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4. 下列有关碳单质的说法错误的是（
A.金刚石是天然存在的最硬的物质
B.石墨和$\ce{C_{60}}$是由不同种原子构成的
C.金刚石和石墨的化学性质相似
D.活性炭包可放在冰箱中除异味
B
）A.金刚石是天然存在的最硬的物质
B.石墨和$\ce{C_{60}}$是由不同种原子构成的
C.金刚石和石墨的化学性质相似
D.活性炭包可放在冰箱中除异味
答案
4. B
解析
【分析】本题考查碳单质的相关知识，需逐一分析每个选项的正确性，回忆碳单质的构成、性质及用途：A选项对应金刚石的硬度，B选项对应石墨和$\ce{C_{60}}$的构成，C选项对应金刚石与石墨的化学性质，D选项对应活性炭的吸附性，据此找出错误选项。
【解析】A选项：金刚石是天然存在的最硬的物质，说法正确；B选项：石墨由碳原子直接构成，$\ce{C_{60}}$由$\ce{C_{60}}$分子构成，并非由不同种原子构成，说法错误；C选项：金刚石和石墨均由碳元素组成，化学性质相似，说法正确；D选项：活性炭具有疏松多孔的结构，有吸附性，可除去冰箱异味，说法正确。故错误选项为B。
【答案】B
【知识点】碳单质的构成、碳单质的性质、活性炭的吸附性
【点评】本题为碳单质的基础考查题，侧重对基础知识的掌握，需准确区分不同碳单质的构成与性质，难度较低。
【难度系数】0.8
【解析】A选项：金刚石是天然存在的最硬的物质，说法正确；B选项：石墨由碳原子直接构成，$\ce{C_{60}}$由$\ce{C_{60}}$分子构成，并非由不同种原子构成，说法错误；C选项：金刚石和石墨均由碳元素组成，化学性质相似，说法正确；D选项：活性炭具有疏松多孔的结构，有吸附性，可除去冰箱异味，说法正确。故错误选项为B。
【答案】B
【知识点】碳单质的构成、碳单质的性质、活性炭的吸附性
【点评】本题为碳单质的基础考查题，侧重对基础知识的掌握，需准确区分不同碳单质的构成与性质，难度较低。
【难度系数】0.8
5. $\ce{C_{60}}$的发现使人类了解到一个全新的碳世界。下列说法正确的是
（
A.$\ce{C_{60}}$这种物质由碳原子直接构成
B.足球由$\ce{C_{60}}$构成
C.$\ce{C_{60}}$在氧气中完全燃烧生成$\ce{CO_{2}}$
D.$\ce{C_{60}}$是一种新型化合物
（
C
）A.$\ce{C_{60}}$这种物质由碳原子直接构成
B.足球由$\ce{C_{60}}$构成
C.$\ce{C_{60}}$在氧气中完全燃烧生成$\ce{CO_{2}}$
D.$\ce{C_{60}}$是一种新型化合物
答案
5. C
解析
【分析】本题围绕碳单质$\ce{C_{60}}$的结构、组成、类别及性质设置选项，需逐一分析每个选项的正误，关键是明确$\ce{C_{60}}$的构成方式、物质类别及碳单质的化学性质，区分单质与化合物、分子构成与原子直接构成的概念。
【解析】A选项：$\ce{C_{60}}$是由$\ce{C_{60}}$分子构成的，并非直接由碳原子构成，故A错误；B选项：足球是由皮革、橡胶等常见材料制成的，与$\ce{C_{60}}$分子无关，故B错误；C选项：$\ce{C_{60}}$是碳元素组成的单质，碳单质在氧气中完全燃烧的产物为$\ce{CO_{2}}$，故C正确；D选项：化合物是由不同种元素组成的纯净物，而$\ce{C_{60}}$仅由碳元素一种元素组成，属于单质，不是化合物，故D错误。
【答案】C
【知识点】碳单质的性质、$\ce{C_{60}}$的结构与组成、单质与化合物的区分
【点评】本题考查$\ce{C_{60}}$的基础化学知识，属于碳单质相关的常见考点，需准确掌握$\ce{C_{60}}$的构成、类别及化学性质，难度适中，是学生应掌握的基础内容。
【难度系数】0.7
【解析】A选项：$\ce{C_{60}}$是由$\ce{C_{60}}$分子构成的，并非直接由碳原子构成，故A错误；B选项：足球是由皮革、橡胶等常见材料制成的，与$\ce{C_{60}}$分子无关，故B错误；C选项：$\ce{C_{60}}$是碳元素组成的单质，碳单质在氧气中完全燃烧的产物为$\ce{CO_{2}}$，故C正确；D选项：化合物是由不同种元素组成的纯净物，而$\ce{C_{60}}$仅由碳元素一种元素组成，属于单质，不是化合物，故D错误。
【答案】C
【知识点】碳单质的性质、$\ce{C_{60}}$的结构与组成、单质与化合物的区分
【点评】本题考查$\ce{C_{60}}$的基础化学知识，属于碳单质相关的常见考点，需准确掌握$\ce{C_{60}}$的构成、类别及化学性质，难度适中，是学生应掌握的基础内容。
【难度系数】0.7
6. 硅芯片是各种计算机、微电子产品的核心，工业上通过以下反应将自然界的二氧化硅（$\ce{SiO_{2}}$）转化为硅（$\ce{SiO_{2} + 2C\xlongequal{高温} Si + 2CO\uparrow}$）。下列分析正确的是（
A.二氧化硅发生了氧化反应
B.碳发生了还原反应
C.该反应是分解反应
D.该反应中元素化合价发生了改变
D
）A.二氧化硅发生了氧化反应
B.碳发生了还原反应
C.该反应是分解反应
D.该反应中元素化合价发生了改变
答案
6. D
解析
【分析】要解决这道题，需掌握氧化还原反应的判断方法、基本反应类型的特征以及化合价的计算规则，逐一分析每个选项：明确氧化反应是物质得氧的反应，还原反应是物质失氧的反应；分解反应特征为“一变多”，置换反应是单质与化合物生成新单质和新化合物的反应；再通过计算反应前后元素化合价，判断化合价是否变化，进而确定正确选项。
【解析】对于反应$\ce{SiO_{2} + 2C\xlongequal{高温} Si + 2CO\uparrow}$：
1. 选项A：$\ce{SiO_{2}}$在反应中失去氧，发生还原反应，而非氧化反应，故A错误；
2. 选项B：$\ce{C}$在反应中得到氧，发生氧化反应，而非还原反应，故B错误；
3. 选项C：分解反应是“一变多”的反应，该反应是单质（$\ce{C}$）与化合物（$\ce{SiO_{2}}$）生成新单质（$\ce{Si}$）和新化合物（$\ce{CO}$），属于置换反应，不是分解反应，故C错误；
4. 选项D：计算化合价：反应前$\ce{SiO_{2}}$中$\ce{Si}$为$+4$价、$\ce{O}$为$-2$价，$\ce{C}$为$0$价；反应后$\ce{Si}$为$0$价，$\ce{CO}$中$\ce{C}$为$+2$价、$\ce{O}$为$-2$价，反应前后$\ce{Si}$和$\ce{C}$的化合价发生改变，故D正确。
【答案】D
【知识点】氧化还原反应、化学反应类型、化合价计算
【点评】本题考查化学基本概念的应用，涉及氧化还原反应、反应类型及化合价的判断，难度适中，掌握相关概念即可正确解答。
【难度系数】0.6
【解析】对于反应$\ce{SiO_{2} + 2C\xlongequal{高温} Si + 2CO\uparrow}$：
1. 选项A：$\ce{SiO_{2}}$在反应中失去氧，发生还原反应，而非氧化反应，故A错误；
2. 选项B：$\ce{C}$在反应中得到氧，发生氧化反应，而非还原反应，故B错误；
3. 选项C：分解反应是“一变多”的反应，该反应是单质（$\ce{C}$）与化合物（$\ce{SiO_{2}}$）生成新单质（$\ce{Si}$）和新化合物（$\ce{CO}$），属于置换反应，不是分解反应，故C错误；
4. 选项D：计算化合价：反应前$\ce{SiO_{2}}$中$\ce{Si}$为$+4$价、$\ce{O}$为$-2$价，$\ce{C}$为$0$价；反应后$\ce{Si}$为$0$价，$\ce{CO}$中$\ce{C}$为$+2$价、$\ce{O}$为$-2$价，反应前后$\ce{Si}$和$\ce{C}$的化合价发生改变，故D正确。
【答案】D
【知识点】氧化还原反应、化学反应类型、化合价计算
【点评】本题考查化学基本概念的应用，涉及氧化还原反应、反应类型及化合价的判断，难度适中，掌握相关概念即可正确解答。
【难度系数】0.6
7. 将一定质量炭粉在密闭容器中引燃(如图1),一段时间后炭粉消失。用压强传感器测得容器内压强(同温下,容器内压强与气体分子数成正比)随时间的变化关系如图2。下列分析正确的是 (
A.AB段炭粉开始燃烧
B.反应生成的$\ce{CO_{2}}$导致CD段压强增大
C.E点气体的成分是$\ce{CO_{2}}$和$\ce{CO}$
D.燃烧放出的热量减少导致DE段压强下降
C
)A.AB段炭粉开始燃烧
B.反应生成的$\ce{CO_{2}}$导致CD段压强增大
C.E点气体的成分是$\ce{CO_{2}}$和$\ce{CO}$
D.燃烧放出的热量减少导致DE段压强下降
答案
7. C
解析
【分析】
要解决本题，需结合碳在密闭容器中的燃烧反应规律，以及“同温下容器内压强与气体分子数成正比”的条件分析图像：碳燃烧时，氧气充足生成$\ce{CO_{2}}$（反应$\ce{C + O_{2}\xlongequal{点燃} CO_{2}}$，气体分子数不变），氧气不足生成$\ce{CO}$（反应$\ce{2C + O_{2}\xlongequal{点燃} 2CO}$，气体分子数增加）；反应放热会使容器温度升高、压强增大，反应结束后温度冷却，压强下降。需逐一分析选项，结合反应特点和压强变化的原因判断正误。
【解析】
1. 分析选项A：AB段压强变化极小，说明炭粉未开始剧烈燃烧，仅处于预热阶段，并非开始燃烧，A错误。
2. 分析选项B：CD段压强增大，主要是碳燃烧放热使容器温度升高，气体受热膨胀导致，生成$\ce{CO_{2}}$的反应气体分子数不变，不会使压强增大，B错误。
3. 分析选项C：初始容器内气体为氧气，压强为$P_0$，同温同体积下压强与气体分子数成正比，故初始氧气物质的量对应压强$P_0$；E点压强为$1.4P_0$，说明最终气体总物质的量为初始氧气物质的量的1.4倍。设初始氧气物质的量为$n$，最终气体中$\ce{CO_{2}}$为$x$、$\ce{CO}$为$y$，根据O守恒：$2x + y = 2n$，总气体物质的量：$x + y = 1.4n$，联立解得$x=0.6n$、$y=0.8n$，即E点气体为$\ce{CO_{2}}$和$\ce{CO}$，C正确。
4. 分析选项D：DE段压强下降是反应结束后，容器内温度冷却至室温，气体压强随温度降低而减小，并非燃烧放热减少导致，D错误。
【答案】
C
【知识点】
碳的燃烧反应；压强与气体分子数关系；化学守恒计算
【点评】
本题结合压强图像考查碳燃烧的反应规律，需明确反应中气体分子数变化、温度对压强的影响，通过守恒法推断气体成分，是化学与图像结合的典型题目，需理清反应各阶段的变化逻辑。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需结合碳在密闭容器中的燃烧反应规律，以及“同温下容器内压强与气体分子数成正比”的条件分析图像：碳燃烧时，氧气充足生成$\ce{CO_{2}}$（反应$\ce{C + O_{2}\xlongequal{点燃} CO_{2}}$，气体分子数不变），氧气不足生成$\ce{CO}$（反应$\ce{2C + O_{2}\xlongequal{点燃} 2CO}$，气体分子数增加）；反应放热会使容器温度升高、压强增大，反应结束后温度冷却，压强下降。需逐一分析选项，结合反应特点和压强变化的原因判断正误。
【解析】
1. 分析选项A：AB段压强变化极小，说明炭粉未开始剧烈燃烧，仅处于预热阶段，并非开始燃烧，A错误。
2. 分析选项B：CD段压强增大，主要是碳燃烧放热使容器温度升高，气体受热膨胀导致，生成$\ce{CO_{2}}$的反应气体分子数不变，不会使压强增大，B错误。
3. 分析选项C：初始容器内气体为氧气，压强为$P_0$，同温同体积下压强与气体分子数成正比，故初始氧气物质的量对应压强$P_0$；E点压强为$1.4P_0$，说明最终气体总物质的量为初始氧气物质的量的1.4倍。设初始氧气物质的量为$n$，最终气体中$\ce{CO_{2}}$为$x$、$\ce{CO}$为$y$，根据O守恒：$2x + y = 2n$，总气体物质的量：$x + y = 1.4n$，联立解得$x=0.6n$、$y=0.8n$，即E点气体为$\ce{CO_{2}}$和$\ce{CO}$，C正确。
4. 分析选项D：DE段压强下降是反应结束后，容器内温度冷却至室温，气体压强随温度降低而减小，并非燃烧放热减少导致，D错误。
【答案】
C
【知识点】
碳的燃烧反应；压强与气体分子数关系；化学守恒计算
【点评】
本题结合压强图像考查碳燃烧的反应规律，需明确反应中气体分子数变化、温度对压强的影响，通过守恒法推断气体成分，是化学与图像结合的典型题目，需理清反应各阶段的变化逻辑。
【难度系数】
0.5
8. 碳量子点是一种通常仅由几千个原子构成的纳米级材料，碳量子点具有优秀的光学性质，良好的水溶性、低毒性、环境友好、原料来源广、成本低、生物相容性好等诸多优点。下列说法正确的是（
A.碳量子点与碳单质的物理性质完全相同
B.碳量子点中，碳原子的最外层电子数发生改变
C.制备碳量子点材料的原材料中含有碳元素
D.量子点曾被称作“人造原子”，是人为创造出的新原子
C
）A.碳量子点与碳单质的物理性质完全相同
B.碳量子点中，碳原子的最外层电子数发生改变
C.制备碳量子点材料的原材料中含有碳元素
D.量子点曾被称作“人造原子”，是人为创造出的新原子
答案
8. C
解析
【分析】本题属于化学概念辨析题，解题思路是：先明确碳量子点的定义（由碳元素构成的纳米级材料），再结合碳的原子结构、物质构成特点，以及题干给出的碳量子点的性质描述，逐一分析每个选项的正误，排除错误选项后确定正确答案。
【解析】A选项：碳量子点是纳米级材料，其微观结构与金刚石、石墨等常见碳单质不同，因此物理性质不可能完全相同，A错误；B选项：碳量子点由碳原子构成，碳原子的最外层电子数为6，在形成该材料时，碳原子的核外电子排布未发生改变，最外层电子数不变，B错误；C选项：题干明确碳量子点是碳构成的材料，且提到原料来源广，说明制备其的原材料中含有碳元素，C正确；D选项：量子点是由原子构成的纳米级材料，并非新原子，原子是化学变化中的最小微粒，不能人为创造新原子，D错误。
【答案】C
【知识点】碳的单质、物质的构成
【点评】本题考查碳量子点的相关性质及化学基础概念，难度较低，需准确理解题干信息，区分材料与原子的概念，掌握碳原子的结构特点即可正确解答。
【难度系数】0.6
【解析】A选项：碳量子点是纳米级材料，其微观结构与金刚石、石墨等常见碳单质不同，因此物理性质不可能完全相同，A错误；B选项：碳量子点由碳原子构成，碳原子的最外层电子数为6，在形成该材料时，碳原子的核外电子排布未发生改变，最外层电子数不变，B错误；C选项：题干明确碳量子点是碳构成的材料，且提到原料来源广，说明制备其的原材料中含有碳元素，C正确；D选项：量子点是由原子构成的纳米级材料，并非新原子，原子是化学变化中的最小微粒，不能人为创造新原子，D错误。
【答案】C
【知识点】碳的单质、物质的构成
【点评】本题考查碳量子点的相关性质及化学基础概念，难度较低，需准确理解题干信息，区分材料与原子的概念，掌握碳原子的结构特点即可正确解答。
【难度系数】0.6
9. 广袤的自然界是一个碳的世界，以下是四种碳单质的微观结构。
① ②
④
（1）四种碳单质的物理性质存在较大差异的原因是
（2）碳化硅($\ce{SiC}$)的结构与金刚石类似。下列推测合理的是
A. 碳化硅是空间网状结构
B. 碳化硅能导电，可作电极
C. 碳化硅硬度大，可作砂轮切割石料
（3）物质②为$\ce{C_{60}}$，写出$\ce{C_{60}}$充分燃烧的化学方程式：
（4）科学家发现可将③碳纳米管打开制备④石墨烯，该过程属于
（5）石墨烯负载某氧化物作催化剂，在光照条件下使氯化汞($\ce{HgCl_{2}}$)和水反应生成汞、氯化氢和另一种单质气体，该化学方程式为
① ②
④（1）四种碳单质的物理性质存在较大差异的原因是
碳原子的排列方式不同
。（2）碳化硅($\ce{SiC}$)的结构与金刚石类似。下列推测合理的是
AC
(填字母)。A. 碳化硅是空间网状结构
B. 碳化硅能导电，可作电极
C. 碳化硅硬度大，可作砂轮切割石料
（3）物质②为$\ce{C_{60}}$，写出$\ce{C_{60}}$充分燃烧的化学方程式：
$\ce{C_{60} + 60O_{2}\xlongequal{点燃}60CO_{2}}$
。（4）科学家发现可将③碳纳米管打开制备④石墨烯，该过程属于
化学
(填“物理”或“化学”)变化。（5）石墨烯负载某氧化物作催化剂，在光照条件下使氯化汞($\ce{HgCl_{2}}$)和水反应生成汞、氯化氢和另一种单质气体，该化学方程式为
$\ce{2HgCl_{2} + 2H_{2}O\xlongequal[光照]{石墨烯}2Hg + 4HCl + O_{2}\uparrow}$
。答案
9. (1) 碳原子的排列方式不同
(2) AC
(3) $\ce{C_{60} + 60O_{2}\xlongequal{点燃}60CO_{2}}$
(4) 化学
(5) $\ce{2HgCl_{2} + 2H_{2}O\xlongequal[光照]{石墨烯}2Hg + 4HCl + O_{2}\uparrow}$
(2) AC
(3) $\ce{C_{60} + 60O_{2}\xlongequal{点燃}60CO_{2}}$
(4) 化学
(5) $\ce{2HgCl_{2} + 2H_{2}O\xlongequal[光照]{石墨烯}2Hg + 4HCl + O_{2}\uparrow}$
解析
【分析】
本题围绕碳单质的相关知识展开，涉及碳同素异形体的结构差异、原子晶体的性质、化学方程式书写、物质变化判断等内容。解题时需明确：碳单质物理性质差异源于碳原子排列方式；结构相似的物质性质具有关联性；化学变化的本质是有新物质生成；化学方程式需遵循原子守恒，结合元素守恒确定未知生成物。
【解析】
（1）金刚石、$\ce{C_{60}}$、碳纳米管、石墨烯均为碳单质，它们的物理性质差异大，原因是碳原子的排列方式不同，不同排列结构导致物理性质差异。
（2）碳化硅结构与金刚石类似，金刚石是空间网状结构的原子晶体，硬度大、不导电。A选项：碳化硅为空间网状结构，合理；B选项：碳化硅不能导电，不可作电极，错误；C选项：碳化硅硬度大，可作砂轮切割石料，合理，故选AC。
（3）$\ce{C_{60}}$是碳单质，充分燃烧与氧气反应生成二氧化碳，根据原子守恒配平得化学方程式：$\ce{C_{60} + 60O_{2}\xlongequal{点燃}60CO_{2}}$。
（4）碳纳米管打开制备石墨烯，过程中有新物质（石墨烯）生成，属于化学变化。
（5）根据元素守恒，反应物$\ce{HgCl_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$含Hg、Cl、H、O元素，生成物有Hg、HCl，未知单质气体为$\ce{O_{2}}$，结合反应条件（石墨烯作催化剂、光照）配平得化学方程式：$\ce{2HgCl_{2} + 2H_{2}O\xlongequal[光照]{石墨烯}2Hg + 4HCl + O_{2}\uparrow}$。
【答案】
（1）碳原子的排列方式不同；（2）AC；（3）$\ce{C_{60} + 60O_{2}\xlongequal{点燃}60CO_{2}}$；（4）化学；（5）$\ce{2HgCl_{2} + 2H_{2}O\xlongequal[光照]{石墨烯}2Hg + 4HCl + O_{2}\uparrow}$
【知识点】
碳单质的结构与性质、化学方程式书写、物质变化判断
【点评】
本题综合考查碳单质的核心知识点，涵盖结构与性质的对应关系、化学变化判断、化学方程式配平，知识点基础且应用灵活，需学生掌握碳同素异形体的结构差异及原子晶体的性质，整体难度适中。
【难度系数】
0.5
本题围绕碳单质的相关知识展开，涉及碳同素异形体的结构差异、原子晶体的性质、化学方程式书写、物质变化判断等内容。解题时需明确：碳单质物理性质差异源于碳原子排列方式；结构相似的物质性质具有关联性；化学变化的本质是有新物质生成；化学方程式需遵循原子守恒，结合元素守恒确定未知生成物。
【解析】
（1）金刚石、$\ce{C_{60}}$、碳纳米管、石墨烯均为碳单质，它们的物理性质差异大，原因是碳原子的排列方式不同，不同排列结构导致物理性质差异。
（2）碳化硅结构与金刚石类似，金刚石是空间网状结构的原子晶体，硬度大、不导电。A选项：碳化硅为空间网状结构，合理；B选项：碳化硅不能导电，不可作电极，错误；C选项：碳化硅硬度大，可作砂轮切割石料，合理，故选AC。
（3）$\ce{C_{60}}$是碳单质，充分燃烧与氧气反应生成二氧化碳，根据原子守恒配平得化学方程式：$\ce{C_{60} + 60O_{2}\xlongequal{点燃}60CO_{2}}$。
（4）碳纳米管打开制备石墨烯，过程中有新物质（石墨烯）生成，属于化学变化。
（5）根据元素守恒，反应物$\ce{HgCl_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$含Hg、Cl、H、O元素，生成物有Hg、HCl，未知单质气体为$\ce{O_{2}}$，结合反应条件（石墨烯作催化剂、光照）配平得化学方程式：$\ce{2HgCl_{2} + 2H_{2}O\xlongequal[光照]{石墨烯}2Hg + 4HCl + O_{2}\uparrow}$。
【答案】
（1）碳原子的排列方式不同；（2）AC；（3）$\ce{C_{60} + 60O_{2}\xlongequal{点燃}60CO_{2}}$；（4）化学；（5）$\ce{2HgCl_{2} + 2H_{2}O\xlongequal[光照]{石墨烯}2Hg + 4HCl + O_{2}\uparrow}$
【知识点】
碳单质的结构与性质、化学方程式书写、物质变化判断
【点评】
本题综合考查碳单质的核心知识点，涵盖结构与性质的对应关系、化学变化判断、化学方程式配平，知识点基础且应用灵活，需学生掌握碳同素异形体的结构差异及原子晶体的性质，整体难度适中。
【难度系数】
0.5
