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課時訓(xùn)練2 碳和碳的氧化物 夯實基礎(chǔ) 1．[xx蘭州]下列有關(guān)碳單質(zhì)的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，說法正確的是(　　) A．金剛石和石墨的物理性質(zhì)有很大差異是因為構(gòu)成它們的原子大小不同 B．用墨書寫或繪制的字畫能保存很長時間而不變色是因為碳的化學(xué)性質(zhì)不活潑 C．C60表示一個C60分子 D．所有碳單質(zhì)燃燒只生成二氧化碳 2．[xx泉州]石墨烯是由碳元素組成的非常優(yōu)良的納米材料，具有超強(qiáng)導(dǎo)電、導(dǎo)熱的性能。關(guān)于石墨烯的認(rèn)識錯誤的是(　　) A．可作散熱材料 B．是一種化合物 C．可作新型電池的電極 D．完全燃燒生成二氧化碳 3．如圖K2－1所示進(jìn)行有關(guān)碳及其氧化物的性質(zhì)實驗，說法不正確的是(　　) 圖K2－1 A．甲、乙兩處的現(xiàn)象分別是：黑色粉末減少、黑色粉末逐漸變紅 B．甲處發(fā)生的反應(yīng)是典型的吸熱反應(yīng) C．丙處試管可防止液體倒吸 D．該裝置的不足之處是未進(jìn)行尾氣處理 4．如圖K2－2是實驗室制取二氧化碳的實驗裝置圖，請回答下列問題。 圖K2－2 (1)寫出帶標(biāo)號儀器名稱： a________，b________。 (2)實驗室制取二氧化碳的藥品是________________________________________________________________________，化學(xué)方程式是 ________________________________________________________________________。 (3)采用________法收集二氧化碳，其原因是________________________________________。 (4)收集二氧化碳________(填“能”或“不能”)用排水法，其原因是________________________________________________________________________。 (5)這套裝置還可以制取________，化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。 5．小組同學(xué)分別用如圖K2－3所示裝置(夾持儀器已略去)做收集并檢驗二氧化碳性質(zhì)的實驗。 圖K2－3 (1)實驗中，連接A、B裝置時，應(yīng)將A裝置中的e連接B裝置中的________(填“a”或“c”)。 (2)在A裝置的錐形瓶中加入大理石，向長頸漏斗中注入稀鹽酸。則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)打開a、c，關(guān)閉b，向B中集氣瓶內(nèi)充入氣體；關(guān)閉a、c，打開b，用冷毛巾捂住B中集氣瓶，一段時間后，觀察到B裝置中燒杯內(nèi)液面________(填“上升”“下降”或“不變”)。 6．[xx宜昌]碳和碳的氧化物與我們的生活密切相關(guān)，請依據(jù)圖K2－4回答問題。 圖K2－4 (1)圖甲是碳原子結(jié)構(gòu)示意圖，其原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為____，該元素在元素周期表中位于第____周期。 (2)碳元素組成的不同碳單質(zhì)有廣泛的用途。圖乙中用到的碳單質(zhì)是________，圖丙中用到的碳單質(zhì)是________，圖丁中用到的碳單質(zhì)是________；不同碳單質(zhì)物理性質(zhì)存在明顯差異的原因是________________________________________。 (3)CO和CO2是碳的兩種氧化物。CO可作燃料，在空氣中燃燒的化學(xué)方程式是__________________________。CO2可制作飲料，和水反應(yīng)的化學(xué)方程式是__________________________。 能力提升 1．木炭還原氧化銅和一氧化碳還原氧化銅的實驗裝置如圖K2－5所示。下列說法正確的是(　　) 圖K2－5 A．木炭、一氧化碳與氧化銅的反應(yīng)都屬于置換反應(yīng) B．兩個實驗的相關(guān)反應(yīng)中，只有碳元素的化合價發(fā)生改變 C．兩個實驗中都可觀察到紅色固體變黑 D．兩個實驗的操作中都要防止液體倒吸 2．如圖K2－6是某同學(xué)對二氧化碳部分知識構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)圖(部分反應(yīng)條件和部分生成物已省略)。 圖K2－6 (1)寫出a燃燒的化學(xué)方程式________________________________________________________________________。 (2)物質(zhì)b主要成分中的陽離子是________(填離子符號，下同)，陰離子是________。 (3)物質(zhì)c中C、H、O三種元素的質(zhì)量比是________。 (4)d的化學(xué)式為________，標(biāo)出物質(zhì)e化學(xué)式中帶點元素的化合價________。 (5)自然界消耗二氧化碳的途徑是________。 3．下列是實驗室制備CO2并驗證CO2性質(zhì)的實驗裝置圖，按要求回答下列問題： 圖K2－7 (1)寫出儀器名稱：①_________，②__________。 (2)在檢查裝置A的氣密性操作時，當(dāng)關(guān)閉活塞M和N，向儀器②中注水，觀察到________________________的現(xiàn)象時，說明裝置漏氣。 (3)關(guān)閉活塞N，打開活塞M，向儀器②中加入稀鹽酸，裝置B處觀察到的現(xiàn)象是________、________，當(dāng)觀察到C處的石灰水變渾濁時，則C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________________________________________________ ______________。 (4)關(guān)閉活塞M，打開活塞N，用A、D、E、F制取純凈干燥的CO2氣體，裝置D的作用是________________，裝置E中盛裝________，用于除去CO2氣體中的水分；當(dāng)觀察到________時，說明F中已收集滿二氧化碳?xì)怏w。 (5)若關(guān)閉活塞M，打開活塞N，實驗室要制取干燥的氧氣，在A、D、E、F、G中，只需選用的裝置是________(填序號)，化學(xué)反應(yīng)方程式是______________________________。 4．[xx遂寧]某校學(xué)習(xí)小組的同學(xué)為了測定某石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，他們?nèi)≡撌沂瘶悠?0 g加入燒杯中，再把80 g稀鹽酸分四次加入，實驗過程所得數(shù)據(jù)如下表(已知石灰石樣品中含有的雜質(zhì)既不溶于水，也不與稀鹽酸反應(yīng))： 實驗次數(shù) 第1次 第2次 第3次 第4次 加入稀鹽酸的質(zhì)量/g 20 20 20 20 剩余固體的質(zhì)量/g 7 4 2.6 m 分析表中數(shù)據(jù)，完成下列問題： (1)表中m的數(shù)值為________。 (2)該石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。 (3)計算第一次實驗反應(yīng)結(jié)束后所得溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(計算結(jié)果精確到0.1%) 參考答案 夯實基礎(chǔ) 1．C　[解析] 由于碳原子的排列方式不同，金剛石和石墨的物理性質(zhì)差異很大；常溫下碳的化學(xué)性質(zhì)不活潑，古代用墨繪制的字畫能保存很長時間而不變色；氧氣充足時，碳燃燒生成二氧化碳，氧氣不足時，碳燃燒生成一氧化碳。 2．B　[解析] 石墨烯是由碳元素組成的，屬于單質(zhì)，不屬于化合物。 3．D　[解析] 高溫下碳粉能與二氧化碳反應(yīng)生成一氧化碳，一氧化碳在加熱條件下能與黑色氧化銅反應(yīng)生成紅色的銅和二氧化碳；二氧化碳與碳粉高溫條件下的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；即使液體倒吸到丙處試管內(nèi)，也不會再被倒吸到硬質(zhì)玻璃管中，故丙裝置可防止液體倒吸；該裝置通過丁吸收二氧化碳并收集一氧化碳，已有尾氣處理裝置。 4．(1)長頸漏斗　集氣瓶 (2)大理石(或石灰石)和稀鹽酸　 CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑ (3)向上排空氣　二氧化碳的密度比空氣大 (4)不能　二氧化碳能溶于水 (5)氧氣(或O2)　2H2O22H2O＋O2↑ 5．(1)a (2)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑ (3)下降 [解析] (1)將A、B裝置連接時，應(yīng)將A裝置的導(dǎo)管e與B裝置的導(dǎo)管a相連，因為二氧化碳的密度比空氣的密度大，瓶中的空氣從c排出。(2)大理石的主要成分是碳酸鈣，與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳。(3)用冷毛巾捂住B中集氣瓶，瓶內(nèi)二氧化碳?xì)怏w遇冷收縮壓強(qiáng)減小，燒杯內(nèi)的氫氧化鈉溶液在大氣壓作用下進(jìn)入集氣瓶，進(jìn)入瓶內(nèi)的氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳而使瓶內(nèi)氣體減少，燒杯內(nèi)氫氧化鈉溶液則會更多地流入集氣瓶，燒杯內(nèi)的液體減少，液面下降。 6．(1)6　二　 (2)金剛石　石墨　活性炭 碳原子的排列方式不同 (3)2CO＋O22CO2 CO2＋H2O===H2CO3 能力提升 1．D　[解析] 置換反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物都是一種單質(zhì)和一種化合物，一氧化碳是化合物；兩個實驗中，銅元素化合價由＋2價變?yōu)?價；兩個實驗中都是氧化銅被還原成銅，所以都可觀察到黑色固體變紅；兩個實驗都是在加熱條件下進(jìn)行的，熱的試管遇冷水易炸裂，所以都要防止液體倒吸。 2．(1)CH4＋2O2CO2＋2H2O　 (2)Ca2＋　CO32－　(3)6∶1∶8 (4)H2CO3　Na2O3　(5)光合作用 3．(1)錐形瓶　長頸漏斗　 (2)長頸漏斗中有液體滴下 (3)導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生　溶液變紅　 CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O (4)除去CO2中混有的HCl　濃硫酸　裝置G中下層的蠟燭熄滅 (5)AEFG　2H2O22H2O＋O2↑ 4．(1)2.6　(2)74% (3)解：設(shè)第1次實驗中反應(yīng)生成CaCl2的質(zhì)量為x，生成CO2的質(zhì)量為y。 CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑ 100 111 44 3 g x y ＝　x＝3.33 g ＝　y＝1.32 g 第1次實驗反應(yīng)結(jié)束后所得溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%≈15.4%。 答：第1次實驗反應(yīng)結(jié)束后所得溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.4%。