Question

3．碳在地殼中的含量不高，但它的化合物數量眾多，而且分布極廣．根據所學知識回答：
（1）常溫下碳的化學性質穩定的原因碳原子最外層電子數為4，在常溫下不容易得到電子，也不容易失去電子；
（2）圖②單質與圖③單質物理性質不相同的原因是碳原子排列方式；
（3）C為+4價，C1為-1價，由C和C1組成的化合物的化學式為CCl₄；
（4）X、Y、Z是初中化學常見的物質，它們之間有如圖⑤所示的轉化關系．X是有毒氣體，Y 是不支持燃燒的氣體，請回答下列問題．
①X的化學式為CO；
②Y與石灰水及應生成Z的化學方程式為CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；
③氣體X、Y中所含元素相同，但它們的化學性質不同，其原因是兩者的分子結構不同；
（5）實驗室若用大理石與稀鹽酸反應制取二氧化碳，若要制取44克二氧化碳氣體．計算：要含碳酸鈣80%的大理石多少克？

Answer 1

分析 （1）根據原子的結構示意圖中各部分的含義回答，根據碳在常溫下化學性質分析回答；
（2）根據常見的碳單質的結構分析回答，金剛石的碳原子的排列是空間網狀結構，石墨的碳原子的排列是層狀結構，C₆₀的碳原子的排列是由60個原子構成的分子，形似足球；根據變化的實質、結構決定性質以及物質的結構來分析；
（3）根據化合價原則，由化合價會寫出化學式；
（4）根據X是有毒且不溶于水的氣體，所以X就是一氧化碳，一氧化碳和氧氣點燃會生成二氧化碳，所以Y就是二氧化碳，二氧化碳和石灰水會生成碳酸鈣和水，Z和鹽酸會生成二氧化碳，所以Z就是碳酸鈣，將推出的物質驗證并分析問題即可；
（5）可根據二氧化碳的質量，利用化學方程式，求出碳酸鈣和二氧化碳的質量比，列出比例式進行求解碳酸鈣的質量，然后利用質量分數求出大理石的質量．

解答 解：（1）由原子結構示意圖的意義可知，碳原子最外層電子數為4；常溫下碳的化學性質不活潑，碳受日光照射或與空氣、水分接觸，都不容易其變化；
（2）由碳單質的結構可知，圖②的碳原子的排列是空間網狀結構，具有這種結構的單質的名稱是金剛石；圖③的碳原子的排列是層狀結構，具有這種結構的單質的名稱是石墨；圖④由60個原子構成的分子，形似足球，具有這種結構的單質的化學式是C₆₀；石墨和金剛石二者中碳原子排列方式不同，決定了物理性質不同；
（3）由在化合物中正負化合價的代數和為零的原則可知，C為+4價，Cl為-1價，由C和Cl組成的化合物的化學式為：CCl₄．
（4）①X是有毒且不溶于水的氣體，所以X就是一氧化碳（CO）氧化碳和氧氣點燃會生成二氧化碳，所以Y就是二氧化碳，二氧化碳和石灰水會生成碳酸鈣和水，Z和鹽酸會生成二氧化碳，所以Z就是碳酸鈣，經過驗證各種物質都滿足要求；
②Y轉化為Z是二氧化碳和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣和水，方程式為：CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；
③從推導可知X是一氧化碳，Y是二氧化碳，都含有碳、氧兩種原子，但兩者的分子結構不同，所以其性質也不同；
（5）設參加反應的碳酸鈣的質量為x
  CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
   100                                   44
    x                                    44g
$\frac{100}{x}=\frac{44}{44g}$
   解得：x=100g
x=100g
需要大理石的質量是：$\frac{100g}{80%}$=125g；
故答案為：（1）碳原子最外層電子數為4，在常溫下不容易得到電子，也不容易失去電子；（2）碳原子排列方式；（3）CCl₄；（4）①CO；②CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；③兩者的分子結構不同；（5）125g．

點評 在解此類題時，首先將題中有特征的物質推出，然后結合推出的物質和題中的轉化關系推導剩余的物質，最后將推出的各種物質代入轉化關系中進行驗證即可．