第五章
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 O-16 Cl-35.5 Ca-40
一、选择题(每题2分,共30分)
1.下列做法不符合“低碳”理念的是( )
A.使用太阳能 B.乘公交出行
C.使用一次性木筷 D.增大绿化面积
2.下列关于物质性质和用途以及其对应关系正确的是( )
选项 物质 性质 用途
A 金刚石 无色透明 制裁玻璃的刀
B 石墨 颜色很黑 书写古代书籍,保留至今字迹仍然清晰
C 木炭 具有导电性 用作电极
D 活性炭 有吸附性 用于净水
3.下列有关能源的叙述正确的是( )
A.石油是一种可再生能源
B.大量使用化石燃料会造成大气污染,应该停止化石燃料资源的开采和利用
C.人类需要的能量都是由化学反应产生的
D.目前没有大量推广氢能源,是由于氢气的制取成本高,贮存困难
4.2020·盐城2020年5月5日,我国“长征5号B”火箭空间站阶段首飞成功,YF-75D氢氧发动机为其提供部分动力,下列叙述错误的是( )
A.液氢和液氧反应属于化合反应
B.燃料加注时需严禁烟火
C.液氢和液氧用作发动机的燃料
D.燃烧产物对环境无污染
5.2020·吉林改编下列与碳和碳的氧化物有关的说法中,正确的是( )
A.煤炉上放一盆水可防止CO中毒
B.CO和CO2在一定条件下可以相互转化
C.CO2无毒,空气中的CO2超过正常含量时,不会影响人体健康
D.用墨绘制的古画经久不变色,说明碳不与任何物质反应
6.下列关于实验室制取二氧化碳的说法中正确的是( )
A.加入药品时先加入稀盐酸,再加入石灰石
B.不能用石灰石与稀硫酸制取二氧化碳,因为两者不反应
C.实验室可用完全一样的装置制取氧气
D.将带火星的木条放在集气瓶口验证二氧化碳是否收集满
7.据媒体报道,我国科学家发现了“把二氧化碳变成汽油”的高效转化新途径,即通过设计一种新型多功能复合催化剂,首次实现了CO2直接加氢制取汽油,被同行誉为“CO2催化领域的突破性发展”。据此,你认为下列说法中不正确的是( )
A.新途径可有效缓解全球温室效应
B.此技术可减少对化石燃料的依赖
C.该转化过程中没有发生化学变化
D.催化剂对转化起着举足轻重的作用
8.2019·宜昌为探究二氧化碳能否和水反应,用4朵石蕊溶液染成紫色的干燥小花完成下列4个实验。实验Ⅰ、Ⅳ中小花变红,实验Ⅱ、Ⅲ中小花不变色。下列说法不正确的是( )
A.实验Ⅰ、Ⅱ说明醋酸可以使小花变红
B.实验Ⅲ说明二氧化碳不能使小花变红
C.实验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ说明二氧化碳能与水发生化学反应
D.上述实验说明二氧化碳和醋酸具有相似的化学性质
9.2020·攀枝花实验室有如图示气体发生装置和气体收集装置,下列说法中,错误的是( )
A.用铁和稀盐酸制取H2可选用b、d
B.用大理石和稀盐酸制取CO2可选用b、c
C.用氯酸钾和二氧化锰制取O2可选用a、e
D.用过氧化氢溶液和二氧化锰制取O2可选用a、c
10.下列实验方案不能达到实验目的的是( )
选项 实验目的 实验方案
A 鉴别过氧化氢溶液和水 各取适量液体于试管中,加入二氧化锰,看是否有气泡产生
B 除去一氧化碳中的二氧化碳 将气体通过灼热的碳层
C 鉴别氧气和二氧化碳 闻气体气味,根据气体气味判断
D 鉴别二氧化碳和氧气 分别伸入燃着的木条
11.如图连接压强传感器的CO2气体制取发生装置和实验过程中某段时间试管内气体压强变化的情况。下列说法不正确的是( )
A.a点对应操作是打开弹簧夹 B.bc段可在导管口收集气体
C.cd段试管中液面逐渐上升 D.de段固体与液体脱离接触
12.比较、推理是化学学习常用的方法。以下是根据一些实验事实推理出的影响化学反应的因素,其中推理不合理的是( )
选项 实验事实 影响化学反应的因素
A 铁丝在空气中很难燃烧,而在氧气中能剧烈燃烧 反应物浓度
B 碳在常温下不与氧气反应,而在点燃时能与氧气反应 反应温度
C 碳与氧气反应可生成一氧化碳,也能反应生成二氧化碳 反应物的量不同
D 二氧化碳与水反应可生成碳酸,也可反应生成淀粉和氧气 反应物的种类不同
13.逻辑推理是一种重要的化学思维方法,以下推理合理的是( )
A.酸能使紫色石蕊溶液变红,CO2能使紫色石蕊溶液变红,CO2是酸
B.因为CO、CO2的组成元素相同,所以它们的化学性质相似
C.含碳元素的物质充分燃烧会生成CO2,所以燃烧能生成CO2的物质一定含碳元素
D.CO2能使燃着的木条熄灭,所以能使燃着的木条熄灭的气体一定是CO2
14.2020·重庆改编碳及其部分化合物的转化关系如图示,其中X、Y表示转化中的另一种反应物。下列说法错误的是( )
A.反应①产生蓝色火焰
B.打开碳酸饮料瓶盖时会发生反应②
C.X只能是单质
D.反应③可以用来鉴别二氧化碳
15.已知相同条件下,气体体积比等于气体分子个数之比。现有20 mL O2、CO、CO2的混合气体,在密闭容器中用电火花引燃,充分反应后恢复到原来状态,体积减小了2 mL,再通过足量的石灰水后又减小10 mL,最后剩余气体能使带火星的木条复燃。原混合气体中O2、CO、CO2的体积比可能是( )
A.1?6?3 B.3?5?2
C.3?1?6 D.5?2?3
二、填空题(共42分)
16.(12分)金刚石、石墨、C60、碳纳米管的结构示意图,根据图示回答下列问题。
(1)金刚石的立体网状结构不易被外力破坏,因而金刚石具有____________的性质。
(2)石墨为层状结构,层与层之间能滑动,因而石墨有____________,可以作____________。
(3)金刚石、石墨、C60、碳纳米管都是碳的单质,它们的物理性质有很大差异,其原因是________(填字母)。
A.构成它们的原子大小不同 B.构成它们的原子数目不同
C.它们由不同种原子构成 D.它们碳原子的排列方式不同
(4)一定条件下碳纳米管可以转化为石墨,该转化是________(填“物理”或“化学”)变化。
(5)已知硅的一种单质与C60有相同的原子数和类似的结构,有科学家尝试把C60的一个分子放进硅的这种单质的一个分子中,反应形成一种新型分子,该分子中碳显-4价,硅显+4价,该分子的化学式为___________________________________________。
17.(8分)“西气东输”完成后,很多管道煤气家庭都能用上天然气。
(1)煤气的主要成分是一氧化碳;天然气的主要成分是____________(填化学式),其燃烧的化学方程式为___________________________________。
(2)实验证明,同温同压下,相同体积的任何气体中的分子数相同,则在同温同压下,相同体积的一氧化碳和甲烷充分燃烧,消耗氧气较多的是________(填化学式)。
(3)管道煤气换成天然气后,原用煤气灶如图何改进?________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
18.(14分)2019·连云港改编化学的基本特征是研究和创造物质。试从科学家认识物质的视角认识CO2。
(1)分类角度:CO2属于________(填字母)。
A.单质 B.氧化物 C.混合物
(2)微观角度:我国研制的一种新型催化剂可将CO2和H2转化为甲醇(CH3OH)和X。若用“”表示氢原子,“”表示氧原子,“”表示碳原子,该反应的微观示意图如图示,画出X分子的微观示意图:________。
(3)性质角度:三百多年前,人们发现一些洞穴内有一种能使燃烧的木柴熄灭的气体,后来该气体被证实是CO2。据此推测CO2具有的化学性质是__________________________。
(4)变化角度:某同学整理的物质间转化图。实验室中常用CO2→CaCO3检验CO2气体,写出此反应的化学方程式:__________________________________;CO2→C6H12O6(葡萄糖)该过程是消耗CO2的主要途径,是通过____________来完成的。
(5)应用角度:Al-CO2电池是一种新型电池。电池的工作原理是在O2的催化下,Al与CO2发生化合反应生成Al2(C2O4)3。写出此反应的化学方程式:__________________。
(6)环保角度:全球参与控制CO2的排放量是防止温室效应进一步增强的根本对策。下列限制CO2排放量的做法不合理的是________(填字母)。
A.制定旨在限制CO2排放的国际规定
B.减少化石能源的使用,开发太阳能等新能源
C.工厂通过加高烟囱直接向高空排放含CO2的废气
19.(8分)A、B、C、D是初中化学常见的物质,这四种物质中均含有同一种元素。其中A为无色气体单质,B、C为氧化物,且B为有毒气体,D是大理石的主要成分。它们之间的部分转化关系如图所示(图中反应条件及部分反应物、生成物已省略)。回答下列问题。
(1)写出下列物质的化学式:A________,D__________。
(2)写出由物质C转化为物质B的化学方程式:_________________________。
(3)写出常温下物质C与过氧化钠(Na2O2)反应生成碳酸钠和物质A的化学方程式:__________________________________。
三、实验探究题(共20分)
20.(12分)某同学设计了如图所示的装置,用于实验室制取二氧化碳,并对它的部分性质进行探究,按要求回答问题。(提示:氢氧化钙溶液能使酚酞变红)
(1)能用A装置制取二氧化碳的原因是______________________________________。
(2)用B装置收集二氧化碳,气体应从________(填“a”或“b”)端通入。
(3)若要使C中的两个气球悬浮在空气中,则气体甲可能是________(填字母)。
A.氢气 B.氧气 C.空气
(4)往D装置试管中通入二氧化碳,当________________________,表示氢氧化钙恰好完全沉淀。
(5)E装置的集气瓶中充满二氧化碳,打开分液漏斗①,滴入适量的石灰水,气球明显胀大,写出发生反应的化学方程式:____________________________________;若要气球恢复原状,应关闭分液漏斗①,打开分液漏斗②,滴入__________。
21.(8分)如图是利用数字化仪器测定二氧化碳含量的探究实验。
(1)按照图A所示连接实验装置,检查该装置气密性的方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)用图A装置制取二氧化碳气体,并分别用排水法和排空气法收集两锥形瓶气体备用,其中用排空气法收集时,应选用的装置为______(填“B”或“C”)。
(3)采用图D装置,将注射器中等量、等浓度的氢氧化钠(NaOH)溶液分别注入用排水法和排空气法收集的两瓶二氧化碳气体中(2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O,NaOH溶液均过量),得到如图所示的压强随时间变化的曲线图。该实验说明____________(填“排水法”或“排空气法”)收集到二氧化碳的含量较高,请结合图说明你的理由:________________________。
四、计算题(共8分)
22.小强同学前往当地的石灰石矿区进行调查,取回了若干块矿石样品,他对样品中碳酸钙的质量分数进行检测,采用如图下办法:取用8 g这种石灰石样品,把40 g稀盐酸分4次加入,测量过程所得数据见下表(已知石灰石样品中含的杂质不溶于水,不与盐酸反应)。请计算:
序号 加入稀盐酸质量/g 剩余固体质量/g
第1次 10 5.5
第2次 10 m
第3次 10 1.2
第4次 10 n
(1)表中m的数值为________,n的数值为________。
(2)样品中碳酸钙的质量分数是________。
(3)反应中生成二氧化碳气体的质量。
答案
1.C “低碳”理念就是要求节能减排,工业上减少化石燃料的燃烧,淘汰高耗能产业,开发新的能源,减少二氧化碳气体的排放等。经常使用一次性筷子,会加大森林的砍伐,使光合作用减弱,不能吸收更多的二氧化碳,不符合“低碳”理念。
2.D 金刚石是天然存在的硬度最大的物质,所以可制成裁玻璃的刀;石墨是一种碳单质,其化学性质稳定,所以古代书籍保留至今字迹仍然清晰;木炭不具有导电性,不能作电极。
3.D
4.C 氢气和氧气点燃生成水,化学方程式为2H2+O22H2O,两种物质反应生成一种物质,属于化合反应;燃料加注时周围空气含有易燃的氢气,需严禁烟火,避免发生火灾或爆炸;液氢是发动机的燃料,液氧起助燃作用;氢氧发动机的燃烧产物为水,对环境无污染。
5.B 一氧化碳难溶于水,煤炉上放一盆水不能防止一氧化碳中毒;一氧化碳燃烧生成二氧化碳,二氧化碳与碳在高温下反应生成一氧化碳;二氧化碳不能供给呼吸,空气中的二氧化碳超过正常含量时,会影响人体健康;用墨绘制的古画经久不变色,说明碳的化学性质不活泼。
6.C 加入药品时先加入固体,再加入液体;碳酸钙与稀硫酸反应,生成的硫酸钙微溶于水,会覆盖在石灰石的表面,阻碍反应进行;固、液常温型的发生装置,向上排空气法的收集装置,既可制取二氧化碳,也可以制取氧气;应将燃着的木条放在集气瓶口验证二氧化碳是否收集满。
7.C 该过程将CO2转化为汽油,生成了新物质,属于化学变化。
8.D 因为实验Ⅰ中小花变红,Ⅱ中小花不变色,说明醋酸可以使小花变红;Ⅲ中小花不变色,说明二氧化碳不能使小花变红;实验Ⅱ、Ⅲ中小花不变色,Ⅳ中小花变红,说明二氧化碳能与水发生化学反应生成酸;上述实验说明醋酸具有酸性,二氧化碳本身没有酸性,二者化学性质不相似。
9.D 铁为固体,稀盐酸为液体,二者反应不需要加热,氢气密度比空气小,不易溶于水,发生装置选择b,收集装置选择d或e;大理石为固体,稀盐酸为液体,二者反应不需要加热,发生装置选择b,二氧化碳密度比空气大,能溶于水,一般选用向上排空气法收集,收集装置选择c;氯酸钾与二氧化锰都是固体,反应需要加热,发生装置选择a,氧气密度比空气大,可以用向上排空气法收集,收集装置选择c,氧气不易溶于水,可以用排水法收集,收集装置选择e;过氧化氢溶液为液体,二氧化锰为固体,二者常温下即可制取氧气,应选用b为发生装置。
10.C 向过氧化氢溶液和水中分别加入二氧化锰,有气泡产生的是过氧化氢溶液,无现象的是水;将一氧化碳和二氧化碳通过灼热的碳层,二氧化碳与碳反应生成一氧化碳,能除去二氧化碳;氧气和二氧化碳都没有气味,无法鉴别;伸入燃着的木条,二氧化碳能使燃着的木条熄灭,氧气能使燃着的木条燃烧得更旺。
11.C a点对应操作是打开弹簧夹,气体逸出,压强迅速减小;bc段压强稳定,大理石与稀盐酸反应生成二氧化碳,生成的二氧化碳气体逸出,可在导管口收集气体;cd段试管中压强增大,是因为关闭了活塞,试管内压强增大,液面逐渐下降;de段压强不再发生变化,反应停止,固体与液体脱离接触。
12.D 二氧化碳与水反应生成碳酸,是在常温下进行的;二氧化碳与水反应生成淀粉和氧气是光照条件下在叶绿体中进行时,反应的条件不同。
13.C CO2不是一种酸;CO、CO2的分子的构成不同,它们的化学性质不相似;CO2能使燃着的木条熄灭,但能使燃着的木条熄灭的气体不一定是CO2,也可能是N2等气体。
14.C 碳具有可燃性、还原性,碳不充分燃烧会生成一氧化碳,与二氧化碳在高温下反应能生成一氧化碳,X可以是单质或氧化物。
15.D 一氧化碳与氧气反应生成二氧化碳,体积会减小,2 mL一氧化碳与1 mL氧气反应生成2 mL二氧化碳,气体体积减小1 mL,实验中体积减小了2 mL,所以参加反应的一氧化碳的体积是4 mL,消耗氧气的体积是2 mL,生成二氧化碳的体积是4 mL。通过石灰水,体积减小了10 mL,说明二氧化碳的总体积是10 mL,生成的二氧化碳的体积是4 mL,则原来的二氧化碳的体积为10 mL-4 mL=6 mL,最后剩余的气体能使带火星的木条复燃,是氧气,所以氧气的体积为20 mL-2 mL-10 mL+2 mL =10 mL,氧气、一氧化碳、二氧化碳的体积比是10 mL?4 mL?6 mL=5?2?3。
16.(1)硬度大
(2)滑腻感 润滑剂
(3)D
(4)化学
(5)Si60C60
(1)金刚石的立体网状结构不易被外力破坏,说明金刚石硬度大。(2)石墨为层状结构,层与层之间能滑动,石墨有滑腻感,可作润滑剂。(4)碳纳米管和石墨是不同的物质,碳纳米管转化为石墨是化学变化。(5)把C60的一个分子放进硅的单质的一个分子中,碳显-4价,硅显+4价,化学式为Si60C60。
17.(1)CH4 CH4+2O2CO2+2H2O
(2)CH4
(3)由于单位体积的甲烷消耗氧气的量远大于一氧化碳,把煤气换成天然气后,必须增大煤气灶的空气入口,增加空气的通入量
18.(1)B (2)
(3)不能燃烧、不支持燃烧
(4)CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
光合作用
(5)2Al+6CO2Al2(C2O4)3
(6)C
(1)CO2由碳、氧元素组成,是氧化物。(2)根据微观示意图可知,该反应的化学方程式为CO2+3H2CH3OH+X,反应前后原子个数不变,故X为H2O。(3)CO2能使燃烧的木柴熄灭,说明CO2具有不能燃烧、不支持燃烧的化学性质。(4)CO2通入澄清石灰水中能使澄清石灰水变浑浊,化学方程式为CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O;光合作用中CO2转化为C6H12O6(葡萄糖)。(5)根据题目可知,反应物是Al和CO2,反应条件是O2作催化剂,生成物是Al2(C2O4)3。(6)废气不经过处理,直接排放,会造成空气中CO2含量增加,加剧温室效应。
19.(1)O2 CaCO3
(2)C+CO22CO
(3)2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2
A、B、C、D是初中化学常见的物质,D是大理石的主要成分,所以D是碳酸钙;B、C为氧化物,碳酸钙和C可以相互转化,所以C是二氧化碳;B为有毒气体,且B和二氧化碳可以相互转化,所以B是一氧化碳;A为无色气体单质,会转化成一氧化碳和二氧化碳,所以A是氧气。
20.(1)反应物是固体和液体,反应不需加热
(2)a (3)A
(4)溶液红色刚好消失时
(5)CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
稀盐酸
(1)A装置适用于固液常温制取气体。(2)用B装置收集二氧化碳,二氧化碳的密度大于空气,气体应从长管进入。(3)若要C中的两个气球悬浮在空气中,则气体甲密度一定要比空气的密度小,甲可以为氢气。(4)D装置试管中溶液的颜色为红色,往D装置试管中通入二氧化碳,二氧化碳能和氢氧化钙反应,当红色刚好消失时表示氢氧化钙恰好完全沉淀。(5)E装置的集气瓶中充满二氧化碳,打开分液漏斗①,滴入石灰水,气球明显胀大,是因为氢氧化钙和二氧化碳反应,瓶内的压强变小,若要气球恢复原状,应该重新产生二氧化碳气体,此时要关闭分液漏斗①,打开分液漏斗②,滴入稀盐酸。
21.(1)用止水夹夹紧胶皮管,轻推或轻拉注射器活塞,松开活塞后,观察活塞是否回到原来的位置
(2)B
(3)排水法 注入氢氧化钠溶液后,盛装排水法收集到的气体的锥形瓶内压强变化较大,说明收集到的二氧化碳的含量较高
22.(1)3 1.2 (2)85%
(3)解:设碳酸钙完全反应生成二氧化碳的质量为x。
CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
100 44
8 g-1.2 g x
=
x=2.992 g
答:反应中生成二氧化碳气体的质量为2.992 g。
(1)根据第1次加入10 g稀盐酸消耗碳酸钙的质量为2.5 g,第3次剩余固体的质量为1.2 g,说明第1次反应后还有碳酸钙,即10 g 盐酸全部反应只能消耗2.5 g碳酸钙,再加10 g稀盐酸,还能消耗2.5 g碳酸钙,所以第2次剩余固体质量为5.5 g-2.5 g=3 g,所以m的数值为3;第3次加入10 g稀盐酸消耗碳酸钙的质量为3 g-1.2 g=1.8 g,说明第3次碳酸钙已反应完,故n的数值为1.2。(2)样品中碳酸钙的质量分数为×100%=85%。(3)根据碳酸钙的质量,结合化学方程式计算生成二氧化碳的质量。