培优训练第六单元

第六单元碳和碳的氧化物

课题1 金刚石、石墨和C60

【培优训练题】

1．（黑龙江初赛）化学上把同种元素组成的不同单质互称为同素导形体,例如白磷和红磷,下列各组物质互为同素异形体的是（）

A．CO和CO2B．金刚石和石墨C．冰和干冰D．液氧和氧气2．（全国复赛）一定量的木炭在盛有氮气和氧气混合气体的密闭容器中燃烧后生成CO和CO2，且测得反应后所得CO、CO2、N2的混合气体中碳元素的质量分数为24％，则其中氮气的质量分数可能为（）

A．10％B．30％C．50％D．70％

3．（全国复赛）某同学为了探究木炭还原氧化铜所生成的气体产物是什么，提出了以下猜想：a.可能是二氧化碳；b.可能是一氧化碳。并设计如下图所示装置进行实验，预期的实验现象及结论如下：

①若澄清的石灰水变浑浊，则气体为二氧化碳；

②若澄清的石灰水不变浑浊，则气体为一氧化碳。

请你回答：

（1）该同学的猜想是否严谨？若不严谨，请作补充。

。

（2）请你对该实验装置予以评价。。

【情景创新题】

4．（原创题）《日本工业新闻》报道了一条用炸药和碳粉炸出金刚石的消息，引起了许多人的兴趣，认为这种方法很新鲜。用爆炸法生产金刚石是日本工业技术院化学研究所发明的。因为在炸药爆炸的瞬间，可以产生40万个大气压的超高压和5000℃的超高温。按以往用石墨在2000℃加2万个大气压就能“压”出金刚石的情况，爆炸时产生的超高压和超高温条件应该说完全可以“压”出金刚石。科研人员把装有炸药和碳粉的钢制敞口容器，沉入到一个直径8 m、深约5 m的混凝土制成的水槽内。这样在爆炸时，其中的碳粉就基本上处于缺氧的条件下（深水中当然也有少量的氧，但微不足道），不会使碳燃烧成二氧化碳或一氧化碳。操作员一按电钮，只听水槽内轰的一声闷响，爆炸就算完成了。然后，将容器里的水取出来静置，让炸出的金刚石自然沉淀。请同学们结合上述材料回答下列有关问题：

（1）下列叙述不属于金刚石用途的是。

A．用来裁玻璃B．琢磨成璀璨夺目的钻石

C．润滑剂D．用作钻探机钻头

（2）日本科研人员用来制金刚石的原料是（填“碳粉”或“石墨”），所发生的变化属于（填“物理”或“化学”）变化。

（3）我们知道单质碳在高温下极易与氧气反应生成CO2或CO，不可能制出金刚石，请根据上述资料说说科研人员是怎样克服这一问题的。。（4）中国科学技术大学化学家在440℃和高压下，利用金属钠与二氧化碳作用得到了金刚石和碳酸钠，且金刚石的颗粒有望达到宝石级大小，它将给天然金刚石开采业带来极大挑战。请写出这一反应化学方程式。

参考答案

1．B 解析：CO 和CO 2虽然组成元素相同，但它们不是单质；冰和干冰组成元素不同，且均是化合物，不是单质；液氧和氧气虽然是同种元素组成单质，但它们是同一种物质，只是状态不同而已。

2．B 解析：假设混合气体是CO 2和N 2，则说明24%的碳元素均来自CO 2，求得混合气体中二氧化碳的质量分数为：24% ÷ 1244

×100%=88%，推知氮气的质量分数为12%；假设混合气体是CO 和N 2，则说明24%的碳元素均来自CO ，求得混合气体中二氧化碳的质量分数为：

24%÷1228

×100%=56%，推知氮气的质量分数为44%。因混合气体是CO 、CO 2、N 2三种物质组成的，故混合气体中氮气质量分数应该在12% ~ 44%之间。

3．（1）不严谨 还可能是二氧化碳和一氧化碳的混合气体

（2）该装置的缺陷是：若产生的气体中有一氧化碳，则会造成空气污染

解析：本题对生成气体只作出两种猜想，遗漏了生成气体还可能是一氧化碳和二氧化碳混合气这一猜想，导致题给装置无法验证CO 存在，再有从环保角度思考，该装置对反应产生的有毒的CO 气体，没有作燃烧处理，会对环境造成影响。

4．（1）C （2）碳粉 化学 （3）使碳粉在缺氧条件下合成金刚石

（4）4Na+3CO 2 =====440℃

高压

C （金刚石）+2Na 2CO 3 解析：金刚石最大用途体现在它的硬度大，可用作钻探机钻头和裁玻璃，又因其璀璨夺目常温下性质稳定常用作装饰品钻石；根据资料可知日本科研人员用来制金刚石的原料是碳粉，因碳粉和金刚石的结构（既碳原子排列方式）不同，它们属于两种不同碳单质，因此用碳粉制造金刚石变化属于化学变化。问题（3）科研人员是在缺氧条件将碳粉“炸”成金刚石的，因没有氧气，碳粉无法变成CO 或CO 2。问题（4）该反应的反应物是钠和二氧化碳，生成物是金刚石（碳）和碳酸钠，并根据化学方程式书写步骤完成书写和配平。

课题2 二氧化碳制取的研究 【培优训练题】 1．（黄冈初赛）已知碳酸氢钙[Ca(HCO 3)2 ]易溶于水，受热易分解，分解反应的化学方程式为：Ca(HCO 3)2=====△CaCO 3↓+ CO 2↑+ H 2O 。

现要用实验方法证明上述反应的产物。请回答有关问题：

（1）写出分解碳酸氢钙所需的主要仪器名称：___________________________。

（2）在实验中，有人提出必须先检验分解产物碳酸钙，再检验二氧化碳，你认为该建议是否正确？

（3）简述如何用实验方法证明分解产物中有二氧化碳？

（4）简述如何用实验方法证明分解产物中有碳酸钙？

2．（大庆市初赛）为了测定某石灰石矿样的纯度（其中所含杂质不与酸反应），某同学按如下流程进行实验：

用盐酸溶解矿样→干燥所得气体→用NaOH 溶液吸收气体→根据NaOH 溶液的增重计算矿样的纯度 实验过程中所取矿样的质量为10.0 g 。实验装置如下图所示：

（1）A 为溶解矿样的装置，若已准备了长颈漏斗、双孔橡皮塞、导气管，为完成溶解至少需要的实验仪器是 。

（2）A 中发生反应的化学方程式 。

（3）B 中所盛试剂是 。