Question

4．碳是形成化合物种类最多的元素，含碳物质是中学化学研究的重要内容．
（1）“低碳生活”倡导低能量、低消耗，主要是为了减少CO₂（填化学式）的排放量．
（2）如图1为元素周期表中的一格，下列说法不正确的是C（填标号）．
A．碳元素属于非金属元素
B．碳原子核内质子数为6
C．碳元素的原子结构示意图为
D．碳的相对原子质量为12.01
（3）利用图2装置可做CO还原Fe₂O₃，的实验，并检验该反应生成的气体产物．已知由A装置制取的CO气体中混有少量的CO₂．（提示：二氧化碳可以与氢氧化钠溶液反应）

①CO与Fe₂O₃反应的化学方程式为3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
②气体通过装置的顺序是A→CDB（装置不能重复使用）．
③请仿照CO₂与澄清石灰水的反应原理，写出CO₂与氢氧化钠溶液反应的化学方程式CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
④从环保角度考虑，对以上装置的改进措施是B装置连上集气瓶收集剩余的一氧化碳．
（4）称取12.5g石灰石（主要成分是CaCO₃，杂质不参加反应）放入烧杯中，向其中加入50g稀盐酸，二者恰好完全反应．反应结束后称量烧杯中剩余物质的总质量为58.1g（不包括烧杯的质量，且气体的溶解忽略不计）．试计算石灰石中杂质的质量分数．

Answer 1

分析 （1）“低碳生活”倡导低能量、低消耗，主要是为了减少CO₂ 的排放量．
（2）碳元素为质子数为6的元素，其原子的核外电子排布为2，4．其相对原子质量为12.01．
（3）利用图2装置可做CO还原Fe₂O₃的实验，并检验该反应生成的气体产物．已知由A装置制取的CO气体中混有少量的CO₂．所以应该先除去二氧化碳然后在让一氧化碳和氧化铁反应，在反应后检测生成物．
（4）根据质量守恒定律可得生成的二氧化碳的质量，进而根据反应的化学方程式求算碳酸钙的质量，然后求算杂质的质量分数．

解答 解：（1）“低碳生活”倡导低能量、低消耗，主要是为了减少CO₂ （填化学式，不得填写为名称，否则不得分，另外不要受遇到元素名称就说是元素，而不具体考虑）的排放量．
（2）如图1为元素周期表中的一格，对应的是碳元素的有关信息，其原子的核外的电子排布为2，4，所以C是错误的．
（3）利用图2装置可做CO还原Fe₂O₃实验，并检验该反应生成的气体产物．已知由A装置制取的CO气体中混有少量的CO₂．由于一氧化碳中混有二氧化碳，所以要先排除二氧化碳的干扰，而“提示：二氧化碳可以与氢氧化钠溶液反应“，所以可以用氢氧化钠溶液吸收除去二氧化碳．然后一氧化碳和氧化铁反应，生成气体通入到石灰水中检验二氧化碳的生成．本题更准确的方法是A→C（吸收二氧化碳）→B（证明二氧化碳吸收干净）→D→B，但是题目默认装置不能重复使用，意思只要吸收那就吸收干净了．所以是A→CDB．
①CO与Fe₂O₃反应的化学方程式为3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
②气体通过装置的顺序是A→CDB（装置不能重复使用）．
③O₂与澄清石灰水生成碳酸钙和水，所以CO₂与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，对应化学方程式 CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
④从环保角度考虑，对以上装置的改进措施是 B装置连上集气瓶收集剩余的一氧化碳．
（4）据质量守恒定律可知，生成的二氧化碳的质量为12.5g+50g-58.1g=4.4g．
设12.5 g 石灰石样品中含CaCO₃的质量为x
CaCO ₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                                      44
x                                        4.4 g

 $\frac{100}{44}$=$\frac{x}{4.4g}$  
x=10 g
杂质的质量分数=$\frac{12.5g-10g}{12.5g}$×100%=20%
故答案为：（1）CO₂；（2）C；
（3）①3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
②CDB；
③CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
④B装置连上集气瓶收集剩余的一氧化碳．
（4）据质量守恒定律可知，生成的二氧化碳的质量为12.5g+50g-58.1g=4.4g．
设12.5 g 石灰石样品中含CaCO₃的质量为x
CaCO ₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                                      44
x                                        4.4 g

 $\frac{100}{44}$=$\frac{x}{4.4g}$  
x=10 g
杂质的质量分数=$\frac{12.5g-10g}{12.5g}$×100%=20%

点评 逐一解答每一问，过程注意要严格审题，避免答非所谓．根据化学方程式计算要注意格式的完整性，数据的准确性．