资源简介

第35练　碳及其化合物
一、 单项选择题
1. (2024·常州教育学会高三上期中监测)下列物质结构与性质或物质性质与用途对应关系不正确的是(　　)
A. 石墨晶体的层状结构间存在分子间作用力，具有导电性
B. CCl4与I2均属于非极性分子，可用CCl4萃取碘水中的I2
C. 葡萄糖具有还原性，能发生银镜反应，可用于工业制镜
D. SiC中原子以共价键形成空间网状结构，可作砂轮的磨料
2.
(2025·淮海中学高三下月考)一种新型的二维周期性多孔氮化石墨烯，具有强大的水渗透和盐过滤能力。因其独特的多孔蜂窝状结构和相对温和的细胞毒性，在生物医学等领域展现出良好的应用前景。其部分结构如图。下列有关该物质说法错误的是(　　)
A. 物质中C、N均采取sp2杂化
B. 能淡化海水，透过Na＋和水分子
C. 可很好吸附HF、HCN、H2S等污染气体
D. 因其稳定共轭结构，可作电极材料
3. (2024·南京、盐城一模)CO能将溶液中的Pd2＋还原为Pd，生成黑色沉淀，该反应可用于检验CO。燃煤烟气中的CO2可用Na2CO3饱和溶液进行捕集。下列化学反应表示正确的是(　　)
A. 焦炭与石英砂反应：C＋SiO2CO2↑＋Si
B. CO与酸性PdCl2溶液反应：CO＋Pd2＋＋2OH－===CO2＋Pd↓＋H2O
C. CO的水解反应：CO＋2H2O??H2CO3＋2OH－
D. Na2CO3饱和溶液与足量CO2反应：2Na＋＋CO＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓
二、 非选择题
4. (2025·锡山中学高三月考)某实验小组设计了如图所示装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物进行探究。
已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO＋PdCl2＋H2O===CO2＋2HCl＋Pd↓(产生黑色金属钯，使溶液变浑浊)。
(1)实验时要长时间通入N2，其目的是_________________________________________________。
(2)装置B的作用是__________________。
(3)装置C、D中所盛试剂分别为______________、____________，若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为__________________________________________。
(4)该装置的缺点是____________________________。
5. CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：
(1)CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH＝13，写出CO2与NaOH溶液反应的主要化学方程式____________________________________________________________________。
(2)研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平衡反应，分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下：Ⅰ. CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－53.7 kJ·mol－1；Ⅱ. CO2(g)＋H2(g)??CO(g)＋H2O(g)　ΔH2。
某实验室控制CO2和H2初始投料比为1∶2.2，经过相同反应时间测得如下实验数据：
T(K) 催化剂 CO2转化率(%) 甲醇选择性(%)
543 Cat. 1 12.3 42.3
543 Cat. 2 10.9 72.7
553 Cat. 1 15.3 39.1
553 Cat. 2 12.0 71.6
注：Cat. 1：Cu/ZnO纳米棒；Cat.2：Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：转化的CO2中生成甲醛的百分比
已知：CO和H2的标准燃烧热分别为－283.0 kJ·mol－1和－285.8 kJ·mol－1；H2O(l)===H2O(g)　ΔH3＝＋44.0 kJ·mol－1
请回答(不考虑温度对ΔH的影响)：
①反应Ⅱ的ΔH2＝____________ kJ·mol－1。
②研究证实，CO2可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的电极反应式是________________________________。
③表中实验数据表明，在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响，其原因是______________________________________________________________________________________________。
6. (2025·扬大附中高三开学考)实验室以工业废渣(主要含CaSO4·2H2O，还含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3)为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体，其实验流程如下：
(1)①将氨水和NH4HCO3溶液混合，可制得(NH4)2CO3溶液，其离子方程式为________________________________。
②浸取废渣时，向(NH4)2CO3溶液中加入适量浓氨水的目的是______________________________。
(2)废渣浸取在如图1所示的装置中进行。控制反应温度在60～70 ℃，搅拌，反应3小时。
①温度过高将会导致CaSO4的转化率下降，其原因是____________________________________________。
②保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变，实验中提高CaSO4转化率的操作有____________________。
　　　　
(3)将轻质CaCO3灼烧得到的CaO可在较高温度下捕集CO2，在更高温度下将捕集的CO2释放利用。CaC2O4·H2O热分解也可制备CaO，CaC2O4·H2O加热升温过程中固体的质量变化见图2。
①写出400～600 ℃范围内分解反应的化学方程式：________________________________________。
②与CaCO3热分解制备的CaO相比，CaC2O4·H2O热分解制备的CaO具有更好的CO2捕集性能，其原因是____________________________________________________________________________________________。
第35练　碳及其化合物
1. A　解析：石墨晶体中层与层之间存在分子间作用力，层内存在大π键，层内存在自由移动的电子，具有导电性，A项错误；CCl4与I2均属于非极性分子，H2O是极性分子，根据相似相溶原理，可用CCl4萃取碘水中的I2，B项正确；葡萄糖分子中含有醛基，具有还原性，能发生银镜反应，可用于工业制镜，C项正确；SiC中原子以共价键形成空间网状结构，熔点高、硬度大，可用作砂轮、砂纸的磨料，D项正确。故选A。
2. B　解析：新型的二维周期性多孔氮化石墨烯，则结构为平面结构，那么物质中C、N均采取sp2杂化，A正确；该物质有强大的水渗透和盐过滤能力，则能透过水分子，不能透过钠离子，B错误；其具有独特的多孔蜂窝状结构，则应该可很好吸附HF、HCN、H2S等污染气，C正确；氮化石墨烯因其稳定共轭结构，其结构类似石墨烯，应该可作电极材料，D正确。故选B。
3. D　解析：焦炭与石英砂反应生成硅和一氧化碳，2C＋SiO22CO↑＋Si，A错误；CO与酸性PdCl2溶液反应，反应中不应出现氢氧根离子：CO＋Pd2＋＋H2O===CO2＋Pd↓＋2H＋，B错误；CO的水解反应生成碳酸氢根离子和氢氧根离子：CO＋H2O??HCO＋OH－，C错误；Na2CO3饱和溶液与足量CO2反应生成溶解度较小的碳酸氢钠，D正确。故选D。
4. (1)排尽装置内的空气，避免空气中的O2、CO2、水蒸气对实验产生干扰
(2)作安全瓶，防倒吸
(3)澄清石灰水　PdCl2溶液　3SiO2＋4C2CO2↑＋2CO↑＋3Si
(4)缺少尾气处理装置
解析：(1)碳与二氧化硅反应要在高温下进行，而高温下碳与空气中氧气反应，所以实验时要将装置中的空气排尽，所以实验时要通入足够长时间的N2；
(2)根据装置图可知，B装置可以作安全瓶，防止倒吸；
(3)根据元素守恒，碳与二氧化硅反应可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C装置用来检验有没有二氧化碳，D装置用来检验一氧化碳，所以置C、D中所盛试剂分别为澄清石灰水、PdCl2溶液；若装置C、D中溶液均变浑浊，说明既有二氧化碳又有一氧化碳，检测两气体产物的物质的量相等，根据元素守恒可知化学方程式为3SiO2＋4C2CO2＋2CO＋3Si；
(4)一氧化碳有毒，有能排放到空气中，而该装置没有尾气吸收装置将CO吸收。
5. (1)CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　
(2)①＋41.2　②CO2＋6e－＋6H＋===CH3OH＋H2O　③表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应Ⅰ的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇选择性有影响
解析：(1)CO2可以被NaOH溶液捕获后所得溶液pH＝13，碱性较强，溶质为Na2CO3，化学方程式为CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O；
(2)①由CO和H2的标准燃烧热，可得：(ⅰ)CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH(ⅰ)＝－283.0 kJ·mol－1；(ⅱ)H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH(ⅱ)＝－285.8 kJ·mol－1结合(ⅲ)H2O(l)===H2O(g)　ΔH(ⅲ)＝＋44.0 kJ·mol－1，根据盖斯定律，将(ⅱ)－(ⅰ)＋(ⅲ)，整理可得：ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1；②CO2可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，根据得失电子守恒和原子守恒可知，CO2在阴极得到电子被还原产生CH3OH，则生成甲醇的电极反应式是CO2＋6e－＋6H＋===CH3OH＋H2O；③表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应Ⅰ的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇选择性有影响。
6. (1)①HCO＋NH3·H2O===NH＋CO＋H2O　②抑制CO的水解，促进CaSO4的转化
(2)①温度过高，(NH4)2CO3分解　②加快搅拌速率
(3)①CaC2O4CaCO3＋CO↑　②CaC2O4·H2O热分解放出更多的气体，制得的CaO更加疏松多孔
解析：(1)①氨水和NH4HCO3溶液混合反应生成碳酸铵和水，反应的离子方程式为HCO＋NH3·H2O===NH＋CO＋H2O；②结合离子方程式可知，加入适量浓氨水可以抑制碳酸根的水解，促进硫酸钙转化为碳酸钙；
(2)①温度过高，碳酸铵受热分解生成的二氧化碳逸出，使溶液中碳酸根浓度减小，硫酸钙的转化率下降；②加速搅拌可使反应物充分接受，使反应更充分；
(3)①CaC2O4·H2O的相对分子质量为146，设起始CaC2O4·H2O的物质的量为1 mol，则由图像可知，该反应分为三个阶段，第一个阶段失去1 mol水，生成CaC2O4，第二个阶段CaC2O4失去1 mol CO，生成碳酸钙，第三个阶段碳酸钙失去1 mol二氧化碳，生成CaO，因此第二阶段400～600 ℃范围内分解反应的化学方程式为CaC2O4CaCO3＋CO↑；②CaC2O4·H2O与碳酸钙两者均可分解生成氧化钙，而二者生成的氧化钙捕获二氧化碳的性能不同，说明二者的氧化钙表面积大小不同，因1 mol CaC2O4·H2O制备CaO的过程共生成3 mol气体，而1 mol碳酸钙制CaO的过程只生成了1 mol气体，因此CaC2O4·H2O热分解放出更多的气体，使得制得的氧化钙更加疏松多孔，具有更好的二氧化碳捕集性能。

展开更多......

收起↑