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8 [2024 苏州高新区期中]“碳海绵”是已知最轻的固体材料,密度仅$0.16\ \mathrm{mg}·\mathrm{cm}^{-3}$,其主要成分是石墨烯和碳纳米管两种碳单质,是一种良好的绝缘材料。下列关于“碳海绵”的性质的推测不正确的是（
A.“碳海绵”能浮在水面上
B.“碳海绵”是一种新型的化合物
C.“碳海绵”不易导电
D.“碳海绵”燃烧会产生二氧化碳
B
）A.“碳海绵”能浮在水面上
B.“碳海绵”是一种新型的化合物
C.“碳海绵”不易导电
D.“碳海绵”燃烧会产生二氧化碳
答案
B
解析
【分析】本题是关于“碳海绵”性质的判断题，解题时需先提取题目给出的关键信息：“碳海绵”主要成分为碳单质、密度小、是绝缘材料，再结合碳单质的性质及物质分类知识，逐一分析各选项，找出描述不正确的选项。
【解析】逐一分析选项：
A. 水的密度约为1g/cm³=1000mg/cm³，“碳海绵”密度仅0.16mg/cm³，远小于水，因此能浮在水面上，该推测正确；
B. “碳海绵”主要成分是石墨烯和碳纳米管两种碳单质，属于混合物，而化合物是由不同种元素组成的纯净物，因此它不是新型化合物，该推测错误；
C. 题目明确说明“碳海绵”是良好的绝缘材料，绝缘材料不易导电，该推测正确；
D. “碳海绵”主要成分为碳单质，碳单质完全燃烧生成二氧化碳，因此其燃烧会产生二氧化碳，该推测正确。
综上，不正确的推测是B选项。
【答案】B
【知识点】碳单质的性质、物质的分类
【点评】本题结合新物质“碳海绵”考查碳单质的性质及物质分类，解题关键是抓住题目给出的核心信息（成分、密度、导电性），属于基础题型，难度不大。
【难度系数】0.3
【解析】逐一分析选项：
A. 水的密度约为1g/cm³=1000mg/cm³，“碳海绵”密度仅0.16mg/cm³，远小于水，因此能浮在水面上，该推测正确；
B. “碳海绵”主要成分是石墨烯和碳纳米管两种碳单质，属于混合物，而化合物是由不同种元素组成的纯净物，因此它不是新型化合物，该推测错误；
C. 题目明确说明“碳海绵”是良好的绝缘材料，绝缘材料不易导电，该推测正确；
D. “碳海绵”主要成分为碳单质，碳单质完全燃烧生成二氧化碳，因此其燃烧会产生二氧化碳，该推测正确。
综上，不正确的推测是B选项。
【答案】B
【知识点】碳单质的性质、物质的分类
【点评】本题结合新物质“碳海绵”考查碳单质的性质及物质分类，解题关键是抓住题目给出的核心信息（成分、密度、导电性），属于基础题型，难度不大。
【难度系数】0.3
9 碳单质除了金刚石、石墨、$\ce{C_{60}}$外,科学家们还合成了$\ce{C_{70}}$、$\ce{C_{90}}$、$\ce{C_{240}}$等,由此作出如下推测:①同一种元素可以形成多种单质;② 单质可能存在复杂的分子结构;③ 单质的研究前景广阔。其中正确的是（
A.①
B.①③
C.②③
D.①②③
D
）A.①
B.①③
C.②③
D.①②③
答案
D
解析
【分析】
本题考查碳单质的相关知识，解题思路是逐一分析每个推测的合理性：首先，根据碳元素可形成金刚石、石墨、C₆₀等多种单质，判断①；再结合C₆₀、C₇₀等的分子结构特点判断②；最后依据科学家持续合成新型碳单质的事实判断③，进而得出结论。
【解析】
①同一种元素可以形成多种单质：碳元素能组成金刚石、石墨、C₆₀、C₇₀等不同的单质，说明同一种元素可形成多种单质，该推测正确；
②单质可能存在复杂的分子结构：C₆₀由60个碳原子构成，结构类似足球，C₇₀等也是由多个碳原子构成的复杂分子，说明单质可能有复杂分子结构，该推测正确；
③单质的研究前景广阔：除已知碳单质外，科学家还合成了C₉₀、C₂₄₀等新型碳单质，说明单质的研究有广阔前景，该推测正确。
综上，三个推测均正确，答案为D。
【答案】
D
【知识点】
碳单质、同素异形体、化学研究发展
【点评】
本题结合新型碳单质的合成，考查对碳单质相关知识的理解，需逐一分析每个推测的合理性，属于基础考查题，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题考查碳单质的相关知识，解题思路是逐一分析每个推测的合理性：首先，根据碳元素可形成金刚石、石墨、C₆₀等多种单质，判断①；再结合C₆₀、C₇₀等的分子结构特点判断②；最后依据科学家持续合成新型碳单质的事实判断③，进而得出结论。
【解析】
①同一种元素可以形成多种单质：碳元素能组成金刚石、石墨、C₆₀、C₇₀等不同的单质，说明同一种元素可形成多种单质，该推测正确；
②单质可能存在复杂的分子结构：C₆₀由60个碳原子构成，结构类似足球，C₇₀等也是由多个碳原子构成的复杂分子，说明单质可能有复杂分子结构，该推测正确；
③单质的研究前景广阔：除已知碳单质外，科学家还合成了C₉₀、C₂₄₀等新型碳单质，说明单质的研究有广阔前景，该推测正确。
综上，三个推测均正确，答案为D。
【答案】
D
【知识点】
碳单质、同素异形体、化学研究发展
【点评】
本题结合新型碳单质的合成，考查对碳单质相关知识的理解，需逐一分析每个推测的合理性，属于基础考查题，难度适中。
【难度系数】
0.6
10 新素养 科学思维 能够证明金刚石与石墨是同种元素组成的不同单质的有力证据是 （
A.石墨在一定温度和有催化剂存在的条件下，可以转化为金刚石
B.石墨和金刚石燃烧都有二氧化碳生成
C.金刚石和石墨的熔点都较高
D.相同质量的金刚石和石墨在有足量氧气的密闭容器中燃烧，生成相同质量的二氧化碳
D
）A.石墨在一定温度和有催化剂存在的条件下，可以转化为金刚石
B.石墨和金刚石燃烧都有二氧化碳生成
C.金刚石和石墨的熔点都较高
D.相同质量的金刚石和石墨在有足量氧气的密闭容器中燃烧，生成相同质量的二氧化碳
答案
D
解析
【分析】
要证明金刚石与石墨是同种元素组成的不同单质，需同时满足两个核心条件：①两者仅含同一种元素；②属于不同单质。解题时需逐一分析选项，判断哪个选项能同时体现这两点，排除不符合要求的选项即可。
【解析】
A选项：石墨在一定条件下转化为金刚石，仅能说明二者可相互转化，无法直接证明它们的元素组成，不符合要求，排除；
B选项：石墨和金刚石燃烧都生成CO₂，只能说明二者都含碳元素，但无法证明它们是不同单质（如碳的化合物燃烧也会生成CO₂），排除；
C选项：熔点高低属于物理性质，与元素组成无关，无法证明二者的元素组成和类别，排除；
D选项：相同质量的金刚石和石墨在足量氧气中燃烧生成相同质量的CO₂，根据质量守恒定律，说明二者都仅含碳元素；且金刚石与石墨是结构不同的两种单质，因此该选项能证明金刚石与石墨是同种元素组成的不同单质，正确。
【答案】
D
【知识点】
同素异形体、碳单质的性质
【点评】
本题考查同素异形体的判断，关键在于明确“含同种元素”和“是不同单质”两个判断依据，需结合质量守恒定律分析选项，避免误选仅能证明含同种元素的选项。
【难度系数】
0.5
要证明金刚石与石墨是同种元素组成的不同单质，需同时满足两个核心条件：①两者仅含同一种元素；②属于不同单质。解题时需逐一分析选项，判断哪个选项能同时体现这两点，排除不符合要求的选项即可。
【解析】
A选项：石墨在一定条件下转化为金刚石，仅能说明二者可相互转化，无法直接证明它们的元素组成，不符合要求，排除；
B选项：石墨和金刚石燃烧都生成CO₂，只能说明二者都含碳元素，但无法证明它们是不同单质（如碳的化合物燃烧也会生成CO₂），排除；
C选项：熔点高低属于物理性质，与元素组成无关，无法证明二者的元素组成和类别，排除；
D选项：相同质量的金刚石和石墨在足量氧气中燃烧生成相同质量的CO₂，根据质量守恒定律，说明二者都仅含碳元素；且金刚石与石墨是结构不同的两种单质，因此该选项能证明金刚石与石墨是同种元素组成的不同单质，正确。
【答案】
D
【知识点】
同素异形体、碳单质的性质
【点评】
本题考查同素异形体的判断，关键在于明确“含同种元素”和“是不同单质”两个判断依据，需结合质量守恒定律分析选项，避免误选仅能证明含同种元素的选项。
【难度系数】
0.5
11 如图所示,向盛有红棕色二氧化氮的烧瓶内投入若干小块的木炭,连接好装置,稍待片刻,观察现象。
(1)烧瓶内红棕色气体颜色
(2) 新趋势 学科融合 水会从烧杯内沿着导管进入烧瓶内,是因为烧瓶内的压强
(3)写出二氧化氮的化学式并标出其中氮元素的化合价:
(1)烧瓶内红棕色气体颜色
逐渐变浅至消失
,这是因为木炭具有吸附
性。(2) 新趋势 学科融合 水会从烧杯内沿着导管进入烧瓶内,是因为烧瓶内的压强
小于
(填“大于”“小于”或“等于”)大气压。(3)写出二氧化氮的化学式并标出其中氮元素的化合价:
$\overset{+4}{\mathrm{N}}\mathrm{O}_{2}$
。答案
(1) 逐渐变浅至消失 吸附
(2) 小于
(3) $\overset{+4}{\mathrm{N}}\mathrm{O}_{2}$
(2) 小于
(3) $\overset{+4}{\mathrm{N}}\mathrm{O}_{2}$
解析
【分析】
本题考查木炭的吸附性、气体压强与大气压的关系及化合价标注，解题思路：1. 利用木炭疏松多孔的结构，其吸附性可吸附二氧化氮气体，分析气体颜色变化；2. 根据烧瓶内气体量变化，判断压强与大气压的关系；3. 依据化合物中化合价代数和为0，标注二氧化氮中氮元素的化合价。
【解析】
(1) 木炭具有疏松多孔的结构，有吸附性，能吸附红棕色的二氧化氮气体，因此烧瓶内红棕色气体颜色逐渐变浅至消失。
(2) 二氧化氮被木炭吸附后，烧瓶内气体量减少，导致烧瓶内的压强小于外界大气压，在大气压作用下，烧杯内的水沿导管进入烧瓶。
(3) 二氧化氮的化学式为$\ce{NO_{2}}$，氧元素化合价为-2价，设氮元素化合价为$x$，根据化合物中正负化合价代数和为0，得$x + 2×(-2)=0$，解得$x=+4$，故氮元素化合价标注为$\overset{+4}{\mathrm{N}}\mathrm{O}_{2}$。
【答案】
(1) 逐渐变浅至消失；吸附 (2) 小于 (3) $\overset{+4}{\mathrm{N}}\mathrm{O}_{2}$
【知识点】
木炭的吸附性、气体压强与大气压的关系、化合价标注
【点评】
本题结合实验现象考查基础化学知识点，难度较低，需掌握木炭吸附性的原理、压强变化的判断及化合价标注方法。
【难度系数】
0.6
本题考查木炭的吸附性、气体压强与大气压的关系及化合价标注，解题思路：1. 利用木炭疏松多孔的结构，其吸附性可吸附二氧化氮气体，分析气体颜色变化；2. 根据烧瓶内气体量变化，判断压强与大气压的关系；3. 依据化合物中化合价代数和为0，标注二氧化氮中氮元素的化合价。
【解析】
(1) 木炭具有疏松多孔的结构，有吸附性，能吸附红棕色的二氧化氮气体，因此烧瓶内红棕色气体颜色逐渐变浅至消失。
(2) 二氧化氮被木炭吸附后，烧瓶内气体量减少，导致烧瓶内的压强小于外界大气压，在大气压作用下，烧杯内的水沿导管进入烧瓶。
(3) 二氧化氮的化学式为$\ce{NO_{2}}$，氧元素化合价为-2价，设氮元素化合价为$x$，根据化合物中正负化合价代数和为0，得$x + 2×(-2)=0$，解得$x=+4$，故氮元素化合价标注为$\overset{+4}{\mathrm{N}}\mathrm{O}_{2}$。
【答案】
(1) 逐渐变浅至消失；吸附 (2) 小于 (3) $\overset{+4}{\mathrm{N}}\mathrm{O}_{2}$
【知识点】
木炭的吸附性、气体压强与大气压的关系、化合价标注
【点评】
本题结合实验现象考查基础化学知识点，难度较低，需掌握木炭吸附性的原理、压强变化的判断及化合价标注方法。
【难度系数】
0.6
12 如图为几种碳单质的结构模型图，图中小球代表碳原子。
（1）甲物质的结构中，每个碳原子最多连接
（2）乙物质层与层之间能发生滑动，具有滑腻感，据此请写出它的一种用途：
（3）高铁、动车与电缆接触的部分称作“电刷”，制作“电刷”的碳单质是
（4）丙物质是由 18 个碳原子构成的环状纯碳分子，试写出其化学式：
（5）根据金刚石和石墨的结构和性质推断，下列观点不正确的是
A. 不同物质具有不同的结构
B. 不同物质的组成元素一定不同
C. 不同物质具有不同的性质
D. 物质的结构决定了物质的性质
（1）甲物质的结构中，每个碳原子最多连接
4
个碳原子。（2）乙物质层与层之间能发生滑动，具有滑腻感，据此请写出它的一种用途：
制作润滑剂(合理答案均可)
。（3）高铁、动车与电缆接触的部分称作“电刷”，制作“电刷”的碳单质是
石墨
（填名称）。（4）丙物质是由 18 个碳原子构成的环状纯碳分子，试写出其化学式：
$\mathrm{C}_{18}$
。（5）根据金刚石和石墨的结构和性质推断，下列观点不正确的是
B
（填字母）。A. 不同物质具有不同的结构
B. 不同物质的组成元素一定不同
C. 不同物质具有不同的性质
D. 物质的结构决定了物质的性质
答案
(1) 4
(2) 制作润滑剂(合理答案均可)
(3) 石墨
(4) $\mathrm{C}_{18}$
(5) B
(2) 制作润滑剂(合理答案均可)
(3) 石墨
(4) $\mathrm{C}_{18}$
(5) B
解析
【分析】
本题围绕常见碳单质的结构、性质及应用展开，需结合金刚石、石墨、碳分子等碳单质的结构特点，逐一分析每个问题：先明确甲（金刚石）的碳原子连接方式，再根据乙（石墨）的结构性质推导用途，结合电刷的需求确定对应碳单质，根据丙的原子数写化学式，最后分析选项判断正误。
【解析】
（1）甲是金刚石的结构模型，金刚石中每个碳原子以共价键与4个碳原子结合，形成空间网状结构，因此每个碳原子最多连接4个碳原子；
（2）乙是石墨的层状结构，层与层之间作用力弱，能滑动且有滑腻感，因此可用于制作润滑剂（合理即可）；
（3）电刷需要导电且有滑腻感，石墨具备该性质，故制作电刷的碳单质是石墨；
（4）丙是由18个碳原子构成的环状纯碳分子，化学式直接表示为$\mathrm{C}_{18}$；
（5）A. 不同物质结构不同，金刚石和石墨结构不同，正确；B. 不同物质的组成元素可能相同，如金刚石和石墨均由碳元素组成，错误；C. 结构不同则性质不同，金刚石和石墨性质不同，正确；D. 物质结构决定性质，正确，故选B。
【答案】
(1) 4
(2) 制作润滑剂（合理即可）
(3) 石墨
(4) $\mathrm{C}_{18}$
(5) B
【知识点】
碳单质的结构与性质；石墨的用途；物质结构与组成的关系
【点评】
本题考查碳单质的基础知识点，涵盖结构、性质、用途及化学式书写，题型常规，需学生牢记常见碳单质的特征，难度适中。
【难度系数】
0.7
本题围绕常见碳单质的结构、性质及应用展开，需结合金刚石、石墨、碳分子等碳单质的结构特点，逐一分析每个问题：先明确甲（金刚石）的碳原子连接方式，再根据乙（石墨）的结构性质推导用途，结合电刷的需求确定对应碳单质，根据丙的原子数写化学式，最后分析选项判断正误。
【解析】
（1）甲是金刚石的结构模型，金刚石中每个碳原子以共价键与4个碳原子结合，形成空间网状结构，因此每个碳原子最多连接4个碳原子；
（2）乙是石墨的层状结构，层与层之间作用力弱，能滑动且有滑腻感，因此可用于制作润滑剂（合理即可）；
（3）电刷需要导电且有滑腻感，石墨具备该性质，故制作电刷的碳单质是石墨；
（4）丙是由18个碳原子构成的环状纯碳分子，化学式直接表示为$\mathrm{C}_{18}$；
（5）A. 不同物质结构不同，金刚石和石墨结构不同，正确；B. 不同物质的组成元素可能相同，如金刚石和石墨均由碳元素组成，错误；C. 结构不同则性质不同，金刚石和石墨性质不同，正确；D. 物质结构决定性质，正确，故选B。
【答案】
(1) 4
(2) 制作润滑剂（合理即可）
(3) 石墨
(4) $\mathrm{C}_{18}$
(5) B
【知识点】
碳单质的结构与性质；石墨的用途；物质结构与组成的关系
【点评】
本题考查碳单质的基础知识点，涵盖结构、性质、用途及化学式书写，题型常规，需学生牢记常见碳单质的特征，难度适中。
【难度系数】
0.7
