Question

4．碳與碳的化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及日常生活中有廣泛的用途．

（1）圖1是碳原子結(jié)構(gòu)示意圖，碳原子的最外層電子數(shù)為4，屬于非金屬（填“金屬”，“非金屬”或“稀有氣體”）元素．碳元素在元素周期表中位于第二周期．
（2）圖2、3、4對(duì)應(yīng)三種碳單質(zhì)，圖2單質(zhì)的名稱(chēng)是金剛石．
（3）C為+4價(jià)，Cl為-1價(jià)，由C和Cl組成的化合物的化學(xué)式為CCl₄．
（4）古代用墨書(shū)寫(xiě)或繪制的字畫(huà)雖年久仍不變色，原因是墨中主要成分碳在常溫下具有穩(wěn)定性．
如圖5是木炭還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)，大試管中的反應(yīng)體現(xiàn)了碳的還原性，其反應(yīng)的化學(xué)方程式是C+2CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑，碳的還原性可以用于冶鐵工業(yè)．
（5）研究發(fā)現(xiàn)：物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，物質(zhì)的性質(zhì)決定用途．如：一氧化碳也能還原氧化銅，也有還原性．從化學(xué)反應(yīng)前后碳元素化合價(jià)的變化特點(diǎn)分析，一氧化碳和碳都具有還原性的原因是碳元素的化合價(jià)在反應(yīng)中升高；而二氧化碳沒(méi)有還原性的原因是二氧化碳中碳元素的化合價(jià)不能再升高．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)原子的結(jié)構(gòu)示意圖中各部分的含義、碳的名稱(chēng)、電子層數(shù)=周期數(shù)分析回答；
（2）根據(jù)常見(jiàn)的碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)分析回答，金剛石的碳原子的排列是空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，石墨的碳原子的排列是層狀結(jié)構(gòu)，C₆₀的碳原子的排列是由60個(gè)原子構(gòu)成的分子，形似足球；
（3）根據(jù)化合價(jià)原則，由化合價(jià)會(huì)寫(xiě)出化學(xué)式；
（4）根據(jù)碳原子結(jié)構(gòu)中最外層電子數(shù)的特點(diǎn)，判斷碳元素的化學(xué)性質(zhì)；并根據(jù)高溫下木炭還原氧化銅的反應(yīng)原理解答；
（5）單質(zhì)碳中碳元素化合價(jià)為0，一氧化碳中碳元素化合價(jià)為+2價(jià)，二氧化碳中碳元素化合價(jià)為+4價(jià)為碳元素的最高正價(jià)．

解答 解：（1）由原子結(jié)構(gòu)示意圖的意義可知，碳原子最外層電子數(shù)為4；根據(jù)碳的名稱(chēng)可知碳屬于非金屬元素；由圖可知：碳原子有兩個(gè)電子層，屬于第二周期；
（2）由碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)可知，圖b的碳原子的排列是空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有這種結(jié)構(gòu)的單質(zhì)的名稱(chēng)是金剛石；
（3）由在化合物中正負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為零的原則可知，C為+4價(jià)，Cl為-1價(jià)，由C和Cl組成的化合物的化學(xué)式為：CCl₄．
（4）古代用墨書(shū)寫(xiě)或繪制的字畫(huà)雖年久仍不變色，說(shuō)明碳的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；木炭和氧化銅在高溫條件下生成銅和二氧化碳，反應(yīng)方程式是：C+2CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑；
（5）根據(jù)碳還原氧化銅的反應(yīng)中，碳元素的化合價(jià)從0變?yōu)?4；一氧化碳還原氧化銅的反應(yīng)中，碳元素的化合價(jià)從+2價(jià)變?yōu)?4價(jià)；單質(zhì)碳與一氧化碳具有還原性，則是由于它們中碳元素的化合價(jià)不是最高價(jià)，都可以繼續(xù)升高為+4價(jià)；
故答案為：
（1）4；非金屬；二；
（2）金剛石；
（3）CCl₄；
（4）穩(wěn)定；C+2CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑；
（5）一氧化碳和碳中碳元素的化合價(jià)在反應(yīng)中升高；二氧化碳中碳元素的化合價(jià)不能再升高．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了由碳元素組成的幾種碳的單質(zhì)的性質(zhì)，同時(shí)考查了根據(jù)題中信息結(jié)合所學(xué)知識(shí)書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式和分析、解決問(wèn)題的能力．