Question

《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。因为在炸药爆炸的瞬间，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，爆炸时产生的超高压和超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钢制敞口容器，沉入到一个直径8 m、深约5 m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        。

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的原料是         （填“碳粉”或“石墨”），所发生的变化属于        （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的。                                  。

（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，它将给天然金刚石开采业带来极大挑战。请写出这一反应化学方程式                                                 。

Answer 1

（1）C  （2）碳粉   化学  （3）使碳粉在缺氧条件下合成金刚石

（4）4Na+3CO₂ C（金刚石）+2Na₂CO₃  

解析：金刚石最大用途体现在它的硬度大，可用作钻探机钻头和裁玻璃，又因其璀璨夺目常温下性质稳定常用作装饰品钻石；根据资料可知日本科研人员用来制金刚石的原料是碳粉，因碳粉和金刚石的结构（既碳原子排列方式）不同，它们属于两种不同碳单质，因此用碳粉制造金刚石变化属于化学变化。问题（3）科研人员是在缺氧条件将碳粉“炸”成金刚石的，因没有氧气，碳粉无法变成CO或CO₂。问题（4）该反应的反应物是钠和二氧化碳，生成物是金刚石（碳）和碳酸钠，并根据化学方程式书写步骤完成书写和配平。