石、石墨都是由碳原子直接構(gòu)成的，構(gòu)成的分子也是由碳原子構(gòu)成的，因此，化學(xué)性質(zhì)相似，但是碳原子的排列方式不同，導(dǎo)致它們的物理性質(zhì)有很大差異，D正確。
2.答案：C
解析：鉆石即經(jīng)過(guò)琢磨以后的碳的單質(zhì)金剛石，“鉆石恒久遠(yuǎn)”體現(xiàn)了常溫下碳的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。
3.答案：B
解析：物質(zhì)是由元素組成的，同一種元素組成的物質(zhì)可能是單質(zhì)，也可能是混合物，如氧氣和臭氧的混合物。金剛石和石墨是由碳元素組成的不同單質(zhì)，它們之間的轉(zhuǎn)化是由一種物質(zhì)生成另一種物質(zhì)，一定是化學(xué)變化。由不同種元素組成的物質(zhì)可能是混合物，也可能是純凈物，如由氫元素和氧元素組成的水是純凈物，由氧氣和氫氣組成的氣體是混合物。單質(zhì)是由同種元素組成的純凈物，化合物是由不同種元素組成的純凈物。
4.答案：B
解析：竹炭是竹子經(jīng)過(guò)炭化處理后形成的多孔性材料，其顏色為黑色；主要成分是碳，具有可燃性；多孔性材料說(shuō)明竹炭具有吸附性；碳的單質(zhì)不溶于水，因此竹炭不溶于水。
5.答案：B
解析：在中，碳元素的化合價(jià)為+4，生成的金剛石中，碳元素的化合價(jià)為0，故B項(xiàng)不正確。
6.答案：A
解析：A. 金剛石、石墨都是由碳元素組成，是碳的兩種不同單質(zhì)，正確； B. 石墨是黑色固體，金剛石是無(wú)色透明的晶體，錯(cuò)誤；C. 石墨能導(dǎo)電，金剛石不能，錯(cuò)誤； D. 金剛石是自然界中硬度最大的物質(zhì)，石墨是自然界中硬度最小的物質(zhì)，錯(cuò)誤。故選A。
7.答案：B
解析： A項(xiàng)，由分子構(gòu)成，正確；B項(xiàng)，應(yīng)指明是1個(gè)分子由60個(gè)碳原子構(gòu)成，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，相對(duì)分子質(zhì)量為，正確；D項(xiàng)，和的分子構(gòu)成不同，屬于兩種不同的物質(zhì)，正確。
8.答案：D
解析：將烘干的木炭粉末與氧化銅粉末混合均勻可以增大它們的接觸面積，使反應(yīng)更充分，A正確；該反應(yīng)的條件是高溫，在酒精燈火焰上加金屬網(wǎng)罩，可以集中熱量，提高溫度， B正確；該反應(yīng)的化學(xué)方程式為，反應(yīng)生成的二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，C正確；生成的可能與過(guò)量的C反應(yīng)生成CO，D錯(cuò)誤。
9.答案：（1）相同條件下，氣體的沸點(diǎn)越高，越容易被活性炭吸附
（2）相同條件下，氣體的相對(duì)分子質(zhì)量越大，越容易被活性炭吸附
解析：認(rèn)真觀察表格，找出相同條件下，被吸附氣體的體積與氣體的相對(duì)分子質(zhì)量、沸點(diǎn)之間的關(guān)系。
10.答案：（1）緩慢
（2）放熱
（3）
解析： （1）為了使木炭與氧氣充分反應(yīng)，反應(yīng)效果更好，同時(shí)防止瓶?jī)?nèi)氧氣受熱膨脹逸出，應(yīng)將燃燒匙緩慢伸入盛有集滿氧氣的集氣瓶中；
（2）碳在氧氣不足時(shí)，發(fā)生不完全燃燒，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)；
（3）假設(shè)12g碳和質(zhì)量為g的氧氣正好完全反應(yīng)生成二氧化碳，
假設(shè)正好完全反應(yīng)生成一氧化碳，
因?yàn)椋f(shuō)明一定有一氧化碳生成，即的取值范圍是。

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