登录
4.近年来的研究发现,以新形态存在的碳单质在诸多领域中有重要的应用前景。下列关于碳单质的说法错误的是()。
A.石墨具有金属光泽,有优良的导电性能,是天然存在的最硬的物质
B.石墨烯和碳纳米管在材料、催化、信息等诸多领域中有重要应用
C.石墨粉和黏土粉末按一定比例混合可以制铅笔芯
D.金刚石、石墨和$\ce{C_{60}}$里碳原子的排列方式不同,因此在性质和用途上存在明显差异
A.石墨具有金属光泽,有优良的导电性能,是天然存在的最硬的物质
B.石墨烯和碳纳米管在材料、催化、信息等诸多领域中有重要应用
C.石墨粉和黏土粉末按一定比例混合可以制铅笔芯
D.金刚石、石墨和$\ce{C_{60}}$里碳原子的排列方式不同,因此在性质和用途上存在明显差异
答案
A
解析
【分析】
本题考查碳单质的性质与用途，需逐一分析各选项的表述是否正确，核心是牢记金刚石、石墨等常见碳单质的特性，以及新型碳单质的应用、碳单质结构与性质的关系。
【解析】
逐一分析选项：
A选项：天然存在的最硬物质是金刚石，石墨质软但有优良导电性，该选项表述错误；
B选项：石墨烯和碳纳米管属于新型碳单质，在材料、催化、信息等诸多领域有重要应用，表述正确；
C选项：石墨粉质软，与黏土粉末按一定比例混合可制铅笔芯，表述正确；
D选项：金刚石、石墨和$\ce{C_{60}}$的碳原子排列方式不同，导致物理性质和用途存在明显差异，表述正确。因此错误的是A选项。
【答案】
A
【知识点】
碳单质的性质与用途、碳的同素异形体
【点评】
本题为化学学科基础题，考查碳单质的核心性质与用途，需准确记忆常见碳单质的特性，难度较低，适合巩固基础知识点。
【难度系数】
0.8
本题考查碳单质的性质与用途，需逐一分析各选项的表述是否正确，核心是牢记金刚石、石墨等常见碳单质的特性，以及新型碳单质的应用、碳单质结构与性质的关系。
【解析】
逐一分析选项：
A选项：天然存在的最硬物质是金刚石，石墨质软但有优良导电性，该选项表述错误；
B选项：石墨烯和碳纳米管属于新型碳单质，在材料、催化、信息等诸多领域有重要应用，表述正确；
C选项：石墨粉质软，与黏土粉末按一定比例混合可制铅笔芯，表述正确；
D选项：金刚石、石墨和$\ce{C_{60}}$的碳原子排列方式不同，导致物理性质和用途存在明显差异，表述正确。因此错误的是A选项。
【答案】
A
【知识点】
碳单质的性质与用途、碳的同素异形体
【点评】
本题为化学学科基础题，考查碳单质的核心性质与用途，需准确记忆常见碳单质的特性，难度较低，适合巩固基础知识点。
【难度系数】
0.8
5.石墨烯可用机械剥离法从石墨中剥离制得。它是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体(如图)，图中每一个小球代表一个碳原子。它是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。关于石墨烯，下列说法不正确的是()。
A.石墨烯和金刚石都由碳元素组成
B.石墨烯的导电性比银强
C.石墨烯中每个碳原子为三个六元环共用
D.从石墨中剥离出石墨烯属于物理变化
A.石墨烯和金刚石都由碳元素组成
B.石墨烯的导电性比银强
C.石墨烯中每个碳原子为三个六元环共用
D.从石墨中剥离出石墨烯属于物理变化
答案
D
解析
【分析】本题考查石墨烯的结构、性质及物质变化的判断，需逐一分析各选项：首先明确石墨烯是碳的单质，与金刚石互为同素异形体；根据题干信息判断导电性；结合石墨烯的结构特点分析碳原子的共用情况；最后根据物理变化与化学变化的本质区别（是否有新物质生成）判断选项正误。
【解析】
选项A：石墨烯和金刚石都是由碳元素组成的碳单质，属于碳的同素异形体，该说法正确；
选项B：题干明确说明石墨烯是“导电导热性能最强的一种新型纳米材料”，因此其导电性比银强，该说法正确；
选项C：石墨烯的结构中，每个碳原子与相邻3个碳原子相连，每个碳原子为3个六元环共用，该说法正确；
选项D：石墨是多层碳原子构成的层状结构，石墨烯是单层碳原子构成的结构，二者是不同的碳单质，从石墨中剥离出石墨烯的过程中有新物质生成，属于化学变化，而非物理变化，该说法错误。
【答案】D
【知识点】碳单质的性质、物质的变化、石墨烯的结构
【点评】本题围绕石墨烯的相关知识设置选项，考查学生对碳单质结构、性质及物质变化的理解，需准确区分同素异形体的差异和物理、化学变化的本质，难度适中。
【难度系数】0.5
【解析】
选项A：石墨烯和金刚石都是由碳元素组成的碳单质，属于碳的同素异形体，该说法正确；
选项B：题干明确说明石墨烯是“导电导热性能最强的一种新型纳米材料”，因此其导电性比银强，该说法正确；
选项C：石墨烯的结构中，每个碳原子与相邻3个碳原子相连，每个碳原子为3个六元环共用，该说法正确；
选项D：石墨是多层碳原子构成的层状结构，石墨烯是单层碳原子构成的结构，二者是不同的碳单质，从石墨中剥离出石墨烯的过程中有新物质生成，属于化学变化，而非物理变化，该说法错误。
【答案】D
【知识点】碳单质的性质、物质的变化、石墨烯的结构
【点评】本题围绕石墨烯的相关知识设置选项，考查学生对碳单质结构、性质及物质变化的理解，需准确区分同素异形体的差异和物理、化学变化的本质，难度适中。
【难度系数】0.5
6.金刚石和石墨是常见的碳单质，其结构如图所示。下列说法正确的是（）。
A.构成金刚石和石墨的原子大小不同
B.金刚石和石墨中原子的排列方式相同
C.1 g金刚石和1 g石墨所含原子数相同
D.金刚石和石墨在氧气中都不能燃烧
A.构成金刚石和石墨的原子大小不同
B.金刚石和石墨中原子的排列方式相同
C.1 g金刚石和1 g石墨所含原子数相同
D.金刚石和石墨在氧气中都不能燃烧
答案
C
解析
【分析】
要判断各选项正误，需结合金刚石和石墨的组成、结构、性质分析：二者均为碳单质，由碳原子构成；碳原子大小相同，但原子排列方式不同；同质量的二者，因碳原子摩尔质量相同，原子数相同；碳单质都能在氧气中燃烧。据此逐一分析选项。
【解析】
A选项：金刚石和石墨均由碳原子构成，构成它们的原子大小相同，A错误；
B选项：由结构示意图可知，金刚石中碳原子为空间网状排列，石墨中碳原子为层状排列，原子排列方式不同，B错误；
C选项：金刚石和石墨都是碳元素组成的单质，碳原子摩尔质量均为12g/mol，1g金刚石和1g石墨的物质的量均为$\frac{1g}{12g/mol}$，所含原子数=物质的量×阿伏伽德罗常数，因此二者所含原子数相同，C正确；
D选项：金刚石和石墨都是碳单质，碳单质在氧气中都能燃烧生成二氧化碳，D错误。
【答案】
C
【知识点】
碳单质的结构、碳的化学性质、物质的量计算
【点评】
本题考查碳的同素异形体的结构与性质，侧重基础应用，需掌握金刚石和石墨的结构差异、碳的化学性质及物质的量的基本计算，属于化学基础题。
【难度系数】
0.7
要判断各选项正误，需结合金刚石和石墨的组成、结构、性质分析：二者均为碳单质，由碳原子构成；碳原子大小相同，但原子排列方式不同；同质量的二者，因碳原子摩尔质量相同，原子数相同；碳单质都能在氧气中燃烧。据此逐一分析选项。
【解析】
A选项：金刚石和石墨均由碳原子构成，构成它们的原子大小相同，A错误；
B选项：由结构示意图可知，金刚石中碳原子为空间网状排列，石墨中碳原子为层状排列，原子排列方式不同，B错误；
C选项：金刚石和石墨都是碳元素组成的单质，碳原子摩尔质量均为12g/mol，1g金刚石和1g石墨的物质的量均为$\frac{1g}{12g/mol}$，所含原子数=物质的量×阿伏伽德罗常数，因此二者所含原子数相同，C正确；
D选项：金刚石和石墨都是碳单质，碳单质在氧气中都能燃烧生成二氧化碳，D错误。
【答案】
C
【知识点】
碳单质的结构、碳的化学性质、物质的量计算
【点评】
本题考查碳的同素异形体的结构与性质，侧重基础应用，需掌握金刚石和石墨的结构差异、碳的化学性质及物质的量的基本计算，属于化学基础题。
【难度系数】
0.7
7. 用下列物质的字母填空。
A. 稀有气体 B. 石墨
C. 金刚石 D. 活性炭
(1)用来制作玻璃刀和钻头的是。
(2)可用作冰箱除臭剂的是。
(3)可充入霓虹灯内且通电时会发出有色光的是。
(4)可制作电极的是。
A. 稀有气体 B. 石墨
C. 金刚石 D. 活性炭
(1)用来制作玻璃刀和钻头的是。
(2)可用作冰箱除臭剂的是。
(3)可充入霓虹灯内且通电时会发出有色光的是。
(4)可制作电极的是。
答案
解：
(1) C
(2) D
(3) A
(4) B
(1) C
(2) D
(3) A
(4) B
解析
【分析】
要解答本题，需掌握各物质的性质与用途的对应关系：金刚石硬度大，活性炭吸附性强，稀有气体通电发光，石墨具有导电性，根据这些性质匹配对应用途即可。
【解析】
(1) 金刚石是天然存在最硬的物质，硬度大，可用来制作玻璃刀和钻头，对应C；
(2) 活性炭具有疏松多孔结构，吸附性强，能吸附异味，可用作冰箱除臭剂，对应D；
(3) 稀有气体通电时会发出不同颜色的有色光，可充入霓虹灯内，对应A；
(4) 石墨具有良好的导电性，可制作电极，对应B。
【答案】
(1)C (2)D (3)A (4)B
【知识点】
碳单质的性质与用途、稀有气体的性质与用途
【点评】
本题考查常见物质的性质与用途，属于基础识记类题目，需准确掌握各物质的典型用途，难度较低。
【难度系数】
0.9
要解答本题，需掌握各物质的性质与用途的对应关系：金刚石硬度大，活性炭吸附性强，稀有气体通电发光，石墨具有导电性，根据这些性质匹配对应用途即可。
【解析】
(1) 金刚石是天然存在最硬的物质，硬度大，可用来制作玻璃刀和钻头，对应C；
(2) 活性炭具有疏松多孔结构，吸附性强，能吸附异味，可用作冰箱除臭剂，对应D；
(3) 稀有气体通电时会发出不同颜色的有色光，可充入霓虹灯内，对应A；
(4) 石墨具有良好的导电性，可制作电极，对应B。
【答案】
(1)C (2)D (3)A (4)B
【知识点】
碳单质的性质与用途、稀有气体的性质与用途
【点评】
本题考查常见物质的性质与用途，属于基础识记类题目，需准确掌握各物质的典型用途，难度较低。
【难度系数】
0.9
8. 倪慎枢在《采铜炼铜记》中详细记载了古法炼铜的方法。实验小组模拟古法炼铜进行实验:对下图所示坩埚进行高温加热,观察到大坩埚、小坩埚内都出现红色固体。
(1)写出木炭还原氧化铜的化学方程式:
。
(2)查阅资料可知,碳酸钾是碳与二氧化碳反应的催化剂,利用下图装置进行验证(a、b两处碳的质量相同):煅烧固体前向装置中通入二氧化碳,目的是排出装置中的空气。实验时先煅烧b处固体,60 s时d处检测到一氧化碳;停止煅烧b处固体,待装置冷却,传感器示数归零后,再煅烧a处固体,10 s时检测到一氧化碳。
①判断装置中空气排尽的现象是c瓶中。
②根据以上实验,证明碳酸钾(填“能”或“不能”)改变碳与二氧化碳反应的速率。
③要验证碳酸钾是该反应的催化剂,还要证明碳酸钾的和在反应前后都不变。
(1)写出木炭还原氧化铜的化学方程式:
。
(2)查阅资料可知,碳酸钾是碳与二氧化碳反应的催化剂,利用下图装置进行验证(a、b两处碳的质量相同):煅烧固体前向装置中通入二氧化碳,目的是排出装置中的空气。实验时先煅烧b处固体,60 s时d处检测到一氧化碳;停止煅烧b处固体,待装置冷却,传感器示数归零后,再煅烧a处固体,10 s时检测到一氧化碳。
①判断装置中空气排尽的现象是c瓶中。
②根据以上实验,证明碳酸钾(填“能”或“不能”)改变碳与二氧化碳反应的速率。
③要验证碳酸钾是该反应的催化剂,还要证明碳酸钾的和在反应前后都不变。
答案
解：
(1) $\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温} 2Cu + CO_{2}\uparrow}$
(2) ① 澄清石灰水变浑浊
② 能
③ 质量；化学性质
(1) $\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温} 2Cu + CO_{2}\uparrow}$
(2) ① 澄清石灰水变浑浊
② 能
③ 质量；化学性质
解析
【分析】
本题围绕古法炼铜的模拟实验，考查碳还原氧化铜的反应及催化剂的探究。第(1)问需掌握木炭还原氧化铜的反应原理，正确书写化学方程式；第(2)问结合实验现象分析：①利用二氧化碳使澄清石灰水变浑浊的特性判断空气是否排尽；②通过对比有无碳酸钾时产生一氧化碳的时间，判断反应速率变化；③依据催化剂的定义，明确需验证的两个不变量。
【解析】
(1) 木炭（$\ce{C}$）与氧化铜（$\ce{CuO}$）在高温条件下发生还原反应，生成铜（$\ce{Cu}$）和二氧化碳（$\ce{CO_{2}}$），配平后化学方程式为：$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温} 2Cu + CO_{2}\uparrow}$。
(2) ① 装置内空气含少量二氧化碳，通入二氧化碳排空气时，空气排尽后持续通入的二氧化碳会使c瓶中澄清石灰水变浑浊，故判断空气排尽的现象是c瓶中澄清石灰水变浑浊；
② 实验中，无碳酸钾的b处60s检测到一氧化碳，有碳酸钾的a处仅10s检测到一氧化碳，说明碳酸钾能加快碳与二氧化碳的反应速率，故填“能”；
③ 催化剂的特征是“一变两不变”，即改变反应速率，且反应前后质量和化学性质不变，因此需证明碳酸钾的质量和化学性质在反应前后不变。
【答案】
(1) $\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温} 2Cu + CO_{2}\uparrow}$
(2) ① 澄清石灰水变浑浊；② 能；③ 质量；化学性质
【知识点】
碳的还原性；催化剂的概念
【点评】
本题结合古法炼铜的情境，考查基础化学方程式书写、实验现象分析及催化剂的探究，注重实验逻辑和知识点的应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题围绕古法炼铜的模拟实验，考查碳还原氧化铜的反应及催化剂的探究。第(1)问需掌握木炭还原氧化铜的反应原理，正确书写化学方程式；第(2)问结合实验现象分析：①利用二氧化碳使澄清石灰水变浑浊的特性判断空气是否排尽；②通过对比有无碳酸钾时产生一氧化碳的时间，判断反应速率变化；③依据催化剂的定义，明确需验证的两个不变量。
【解析】
(1) 木炭（$\ce{C}$）与氧化铜（$\ce{CuO}$）在高温条件下发生还原反应，生成铜（$\ce{Cu}$）和二氧化碳（$\ce{CO_{2}}$），配平后化学方程式为：$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温} 2Cu + CO_{2}\uparrow}$。
(2) ① 装置内空气含少量二氧化碳，通入二氧化碳排空气时，空气排尽后持续通入的二氧化碳会使c瓶中澄清石灰水变浑浊，故判断空气排尽的现象是c瓶中澄清石灰水变浑浊；
② 实验中，无碳酸钾的b处60s检测到一氧化碳，有碳酸钾的a处仅10s检测到一氧化碳，说明碳酸钾能加快碳与二氧化碳的反应速率，故填“能”；
③ 催化剂的特征是“一变两不变”，即改变反应速率，且反应前后质量和化学性质不变，因此需证明碳酸钾的质量和化学性质在反应前后不变。
【答案】
(1) $\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温} 2Cu + CO_{2}\uparrow}$
(2) ① 澄清石灰水变浑浊；② 能；③ 质量；化学性质
【知识点】
碳的还原性；催化剂的概念
【点评】
本题结合古法炼铜的情境，考查基础化学方程式书写、实验现象分析及催化剂的探究，注重实验逻辑和知识点的应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
