Question

《日本工業(yè)新聞》報(bào)道了一條用炸藥和碳粉炸出金剛石的消息，引起了許多人的興趣，認(rèn)為這種方法很新鮮。用爆炸法生產(chǎn)金剛石是日本工業(yè)技術(shù)院化學(xué)研究所發(fā)明的。因?yàn)樵谡ㄋ幈�炸的瞬間，可以產(chǎn)生40萬(wàn)個(gè)大氣壓的超高壓和5000℃的超高溫。按以往用石墨在2000℃加2萬(wàn)個(gè)大氣壓就能“壓”出金剛石的情況，爆炸時(shí)產(chǎn)生的超高壓和超高溫條件應(yīng)該說(shuō)完全可以“壓”出金剛石。科研人員把裝有炸藥和碳粉的鋼制敞口容器，沉入到一個(gè)直徑8 m、深約5 m的混凝土制成的水槽內(nèi)。這樣在爆炸時(shí)，其中的碳粉就基本上處于缺氧的條件下（深水中當(dāng)然也有少量的氧，但微不足道），不會(huì)使碳燃燒成二氧化碳或一氧化碳。操作員一按電鈕，只聽(tīng)水槽內(nèi)轟的一聲悶響，爆炸就算完成了。然后，將容器里的水取出來(lái)靜置，讓炸出的金剛石自然沉淀。請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合上述材料回答下列有關(guān)問(wèn)題：

（1）下列敘述不屬于金剛石用途的是        。

A．用來(lái)裁玻璃                              B．琢磨成璀璨奪目的鉆石   

C．潤(rùn)滑劑                                  D．用作鉆探機(jī)鉆頭

（2）日本科研人員用來(lái)制金剛石的原料是         （填“碳粉”或“石墨”），所發(fā)生的變化屬于        （填“物理”或“化學(xué)”）變化。

（3）我們知道單質(zhì)碳在高溫下極易與氧氣反應(yīng)生成CO₂或CO，不可能制出金剛石，請(qǐng)根據(jù)上述資料說(shuō)說(shuō)科研人員是怎樣克服這一問(wèn)題的。                                  。

（4）中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)家在440℃和高壓下，利用金屬鈉與二氧化碳作用得到了金剛石和碳酸鈉，且金剛石的顆粒有望達(dá)到寶石級(jí)大小，它將給天然金剛石開(kāi)采業(yè)帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。請(qǐng)寫(xiě)出這一反應(yīng)化學(xué)方程式                                                 。

Answer 1

（1）C  （2）碳粉   化學(xué)  （3）使碳粉在缺氧條件下合成金剛石

（4）4Na+3CO₂ C（金剛石）+2Na₂CO₃  

解析：金剛石最大用途體現(xiàn)在它的硬度大，可用作鉆探機(jī)鉆頭和裁玻璃，又因其璀璨奪目常溫下性質(zhì)穩(wěn)定常用作裝飾品鉆石；根據(jù)資料可知日本科研人員用來(lái)制金剛石的原料是碳粉，因碳粉和金剛石的結(jié)構(gòu)（既碳原子排列方式）不同，它們屬于兩種不同碳單質(zhì)，因此用碳粉制造金剛石變化屬于化學(xué)變化。問(wèn)題（3）科研人員是在缺氧條件將碳粉“炸”成金剛石的，因沒(méi)有氧氣，碳粉無(wú)法變成CO或CO₂。問(wèn)題（4）該反應(yīng)的反應(yīng)物是鈉和二氧化碳，生成物是金剛石（碳）和碳酸鈉，并根據(jù)化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)步驟完成書(shū)寫(xiě)和配平。