Question

14．如同氧元素一樣，碳元素的單質(zhì)及化合物在生產(chǎn)生活實(shí)際中也有著十分廣泛的應(yīng)用．請根據(jù)你掌握的知識(shí)回答下列問題：
（1）納米材料石墨烯可以幫助科學(xué)家實(shí)現(xiàn)“太空電梯”纜線的構(gòu)想，金剛石、石墨、石墨烯都是由碳元素組成的．請你推測石墨烯可能具有的化學(xué)性質(zhì)（一條即可）可燃性、還原性．
（2）氧化銅和炭粉的混合物3.44g加熱后恰好完全反應(yīng)，將生成的氣體通入過量的澄清石灰水中，可得到白色沉淀2.0g，則原混合物中氧化銅的質(zhì)量3.2克．
（3）焦炭是工業(yè)上高爐煉鐵的重要原料之一，它們在高爐中發(fā)生了一系列化學(xué)反應(yīng)，其中CO使氧化鐵轉(zhuǎn)化為鐵，就是最重要的反應(yīng)之一，請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（4）小章同學(xué)準(zhǔn)備在實(shí)驗(yàn)室用如圖所示裝置模擬工業(yè)煉鐵．其中：

①實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的現(xiàn)象主要有：紅色固體變黑、澄清石灰水變渾濁．
②裝置圖中澄清石灰水的作用是檢驗(yàn)產(chǎn)物二氧化碳，其中所發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂0．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)碳的單質(zhì)具有相同的化學(xué)性質(zhì)：可燃性和還原性進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)題意，發(fā)生的反應(yīng)是：2CuO+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑和 CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O，二者之間可通過二氧化碳相聯(lián)系，根據(jù)反應(yīng)的方程式可以找出氧化銅、碳和碳酸鈣之間的關(guān)系，利用關(guān)系式法計(jì)算較為簡便；
（3）可以根據(jù)煉鐵原理及化學(xué)方程式的書寫要求等方面進(jìn)行分析、判斷，從而得出正確的結(jié)論．
（4）根據(jù)已有的知識(shí)進(jìn)行分析，煉鐵的原理是一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳和實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行解答．

解答 解：（1）由于碳的單質(zhì)具有相同的化學(xué)性質(zhì)可燃性和還原性，所以，石墨烯可能具有的化學(xué)性質(zhì)是可燃性和還原性；
（2）根據(jù)題意，由發(fā)生的反應(yīng)：2CuO+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑和 CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O可以得出氧化銅、碳和碳酸鈣之間的關(guān)系是：2CuO～C～CaCO₃．
設(shè)原混合物中氧化銅的質(zhì)量是x
則  2CuO～C～CaCO₃
    160       100
     x        2.0g
$\frac{160}{100}=\frac{x}{2.0g}$ 解得：x=3.2g
（3）仔細(xì)分析煉鐵高爐中反應(yīng)可知，碳首先生成二氧化碳放出大量的熱量，可供還原鐵礦石提供熱量，然后和焦炭反應(yīng)生成CO，然后再還原還原鐵礦石．煉鐵原理的化學(xué)方程式為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
（4）①由于在高溫條件下一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)生成了鐵和二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁．所以，實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的現(xiàn)象主要有：紅色固體變黑、澄清石灰水變渾濁；
②裝置圖中澄清石灰水的作用是檢驗(yàn)產(chǎn)物二氧化碳；則化學(xué)方程式為：CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂0
③故答案為：（1）可燃性和還原性（2）3.2g；（3）Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（4）①紅色固體變黑、澄清石灰水變渾濁．②檢驗(yàn)產(chǎn)物二氧化碳，CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂0．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了高爐煉鐵的原理以及實(shí)驗(yàn)中的注意點(diǎn)（先通氣體后加熱，尾氣處理）和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（粉末由紅變黑，石灰水變渾濁）．