课题1 碳单质的多样性第1课时【基础达标】1.金刚石的下列用途，不是利用它的高硬度的是（ ）ABC D【答案】C【解析】A、金刚石用作钻头，利用的是其硬度大的性质，不符合题意；B、金刚石用作轴承，利用的是其硬度大的性质，不符合题意；C、金刚石用作钻戒，利用的是其折光的性质，符合题意；D、金刚石用作刻刀，利用的是其硬度大的性质，不符合题意。故选C。2.电车与电缆接触的部分称作“电刷”。用石墨制作“电刷”主要是因为石墨（ ）A常温下呈固态B具有可燃性 C难溶于水D具有导电性【答案】D【解析】用石墨制作“电刷”主要是因为石墨具有良好的导电性，与石墨呈固态、具有可燃性，难溶于水无关。故选D。3.金刚石和石墨都是由碳元素组成的碳单质，两者物理性质存在明显差异的原因是（ ）A原子种类不同B原子大小不同C原子质量不同D原子排列方式不同【答案】D【解析】金刚石和石墨的物理性质差异很大是因为它们的原子排列方式不同，金刚石中，碳原子的排列方式是正八面体结构，而石墨中的碳原子的排列方式是层状结构。故选D。4.金刚石、石墨和都是由碳元素组成的单质，下列说法正确的是（ ）A它们都是黑色固体B它们的碳原子排列方式不同C它们都能导电D它们的物理性质相同【答案】B【解析】A、无色透明的金刚石、灰色的石墨、足球状的C60都是由碳元素组成的单质，它们都不是黑色固体。A不正确；B、金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，但是由于它们的原子排列方式不同，因此它们的性质存在着明显差异。B正确；C、石墨具有导电性，金刚石、C60都不能导电。所以它们不都能导电。C不正确；D、金刚石是自然界中最硬的物质，石墨很软，C60分子形似足球。它们的物理性质不相同。故选B。5.如图是金刚石、石墨的结构示意图，下列说法不正确的是（ ）A它们的化学式都可以用“C”表示B石墨转化成金刚石是物理变化C金刚石与石墨的原子排列方式不同D石墨很软，有滑腻感【答案】B【解析】A、金刚石和石墨都为碳单质，化学式为C，该选项说法正确；B、石墨和金刚石为不同的物质，则石墨转化成金刚石的过程中有新物质生成，属于化学变化，该选项说法不正确；C、金刚石中碳原子排列成立体结构，石墨中碳原子排列成平面层状结构，则它们的原子排列方式不同，该选项说法正确；D、石墨很软，有滑腻感，该选项说法正确。故选B。6.（2024青岛）物质都是由微观粒子构成的。下列物质由原子构成的是（ ）A氢气B一氧化碳C金刚石D氯化钠【答案】C【解析】A、氢气属于气态非金属单质，由氢分子构成，不符合题意；B、一氧化碳是由非金属元素组成的化合物，由一氧化碳分子构成，不符合题意；C、金刚石属于碳单质，由碳原子构成，符合题意；D、氯化钠是由金属元素和非金属元素组成的化合物，由钠离子和氯离子构成，不符合题意。故选C。7.物质的性质决定用途，以下物质的用途主要利用了物质的化学性质的是（ ）A稀有气体用于霓虹灯B金刚石用于切割玻璃C氮气填充灯泡D石墨用做电极【答案】C【解析】A、稀有气体用于霓虹灯，是利用稀有气体通电发出不同颜色的光，不需要发生化学变化就能表现出来，是利用了其物理性质，故A错误；B、金刚石用于切割玻璃，是利用金刚石硬度大的性质，不需要发生化学变化就能表现出来，是利用了其物理性质，故B错误；C、氮气填充灯泡是利用了氮气的化学性质稳定，需要通过化学变化才表现出来，是利用了其化学性质，故C正确；D、石墨用作电极，是利用石墨的导电性，不需要发生化学变化就能表现出来，是利用了其物理性质，故D错误；故选C。8.下图为几种碳单质的结构模型图，根据所学知识回答下列问题：(1)图中的小球代表的是 。(2)图中单质C是由 构成的。(3)“没有金刚钻，别揽瓷器活”，说明金刚石具有 的特点。(4)三种碳单质的物理性质存在差异的原因是 。【答案】(1)碳原子(2)C60分子(3)硬度大(4)碳原子排列方式不同【解析】（1）A、B、C均是由碳单质构成，则图中的小球代表碳原子。（2）C物质是碳60分子，它是由C60分子构成的。（3）金刚石是天然存在硬度最大的物质，其具有硬度大的特点。（4）三种碳单质的物理性质存在差异的原因是碳原子排列方式不同。9.物质的结构与性质、用途有密切关联，根据下图回答问题：(1)图A表示的物质是由 （填“分子”或“原子”）构成。(2)图B、C所表示的两种物质的物理性质不同的原因是 。(3)图D中向盛有红棕色气体的烧瓶中投入若干块木炭，连接好装置，稍待片刻，能看到红棕色变浅。从微观结构上分析，木炭具有 的结构，具有吸附性。【答案】(1)分子(2)碳原子排列方式不同(3)疏松多孔【解析】（1）物质A是富勒烯，即C60，其是由C60分子直接构成的，故填分子；（2）B是石墨、C是金刚石，金刚石和石墨都属于碳单质，但金刚石中碳原子以三维立体网状排列，石墨则是六元环网状层层堆叠，碳原子的排列方式不同，故其物理性质有很大差异；（3）稍待片刻，能看到红棕色变浅，是因为木炭具有疏松多孔的结构，其具有吸附性，吸附了二氧化氮分子，使得二氧化氮浓度变小，故其颜色变浅。10.“极目楚天，共襄星汉”是2024年“中国航天日”的主题。4月25日，神舟十八号载人飞船（简称“神十八”）顺利发射入轨，该飞船上使用了多种高新科技。水的净化再利用：“生命吸管”是一种类似的净水装置（如下图），椰壳活性炭可以消除异味、提升口感，是利用了它的 性。【答案】吸附【解析】椰壳活性炭疏松多孔，具有吸附性，可以消除异味、提升口感，是利用了它的吸附性。11.阅读下面科普短文。请回答下列问题。石墨烯改变世界的神奇新材料石墨烯是一种单层碳原子晶体，石墨烯的厚度只有，是目前为止最薄的二维纳米碳材料。石墨烯具有优良的性能，在纺织、电子等领域具有广泛应用。纺织领域是石墨烯应用的新兴领域，纺织面料掺入石墨烯后，在低温情况下，石墨烯可将来自远红外线的热量传送给人体，改善人体微循环系统，促进新陈代谢石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管，因此有希望应用于全新超级计算机的研发。2004年，科学家用一种非常简单易行的机械剥离法得到石墨烯，之后，制备石墨烯的新方法层出不穷，工业上可采用甲烷（CH4）在高温和催化下分解制取石墨烯，同时产生氢气。随着科技水平的提升，石墨烯的应用前景会十分广阔。(1)石墨烯是由 （填“分子”“原子”或“离子”）构成的。(2)从材料可知，石墨烯在纺织面料中的作用是 。(3)石墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发，是因为 。(4)请写出工业上制取石墨烯的化学方程式： 。【答案】(1)原子(2)在低温情况下，石墨烯可将来自远红外线的热量传送给人体，改善人体微循环系统，促进新陈代谢(3)石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管(4)【能力提升】12. “碳家族”的成员很多，用途很广。下列说法正确的是（ ）A石墨不具有导电性BC60单质是由碳原子直接构成的C活性炭具有吸附性D金刚石和石墨里碳原子的排列方式相同【答案】C【解析】A、石墨具有良好的导电性，不符合题意；B、C60由C60分子构成，不符合题意；C、活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，符合题意；D、金刚石和石墨均是碳原子构成，但是碳原子的排列方式不同，不符合题意。故选C。13.下列关于碳的各种模型（如图）的说法，不正确的是（ ）A图1是碳原子的原子结构示意图，由图可知碳原子的质子数、电子数均为6B由图2可知一个碳原子的质量为12.01C图3中三种物质都由碳元素组成D图3中石墨与金刚石的结构不同，所以物理性质也不同【答案】B【解析】A、由碳原子的结构示意图可知，碳原子的质子数、核外电子数均为6，故此项正确；B、根据元素周期表中碳元素的相关信息，碳的相对原子质量是12.01，而不是一个碳原子的质量，故此项错误；C、图3中三种物质都是由碳元素组成的单质，故此项正确；D、石墨与金刚石物理性质不同是因为碳原子排列方式不同或结构不同，故此项正确。故选B。14.（2024湖北模拟）阅读科普短文，回答下列问题。碳元素是人类接触和利用最早的元素之一。由碳元素组成的单质可分为无定形碳、过液态碳和晶形碳三大类，如图1。石墨是制铅笔芯的原料之一，在16世纪被发现后，曾被误认为是含铅的物质。直到18世纪，化学家将石墨与共熔后产生，才确定了它是含碳的物质。碳纤维既有碳材料的固有本质特性，又有纺织纤维的柔软可加工性，综合性能优异。目前，我国已形成碳纤维生产、碳纤维复合材料成型，应用等产业链，碳纤维复合材料应用领域分布如图2。科学界不断研发出新型碳材料，碳气凝胶就是其中一种。碳气凝胶具有优良的吸附性能，在环境净化中发挥重要作用。我国科研人员在不同温度下制备了三种碳气凝胶样品，比较其对的选择性吸附性能。他们在不同压强下测定了上述样品对混合气体中吸附的选择性值，实验结果如图3。图中选择性值越高，表明碳气凝胶对的选择性吸附性能越好。(1)活性炭属于 （填字母）。A过渡态碳B无定形碳C晶形碳(2)由图2可知，我国碳纤维复合材料应用占比最高的领域是 。(3)下列说法正确的是 （填字母）。A石墨是一种含铅的物质B金刚石中含有碳元素C碳材料有广阔的应用和发展前景D碳气凝胶可以净化空气(4)对比图3中三条曲线，得到的实验结论是 。【答案】(1)B(2)工业应用(3)BCD(4)温度越低，压强越大，碳气凝胶对CO2的选择性吸附性能越好【解析】（1）由图1可知，活性炭属于无定形碳；故选B；（2）由图2可知，我国碳纤维复合材料应用占比最高的领域是工业应用；（3）A、石墨是一种单质，该选项说法错误；B、金刚石是由碳元素组成的纯净物，金刚石中含有碳元素，该选项说法正确；C、由材料可知，碳材料其有广阔的应用和发展前景，该选项说法正确；D、由材料可知，碳气凝胶可以净化空气，该选项说法正确；故选BCD；（4）对比图3中三条曲线，温度越低，压强越大选择性值，气凝胶对CO2的选择性吸附性能越好，得到的实验结论是温度越低，压强越大，碳气凝胶对CO2的选择性吸附性能越好，故填：温度越低，压强越大，碳气凝胶对CO2的选择性吸附性能越好。【拓展延伸】15.现代科学又发现了H3、C60、C90、N5、N60、，据此可作出的推测是（ ）同一种元素可以形成多种单质同种元素构成的物质不一定是纯净物单质可能存在复杂的分子结构 同种元素形成的单质之间可能存在更多的相互转化。A只有B只有C只有D【答案】D【解析】同一种元素可以形成多种单质，如氧元素可以形成氧气、臭氧，碳元素可以形成金刚石、石墨，该说法正确； 同种元素构成的物质有多种，故同种元素构成的物质