Question

4．碳是形成化合物種類最多的元素，含碳物質是中學化學研究的重要內容．
（1）“低碳生活”倡導低能量、低消耗，主要是為了減少CO₂（填化學式）的排放量．
（2）如圖1為元素周期表中的一格，下列說法不正確的是C（填標號）．
A．碳元素屬于非金屬元素
B．碳原子核內質子數為6
C．碳元素的原子結構示意圖為
D．碳的相對原子質量為12.01
（3）利用圖2裝置可做CO還原Fe₂O₃，的實驗，并檢驗該反應生成的氣體產物．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）

①CO與Fe₂O₃反應的化學方程式為3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
②氣體通過裝置的順序是A→CDB（裝置不能重復使用）．
③請仿照CO₂與澄清石灰水的反應原理，寫出CO₂與氫氧化鈉溶液反應的化學方程式CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
④從環保角度考慮，對以上裝置的改進措施是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，雜質不參加反應）放入燒杯中，向其中加入50g稀鹽酸，二者恰好完全反應．反應結束后稱量燒杯中剩余物質的總質量為58.1g（不包括燒杯的質量，且氣體的溶解忽略不計）．試計算石灰石中雜質的質量分數．

Answer 1

分析 （1）“低碳生活”倡導低能量、低消耗，主要是為了減少CO₂ 的排放量．
（2）碳元素為質子數為6的元素，其原子的核外電子排布為2，4．其相對原子質量為12.01．
（3）利用圖2裝置可做CO還原Fe₂O₃的實驗，并檢驗該反應生成的氣體產物．已知由A裝置制取的CO氣體中混有少量的CO₂．所以應該先除去二氧化碳然后在讓一氧化碳和氧化鐵反應，在反應后檢測生成物．
（4）根據質量守恒定律可得生成的二氧化碳的質量，進而根據反應的化學方程式求算碳酸鈣的質量，然后求算雜質的質量分數．

解答 解：（1）“低碳生活”倡導低能量、低消耗，主要是為了減少CO₂ （填化學式，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，對應的是碳元素的有關信息，其原子的核外的電子排布為2，4，所以C是錯誤的．
（3）利用圖2裝置可做CO還原Fe₂O₃實驗，并檢驗該反應生成的氣體產物．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“，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，生成氣體通入到石灰水中檢驗二氧化碳的生成．本題更準確的方法是A→C（吸收二氧化碳）→B（證明二氧化碳吸收干凈）→D→B，但是題目默認裝置不能重復使用，意思只要吸收那就吸收干凈了．所以是A→CDB．
①CO與Fe₂O₃反應的化學方程式為3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
②氣體通過裝置的順序是A→CDB（裝置不能重復使用）．
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生成碳酸鈉和水，對應化學方程式 CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
④從環保角度考慮，對以上裝置的改進措施是 B裝置連上集氣瓶收集剩余的一氧化碳．
（4）據質量守恒定律可知，生成的二氧化碳的質量為12.5g+50g-58.1g=4.4g．
設12.5 g 石灰石樣品中含CaCO₃的質量為x
CaCO ₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                                      44
x                                        4.4 g

 $\frac{100}{44}$=$\frac{x}{4.4g}$  
x=10 g
雜質的質量分數=$\frac{12.5g-10g}{12.5g}$×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）據質量守恒定律可知，生成的二氧化碳的質量為12.5g+50g-58.1g=4.4g．
設12.5 g 石灰石樣品中含CaCO₃的質量為x
CaCO ₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                                      44
x                                        4.4 g

 $\frac{100}{44}$=$\frac{x}{4.4g}$  
x=10 g
雜質的質量分數=$\frac{12.5g-10g}{12.5g}$×100%=20%

點評 逐一解答每一問，過程注意要嚴格審題，避免答非所謂．根據化學方程式計算要注意格式的完整性，數據的準確性．