题目内容
【题目】氧化石墨烯具有优良的生物亲和性和亲水性，可通过下列实验方法制得（装置如图所示）：
①低温阶段：控温0℃，烧瓶中加入3g石墨烯、12 g KMnO4和100 mL浓硫酸，搅拌反应20 min；
②中温阶段：水浴控温15℃，反应2 h；再控湿35℃，反应40 min；
③高温阶段：用220 mL高纯水稀释反应液，控温80℃，反应20 min，再滴入10 mL 30%H2O2溶液，控温45℃，待胶体变为金黄色，静置24 h；倾出上层清液，用盐酸洗涤下层沉淀，过滤、高纯水洗涤、真空干燥，得到氧化石墨烯。
回答下列问题：
（1）将石墨中的层状结构剥离就能得到石墨烯，石墨烯的化学成分是_______（写名称）。
（2）“低温阶段”控温0℃的方法是____________。
（3）装置B装入酸性KMnO4溶液，其目的是_________；装置C用于检测CO2的生成，则判断有CO2生成的实验现象是_______________。
（4）“高温阶段”中，控温80℃之前，必须加入高纯水稀释反应液，稀释的操作方法是_______。“高温阶段”若温度过高，反应液极易发生“暴沸”而导致实验失败，其原因是__________。
（5）“高温阶段”滴入10 mL 30% H2O2溶液的目的是为了除去过量的KMnO4，反应的化学方程式为______________。
【答案】 碳 用冰水浴控温 吸收可能生成的SO2气体 澄清的石灰水变浑浊 将烧瓶从铁架台上取下，将反应液缓缓沿着玻璃棒倒入装有220mL高纯水的烧杯中，不断搅拌，稀释完毕后，再将稀释液倒入烧瓶中 石墨烯具有极大的比表面积，温度过高时极易发生剧烈氧化而产生大量气体(如CO2和SO2等） 2KMnO4+3 H2SO4 +5 H2O2
K2SO4+ 2MnSO4 +5O2↑+8H2O
【解析】试题分析：由于浓硫酸有强氧化性，所以在反应过程中，有可能把石墨烯氧化为二氧化碳气体，浓度硫酸本身可以被还原为二氧化硫。
（1）将石墨中的层状结构剥离就能得到石墨烯，所以石墨烯的化学成分和石墨相同，都是碳。
（2）“低温阶段”控温0℃的方法是用冰水浴控温。
（3）装置B装入酸性KMnO4溶液，其目的是吸收可能生成的SO2气体；装置C用于检测CO2的生成，则判断有CO2生成的实验现象是澄清的石灰水变浑浊。
（4）“高温阶段”中，控温80℃之前，必须加入高纯水稀释反应液，稀释的操作方法是将烧瓶从铁架台上取下，将反应液缓缓沿着玻璃棒倒入装有220mL高纯水的烧杯中，不断搅拌，稀释完毕后，再将稀释液倒入烧瓶中。“高温阶段”若温度过高，反应液极易发生“暴沸”而导致实验失败，其原因是石墨烯具有极大的比表面积，温度过高时极易发生剧烈氧化而产生大量气体(如CO2和SO2等）。
（5）“高温阶段”滴入10 mL 30% H2O2溶液的目的是为了除去过量的KMnO4，反应的化学方程式为2KMnO4+3 H2SO4 +5 H2O2
K2SO4+ 2MnSO4 +5O2↑+8H2O。
【题目】有四种短周期元素，它们的结构、性质等信息如表所述：
元素 | 结构、性质等信息 |
X | 构成有机物的核心元素，该元素的一种氧化物和气态氢化物都是典型的温室气体 |
Y | 短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素，该单质与冷水剧烈反应 |
Z | 与Y同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性 |
M | 海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒剂和杀菌剂 |
请根据表中信息填写：
(1)X元素在周期表中的位置________；其相对分子质量最小的气态氢化物常用作______。
(2)工业上制取Y单质常用的方法是(用化学方程式表示)_________。
(3)Y离子半径比Z离子的半径________(填“大”或“小”)。
(4)Z的单质和氧化铁反应可用于野外焊接钢轨，该反应属于________(填“吸热”或“放热”)反应，写出反应的化学方程式为______________。
(5)举出实例说明M的非金属性比X强：_____________。
