課題1課題1金剛石、石墨和C60知識(shí)導(dǎo)航知識(shí)導(dǎo)航課前引入““鉆石恒久遠(yuǎn)，一顆永流傳”。鉆石對(duì)得起它昂貴的價(jià)格嗎？知識(shí)精講知識(shí)精講金剛石、石墨和C60等都是由碳元素組成的不同單質(zhì)。由于碳原子的排列方式不同，即結(jié)構(gòu)不同，導(dǎo)致它們的性質(zhì)尤其是物理性質(zhì)有很大差異。一、金剛石1．外觀：無(wú)色透明、正八面體狀晶體（網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)）2.光澤：加工后璀璨奪目3.硬度：天然存在的最硬的物質(zhì)4.導(dǎo)電性：不導(dǎo)電5.導(dǎo)熱性：良好6.用途：裝飾品——鉆石；切割玻璃、大理石、做鉆探機(jī)的鉆頭等。二、石墨1．外觀：深灰色、細(xì)鱗片狀固體（層狀結(jié)構(gòu)）2.光澤：有金屬光澤3.硬度：質(zhì)地軟，有滑膩感4.導(dǎo)電性：良好5.導(dǎo)熱性：良好6.用途：電極、鉛筆芯、潤(rùn)滑劑等三、C601.每個(gè)C60分子是由60個(gè)碳原子構(gòu)成的。2.C60分子形似足球，這種足球結(jié)構(gòu)的C60分子（又叫足球烯）很穩(wěn)定。3.C60的獨(dú)特結(jié)構(gòu)決定了它具有一些特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)，有可能廣泛應(yīng)用于超導(dǎo)、催化、材料、醫(yī)學(xué)及生物等領(lǐng)域?？偨Y(jié)歸納物質(zhì)金剛石石墨C60結(jié)構(gòu)模型物理性質(zhì)光澤加工后璀璨奪目有金屬光澤硬度天然物中硬度最大質(zhì)軟而滑膩導(dǎo)電性不導(dǎo)電良好的導(dǎo)電性熔點(diǎn)很高很高用途鉆頭、玻璃刀、首飾鉛筆芯、電極、潤(rùn)滑劑等超導(dǎo)體說(shuō)明都是由碳元素組成的單質(zhì)，但碳原子排列方式不同，物理性質(zhì)有很大差異。四、其他碳單質(zhì)1.木炭、焦炭、活性炭、炭黑等均是無(wú)定形碳，主要是由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成的。2.活性炭、木炭具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，可以吸附異味、色素等，具有吸附作用。3.焦炭常用于冶煉金屬，炭黑用于制造黑色染料、油墨等。4.一些新形態(tài)的碳單質(zhì)相繼被發(fā)現(xiàn)，如碳納米管、石墨烯等。注意（1）只含一種元素的物質(zhì)不一定是單質(zhì)，也可能是幾種單質(zhì)組成的混合物。（1）只含一種元素的物質(zhì)不一定是單質(zhì)，也可能是幾種單質(zhì)組成的混合物。（2）“碳”是元素名稱(chēng)，在書(shū)寫(xiě)含碳元素的物質(zhì)的名稱(chēng)時(shí)使用，如二氧化碳；而“炭”表示物質(zhì)，如“活性炭”。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練【例1】由同種元素組成的不同單質(zhì)，可以互為“同素異形體”。下列屬于同素異形體的一組物質(zhì)是A．氫氣與液氫 B．水銀與銀 C．干冰與冰 D．氧氣與臭氧【答案】D【分析】由同種元素組成的不同單質(zhì)，可以互為“同素異形體”，這里包含兩個(gè)條件：一是不同的單質(zhì)；二是由同一種元素組成，即組成元素相同。【詳解】A、氫氣和液氫只是狀態(tài)不同，但是同一種單質(zhì)，不是同互異形體，故A選項(xiàng)不正確；B、水銀是金屬汞，是由汞元素組成的單質(zhì)，銀是由銀元素組成的單質(zhì)，二者雖然是不同的單質(zhì)，但組成元素不同，故B選項(xiàng)不正確；C、二冰是固態(tài)的二氧化碳，冰是固態(tài)的水，二者都是化合物，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤；D、氧氣和臭氧由是由氧元素組成的單質(zhì)，組成元素相同，但不是同一種單質(zhì)，故D選項(xiàng)正確；故選D?！咀?】下列說(shuō)法正確的是A．一種元素只能形成一種單質(zhì) B．由碳元素形成的單質(zhì)都是黑色的C．同種元素組成的不同種單質(zhì)性質(zhì)相同 D．一種元素可能形成幾種單質(zhì)【答案】D【詳解】A、一種元素可能形成幾種單質(zhì)，如氧氣、臭氧，故原說(shuō)法錯(cuò)誤；B、由碳元素形成的單質(zhì)不一定都是黑色的，如金剛石是無(wú)色透明的，故原說(shuō)法錯(cuò)誤；C、同種元素組成的不同種單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)相同，物理性質(zhì)不同，故原說(shuō)法錯(cuò)誤；D、一種元素可能形成幾種單質(zhì)，如石墨、金剛石，故原說(shuō)法正確。故選D題型二：結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途【例2】金剛石、石墨、C60物理性質(zhì)有很大差異的原因是A．原子種類(lèi)不同 B．原子大小不同 C．原子排列方式不同 D．原子數(shù)目不同【答案】C【詳解】金剛石、石墨、C60都是由碳元素組成的單質(zhì)，它們物理性質(zhì)有很大差異的原因是碳原子排列方式不同，故選C?！咀?-1】下列物質(zhì)的用途與其依據(jù)的性質(zhì)不相符合的是A．單質(zhì)碳用于冶金工業(yè)——單質(zhì)碳能夠燃燒B．活性炭用于防毒面具——活性炭具有強(qiáng)的吸附性C．金剛石用于裁玻璃——金剛石很硬D．石墨用于制鉛筆芯——石墨很軟【答案】A【詳解】A、碳用于冶金工業(yè)是因?yàn)樘季哂羞€原性，而不是碳的燃燒的緣故，物質(zhì)的用途與其依據(jù)的性質(zhì)不相符合；B、活性炭疏松多孔，具有強(qiáng)的吸附性，可用于防毒面具，物質(zhì)的用途與其依據(jù)的性質(zhì)相符合；C、金剛石用于裁玻璃是因?yàn)榻饎偸苡?，物質(zhì)的用途與其依據(jù)的性質(zhì)相符合；D、石墨用于制鉛筆芯是因?yàn)槭苘?，物質(zhì)的用途與其依據(jù)的性質(zhì)相符合。故選：A?！咀?-2】物質(zhì)的性質(zhì)決定用途。下列因果關(guān)系不成立的是A．因?yàn)榻饎偸捕却?，所以可用于刻玻璃B．因?yàn)檠鯕饽苤?，所以可用作燃料C．因?yàn)榧t磷燃燒產(chǎn)生大量白煙，所以可用于制作煙幕彈D．因?yàn)榈獨(dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，所以可用于食品包裝袋內(nèi)防腐【答案】B【詳解】A、金剛石是天然存在的最硬的物質(zhì)，可用于切割玻璃，不符合題意；B、氧氣具有助燃性，不具有可燃性，不能作燃料，符合題意；C、紅磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙，可用于制作煙幕彈，不符合題意；D、氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，且無(wú)毒，可填充于食品包裝中，用于防腐，不符合題意。故選B?！咀?-3】請(qǐng)把下列物質(zhì)的用途與其對(duì)應(yīng)的性質(zhì)連接起來(lái)石墨有優(yōu)良的導(dǎo)電性做高溫潤(rùn)滑劑石墨的熔點(diǎn)高且有潤(rùn)滑性做電極活性炭有吸附性做防毒面具里的濾毒罐石墨質(zhì)地很軟鉛筆芯【答案】【詳解】物質(zhì)的性質(zhì)決定物質(zhì)的用途。石墨有優(yōu)良的導(dǎo)電性，可做電極；石墨的熔點(diǎn)高且有潤(rùn)滑性，可做高溫潤(rùn)滑劑；活性炭有吸附性，可做防毒面具里的濾毒罐；石墨質(zhì)地很軟，可做鉛筆芯【變2-4】鉛筆芯的主要成分是石墨。將一根6B的鉛筆芯和導(dǎo)線連在一起，接通電源后，燈泡是否發(fā)亮？這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C明石墨的哪項(xiàng)物理性質(zhì)？此性質(zhì)還有哪些用途？【答案】燈泡發(fā)亮；導(dǎo)電性；做干電池的正極或電動(dòng)機(jī)的電刷【詳解】石墨質(zhì)軟，能夠?qū)щ姡U筆芯的主要成分是石墨，所以將一根6B的鉛筆芯和導(dǎo)線連在一起，接通電源后，燈泡能夠發(fā)亮；燈泡能夠發(fā)亮；說(shuō)明石墨具有導(dǎo)電性，導(dǎo)電性屬于物理性質(zhì)；因?yàn)槭哂袑?dǎo)電性且耐高溫，所以可作為電源電極以及電動(dòng)機(jī)上的電刷等。題型三：金剛石、石墨和C60的性質(zhì)【例3】如圖為金剛石、石墨和C60的結(jié)構(gòu)模型圖，圖中小球代表碳原子。下列說(shuō)法不正確的是A．原子的排列方式改變，則構(gòu)成的物質(zhì)種類(lèi)改變B．相同元素組成的不同碳單質(zhì)，在足量的氧氣中充分燃燒，產(chǎn)物相同C．金剛石。石墨和C60都是由碳原子直接構(gòu)成的單質(zhì)D．在特定的條件下，石墨可轉(zhuǎn)化為金剛石，是化學(xué)變化【答案】C【分析】金剛石、石墨和C60的不同的結(jié)構(gòu)，是碳原子排列方式不同，結(jié)構(gòu)決定了性質(zhì)?！驹斀狻緼．金剛石、石墨、C60的碳原子排列方式不同，構(gòu)成物質(zhì)的種類(lèi)不同，故A正確；B．金剛石、石墨、C60在足量的氧氣中完全燃燒，產(chǎn)物都是二氧化碳，故B正確；C．金剛石和石墨由碳原子直接構(gòu)成，C60由C60分子構(gòu)成，故C錯(cuò)誤；D．石墨轉(zhuǎn)化為金剛石有新物質(zhì)生成，屬于化學(xué)變化，故D正確；故選C【變3-1】下列對(duì)金剛石和石墨的認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤的是A．金剛石和石墨都是由碳元素組成的單質(zhì)B．石墨在一定條件下轉(zhuǎn)化成金剛石是化學(xué)變化C．金剛石和石墨的燃燒產(chǎn)物定是二氧化碳D．金剛石和石墨物理性質(zhì)有差異的原因是碳原子排列方式不同【答案】C【詳解】A、金剛石和石墨都是由碳元素組成的單質(zhì)，故A選項(xiàng)說(shuō)法正確；B、石墨和金剛石是碳元素形成的不同單質(zhì)，石墨在一定條件下轉(zhuǎn)化成金剛石是化學(xué)變化，故B選項(xiàng)說(shuō)法正確；C、碳單質(zhì)具有可燃性，但金剛石和石墨的燃燒產(chǎn)物不一定是二氧化碳，也可能是一氧化碳，故C選項(xiàng)說(shuō)法錯(cuò)誤；D、金剛石和石墨物理性質(zhì)有差異，是因?yàn)樘荚优帕蟹绞讲煌?，故D選項(xiàng)說(shuō)法正確。故選C?！咀?-2】古人對(duì)“洧水（石油）”的使用有“洧水可燃”、“掃其煙為墨，墨光如漆，松墨不及也”的描述，“煙”最有可能是A．金剛石 B．焦炭 C．炭黑 D．木炭【答案】C【詳解】A、金剛石一般是透明或半透明，不是黑色的，故A不正確；B、焦炭是在煙煤在隔絕空氣的條件下，加熱到950-1050℃，經(jīng)過(guò)干燥、熱解、熔融、粘結(jié)、固化、收縮等階段最終制成的碳，不是石油燃燒形成的，故B不正確；C、石油中碳的含量較高，燃燒不充分，生成大量黑煙，是炭黑，故C正確；D、木炭是木材或木質(zhì)原料經(jīng)過(guò)不完全燃燒，或者在隔絕空氣的條件下熱解，所殘留的深褐色或黑色多孔固體燃料，不是石油燃燒形成的，故D不正確。故選C。題型四：碳的新型單質(zhì)【例4】碳原子是神奇的，既可構(gòu)成世界上最軟的礦物質(zhì)石墨，也能構(gòu)成自然界中最堅(jiān)硬的物質(zhì)金剛石。2017年合成出由碳原子構(gòu)成的另外一種新物質(zhì)T—碳。T—碳是一種蓬松的碳材料，內(nèi)部有很大的可利用空間，密度非常小(約為石墨的2/3，金剛石的1/2)，具有很高的硬度。下列關(guān)于T—碳的說(shuō)法中，不正確的是A．T—碳內(nèi)部的可利用空間為其作為儲(chǔ)能材料提供可能B．相同體積的T-碳、石墨、金剛石，質(zhì)量最輕的是石墨C．T—碳、石墨、金剛石在氧氣中充分燃燒均生成二氧化碳D．T—碳、石墨、金剛石都屬于碳單質(zhì)【答案】B【詳解】A、T—碳是一種蓬松的碳材料，內(nèi)部有很大的可利用空間，可能會(huì)將T—碳作為儲(chǔ)能材料，故選項(xiàng)正確；B、密度非常小(約為石墨的2/3，金剛石的1/2)，所以相同體積的T-碳、石墨、金剛石，質(zhì)量最輕的是石墨T-碳，故選項(xiàng)錯(cuò)誤；C、T—碳、石墨、金剛石均是由碳原子構(gòu)成，所以充分燃燒后均會(huì)生成二氧化碳，故選項(xiàng)正確；D、T—碳、石墨、金剛石都是由碳原子構(gòu)成的純凈物，所以均是碳單質(zhì)，故選項(xiàng)正確。故選B【變4】美國(guó)科學(xué)家用某有機(jī)分子和球形籠狀分子C60制成了“納米車(chē)”(如圖所示)，每輛“納米車(chē)”是由一個(gè)有機(jī)分子和4個(gè)C60分子構(gòu)成?！凹{米車(chē)”可以用來(lái)運(yùn)輸單個(gè)的有機(jī)分子。下列說(shuō)法正確的是A．人們用肉眼可以清晰地看到“納米車(chē)”的運(yùn)動(dòng)B．一個(gè)C60分子中含有60個(gè)碳原子C．C60是一種新型的化合物D．“納米車(chē)”人為外力作用下才能運(yùn)動(dòng)【答案】B【詳解】A、分子原子體積很小，科學(xué)家用某有機(jī)分子和球形籠狀分子C60制成了“納米車(chē)”，用肉眼不可以清晰地看到，錯(cuò)誤；B、分子是由原子構(gòu)成的；一個(gè)C60分子中含有60個(gè)碳原子，正確；C、C60中只有一種元素，是一種單質(zhì)，錯(cuò)誤；D、分子原子是不斷運(yùn)動(dòng)的，“納米車(chē)”不需要人為外力作用下就能運(yùn)動(dòng)，錯(cuò)誤。故選B?！纠?】閱讀下面科普短文。2018年平昌冬奧會(huì)閉幕式上，“北京8分鐘”驚艷世界，演員們穿著的輕便防寒服是用“石墨烯”制成的。石墨烯是一種由碳原于構(gòu)成的、六角型晶格的二維碳納米材料。英國(guó)兩位物理學(xué)家因從石墨中成功分離出石墨烯，共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。實(shí)際上石墨烯本來(lái)就存在于自然界，只是難以剝離出單層結(jié)構(gòu)。石墨烯一層層疊起來(lái)就是石墨，厚l毫米的石墨大約包含300萬(wàn)層石墨烯。石墨烯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其具有簿且堅(jiān)硬、透光度好、導(dǎo)熱性強(qiáng)、導(dǎo)電率高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等特性。根據(jù)其層數(shù)不同，石墨烯一般可以分成單層石墨烯、雙層石墨烯、少層石墨烯和多層石墨烯。層數(shù)不同，石墨烯的性能也不同，如圖2所示。通過(guò)石墨烯與氫氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)可得到石墨烷，其中所有的碳原子形成六角網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，氫原子以交替形式從石墨烯乎面的兩端與碳原于相連，石墨烷表現(xiàn)出半導(dǎo)體性質(zhì)。石墨烯具有優(yōu)并的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是一種未來(lái)革命性的材料。依據(jù)文章內(nèi)容回答下列問(wèn)題。（1）石墨烯具有薄且堅(jiān)硬、透光度好、導(dǎo)熱性強(qiáng)等特性的原因是______。（2）“厚1毫米的石墨大約包含300萬(wàn)層石墨烯”反映出的微粒特性是______。（3）由圖可知，石墨烯的層數(shù)對(duì)其導(dǎo)熱性的影響是______。（4）由石墨烯制成的石墨烷由______種元素組成。（5）下列說(shuō)法正確的是______（填序號(hào)）。A．以石墨烯為原料可以合成其它物質(zhì)B．石墨烯只能通過(guò)化學(xué)反應(yīng)制備C．石墨烯與石墨材料的性能完全相同【答案】（1）由碳原于構(gòu)成的、六角型晶格的二維碳納米材料（2）微粒很?。?）隨著層數(shù)增加先減小，3層時(shí)導(dǎo)熱性最差，后增加（4）2（5）A【分析】（1）石墨烯具有薄且堅(jiān)硬、透光度好、導(dǎo)熱性強(qiáng)等特性的原因是石墨烯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：由碳原于構(gòu)成的、六角型晶格的二維碳納米材料。（2）“厚1毫米的石墨大約包含300萬(wàn)層石墨烯”反映出的微粒特性是微粒很小。（3）從圖像可知，1-3層導(dǎo)電能力逐漸減小，3-4導(dǎo)電能力有所增加。所以石墨烯的層數(shù)對(duì)其導(dǎo)熱性的影響是在圖示范圍內(nèi)，隨著層數(shù)增加先減小，3層時(shí)導(dǎo)熱性最差，后增加。（4）石墨烯與氫氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)可得到石墨烷，反應(yīng)物有碳、氫2種元素，所以石墨烯含碳?xì)?種元素。（5）A、以石墨烯為原料可以合成其它物質(zhì)，如石墨烷，正確。B、實(shí)際上石墨烯本來(lái)就存在于自然界，所以不止能通過(guò)化學(xué)反應(yīng)制備，錯(cuò)誤。C、石墨烯與石墨材料的性能不完全相同，錯(cuò)誤。故選A?！纠?】科普閱讀褶皺石墨烯片——科技新材料目前，華為公司發(fā)行的5G平板電腦，創(chuàng)新搭載了3D石墨烯散熱技術(shù)。石墨烯是指由單層碳原子組成的二維薄片，在凈水時(shí)，用石墨烯制成的薄膜只允許水分子通過(guò)碳原子之間的縫隙，而其他粒子則留下來(lái)，從而達(dá)到凈水的功效?？茖W(xué)家們將石墨烯片垂直堆疊在已拉伸的彈性基礎(chǔ)材料上，然后釋放張力，石墨烯片在基材收縮時(shí)形成了峰谷褶皺，從而在石墨烯片之間形成了幾乎垂直的、狹小的納米級(jí)通道（lnm=10-9m）。然后將整套結(jié)構(gòu)用環(huán)氧樹(shù)脂包裹起來(lái)，再敞開(kāi)通道的兩端，即制成了褶皺石墨烯片高效凈水系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)表明，從這一凈水系統(tǒng)的上方注入水時(shí)，在重力作用下各種粒子向下運(yùn)動(dòng)，但只有水分子能通過(guò)該通道，實(shí)現(xiàn)了更輕松、高效地凈水。科學(xué)家們已經(jīng)設(shè)想過(guò)褶皺石墨烯片的諸多應(yīng)用場(chǎng)景，期待著在家庭和工業(yè)中找到更多的實(shí)際應(yīng)用。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）石墨烯與金剛石的物理性質(zhì)差異較大，從微觀角度分析，其原因是______。（2）石墨烯應(yīng)用于5G平板電腦，是利用了石墨烯良好的______性。石墨烯可以?xún)羲?，是因?yàn)槠湮⒘Ｖg的距離______（填“大于”或“小于”）水分子的體積。（3）褶皺石墨烯片凈水系統(tǒng)的凈水原理類(lèi)似于化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的______操作，這樣得到的水屬于______（填“純凈物”或“混合物”）。（4）根據(jù)褶皺石墨烯片的性能猜想它的一種用途是______。（5）下列有關(guān)說(shuō)法正確的是______（填序號(hào)）。A．石墨烯也能燃燒B．納米是一種新材料C．環(huán)氧樹(shù)脂屬于有機(jī)合成材料【答案】碳原子的排列方式不同導(dǎo)熱大于過(guò)濾純凈物海水淡化AC【詳解】（1）石墨烯是層狀結(jié)構(gòu)，金剛石是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，二者由于碳原子排列方式不同導(dǎo)致性質(zhì)差異較大；（2）石墨烯應(yīng)用于5G平板電腦，3D石墨烯散熱技術(shù)是利用了石墨烯良好的導(dǎo)熱性；石墨烯可以?xún)羲?，即水分子可以從石墨烯碳原子之間的縫隙過(guò)去，可知石墨烯微粒間的距離大于水分子的體積；（3）褶皺石墨烯片凈水系統(tǒng)的上方注入水時(shí)，在重力作用下各種粒子向下運(yùn)動(dòng)，但只有水分子能通過(guò)該通道，類(lèi)似于化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的過(guò)濾操作，主要得到的水純凈物，因?yàn)橹挥兴肿油ㄟ^(guò)該通道，得到的是純凈物；（4）根據(jù)褶皺石墨烯片的性能猜想它的一種用途是海水淡化；（5）A、石墨烯室友碳元素組成的，在氧氣中燃燒生成二氧化碳，說(shuō)法正確；B、納米是長(zhǎng)度單位，納米材料才是材料，說(shuō)法錯(cuò)誤；C、環(huán)氧樹(shù)脂是一種人工合成的高分子聚合物，屬于郵寄合成材料，說(shuō)法正確；答案：AC?！纠?】隨著化學(xué)科學(xué)的發(fā)展，化學(xué)知識(shí)在生產(chǎn)生活中有了更加廣泛的應(yīng)用。（1）中美科學(xué)家攜手發(fā)現(xiàn)了全硼富勒烯B40團(tuán)簇（結(jié)構(gòu)如圖所示），它在超導(dǎo)、綠色催化等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。B40屬于______。（填字母）A．單質(zhì)B．化合物C．有機(jī)物D．混合物（2）我國(guó)5G技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位。氮化鎵（GaN）是生產(chǎn)5G芯片的關(guān)鍵材料之一，其中Ga顯+3價(jià)，則N的化合價(jià)為_(kāi)_____。（3）利用催化劑可消除室內(nèi)裝修材料釋放的甲醛，如圖所示為該反應(yīng)的微觀示意圖。①甲醛的化學(xué)式為_(kāi)_____②參加反應(yīng)的甲和生成的丁分子個(gè)數(shù)比為_(kāi)_____（4）2019年碳家族再添新成員。某研究小組合成出第一個(gè)由18個(gè)碳原子構(gòu)成的環(huán)狀純碳分子，其結(jié)構(gòu)如圖所示。①碳原子的結(jié)構(gòu)示意圖為_(kāi)_____；若碳元素在化合物中的化合價(jià)為+2價(jià)，寫(xiě)出一種符合要求的化合物的化學(xué)式______。②嘗試寫(xiě)出環(huán)狀純碳分子的化學(xué)式______。【答案】A-3CH2O1：1COC18【詳解】（1）B40是只含有硼一種元素的純凈物，屬于單質(zhì)。故選A。（2）氮化鎵中Ga顯+3價(jià)，設(shè)N的化合價(jià)為，根據(jù)化合物中各元素化合價(jià)代數(shù)和為零可知，（+3）+=0，得=-3，N的化合價(jià)為-3。（3）根據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖可以知道該反應(yīng)為甲醛和氧氣在催化劑催化作用下，反應(yīng)生成二氧化碳和水，化學(xué)式為CH2O+O2CO2+H2O；①甲醛的化學(xué)式為CH2O。②參加反應(yīng)的甲和生成的丁分子個(gè)數(shù)比為：1：1。（4）①碳原子原子序數(shù)為6，共兩個(gè)電子層，電子數(shù)分別為2、4，碳原子的結(jié)構(gòu)示意圖為；若碳元素在化合物中的化合價(jià)為+2價(jià)，氧元素化合價(jià)是-2，根據(jù)化合物中元素化合價(jià)代數(shù)和為零可知，碳元素和氧元素組成的化合物的化學(xué)式是CO。②環(huán)狀純碳是由18個(gè)碳原子構(gòu)成的環(huán)狀純碳分子，分子的化學(xué)式是C18。提分特訓(xùn)提分特訓(xùn)【題1】金剛石.石墨的物理性質(zhì)有很大差異的原因是A．金剛石是單質(zhì)，石墨是化合物 B．金剛石和石墨碳原子排列不同C．金剛石和石墨是由不同種元素組成的 D．金剛石不含雜質(zhì)，石墨含雜【答案】B【詳解】A、金剛石和石墨是由同種元素組成的不同單質(zhì)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B、金剛石和石墨的物理性質(zhì)有很大差異的原因是金剛石和石墨中碳原子的排列方式不同，選項(xiàng)B正確；C、金剛石和石墨都是由碳元素組成的單，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D、金剛石和石墨是由同種元素組成的不同單質(zhì)，都屬于純凈物，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選：B【題2】下列關(guān)于物質(zhì)分類(lèi)的說(shuō)法，正確的是A．由同種元素組成的物質(zhì)一定是單質(zhì) B．由同種分子構(gòu)成的物質(zhì)一定是化合物C．由同一種原子構(gòu)成的物質(zhì)一定是單質(zhì) D．混合物可以由一種元素組成，也可由多種元素組成【答案】D【詳解】A、由同種元素組成的物質(zhì)不一定是單質(zhì)，也可能是混合物，如氧氣和臭氧的混合物，選項(xiàng)說(shuō)法不正確；B、由同種分子構(gòu)成的物質(zhì)不一定是化合物，也可能是單質(zhì)，但一定是純凈物，選項(xiàng)說(shuō)法不正確；C、由同種原子構(gòu)成的物質(zhì)不一定是單質(zhì)，如氧氣分子和臭氧分子都由氧原子構(gòu)成的，兩者混合在一起，屬于混合物，選項(xiàng)說(shuō)法不正確；D、混合物是由多種物質(zhì)組成，混合物可以由一種元素組成，如氧氣和臭氧的混合物，也可由多種元素組成，如一氧化碳和二氧化碳的混合物，選項(xiàng)說(shuō)法正確。故選D。【題3】下列物質(zhì)的用途及其依據(jù)的性質(zhì)對(duì)應(yīng)正確的是A．金剛石用于制造鉆石——金剛石硬度大B．石墨用作電池的電極——石墨是一種黑色固體C．氮?dú)庾骷Z食瓜果的保護(hù)氣——氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定D．氧氣可用于醫(yī)療急救——氧氣具有助燃性【答案】C【詳解】A、金剛石用于制造鉆石是因?yàn)榻饎偸?jīng)過(guò)仔細(xì)研磨后，可以璀璨奪目。A錯(cuò)誤。B、石墨用作電池的電極是因?yàn)槭哂袃?yōu)良的導(dǎo)電性能。B錯(cuò)誤。C、氮?dú)庾骷Z食瓜果的保護(hù)氣是由于氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑。所以C正確。D、氧氣可用于醫(yī)療急救是因?yàn)檠鯕饽芄┙o呼吸。故選C?！绢}4】如圖是金剛石、石墨、C60、碳納米管的結(jié)構(gòu)示意圖，下列說(shuō)法正確是A．四種物質(zhì)都為黑色固體 B．四種物質(zhì)碳原子的排列方式相同C．四種物質(zhì)都由原子直接構(gòu)成 D．四種物質(zhì)在氧氣中充分燃燒都會(huì)生成CO2【答案】D【詳解】A、金剛石不是黑色固體，錯(cuò)誤；B、這四種物質(zhì)碳原子的排列方式不相同，錯(cuò)誤；C、C60是由C60分子構(gòu)成的，錯(cuò)誤；D、這四種物質(zhì)都是由碳元素組成的，完全燃燒后的產(chǎn)物都是CO2，正確。故選：D?！绢}5】碳單質(zhì)除了金剛石、石墨、C60外，科學(xué)家還合成了C70、C90、C240等，由此做出如下推測(cè)：①同種元素可以形成多種單質(zhì)；②單質(zhì)可能存在著復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)；③單質(zhì)的研究前景廣闊；④同種元素的單質(zhì)之間可能會(huì)相互轉(zhuǎn)化。你認(rèn)為以上推測(cè)正確的是A．只有①② B．只有②③ C．只有①③④ D．①②③④【答案】D【詳解】①同種元素可以形成多種單質(zhì)，如碳元素可以形成金剛石、石墨和C60等多種單質(zhì)，故①正確；②單質(zhì)可能存在復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)，如C70、C90、C240等，故②正確；③單質(zhì)的研究前景廣闊，如C60在超導(dǎo)、催化、材料等領(lǐng)域可能有著廣泛的應(yīng)用，故③正確；④同種元素的單質(zhì)之間可能會(huì)相互轉(zhuǎn)化，如氧氣與臭氧之間可以互相轉(zhuǎn)化，用石墨可以制造金剛石等，故④正確。故選：D。【題6】據(jù)報(bào)道，科學(xué)家已經(jīng)研制出世界上最薄的材料——碳膜片，其厚度只有一根頭發(fā)的二十萬(wàn)分之一。如下圖所示，這種碳膜片形狀如蜂巢，是由碳原子構(gòu)成的六邊形單元向外延展而成，下列有關(guān)碳膜片的說(shuō)法中，正確的是A．碳膜片屬于單質(zhì)B．碳膜片與C60是同一種物質(zhì)C．碳膜片屬于一種新型的金屬材料D．碳膜片屬于一種新型化合物【答案】A【詳解】碳膜片是由碳元素組成的純凈物，應(yīng)該屬于單質(zhì)，故A正確，D錯(cuò)誤；碳元素屬于非金屬元素，故C錯(cuò)誤；碳膜片與C60不是同一種物質(zhì)。【題7】閱讀下面科普短文，依據(jù)文章內(nèi)容回答下列問(wèn)題：（一）碳元素是人類(lèi)接觸和利用最早的元素之一。由碳元素組成的單質(zhì)可分為無(wú)定形碳、過(guò)渡態(tài)碳和晶形碳三大類(lèi)，如圖1。石墨是制鉛筆芯的原料之一，在16世紀(jì)被發(fā)現(xiàn)后，曾被誤認(rèn)為是含鉛的物質(zhì)。直到18世紀(jì)，化學(xué)家將石墨與硝酸鉀共熔后產(chǎn)生二氧化碳，才確定了它是含碳的物質(zhì)。碳纖維既有碳材料的固有本質(zhì)特性，又有紡織纖維的柔軟可加工性，綜合性能優(yōu)異。目前，我國(guó)已形成碳纖維生產(chǎn)、碳纖維復(fù)合材料成型，應(yīng)用等產(chǎn)業(yè)鏈，碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)城分布如圖2。科學(xué)界不斷研發(fā)出新型碳材料，碳?xì)饽z就是其中一種。碳?xì)饽z具有優(yōu)良的吸附性能，在環(huán)境凈化中發(fā)揮重要作用。我國(guó)科研人員在不同溫度下制備了三種碳?xì)饽z樣品，比較其對(duì)二氧化碳的選擇性吸附性能。他們?cè)诓煌瑝簭?qiáng)下測(cè)定了上述樣品對(duì)混合氣體中二氧化碳吸附的選擇性值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3。圖中選擇性值越高，表明碳?xì)饽z對(duì)二氧化碳的選擇性吸附性能越好。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，碳材料的潛能不斷被激發(fā)，應(yīng)用領(lǐng)城越來(lái)越廣泛。（1）金剛石屬于（填序號(hào)）。A．無(wú)定形碳 B．過(guò)渡態(tài)碳 C．晶形碳（2）由圖2可知，我國(guó)碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用占比最高的領(lǐng)域是_______。（3）下列說(shuō)法正確的有（填序號(hào)）。A．石墨是一種含鉛的物質(zhì) B．二氧化碳屬于純凈物C．用石墨制金剛石是化學(xué)變化 D．碳材料其有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景（4）對(duì)比圖3中三條曲線，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是_______。（二）石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的碳納米材料，一層層疊起來(lái)就是石墨，1mm厚的石墨包含300萬(wàn)層石墨烯。實(shí)際上石墨烯本來(lái)就存在于自然界中，只是難以剝離出單層結(jié)構(gòu)。石墨烯的制備方法之一是低溫?cái)U(kuò)張法，把石墨粉、鈉、液氨按照一定比例混合，在特定裝置中進(jìn)行剝離，然后用去離子水清洗至中性，再放入烘箱內(nèi)烘干即得石墨烯。制得的石墨烯的比表面積越大，質(zhì)量越好?？茖W(xué)家測(cè)定了烘干溫度對(duì)制得的石墨烯的比表面積的影響如圖所示。石墨烯具有強(qiáng)度高、透光率高、導(dǎo)電性強(qiáng)、韌性好的特點(diǎn)，是構(gòu)成其它新型碳材料的基本組成單元。將含有石墨烯和碳納米管兩種納米材料的水溶液低溫環(huán)境下凍干，去除水分、保留骨架，制造出的一種超輕固體材料被稱(chēng)為“全碳?xì)饽z”，是迄今為止世界上最輕的材料。隨著石墨烯制備方法的研發(fā)，石墨烯必將廣泛應(yīng)用到各領(lǐng)域中。（5）石墨烯屬_______（填“純凈物”或“混合物”）。（6）石墨烯可用于制作新能源電池，主要利用石墨烯的具體性質(zhì)是_______。（7）由圖可知：制備石墨烯時(shí)最佳的烘干溫度是_______℃。（8）下列說(shuō)法不正確的是。A．自然界中不存在石墨烯B．石墨烯可以制備多種新型碳材料C．碳納米管具有可燃性，在氧氣中充分燃燒后生成二氧化碳（9）石墨烯與金剛石都是由碳元素組成，兩者物理性質(zhì)差異很大的原因是_______。【答案】（1）C（2）工業(yè)應(yīng)用（3）BCD（4）溫度越低，壓強(qiáng)越小，碳?xì)饽z對(duì)二氧化碳的選擇性吸附性能越好（5）純凈物（6）導(dǎo)電性強(qiáng)（7）225（8）A（9）碳原子排列方式不同【分析】（1）根據(jù)題給信息可知，金剛石屬于晶形碳，故選C。（2）由圖2可知，我國(guó)碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用占比最高的領(lǐng)域是工業(yè)應(yīng)用。（3）A、石墨是一種含碳元素的物質(zhì)，此選項(xiàng)錯(cuò)誤；B、二氧化碳由一種物質(zhì)組成，屬于純凈物，此選項(xiàng)正確；C、石墨與金剛石是兩種不同的物質(zhì)，所以用石墨制金剛石是化學(xué)變化，此選項(xiàng)正確；D、碳材料其有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景，此選項(xiàng)正確。故選BCD。（4）對(duì)比圖3中三條曲線，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是溫度越低，壓強(qiáng)越小，碳?xì)饽z對(duì)二氧化碳的選擇性吸附性能越好。（5）石墨烯由一種物質(zhì)組成，所以石墨烯屬于純凈物。（6）石墨烯可用于制作新能源電池，主要利用石墨烯的具體性質(zhì)是導(dǎo)電性強(qiáng)。（7）因?yàn)橹频玫氖┑谋缺砻娣e越大，質(zhì)量越好。由圖可知：制備石墨烯時(shí)最佳的烘干溫度是225℃。（8）A、石墨烯本來(lái)就存在于自然界中，只是難以剝離出單層結(jié)構(gòu)，此選項(xiàng)錯(cuò)誤；B、石墨烯可以制備多種新型碳材料，此選項(xiàng)正確；C、碳納米管具有可燃性，因?yàn)樘技{米管由碳元素組成，所以在氧氣中充分燃燒后生成二氧化碳，此選項(xiàng)正確。故選A。（9）石墨烯與金剛石都是由碳原子構(gòu)成的，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，兩者物理性質(zhì)差異很大的原因是碳原子排列方式不同。提分作業(yè)提分作業(yè)【練1】下列有關(guān)碳單質(zhì)的說(shuō)法中，不正確的是A．金剛石是天然存在的最硬的物質(zhì) B．C60是由60個(gè)碳原子構(gòu)成的化合物C．石墨具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能 D．活性炭可用作冰箱除味劑【答案】B【詳解】A、金剛石是天然存在的最硬的物質(zhì)，說(shuō)法正確；B、C60是單質(zhì)，一個(gè)分子中由60個(gè)碳原子構(gòu)成，故說(shuō)法錯(cuò)誤；C、石墨具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，說(shuō)法正確；D、活性炭具有吸附性，可用作冰箱除味劑，說(shuō)法正確。故選B?！揪?】在城巿建設(shè)過(guò)程中，經(jīng)常用到玻璃材料。切割玻璃的玻璃刀頭上鑲的物質(zhì)是A．石墨 B．硬玻璃 C．不銹鋼 D．金剛石【答案】D【詳解】A、石墨質(zhì)軟，不能鑲在玻璃刀頭上，故A不正確；B、硬玻璃硬度較小，不能鑲在玻璃刀頭上，故B不正確；C、不銹鋼耐腐蝕、耐熱等特性，但不鑲在玻璃刀頭上，故C不正確；D、金剛石硬度大，能鑲在玻璃刀頭上，故D正確。故選D。【練3】科學(xué)家發(fā)現(xiàn)由C60制取的化合物M有抑制艾滋病毒的作用，下列敘述不正確的是A．廈大化學(xué)家制得了C50，它與C60都是單質(zhì)B．某物質(zhì)含有C50分子和C60分子，該物質(zhì)是化合物C．由C60制取化合物M的過(guò)程，發(fā)生了化學(xué)變