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6.1碳单质的多样性
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列劳动实践所对应的化学解释错误的是
选项 劳动实践 化学解释
A 使用煤炉时，用扇子往炉中扇风 提供充足的氧气
B 用纱布分离豆浆和豆渣 利用过滤的原理
C 用镶有金刚石的玻璃刀切割玻璃 金刚石熔点高
D 用葡萄酿酒 物质发生缓慢氧化
A．A B．B C．C D．D
2．下列物质在O2中燃烧，生成的产物不只一种的是
A．C60 B．C2H5OH C．金刚石 D．石墨
3．下列关于碳的各种模型（如图1-3）的说法，正确的是
A．由图1可推测常温下碳的化学性质很活泼
B．由图2可知一个碳原子的质量为12.01g
C．图3中石墨在一定条件下转化为金刚石，碳原子的排列方式发生了改变
D．图3中三种物质完全燃烧后的产物不相同
4．下列客观事实对应的微观解释，不正确的是
A．电解水得到氢气——水中有氢分子
B．闻到浓氨水的特殊气味——分子在不停运动
C．滴水中有1.67×1021个水分子——分子的体积很小
D．金刚石和石墨的硬度不同——碳原子排列方式不同
5．分子、原子、离子都是构成物质的微观粒子。下列物质由离子构成的是
A．Cu B． C． D．
6．下列事实的微观解释中，二者不相符的是
A．碳原子和氧原子属于不同种原子——质子数不同
B．水和过氧化氢的化学性质不同——分子构成不同
C．金刚石与石墨的物理性质不同——原子结构不同
D．氧气在加压后可储存在钢瓶中——分子之间有间隔
7．化学是在分子、原子基础上研究物质组成、结构、变化规律的学科。下列解释不正确的是
A．水变成水蒸气，体积变大，说明分子本身变大
B．金刚石和石墨的物理性质差异大，是因为碳原子的排列方式不同
C．湿衣服在太阳底下干得快，说明温度越高，分子运动越快
D．6CO2＋6H2OR＋6O2，则R中一定含碳、氢、氧三种元素
8．下列对一些事实的解释中不合理的是
选项 事实 解释
A 食盐是咸的，白糖是甜的 不同种物质的性质不同
B 开坛十里香 分子在不断运动
C 氩气作焊接金属的保护气 氩气化学性质不活泼
D 25m3的氧气可以装入0.024m3的钢瓶中 氧分子的体积变小
A．A B．B C．C D．D
9．河南某社区采用“活性炭+超滤膜+紫外线”的工艺进行自来水净化。下列说法错误的是
A．活性炭可吸附水中的色素和异味
B．超滤膜可过滤掉水中的可溶性杂质
C．紫外线可杀菌消毒，属于化学变化
D．净化后的水是混合物
10．下列物质的用途体现了物质的化学性质的是
A．氦气用于填充气球 B．氮气作保护气
C．金刚石用来裁玻璃 D．石墨用作电极
11．下列物质的性质与用途具对应关系正确的是
A．氧气能支持燃烧，可用于火箭发射的燃料
B．氮气熔沸点低，可作保护气
C．氦气的密度小且化学性质不活泼，可用来填充探空气球
D．石墨有导电性，可用于生产铅笔芯
12．下列物质由原子构成的是
A．氯气 B．液氮 C．金刚石 D．氯化钠
二、填空题
13．近年来，我国新能源汽车产业发展迅速。
(1)新能源汽车的电池生产中，一般需添加适量的石墨烯作导电剂，石墨烯是从石墨中剥离出的单层石墨片，写出石墨烯完全燃烧的化学方程式_______。
(2)钴(Co)在电池材料、超级耐热合金、硬质合金、磁性材料等方面应用广泛。如图为钴元素在元素周期表中的部分信息及原子结构示意图，其中Y值为_______。
(3)我国首个兆瓦级“绿电制绿氢”项目运用质子膜电解水制氢气，促进了氢燃料汽车的推广使用，电解水中生成氢气和氧气的体积比是_____。
14．从古代文明到现代科技，从海洋综合利用到月球资源开发，我国一直在向世界展现中国智慧。优秀传统文化博大精深，不胜枚举。
我国是世界上烧制木炭最早的国家之一，木炭具有可燃性，则可用于___________。
15．“沉淀”“过滤”“吸附”是化学实验中分离混合物的常用方法。图一是某自来水厂生产自来水的主要步骤如图，图二是某同学制作的简易净水器。回答下列问题：
(1)根据图一回答有关自来水厂生产自来水有关问题：
①下列有关自来水厂生产自来水的说法正确的是___________；
A．X试剂为絮凝剂，常见的有明矾
B．步骤①②的目的是除去可溶性杂质
C． 净化后的水是纯水
②自来水厂净水时加入氯气是一种高效消毒剂，也可以使用 代替，ClO 读作_____；
③实验室中，过滤操作常用到的仪器有铁架台、烧杯、_________。
(2)根据图一和图二回答下列问题：
①在简易净水器中加入的小卵石、石英砂除去水样中不溶性杂质的过程相当于生产自来水流程中的________操作；
②利用活性炭的________性来除去水样中的色浆和异味。
16．地球是一个美丽的“水球”，表面约71%被水覆盖，淡水仅占总水量的2.5%，其余是海水或咸水。海水淡化是解决人类淡水资源短缺的有效措施。全球海水淡化水用途如图甲所示。海水淡化技术主要有热分离法和膜分离法。热分离法利用蒸发和冷凝分离水与非挥发性物质，能耗大、成本高；膜分离法利用薄膜的选择透过性实现海水淡化，但现有薄膜的水通量低，应用受到限制。有科学家提出，给石墨烯“打上”许多特定大小的孔，制成单层纳米孔二维薄膜，可进行海水淡化。石墨烯海水淡化膜工作原理如图乙所示。
依据上文，回答下列问题。
(1)全球海水淡化水用途排在首位的是_______。
(2)热分离法中，水发生了_______(填“物理变化”或“化学变化”)。
(3)石墨烯海水淡化膜允许______通过。
(4)石墨烯、金刚石和C60均属于碳单质，下列说法正确的是_____(填字母)。
a.都由碳元素组成 b.都由碳原子构成 c.物理性质相似
(5)提出爱护水资源的一条建议：______。
17．下列物质用途与性质对应合理的是( )
A．金刚石用于裁玻璃——硬度大 B．石墨用于制铅笔芯——导电性良好
C．氧气用于气焊——可燃性 D．活性炭用于净水——______
三、实验题
18．活性炭被广泛用于污水处理和空气净化等方面。某校化学小组对活性炭进行以下探究。
【活动一】验证活性炭的吸附能力
(1)取少量品红溶液于试管中，再向试管中加入足量的活性炭。黑色的活性炭小颗粒漂浮在液体中，无法观察品红溶液是否褪色，根据该现象可知活性炭______（填“难溶”或“易溶”）于水。
(2)如图1，甲同学用玻璃棒将脱脂棉推入试管内的液体中，得到澄清无色液体，证明活性炭有吸附能力。乙同学认为甲同学实验结论不严密，乙同学猜想可能是________对品红起到了吸附作用。
(3)丙同学进行了补充实验：取少量品红溶液于试管中，用玻璃棒将脱脂棉推入试管内的液体中，观察到品红溶液______（填“褪色”或“不褪色”），证明甲同学结论正确。
【活动二】探究影响活性炭吸附能力的因素
实验1：探究活性炭的种类对吸附能力的影响
(4)实验如图2，三个锥形瓶中分别放入等质量的炭和等体积的NO ，目的是________
(5)分析图表3，可得出结论_____，吸附能力最强。
实验2：探究活性炭的纯度、用量对吸附能力的影响
利用上述装置进行实验，记录锥形瓶内红色褪去时间如下表：
实验编号 活性炭的纯度 活性炭用量/g 红色褪去时间/s
① 80% 1 60
② 80% 9 45
③ 60% a 55
(6)若得到实验结论：其它条件相同，活性炭的纯度越高、用量越多对于 NO 的吸附效果越好，则表中 a=_____________。
四、综合应用题
19．推断与流程
Ⅰ．水是生命之源，可由多种途径获得水。
【途径一】下面是两种海水淡化的原理示意图。
(1)图1中，加压后钠离子、镁离子等不能通过反渗透膜。写出镁离子符号________
(2)图2中，海水蒸发冷凝得到淡水的过程中，不发生变化的是________（填序号）。
A．分子的质量 B．分子的种类 C．分子的间隔
【途径二】空气制水机能充分利用大气中的水分制出饮用水，其工作原理如下：
(3)①中可阻挡直径________（填“大于”或“小于”）滤孔直径的物质。
(4)③中常用活性炭除去异味，活性炭的作用是________。
Ⅱ．A、B、C、D、E为单质和氧化物中的五种物质，它们有如图所示关系。
已知其中A、B、E为氧化物，D、C为单质，A、E组成元素相同，且A与B反应、B与C反应均生成一种红色金属单质。请根据图示和所给条件回答下列问题：
(5)D物质的化学式：________。
(6)B与C反应的化学方程式：________。
(7)E与C在高温条件下也可以发生化学反应，只生成一种有毒的物质，该反应的化学方程式是________。
(8)从微观角度解释A和E化学性质不同的原因为________。
《6.1碳单质的多样性》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C B C A B C A D B B
题号 11 12
答案 C C
1．C
【详解】A、用扇子往炉中扇风，能为煤的燃烧提供充足的氧气，使燃烧更充分，解释正确。
B、用纱布分离豆浆和豆渣，是利用过滤原理，纱布作为过滤层，让豆浆（液体）通过，豆渣（固体）被截留，解释正确。
C、金刚石用于切割玻璃，是因为金刚石的硬度大（天然存在的最硬物质），而非熔点高，解释错误。
D、葡萄酿酒是葡萄糖在微生物作用下发生缓慢氧化，生成酒精和二氧化碳，解释正确。
故选C。
2．B
【详解】A、C60在氧气中燃烧，生成二氧化碳，A不符合题意；
B、C2H5OH在氧气中燃烧，生成二氧化碳和水，B符合题意；
C、金刚石在氧气中燃烧，生成二氧化碳，C不符合题意；
D、石墨在氧气中燃烧，生成二氧化碳，D不符合题意。
故选B。
3．C
【详解】A、碳原子的最外层电子数是4，常温下化学性质稳定，不符合题意；
B、由图2可知碳原子的相对原子质量为12.01，不符合题意；
C、石墨是层状结构，金刚石是八面体结构，石墨在一定条件下转化为金刚石，碳原子的排列方式发生了改变，符合题意；
D、石墨、金刚石和C60都是碳单质，燃烧产物都为二氧化碳，不符合题意；
故选C。
4．A
【详解】A、电解水生成氢气和氧气，是因为水分子分裂成了氢原子和氧原子，然后氢原子、氧原子分别重新组合形成氢分子、氧分子，大量的氢分子、氧分子分别聚集成氢气、氧气，该事实说明分子是可以再分的。水中不含有氢分子，故选项解释不正确；
B、闻到浓氨水的特殊气味，是因为气味中含有的分子在不断地运动，向四周扩散，使人们闻到，故选项解释正确；
C、一滴水大约有1.67×1021个水分子，说明分子的体积很小，故选项解释正确；
D、金刚石和石墨的硬度不同是由于碳原子排列方式不同的缘故，故选项解释正确。
故选：A。
5．B
【详解】A、Cu由铜原子构成；
B、由镁离子和氯离子构成；
C、由分子构成；
D、由甲烷分子构成。
6．C
【详解】A、元素是质子数相同的一类原子的总称，碳原子和氧原子属于不同种原子，是因为质子数不同，正确；
B、由分子构成的物质，分子是保持物质化学性质的最小粒子，水和过氧化氢分子构成不同，故化学性质不同，正确；
C、金刚石与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，不是因为原子结构不同，错误；
D、分子之间存在间隔，加压后，分子之间的间隔变小，故氧气在加压后可储存在钢瓶中，正确。
7．A
【详解】A、水变成水蒸气，体积变大，是因为水分子间的间隔变大，水分子本身不变，说法错误，符合题意；
B、金刚石和石墨的物理性质差异大，是因为碳原子的排列方式不同，说法正确，不符合题意；
C、湿衣服在太阳底下干得快，说明温度越高，分子运动速率越快，说法正确，不符合题意；
D、，根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类及数目不变，反应前有6个碳原子、18个氧原子和12个氢原子，反应后有12个氧原子和1个R分子，则1个R分子中含有6个碳原子、6个氧原子和12个氢原子，故R的化学式为，则R中一定含碳、氢、氧三种元素，说法正确，不符合题意。
故选：A。
8．D
【详解】A、食盐是咸的，白糖是甜的，是因为不同物质性质不同，故A解释合理；
B、开坛十里香，是因为酒精中含有的分子是在不断地运动的，向四周扩散，使人们闻到酒的香气，故B解释合理；
C、由于氩气化学性质不活泼，则氩气可用作焊接金属的保护气，故C解释合理；
D、25m3的氧气可以装入0.024m3的钢瓶中，是因为氧分子之间有一定的间隔，在加压时分子之间的间隔变小，而分子本身的体积不变，故D解释不合理；
故选：D。
9．B
【详解】A、活性炭具有疏松多孔结构，有吸附性，可吸附水中的色素和异味，选项正确，不符合题意；
B、超滤膜只能过滤除去水中的难溶性杂质，无法去除可溶性杂质，选项错误，符合题意；
C、紫外线杀菌消毒时会使细菌的蛋白质变性，有新物质生成，属于化学变化，选项正确，不符合题意；
D、该净化工艺无法除去水中可溶性离子，净化后的水仍含多种物质，属于混合物，选项正确，不符合题意。
故选B。
10．B
【详解】A、氦气用来充气球是因为氦气的密度比空气的小，利用了氦气的物理性质；
B、氮气作保护气，是利用常温下化学性质稳定，是利用了氮气的化学性质；
C、金刚石用来裁玻璃，是因为金刚石的硬度大，是利用了金刚石的物理性质；
D、石墨用作电极，是因为石墨有优良的导电性，是利用了石墨的物质性质；
故选B。
11．C
【详解】A、氧气能支持燃烧，可用作火箭发射的助燃剂，氧气不具有可燃性，不能用作燃料，故A选项不符合题意；
B、氮气化学性质稳定，可作保护气，故B选项不符合题意；
C、氦气的密度小且化学性质不活泼，可用来填充探空气球，故C选项符合题意；
D、石墨有导电性，可用作电极，石墨生产铅笔芯和导电性无关，故D选项不符合题意。
故选C。
12．C
【详解】A. 氯气由氯分子构成，选项错误；
B. 液氮由氮分子构成，选项错误；
C. 金刚石由碳原子直接构成，选项正确；
D. 氯化钠由钠离子和氯离子构成，选项错误。
故选C。
13．(1)
(2)2
(3)2:1
【详解】（1）石墨烯是由碳元素组成的碳单质，具有可燃性，在氧气中完全燃烧生成二氧化碳，化学方程式为；
（2）由元素周期表中的一格可知，汉字左上方数字表示原子序数，在原子中，原子序数=质子数=核外电子数，故；
（3）电解水中生成氢气和氧气的体积比是。
14．作燃料
【详解】木炭具有可燃性，则可用于作燃料。
15．(1) A 二氧化氯 漏斗、玻璃棒
(2) 过滤 吸附
【详解】（1）①A、X试剂为絮凝剂，常见的有明矾，明矾溶于水形成的胶状物具有吸附性，可以续费悬浮杂质，并加速其沉降，故说法正确；
B、步骤①沉降，步骤②过滤的目的是除去难溶性杂质，故说法错误；
C、净化后的水还含有可溶性杂质，属于混合物，不是纯水，故说法错误；
故选A；
②ClO 读作二氧化氯；
③实验室中，过滤操作常用到的仪器有铁架台、烧杯、漏斗、玻璃棒；
（2）①在简易净水器中加入的小卵石、石英砂除去水样中不溶性杂质的过程，实现了固液分离，相当于生产自来水流程中的过滤操作；
②活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，可以吸附色素和异味，则利用活性炭的吸附性来除去水样中的色浆和异味。
16．(1)市政供水
(2)物理变化
(3)水分子/H2O
(4)a
(5)淘米水浇花等（合理即可）
【详解】（1）由图1可得，市政供水占比62%，排在首位；
（2）由材料“热分离法利用蒸发和冷凝分离水与非挥发性物质”可知此过程没有新物质生成，属于物理变化；
（3）由图2可知水分子可以穿过石墨烯海水淡化膜而其它离子不可以穿过；
（4） a、石墨烯、金刚石和 C60属于碳单质，都由碳元素组成，故a正确；
b、石墨烯、金刚石由碳原子构成， C60由分子构成，故b错误；
c、石墨烯、金刚石和 C60属于碳单质，都由碳元素组成，但是碳原子的排列方式不同，物理性质差异较大，故c错误；
故选：a；
（5）保护水资源可以节约用水，可以防止水污染，所以可以一水多用，例如淘米的水用来浇花，洗衣服的水用来冲厕所等，生活污水净化处理后再排放等。
17． A 吸附性
【详解】A、金刚石是自然界中硬度最大的物质之一，硬度大的性质使得它能够切割硬度相对较小的玻璃，所以金刚石用于裁玻璃是因为其硬度大，该选项合理。
B、石墨用于制铅笔芯，是因为石墨质软，刻画时容易留下痕迹（即有滑腻感、质软），而不是因为导电性良好；石墨导电性良好这一性质，主要用于制作电极等，该选项不合理。
C、氧气用于气焊，是利用氧气能支持燃烧（助燃性），使燃料充分燃烧产生高温，从而焊接金属；氧气本身不具有可燃性，可燃性是指物质能够燃烧的性质，该选项不合理。
D、活性炭用于净水，是因为活性炭具有吸附性，可以吸附水中的色素和异味等杂质。
故选A。第②空填吸附性。
18．(1)难溶
(2)脱脂棉
(3)不褪色
(4)控制变量唯一，排除活性炭的质量和二氧化氮的体积不同对实验的干扰
(5)超市竹炭
(6)9
【详解】（1）黑色的活性炭小颗粒漂浮在液体中，说明活性炭难溶于水；
（2）由于脱脂棉也是疏松的，所以还可能是脱脂棉对品红起吸附作用；
（3）由于甲同学的结论是正确的，所以能说明脱脂棉对品红没有吸附作用，故答案填：不褪色；
（4）对比实验控制变量要唯一，三个实验中只有活性炭的种类不同，所以实验的探究目的是探究不同种活性炭吸附能力的强弱，因此控制活性炭的质量和二氧化氮的体积相同的目的是：控制变量唯一，排除活性炭质量和二氧化氮的体积不同对实验的干扰。
（5）由图3可知，二氧化氮颜色褪去所用时间越短，说明活性炭的吸附能力越强，故超市竹炭的吸附能力最强。
（6）其它条件相同，活性炭的纯度越高、用量越多对于 NO 的吸附效果越好。实验①和②对比，活性炭的纯度相同，能说明活性炭的用量越大，吸附效果越好；②和③形成对照，应该体现出活性炭的纯度越高，吸附效果越好，所以活性炭的质量应该是相等的，所以a取9g。
19．(1)
(2)AB
(3)大于
(4)吸附水中的色素及异味
(5)
(6)
(7)
(8)分子构成不同
【详解】（1）镁离子的离子符号为；
（2）图2中，海水蒸发冷凝得到淡水的过程中，没有新物质生成，属于物理变化，则分子的质量、分子的种类不变，该过程中水蒸发变为水蒸气，水蒸气冷凝成水，水分子间的间隔发生了改变，故选：AB；
（3）①空气过滤装置中可阻挡直径大于滤孔直径的物质；
（4）③中常用活性炭除去异味，是因为活性炭具有吸附性，能吸附水中的色素及异味；
（5）A、B、E为氧化物，D、C为单质，A与B反应、B与C反应均生成一种红色金属单质，即铜，A、E组成元素相同，A与B反应、B与C反应均生成E，碳与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，一氧化碳与氧化铜在加热条件下反应生成铜和二氧化碳，则A为一氧化碳、B为氧化铜、C为碳、E为二氧化碳；A（一氧化碳）与D反应、C（碳）与D反应均生成E（二氧化碳），一氧化碳在氧气中燃烧生成二氧化碳，碳在氧气中燃烧生成二氧化碳，则D为氧气；综上可知，D为氧气，其化学式为；
（6）由第（5）小问分析可知，B为氧化铜、C为碳，则B与C反应是碳与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，化学方程式为；
（7）由第（5）小问分析可知，C为碳、E为二氧化碳，碳与二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳，一氧化碳有毒，该反应的化学方程式为；
（8）由第（5）小问分析可知，A为一氧化碳、E为二氧化碳，一氧化碳由一氧化碳分子构成，二氧化碳由二氧化碳分子构成，由分子构成的物质，分子是保持其化学性质的最小粒子，所以二者化学性质不同，故填：分子构成不同。

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