6.1 碳单质的多样性（专题训练）【七大题型】）

答案D 【详解】①同一种元素可以形成多种单质，如氧元素可以形成氧气、臭氧，碳元素可以形成金刚石、石墨，该说法正确； ②同种元素构成的物质有多种，故同种元素构成的物质不一定是纯净物，如C60和C90形成的物质中只含碳元素一种元素，但属于混合物，该说法正确； ③单质中可能含有多个原子，可能存在复杂的分子结构，该说法正确； ④同种元素形成的单质之间能相互转化，单质越多，则存在的相互转化也可能越多，该说法正确。 故选D。

答案A 【详解】一种元素可组成不同的单质，如由氧元素组成的单质有氧气和臭氧，因此含有一种元素的不一定是纯净物，也有可能是由几种单质混合在一起的混合物；化合物是由两种及以上元素组成的纯净物，所以只含一种元素的一定不是化合物，故选：A。

答案A

答案B 【详解】A、同素异形体是指同种元素组成的不同种单质，则它们的物理性质不一定相同，如金刚石为天然存在的最硬的物质，但石墨很软，该选项说法不正确； B、同素异形体是指同种元素组成的不同种单质，则含有同一种元素，该选项说法正确； C、同素异形体是指同种元素组成的不同种单质，则乙不可以替代甲的用途，如金刚石不能替代石墨的用途，该选项说法不正确； D、同素异形体是指同种元素组成的不同种单质，如金刚石和C60，该选项说法不正确。 故选B。

答案(1)C (2)C6H6 【详解】（1）墨的制作提到：凡墨，烧烟凝质而为之、“烟”最可能是不完全燃烧生成的炭黑，故选C。 （2）化学反应前后原子种类数目不变；反应后碳、氢、氧原子数目分别为12、12、30，反应前为2个X分子、30个氧原子，故每个X分子中含有6个碳原子、6个氢原子，则X的化学式为C6H6。

答案不同 相同 化学变化 物理性质 物理变化 【详解】①由同种元素组成的不同单质，由于元素组成相同，所以其化学性质相同，又由于内部原子的排列方式不同，所以物理性质有所不同。 ②同种元素组成的不同单质，虽然元素组成相同，但是属于不同物质，所以它们之间的转化属于化学变化。 ③木炭和活性炭的吸附性不需要通过化学变化表现出来，所以是物理性质，木炭、活性炭对其他物质的脱色过程没有产生新物质，所以是物理变化。

答案B 【详解】A、冰水共存物中只有水一种物质，水是由氢氧两种元素组成的纯净物，属于化合物。包含在②中。A不符合题意； B、①与②是并列关系，③包含在②中，若②是纯净物，则③不可能是混合物，空气属于混合物，③不可能是空气。B符合题意； C、由同种元素组成的纯净物叫单质，液氧属于单质，包含在②中。C不符合题意； D、由同种元素组成的纯净物叫单质，金刚石属于单质，包含在②中。D不符合题意。 综上所述：选择B。

答案B 【详解】A、石墨是灰黑色固体，纯净的金刚石是无色透明的，故A说法不正确； B、金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质，但是由于它们的原子排列方式不同，因此它们的物理性质存在着明显差异，故B说法正确； C、石墨具有导电性，能导电，而金刚石不能导电，故C说法不正确； D、金刚石是自然界中最硬的物质，石墨质软，金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质，但是由于它们的原子排列方式不同，因此它们的物理性质存在着明显差异，故D说法不正确； 故选：B。

答案D 【详解】A、镁在空气中燃烧，发出耀眼白光，故镁可用于生产烟花，不符合题意； B、氮气化学性质稳定，故氮气可用作保护气，不符合题意； C、石墨质软，且是灰黑色，容易留下痕迹，故石墨可用于制作铅笔芯，不符合题意； D、金刚石是天然存在的最硬的物质，可用于切割玻璃，符合题意。 故选D。

答案B 【详解】A、金刚石是天然存在的最硬的物质，可用于钻机的钻头，故A正确； B、石墨用作电极材料是利用了石墨的导电性，而石墨呈灰黑色、质软可用作铅笔芯，故B错误； C、活性炭有吸附性，可除去水中的色素和异味，故C正确； D、木炭具有可燃性，可作燃料，故D正确。 故选：B。

答案C 【详解】A、碳单质在空气中燃烧不是只能生成二氧化碳，不充分燃烧会生成一氧化碳，故选项说法错误； B、碳素墨水是用炭黑制成的，炭黑的主要成分是碳，重要档案用碳素墨水书写，利用了常温下碳的化学性质不活泼的性质，故选项说法错误； C、墨具有良好的导电性，可用于制高铁的电刷，故选项说法正确； D、金刚石、石墨都是由碳原子构成的，C60是由分子构成的，故选项说法错误； 故选：C。

答案D

答案硬度大 具有导电性 碳原子的排列方式不同 化学 【详解】金刚石为天然存在最硬的物质，则可用来裁玻璃； 石墨具有导电性，则可作干电池； 金刚石和石墨都为碳单质，但由于它们的原子排列方式不同，则化学性质不同； 石墨转化为金刚石的过程中，有新物质生成，属于化学变化。

答案(1) ④ ①③ (2) 【详解】（1）石墨具有优良的导电性，可用做电极；金刚石是天然存在的最硬的物质，可用于制作玻璃刀、钻探机的钻头。故填：④；①③。 （2）由化学方程式可知，反应物中碳、氧、钠原子个数分别为3、6、4，生成物中除X外，碳、氧、钠原子个数分别为1、0、0，根据化学反应前后各原子种类、数目不变，则2X中含有4个钠原子、2个碳原子和6个氧原子，则每个X微粒中含2个钠原子、1个碳原子和3个氧原子，则物质X的化学式为。故填：。

答案(1)分子 (2) 石墨质软 玻璃刀的刀头（合理即可） (3)碳原子的排列方式不同 (4)疏松多孔 (5)常温下碳的化学性质不活泼 【详解】（1）图A表示的物质是C60，是由C60分子构成的； （2）图B、C所表示的两种物质分别为石墨、金刚石；石墨质软，能在纸上留下灰黑色痕迹，所以石墨可制铅笔芯；金刚石是天然存在的硬度最大的物质，所以金刚石可作玻璃刀的刀头； （3）图B、C所表示的两种物质分别为石墨、金刚石；石墨和金刚石都是由碳原子构成的，但碳原子的排列方式不同，因此两种物质的物理性质不同； （4）从微观结构上分析，木炭具有疏松多孔的结构，具有吸附性； （5）碳素墨水的主要成分是碳，在书写档案时规定必须使用碳素墨水，原因是常温下碳的化学性质不活泼，使档案能长久保存。

答案(1) C60 超导、催化、材料医学及生物 (2)碳/C (3) 【详解】（1）如图，形似足球，C60也是由碳元素组成的单质； 它的独特结构决定了它具有一些特殊的物理和化学性质，有可能广泛应用于超导、催化、材料医学及生物等领域； （2）由化学方程式可知，碳得到氧，发生了氧化反应； （3）“零碳甲醇”(CH3OH)燃烧生成二氧化碳和水，化学方程式为：。

答案A 【详解】A、氧气液化体积变小，是因为液化后，分子之间的间隔变小，分子的体积不变，符合题意； B、槐花盛开时节，花香四溢，是因为分子在不断运动，引起花香的分子四处扩散，不符合题意； C、由分子构成的物质，分子是保持物质化学性质的最小粒子，水和过氧化氢元素组成相同，但是分子构成不同，故化学性质不同，不符合题意； D、金刚石和石墨均是由碳原子构成，但是碳原子的排列方式不同，故物理性质差异很大，不符合题意。 故选A。

答案B 【详解】A、金刚石、石墨的物理性质差异较大,是因为碳原子的排列方式不同,故选项正确； B、决定物质性质的是物质的组成和结构，一个二氧化碳分子比一个一氧化碳分子的氧原子多，所以CO和CO2化学性质不同，选项错误； C、原子的化学性质由最外层电子数决定，稀有气体的原子结构都比较稳定，所以稀有气体的化学性质比较稳定，选项正确； D、钠原子最外层电子数为1，易失去电子，钠离子的最外层电子数为8，结构是稳定的，不易得失电子，所以钠原子和钠离子化学性质不同，选项正确。 故选B。

答案D 【详解】A、体温计中的液体是汞，测量体温时温度升高体温计示数增大的原因是原子之间的间隔增大，汞是由汞原子直接构成的，不是由分子构成的，故A选项不符合题意； B、分子是保持物质化学性质的最小微粒，分子不能保持物质的物理性质，二氧化硫有刺激性气味是二氧化硫的物理性质，单个二氧化硫分子没有刺激性气味，故B选项不符合题意； C、夏天铁轨间间隔变小是因为铁原子受热，原子之间的间隔变大，故C选项不符合题意； D、金刚石硬度比石墨大是因为碳原子排列方式不同，故D选项符合题意。 故选D。

答案B 【详解】A、由碳原子的结构示意图可知，碳原子的质子数、核外电子数均为6，故此项正确； B、根据元素周期表中碳元素的相关信息，碳的相对原子质量是12.01，而不是一个碳原子的质量，故此项错误； C、图3中三种物质都是由碳元素组成的单质，故此项正确； D、石墨与金刚石物理性质不同是因为碳原子排列方式不同或结构不同，故此项正确。 故选B。

答案(1) 元素 氧元素 碳元素、氧元素 (2)不变 (3)组成和结构 【详解】（1）从宏观上来讲，物质是由元素组成的，如氧气是由氧元素组成的，二氧化碳是由碳元素与氧元素组成的； （2）由质量守恒定律可知，物质在发生化学变化时生成了新物质，但反应前后元素的种类一定不变； （3）物质的组成和结构不同，导致物质的性质的差异。

答案(1) 6 二 (2) 金刚石 石墨 活性炭 碳原子排列方式不同 【详解】（1）在原子结构示意图中，圆圈内的数字即为质子数，碳原子原子序数为6，因此碳原子核内有6个质子； 在原子结构示意图中，原子的电子层数即为该元素所在的周期数，碳原子的核外有2个电子层，因此碳元素在元素周期表中位于第二周期； （2）图2中用到的碳单质是金刚石，金刚石是天然存在的最硬的物质，可以用来裁玻璃； 图3中用到的碳单质是石墨，石墨质软，且呈深灰色，可用于制铅笔芯； 图4中用到的碳单质是活性炭，活性炭具有吸附性，可以作吸味剂； 不同碳单质物理性质存在明显差异的原因是碳原子排列方式不同。

答案(1) 碳原子的排列方式不同 分子 (2) CH2O+O2CO2+H2O 【详解】（1）①由图可知，甲立体网状结构，甲所示物质为金刚石；甲为金刚石，乙为层状结构，为石墨，金刚石和石墨均是由碳原子构成，但是碳原子的排列方式不同，故物理性质差异很大； ②图丙形似足球，故丙所示的物质是C60，C60由分子构成； （2）①根据化学反应前后元素种类不变，各元素原子个数相等，反应前有1个碳原子、2个氢原子、3个氧原子，反应后有1个碳原子、2个氧原子，故D中物质应有1个氧原子，2个氢原子，故D中应为水分子，故微观模型图为：； ②该反应为甲醛和氧气在催化剂条件下反应生成二氧化碳和水，化学方程式为：CH2O+O2CO2+H2O。

答案B 【详解】宋代许道宁用墨（主要成分为单质碳）所画的《关山密雪图》保存至今而不变色，是因为墨是用炭黑制成的，炭黑的主要成分是碳，水墨画长久保存不变色，是因为在常温下碳的化学性质不活泼，不易发生反应； 故选：B。

答案B 【详解】A、石墨具有良好的导电性，可用作电极材料，说法正确，不符合题意； B、以石墨为原料制造金刚石，该过程中有新物质生成，属于化学变化，说法错误，符合题意； C、石墨质软，能在纸上留下灰黑色的痕迹，可以用于制作铅笔芯，说法正确，不符合题意； D、石墨在常温下不易与其他物质发生化学反应，因此表现出不活泼的化学性质，说法正确，不符合题意。 故选：B。

答案A 【详解】A.根据质量守恒定律可知，a=2.4g+4.8g-4.4g=2.8g，故选项判断正确，符合题意； B.所有的化学变化都遵守质量守恒定律，故选项判断错误，不符合题意； C.催化剂在化学反应前后质量不变，X反应前的质量为零，反应后质量为2.8g，所以X是该反应的生成物，故选项判断错误，不符合题意； D.碳充分燃烧时生成二氧化碳，不充分燃烧生成一氧化碳，因此，并非无论如何改变氧气的起始量，均有X生成，故选项判断错误，不符合题意； 故选A。

答案D 【详解】A、根据化学方程式2C+O22CO、C+O2CO2；当 m（C）：m（O2）=(12×2):(16×2)=3:4时，二者恰好完全反应生成CO；当 m（C）：m（O2）=(12×1):(16×2)=3:8时，二者恰好完全反应生成CO2；由题目条件m（C）：m（O2）=6g:12g=1:2，介于3:8～3:4之间，说明生成物既有CO又有CO2，所以密闭容器中的物质是混合物，故选项说法正确； B、镁和氧化镁的质量均为m，氧化镁中镁元素的质量为m×=0.6m，则混合物中镁、氧两种元素的质量比为(m+0.6m):(m-0.6m)=4:1，故选项说法正确； C、某氮的氧化物中，氮、氧元素的质量比为，则该氧化物中氮原子与氧原子的个数比为:=2:3，故选项说法正确； D、根据质量守恒定律，反应前后元素种类、质量不变，生成物中含C、H、O，反应物氧气由氧元素组成，因此该纯净物中一定含C、H元素，8.8g二氧化碳中碳元素的质量为8.8g××100%=2.4g，5.4g水中氢元素的质量为5.4g××100%=0.6g，碳元素和氢元素质量和为2.4g+0.6g=3.0g＜4.6g，则纯净物中一定含有氧元素，故选项说法不正确。 故选D。

答案常温下，碳单质化学性质稳定 【详解】墨的主要成分是碳，碳在常温下化学性质稳定，有利于长期保存，故竹简上用墨书写的文字能保留至今，其原因是常温下，碳单质化学性质稳定。

答案(1)在常温下，碳的化学性质稳定 (2)BCD (3)单质 (4) 1：3/3：1 改变 【详解】（1）钻石为碳单质，由于常温下，碳的化学性质稳定，则可保存很长时间，故钻石可代代相传。 （2）石墨轴承，是因为石墨具有滑腻性好，耐高温、耐腐蚀，化学性质稳定的性质，故填：BCD。 （3）C60中只含一种元素，属于单质。 （4）该反应为氢气和二氧化碳在一定条件下反应生成CH3OH和水。 ①删去两边相同的分子，则由图可知，参加反应的氢分子和二氧化碳分子个数比为3：1。 ②氢气中氢元素化合价为0，而CH3OH和水中氢元素的化合价均为+1价，则氢元素化合价改变。

答案(1) (2)Hg (3) (4) 【详解】（1）碳酸氢钙由钙离子和碳酸氢根离子构成，则阴离子为碳酸氢根，故填：； （2）汞元素符号是Hg，故填：Hg； （3）三硫化二砷中硫元素化合价为-2价，设砷元素的化合价为x，根据化合物中正负化合价代数和为零，得，元素化合价的表示方法：确定出化合物中所要标出的元素的化合价，然后在其化学式该元素的上方用正负号和数字表示，正负号在前，数字在后，所以三硫化二砷中砷元素的化合价可表示为：，故填：； （4）碳与氧气反应生成二氧化碳，反应的化学方程式为，故填：。

答案B 【详解】根据可知，SnO2在该过程中失去了氧，发生了还原反应。故选B。

答案B

答案(1) (2) (3) (4) (5) (6) （1）（3）（4）（5） （2） 【详解】（1）镁和氧气在点燃的条件下反应生成氧化镁，化学方程式为：； （2）水在通电的条件下分解生成氢气和氧气，化学方程式为：； （3）氢气和氧气在点燃的条件下反应生成水，化学方程式为：； （4）磷和氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷，化学方程式为：； （5）碳和氧气在点燃的条件下反应生成二氧化碳，化学方程式为：； （6）碳和氧化铜在高温的条件下反应生成铜和二氧化碳，化学方程式为：； 化合反应是指由两种或两种以上物质反应生成另外一种物质的反应，以上反应中（1）（3）（4）（5）符合； 分解反应是指由一种物质反应生成两种或两种以上的物质的反应，以上反应中（2）符合。

答案D 【详解】A、网罩可以使火焰集中，提高温度，故选项说法正确； B、碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，因此试管b中澄清石灰水用于检验二氧化碳的生成，故选项说法正确； C、试管a中黑色粉末变红，是因为碳能夺走氧化铜中的氧生成了铜，说明碳具有还原性，故选项说法正确； D、反应结束后立即把试管a中的物质倒出来，其中的铜可能在较高温度下与空气中的氧气发生反应生成氧化铜，所以不能反应结束后立即把a中的物质倒出来观察现象，故选项说法不正确。 故选D。

答案B 【详解】在此反应中碳得氧发生了氧化反应，是还原剂；氧化铜失氧发生了还原反应，是氧化剂； 故选：B。

答案B 【详解】A、由图可知，t1后固体质量才开始减少，则此时才开始反应，说法正确； B、若碳过量，则剩余固体的质量为铜和碳，则铜的质量小于ng，说法错误； C、根据反应前后物质的总质量不变，则生成的气体的质量为(m-n)g，说法正确； D、根据质量守恒定律，反应前后固体中铜元素的质量不变，但固体质量减小，则剩余固体中铜元素的质量分数先变大后不变，说法正确。 故选B。

答案(1)Cu2O (2) (3)固体由红色变黑色 【详解】（1）氧化亚铜中铜元素显+1价，氧元素显-2价，故氧化亚铜的化学式为：Cu2O； （2）木炭能与氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，该反应的化学方程式为：； （3）氧化亚铜是一种红色粉末。加热时，氧化亚铜能与氧气发生化合反应生成氧化铜，氧化铜是黑色粉末，利用这一性质可检验氮气中是否含有氧气，故判断氮气中含有氧气的现象是：固体由红色变黑色。

答案(1) 2 1 1 (2) 1:2 （合理即可） 【详解】（1）根据质量守恒定律，化学反应前后，原子的种类和数目不变，反应物中含2个Cu，生成物中也应含2个Cu，故氧化铜的化学计量数为2，反应物中含2个H，生成物中也应含2个H，故水的化学计量数为1，反应物中含1个C，生成物中也应含1个C，故二氧化碳的化学计量数为1，观察，配平后，化学反应前后，氧原子的个数相等，故填：2、1、1； （2）木炭和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，该反应的化学方程式为：； 由化学方程式可知，反应中碳和氧化铜的物质的量之比为：1：2； 高温下，碳能燃烧生成二氧化碳，故消耗掉碳物质的量大于氧化铜物质的量，该反应的化学方程式为：。

答案(1) 氢气/H2 黑色固体逐渐变红 (2) C 酒精灯 金属网罩 (3)乙 【详解】（1）氢气与氧化铜在加热条件下生成铜和水，反应的化学方程式为；在该反应中，氢气夺去了氧化铜中的氧元素，属于还原剂；氧化铜为黑色固体，铜为红色固体，所以现象是黑色固体逐渐变红。 （2）碳与黑色的氧化铜反应生成红色的铜和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，则现象为黑色粉末变红色，导管口有气泡产生，且澄清石灰水变浑浊，故选C。 酒精灯是实验室常用的加热仪器，但提供的温度比酒精喷灯低。若实验室没有酒精喷灯，可以用酒精灯和金属网罩代替。‌酒精灯上金属网罩的主要作用是集中火焰，提高温度。‌ （3）酒精喷灯可以提供更高的温度。所以乙实验所需的温度更高。

答案(1)集中火焰、提高温度 (2)此时逸出的气体是试管内的空气，而非二氧化碳 (3)固体由黑色逐渐变红 (4) 氧化 ②试管中导管口没有气泡冒出 (5) ②试管中的导管移出水面 熄灭酒精灯 【详解】（1）酒精灯火焰加上网罩后火焰会集中，从而提高了火焰的温度； （2）刚开始加热时试管内空气膨胀逸出，此时碳和氧化铜未反应，没有二氧化碳生成，所以会有气泡产生，但石灰水不会变浑浊； （3）碳和氧化铜反应能生成铜和二氧化碳，所以试管①中的现象应该是固体由黑色逐渐变红； （4）碳和氧化铜在高温下反应生成二氧化碳和铜，化学方程式为：； 该反应中木炭得到氧，发生了氧化反应；表示反应停止的现象②试管中导管口没有气泡冒出； （5）该实验结束后，应先将②试管中的导管移出水面，然后再熄灭酒精灯，以防冷水倒吸，炸裂试管。

答案B 【详解】A、反应①是二氧化碳和碳高温反应生成一氧化碳，二氧化碳中碳元素为+4价，碳单质中碳元素化合价为0，一氧化碳中碳元素为+2价，碳元素化合价改变。错误； B、反应物混合均匀可以增加反应物的接触面积，有利于反应充分快速的进行，所以反应②前固体要混合均匀，增大接触面积，正确； C、反应③是铜和氧气加热生成氧化铜的反应，根据质量守恒定律参加反应的反应物的质量等于生成的生成物的质量，则生成氧化铜的质量等于参加反应的铜的质量和氧气的质量，所以固体质量增大，该反应符合质量守恒定律，错误； D、根据，参加反应的碳和氧气的质量比为12:32=3：8时，只生成二氧化碳，错误； 故选B。

答案D

答案(1)C/O2 (2) 化合反应