第六单元课题1 金刚石石墨和C60 习题.docx
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第六单元课题1金刚石石墨和C60习题
第二节碳
知识要点:
1、金刚石、石墨的物理性质和用途;同素异形体;2、单质碳的化学性质;3、氧化还原反应、氧化剂和还原剂;4、CO与CO2的化学性质比较;5、CO2的性质、用途,CO2的实验室制法及检验方法;6、碳酸钙的性质,碳酸盐的通性
题目:
1、下列说法正确的是()。
(A)金刚石和石墨都是由碳元素组成的,所以两者混合在一起形成的是纯净物
(B)金刚石和石墨燃烧后都能生成CO2,证明它们都是仅由碳元素组成的
(C)石墨能导电,木炭有吸附能力
(D)金刚石和石墨的物理性质的差异是由于两物质的组成元素不同
答案:
(C)
解析:
金刚石和石墨是由碳元素组成的不同单质,不同物质混合形成的是混合物,(A)错;金刚石、石墨燃烧能生成CO2,但没有说明是否还能生成别的物质,因此不足以证明金刚石和石墨仅由碳元素组成,(B)错;金刚石和石墨物理性质的差异是由于碳原子的排列方式不同造成的,(D)错。
2、石墨可以用来做高温电炉的电极,是因为()。
(A)很软(B)能传热(C)能燃烧(D)熔点高,能导电
答案:
(D)
解析:
石墨滑而软,在纸上划过有痕迹,可做铅笔芯;能导电,熔点高,能做干电池的电极、高温电炉的电极;石墨很软有滑腻感,可做润滑剂;传热性能好,可用于坩埚。
3、最近科学家发现了一种新分子,它具有类似足球的结构,化学式是C60。
对C60有下列几种说法:
①C60是一种新型的化合物;②C60和金刚石、石墨是由碳元素组成的三种不同的单质;③C60用于制造良好的超导材料;④C60的式量是720。
其中正确的叙述是()。
(A)②③(B)①④(C)②③④(D)②④
答案:
(C)
解析:
本题向同学们提出了四个问题:
①什么是单质?
什么是化合物?
用定义判断一下C60是单质还是化合物。
②C60、金刚石、石墨是不是同一种物质?
③C60有哪些重要的用途?
④怎样计算物质的式量?
解决了这四个问题,就能找出本题应选择的正确答案。
由定义可知:
由同种元素组成的纯净物叫单质,由不同种元素组成的纯净物叫化合物。
对比C60的化学式可知,它是由60个碳原子构成的分子,所以是单质,题中①的叙述是错误的。
C60、金刚石、石墨都是仅由碳元素组成的单质,但结构不同:
C60有类似足球的结构,金刚石晶体是正四面体,石墨晶体则是层状结构。
结构不同、性质必然不同。
所以它们是由碳元素组成的不同单质。
题中②的叙述正确。
C60是近年来科学家在研究中发现的一种奇特的大分子,在C60中掺以少量某些金属后具有超导性,它可用于制造良好的超导材料。
题中③的叙述正确。
由此也启示我们,不能只埋头死记课本知识,应该关心当今飞速发展的科学技术的新成就、新信息。
根据C60的化学式可知,它的式量为60×12=720,题中④的叙述正确。
4、下列各种物质中,属于同素异形体的是()。
(A)氧气和臭氧(B)冰和干冰
(C)水和水蒸气(D)一氧化碳和二氧化碳
答案:
(A)
解析:
根据定义:
由同一种元素形成的多种单质,叫做这种元素的同素异形体。
(A)氧气和臭氧是由同一种氧元素组成的不同种单质,因此氧气和臭氧是氧元素的同素异形体。
(B)冰是由水分子构成的,化学式为H2O;干冰是由二氧化碳分子构成,化学式为CO2;他们都是化合物。
(C)水和水蒸气都是由水分子构成的化合物,属于同一种物质而状态不同。
(D)一氧化碳和二氧化碳是由相同的两种元素碳和氧组成的化合物。
5、无定形碳有多种,它们的用途也有不同,请把下列左右两栏中相关的项目用线连接起来。
炭黑黑火药的成分之一
焦炭防毒面具滤毒罐中的物质
木炭黑色橡胶制品的成分之一
活性炭冶金工业中冶炼生铁所用
答案:
炭黑黑火药的成分之一
焦炭防毒面具滤毒罐中的物质木炭黑色橡胶制品的成分之一
活性炭冶金工业中冶炼生铁所用
解析:
通常称为无定形碳的有木炭、焦炭、活性炭、炭黑等。
几种无定形碳的性质和用途如下表。
黑火药是我国古代四大发明之一。
把木炭粉、硫黄粉和硝酸钾按一定比率混合,就可以制得黑火药。
6、以下关于木炭的几种说法你认为不正确的是(填编号)。
(A)木桩在埋入地下之前,常常把埋入地下的部分木头表面稍稍烤焦
(B)木炭燃烧只可能生成一种产物
(C)一位同学高温灼烧一包黑色粉末,出现亮红色的物质,他推断这包黑色粉末可能是炭粉和氧化铜粉末的混合物
(D)档案材料用碳素墨水笔填写比用圆珠笔写好
答案:
(B)
解析:
单质碳的化学性质主要有:
1、稳定性:
常温下化学性质不活泼。
如题中(A)、(D)就是对其稳定性的利用
2、可燃性:
单质碳在点燃条件下能与氧气反应,而氧气的量充足与否,会影响产物不同。
C+O2
CO2(空气足量)
2C+O2
2CO(空气不足量)(B)不正确。
3、还原性:
单质碳在高温下,能与某些氧化物反应2CuO+C
2Cu+CO2↑CO2+C
2CO
7、在化学反应2CuO+C
2Cu+CO2↑中,得知木炭夺取了氧化铜中的氧,生成二氧化碳,发生了反应,是剂。
而氧化铜失去氧,变成单质铜,发生了反应,是剂。
答案:
氧化还原还原氧化
氧化剂
还原剂
得氧情况
失氧
得氧
化合价变化
降低
升高
本身性质
具有氧化性
具有还原性
本身反应
发生还原反应,被还原
发生氧化反应,被氧化
常见物质
O2、CuO、Fe2O3
C、CO、H2
解析:
在氧化还原反应中,氧化剂发生还原反应,还原剂发生氧化反应。
判断氧化还原反应中的氧化剂和还原剂,可以从“得失氧”或“化合价升降”两种角度进行分析,具体分析如表。
8、往下图所示仪器中,倒入充足的二氧化碳,沿烧杯壁倾倒时,观察到的现象是______,该实验说明二氧化碳具有_____和_____性质;因此二氧化碳可用来______。
答案:
蜡烛自下而上依次熄灭二氧化碳比空气重,它既不能燃烧,也不支持燃烧灭火
解析:
当集气瓶内的二氧化碳沿烧杯壁倾倒时,二氧化碳气流先聚集在底部,然后逐渐上升,把烧杯内空气下而上的排出,蜡烛自下而上依次熄灭。
说明了二氧化碳比空气重,在一般情况下,它既不能燃烧,也不支持燃烧,此二氧化碳可用来灭火。
9、欲将二氧化碳气体里混入的少量一氧化碳杂质除去,可让气体通过()
(A)石灰水(B)水(C)炽热的炭层(D)灼热的氧化铜
答案:
(D)
解析:
除杂质时应该利用杂质和被提纯的物质的性质不同,采用物理方法或化学方法除去杂质,得到纯净的物质。
提纯时,应该注意:
(1)除杂质时不应引入新杂质。
(2)选用的除杂试剂只能与杂质反应。
(3)杂质跟试剂反应后的产物应容易和被提纯的物质分离。
根据上述原则,分析一氧化碳有还原性,二氧化碳没有还原性;可将混合气通过灼热的氧化铜,则其中一氧化碳被氧化铜氧化转变成二氧化碳。
10、一氧化碳有毒是因为它()
(A)易燃(B)是还原剂(C)与氧结合生成二氧化碳
(D)与血红蛋白化合,使其失去吸收氧气的能力
答案:
(D)
解析:
一氧化碳有剧毒,吸进肺里跟血液里的血红蛋白化合,使血红蛋白不能很好地跟氧气化合,使血液的带氧功能发生障碍,造成机体急性缺氧,所以人吸入一氧化碳,就会因为缺乏氧气而死亡。
11、将CO、CO2、N2的混合气体,通过足量的澄清的石灰水,再通过足量灼热的氧化铜,充分反应后剩余的气体是().
(A)N2(B)CO2和N2(C)CO2和CO(D)N2和CO
答案:
(B)
解析:
这类题一定要看每步反应掉什么气体,结果又生成什么气体.先通入澄清石灰水,除掉原有的CO2的气体,再通过灼热的氧化铜,除掉原有CO气体,又生成了新的CO2气体,而N2在通常情况下不与其他物质发生反应,因此剩余的气体是CO2和N2.
12、一氧化碳与二氧化碳在性质上的区别是()。
(A)CO密度大于CO2(标准状况下)(B)两者的溶解性相同
(B)CO具有还原性,CO2没有(D)CO的毒性比CO2大
答案:
(C)
解析:
一氧化碳与二氧化碳的性质比较。
CO2
CO
物理性质
色、态、味
密度
溶解性
无色无味的气体
比空气大
可溶于水
无色无味的气体
比空气略小
难溶于水
化学性质
(1)不能燃烧、也不支持燃烧,不能供给呼吸
(2)能与水发生反应:
CO2+H2O→H2CO3
(3)使澄清石灰水变浑浊:
CO2+Ca(OH)2→CaCO3↓+H2O
有可燃性、还原性,有毒
不跟水发生化学发应
不能使澄清石灰水变浑浊
一氧化碳和二氧化碳分别是碳的两种不同的氧化物,在组成上,一个一氧化碳分子中含有一个碳原子和一个氧原子。
一个二氧化碳分子中含有一个碳原子和二个氧原子。
它们在组成上不同。
碳元素的化合价也不相同,在一氧化碳中碳元素为+2价,它的化合价即可升为+4价,又可降低为0价。
在二氧化碳中,碳元素的化合价为+4价是碳的最高正价。
因此,在化学反应中,碳的化合价只能降低,变为+2价或0价。
由于一氧化碳和二氧化碳的组成和结构的不同,所以它们的性质也有着很大的差别。
13、关于一氧化碳和氢气性质的说法,不正确的是()。
(A)都难溶于水(B)都具有还原性
(C)都具有可燃性(D)都具有毒性
答案:
(D)
解析:
一氧化碳和氢气性质比较如下:
①物理性质:
都是无色无味的气体,密度比空气小,难溶于水;②化学性质:
一氧化碳和氢气都具有可燃性和还原性,一氧化碳有毒性,氢气没有毒性。
14、用氢气、木炭粉、一氧化碳做还原剂,分别与质量相同的氧化铜在高温下反应,消耗的氢气、木炭粉、一氧化碳三种物质的质量比为().
(A)1∶1∶1(B)1∶3∶14(C)1∶6∶14(D)2∶1∶2
答案:
(B)
解析:
首先写出三种物质分别与氧化铜反应的化学方程式.
(1)①H2+CuO
Cu+H2O;
②C+2CuO
2Cu+CO2;
③CO+CuO
Cu+CO2
题中的条件是CuO质量相等,可将①③反应方程式各项都乘2得:
(2)①2H2+2CuO
2Cu+2H2O;
4
②C+2CuO
2Cu+CO2;
12
③2CO+2CuO
2Cu+2CO2
56
所以氢气、木炭粉、一氧化碳的质比为4∶12∶56=1∶3∶14
15、实验室制取二氧化碳一般有五个步骤:
①检验装置的气密性,②按要求装好仪器,③向长颈漏斗注入酸液,④向广口瓶中放入大理石小块,⑤收集气体.下列正确操作顺序是().
(A)①②③④⑤(B)②①④③⑤
(C)①④②③⑤(D)②③④①⑤
答案:
(C)
解析:
制取气体时,首先要检验装置的气密性,不漏气之后,向瓶内放入小块石灰石或大理石,盖好双孔胶塞,导管伸入集气瓶底部,然后向长颈漏斗中加入稀盐酸,收集气体。
16、某学生打算用下图装置来制取并收集二氧化碳。
请指出该学生在设计中的错误之处,说明理由并加以改正,画出正确的实验装置图。
答案:
原实验设计有以下几处错误:
(1)气体发生装置中长颈漏斗没有插入液体中,将使所生成的CO2从漏斗口逸出。
应当把长颈漏斗末端插入液面以下。
(2)气体发生装置中导气管不能插到液面以下,导气管口只要稍露出橡皮塞下方一点即可。
这样才能使生成的CO2沿导气管顺利导出并将发生装置内的空气排尽。
(3)不能用排水法收集CO2,因为CO2能溶于水且和水反应生成H2CO3。
应当根据CO2的密度比空气大的性质,采用向上排空气法收集CO2。
正确实验装置如下图所示。
解析:
检查实验装置可以从以下几方面考虑:
(1)反应原理是否正确(即所选择的药品能否达到制取气体的目的);
(2)气体发生装置的仪器装配是否符合要求;(3)所采用的收集方法能否收集到较纯净的气体。
检验装置顺序一般从发生器装置到收集装置。
17、碳酸钙和碳酸氢钙在一定的条件下可以相互转化,那些变幻莫测、神奇美丽的溶洞就是由此而来的。
关于碳酸钙和碳酸氢钙的性质,下列说法错误的是()。
(A)都能产生二氧化碳(B)都能溶于水中
(C)都能发生分解反应(D)都能跟酸发生反应
答案:
(B)
解析:
碳酸钙不溶于水,碳酸钙有一种性质,当遇到溶有二氧化碳的水时,就会变成可溶性的碳酸氢钙[Ca(HCO3)2]。
溶有碳酸氢钙的水如果受热或遇压强突然变小时,溶解在水里的碳酸氢钙就会分解,重新变成碳酸钙沉积下来,同时放出二氧化碳。
Ca(HCO3)2→CaCO3↓+H2O+CO2↑这两种物质都能与酸反应。
CaCO3+2HCl→CaCl2+H2O+CO2↑
Ca(HCO3)2+2HCl→CaCl2+2H2O+2CO2↑
18、下列物质中,属于有机化合物的是()。
(A)CaCO3(B)H2CO3(C)CO2(D)CH4
答案:
(D)
解析:
人们把含碳的化合物叫做有机化合物,简称有机物。
如CH4等,而一般把不含碳的化合物叫做无机化合物,如水、氯酸钾、氧化铜、硫酸锌等等。
一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸钙等少数化合物,虽然它们也含有碳元素,但由于它们的组成和性质跟无机化合物很相似,因而一向把它们作为无机化合物来研究。
19、今有A、B、C、D、E五种装置(胶塞、导管可自由选用),请按下列要求回答:
(1)写出①—⑤的名称:
①______②______③______④______⑤______
(2)实验室制取并收集氧气时应选择______和______相连接;制取并收集氢气时应选择______和______相连接;制取二氧化碳时应选择______和______相连接。
(3)做木炭还原氧化铜并检验生成的气体实验,应选用______和______装置,实验完成时的现象是______。
答案:
(1)酒精灯、试管、铁架台、集气瓶、长颈漏斗
(2)A、CE、DE、C
(3)A、B澄清石灰水变浑浊及试管里固体变红。
解析:
(1)掌握常见仪器的图形与名称。
(2)制氧气的反应需要加热,密度比空气大,故制取装置选A,收集装置选C;制氢气的反应不需要加热,密度比空气小,故制取装置选E,收集装置选D;制二氧化碳的反应不需要加热,密度比空气大,故制取装置选E,收集装置选C。
(3)C+2CuO
2Cu+CO2,反应现象:
①生成使澄清石灰水变浑浊的气体;②黑色的粉末变成红色的物质。
20、有一不纯的一氧化碳气体,其中混有少量水蒸气和二氧化碳。
现提供图所示的甲、乙、丙三种装置(每种都有若干个),若用来①证明混有这两种气体②除去这两种气体③确认CO2已除尽。
请回答:
(1)甲装置的作用是__________________________________。
丙装置的作用是__________________________________。
(2)为达到上述①─③的目的,请用各装置接口的代号、表示出正确的连接顺序。
答案:
(1)除去水蒸气
证明混有CO2,除去CO2和确认CO2已除尽
(2)c、d(或d、c)→e、f→e、f→b、a
注:
e、f至少用两次、可以用多次。
解析:
该题是有关气体的除杂问题。
有一不纯CO气体,其中混有少量水蒸气和CO2。
如果仅仅要求除去这两种杂质,并不困难。
本题的难度体现在综合要求。
解题的关键之一是审题。
“现提供图所示的甲、乙、丙三种装置(每种都有若干个),若用来①证明混有这两种气体②除去这两种气体③确认CO2已除尽”。
题中这一段说明两个问题。
(1)提供的是三种装置,而且每种都有若干个。
即有若干个甲装置,若干个乙装置,若干个丙装置。
言外之意就是,可以在整个实验过程中,用两个甲或叁个乙或两个丙,也就是为了达到题设的目的,连接几个甲、乙、丙装置都可以。
(2)提供的装置要完成三项任务①证明混有这两种气体,②除去这两种气体,③确认CO2已除尽。
缺一不可。
审题无非是把题看明白,把题中每一段,每一句,每一个字,每一个图乃至每一个标点符号看明白,弄清它们的涵义和意图。
整个题的意图明确之后,才可着手解题。
甲装置盛有浓H2SO4,浓H2SO4有吸水性,常作气体干燥剂。
因此中装置的作用非常明显,用来除去水蒸气。
丙装置盛有石灰水,兼顾三个作用。
用于除去CO2,是利用石灰水能与CO2反应;生成CaCO3沉淀和H2O,用于证明CO2的存在和确认CO2已除尽,是利用CO2能使澄清石灰水变浑浊,即通过对反应现象的观察,来达到“证明”和“确认”的目的。
通过上面的分析可知,甲装置只用一个(或一次),而且要放在整个实验的结尾。
其连接顺序是b、a。
丙装置要用两个。
两个丙装置彼此相接,即e、f—e、f,前一个可以兼顾两个作用,即“证明”和“除去”,后一个的作用是“确认”已除尽。
当然为了达到除去CO2的目的,丙装置还可以叁个甚至多个相连使用,但至少用两个。
在此基础上,正确连接顺序,自然就产生了。
这里必须提醒一点,在“证明”混有水蒸气和CO2时,先使气体通过乙装置,还是先使气体通过丙装置。
当然是前者。
否则气体先通过石灰水,就有可能携带水分子。
当气体再进入乙装置,既使无水硫酸铜变蓝,也很难说明,这些水是原来CO中混有的水蒸气正确连接顺序是:
21、写出物质发生下列转变的化学方程式
③
②
③
⑥
CaOCaCO3CO2C
⑦
Ca(OH)2CO
①。
②。
③。
④。
⑤。
⑥。
⑦。
答案:
①CaCO3
CaO+CO2↑
②CaCO3
CaO+CO2↑
③C+O2
CO2
④CaO+H2O→Ca(OH)2
⑤CO2+Ca(OH)2→CaCO3↓+H2O
⑥2CO+O2
2CO2
⑦2C+O2
2CO
解析:
要想掌握碳及其化合物的转换关系,首先要掌握碳及其化合物的性质,然后进行归纳整理。
①一氧化碳具有可燃性和还原性:
2CO+O2
2CO2;CO+CuO
Cu+CO2②二氧化碳的化学性质:
氧化性:
C+CO2
2CO;与水反应:
CO2+H2O→H2CO3;与石灰水反应:
CO2+Ca(OH)2→CaCO3↓+H2O。
③碳酸钙的化学性质:
CaCO3
CaO+CO2↑④碳酸氢钙受热分解:
Ca(HCO3)2
CaCO3+CO2↑+H2O