（培優(yōu)篇）2021-2022學(xué)年上學(xué)期初中化學(xué)人教新版九年級(jí)同步分層作業(yè)6.1金剛石、石墨和C60一．選擇題（共5小題）1．某同學(xué)用如圖所示的裝置進(jìn)行碳還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前他先向試管內(nèi)通入一段時(shí)間的氮?dú)?，?shí)驗(yàn)過程中他觀察到澄清石灰水變渾濁，但卻沒有看到有紅色物質(zhì)出現(xiàn)。下列原因分析合理的是（）A．反應(yīng)沒有發(fā)生 B．反應(yīng)前沒有預(yù)熱 C．氧化銅的量過少 D．酒精燈火焰的溫度不足2．下列說法不正確的是（）A．石墨具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能 B．C60是由碳原子直接構(gòu)成的 C．金剛石是天然存在最堅(jiān)硬的物質(zhì) D．C60可能廣泛應(yīng)用于超導(dǎo)、催化、材料、醫(yī)學(xué)及生物等領(lǐng)域3．2019年10月，清華大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)一步法制備99.9999%半導(dǎo)體碳納米管陣列。下列說法正確的是（）A．陣列中的碳原子在不斷運(yùn)動(dòng) B．碳元素只能組成一種物質(zhì) C．陣列中的碳原子間沒有間隔 D．該物質(zhì)與金剛石的化學(xué)性質(zhì)不同4．芯片是電腦、“智能”家電的核心部件，它是用高純度硅制成的，目前廣泛用石英砂（主要成分是SiO2）為原料制取，其中有一步反應(yīng)為：SiO2+2CSi+2CO↑，下列關(guān)于該反應(yīng)說法正確的是（）A．碳發(fā)生了還原反應(yīng) B．碳的失電子能力比硅強(qiáng) C．硅元素的化合價(jià)由+4價(jià)變?yōu)?2價(jià) D．12g碳與足量二氧化硅充分反應(yīng)生成56g一氧化碳5．物質(zhì)的性質(zhì)在很大程度上決定了物質(zhì)的用途。下列關(guān)于碳單質(zhì)的描述中正確的是（）選項(xiàng)性質(zhì)用途A石墨能導(dǎo)電石墨可用作電極B金剛石密度大金剛石可用來切割玻璃C活性炭具有很強(qiáng)的吸附性活性炭可用作凈化硬水D碳具有氧化性焦炭可用于冶金工業(yè)A．A B．B C．C D．D二．填空題（共3小題）6．對(duì)比、分析、歸納是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要方法。（1）已知H2、CO、C是初中化學(xué)常見的還原劑，請(qǐng)分析下列反應(yīng)：H2+CuOCu+H2O3CO+Fe2O32Fe+3CO2C+O2CO2得出的結(jié)論是：物質(zhì)（如H2、CO、C）作還原劑時(shí)，所含元素中，一定有元素的化合價(jià)在反應(yīng)后（選填“升高”或“降低”或“不變”）。（2）依據(jù)上述結(jié)論，則在反應(yīng)SO2+2H2S═3S+2H2O中作為還原劑的物質(zhì)是。（3）已知甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的化學(xué)式分別為CH4、C2H6、C3H8、C4H10，從中發(fā)現(xiàn)這類碳?xì)浠衔锏姆肿又?，碳原子和氫原子的結(jié)合有一定規(guī)律，若1個(gè)分子中的碳原子個(gè)數(shù)為n，則其化學(xué)式為。7．如圖是一種常用的學(xué)習(xí)用品﹣﹣圓規(guī)材料的組成情況。（1）圖中屬于單質(zhì)的是（填序號(hào)）；（2）鉛筆芯的主要成分是，利用這種材料制作鉛筆芯的原因是，其主要成分在充足氧氣中的燃燒產(chǎn)物是。（3）寫出②金屬鐵在氧氣中燃燒的化學(xué)方程式。8．某同學(xué)為驗(yàn)證炭在氧氣中不完全燃燒的產(chǎn)物既有CO又有CO2，設(shè)計(jì)如圖1所示流程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)所學(xué)知識(shí)回答相關(guān)問題．（1）按上面連接好裝置，在裝入藥品之前，必須進(jìn)行的操作是；（2）B裝置中NaOH濃溶液的作用是；（3）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，必須先通入混合氣體一段時(shí)間再點(diǎn)燃酒精噴燈加熱，目的是；（4）根據(jù)設(shè)計(jì)意圖1，觀察到（填寫實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）時(shí)，證明混合氣體中既有CO又有CO2；（5）從環(huán)保角度分析，該流程設(shè)計(jì)中的一處明顯不足是．（6）E中發(fā)生反應(yīng)的方程式．三．實(shí)驗(yàn)探究題（共2小題）9．某校“我們愛化學(xué)”活動(dòng)小組的同學(xué)，在探究木炭與CuO反應(yīng)時(shí)，完成了如圖實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)回答下列問題：Ⅰ、如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，很快發(fā)現(xiàn)澄清的石灰水變渾濁；（1）請(qǐng)寫出C與CuO反應(yīng)的化學(xué)方程式；（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)（填寫下列操作代號(hào)）。①先撤出導(dǎo)管，再熄滅酒精燈②先熄滅酒精燈，再撤出導(dǎo)管Ⅱ、小組中華雪同學(xué)通過仔細(xì)閱讀教材，認(rèn)為當(dāng)木炭較多、溫度較高時(shí)，該反應(yīng)產(chǎn)生的氣體中可能含有CO和CO2，小組的同學(xué)們?cè)诶蠋熤笇?dǎo)下設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證：已知：堿石灰是NaOH和CaO的混合物，可以吸收CO2和水。（3）D中玻璃管盛裝的試劑為CuO，E中盛裝的試劑為澄清的石灰水。若A裝置產(chǎn)物中確有CO，則應(yīng)觀察到的現(xiàn)象有：。（4）實(shí)驗(yàn)前，需檢查裝置的氣密性；點(diǎn)燃酒精燈前，先打開K，通入N2一段時(shí)間，其作用為。（5）請(qǐng)指出上述實(shí)驗(yàn)中的一項(xiàng)缺陷。（6）將1.44g炭和16.0gCuO在較高溫度下反應(yīng)生成Cu，理論上可生成gCO。10．興趣小組同學(xué)模仿工業(yè)高爐煉鐵原理，用圖1實(shí)驗(yàn)裝置（加熱裝置已省略）探究冶煉銅的化學(xué)原理。實(shí)驗(yàn)操作過程如下：①將CuO加水制成糊狀，用毛筆刷在試管內(nèi)壁，烘干；然后在試管底部加入一定量的焦炭，再向試管里通入干燥的CO2，此時(shí)用儀器測得CO2含量為ag/L，用氣球密封試管口。②用酒精燈加熱試管中的氧化銅部位一段時(shí)間，無明顯現(xiàn)象，隨后熄滅酒精燈。③高溫加熱焦炭部位一段時(shí)間，停止加熱，用熱成像儀拍攝圖1中虛線框部位，數(shù)據(jù)輸出得到圖2?；謴?fù)至與①相同的條件測得CO2含量為0.2ag/L。④再次用酒精燈加熱氧化銅部位，1分鐘左右黑色固體變成紫紅色。（1）操作②中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明CO2（選填“能”或“不能”）與CuO反應(yīng)。（2）操作③中CO2含量減小的原因是。（3）操作④中的化學(xué)反應(yīng)方程式為。（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，一般將裝置內(nèi)的氣體灼燒處理，目的是。（5）由圖2可知，剛停止加熱后焦炭區(qū)溫度降低更快，可能的原因是。

（培優(yōu)篇）2021-2022學(xué)年上學(xué)期初中化學(xué)人教新版九年級(jí)同步分層作業(yè)6.1金剛石、石墨和C60參考答案與試題解析一．選擇題（共5小題）1．某同學(xué)用如圖所示的裝置進(jìn)行碳還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前他先向試管內(nèi)通入一段時(shí)間的氮?dú)?，?shí)驗(yàn)過程中他觀察到澄清石灰水變渾濁，但卻沒有看到有紅色物質(zhì)出現(xiàn)。下列原因分析合理的是（）A．反應(yīng)沒有發(fā)生 B．反應(yīng)前沒有預(yù)熱 C．氧化銅的量過少 D．酒精燈火焰的溫度不足【解答】解：A、實(shí)驗(yàn)過程中他觀察到澄清石灰水變渾濁，說明生成了二氧化碳，說明發(fā)生了反應(yīng)，故選項(xiàng)錯(cuò)誤。B、反應(yīng)前沒有預(yù)熱，不會(huì)造成沒有看到有紅色物質(zhì)出現(xiàn)，故選項(xiàng)錯(cuò)誤。C、碳是黑色的，氧化銅的量過少，可能會(huì)造成沒有看到有紅色物質(zhì)出現(xiàn)，故選項(xiàng)正確。D、由于實(shí)驗(yàn)前他先向試管內(nèi)通入一段時(shí)間的氮?dú)?，排盡了裝置中的空氣，酒精燈火焰的溫度不足，會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)不能發(fā)生，不會(huì)造成沒有看到有紅色物質(zhì)出現(xiàn)，故選項(xiàng)錯(cuò)誤。故選：C。2．下列說法不正確的是（）A．石墨具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能 B．C60是由碳原子直接構(gòu)成的 C．金剛石是天然存在最堅(jiān)硬的物質(zhì) D．C60可能廣泛應(yīng)用于超導(dǎo)、催化、材料、醫(yī)學(xué)及生物等領(lǐng)域【解答】解：A、石墨具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，可作電極，說法正確；B、C60是由C60分子構(gòu)成的，說法錯(cuò)誤；C、金剛石是天然存在的最硬的物質(zhì)，說法正確；D、C60可能廣泛應(yīng)用于超導(dǎo)、催化、材料、醫(yī)學(xué)及生物等領(lǐng)域，說法正確；故選：B。3．2019年10月，清華大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)一步法制備99.9999%半導(dǎo)體碳納米管陣列。下列說法正確的是（）A．陣列中的碳原子在不斷運(yùn)動(dòng) B．碳元素只能組成一種物質(zhì) C．陣列中的碳原子間沒有間隔 D．該物質(zhì)與金剛石的化學(xué)性質(zhì)不同【解答】解：A、原子在不斷運(yùn)動(dòng)的，所以陣列中的碳原子也在不斷運(yùn)動(dòng)，故A正確；B、碳元素可以組成金剛石、石墨等物質(zhì)，故B錯(cuò)誤；C、半導(dǎo)體碳納米管陣列中的原子間有間隔，故C錯(cuò)誤；D、半導(dǎo)體碳納米管陣列與金剛石都是由碳元素組成的不同物質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)相同，故D錯(cuò)誤。故選：A。4．芯片是電腦、“智能”家電的核心部件，它是用高純度硅制成的，目前廣泛用石英砂（主要成分是SiO2）為原料制取，其中有一步反應(yīng)為：SiO2+2CSi+2CO↑，下列關(guān)于該反應(yīng)說法正確的是（）A．碳發(fā)生了還原反應(yīng) B．碳的失電子能力比硅強(qiáng) C．硅元素的化合價(jià)由+4價(jià)變?yōu)?2價(jià) D．12g碳與足量二氧化硅充分反應(yīng)生成56g一氧化碳【解答】解：A、碳奪取了二氧化硅中的氧，具有還原性，發(fā)生了氧化反應(yīng)，故選項(xiàng)說法錯(cuò)誤。B、該反應(yīng)中，碳元素的化合價(jià)升高，硅元素的化合價(jià)降低，則碳的失電子能力比硅強(qiáng)，故選項(xiàng)說法正確。C、硅元素的化合價(jià)由+4價(jià)轉(zhuǎn)化為0價(jià)，故選項(xiàng)說法錯(cuò)誤。D、由反應(yīng)的化學(xué)方程式SiO2+2CSi+2CO↑，碳與一氧化碳的質(zhì)量為12：28，則12g碳與足量二氧化硅充分反應(yīng)生成28g一氧化碳，故選項(xiàng)說法錯(cuò)誤。故選：B。5．物質(zhì)的性質(zhì)在很大程度上決定了物質(zhì)的用途。下列關(guān)于碳單質(zhì)的描述中正確的是（）選項(xiàng)性質(zhì)用途A石墨能導(dǎo)電石墨可用作電極B金剛石密度大金剛石可用來切割玻璃C活性炭具有很強(qiáng)的吸附性活性炭可用作凈化硬水D碳具有氧化性焦炭可用于冶金工業(yè)A．A B．B C．C D．D【解答】解：A、石墨具有導(dǎo)電性，可以用石墨來制電極，故正確；B、金剛石是自然界中硬度最大的礦物，所以可用金剛石來刻畫玻璃，故錯(cuò)誤；C、活性炭具有很強(qiáng)的吸附性，可用來吸附水中的色素、異味的物質(zhì)，但是不能使硬水軟化，故錯(cuò)誤；D、碳具有還原性，可用焦炭來冶煉金屬，故錯(cuò)誤。故選：A。二．填空題（共3小題）6．對(duì)比、分析、歸納是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要方法。（1）已知H2、CO、C是初中化學(xué)常見的還原劑，請(qǐng)分析下列反應(yīng)：H2+CuOCu+H2O3CO+Fe2O32Fe+3CO2C+O2CO2得出的結(jié)論是：物質(zhì)（如H2、CO、C）作還原劑時(shí)，所含元素中，一定有元素的化合價(jià)在反應(yīng)后升高（選填“升高”或“降低”或“不變”）。（2）依據(jù)上述結(jié)論，則在反應(yīng)SO2+2H2S═3S+2H2O中作為還原劑的物質(zhì)是H2S。（3）已知甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的化學(xué)式分別為CH4、C2H6、C3H8、C4H10，從中發(fā)現(xiàn)這類碳?xì)浠衔锏姆肿又校荚雍蜌湓拥慕Y(jié)合有一定規(guī)律，若1個(gè)分子中的碳原子個(gè)數(shù)為n，則其化學(xué)式為CnH（2n+2）?！窘獯稹拷猓海?）在H2+CuOCu+H2O；Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；C+O2CO2中，H2、C屬于單質(zhì)，其中氫元素和碳元素的化合價(jià)為0；CO中氧元素顯﹣2價(jià)，碳元素顯+2價(jià)；生成物水、二氧化碳中，水中氫元素顯+1價(jià)，二氧化碳中碳元素顯+4價(jià)，則物質(zhì)（如H2、CO、C）作還原劑時(shí)，所含元素中，一定有元素的化合價(jià)在反應(yīng)后升高．故填：升高；（2）根據(jù)反應(yīng)可以看出，二氧化硫中硫元素的化合價(jià)反應(yīng)后降低，氧元素的化合價(jià)不變，故不是還原劑；硫化氫中氫元素的化合計(jì)反應(yīng)前后不變，硫元素的化合價(jià)由反應(yīng)前的﹣2價(jià)變?yōu)?價(jià)，故化合價(jià)升高，作的是還原劑；H2S；故填：H2S；（3）甲烷（CH4）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10），碳原子的個(gè)數(shù)分別是1、3、4時(shí)，氫原子個(gè)數(shù)是4、8、10，所以分子中的碳原子數(shù)為n，則其化學(xué)式為CnH（2n+2）；故填：CnH（2n+2）。7．如圖是一種常用的學(xué)習(xí)用品﹣﹣圓規(guī)材料的組成情況。（1）圖中屬于單質(zhì)的是②（填序號(hào)）；（2）鉛筆芯的主要成分是石墨，利用這種材料制作鉛筆芯的原因是石墨的硬度小，其主要成分在充足氧氣中的燃燒產(chǎn)物是CO2。（3）寫出②金屬鐵在氧氣中燃燒的化學(xué)方程式3Fe+2O2Fe3O4?！窘獯稹拷猓海?）鐵是由一種元素組成的純凈物，是單質(zhì)，故填②；（2）鉛筆芯的主要成分是石墨，石墨的硬度小，在紙上劃能留下痕跡，利用石墨可制作鉛筆芯，石墨在充足氧氣中的燃燒生成CO2。（3）鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，化學(xué)方程式3Fe+2O2Fe3O4；故答案為：（1）②；（2）石墨；石墨的硬度??；CO2。（3）3Fe+2O2Fe3O4；8．某同學(xué)為驗(yàn)證炭在氧氣中不完全燃燒的產(chǎn)物既有CO又有CO2，設(shè)計(jì)如圖1所示流程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)所學(xué)知識(shí)回答相關(guān)問題．（1）按上面連接好裝置，在裝入藥品之前，必須進(jìn)行的操作是檢查裝置的氣密性；（2）B裝置中NaOH濃溶液的作用是除去混合氣體中的二氧化碳；（3）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，必須先通入混合氣體一段時(shí)間再點(diǎn)燃酒精噴燈加熱，目的是排凈試管中的空氣以防止爆炸事故；（4）根據(jù)設(shè)計(jì)意圖1，觀察到A、F中的石灰水變渾濁，C中的石灰水無明顯現(xiàn)象（填寫實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）時(shí)，證明混合氣體中既有CO又有CO2；（5）從環(huán)保角度分析，該流程設(shè)計(jì)中的一處明顯不足是沒有尾氣處理（吸收）裝置．（6）E中發(fā)生反應(yīng)的方程式Fe3O4+4CO3Fe+4CO2．【解答】解：（1）裝置連接好之后，裝藥品之前必須檢查裝置的氣密性；故填：檢查裝置的氣密性；（2）氫氧化鈉能吸收空氣中的二氧化碳?xì)怏w．故作用是：除去空氣中的二氧化碳；故填：除去混合氣體中的二氧化碳；（3）一氧化碳具有可燃性，所以加熱四氧化三鐵之前需先通一氧化碳，目的是排凈試管中的空氣以防止爆炸事故．故填：排凈試管中的空氣以防止爆炸事故；（4）因二氧化碳遇澄清石灰水變渾濁，一氧化碳可以還原四氧化三鐵，所以確認(rèn)混合氣體中存在CO、CO2實(shí)驗(yàn)結(jié)論的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是A、F中的石灰水變渾濁，C中的石灰水無明顯現(xiàn)象．故填：A、F中的石灰水變渾濁，C中的石灰水無明顯現(xiàn)象．（5）因?yàn)橐谎趸加卸荆荒苤苯优欧诺娇諝庵?，要?duì)尾氣進(jìn)行點(diǎn)燃處理．故填：沒有尾氣處理（吸收）裝置．（5）E中一氧化碳能與四氧化三鐵高溫反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，故其化學(xué)方程式為Fe3O4+4CO3Fe+4CO2；故答案為：（1）檢查裝置的氣密性；（2）除去混合氣體中的二氧化碳；（3）排凈試管中的空氣以防止爆炸事故；（4）A、F中的石灰水變渾濁，C中的石灰水無明顯現(xiàn)象．（5）沒有尾氣處理（吸收）裝置．（5）Fe3O4+4CO3Fe+4CO2；三．實(shí)驗(yàn)探究題（共2小題）9．某?！拔覀儛刍瘜W(xué)”活動(dòng)小組的同學(xué)，在探究木炭與CuO反應(yīng)時(shí)，完成了如圖實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)回答下列問題：Ⅰ、如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，很快發(fā)現(xiàn)澄清的石灰水變渾濁；（1）請(qǐng)寫出C與CuO反應(yīng)的化學(xué)方程式C+2CuO2Cu+CO2↑；（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)①（填寫下列操作代號(hào)）。①先撤出導(dǎo)管，再熄滅酒精燈②先熄滅酒精燈，再撤出導(dǎo)管Ⅱ、小組中華雪同學(xué)通過仔細(xì)閱讀教材，認(rèn)為當(dāng)木炭較多、溫度較高時(shí)，該反應(yīng)產(chǎn)生的氣體中可能含有CO和CO2，小組的同學(xué)們?cè)诶蠋熤笇?dǎo)下設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證：已知：堿石灰是NaOH和CaO的混合物，可以吸收CO2和水。（3）D中玻璃管盛裝的試劑為CuO，E中盛裝的試劑為澄清的石灰水。若A裝置產(chǎn)物中確有CO，則應(yīng)觀察到的現(xiàn)象有：D中黑色固體變紅色，E中澄清石灰水變渾濁。（4）實(shí)驗(yàn)前，需檢查裝置的氣密性；點(diǎn)燃酒精燈前，先打開K，通入N2一段時(shí)間，其作用為排出裝置中的空氣，防止空氣中氧氣和木炭發(fā)生反應(yīng)。（5）請(qǐng)指出上述實(shí)驗(yàn)中的一項(xiàng)缺陷沒有處理尾氣。（6）將1.44g炭和16.0gCuO在較高溫度下反應(yīng)生成Cu，理論上可生成1.12gCO?！窘獯稹拷猓孩瘢海?）高溫條件下，C與CuO反應(yīng)生成銅和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式：C+2CuO2Cu+CO2↑；故答案為：C+2CuO2Cu+CO2↑；（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)先撤出導(dǎo)管，再熄滅酒精燈，以防止液體倒流炸裂試管；故答案為：①；Ⅱ：（3）若A裝置產(chǎn)物中確有CO，則應(yīng)觀察到的現(xiàn)象有：D中黑色固體變紅色，E中澄清石灰水變渾濁；故答案為：D中黑色固體變紅色，E中澄清石灰水變渾濁；（4）實(shí)驗(yàn)前，需檢查裝置氣密性；點(diǎn)燃酒精燈前，先打開K，通入N2段時(shí)間，其作用為排出裝置中的空氣，防止空氣中的二氧化碳影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；故答案為：排出裝置中的空氣，防止空氣中的二氧化碳影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；（5）一氧化碳有毒，擴(kuò)散到空氣中污染環(huán)所以要對(duì)尾氣進(jìn)行處理；故答案為：沒有處理尾氣；（6）反應(yīng)的化學(xué)方程式及其質(zhì)量關(guān)系：C+2CuO2Cu+CO2↑12160441.2g16.0g4.4gCO2+C2CO12561.44g﹣1.2g1.12g由以上質(zhì)量關(guān)系可知，將1.44g炭和16.0gCuO在較高溫度下反應(yīng)生成C，