Question

4．碳與碳的化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及日常生活中有廣泛的用途．

（1）圖1是碳原子結構示意圖，碳原子的最外層電子數(shù)為4，屬于非金屬（填“金屬”，“非金屬”或“稀有氣體”）元素．碳元素在元素周期表中位于第二周期．
（2）圖2、3、4對應三種碳單質，圖2單質的名稱是金剛石．
（3）C為+4價，Cl為-1價，由C和Cl組成的化合物的化學式為CCl₄．
（4）古代用墨書寫或繪制的字畫雖年久仍不變色，原因是墨中主要成分碳在常溫下具有穩(wěn)定性．
如圖5是木炭還原氧化銅的實驗，大試管中的反應體現(xiàn)了碳的還原性，其反應的化學方程式是C+2CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑，碳的還原性可以用于冶鐵工業(yè)．
（5）研究發(fā)現(xiàn)：物質的結構決定性質，物質的性質決定用途．如：一氧化碳也能還原氧化銅，也有還原性．從化學反應前后碳元素化合價的變化特點分析，一氧化碳和碳都具有還原性的原因是碳元素的化合價在反應中升高；而二氧化碳沒有還原性的原因是二氧化碳中碳元素的化合價不能再升高．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)原子的結構示意圖中各部分的含義、碳的名稱、電子層數(shù)=周期數(shù)分析回答；
（2）根據(jù)常見的碳單質的結構分析回答，金剛石的碳原子的排列是空間網(wǎng)狀結構，石墨的碳原子的排列是層狀結構，C₆₀的碳原子的排列是由60個原子構成的分子，形似足球；
（3）根據(jù)化合價原則，由化合價會寫出化學式；
（4）根據(jù)碳原子結構中最外層電子數(shù)的特點，判斷碳元素的化學性質；并根據(jù)高溫下木炭還原氧化銅的反應原理解答；
（5）單質碳中碳元素化合價為0，一氧化碳中碳元素化合價為+2價，二氧化碳中碳元素化合價為+4價為碳元素的最高正價．

解答 解：（1）由原子結構示意圖的意義可知，碳原子最外層電子數(shù)為4；根據(jù)碳的名稱可知碳屬于非金屬元素；由圖可知：碳原子有兩個電子層，屬于第二周期；
（2）由碳單質的結構可知，圖b的碳原子的排列是空間網(wǎng)狀結構，具有這種結構的單質的名稱是金剛石；
（3）由在化合物中正負化合價的代數(shù)和為零的原則可知，C為+4價，Cl為-1價，由C和Cl組成的化合物的化學式為：CCl₄．
（4）古代用墨書寫或繪制的字畫雖年久仍不變色，說明碳的化學性質穩(wěn)定；木炭和氧化銅在高溫條件下生成銅和二氧化碳，反應方程式是：C+2CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑；
（5）根據(jù)碳還原氧化銅的反應中，碳元素的化合價從0變?yōu)?4；一氧化碳還原氧化銅的反應中，碳元素的化合價從+2價變?yōu)?4價；單質碳與一氧化碳具有還原性，則是由于它們中碳元素的化合價不是最高價，都可以繼續(xù)升高為+4價；
故答案為：
（1）4；非金屬；二；
（2）金剛石；
（3）CCl₄；
（4）穩(wěn)定；C+2CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑；
（5）一氧化碳和碳中碳元素的化合價在反應中升高；二氧化碳中碳元素的化合價不能再升高．

點評 本題考查了由碳元素組成的幾種碳的單質的性質，同時考查了根據(jù)題中信息結合所學知識書寫化學方程式和分析、解決問題的能力．