Question

4．碳是形成化合物種類最多的元素，含碳物質(zhì)是中學(xué)化學(xué)研究的重要內(nèi)容．
（1）“低碳生活”倡導(dǎo)低能量、低消耗，主要是為了減少CO₂（填化學(xué)式）的排放量．
（2）如圖1為元素周期表中的一格，下列說(shuō)法不正確的是C（填標(biāo)號(hào)）．
A．碳元素屬于非金屬元素
B．碳原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為6
C．碳元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖為
D．碳的相對(duì)原子質(zhì)量為12.01
（3）利用圖2裝置可做CO還原Fe₂O₃，的實(shí)驗(yàn)，并檢驗(yàn)該反應(yīng)生成的氣體產(chǎn)物．已知由A裝置制取的CO氣體中混有少量的CO₂．（提示：二氧化碳可以與氫氧化鈉溶液反應(yīng)）

①CO與Fe₂O₃反應(yīng)的化學(xué)方程式為3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
②氣體通過(guò)裝置的順序是A→CDB（裝置不能重復(fù)使用）．
③請(qǐng)仿照CO₂與澄清石灰水的反應(yīng)原理，寫出CO₂與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
④從環(huán)保角度考慮，對(duì)以上裝置的改進(jìn)措施是B裝置連上集氣瓶收集剩余的一氧化碳．
（4）稱取12.5g石灰石（主要成分是CaCO₃，雜質(zhì)不參加反應(yīng)）放入燒杯中，向其中加入50g稀鹽酸，二者恰好完全反應(yīng)．反應(yīng)結(jié)束后稱量燒杯中剩余物質(zhì)的總質(zhì)量為58.1g（不包括燒杯的質(zhì)量，且氣體的溶解忽略不計(jì)）．試計(jì)算石灰石中雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析 （1）“低碳生活”倡導(dǎo)低能量、低消耗，主要是為了減少CO₂ 的排放量．
（2）碳元素為質(zhì)子數(shù)為6的元素，其原子的核外電子排布為2，4．其相對(duì)原子質(zhì)量為12.01．
（3）利用圖2裝置可做CO還原Fe₂O₃的實(shí)驗(yàn)，并檢驗(yàn)該反應(yīng)生成的氣體產(chǎn)物．已知由A裝置制取的CO氣體中混有少量的CO₂．所以應(yīng)該先除去二氧化碳然后在讓一氧化碳和氧化鐵反應(yīng)，在反應(yīng)后檢測(cè)生成物．
（4）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可得生成的二氧化碳的質(zhì)量，進(jìn)而根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式求算碳酸鈣的質(zhì)量，然后求算雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）“低碳生活”倡導(dǎo)低能量、低消耗，主要是為了減少CO₂ （填化學(xué)式，不得填寫為名稱，否則不得分，另外不要受遇到元素名稱就說(shuō)是元素，而不具體考慮）的排放量．
（2）如圖1為元素周期表中的一格，對(duì)應(yīng)的是碳元素的有關(guān)信息，其原子的核外的電子排布為2，4，所以C是錯(cuò)誤的．
（3）利用圖2裝置可做CO還原Fe₂O₃實(shí)驗(yàn)，并檢驗(yàn)該反應(yīng)生成的氣體產(chǎn)物．已知由A裝置制取的CO氣體中混有少量的CO₂．由于一氧化碳中混有二氧化碳，所以要先排除二氧化碳的干擾，而“提示：二氧化碳可以與氫氧化鈉溶液反應(yīng)“，所以可以用氫氧化鈉溶液吸收除去二氧化碳．然后一氧化碳和氧化鐵反應(yīng)，生成氣體通入到石灰水中檢驗(yàn)二氧化碳的生成．本題更準(zhǔn)確的方法是A→C（吸收二氧化碳）→B（證明二氧化碳吸收干凈）→D→B，但是題目默認(rèn)裝置不能重復(fù)使用，意思只要吸收那就吸收干凈了．所以是A→CDB．
①CO與Fe₂O₃反應(yīng)的化學(xué)方程式為3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
②氣體通過(guò)裝置的順序是A→CDB（裝置不能重復(fù)使用）．
③O₂與澄清石灰水生成碳酸鈣和水，所以CO₂與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成碳酸鈉和水，對(duì)應(yīng)化學(xué)方程式 CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
④從環(huán)保角度考慮，對(duì)以上裝置的改進(jìn)措施是 B裝置連上集氣瓶收集剩余的一氧化碳．
（4）據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，生成的二氧化碳的質(zhì)量為12.5g+50g-58.1g=4.4g．
設(shè)12.5 g 石灰石樣品中含CaCO₃的質(zhì)量為x
CaCO ₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                                      44
x                                        4.4 g

 $\frac{100}{44}$=$\frac{x}{4.4g}$  
x=10 g
雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{12.5g-10g}{12.5g}$×100%=20%
故答案為：（1）CO₂；（2）C；
（3）①3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
②CDB；
③CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
④B裝置連上集氣瓶收集剩余的一氧化碳．
（4）據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，生成的二氧化碳的質(zhì)量為12.5g+50g-58.1g=4.4g．
設(shè)12.5 g 石灰石樣品中含CaCO₃的質(zhì)量為x
CaCO ₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                                      44
x                                        4.4 g

 $\frac{100}{44}$=$\frac{x}{4.4g}$  
x=10 g
雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{12.5g-10g}{12.5g}$×100%=20%

點(diǎn)評(píng) 逐一解答每一問(wèn)，過(guò)程注意要嚴(yán)格審題，避免答非所謂．根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算要注意格式的完整性，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性．