资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
6.1神秘的碳家族
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．“碳海绵”是已知最轻的固体材料，密度仅，是一种良好的绝缘材料，其主要成分是石墨烯和碳纳米管等。下列关于“碳海绵”性质的推测正确的是
A．“碳海绵”不能浮在水面上 B．“碳海绵”是一种新型的化合物
C．“碳海绵”导电性良好 D．“碳海绵”燃烧会产生二氧化碳
2．下列物质的性质与用途具有对应关系的是
A．金刚石硬度大，可用于切割玻璃
B．镁有银白色光泽，可用作制烟花
C．石墨具有导电性，可用于制作铅笔芯
D．碳酸氢铵受热易分解，可用作氮肥
3．如图，东晋王珣的《伯远帖》被列为“天下十大行书”之一，保存至今仍不变色，主要是因为其所用墨汁中的炭黑
A．是黑色固体 B．具有吸附性 C．具有还原性 D．常温下化学性质稳定
4．金刚石的下列用途，不是利用它的高硬度的是
A． B．
C． D．
5．下列关于一氧化碳的说法错误的是
A．一氧化碳有毒，能与血液中的血红蛋白结合，使人缺氧
B．一氧化碳具有可燃性，可作燃料
C．一氧化碳具有还原性，可用于冶炼金属
D．一氧化碳能使澄清石灰水变浑浊
6．如图所示的元代夏永创作的一幅绢本墨笔画——《岳阳楼图》现藏于北京故宫博物院，保存了这么长时间也没变色，是因为墨汁中的炭黑具有的性质是
A．可燃性 B．还原性 C．很强的吸附能力 D．常温下化学性质不活泼
7．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
8．自来水生产中加入活性炭的作用是
A．消毒杀菌 B．吸附异味 C．凝聚小颗粒 D．氧化有机物
9．关于碳的燃烧，下列说法中正确的是
A．C60结构稳定，不能燃烧 B．碳和氧气反应一定会生成CO2
C．碳的燃烧是放热反应 D．碳在氧气中燃烧的产物一定是纯净物
10．下列有关碳单质的说法，正确的是
A．石墨有优良的导电性，可以用作电极
B．活性炭和石墨都是碳的单质，都可用来填充防毒面具
C．在一定条件下，石墨可转化为金刚石，这个变化是物理变化
D．金刚石、石墨和都是黑色固体
11．下列关于碳单质的说法正确的是
A．木炭的吸附性比活性炭强
B．一定条件下可用石墨制得金刚石
C．碳单质物理性质不同的原因是碳原子的结构不同
D．金刚石、石墨都是无色固体
12．下列对一些事实的解释错误的是
事实 解释
A 书写档案规定必须使用碳素墨水 常温下碳的化学性质稳定
B 石墨能够做干电池电极材料 石墨具有优良的导电性
C 焦炭可以把铁从它的氧化物矿石里还原出来 焦炭具有氧化性
D 制糖工业中用活性炭做脱色剂制白糖 活性炭具有吸附性
A．A B．B C．C D．D
二、填空题
13．宋代《墨经》记载“立窑烧烟法”的示意图如图所示，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。
(1)炭黑中加入天然胶等制成墨，水墨画历久弥新，体现了炭黑______的性质。
(2)“立窑烧烟法”利用了松木的_______(填“完全”或“不完全”)燃烧。
(3)炭黑产量与炉膛口的大小______(填“有关”或“无关”)。
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．很多同学可能爱咀嚼甘蔗，你知道甘蔗是怎样变成白糖的吗？明代科学著作《天工开物》中记载了以甘蔗为原料制取白糖的过程：“轧蔗取浆”、“其滓①为薪”、“取汁煎糖”。某蔗糖的制备的流程如下（注①“滓”是指沉淀的杂质）
(1)操作A名称是_______。
(2)糖汁呈棕黄色，工业上可加入_______对糖汁进行脱色处理。
(3)由甘蔗制得蔗糖的整个过程中主要是_______（选填“物理”或“化学”）变化。
16．认真阅读下列科普短文。
“人才济济”的碳家族
墨是文房四宝之一，在我国书法和绘画中发挥了重要作用。《天工开物》中就有制墨的记载：将桐油、猪油、松枝等进行不完全燃烧，取其产生的黑色粉状物质（主要成分是碳）加水、加胶制成液体，浇注在模具中，干燥后即成墨。
墨的主要成分是炭黑，结构与石墨类似。从石墨中剥离得到的单层石墨片即石墨烯，它被喻为“改变世界的神奇材料”，有优异的导电导热性、超出钢铁数十倍的强度和极佳的透光特性。如果我们把石墨（结构如图所示）当作一本书，其中的每一页纸都可以被认为是石墨烯。
石墨的碳层间距是0.335nm（），能够嵌入锂离子，目前被广泛应用于锂离子电池负极材料。但地球上锂资源有限，钠资源更为丰富，现在正不断加大钠离子电池的研发。石墨的碳层难以嵌入钠离子，与石墨结构相似的物质——硬碳，其结构中存在相互扭曲的碳层，碳层间距约为0.37~0.40nm，能够嵌入钠离子，因此硬碳成为钠离子电池负极材料的优秀候选者。
依据短文内容，回答下列问题：
(1)推测桐油、猪油、松枝中一定含________元素。
(2)写出石墨烯的一条物理性质________。
(3)钠离子电池负极材料的优秀候选者是硬碳而不是石墨，原因是________（从结构角度分析）。
17．单层石墨称为石墨烯，这种“只有一个碳原子厚的碳薄片”被公认为是目前世界上最薄、最坚硬、传导电子速度最快的材料。下列关于石墨烯的叙述，正确的是( )
A．石墨烯的化学式为C B．石墨烯的硬度小于金刚石
C．石墨烯属于化合物 D．石墨烯中碳元素的化合价为______
三、简答题
18．古代经典诗词、书画精品是中华民族传统文化的瑰宝。
(1)从分子的角度解释唐代诗句“山城斜路杏花香”所描述的现象_________。
(2)元代著名水墨画《富春山居图》保存至今不变色的原因是___________。
19．交流讨论，为什么金刚石和石墨具有不同的物理性质，化学性质却很相似？
20．“生命宝贵，安全第一”。青少年必须增强安全意识和掌握应急措施。简要回答以下问题。
(1)衣物、家具和纸箱等一般性火灾可以用水浇灭，其灭火原理是什么？
(2)无人的室内发生火灾为什么不要急于打开门窗？
(3)家用化石能源如果燃烧不充分就会产生一氧化碳，在家庭中怎样急救轻度一氧化碳中毒的患者？
四、实验题
21．如图是木炭还原氧化铜的实验装置图。

(1)刚开始加热，试管②中立即产生气泡，澄清石灰水没有变浑浊，其原因是_______。酒精灯加网罩的作用是_______。
(2)继续持续加热时，试管①中观察到的现象是____，发生反应的化学方程式为____。
(3)实验结束时，应先_____，再____，并用弹簧夹夹紧胶皮管，直到试管冷却到室温。
《6.1神秘的碳家族》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D A D C D D D B C A
题号 11 12
答案 B C
1．D
【详解】 A、水的密度为1 g/cm （即1000 mg/cm ）。“碳海绵”密度为0.16 mg/cm ，远小于水的密度。物体密度小于液体密度时能浮在液面上。因此，“碳海绵”能浮在水面上，选项A说法错误。
B、化合物是由两种或更多种不同元素组成的纯净物。而“碳海绵”主要成分是石墨烯和碳纳米管，二者均为碳元素组成的单质，因此选项B说法错误。
C、碳海绵”是“良好的绝缘材料”，绝缘材料指不导电或导电性极差的物质（如橡胶）。因此，“碳海绵”导电性不好，选项C说法错误。
D、“碳海绵”主要成分是碳单质。碳在氧气中充分燃烧生成二氧化碳。因此，选项D正确。
故选D。
2．A
【详解】A、金刚石硬度大，可用于切割玻璃，A选项正确；
B、镁燃烧时发出耀眼的白光，可用作制烟花，不是因为镁有银白色光泽，B选项错误；
C、石墨质软且为黑色，可用于制作铅笔芯，不是因为石墨具有导电性，C选项错误；
D、碳酸氢铵含有氮元素，可用作氮肥，不是因为碳酸氢铵受热易分解，D选项错误。
故选：A。
3．D
【详解】东晋王珣的《伯远帖》被列为“天下十大行书”之一，保存至今仍不变色，主要是因为其所用墨汁中的炭黑常温下化学性质稳定，即使受日光照射或与氧气接触，也不易起变化。
故选D。
4．C
【详解】
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。
5．D
【详解】A、一氧化碳有毒，易与血红蛋白结合而使人缺氧窒息，选项正确；
B、一氧化碳具有可燃性，是常用的气体燃料，选项说法正确；
C、一氧化碳在高温下能还原某些金属氧化物，例如在炼铁中还原氧化铁，具有还原性，做还原剂，选项正确。
D、一氧化碳不与氢氧化钙反应，因此不会使澄清石灰水变浑浊。选项错误。
故选D。
6．D
【详解】墨是用炭黑制成的，炭黑的主要成分是碳，元代夏永创作的一幅绢本墨笔画——《岳阳楼图》保存了这么长时间也没变色，是因为在常温下碳的化学性质不活泼，不易与气体物质发生化学反应；
故选D。
7．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。
8．B
【详解】活性炭具有吸附性，能够吸附色素和异味等，因此自来水生产中加入活性炭的作用是吸附异味；
故选：B。
9．C
【详解】A.属于碳单质，碳单质具有可燃性，所以C60可以燃烧，A错误：
B.碳在氧气中完全燃烧生成二氧化碳，不完全燃烧生成一氧化碳，B错误；
C.燃烧都是放热反应。C正确；
D.碳在氧气中燃烧时可能同时发生完全燃烧和不完全燃烧，同时产生二氧化碳和一氧化碳，故产物可能是混合物，D错误。
故选C。
10．A
【详解】A、石墨属于碳单质，具有优良的导电性，常被用作电极材料，如干电池的电极。A选项正确。
B、活性炭和石墨都是碳的单质，但性质不同。活性炭具有疏松多孔的结构，能吸附气体和杂质，因此常用于填充防毒面具（如吸附有毒气体）。石墨虽也是碳单质，但结构致密，主要用于导电材料（如电极），不具备强吸附性，不能用于防毒面具。B选项错误。
C、在高温高压条件下，石墨可转化为金刚石，但此过程涉及碳原子排列方式的改变（石墨为层状结构，金刚石为立体网状结构），属于化学变化（有新物质生成）。物理变化只改变形态或状态，不改变分子结构。C选项错误。
D、金刚石通常为无色透明固体；石墨为灰黑色固体；为黄色或棕色固体，不是黑色。因此，三者颜色不一致。D选项错误。
故选A。
11．B
【详解】A、木炭和活性炭均具有吸附性，但活性炭的化学性质比木炭活泼，该选项说法不正确；
B、石墨和金刚石都为碳单质，则一定条件下，可用石墨制得金刚石，该选项说法正确；
C、金刚石、石墨等这些碳单质的物理性质不同，是因为碳原子排列方式不同，该选项说法不正确；
D、金刚石为无色透明的固体，石墨为深灰色固体，该选项说法不正确。
故选B。
12．C
【详解】A、常温下碳的化学性质稳定，所以书写档案规定必须使用碳素墨水以保持长久，不符合题意；
B、石墨具有优良的导电性，所以石墨能够做干电池的电极材料，不符合题意；
C、焦炭可以把铁从它的氧化物矿石里还原出来是因为焦炭具有还原性，符合题意；
D、活性炭具有吸附性，所以制糖工业中用活性炭做脱色剂制白糖，不符合题意；
故选C。
13．(1)常温下化学性质稳定
(2)不完全
(3)有关
【详解】（1）炭黑中加入天然胶等制成墨，水墨画历久弥新，体现了炭黑常温下化学性质稳定，很难与其它物质发生化学变化，故填常温下化学性质稳定。
（2）松木完全燃烧后生成二氧化碳和水等，不会生成炭黑，所以“立窑烧烟法”利用了松木的不完全燃烧，故填不完全。
（3）炉膛口大，会进入较多的空气，松木完全燃烧，不会生成炭黑，炉膛口小，进入的空气少，松木不完全燃烧能够生成炭黑，所以炭黑产量与炉膛口的大小有关，故填有关。
14．作燃料
【详解】木炭具有可燃性，则可用于作燃料。
15．(1)过滤
(2)活性炭
(3)物理
【详解】（1）操作A是将不溶性固体和液体分离，故操作是：过滤；
（2）活性炭具有吸附性，能给糖脱色；
（3）整个制糖过程中没有新物质生成，属于物理变化。
16．(1)碳/C
(2)优异的导电导热性（合理即可）
(3)硬碳结构中存在相互扭曲的碳层，且碳层间距比石墨大（合理即可）
【详解】（1）根据题干可知，桐油、猪油、松枝等进行不完全燃烧，会产生主要成分是碳的黑色粉状物质。根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，所以可推测桐油、猪油、松枝中一定含碳（C）元素。
（2）物理性质是不需要发生化学变化就能表现出来的性质。文中提到石墨烯有优异的导电导热性、极佳的透光特性，这些都属于物理性质。
（3）从结构角度分析，文中明确指出石墨的碳层难以嵌入钠离子，而硬碳结构中存在相互扭曲的碳层，且碳层间距较大（约为0.37~0.40nm），这种结构特点使其能够嵌入钠离子，所以硬碳成为钠离子电池负极材料的优秀候选者。
17． A 0
【详解】A、根据题干可知，石墨烯是由碳原子直接构成的单质，所以其化学式为C，说法正确。
B、由题干可知，石墨烯的硬度大于金刚石，B选项错误。
C、石墨烯是只含碳元素的单质，C选项错误。
D、石墨烯属于单质，单质中元素的化合价为0。故填：0.
故选A。
18．(1)
分子在不断运动。
(2)
墨中的碳在常温下化学性质稳定。
【详解】（1）分子运动：诗句中“杏花香”是花香分子通过运动扩散到空气中，被人嗅觉感知，分子具有“不断运动”的性质，即使物质处于静止状态，其分子仍会自发运动，导致气味传播；
（2）碳的稳定性：古代水墨画使用的墨主要成分是碳（如炭黑），碳单质在常温下化学性质非常稳定，不易与氧气、水等物质发生反应，因此不易氧化或变质，这种稳定性使得用墨绘制的书画即使长期保存，颜色仍能保持不变。
19．金刚石和石墨宏观上是都是由碳元素组成的，微观上都是由碳原子构成的，但两种物质的碳原子排列方式不同，决定了金刚石、石墨具有不同的物理性质。元素的化学性质与原子的最外层电子数关系非常密切，因此这些物质的化学性质在很大程度上是相似的。
【详解】金刚石和石墨宏观上是都是由碳元素组成的，微观上都是由碳原子构成的，但两种物质的碳原子排列方式不同，决定了金刚石、石墨具有不同的物理性质。元素的化学性质与原子的最外层电子数关系非常密切，因此这些物质的化学性质在很大程度上是相似的。
20．(1)水蒸发吸热，可降低温度至可燃物的着火点以下，达到灭火的目的
(2)打开门窗，会加速空气流通，提供充足的氧气，使燃烧更剧烈
(3)将患者移到空气流通的环境中
【详解】（1）衣物、家具和纸箱等一般性火灾可以用水浇灭，其灭火原理：水蒸发吸热，可降低温度至可燃物的着火点以下，达到灭火的目的；
（2）无人的室内发生火灾，打开门窗，会加速空气流通，提供充足的氧气，使燃烧更剧烈；
（3）一氧化碳（CO）中毒是由于CO与血红蛋白结合，阻碍氧气运输，导致人体缺氧。急救时，首要步骤是让患者远离中毒环境（如关闭燃气源），移至通风处呼吸新鲜空气，以稀释体内CO浓度并恢复氧气供应。轻度中毒患者通常无需其他处理，但应观察症状并及时就医。
21．(1) 开始逸出的气体是试管内原有的空气，而非二氧化碳（合理即可） 提高火焰温度
(2) 黑色固体逐渐变红
(3) 将导管从试管内移出 停止加热(合理即可)
【详解】（1）刚开始加热，试管②中立即产生气泡，澄清石灰水没有变浑浊，是因为试管内有空气，开始逸出的气体是试管内原有的空气，而非二氧化碳；
反应的条件是高温，酒精灯上加一个金属网罩，就是为了使火焰集中，使酒精燃烧充分，提高温度；
（2）木炭和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，试管①中的现象是黑色固体逐渐变红色；反应的化学方程式为：；
（3）实验结束，先把导管从试管②中取出来，然后停止加热，防止澄清石灰水倒流入热的试管，使试管炸裂。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑