11.近年来,我国在科技、文化、环境等方面创新发展,"天宫一号"目标飞行器圆满完成各项任务返回大气层,这标志着我国航天航空事业进入了新时代。
(1)硅是"天宫一号"动力源太阳能电池的主要构成材料。单质硅是由石英($SiO_2$)固体与碳在高温条件下反应制得的,同时生成一氧化碳,该反应的化学方程式为。
(2)硅还是计算机芯片的基体材料,但其导热性不好,而金刚石在导热性方面远超过硅,于是金刚石成了芯片基体材料的最佳选择。
①从原子结构上分析,金刚石(C)和硅有相似化学性质的原因是。
②因天然金刚石资源稀少,难以满足需求。人们就设法人工制造金刚石。以石墨为原料在高温高压和催化剂的条件下可制取金刚石。石墨转化为金刚石的微观实质为。

11.(1)$\ce{SiO_{2} + 2C\xlongequal{高温}Si + 2CO\uparrow}$
(2)①碳原子和硅原子的最外层电子数相同(或都是4,合理即可) ②碳原子排列方式发生改变

【分析】
本题围绕硅和金刚石的相关化学知识展开，需分三小问逐一分析：
1. 第(1)问要求书写反应的化学方程式，需先确定反应物（SiO₂、C）、生成物（Si、CO）及反应条件（高温），再根据质量守恒定律配平，注意气体符号的标注；
2. 第(2)问①，元素的化学性质由原子最外层电子数决定，需对比碳和硅的原子结构，明确其最外层电子数的特点；
3. 第(2)问②，石墨和金刚石均为碳单质，二者性质差异源于微观结构，转化时的微观实质是碳原子排列方式的变化。
【解析】
(1) 反应物为SiO₂和C，反应条件为高温，生成物为Si和CO。根据质量守恒定律配平，且CO为气体，需标注气体符号，化学方程式为：$\ce{SiO_{2} + 2C\xlongequal{高温}Si + 2CO\uparrow}$；
(2) ① 原子的化学性质由最外层电子数决定，碳原子和硅原子的最外层电子数均为4，因此二者化学性质相似；
② 石墨和金刚石都是由碳原子构成的单质，二者物理性质差异的原因是碳原子排列方式不同，因此石墨转化为金刚石的微观实质为碳原子排列方式发生改变。
【答案】
(1) $\ce{SiO_{2} + 2C\xlongequal{高温}Si + 2CO\uparrow}$
(2) ① 碳原子和硅原子的最外层电子数相同（或都是4，合理即可）；② 碳原子排列方式发生改变
【知识点】
化学方程式书写、原子结构与化学性质、碳单质的微观结构
【点评】
本题结合航天科技情境，考查化学方程式书写、原子结构决定元素化学性质、碳单质的微观差异等核心基础知识点，注重知识的实际应用，题目难度适中，适合巩固基础。
【难度系数】
0.8

12.用木炭还原氧化铜的实验如图所示。

(1)酒精灯加网罩的目的是；实验时采用超细木炭粉与氧化铜充分混合的原因是。
(2)刚开始预热，试管②中立即产生气泡，但澄清石灰水不变浑浊，原因是。
(3)实验结束后“先将导管从澄清石灰水中取出，再熄灭酒精灯”的目的是。

12.(1)集中火焰,提高温度 增大反应物的接触面,使反应更充分
(2)刚开始时逸出的是试管内的空气,二氧化碳含量低
(3)防止澄清石灰水倒流,炸裂试管

【分析】
要解决这道题，需结合木炭还原氧化铜的实验原理和操作要点逐一分析：
1. 酒精灯加网罩是为了满足反应所需的高温条件；超细木炭粉与氧化铜混合是为了增大反应物接触面积，让反应更充分。
2. 刚开始预热时，装置内的空气受热逸出，还未产生大量二氧化碳，因此石灰水不变浑浊。
3. 实验结束时，若先灭酒精灯，试管内压强减小，会导致石灰水倒吸炸裂试管，故需先撤导管再灭酒精灯。
【解析】
(1) 木炭还原氧化铜的反应需要高温条件，酒精灯加网罩可集中火焰，减少热量散失，从而提高温度；超细木炭粉与氧化铜充分混合，能增大反应物之间的接触面积，使反应更充分、更完全。
(2) 刚开始预热时，试管①内的空气受热膨胀，先从导管逸出，此时还未生成大量二氧化碳，逸出气体中二氧化碳含量低，因此澄清石灰水不变浑浊。
(3) 若先熄灭酒精灯，试管①内温度降低，气体压强减小，外界大气压会将澄清石灰水压入热的试管①中，热的试管遇到冷的石灰水会发生炸裂，因此需先将导管从澄清石灰水中取出，再熄灭酒精灯，防止倒吸炸裂试管。
【答案】
(1) 集中火焰,提高温度；增大反应物的接触面,使反应更充分
(2) 刚开始时逸出的是试管内的空气,二氧化碳含量低
(3) 防止澄清石灰水倒流,炸裂试管
【知识点】
碳还原氧化铜实验、实验操作注意事项
【点评】
本题考查木炭还原氧化铜实验的基础操作与原理，属于化学实验核心基础题，需学生掌握实验关键细节，难度较低，是学生应熟练掌握的内容。
【难度系数】
0.7

13. 核心素养·科学探究与实践 在学习过程中，小青提出一个问题：“碳燃烧时可能生成$\ce{CO_{2}}$，也可能生成$\ce{CO}$，那么碳与氧化铜反应生成的气体有多种可能吗？”
【作出猜想】碳与氧化铜反应生成的气体：①只有$\ce{CO_{2}}$，发生反应的化学方程式是；②只有；③既有$\ce{CO}$，又有$\ce{CO_{2}}$。
【查阅资料】浸有磷钼酸溶液的氯化钯试纸遇$\ce{CO_{2}}$无变化，但遇到微量$\ce{CO}$立即变成蓝色。
【方案设计】通过上述资料和已有知识，小青初步设想用浸有磷钼酸溶液的氯化钯试纸和澄清石灰水对碳与氧化铜反应生成的气体进行检验。
【实验验证】经过思考之后，小青设计了如图所示的实验装置：

【实验步骤】(1)打开弹簧夹，先通一会儿纯净、干燥的$\ce{N_{2}}$。通一会儿$\ce{N_{2}}$的目的是。
(2)关闭弹簧夹，点燃酒精灯加热。
【结论】充分反应后，小青观察到试纸，澄清石灰水，证明猜想③正确。装置A可能观察到的现象是。
【反思与评价】从环保的角度分析该实验装置的不完善之处是。

13.【作出猜想】$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温}2Cu + CO_{2}\uparrow}$ CO
【实验步骤】(1)除去装置内的空气,排除干扰
【结论】变蓝 变浑浊 有红色物质生成(合理即可)
【反思与评价】没有尾气处理(吸收)装置

【分析】
要解决这道题，需结合碳与氧化铜的反应原理、CO和CO₂的检验特性，以及实验操作的目的分析：首先明确碳还原氧化铜的产物有CO₂、CO或两者混合；根据资料，氯化钯试纸遇CO变蓝，澄清石灰水遇CO₂变浑浊，以此判断产物；通N₂是为了排尽装置内空气，避免干扰实验；CO有毒，需考虑尾气处理问题。
【解析】
【作出猜想】碳与氧化铜在高温下完全反应生成铜和二氧化碳，化学方程式为$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温}2Cu + CO_{2}\uparrow}$；碳与氧化铜不完全反应时生成一氧化碳，因此猜想②为只有$\ce{CO}$。
【实验步骤】(1) 装置内的空气中含有CO₂等气体，会干扰对反应生成气体的检验，通纯净、干燥的$\ce{N_{2}}$的目的是除去装置内的空气，排除干扰。
【结论】若猜想③（既有$\ce{CO}$又有$\ce{CO_{2}}$）正确，根据资料，浸有磷钼酸溶液的氯化钯试纸遇$\ce{CO}$立即变蓝，澄清石灰水遇$\ce{CO_{2}}$变浑浊；装置A中黑色氧化铜被还原为红色的铜，因此观察到有红色物质生成。
【反思与评价】$\ce{CO}$有毒，会污染空气，该实验装置末端没有设置尾气处理（或吸收）装置，不完善。
【答案】
【作出猜想】$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温}2Cu + CO_{2}\uparrow}$；$\ce{CO}$
【实验步骤】(1) 除去装置内的空气，排除干扰
【结论】变蓝；变浑浊；有红色物质生成（合理即可）
【反思与评价】没有尾气处理（吸收）装置
【知识点】
碳的还原性；CO和CO₂的检验；实验操作的目的
【点评】
本题为科学探究类题目，围绕碳还原氧化铜的气体产物展开，考查学生对反应原理、气体检验方法的掌握，同时渗透环保意识，需结合资料信息和已有知识分析实验现象，难度适中。
【难度系数】
0.6

化学用语天天练
请正确写出下列反应的化学方程式：
碳的不充分燃烧：
木炭还原氧化铜：
焦炭还原氧化铁：
碳还原二氧化碳：

$\ce{2C + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}2CO}$ $\ce{2CuO + C\xlongequal{高温}2Cu + CO_{2}\uparrow}$
$\ce{3C + 2Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}4Fe + 3CO_{2}\uparrow}$ $\ce{CO_{2} + C\xlongequal{高温}2CO}$

【分析】
书写化学方程式需明确反应物、生成物及反应条件，遵循质量守恒定律配平，标注气体符号等。1. 碳不充分燃烧：氧气不足时，碳与氧气点燃反应生成一氧化碳，需配平原子个数；2. 木炭还原氧化铜：碳与氧化铜在高温下反应，生成铜和二氧化碳，二氧化碳为气体需标注↑，并配平；3. 焦炭还原氧化铁：碳与氧化铁在高温下反应，生成铁和二氧化碳，配平各原子；4. 碳还原二氧化碳：碳与二氧化碳在高温下反应生成一氧化碳，配平即可。
【解析】
1. 碳的不充分燃烧：$\ce{2C + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}2CO}$
2. 木炭还原氧化铜：$\ce{2CuO + C\xlongequal{高温}2Cu + CO_{2}\uparrow}$
3. 焦炭还原氧化铁：$\ce{3C + 2Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}4Fe + 3CO_{2}\uparrow}$
4. 碳还原二氧化碳：$\ce{CO_{2} + C\xlongequal{高温}2CO}$
【答案】
$\ce{2C + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}2CO}$；$\ce{2CuO + C\xlongequal{高温}2Cu + CO_{2}\uparrow}$；$\ce{3C + 2Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}4Fe + 3CO_{2}\uparrow}$；$\ce{CO_{2} + C\xlongequal{高温}2CO}$
【知识点】
化学方程式书写；碳的化学性质
【点评】
本题为碳相关反应的化学方程式书写，是初中化学基础内容，需准确记忆反应的反应物、生成物、条件，掌握配平及气体符号标注规则，属于必须熟练掌握的知识点。
【难度系数】
0.7