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7.(河南改编)碳是形成化合物种类最多的元素,含碳物质是化学研究的重要内容。
(1)碳元素可组成多种单质,下列有关说法不正确的是
a.金刚石的硬度很大
b.每个$\ce{C_{60}}$分子是由60个碳原子构成的
c.石墨的导电性良好
d.金刚石、石墨和$\ce{C_{60}}$里碳原子排列方式相同
(2)$\ce{CO}$和$\ce{CO_{2}}$均属于碳的氧化物。图甲中,A是$\ce{CO}$还原$\ce{Fe_{2}O_{3}}$的部分实验装置,B是探究$\ce{CO_{2}}$性质的趣味实验装置。
【查阅资料】$\ce{NaOH}$溶液能吸收$\ce{CO_{2}}$。
①从环保角度考虑,写出一种尾气处理的方法:
②装置B中,注入浓$\ce{NaOH}$溶液后,可观察到气球逐渐胀大,请分析原因:
(3)实验室制取$\ce{CO_{2}}$等常见气体的相关装置如图乙所示。
①实验室用石灰石和稀盐酸反应制取干燥的$\ce{CO_{2}}$所需装置从左到右的正确连接顺序为
②用①中装置,选择过氧化氢溶液和二氧化锰制取$\ce{O_{2}}$,写出反应的化学方程式:
(4)现用含碳酸钙80%的石灰石和稀盐酸反应制取4.4 g二氧化碳,理论上需这种石灰石的质量是多少?
(1)碳元素可组成多种单质,下列有关说法不正确的是
d
(填字母)。a.金刚石的硬度很大
b.每个$\ce{C_{60}}$分子是由60个碳原子构成的
c.石墨的导电性良好
d.金刚石、石墨和$\ce{C_{60}}$里碳原子排列方式相同
(2)$\ce{CO}$和$\ce{CO_{2}}$均属于碳的氧化物。图甲中,A是$\ce{CO}$还原$\ce{Fe_{2}O_{3}}$的部分实验装置,B是探究$\ce{CO_{2}}$性质的趣味实验装置。
【查阅资料】$\ce{NaOH}$溶液能吸收$\ce{CO_{2}}$。
①从环保角度考虑,写出一种尾气处理的方法:
将一燃着的酒精灯放在“尾气处理”处,点燃尾气(合理即可)
。②装置B中,注入浓$\ce{NaOH}$溶液后,可观察到气球逐渐胀大,请分析原因:
二氧化碳能被氢氧化钠溶液吸收,而使瓶内的气体被消耗,压强变小,气球变大
。(3)实验室制取$\ce{CO_{2}}$等常见气体的相关装置如图乙所示。
①实验室用石灰石和稀盐酸反应制取干燥的$\ce{CO_{2}}$所需装置从左到右的正确连接顺序为
D
接G
接E
(填字母)。②用①中装置,选择过氧化氢溶液和二氧化锰制取$\ce{O_{2}}$,写出反应的化学方程式:
$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
。(4)现用含碳酸钙80%的石灰石和稀盐酸反应制取4.4 g二氧化碳,理论上需这种石灰石的质量是多少?
答案
(1)d
(2)①将一燃着的酒精灯放在“尾气处理”处,点燃尾气(合理即可)
②二氧化碳能被氢氧化钠溶液吸收,而使瓶内的气体被消耗,压强变小,气球变大
(3)①D G E
②$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(4)解:设理论上需这种石灰石的质量是$x$。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
100 44
$80\% × x$ 4.4 g
$\dfrac{100}{44}=\dfrac{80\% × x}{4.4\ \mathrm{g}}$ $x=12.5\ \mathrm{g}$
答:理论上需这种石灰石的质量是12.5 g。
点拨:(1)金刚石是天然存在的最硬的物质,即金刚石的硬度很大,a正确;$\ce{C_{60}}$由$\ce{C_{60}}$分子构成,每个$\ce{C_{60}}$分子是由60个碳原子构成的,b正确;石墨具有良好的导电性,c正确;金刚石、石墨和$\ce{C_{60}}$里碳原子排列方式不同,d错误。(2)①由于尾气中一氧化碳有毒,所以尾气处理的方法可以将一燃着的酒精灯放在“尾气处理”处,点燃尾气等。②由于氢氧化钠能与二氧化碳反应生成碳酸钠和水,而使瓶内的气体被消耗,压强变小,气球变大。(3)①制取二氧化碳的药品是大理石和稀盐酸,反应不需加热,所以发生装置选D装置;浓硫酸具有吸水性,与二氧化碳不反应,所以干燥二氧化碳选G装置;二氧化碳密度比空气大,收集二氧化碳用向上排空气法,选择E装置。②过氧化氢溶液在二氧化锰催化作用下生成水和氧气,化学方程式为$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$。
(2)①将一燃着的酒精灯放在“尾气处理”处,点燃尾气(合理即可)
②二氧化碳能被氢氧化钠溶液吸收,而使瓶内的气体被消耗,压强变小,气球变大
(3)①D G E
②$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(4)解:设理论上需这种石灰石的质量是$x$。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
100 44
$80\% × x$ 4.4 g
$\dfrac{100}{44}=\dfrac{80\% × x}{4.4\ \mathrm{g}}$ $x=12.5\ \mathrm{g}$
答:理论上需这种石灰石的质量是12.5 g。
点拨:(1)金刚石是天然存在的最硬的物质,即金刚石的硬度很大,a正确;$\ce{C_{60}}$由$\ce{C_{60}}$分子构成,每个$\ce{C_{60}}$分子是由60个碳原子构成的,b正确;石墨具有良好的导电性,c正确;金刚石、石墨和$\ce{C_{60}}$里碳原子排列方式不同,d错误。(2)①由于尾气中一氧化碳有毒,所以尾气处理的方法可以将一燃着的酒精灯放在“尾气处理”处,点燃尾气等。②由于氢氧化钠能与二氧化碳反应生成碳酸钠和水,而使瓶内的气体被消耗,压强变小,气球变大。(3)①制取二氧化碳的药品是大理石和稀盐酸,反应不需加热,所以发生装置选D装置;浓硫酸具有吸水性,与二氧化碳不反应,所以干燥二氧化碳选G装置;二氧化碳密度比空气大,收集二氧化碳用向上排空气法,选择E装置。②过氧化氢溶液在二氧化锰催化作用下生成水和氧气,化学方程式为$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$。
解析
【分析】
本题围绕碳及其化合物的性质、实验操作与化学计算展开，需分小问逐一突破：
1. 第(1)题考查碳单质的性质，需明确金刚石、石墨、$\ce{C_{60}}$的结构与性质差异，判断错误选项；
2. 第(2)题①考查$\ce{CO}$尾气处理，利用$\ce{CO}$的可燃性处理有毒尾气；②考查$\ce{CO_{2}}$与$\ce{NaOH}$反应导致的压强变化，分析气球胀大的原因；
3. 第(3)题①考查实验室制取干燥$\ce{CO_{2}}$的装置选择，需结合反应类型、干燥要求、收集特点确定装置顺序；②考查过氧化氢制氧气的化学方程式，牢记反应条件与配平；
4. 第(4)题考查根据化学方程式的计算，需利用碳酸钙与盐酸反应的质量比例，结合石灰石中碳酸钙的质量分数求解。
【解析】
(1) 逐一分析选项：
a. 金刚石是天然存在最硬的物质，硬度很大，正确；
b. 每个$\ce{C_{60}}$分子由60个碳原子构成，正确；
c. 石墨具有良好导电性，正确；
d. 金刚石、石墨、$\ce{C_{60}}$的碳原子排列方式不同（金刚石为空间网状结构，石墨为层状结构，$\ce{C_{60}}$为分子状结构），故d错误，答案选$\boxed{d}$。
(2) ① $\ce{CO}$有毒，需处理尾气，可利用其可燃性，将燃着的酒精灯放在尾气出口处点燃尾气（或用气球收集尾气等合理方法）；
② 装置B中，$\ce{CO_{2}}$与浓$\ce{NaOH}$溶液发生反应（$\ce{CO_{2} + 2NaOH = Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$），瓶内$\ce{CO_{2}}$被消耗，气体压强减小，外界空气进入气球，使气球逐渐胀大。
(3) ① 实验室用石灰石和稀盐酸制$\ce{CO_{2}}$，为固液不加热型反应，发生装置选$\mathrm{D}$；干燥$\ce{CO_{2}}$用浓硫酸（装置$\mathrm{G}$）；$\ce{CO_{2}}$密度比空气大且能溶于水，用向上排空气法收集，选$\mathrm{E}$，故连接顺序为$\mathrm{D}$接$\mathrm{G}$接$\mathrm{E}$；
② 过氧化氢在$\ce{MnO_{2}}$催化下分解生成水和氧气，化学方程式为：$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$。
(4) 设理论上需这种石灰石的质量为$x$，反应方程式为$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$，其中$\ce{CaCO_{3}}$的质量为$80\% · x$，生成$\ce{CO_{2}}$质量为$4.4\ \mathrm{g}$。
根据方程式，$\ce{CaCO_{3}}$与$\ce{CO_{2}}$的质量比为$100:44$，列比例式：
$\dfrac{100}{44} = \dfrac{80\% × x}{4.4\ \mathrm{g}}$
解得$x = 12.5\ \mathrm{g}$。
【答案】
(1) $\mathrm{d}$
(2) ① 将一燃着的酒精灯放在“尾气处理”处，点燃尾气（合理即可）；② 二氧化碳能被氢氧化钠溶液吸收，使瓶内气体减少，压强变小，外界空气进入气球，气球胀大
(3) ① $\mathrm{D}$；$\mathrm{G}$；$\mathrm{E}$；② $\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(4) $12.5\ \mathrm{g}$
【知识点】
碳单质的性质、二氧化碳的性质、实验室制取二氧化碳、化学方程式计算
【点评】
本题为碳及其化合物的综合应用题，涵盖碳单质结构与性质、气体制备实验、化学方程式计算等核心知识点，注重实验分析与计算能力的考查，需准确掌握各物质的性质及实验装置的选择逻辑。
【难度系数】
0.6
本题围绕碳及其化合物的性质、实验操作与化学计算展开，需分小问逐一突破：
1. 第(1)题考查碳单质的性质，需明确金刚石、石墨、$\ce{C_{60}}$的结构与性质差异，判断错误选项；
2. 第(2)题①考查$\ce{CO}$尾气处理，利用$\ce{CO}$的可燃性处理有毒尾气；②考查$\ce{CO_{2}}$与$\ce{NaOH}$反应导致的压强变化，分析气球胀大的原因；
3. 第(3)题①考查实验室制取干燥$\ce{CO_{2}}$的装置选择，需结合反应类型、干燥要求、收集特点确定装置顺序；②考查过氧化氢制氧气的化学方程式，牢记反应条件与配平；
4. 第(4)题考查根据化学方程式的计算，需利用碳酸钙与盐酸反应的质量比例，结合石灰石中碳酸钙的质量分数求解。
【解析】
(1) 逐一分析选项：
a. 金刚石是天然存在最硬的物质，硬度很大，正确；
b. 每个$\ce{C_{60}}$分子由60个碳原子构成，正确；
c. 石墨具有良好导电性，正确；
d. 金刚石、石墨、$\ce{C_{60}}$的碳原子排列方式不同（金刚石为空间网状结构，石墨为层状结构，$\ce{C_{60}}$为分子状结构），故d错误，答案选$\boxed{d}$。
(2) ① $\ce{CO}$有毒，需处理尾气，可利用其可燃性，将燃着的酒精灯放在尾气出口处点燃尾气（或用气球收集尾气等合理方法）；
② 装置B中，$\ce{CO_{2}}$与浓$\ce{NaOH}$溶液发生反应（$\ce{CO_{2} + 2NaOH = Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$），瓶内$\ce{CO_{2}}$被消耗，气体压强减小，外界空气进入气球，使气球逐渐胀大。
(3) ① 实验室用石灰石和稀盐酸制$\ce{CO_{2}}$，为固液不加热型反应，发生装置选$\mathrm{D}$；干燥$\ce{CO_{2}}$用浓硫酸（装置$\mathrm{G}$）；$\ce{CO_{2}}$密度比空气大且能溶于水，用向上排空气法收集，选$\mathrm{E}$，故连接顺序为$\mathrm{D}$接$\mathrm{G}$接$\mathrm{E}$；
② 过氧化氢在$\ce{MnO_{2}}$催化下分解生成水和氧气，化学方程式为：$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$。
(4) 设理论上需这种石灰石的质量为$x$，反应方程式为$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$，其中$\ce{CaCO_{3}}$的质量为$80\% · x$，生成$\ce{CO_{2}}$质量为$4.4\ \mathrm{g}$。
根据方程式，$\ce{CaCO_{3}}$与$\ce{CO_{2}}$的质量比为$100:44$，列比例式：
$\dfrac{100}{44} = \dfrac{80\% × x}{4.4\ \mathrm{g}}$
解得$x = 12.5\ \mathrm{g}$。
【答案】
(1) $\mathrm{d}$
(2) ① 将一燃着的酒精灯放在“尾气处理”处，点燃尾气（合理即可）；② 二氧化碳能被氢氧化钠溶液吸收，使瓶内气体减少，压强变小，外界空气进入气球，气球胀大
(3) ① $\mathrm{D}$；$\mathrm{G}$；$\mathrm{E}$；② $\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(4) $12.5\ \mathrm{g}$
【知识点】
碳单质的性质、二氧化碳的性质、实验室制取二氧化碳、化学方程式计算
【点评】
本题为碳及其化合物的综合应用题，涵盖碳单质结构与性质、气体制备实验、化学方程式计算等核心知识点，注重实验分析与计算能力的考查，需准确掌握各物质的性质及实验装置的选择逻辑。
【难度系数】
0.6
