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6.1 碳单质的多样性 闯关练 2025-2026学年
初中化学人教版（2024）九年级上册
一、单选题
1．随着科学技术的发展，碳单质不断被发现，如图所示。下列关于碳单质说法正确的是
A．石墨和石墨烯是同种物质
B．金刚石、石墨、C60都是由碳原子构成的
C．石墨和石墨烯都具有优良的导电性，属于化学性质
D．金刚石和石墨物理性质差异大，原因是碳原子排列方式不同
2．金刚石和石墨的微观结构如图，下列有关说法正确的是
A．金刚石和石墨的组成元素不相同 B．构成金刚石和石墨的原子大小不同
C．金刚石和石墨的化学性质相似，物理性质差别很大 D．石墨能导电，所以石墨是金属
3．金刚石、石墨、足球烯是三种典型的碳单质，下列关于它们的说法正确的是
A．都由碳元素组成 B．碳原子排列方式相同
C．都是同一种物质 D．物理性质相似
4．下列有关几种碳单质用途的叙述错误的是
A．用活性炭作冰箱除味剂 B．用焦炭冶炼金属
C．用铅笔芯粉末开启长期未用的铁锁 D．用炭粉和铅制铅笔芯
5．下列用途利用了碳单质的化学性质的是
①石墨作电极 ②制糖工业中用活性炭脱色 ③石墨作润滑剂 ④作燃料 ⑤冶炼金属
A．①②③④ B．②⑤ C．①③⑤ D．④⑤
6．下列有关“碳家族”成员的说法中，错误的是
A．石墨导电性好，可作电池的电极 B．木炭具有可燃性，可用作燃料
C．金刚石硬度大，可制成铅笔芯 D．活性炭吸附性强，可作冰箱除味剂
7．下列物质的用途错误的是
A．石墨做铅笔芯 B．焦炭用于防毒面罩
C．金刚石用来裁玻璃 D．石墨作电极
8．下列说法不能说明碳在常温下化学性质稳定的是
A．用碳素墨水书写档案 B．古代的水墨画保存百年不褪色
C．钻石恒久远，一颗永流传 D．炭雕能吸附室内甲醛
9．相同质量的碳燃烧分别生成和，消耗氧气的质量比是
A． B． C． D．
10．当氧化铜中混有少量木炭粉时，提纯氧化铜的方法是
A．隔绝空气加强热 B．在氧气流中加热混合物
C．先加水溶解，然后过滤 D．通过颜色人工分离
二、填空题
11．碳单质在生产和生活中有着广泛的应用。
（1）下列物质的用途中，利用了石墨能导电的是 （填序号，下同）：利用了金刚石硬度大的是 。
（2）炭雕是活性炭成型技术与传统雕刻工艺的完美结合，因为活性炭有 的结构，具有 能力，所以，炭雕既可以净化室内空气，又可以美化居住环境。
12．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 。
13．请回答下列问题。
(1)如图为碳原子结构示意图，常温下碳的化学性质 （填“活泼”或“不活泼”），其微观原因是 。
(2)激光打印机是常见的办公用品，它所用墨粉的主要成分是极细的碳粉。利用墨粉打印的资料能长时间保存不褪色，是因为 。
14．如图是用木炭高温条件下还原氧化铜的实验装置图，按要求回答下列问题。

(1)该反应在酒精灯上加装了金属网罩，作用是 。
(2)加热一段时间后，观察到被加热的试管中的现象是 ，发生反应的化学方程式为 。
(3)停止加热时，应该 ，再熄灭酒精灯，原因是 。
15．如图是《墨经》记载“立窑烧烟法”的示意图，炉膛口较小，松木置于炉膛中燃烧，瓮中收集的黑烟（主要为炭黑）可用于制墨．请回答下列问题：
(1)水墨画能长时间保存，说明 ；
(2)炭黑产量与炉堂口的大小 （填“有关”或“无关”）；
(3)请你写出炉膛中发生化学变化的化学方程式： 。
16．如图是模拟工业炼铁的微型装置。酒精喷灯加热部分发生反应的化学方程式为 ；在上述反应中，氧化铁发生了 （填“氧化”或“还原”）反应；装置中气球的作用是 。
三、实验题
17．在学习了碳单质的化学性质后，化学兴趣小组的同学们在老师的指导下进行了“木炭还原氧化铜”的实验。装置如图所示，请按要求回答下列问题：
(1)实验过程中，a试管中产生的现象是 ；发生反应的化学方程式为 ，此反应中，氧化铜发生 （填“氧化”或“还原”）反应。
(2)测得加热过程中（假设物质恰好完全反应）有关量与反应时间的关系如图所示，其中正确的是________（填字母）。
A． B．
C． D．
18．化学实验深受同学们的喜爱，同学们在实验室完成木炭粉和氧化铜的实验时发现可能会产生一氧化碳有毒且容易爆炸，实验结束未及时撤出导管澄清石灰水会倒吸，存在安全隐患。于是他们对教材实验装置进行了如图改进：
(1)按如图组装好仪器，检查装置的气密性。加热前，要先从左端通入一段时间氮气后，再关闭旋塞。目的是 。
(2)打开连接MCH陶瓷加热棒的直流电源充分加热，观察到长柄U形玻璃管中的现象为 。发生还原反应的物质有 。
(3)待冷却后打开旋塞，滴入澄清石灰水，发生反应的化学方程式为 。
(4)判断碳粉与氧化铜是否完全反应，最简单的方法是 。
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D C A D D C B D B B
1．D
【详解】A.石墨和石墨烯虽然都是由碳原子构成，但石墨是层状结构，而石墨烯是单层碳原子构成，两者的碳原子排列方式不同，属于两种不同物质，故A 错误；
B.金刚石和石墨是由碳原子直接构成的，而C60 是由C60分子构成的，故B错误；
C.石墨和石墨烯都具有优良的导电性，该性质不需要发生化学变化就能表现出来，属于物理性质，而不是化学性质，故C错误；
D.金刚石和石墨的物理性质差异大，原因是碳原子排列方式不同，故D正确；
故选：D。
2．C
【详解】A、金刚石和石墨均属于碳单质，均是由碳元素组成，不符合题意；
B、金刚石和石墨均是由碳原子构成，原子大小相同，不符合题意；
C、金刚石和石墨均是由碳原子构成，化学性质相似，但是碳原子的排列方式不同，故物理性质差异很大，符合题意；
D、石墨属于非金属单质，不是金属，不符合题意。
故选C。
3．A
【详解】A、金刚石、石墨、足球烯均为碳元素的同素异形体，即由碳元素组成的不同单质，故选项说法正确；
B、三者原子排列方式不同：金刚石为立体网状结构，石墨为层状结构，足球烯（如C60）为球状结构，故选项说法错误；
C、金刚石、石墨和足球烯是同种元素组成的三种不同的物质，故选项说法错误；
D、由于金刚石,石墨和结构中碳原子的排列方式不同,它们的物理性质差别很大，故选项说法错误。
故选：A。
4．D
【详解】A、活性炭具有吸附性，能吸附色素及异味，可作冰箱除味剂，说法正确，不符合题意；
B、焦炭具有还原性，可用于冶炼金属，说法正确，不符合题意；
C、石墨具有润滑作用，铅笔芯由石墨制成，所以用铅笔芯粉末可以开启长期未用的铁锁，说法正确，不符合题意；
D、铅笔芯是由石墨和黏土按照一定比例混合制成的，不含炭粉和铅，说法错误，符合题意。
故选：D。
5．D
【详解】①石墨作电极：利用石墨的导电性，这属于物理性质（电子在石墨层间移动，不涉及化学反应）。
②制糖工业中用活性炭脱色：利用活性炭的吸附性（物理吸附），色素被吸附在活性炭表面，不涉及化学变化。
③石墨作润滑剂：利用石墨的层状结构易滑动的特性，这属于物理性质（摩擦时层间滑动，无化学反应）。
④作燃料：碳燃烧时与氧气反应生成二氧化碳（），利用了碳的可燃性，属于化学性质（涉及化学变化）。
⑤冶炼金属：例如碳还原金属氧化物（如），利用了碳的还原性，属于化学性质（发生氧化还原反应）。
综上，只有④和⑤利用了碳单质的化学性质。
故选D。
6．C
【详解】A、石墨具有导电性，则可作电极，该选项说法正确；
B、木炭具有可燃性，可用作燃料，该选项说法正确；
C、金刚石硬度大，则可用于切割玻璃，而不能作铅笔芯，该选项说法错误；
D、活性炭疏松多孔，具有吸附性，能吸附颜色和异味，则可作冰箱除味剂，该选项说法正确。
故选C。
7．B
【详解】A、石墨质软，且是灰黑色，容易留下痕迹，可用于制铅笔芯，故选项物质的用途正确；
B、活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，可以吸附有毒物质，可用于防毒面罩，而不是焦炭，故选项物质的用途不正确；
C、金刚石是天然存在最硬的物质，可用来做玻璃刀，可用于裁玻璃，故选项物质的用途正确；
D、石墨具有导电性，可用作电极，故选项物质的用途正确。
故选B。
8．D
【详解】A、用碳素墨水书写档案，是因为碳在常温下化学性质稳定，能使档案长期保存，该选项能说明；
B、古代的水墨画保存百年不褪色，是因为墨中含碳，碳在常温下化学性质稳定，该选项能说明；
C、钻石（主要成分是碳）恒久远，一颗永流传，是因为碳在常温下化学性质稳定，该选项能说明；
D、炭雕能吸附室内甲醛，是因为活性炭具有吸附性，属于物理性质，与碳的化学性质稳定无关，该选项不能说明。
故选D。
9．B
【详解】碳燃烧的化学方程式：
碳完全燃烧生成二氧化碳：，碳不完全燃烧生成一氧化碳：。
设碳的质量为克。
在化学方程式中，克碳反应消耗的质量为;
在化学方程式中，克碳反应消耗的质量为。
所以消耗氧气质量比 = 。
因此，相同质量的碳燃烧分别生成和，消耗氧气的质量比是。
故选B。
10．B
【分析】本题考查混合物提纯的方法，涉及氧化铜（）和木炭粉（主要成分是碳，）的性质。提纯的目标是去除木炭粉，保留纯净的氧化铜。
【详解】A.在隔绝空气的条件下加热，碳会与氧化铜发生还原反应：，这会使氧化铜被还原成铜单质，无法得到纯净的氧化铜。因此，该方法不可行，故A项不符合题意；
B.在氧气流中加热时，木炭粉（碳，）与氧气（）反应生成二氧化碳气体（）：，氧化铜在氧气中稳定，不会反应。这样，木炭粉被完全氧化除去，剩下纯净的氧化铜。因此，该方法可行，故B项符合题意；
C.氧化铜和木炭粉都不溶于水，加水后两者均无法溶解。过滤时，它们会一起留在滤纸上，无法分离。因此，该方法不能提纯氧化铜，故C项不符合题意；
D.氧化铜和木炭粉都是黑色固体，颜色相似，难以通过肉眼区分和人工分离。因此，该方法不可行，故D项不符合题意。
【点睛】氧化铜的性质：氧化铜是金属氧化物，常温下为黑色固体，不溶于水，在空气中稳定。
木炭粉的性质：木炭粉主要成分是碳，黑色固体，不溶于水，在氧气（足量）中可燃，生成二氧化碳气体。
提纯原理：利用物质性质的差异（如可燃性）进行分离。
11． ④ ①③ 疏松多孔 吸附
【详解】（1）石墨用作干电池的电极利用了石墨等导电，故填④；
金刚石镶在玻璃刀头上用来裁玻璃，装在钻探机的钻头上，钻凿坚硬的岩层，都是利用了金刚石硬度大的特点，故填①③；
（2）炭雕是活性炭成型技术与传统雕刻工艺的完美结合，因为活性炭有疏松多孔的结构，具有吸附能力，所以，炭雕既可以净化室内空气，又可以美化居住环境。
12．(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。
13．(1) 不活泼 碳原子的最外层电子数为4，不容易得到电子，也不容易失去电子
(2)常温下碳的化学性质稳定
【详解】（1）常温下碳的化学性质不活泼，其微观原因是：碳原子的最外层电子数为4，既不易得到电子，也不易失去电子，因此化学性质不活泼，故填：不活泼；碳原子的最外层电子数为4，不容易得到电子，也不容易失去电子；
（2）利用墨粉打印的资料能长时间保存不褪色，是因为：常温下碳的化学性质稳定，故填：常温下碳的化学性质稳定。
14．(1)集中火焰提高温度
(2) 黑色粉末逐渐变红
(3) 先从水中移出导管 防止水倒流回试管，导致试管炸裂
【详解】（1）碳还原氧化铜实验的条件是高温，酒精灯上加装了金属网罩，可以使火焰集中并提高温度；
（2）碳和氧化铜在高温的条件下生成铜和二氧化碳，化学方程式为：；
（3）反应停止加热时，应先将导管从水中逸出在熄灭酒精灯，防止水倒流回试管导致试管炸裂。
15．(1)常温下碳的化学性质不活泼
(2)有关
(3)
【详解】（1）墨是用炭黑制成的，炭黑的主要成分是碳，水墨画能长时间保存，体现了常温下碳的化学性质不活泼；
（2）炉膛口的大小会影响炉膛氧气含量，会影响燃烧充分程度，进而影响炭黑的产量，此选项正确；
（3）炉膛中发生化学变化为碳与氧气反应生成二氧化碳，方程式为：。
16． 还原 收集尾气，平衡装置内外压强
【详解】碳具有还原性，其在高温下能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为；
物质失去氧的反应是还原反应，在该反应中，氧化铁失去氧变成单质铁，发生还原反应；
该反应放热，温度升高，使得装置内压强增大，且过程可能会产生一氧化碳气体，一氧化碳是空气污染物，故装置中气球的作用是收集尾气，平衡装置内外压强。
17．(1) 黑色固体逐渐变红 还原
(2)D
【详解】（1）木炭与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，则a试管中产生的现象是黑色固体逐渐变红；该反应的化学方程式为；
该反应中，氧化铜失去氧元素，发生还原反应；
（2）A、氧化铜与木炭在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类及质量不变，则试管中铜元素质量不变，图像错误，不符合题意；
B、氧化铜与木炭在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，二氧化碳是气体会逸散到空气中，所以试管中碳元素质量分数逐渐减小，直至木炭与氧化铜恰好完全反应减小为零，图像错误，不符合题意；
C、氧化铜与木炭在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，二氧化碳是气体会逸散到空气中，所以试管中氧元素的质量逐渐减小，直至木炭与氧化铜完全反应减小为零，图像错误，不符合题意；
D、氧化铜与木炭在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，二氧化碳是气体会逸散到空气中，所以试管中固体质量逐渐减少，直至木炭与氧化铜完全反应不再变化，由于生成的铜是固体，所以反应后固体质量不为零，图像正确，符合题意。
故选：D。
18．(1)排尽装置中的空气，防止混有空气爆炸
(2) 黑色固体变成红色 氧化铜/CuO
(3)
(4)观察反应后剩余固体为红色且没有黑色粉末
【详解】（1）一氧化碳具有可燃性，与空气混合会发生爆炸，则先通入氮气，能排尽装置中的空气，防止混有空气爆炸。
（2）碳和氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，则可观察到固体由黑色变为红色；
氧化铜中的氧被夺取，发生了还原反应。
（3）二氧化碳和石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为：。
（4）氧化铜为黑色，碳为黑色，铜为红色，观察反应后剩余固体为红色且没有黑色粉末，则说明碳粉和氧化铜完全反应。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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