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17.碳材料一直被认为是一种未来材料,有的材料学家甚至认为人类社会会由现今的“硅基电子时代”迈入未来的“碳基电子时代”。
(1)目前世界上最轻固态材料是全碳气凝胶,昵称为“碳海绵”,密度约为空气的$\frac{1}{6}$。其具有质轻、高弹性和超快超高的吸附性等特点,是目前吸油力最强的材料。这属于它的(填“物理”或“化学”)性质。
(2)中国科学技术大学俞书宏院士的团队成功研制出一种兼具高度可压缩性和可拉伸性的超弹性全碳多孔材料——“碳弹簧”。碳元素能组成多种碳单质,但它们的物理性质存在较大差异,原因是。
(3)碳化硅(SiC)具有独特的光学、电学及力学性能,在众多战略行业具有重要的应用价值和广阔的应用前景。其制备过程中的主要反应是$\ce{SiO_{2} + 3C\xlongequal{高温} SiC + 2X↑}$,则X的化学式为。
(1)目前世界上最轻固态材料是全碳气凝胶,昵称为“碳海绵”,密度约为空气的$\frac{1}{6}$。其具有质轻、高弹性和超快超高的吸附性等特点,是目前吸油力最强的材料。这属于它的(填“物理”或“化学”)性质。
(2)中国科学技术大学俞书宏院士的团队成功研制出一种兼具高度可压缩性和可拉伸性的超弹性全碳多孔材料——“碳弹簧”。碳元素能组成多种碳单质,但它们的物理性质存在较大差异,原因是。
(3)碳化硅(SiC)具有独特的光学、电学及力学性能,在众多战略行业具有重要的应用价值和广阔的应用前景。其制备过程中的主要反应是$\ce{SiO_{2} + 3C\xlongequal{高温} SiC + 2X↑}$,则X的化学式为。
答案
解：
(1) 物理
(2) 碳原子的排列方式不同
(3) 根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类、数目均不变，反应前Si、O、C的原子个数分别为1、2、3，反应后已知生成物中Si、C的原子个数分别为1、1，可推知2X中含有2个C原子和2个O原子，因此X的化学式为CO。
(1) 物理
(2) 碳原子的排列方式不同
(3) 根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类、数目均不变，反应前Si、O、C的原子个数分别为1、2、3，反应后已知生成物中Si、C的原子个数分别为1、1，可推知2X中含有2个C原子和2个O原子，因此X的化学式为CO。
18.蔗糖是常用的调味品。对蔗糖的制备及组成进行如下探究。
Ⅰ.蔗糖的工业制备
工业制备蔗糖的流程如图所示。
(1)操作A的名称是。
(2)糖汁呈棕黄色，工业上可加入(填一种化学物质)对糖汁进行脱色处理。
Ⅱ.蔗糖组成的探究
(3)【资料卡片】①绿色植物吸收空气中的$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$，先合成葡萄糖，再将葡萄糖转化为蔗糖。
②蔗糖不易燃烧，掺入少量烟灰后，能直接点燃(烟灰不能燃烧)。烟灰可能的作用为。
(4)【成分探究】
实验1：点燃蔗糖与烟灰的混合物，在火焰上方罩一个干燥的烧杯，实验现象：烧杯内壁有水雾，实验结论：蔗糖中含有元素
实验2：取下烧杯，迅速加入澄清石灰水，振荡，实验现象：，实验结论：蔗糖中含有碳元素
实验3：取少量蔗糖隔绝空气高温加热，实验现象：容器内壁出现水雾，生成黑色固体，实验结论：蔗糖中还含有元素
(5)【计算验证】已知：化学变化中，分子的种类发生改变，而原子的种类、数目和质量都不发生改变。现称取34.2 g蔗糖，加入少量烟灰后点燃，测得生成52.8 g $\ce{CO_{2}}$和19.8 g $\ce{H_{2}O}$。则34.2 g蔗糖中，碳元素的质量为g，氢元素的质量为g。蔗糖的化学式为。
Ⅰ.蔗糖的工业制备
工业制备蔗糖的流程如图所示。
(1)操作A的名称是。
(2)糖汁呈棕黄色，工业上可加入(填一种化学物质)对糖汁进行脱色处理。
Ⅱ.蔗糖组成的探究
(3)【资料卡片】①绿色植物吸收空气中的$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$，先合成葡萄糖，再将葡萄糖转化为蔗糖。
②蔗糖不易燃烧，掺入少量烟灰后，能直接点燃(烟灰不能燃烧)。烟灰可能的作用为。
(4)【成分探究】
实验1：点燃蔗糖与烟灰的混合物，在火焰上方罩一个干燥的烧杯，实验现象：烧杯内壁有水雾，实验结论：蔗糖中含有元素
实验2：取下烧杯，迅速加入澄清石灰水，振荡，实验现象：，实验结论：蔗糖中含有碳元素
实验3：取少量蔗糖隔绝空气高温加热，实验现象：容器内壁出现水雾，生成黑色固体，实验结论：蔗糖中还含有元素
(5)【计算验证】已知：化学变化中，分子的种类发生改变，而原子的种类、数目和质量都不发生改变。现称取34.2 g蔗糖，加入少量烟灰后点燃，测得生成52.8 g $\ce{CO_{2}}$和19.8 g $\ce{H_{2}O}$。则34.2 g蔗糖中，碳元素的质量为g，氢元素的质量为g。蔗糖的化学式为。
答案
解：
(1) 过滤
(2) 活性炭
(3) 催化作用（或作催化剂）
(4) 氢（或H）；澄清石灰水变浑浊；氧（或O）
(5) 碳元素的质量为$52.8\ \mathrm{g} × \frac{12}{44} = 14.4\ \mathrm{g}$
氢元素的质量为$19.8\ \mathrm{g} × \frac{2}{18} = 2.2\ \mathrm{g}$
蔗糖中氧元素质量为$34.2\ \mathrm{g} - 14.4\ \mathrm{g} - 2.2\ \mathrm{g} = 17.6\ \mathrm{g}$
蔗糖中碳、氢、氧原子个数比为$\frac{14.4\ \mathrm{g}}{12}:\frac{2.2\ \mathrm{g}}{1}:\frac{17.6\ \mathrm{g}}{16}=12:22:11$，因此蔗糖的化学式为$\ce{C_{12}H_{22}O_{11}}$。
答案依次为：(1) 过滤；(2) 活性炭；(3) 催化作用；(4) 氢；澄清石灰水变浑浊；氧；(5) 14.4；2.2；$\ce{C_{12}H_{22}O_{11}}$
(1) 过滤
(2) 活性炭
(3) 催化作用（或作催化剂）
(4) 氢（或H）；澄清石灰水变浑浊；氧（或O）
(5) 碳元素的质量为$52.8\ \mathrm{g} × \frac{12}{44} = 14.4\ \mathrm{g}$
氢元素的质量为$19.8\ \mathrm{g} × \frac{2}{18} = 2.2\ \mathrm{g}$
蔗糖中氧元素质量为$34.2\ \mathrm{g} - 14.4\ \mathrm{g} - 2.2\ \mathrm{g} = 17.6\ \mathrm{g}$
蔗糖中碳、氢、氧原子个数比为$\frac{14.4\ \mathrm{g}}{12}:\frac{2.2\ \mathrm{g}}{1}:\frac{17.6\ \mathrm{g}}{16}=12:22:11$，因此蔗糖的化学式为$\ce{C_{12}H_{22}O_{11}}$。
答案依次为：(1) 过滤；(2) 活性炭；(3) 催化作用；(4) 氢；澄清石灰水变浑浊；氧；(5) 14.4；2.2；$\ce{C_{12}H_{22}O_{11}}$
