Question

在100多种元素中，碳是一种神奇的元素．在自然界中，碳元素能形成多种单质和千万种化合物．常见的碳单质有金刚石、石墨、C₆₀、碳纳米管等，金刚石、石墨是由同一种元素形成的不同种单质，化学上将他们称为同素异形体．请回答下列问题：
（1）现有①金刚石和石墨②H₂CO₃和Na₂CO₃③CO和CH₄④C₆₀和N₅₀四组物质，其中属于单质的是________（选填序号）．
（2）金刚石、石墨都是碳原子构成的，前者质地坚硬，后者质地很软．造成这一现象的原因是________．炭雕艺术品是化学美与艺术美的结合，炭雕产品全部由优质的活性炭制成．炭雕艺术品能长期保存的原因是________；炭雕艺术品能净化室内空气，给家居带来清新的生活空间，原因是活性炭具有________作用．
（3）碳在一定量氧气中燃烧能生成一氧化碳和二氧化碳，12g碳与________g氧气完全反应产物为一氧化碳．
（4）下列物质中，不属于同素异形体的是________．
A．氧气和臭氧　 B．白磷和红磷　 C．水和双氧水
（5）右图为木炭还原氧化铜实验装置图，图中酒精灯上加一金属网罩的目的是________；小试管中澄清石灰水的作用是________；试写出图中发生的置换反应的化学方程式________．

Answer 1

解：（1）单质是由同种元素组成的纯净物：①④中的物质都是单质．
（2）金刚石和石墨物理性质差别很大，是由于碳原子的排列方式不同；碳在常温下化学性质稳定；活性炭具有吸附性，能吸附颜色和异味．
（3）解：设氧气的质量为X
2C+O₂2CO₂
24 32
12g X
=X=16g
（4）氧气和臭氧、白磷和红磷，都是由同种元素组成的不同单质，属于同素异形体．
（5）木炭还原氧化铜的实验须在高温条件下进行，在酒精灯上加网罩是为了提高温度，澄清石灰水的作用是为了检验产物是否为二氧化碳．实验体现出木炭的还原性，故方程式是2CuO+C2Cu+CO₂↑
故答案是：（1）①④（2）碳原子的排列方式不同；碳的化学性质稳定；吸附； （3）16； （4）C （5）提高温度；检验产物是否为二氧化碳；2CuO+C2Cu+CO₂↑
分析：1、金刚石和石墨都是常见的碳的单质，由于碳原子的排列方式不同，两者的物理性质差别很大，但却有相同的化学性质．碳单质有以下化学性质：（1）、常温下化学性质稳定，所以用碳制成的物品、书写的字画等能够长期保存；（2）、能与氧气反应，具有可燃性；（3）、能与某些金属氧化物反应，具有还原性．例如，木炭与氧化铜的反应中，C夺走CuO中的O生成CO₂，因此，在实验中需借助澄清石灰水来检验有没CO₂生成．
2、活性炭的物理性质之一---吸附性，它能吸附颜色和异味．
3、从概念入手辨别出同素异形体和单质：同素异形体是由相同的元素组成不同形态的单质；单质是由同种元素组成的纯净物．
4、碳不完全燃烧会生成一氧化碳，要计算12g碳不完全燃烧需要多少氧气，关键是要先正确书写出碳不完全燃烧的化学方程式2C+O₂2CO₂，再根据已知量求解．
点评：本题是一个综合性题目，重点考查了碳的物理性质和化学性质、有关碳的化学方程式计算题以及教材中的典型实验--木炭还原氧化铜，学生掌握相关知识即可顺利作答，有利于学生对知识系统掌握．