Question

1．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）如图1是元素周期表中的一格，碳的原子结构示意图为．
（2）写出由碳元素组成的两种单质金刚石、石墨、C₆₀等其中两种，碳的单质都是由碳元素组成，但它们的性质却存在明显差异，其原因是碳原子排列方式不同．
（3）“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．
  （4）甲、乙、丙、丁是初中化学常见的化合物，甲和乙中含有碳元素，丙能做干燥剂．它们之间有如图2所示的转化关系（部分物质和反应条件已略去）．则甲的化学式为CaCO₃；甲生成乙和丙的化学方程式为CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑，乙和丁反应生成甲的化学方程式为Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O．

（5）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）碳是质子数为6的元素，其原子的核外电子排布为2，4．
（2）碳原子通过不同的排列方式形成了金刚石、石墨和足球烯等单质．
（3）“低碳生活”倡导低能量、低消耗，主要是为了减少CO₂ 的排放量．
（4）丙能做干燥剂，初中做干燥剂的一般为生石灰、浓硫酸，且丙为含碳化合物所得，所以应该为生石灰，甲为碳酸钙，乙为二氧化碳，其余再推断即可．
（5）根据质量守恒定律，可知质量差量就是生成的二氧化碳，根据二氧化碳的质量和化学方程式求算碳酸钙的质量，进而求算样品中杂质的质量分数．

解答 解：
（1）碳元素为质子数为6的元素，其原子的电子排布为2，4．故碳的原子结构示意图为．
（2）由碳元素组成的两种单质金刚石、石墨、C₆₀等（其中两种，不主张写C₇₀或者C₈₀等课外练习遇到的新物质），碳的单质都是由碳元素组成，但它们的性质却存在明显差异，其原因是碳原子排列方式不同．
（3）“低碳生活”倡导低能量、低消耗，主要是为了减少 CO₂（填化学式，注意要求是化学式，写名称不得分）的排放量．
  （4）丙能做干燥剂，初中做干燥剂的一般为生石灰、浓硫酸，且丙为含碳化合物所得，所以应该为生石灰，甲为碳酸钙，乙为二氧化碳．而二氧化碳和生石灰得到的产物进一步反应得到碳酸钙，所以丁为氢氧化钙．则甲的化学式为CaCO₃；甲生成乙和丙就是碳酸钙分解为二氧化碳和氧化钙，其对应化学方程式为 CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑，乙和丁反应生成甲，是二氧化碳和氢氧化钙反应，生成碳酸钙和水，对应的化学方程式为 Ca（OH）₂+CO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaCO₃↓+H₂O．
（5）根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）（2）金刚石、石墨、C₆₀ 等其中两种（有错不给分）；碳原子排列方式不同；（3）CO₂；（4）CaCO₃；
CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ CaO+CO₂↑；Ca（OH）₂+CO₂═CaCO ₃↓+H₂O；
（5）解：根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 根据质量守恒定律可以推测生成的气体的质量，根据方程式计算对应物质．解题时要注意题目的要求，不要答非所问．