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关于“碳族元素”的常见问题
  www.cnedu.com.cn  2005-6-2   来源:
200元成为全程教育网终身会员   神游东西方之元旦节 “问题型”教师  现代女生十大恶习 流客网
  常见问题1:
碳族元素

问题:

碳族元素在周期表中位于容易         (失去或得到)电子,因而容易形成          化合物。
碳族元素原子次外电子层都为         (稳定或不稳定)结构。




解答:

难于得和失去电子等等,所以形成共价化合物!

不稳定


  常见问题2:
电冰箱不应放在有煤气或液化气的房间,为什么?

问题:

电冰箱不应放在有煤气或液化气的房间,为什么?




解答:
煤气和液化气是当今城市居民生活的主要燃料,煤气的成分主要是一氧化碳和氢气,液化气主要成分为丙烷、丁烷等有机化合物,都具有易燃易爆有毒,腐蚀性很强(例如CO等)的特点。它能够与钢板制作的电冰箱外壳起化学反应,生成化合物形成铁锈,破坏电冰箱的美观,严重的会使电冰箱保温能力变差。一般情况下,新的电冰箱,外壳虽经油漆保护,如果放置在有煤气或液化气的房间中,少则1—2个月,多则半年或一年,就会锈迹斑斑,十分难看了。所以电冰箱不能放在有煤气或液化气的房间内。
  常见问题3:
碳族元素单质的熔沸点变化

问题:

为什么碳族元素不像卤素和碱金属元素单质的熔沸点变化那样有规律?




解答:

物质熔沸点的高低,取决于构成该物质的微粒之间的作用力强弱。

卤素单质氟、氯、溴、碘固态时为分子晶体,随着相对分子质量的增大,分子间的作用力——范得华力增强,故熔沸点依次升高;而碱金属Li、Na、K、Ru、Cs属金属晶体,微粒间作用力随原子半径的增大而减小,故熔沸点依次降低;碳组元素的单质中,金刚石和晶体硅属于原子晶体,Ge、Sn、Pb属于金属晶体,两类单质间的熔沸点无明显递变。但原子晶体从金刚石到晶体硅,因原子半径增大共价键减弱而熔沸点降低,金属晶体从Ge到Pb如同碱金属,熔沸点依次降低。


  常见问题4:
单质硅与二氧化碳(或硅酸盐)相比谁更稳定?

问题:
根据硅元素在自然界里的存在状态进行分析、判断,单质硅与二氧化碳(或硅酸盐)相比谁更稳定?


解答:

二氧化硅(或硅酸盐)比单质硅更稳定。


  常见问题5:
单质硅和二氧化硅(硅酸盐)谁更稳定?

问题:
单质硅和二氧化硅(硅酸盐)谁更稳定?


解答:
二氧化硅(硅酸盐)比单质硅更稳定,因为自然界里的硅全部是以化合态存在,且几乎全部是二氧化硅和硅酸盐这样的化合物.
  常见问题6:
为什么会发生煤气中毒?

问题:
为什么会发生煤气中毒?


解答:
    冬天到了。门窗紧闭,房间里生起炉火,温暖如春。

    每逢这个时候,人们就互相提醒:“小心煤气中毒!”

    每逢这时节,医院里也总有煤气中毒的病人由救护车鸣笛急驶送来。煤气中毒,轻者头晕心慌、四肢无力;重者昏迷不醒,呼吸微弱,抢救不及时甚至可能死亡。

    那么,煤气是从哪儿来的呢?煤在炉子里燃烧的时候,空气从炉子的下部进入炉膛,因此,下面的碳可以得到充分的氧气,燃烧完全,生成二氧化碳,并且产生大量的热。充分燃烧不会产生煤气,不充分燃烧就容易产生煤气。比如,刚刚点燃炉子、炉火快要熄灭或是紧闭炉门封火的时候,由于炉温比较低或是氧气供应不足,燃烧不能充分进行,都会产生煤气。

    通常说的煤气,主要成分是一氧化碳。在冬天烧煤炉时,由于门窗紧闭,房间里不通风,产生的一氧化碳无法扩散到室外去,人吸多了就会中毒。一氧化碳没有颜色,也没有气味,被人吸入后,透过肺泡进入血液,抢先和负责输送氧气的红血球里的血红蛋白结合。一氧化碳和血红蛋白结合的能力比氧气强二三百倍,它抓住了血红蛋白就紧紧抱住不放,使血红蛋白丧失了和氧结合的能力。人断绝了氧气的供应,就会头晕心慌,昏迷不醒, 甚至死亡。空气中一氧化碳的含量达到万分之几的时候,人就会中毒。


  常见问题7:
奇妙的人造血

问题:
奇妙的人造血


解答:

“人造血”同人血相比,比重高于人血,但粘滞性基本差不多。它有许多的优点:

首先对人体无害。因为“人造血”不需要肝脏化解代谢,也不会产生有毒的物质损坏肾脏。在病人自身的造血机能开始恢复时,它能自动的通过肺部的呼吸和尿液排出体外。。

其次化学稳定性好。“人造血”可存放二至三年时间也不会变性,而血库里的血一般只能放二三个月。

另外“人造血”还有优良的运载氧气和二氧化碳的能力。它输给病人时,由于没有血型之分,所以无论何人何时均可输注,十分安全和方便。

此外“人造血”还有一种奇妙的功能。当人煤气中毒(即一氧化碳)以后,只要注入“人造血”,它便可把血液中的一氧化碳夺过来,让红细胞复活,使中毒者起死回生。

“人造血”正以它的巨大作用,成为“失血者的救星”。科学家们充满信心的预言,不久的将来,血库依靠献血的时代将宣告结束,取而代之的将是“人造血”。

 


  常见问题8:
碳族元素

问题:

矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中可溶部分生成的。此处所指的风化作用是指矿物与水和CO2同时作用的过程。例如钾长石(KAlSi3O8)风化生成高岭土〔Al2Si2O5(OH)4〕,此反应的离子方程式为2KAlSi3O8+2H2CO3+9H2O=2K++2HCO3-+4H4SiO4+Al2Si2O5(OH)4,这个反应能够发生的原因是______________。




解答:

解析  因为碳酸酸性比原硅酸强,由较强的酸可制得较弱的酸。

点评  风化的反应是一种复杂的化学反应,但我们可以试图用简单的化学原理去理解它。抓住了由较强的酸可以制得较弱的酸这一简单的规律,复杂的问题就能迎刃而解。


  常见问题9:
碳族元素

问题:

写出以SiO2为原料制备H2SiO3的化学反应方程式:______________。




解答:

解析  SiO2难溶于水,不能与水发生反应。这样就只能先用SiO2与其他物质作用生成硅酸盐,再根据硅酸是弱酸,用硅酸盐与酸作用来制备H2SiO3

答案  SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

    NaSiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3

点评  一般来说,受热易分解的酸或碱,其对应的氧化物则不能与水反应,如H2SiO3 SiO2+H2O,则SiO2不能与水反应;Cu(OH)2 CuO+H2O,则CuO不能与水反应。


  常见问题10:
碳族元素

问题:

若把Fe3O4看作“混合氧化物”时可以写成FeO·Fe2O3,若看作一种盐时又可写成Fe(FeO2)2。根据化合价规则和这种书写方法,Pb3O4可以分别写成______________和______________。等物质的量的Fe3O4和Pb3O4分别和浓盐酸氧化而放出氯气。试写出Fe3O4、Pb3O4分别和浓盐酸反应的化学方程式:______________、______________。




解答:

解析  与铁元素不同,铅呈+4价、+2价,故应改写成2PbO·PbO2和Pb2PbO4。与浓HCl反应分别为:

FeO·Fe2O3+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O

Pb3O4+8HCl=3PbCl2+Cl2↑+4H2O

化学方程式经检验符合题意。

点评  Pb3O4→2PbO·PbO2,Pb3O4与盐酸的反应可由PbO+2HCl=PbCl2+H2O和MnO2+4HCl MnCl2+Cl2↑+2H2O类推。


  常见问题11:
碳族元素

问题:

下图是石英晶体平面示意图。它实际上是立体的网状结构,其中硅、氧的原子个数之比为______________,原硅酸根离子的结构可表示为:

二聚硅酸根离子Si2O76-中,只有硅氧键,则它的结构可表示为______________。




解答:

解析  从石英晶体的平面示意图可以看出,每个网眼由4个硅原子和4个氧原子围成。但每个硅原子为4个网眼共有,而每个氧原子则为两个网眼共有。故n(Si)∶n(O)=(4× )∶(4× =1∶2又二聚硅酸为两分子硅酸(H4SiO4)去水形成,即

二聚酸根离子由二聚酸电离而成:

答案  1∶2,

点评  题中给出的平面图示不需要经过太多的思维运作、空间想象,只要给以必要的剖析,就能圆满解答。


  常见问题12:
碳族元素

问题:

向20mL0.1mol/2Ba(OH)2溶液中通入CO2气体,当得到0.0015mol沉淀时,通入CO2的物质的量是(    )

A.0.0015mol      B.0.002mol      C.0.0025mol      D.0.004mol




解答:

解析  n[Ba(OH)2]=0.002mol,通入CO2反应方程式为:Ba(OH)2+CO2=BaCO3↓+H2O,当CO2过量时,BaCO3+CO2+H2O=Ba(HCO3)2而溶解。由于生成沉淀BaCO3的量小于最大沉淀量0.002mol,故有两种可能。

(1)CO2的量不足,生成的沉淀没有溶解。

BaCO3  ~  CO2

0.0015mol  0.0015mol

(2)CO2过量,生成的沉淀部分溶解,最后剩余0.0015molBaCO3

Ba(OH)2  ~  CO2~  BaCO3

0.002mol    0.002mol    0.002mol

BaCO3  +  CO2  +  H2=Ba(HCO3)2

0.0005mol  0.0005mol

所以共通入CO2的量:n(CO2)=0.002mol+0.0005mol=0.0025mol

如果用元素守恒法来解,则较简单。设通入CO2物质的量为x,产生的Ba(HCO3)2物质的量为y根据守恒关系得:0.002mol=0.0015mol+y(Ba元素守恒)

x=0.0015mol+2y    (C元素守恒)

解得:  x=0.0025mol

答案  A、C选项符合题意。

点评  本题是常规计算题,关键是概念要清楚,思维要严密,解题时要考虑CO2是否过量等因素,防止C项漏选。
  常见问题13:
碳族元素

问题:

某2价金属碳酸盐和碳酸氢盐的混合物跟足量盐酸反应,消耗H+和产生CO2的物质的量之比为6∶5,则该混合物中碳酸盐和碳酸氢盐的物质的量之比为(    )

A.1∶1      B.1∶2      C.1∶3      D.1∶4




解答:

解析  碳酸盐与强酸反应的有关知识是碳族今后高考命题的重点之一。设二价金属为M,正盐物质的量为xmol,酸式盐物质的量为ymol,则有:

MCO3  +  2HCl=MCl2  +  CO2↑+H2O

xmol        2xmol        xmol

M(HCO3)2+2HCl=MCl2+2CO2↑+2H2O

ymol        2ymol        2ymol

 

 

由题意得:   解得

答案  B选项符合题意。

点评  本题通过碳酸盐、碳酸氢盐分别与盐酸反应的化学方程式的数量关系即可求出
  常见问题14:
碳族元素

问题:

如果发现x是114号新元素(第七周期,ⅣA族),下列有关可能具有的性质合理的是(    )

A.x是非金属元素

B.x具有稳定的氢化物

C.x的+2价化合物比+4价合物稳定

D.xO2具有强氧化性




解答:

解析  由x是114号元素推知x是铅的下一周期元素。因此,根据元素周期律可推测金属性比铅强,一定是金属元素;由铅的氢化物不稳定性推知x的氧化物也不稳定,由+2价铅的化合物比+4价化合物稳定,推知x的+2价化合物更稳定。由此可知, O2得到电子变成  O,所以xO2具有强氧化性。

答案  C、D选项符合题意。

点评  元素周期表不仅反映了元素原子结构的特点,也反映了元素性质的递变规律。根据碳族元素原子结构和性质的递变性、相似性,找到“铅”作为参照物标准来推知x元素的有关性质是解题关键。


  常见问题15:
碳族元素

问题:

0.96克镁和O2反应生成MgO时,增重0.64g,(1)0.96gMg在空气中燃烧,增重不足0.64g。(2)0.96gMg置于瓷坩埚中,反应后,只增重约0.2g。请说出(1)、(2)增重低于0.64g的原因。




解答:

解析  2Mg+O2 2MgO 

          48          32

          0.96g        m(O2)

解得  m(O2)=0.64g

(1)在空气中燃烧时,Mg会生成MgO和Mg3N2

2Mg+O2 2MgO  3Mg+N2 Mg3N2

从化学方程式可知:1molMg生成1molMgO时增重16g;而1molMg生成 molMg3n2时,只增重 ×14g≈9.33g。

(2)因空气不足且温度高,除生成MgO和Mg3N2外,部分镁和(瓷坩埚中)SiO2发生如下反应:SiO2+4Mg Mg2Si+2MgO或SiO2+2Mg 2MgO+Si,所以增重低于0.64g。

答案  (1)由于镁在空气中燃烧除生成MgO外,还生成了Mg3N2。相同质量的镁生成Mg3N2和MgO时,增重的质量是生成MgO更高,故增重低于0.64g。

(2)由于空气不足且温度高,除生成MgO和Mg3N2外,部分镁发生如下反应:SiO2+4Mg Mg2Si+2MgO或2Mg+SiO2 2MgO+Si所以增重也低于0.64g。

点评  本题主要考查Mg与O2、N2、SiO2之间的反应,从量上分析,增重的质量是由什么原因引起的是解答本题的关键。


  常见问题16:
碳族元素

问题:

为了测定人体新陈代谢呼出气体中CO2的体积分数,某学生课外小组设计了如下图的实验装置。实验中用过量NaOH溶液吸收气体中的CO2,准确测量瓶Ⅰ中溶液吸收CO2后的增重及剩余气体的体积(实验时只用嘴吸气和呼气),请填空。

 

 

(1)图中瓶Ⅱ的作用是________________________________________________________。

 

(2)对实验装置尚有如下A、B、C、D四种建议,你认为合理的是(填代号)______________。

A.在E处增加CaCl2干燥管                     B.在F处增加CaCl2干燥管

C.在E和F两处增加CaCl2干燥管               D.不必增加干燥管

(3)将插入溶液的管子下端改成具有多孔的球泡(图中的Ⅲ),有利于提高实验的准确度,其理由是___________________________________________。

 

(4)实验时先缓缓吸气,再缓缓呼气,反复若干次,得如下数据:瓶Ⅰ溶液增重ag,收集到的气体体积(标准状况下)为bL,该呼出气体中CO2的体积分数是(列算式):___________。

 

(5)实验中若猛吸猛呼,会造成不安全后果,猛吸时会________________,猛呼时会_____________。




解答:

(1)除去吸入空气中的CO2  (2)D  (3)可增大气体与溶液的接触面积,使气体中的CO2被充分吸收  (4) (或 ×100%  (5)把瓶Ⅰ中的NaOH溶液吸入口中  把瓶Ⅱ中的NaOH溶液吹出瓶外。


  常见问题17:
碳族元素

问题:

某学生设计一个实验证明PbO中含有氧,反应方程式如下:

①PbO+C Pb+CO(主要)

②PbO+CO Pb+CO2

③[Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3 [CU(NH3)3]Ac·CO+QkJ

 

试根据下图,回答问题:

 

(1)盛澄清石灰水的试管开始一段时间可能没有现象,其原因是_____________________。

 

(2)烧杯中醋酸二氨合铜([Cu(NH3)2]·Ac)的作用为___________________________。

 

(3)实验后的醋酸二氨合铜经适当处理又可再生,适宜于再生的生产条件是__________。

 

(4)若用空气代替干燥N2,行吗?______________,其理由是______________。




解答:

(1)高温下PbO与碳反应生成的主要产物是CO  (2)用来吸收CO,防止污染空气  (3)高温、低压  (4)不行  高温下空气中的O2与碳反应能生成CO,另外空气中也有少量的CO2,空气中水蒸气与碳反应也可能产生CO。

 

解析  (1)澄清石灰水只有遇到CO2才能变浑浊,开始时无现象,从信息方程式①知,在高温下PbO与碳反应生成的主要产物是CO。

(2)由信息方程式③知,CO可与醋酸二氨合铜溶液反应,所以烧杯中[Cu(NH3)2]·Ac的作用是用来吸收CO气体,防止污染空气。

 

(3)信息方程式③是一个气体体积减小的放热反应,欲使醋酸二氨合铜溶液再生,即要使平衡向逆反应方向移动,故再生的生产条件是高温、低压。

 

(4)不能用空气代替干燥N2,因为高温下空气中的O2与碳反应能生成CO,另外空气中也有少量的CO2,空气中水蒸气与碳反应也可能产生CO。


  常见问题18:
碳族元素

问题:

现有氧化铜和炭粉的混合物共Amol,将它在隔绝空气的条件下加热,反应完全后,冷却,得到残留固体。

 

(1)写出可能发生反应的化学方程式。

 

(2)若氧化铜在混合物中物质的量分数为x(0<x<1=,则x为何值时,残留固体为何种物质?写出残留固体的物质的量与x值之间的关系,将结果填入下表中:

x值

残留固体

化学式

物质的量(mol)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




解答:

x值

残留固体

化学式

物质的量(mol)

x=

Cu

Ax或

<x<

Cu

Ax

x=

Cu

A或Ax

x>

Cu、CuO

2A(1-x),A(3x-2)

x<

Cu、C

Ax,A(1-2x)


版权问题            编辑: 冷雪      
  
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