第六单元《 碳和碳的氧化物》-2024-2025学年九年级化学上学期期末复习专题训练（人教版）

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2024-2025学年九年级化学上学期期末复习专题训练

第六单元《碳和碳的氧化物》

考点一   金刚石、石墨和C₆₀

01  碳的几种单质

【例1】金刚石是天然存在的最硬的物质，石墨很软，C₆₀是形似足球结构的分子。下列说法错误的是（  ）

A．它们都是由碳元素组成的

B．它们都是单质

C．它们的化学性质相似

D．它们是同一种物质

【变式1-1】石墨烯是由碳原子构成的碳单质，被认为是一种未来革命性的材料。下图分别是金刚石、石墨、C₆₀和石墨烯的结构图。下列说法不正确的是（  ）

A．金刚石、石墨、C₆₀和石墨烯都是由碳元素组成的单质

B．在一定条件下，石墨可以转化为金刚石，属于化学变化

C．金刚石的硬度很大，属于金刚石的化学性质

D．因为碳原子排列方式不同，所以金刚石、石墨、C₆₀的物理性质差异较大

【变式1-2】如图是金刚石、石墨、C₆₀结构示意图，请回答下列问题：

02  结构、性质与用途的关系

【例2】碳家族的成员很多，用途很广，下列关于碳的应用与其性质不对应的是（  ）

A．净水器中利用活性炭除异味—活性炭具有吸附性

B．金刚石作钻探机的钻头—在常温下碳的化学性质不活泼

C．利用碳冶炼金属—碳具有还原性

D．利用石墨作电极材料—石墨具有导电性

【变式2-1】物质的用途和性质密切相关。下列物质的用途主要利用其化学性质的是（  ）

A．活性炭用于净水                                  B．金刚石作装饰品

C．木炭作燃料                                         D．石墨用于制铅笔芯

【变式2-2】请根据材料回答下列问题：

碳单质家族

化学是不断发明和制造对人类更有用的新物质的科学。在分子、原子层次上改变原子的排列方式就可以创造新物质。

在超高压和高温条件下，石墨中某些碳原子受到挤压，凸出到层间的空间中，与上一层正六边形的碳原子形成正四面体的排列方式，就得到金刚石。

分子是由12个正五边形和20个正六边形构成的完美对称的笼状分子。分子形似足球，被形象地称为“足球烯”。在常温下是紫红色晶体，具有金属光泽，可用于超导、催化等领域，使用中要远离火源。

碳纳米管的直径一般为几纳米到几十纳米，其中碳原子以正六边形排列形成管状结构。其管状结构决定了它的弹性和弯曲性优异，可制作金属催化载体，用于计算机芯片等前沿领域。

石墨烯中的碳原子是以正六边形紧密排列的单层结构。石墨烯具有比表面积大、透光率高、导电性强等优异性能，因而在透明电极、太阳能电池、传感器、手机屏幕等方面有良好的应用前景。

科学家在一定条件下可以选取石墨烯片段包裹成足球烯，也可以将片段卷起来得到碳纳米管。

请根据上述材料回答下列问题：

03  根据新信息判断碳单质的性质

【例3】纳米是一种长度单位，纳米材料被誉为21世纪最有前途的新型材料。我国在纳米碳管的研究上居世界领先地位，在纳米碳管中碳原子按一定方式排列，下列叙述中错误的是（  ）

A．纳米碳管是由碳元素组成的物质

B．纳米碳管在氧气中完全燃烧生成二氧化碳

C．纳米材料将对人类文明的发展产生积极影响

D．纳米碳管是用一种叫“纳米”的物质制成的材料

【变式3-1】石墨烯是由石墨剥离而成的单原子层石墨，它是目前发现最薄、强度最大的一种新型纳米材料。下列说法不正确的是（  ）

A．石墨烯是一种新型碳单质                    B．石墨烯能还原氧化铁

C．石墨烯不能燃烧                                  D．石墨烯与金刚石的碳原子的排列方式不同

【变式3-2】研究人员发明了世界上最黑的物质“超级黑”，它是用比头发丝细一万倍的碳纳米管（碳单质）制造的，其导热效率为铜的7倍，坚固程度为钢的10倍。下列说法正确的是（  ）

A．“超级黑”说明碳单质都是黑色             B．“超级黑”中碳元素的化合价为+4

C．“超级黑”在一定条件下能够燃烧          D．“超级黑”是天然存在最硬的物质

【变式3-3】阅读下面科普短文。

纳米海绵是一种新型环保清洁产品，具有网状多孔的结构，清洁过程中可以吸附物体表面的污渍。

纳米海绵不仅可有效清洁茶垢、油垢等，还是很好的吸油材料。经过改良的纳米海绵具有良好的吸油能力、循环利用性以及环境友好等特性，可用于解决海上石油泄漏造成的污染。科学家测定了纳米海绵对不同油品的吸收能力(吸油质量比越高，其吸油能力越强)，结果如图1。吸油能力的差异性取决于油品自身的密度。油品密度越大，纳米海绵的吸油能力越强。

纳米海绵还具有良好的循环利用性。通过挤压，可将纳米海绵吸附的油品挤出，经洗涤干燥后再次使用。图2为两种吸油材料对泵油的循环吸收测试结果。

随着科学技术的发展，纳米海绵的性能会不断提升，更好的服务于生活、生产。

04  单质碳的化学性质

【例4】激光打印机是常见的办公用品，它所用的墨粉主要成分是极细的碳粉。碳粉不具有的性质是（  ）

A．可燃性            B．易溶于水               C．还原性                   D．常温下化学性质稳定

【变式4-1】在一定条件下，下列物质中不能与单质碳发生化学反应的是（  ）

A．O₂                   B．CO₂                       C．Fe₂O₃                     D．CO

【变式4-2】得到锌。主要发生的化学反应：①；② ，回答下列问题。

05  木炭还原氧化铜的实验

【例5】碳元素被称为“大自然的建筑师”，回答下列与含碳物质有关的问题。

【变式5-1】木炭与氧化铜的反应装置如图所示，下列说法错误的是（  ）

A．实验中，木炭体现氧化性                   B．实验中，氧化铜发生还原反应

C．酒精灯上加网罩的目的是使火焰集中并提高温度      D．实验结束时，应先撤出导气管后熄灭酒精灯

【变式5-2】木炭还原氧化铜的实验装置如右图，请回答下列问题：

06  木炭还原氧化铜的相关计算

【例6】取碳和氧化铜的混合物ag在一定条件下恰好完全反应，相关量的变化如下图，下列说法正确的是（  ）

A．M点对应的固体物质只有两种

B．N点对应的固体为黑色

C．反应后产生气体的总质量为(a－b)g

D．0～t₂min内，固体中铜元素的质量分数不变

【变式6-1】我国古代已熟练掌握了在高温条件下用木炭来冶炼铜的技术，反应的化学方程式为。

【变式6-2】有氧化铜和炭的混合物20．0g，高温加热一断时间后，冷却，称得固体剩余物质量为17．8g。求：

07  氧化反应和还原反应

【例7】技术人员用铝粉和氧化铁粉末来焊接钢轨的缝隙， 其反应的化学方程式为:Fe₂O₃  + 2Al Al₂O₃+2Fe， 还原剂具有夺氧能力，在此反应中， 属于还原剂的是（  ）

A．Fe₂O₃              B．Al                         C．Al₂O₃                     D．Fe

【变式7-1】红热的铁块放入水中急速冷却，反应为：，发生还原反应的是（  ）

A．Fe                   B．H₂O                       C．Fe₃O₄                     D．H₂

【变式7-2】 “中国高铁，世界第一”，高铁列车车体材料使用的不锈钢中加入了金属镍增强性能，工业高温上采用火法炼镍的原理是：，下列说法错误的是（  ）

A．反应中X的化学式为                  B．NiO是一种氧化物

C．碳过量时，气体产物中可能有CO      D．此反应说明碳具有氧化性

【变式7-3】我国古代将炉甘石(ZnCO₃)、赤铜和木炭粉混合后加热到约800℃，有如下反应发生①  ②。下列有关说法错误的（  ）

A．X的化学式为CO₂

B．反应前后锌元素质量不变

C．②反应中ZnO发生了还原反应

D．②反应前后锌元素化合价升高

考点二  二氧化碳制取的研究

01  实验室制取二氧化碳的原理

【例1】图像是化学实验分析数据的重要依据。下列图像能正确表示对应变化关系的是（  ）

A．图1：分别向等质量的块状和粉末状大理石中加入过量的完全相同的稀盐酸

B．图2：通电分解水

C．图3：向二氧化锰固体中不断加入过氧化氢溶液

D．图4：一定质量的硫粉在密闭容器中燃烧

【变式1-1】利用数字化实验可以更准确地比较不同颗粒大小的碳酸钙与稀盐酸反应的速率，如图1所示，倾斜锥形瓶使试管内稀盐酸流入瓶中与固体发生反应，瓶内气压的变化如图2所示，下列有关说法不正确的是（  ）

A．曲线②表示的是块状碳酸钙与稀盐酸的反应

B．a点表示某种颗粒大小的碳酸钙与稀盐酸反应已停止

C．等质量不同颗粒大小的碳酸钙参加反应，粉末状碳酸钙产生的CO₂质量更多

D．对比曲线①②中c、d两点可知，产生相同质量的CO₂，粉末状碳酸钙用时更少

【变式1-2】将一定浓度的稀盐酸、稀硫酸分别加入装有等质量粉末的容器中，相同条件下测得产生的体积（V）与反应时间（t）的关系如图所示。下列说法错误的是（  ）

A．0～300s内，两容器内气体体积均能达到10amL

B．0～100s内，反应Ⅰ、Ⅱ生成的速率均先慢后快

C．反应Ⅱ中，0～100s内产生的体积比100～200s内的少5amL

D．实验室可以用一定浓度的稀硫酸与粉末反应制备

02  实验室制取气体装置的选择

【例2】某研究性学习小组利用下列装置进行相关气体制取的实验，请回答问题：

【变式2-1】下图为实验室制取气体的常用装置，既能制取又能制取的组合是（  ）

A．②③                 B．①④                      C．①③                      D．②④

【变式2-2】实验室常用以下装置来制取和收集气体，下列说法不正确的是（  ）

A．②④组合可以用来实验室制取并收集CO₂

B．用锌和稀硫酸制取氢气，可选用②作为发生装置

C．实验室制取氧气时，可选用⑤作为收集装置，收集时气体由a端进入

D．检验收集的气体是否为CO₂，将燃着的木条伸入集气瓶内，看木条是否熄灭

【变式2-3】根据下图所示实验装置回答问题。

03  实验室制取二氧化碳的实验操作及步骤

【例3】下列有关实验室制取二氧化碳的说法中，正确的是（  ）

A．先加入药品，再检查装置气密性

B．可用向下排空气法收集二氧化碳

C．检验是否收集满时，应将带火星的木条放在集气瓶口

D．装满二氧化碳的集气瓶应用玻璃片盖住，正放在桌面上待用

【变式3-1】实验室制取 CO₂的有关操作如下图，不正确的是（  ）

A．检查气密性             B．制气

C．收集                            D．验满

【变式3-2】实验室制取CO₂的下列操作中，正确的是（  ）

A．检查气密性      B．制气体

C．收集气体                    D．验满

【变式3-3】下列有关实验室制取二氧化碳气体的说法正确的是(注：浓硫酸具有强吸水性) （  ）

A．用装置①可以制取CO₂                      B．用装置②可干燥CO₂，气体从b管进

C．用装置③可收集CO₂                          D．用装置④对CO₂气体进行验满

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参考答案

考点一   金刚石、石墨和C₆₀

01  碳的几种单质

【例1】D

【详解】A、金刚石、石墨、C₆₀都是由碳元素组成的，故A说法正确；

B、金刚石、石墨、C₆₀都是由碳元素组成的纯净物，属于单质，故B说法正确；

C、金刚石、石墨和C₆₀都是由碳元素组成，充分燃烧都生成CO₂，它们的化学性质相似，故C说法正确；

D、金刚石、石墨和C₆₀是同种元素组成的三种不同的物质，故D说法错误；

故选D。

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