Question

5．《日本工业新闻》报道了一条用炸药和碳粉炸出金刚石的消息，引起了许多人的兴趣，认为这种方法很新鲜．用爆炸方法生产金刚石是日本工业技术院化学研究所发明的．因为在爆炸的瞬间，可以产生40万个大气压的超高压和5000℃的超高温．按以往用石墨在2000℃加2万个大气压就能“压”出金刚石的情况，爆炸式时产生的超高压和高温条件应该说完全可以“压”出金刚石．科研人员把装有炸药和碳粉的银制敞口容器，沉入到一个直径8m、深约5m的混凝土制成的水槽内．这样在爆炸时，其中的碳粉就基本上处于缺氧的条件下（深水中当然也有少量的氧，但微不足道），不会使碳燃烧成二氧化碳或一氧化碳．操作员一按电钮，只听水槽内轰的一声闷响，爆炸就算完成了．然后，将容器里的水取出来静置，让炸出的金刚石自然沉淀．请同学们结合上述材料回答下列有关问题：
（1）下列叙述不属于金刚石用途的是C．
A．用来裁玻璃    B．琢磨成璀璨夺目的钻石
C．润滑剂           D．用作钻探机钻头
（2）日本科研人员用来制金刚石用到的是碳粉（填“碳粉”或“石墨”），所发生的变化属于物理（填“物理”或“化学”）变化．
（3）我们知道单质碳在高温下极易与氧气反应生成CO₂或CO，不可能制出金刚石，请根据上述资料说说科研人员是怎样克服这一问题使碳粉在缺氧条件下合成金刚石．
（4）中国科学技术大学化学家在440℃和高压下，利用金属钠与二氧化碳作用得到了金刚石和碳酸钠，且金刚石的颗粒有望达到宝石级大小，它将天然金刚石开采业带来极大挑战．请写出这一反应的化学方程式4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;440℃\;}}{高压}$C（金刚石）+2Na₂CO₃．

Answer 1

分析 （1）
A、根据金刚石的硬度大进行解答；
B、根据金刚石晶莹剔透进行解答；
C、根据金刚石不具有润滑性进行解答；
D、根据金刚石的硬度大进行解答．
（2）根据题中信息及变化的特征来分析；
（3）根据根据题中信息进行分析解答；
（4）根据反应物、生成物和反应条件及质量守恒定律的两个原则，写出正确的化学方程式．

解答 解：
（1）A、金刚石的硬度大，所以用来裁玻璃，故A正确；
B、金刚石晶莹剔透，所以金刚石能琢磨成璀璨夺目的钻石，故B正确；
C、金刚石不具有润滑性，所以不能用作润滑剂，故C错误；
D、金刚石的硬度大，所以金刚石用作钻探机钻头，故D正确．
故选：C．
（2）根据题中信息，日本科研人员用来制金刚石用到的是碳粉，在变化过程中，没有新物质生成，属于物理变化；
（3）由提示可知：科研人员把装有炸药和碳粉的银制敞口容器，沉入到一个直径8m、深约5m的混凝土制成的水槽内．这样在爆炸时，其中的碳粉就基本上处于缺氧的条件下合成金刚石；
（4）二氧化碳与钠在440℃和高压下，反应生成金刚石和碳酸钠．该反应的化学方程式为：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;440℃\;}}{高压}$C（金刚石）+2Na₂CO₃
答案：
 （1）C； 
（2）碳粉；  物理；
（3）使碳粉在缺氧条件下合成金刚石；
（4）4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;440℃\;}}{高压}$C（金刚石）+2Na₂CO₃

点评 本题考查了碳单质的物理性质与化学性质以及化学方程式的书写．掌握石墨和金刚石的性质是解题的关键，属于基础知识的考查，难度较小．