新版九上化学 分层练习 6.1 碳单质的多样性 第1课时 碳的单质（含答案）

第第页新版九上化学分层练习6.1碳单质的多样性第1课时碳的单质一、基础达标知识点1碳单质的物理性质和用途1．下面是碳的几种单质的结构示意图，图中小圆球均代表碳原子。（1）甲和乙都是由碳元素组成的，但由于不同，二者的物理性质有很大差异，说明物质的决定性质。（2）甲是天然存在最硬的物质，可以用来；乙很软，可以用来，说明物质的决定用途。（3）图丙物质的化学式为，该物质的每个分子由构成。二、知识点2活性炭的吸附性2．如图所示，夹上弹簧夹，将活性炭投入盛满红棕色气体NO2的集气瓶中，立即塞上单孔塞。（1）充分振荡集气瓶，可观察到的现象是。（2）打开弹簧夹，观察到的现象是。（3）上述实验说明活性炭具有。从结构上看，这是因为活性炭具有的结构。三、能力提升3．石墨烯可看作将石墨的层状结构一层层剥开得到的单层碳原子，是目前世界上最薄、最坚硬和超强导电性能的新型材料；一定条件下，将氢气加入石墨烯中，可得到具有绝缘特性的新材料石墨烷[(CH)n]。下列说法错误的是（）A．石墨烯和石墨烷的导电性不同B．石墨烯属于单质，石墨烷属于化合物C．石墨烷中碳元素与氢元素的质量比为12∶1D．石墨烯和石墨烷在氧气中燃烧的产物都只有CO24．碳单质除了金刚石、石墨和C60外，科学家们还合成了C70、C90和C240等，由此作出如下推测：①同一元素可以组成多种单质；②单质可能存在复杂的分子结构；③单质的研究具有广阔的前景。其中正确的是（）A．① B．①③ C．②③ D．①②③四、核心素养5．活性炭有良好的吸附性能，可用于防毒面具材料的制备。为研究活性炭在不同条件下对氯气（Cl2）的吸附性能，（吸附量越大，吸附性能越好），科学工作者们做了系列实验得到如图所示的结果。分析图示可得到的一条结论是。

答案解析部分1．【答案】（1）碳原子排列方式；结构（2）切割玻璃；制铅笔芯；性质（3）C60；60个碳原子【解析】【解答】（1）甲和乙都是由碳元素组成的，但由于碳原子的排列方式不同，二者的物理性质有很大差异。甲是金刚石，碳原子呈空间网状结构，结构紧密；乙是石墨，碳原子呈层状结构，层间易滑动。这说明物质的结构决定性质。

（2）甲（金刚石）是天然存在最硬的物质，可以用来切割玻璃、切割大理石等；乙（石墨）很软，可以用来制铅笔芯、作润滑剂。这说明物质的性质决定用途。

（3）图丙物质是C60，其化学式为C60，该物质的每个分子由60个碳原子构成。

【分析】本题考查碳单质的结构、性质与用途之间的关系。

金刚石（甲）和石墨（乙）都是由碳元素组成的单质，但由于碳原子的排列方式不同，导致它们的物理性质差异很大。金刚石中碳原子以正四面体网状结构排列，结构紧密，因此硬度极大；石墨中碳原子呈层状排列，层与层之间作用力较弱，因此质地柔软，可作润滑剂或铅笔芯。这说明物质的结构决定性质，性质决定用途。

C60（足球烯，图丙）是由60个碳原子构成的分子，形似足球，属于分子晶体，是一种新型碳单质。

物质的结构、性质和用途三者之间的关系是化学学习的重要思路：结构决定性质，性质决定用途。理解碳的不同单质结构，有助于解释其在生活和工业中的广泛应用。2．【答案】（1）瓶内气体由红棕色逐渐变浅至无色（2）烧杯内的水倒吸入集气瓶中（3）吸附能力；疏松多孔【解析】【解答】（1）活性炭具有疏松多孔的结构，能够吸附二氧化氮气体。红棕色二氧化氮气体分子被活性炭吸附后，瓶内气体浓度降低，颜色变浅，直至完全褪色。

（2）活性炭吸附二氧化氮后，瓶内气体体积减小，压强降低。打开弹簧夹后，外界大气压将烧杯中的水压入集气瓶内，形成倒吸现象。

（3）活性炭内部具有大量微孔和细小通道，使其具有巨大的比表面积，具有吸附性，能够吸附气体或溶液中的色素、异味等物质。

【分析】本题考查活性炭的吸附性及其应用，涉及气体性质、气压变化和物质结构等内容。

知识点解析：1.活性炭的结构特点：活性炭是由炭材料经高温活化处理制成的，内部形成大量微孔和中孔，比表面积可达几百到上千平方米每克，因此具有很强的吸附能力，属于物理吸附。

2.吸附现象：活性炭可吸附气体（如二氧化氮、氯气、氨气等）和溶液中的有色物质、异味物质。吸附过程中没有新物质生成，属于物理变化。

3.气压变化与倒吸现象：气体被吸附后，瓶内气体物质的量减少，导致压强小于外界大气压，打开弹簧夹后，外界大气压将液体压入瓶中，这是检验气体被吸收的常用实验方法。

4.判断依据：二氧化氮是红棕色气体，其颜色变化可直接反映气体浓度的变化，便于观察吸附效果。水的倒吸则进一步证明气体被吸收后瓶内气压降低。3．【答案】D【解析】【解答】A：石墨烯是碳的单质，具有超强导电性；石墨烷由碳和氢组成，属于绝缘体，二者导电性不同，说法正确。

B：石墨烯只由碳元素组成，属于单质；石墨烷由碳和氢两种元素组成，属于化合物，说法正确。

C：石墨烷的化学式可写为(CH)n，碳原子与氢原子的个数比为1：1，质量比为12：1，说法正确。

D：石墨烯是碳单质，在氧气中充分燃烧只生成CO2；石墨烷含有碳和氢元素，在氧气中充分燃烧生成CO2和H2O，产物不止CO2，说法错误。

故答案选D。

【分析】本题考查石墨烯与石墨烷（石墨烯氢化物）的结构、分类及燃烧产物。

石墨烯：由碳元素组成的单质，具有优良的导电性、导热性和机械强度。

石墨烷：由碳和氢元素组成的化合物，化学式可表示为(CH)n，具有绝缘性，是石墨烯的氢化衍生物。

单质与化合物：由同种元素组成的纯净物为单质；由不同种元素组成的纯净物为化合物。

燃烧产物：只含碳元素的物质完全燃烧生成CO2；含碳、氢元素的物质完全燃烧生成CO2和H2O。

选项D忽略了石墨烷中含氢元素，导致对燃烧产物的判断错误。4．【答案】D【解析】【解答】①碳元素可以形成金刚石、石墨、C60、C70、C90等多种单质，说明同一元素可以组成多种单质，正确。

②C60、C70等是由分子构成的单质，每个分子含有几十个碳原子，说明单质可能存在复杂的分子结构，正确。

③碳单质的种类不断增多，应用前景广阔（如石墨烯、碳纳米管等），说明单质的研究具有广阔前景，正确。

故答案选D。

【分析】本题考查碳的同素异形体及其多样性。

同素异形体：由同种元素形成的不同单质，如金刚石、石墨、C60等。它们的物理性质不同，但化学性质相似。

C60、C70等是分子晶体，由有限个数的碳原子组成，具有分子结构，不同于金刚石和石墨的原子晶体结构。

碳单质的种类不断丰富，展示了单质研究的广阔空间，也为材料科学、纳米技术等提供了新的研究方向。5．【答案】在压强一定的条件下，温度越低，活性炭对氯气的吸附性能越好（合理即可）【解析】【解答】由图像可知，在相同压强下，5℃时的吸附量大于25℃时的吸附量，25℃时又大于45℃时的吸附量，说明温度越低，活性炭对氯气的吸附能力越强。同时，在相同温度下，随着压强增大，吸附量也增大，说明压强增大有利于吸附。

因此可得出多条结论，例如：在压强一定时，温度越低，活性炭对氯气的吸附性能越好；

在温度一定时，压强越大，活性炭对氯气的吸附性能越好。

答案：在压强一定的条件下，温度越低，活性炭对氯气的吸附性能越好（合理即可）。

【分析】本题考查图表信息分析能力，涉及活性炭的吸附性能与外界条件的关系。

活性炭的吸附属于物理吸附，吸附量受温