核心知识
1.纯净的金刚石是天然存在的物质，色透明，可用于等。
2.石墨是色，有的固体，质地，有滑腻感，有优良的，可用于等。
3.木炭、活性炭具有的结构，因此它们具有性。
4.$\ce{C_{60}}$分子形似足球。每个$\ce{C_{60}}$分子由构成。

1.最硬 无 裁玻璃、切割大理石、作钻头
2.灰黑 金属光泽 很软 导电性能 作铅笔芯、作高铁列车的受电弓滑板、作石墨电极
3.疏松多孔 吸附
4.60个碳原子

【分析】
本题考查碳单质的相关基础知识点，需准确记忆金刚石、石墨、木炭、活性炭、$\ce{C_{60}}$的物理性质、用途及结构特点，解题时直接对应各物质的特性填写即可。
【解析】
1. 纯净的金刚石是天然存在最硬的物质，无色透明，利用其硬度大的特性，可用于裁玻璃、切割大理石、作钻头等；
2. 石墨是灰黑色、有金属光泽的固体，质地很软，有优良的导电性能，可用于作铅笔芯、作高铁列车的受电弓滑板、作石墨电极等；
3. 木炭、活性炭具有疏松多孔的结构，因此它们具有吸附性；
4. 每个$\ce{C_{60}}$分子由60个碳原子构成。
【答案】
1.最硬 无 裁玻璃、切割大理石、作钻头
2.灰黑 金属光泽 很软 导电性能 作铅笔芯、作高铁列车的受电弓滑板、作石墨电极
3.疏松多孔 吸附
4.60个碳原子
【知识点】
碳单质的物理性质及用途；活性炭的吸附性；$\ce{C_{60}}$的结构
【点评】
本题为化学学科的基础记忆类题目，聚焦碳单质的核心性质与对应用途，是学习碳及其化合物的必备基础内容，难度较低。
【难度系数】
0.2

思路方法
元素
组成
金刚石
石墨
C₆₀
方式不同
差异较大
决定
用途不同
反映

碳 碳原子排列 物理性质

【分析】
本题围绕金刚石、石墨、C₆₀三种碳单质展开，需明确它们的组成元素、结构差异及性质与用途的关联：首先确定三种单质的组成元素，再分析性质差异的原因，最后明确结构对性质的决定作用。
【解析】
金刚石、石墨、C₆₀均由碳元素组成，属于碳的单质；它们的物理性质差异较大，本质原因是碳原子的排列方式不同；物质的结构决定性质，性质反映用途，因此结构的差异导致物理性质不同，进而影响用途的不同。
【答案】
碳 碳原子排列 物理性质
【知识点】
碳的单质、物质结构与性质的关系
【点评】
本题考查碳的常见同素异形体的核心知识点，属于基础识记类题目，需掌握碳单质的组成、结构与性质的对应关系。
【难度系数】
0.8

1.我国高铁发展走在世界前列。高铁机身的受电弓滑板使用了石墨材料，与沿线架设的高压输电线相连。这一应用与石墨的下列性质无关的是()。

A.灰黑色固体
B.导电性
C.滑腻感
D.熔点高

1.A

【分析】
要解决这道题，需结合石墨的性质和受电弓滑板的功能要求，逐一分析选项：受电弓滑板的核心功能是与高压输电线相连，需满足导电、减少摩擦、耐高温等需求，据此判断各性质是否与应用相关。
【解析】
石墨作为受电弓滑板材料，需满足以下功能对应的性质：
1. 需导电才能传输电流，因此导电性（选项B）与应用有关；
2. 滑板与电线接触滑动，滑腻感（选项C）可减少摩擦，与应用有关；
3. 运行时摩擦生热，熔点高（选项D）可避免滑板熔化，与应用有关；
4. 灰黑色固体是石墨的颜色特征，与受电弓滑板的功能无关，因此选项A符合题意。
【答案】
A
【知识点】
石墨的性质、碳单质的物理性质
【点评】
本题考查石墨的物理性质与用途的对应关系，难度较低，需结合物质用途分析性质，属于基础题型。
【难度系数】
0.5

2.下列关于金刚石、石墨和$\ce{C_{60}}$的说法，错误的是（）。

A.都是碳的单质
B.都由碳元素组成
C.碳原子的排列方式相同
D.物理性质差异较大

2.C

【分析】
本题考查碳的同素异形体的相关知识，解题思路是逐一分析每个选项，结合金刚石、石墨、$\ce{C_{60}}$的组成、结构与性质的关系判断正误。首先明确三者均为碳元素组成的单质，再根据结构决定性质的规律分析选项。
【解析】
逐一分析各选项：
A. 金刚石、石墨和$\ce{C_{60}}$都是由碳元素组成的纯净物，属于碳的单质，该说法正确；
B. 三者仅由碳元素组成，是碳元素形成的不同单质，该说法正确；
C. 三者物理性质差异大，本质原因是碳原子的排列方式不同（如金刚石为空间网状结构、石墨为层状结构、$\ce{C_{60}}$为足球状结构），并非排列方式相同，该说法错误；
D. 由于碳原子排列方式不同，导致它们的物理性质（如硬度、导电性等）差异较大，该说法正确。因此错误的说法是C选项。
【答案】
C
【知识点】
碳的同素异形体、单质的概念
【点评】
本题为化学基础题，考查碳的常见单质的组成、结构与性质的对应关系，核心是理解“结构决定性质”的规律，难度较低，属于易得分题。
【难度系数】
0.8

3.“碳家族”成员很多。下列说法正确的是()。

A.金刚石和石墨都是黑色固体
B.石墨是天然存在的最硬的物质
C.铅笔芯主要由铅和少量炭粉制成
D.C₆₀分子结构形似足球

3.D

【分析】
本题考查碳家族常见物质的基础知识，解题思路是逐一分析每个选项，结合对应物质的性质、成分等知识点判断正误，最终选出正确选项。
【解析】
逐个分析选项：
A选项：金刚石是无色透明的正八面体固体，石墨是深灰色细鳞片状固体，二者并非都是黑色固体，该选项错误；
B选项：天然存在的最硬物质是金刚石，石墨是质地较软的矿物，该选项错误；
C选项：铅笔芯的主要成分是石墨和黏土，不含铅，该选项错误；
D选项：C₆₀分子结构形似足球，也被称为足球烯，该选项正确。
【答案】
D
【知识点】
碳单质的性质、常见碳单质的用途
【点评】
本题围绕碳家族常见物质的基础性质与用途设置选项，属于识记类题目，考查学生对基础化学知识的掌握程度。
【难度系数】
0.6

4.结构决定性质，性质决定用途。下列性质与用途对应关系正确的是()。
A.金刚石薄膜导热性好——用于集成电路基板散热
B.$\ce{C_{60}}$吸附性强——可作冰箱除臭剂
C.炭黑导电性好——用于制作电极
D.木炭硬度大——用于切割大理石
5.$\ce{C_{60}}$向人类展示了一个全新的碳世界。关于$\ce{C_{60}}$的叙述正确的是()。
A.该物质属于化合物
B.该物质由$\ce{C_{60}}$分子构成
C.其相对分子质量为840
D.保持$\ce{C_{60}}$化学性质的最小粒子是碳原子
6.碳的世界丰富多彩。请回答下列问题。

(1)图中A所示物质的名称是，可用作。(答一条)
(2)图中A、B所表示物质的物理性质差异较大，原因是。
(3)图中A、B、C表示$\ce{C_{60}}$结构的是(填序号)。
(4)图D中向盛有红棕色$\ce{NO_{2}}$气体的烧瓶中投入若干块木炭，连接好装置，稍待片刻，能看到红棕色变浅的原因是木炭具有性。
【能力提升】
7.经测定某物质中只含有碳元素，关于该物质的说法正确的是()。
A.一定是金刚石
B.一定是混合物
C.一定是一种碳单质
D.一定不是化合物
8.“超级黑”是一种用比头发万分之一细的碳纳米管制造的新型材料，它只吸收0.035%的光线，其传导热的效率为铜的7倍，坚固程度为钢的10倍。下列说法正确的是()。
A.“超级黑”是天然存在的最硬的物质
B.“超级黑”中碳元素的化合价为+4
C.“超级黑”是一种新型的化合物
D.等质量的“超级黑”和石墨所含碳原子数目相等
【素养发展】
9.碳和碳的氧化物在生产和生活中有着广泛的应用。
(1)石墨的用途可以是(填序号)。
A.用于制铅笔芯
B.用作电极
C.用于切割大理石
(2)活性炭作冰箱除味剂，是利用其(填“物理”或“化学”)性质。
(3)石墨在5万～6万大气压及1000～2000℃高温下，与金属铁、钴、镍共同作用，可转变成金刚石粉末，该变化属于(填“物理”或“化学”)变化。
(4)二氧化碳是可以利用的重要资源，在一定条件下可以制造金刚石。请将此反应的化学方程式补充完整：$\ce{3CO_{2} +4Na\xlongequal{一定条件}C(金刚石) +2X}$，X的化学式为。
(5)“碳海绵”是已知最轻的固体材料，密度仅0.16 mg/cm³。其主要成分是石墨烯和碳纳米管，具有疏松多孔结构，弹性好，它对石油有很强的吸附能力，将吸入的石油挤出后仍可恢复性状。下列关于“碳海绵”推测正确的是。
A.“碳海绵”吸入石油发生物理变化
B.“碳海绵”能浮在水面上
C.“碳海绵”是一种新型化合物
D.“碳海绵”可重复使用

4.A
5.B
6.(1)金刚石 钻头或切割玻璃
(2)碳原子排列方式不同
(3)C
(4)吸附
7.D
8.D
9.(1)AB
(2)物理
(3)化学
(4)$\ce{Na_{2}CO_{3}}$
(5)ABD

【分析】
本题围绕碳及碳的单质展开，需逐一分析各题目涉及的碳单质性质、结构、用途，以及相关化学概念（如单质、化合物、化学变化、物理性质等）：
1. 第4题：需明确碳单质的性质与用途的对应关系，判断各选项是否匹配；
2. 第5题：掌握$\ce{C_{60}}$的组成、构成、相对分子质量及保持其化学性质的粒子；
3. 第6题：识别金刚石、石墨、$\ce{C_{60}}$的结构，理解结构与性质的关系，以及木炭的吸附性；
4. 第7题：分析只含碳元素的物质的类别，明确化合物的定义；
5. 第8题：判断“超级黑”的类别、元素化合价、碳原子数目等；
6. 第9题：结合石墨的用途、活性炭的性质、化学变化的判断、质量守恒定律的应用、“碳海绵”的性质分析选项。
【解析】
4. 逐一分析选项：
A. 金刚石薄膜导热性好，可用于集成电路基板散热，对应关系正确；
B. 冰箱除臭剂利用活性炭的吸附性，$\ce{C_{60}}$无强吸附性，错误；
C. 炭黑导电性差，不能用于制作电极（电极常用石墨），错误；
D. 木炭硬度小，不能用于切割大理石（切割大理石用金刚石），错误。故选A。
5. 分析$\ce{C_{60}}$的性质：
A. $\ce{C_{60}}$由碳元素一种元素组成，属于单质，不是化合物，错误；
B. $\ce{C_{60}}$由$\ce{C_{60}}$分子构成，正确；
C. 相对分子质量=$12×60=720$，不是840，错误；
D. 保持$\ce{C_{60}}$化学性质的最小粒子是$\ce{C_{60}}$分子，不是碳原子，错误。故选B。
6. (1) 图A是金刚石，硬度大，可用作钻头（或切割玻璃、钻探机钻头等）；
(2) A为金刚石，B为石墨，二者物理性质差异大的原因是碳原子的排列方式不同；
(3) C是$\ce{C_{60}}$的足球状结构，故填C；
(4) 木炭疏松多孔，有吸附性，能吸附$\ce{NO_{2}}$气体，使红棕色变浅。
7. 只含碳元素的物质：可能是碳单质（如金刚石、石墨），也可能是不同碳单质组成的混合物；化合物至少含两种元素，因此该物质一定不是化合物。故选D。
8. “超级黑”是碳纳米管制成的碳单质：
A. 天然存在最硬的物质是金刚石，不是“超级黑”，错误；
B. 碳单质中碳元素化合价为0，不是+4，错误；
C. “超级黑”只含碳元素，属于单质，不是化合物，错误；
D. “超级黑”和石墨都是碳元素组成的单质，等质量时所含碳原子数目相等，正确。故选D。
9. (1) 石墨质软可制铅笔芯，有导电性可用作电极；切割大理石用金刚石，故选AB；
(2) 活性炭吸附异味无新物质生成，利用物理性质；
(3) 石墨转变成金刚石有新物质生成，属于化学变化；
(4) 根据质量守恒，反应前后原子种类、数目不变，反应前有3C、6O、4Na，反应后已有1个C，故2X含4Na、2C、6O，X为$\ce{Na_{2}CO_{3}}$；
(5) A. 吸附石油无新物质生成，是物理变化，正确；B. “碳海绵”密度极小，能浮在水面，正确；C. 主要成分是石墨烯和碳纳米管，属于混合物，错误；D. 吸入石油挤出后可恢复，能重复使用，正确。故选ABD。
【答案】
4.A；5.B；6.(1)金刚石；钻头（或切割玻璃等合理答案）；(2)碳原子排列方式不同；(3)C；(4)吸附；7.D；8.D；9.(1)AB；(2)物理；(3)化学；(4)$\ce{Na_{2}CO_{3}}$；(5)ABD
【知识点】
碳单质的性质与用途、化学式与相对分子质量、质量守恒定律、物质的变化与性质
【点评】
本题全面考查碳及碳单质的核心知识点，涵盖结构与性质的关系、物质类别判断、化学变化与物理变化、质量守恒定律应用等，题目基础且贴合教材，注重学生对基础知识的掌握和应用能力，是碳单元的典型综合练习题。
【难度系数】
0.6