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选择题是各种考试常采用的一种题型,由于它涉及的知识面广,涵盖的知识点多,有很好的区分度,因此倍受命题者的青睐;又由于无需写出解题过程,只要找出正确的选项即可,因此也很受学生的欢迎.下面举例分析与碳有关选择题的多种解法,以帮助同学们学好碳这部分知识.
一、排除法
例1以下所述二氧化碳的用途中,既与它的物理性质有关,又与它的化学性质有关的是( )
(A) 制干冰 (B) 制化肥
(C) 制纯碱 (D) 用来灭火
解析:制干冰,只是CO2的状态发生改变,只与物理性质有关,排除了选项(A);制化肥、制纯碱,CO2参加了化学反应,有新物质生成,只与化学性质有关,排除了选项(C);用CO2来灭火,既利用了CO2不能燃烧、不支持燃烧的化学性质,又利用了CO2的密度比空气大的物理性质.故应选(D).
二、淘汰法
例2某混合物经高温灼烧后可产生一种使澄清的石灰水变浑浊的气体.向灼热的残渣中滴入盐酸,残渣完全消失,且放出一种能与金属氧化物发生氧化还原反应的单质气体.该混合物的组分可能是( )
(A) Fe2O3、CuO、C (B) Fe2O3、CaCO3
(C) CaCO3、CuO、C (D) CaCO3、Fe2O3、C
解析:选项(A)、(C)中都有CuO和C,高温灼烧时都会生成CuO,但残渣不能完全溶于盐酸.选项(B)中的物质经高温灼烧后的残渣是Fe2O3和CaO,二者与盐酸反应时是不可能生成具有还原性的单质气体.因此应选(D).
三、赋值法
例3取一定质量的CO和CO2的混合气体,将其通入足量的Ba(OH)2溶液中,充分反应后过滤,发现所得沉淀的质量和所取混合气体的质量相等.混合气体中碳原子与氧原子的个数比为( )
(A) 1∶1 (B) 1∶2
(C) 28∶44 (D) 181∶209
解析:因CO2的相对分子质量为44,Ba(OH)2的相对分子质量为197,故可指定生成的BaCO3的质量为197 g.显然参加反应的CO2的质量必为44 g.
由题给条件知,m(BaCO3)=m(CO)+m(CO2),CO的质量为197-44 = 153 g,原混合气体中CO分子与CO2分子个数比为:
15328
∶4444= 153∶28.则原混合气体中碳、氧原子的个数比为:(153 + 28)
∶(153 + 28 × 2) = 181∶209.应选(D).
四、关系式法
例4分别使7 g 一氧化碳和6 g炭完全燃烧,将生成的二氧化碳分别通入足量的澄清的石灰水中,生成的碳酸钙分别为x g和y g.则x与y的关系是( )
(A) x=2y (B) x = y
(C) x=12y (D) x=13y
解析:由化学反应方程式:2CO+O2
点燃
2CO2
CO2 + Ca(OH)2=CaCO3↓+ H2O,可得关系式:
2CO ~ 2CaCO3
56 200
7 g x
则有 56∶200 = 7 g∶x,解之得:x = 25 g.
由CO + O2点燃 CO2 CO2 + Ca(OH)2=CaCO3↓+ H2O,可得关系式:
CO ~ CaCO3
12 100
6 g y
则有 12∶100 = 6 g ∶y,解之得:y=50 g.
故x = y,故应选(C).
五、差量法
例5炭与碳酸钙的混合物在空气中受强热后,CaCO3完全分解,炭完全被氧化.如果生成的CO2的总质量等于原混合物的总质量,则原混合物中炭的质量分数为( )
(A) 32.1% (B) 17.4% (C) 42.3% (D) 50%
解析:根据题意,炭因生成CO2而增加的质量应等于CaCO3因分解而减少的CaO的质量.
设混合物中炭的质量为x,CaCO3的质量为y,则根据
C + O2点燃 CaO + CO2 质量增加
12 44 44-12 = 32
x32x12
CaCO3高温 CaO + CO2 质量减少
100 44 100-44 = 56
y56y100
结合题意,有32x12=
56y100,
xy=21100,则炭的质量分数为:
2121+100×100% = 17.4%.
六、分析推理法
例6已知同温、同压下同体积的任何气体都具有相同的分子数.将9 mL CO、CO2、O2的混合气体引爆,恢复到原状态时体积减少了1 mL,再通入到足量的NaOH溶液(2NaOH + CO2=Na2CO3 + H2O)中,体积又减少了5 mL,原混合气体中CO、O2、CO2的体积比可能是( )
(A) 1 ∶3∶4 (B) 5∶1∶3
(C) 3 ∶1∶5 (D) 2∶4 ∶3
解析:(1) 9 mL混合气体点燃 8 mL气体NaOH 剩3 mL气体,说明8 mL气体中CO2的含量为5 mL,剩3 mL气体或为CO,或为O2.
(2) 若剩余的3 mL气体为CO,则根据反应式2CO + O2点燃CCO2并结合题意,可知原9 mL气体中O2为1 mL,CO为2+3=5 (mL),CO2为9-1-5 = 3 (mL),即原混合气体CO、O2、CO2的体积比为5∶1 ∶3. (3) 若剩下的3 mL气体为O2,同理可知原混合气体中CO为2 mL,O2为1 + 3 = 4 (mL),CO2为9-2-4 = 3 (mL),则CO、O2、CO2的体积比为2∶4∶3.
综上分析,可知本题应选(B)(D).
七、规律法
例7某有机物完全燃烧生成CO2和H2O时,消耗有机物分子和氧分子的个数比等于1∶3,该有机物是( )
(A) CH4 (B) C2H6 (C) C3H6
(D) C2H6O
解析:生成CO2、H2O时,有机物分子中的每个碳原子需消耗1个氧分子,每4个氢原子需消耗1个氧分子.有机物分子中的每个氧原子可与本身的2个氢原子结合H2O.依此规律确定题给有机物分子和所消耗O2分子的个数比分别为:
(A) CH4 1∶2
(B) C2H6 1∶3.5
(C) C3H6 1∶ 4.5
(D) C2H6O→C2H4(H2O) 1∶3
显见,该有机物为C2H6O,故应选(D).
八、平均值法
例810 g某不纯物与足量的稀盐酸完全反应后产生的CO2为4.4 g,这种混合物可能是( )
(A) CaCO3 Na2CO3 (B) Na2CO3 MgCO3
(C) BaCO3 CaCO3 (D) K2CO3 MgCO3
解析:假定该混合物为“纯净物”,并设其化学式为MCO3,其相对分子质量为x,则根据
MCO3 + 2HCl = MCl2 + CO2↑+ H2O
x 44
10 g 4.4 g
则有 x∶44 = 10 g∶ 4.4 g,解之得:x = 100.即混合物的平均相对分子质量为100.
选项(A)、(C)中混合物的平均分子质量都分别大于100,选项(B)、(D)中混合物的平均分子质量都分别在小于106、大于84之间或小于138、大于84之间.故应选(B)、(D).
九、守恒法
例9已知在相同的温度和压强下,任何气体的体积与它的分子数都成正比.向1体积空气中混入1体积CO2,使它们在高温下跟足量的焦炭反应.假设O2和CO2都转化为CO,则反应后气体中CO的体积分数约为( )
(A) 33.3% (B) 50% (C) 67% (D) 75%
解析:因同温同压下任何气体的体积与它的分子数成正比,故化学方程式中气体物质化学式前的系数即为体积数.又知在1体积空气中O2占15体积,N2占
45体积.
与本题有关的反应有:C + O2点燃CO2 CO2 + C高温2CO,因O2与CO2都转化为CO,故由氧原子守恒可知,O2和CO2中氧原子数之和等于CO中的氧原子数.
设CO的体积为x,则
15×2+1×2=x,解之得:x=
125.则CO的体积分数为:
12/5
12/5×4/5× 100% = 75%.故应选(D).
十、假设法
例10经测定知,由Na2CO3和CaCO3组成的混合物中,碳元素的质量分数为11.64%,据此可确定的质量分数或质量比是( )
①钠元素的质量分数;②钙元素的质量分数;③氧元素的质量分数;④CaCO3的质量分数;⑤Na2CO3的质量分数;⑥Na2CO3与CaCO3的质量比.
(A) 都不能确定 (B) 只能确定②
(C) 能确定④⑤⑥ (D) 都能确定
解析:设混合物的质量为100 g,其中Na2CO3的质量为x,
则CaCO3的质量为 (100-x).则据题意有:
x×12106×100%+(100-x)×12100×100%
= 100 g × 11.64%,解之得:x = 53 g,则100-x= 47 g.即混合物中Na2CO3与CaCO3的质量比为53∶47.进而知混合物中Na2CO3的质量分数为53%,CaCO3的质量分数为47%.
混合物中钠元素的质量分数为:
53 g×2NaNa2CO3×100%100 g×100%=
53 g×46100100 g
×100%=
23%.
混合物中钙元素的质量分数为:
1-23%-18.8%-11.64%=46.56%.
有上述求解过程可知,题中所列各项都能够确定,故应选(D).
一、排除法
例1以下所述二氧化碳的用途中,既与它的物理性质有关,又与它的化学性质有关的是( )
(A) 制干冰 (B) 制化肥
(C) 制纯碱 (D) 用来灭火
解析:制干冰,只是CO2的状态发生改变,只与物理性质有关,排除了选项(A);制化肥、制纯碱,CO2参加了化学反应,有新物质生成,只与化学性质有关,排除了选项(C);用CO2来灭火,既利用了CO2不能燃烧、不支持燃烧的化学性质,又利用了CO2的密度比空气大的物理性质.故应选(D).
二、淘汰法
例2某混合物经高温灼烧后可产生一种使澄清的石灰水变浑浊的气体.向灼热的残渣中滴入盐酸,残渣完全消失,且放出一种能与金属氧化物发生氧化还原反应的单质气体.该混合物的组分可能是( )
(A) Fe2O3、CuO、C (B) Fe2O3、CaCO3
(C) CaCO3、CuO、C (D) CaCO3、Fe2O3、C
解析:选项(A)、(C)中都有CuO和C,高温灼烧时都会生成CuO,但残渣不能完全溶于盐酸.选项(B)中的物质经高温灼烧后的残渣是Fe2O3和CaO,二者与盐酸反应时是不可能生成具有还原性的单质气体.因此应选(D).
三、赋值法
例3取一定质量的CO和CO2的混合气体,将其通入足量的Ba(OH)2溶液中,充分反应后过滤,发现所得沉淀的质量和所取混合气体的质量相等.混合气体中碳原子与氧原子的个数比为( )
(A) 1∶1 (B) 1∶2
(C) 28∶44 (D) 181∶209
解析:因CO2的相对分子质量为44,Ba(OH)2的相对分子质量为197,故可指定生成的BaCO3的质量为197 g.显然参加反应的CO2的质量必为44 g.
由题给条件知,m(BaCO3)=m(CO)+m(CO2),CO的质量为197-44 = 153 g,原混合气体中CO分子与CO2分子个数比为:
15328
∶4444= 153∶28.则原混合气体中碳、氧原子的个数比为:(153 + 28)
∶(153 + 28 × 2) = 181∶209.应选(D).
四、关系式法
例4分别使7 g 一氧化碳和6 g炭完全燃烧,将生成的二氧化碳分别通入足量的澄清的石灰水中,生成的碳酸钙分别为x g和y g.则x与y的关系是( )
(A) x=2y (B) x = y
(C) x=12y (D) x=13y
解析:由化学反应方程式:2CO+O2
点燃
2CO2
CO2 + Ca(OH)2=CaCO3↓+ H2O,可得关系式:
2CO ~ 2CaCO3
56 200
7 g x
则有 56∶200 = 7 g∶x,解之得:x = 25 g.
由CO + O2点燃 CO2 CO2 + Ca(OH)2=CaCO3↓+ H2O,可得关系式:
CO ~ CaCO3
12 100
6 g y
则有 12∶100 = 6 g ∶y,解之得:y=50 g.
故x = y,故应选(C).
五、差量法
例5炭与碳酸钙的混合物在空气中受强热后,CaCO3完全分解,炭完全被氧化.如果生成的CO2的总质量等于原混合物的总质量,则原混合物中炭的质量分数为( )
(A) 32.1% (B) 17.4% (C) 42.3% (D) 50%
解析:根据题意,炭因生成CO2而增加的质量应等于CaCO3因分解而减少的CaO的质量.
设混合物中炭的质量为x,CaCO3的质量为y,则根据
C + O2点燃 CaO + CO2 质量增加
12 44 44-12 = 32
x32x12
CaCO3高温 CaO + CO2 质量减少
100 44 100-44 = 56
y56y100
结合题意,有32x12=
56y100,
xy=21100,则炭的质量分数为:
2121+100×100% = 17.4%.
六、分析推理法
例6已知同温、同压下同体积的任何气体都具有相同的分子数.将9 mL CO、CO2、O2的混合气体引爆,恢复到原状态时体积减少了1 mL,再通入到足量的NaOH溶液(2NaOH + CO2=Na2CO3 + H2O)中,体积又减少了5 mL,原混合气体中CO、O2、CO2的体积比可能是( )
(A) 1 ∶3∶4 (B) 5∶1∶3
(C) 3 ∶1∶5 (D) 2∶4 ∶3
解析:(1) 9 mL混合气体点燃 8 mL气体NaOH 剩3 mL气体,说明8 mL气体中CO2的含量为5 mL,剩3 mL气体或为CO,或为O2.
(2) 若剩余的3 mL气体为CO,则根据反应式2CO + O2点燃CCO2并结合题意,可知原9 mL气体中O2为1 mL,CO为2+3=5 (mL),CO2为9-1-5 = 3 (mL),即原混合气体CO、O2、CO2的体积比为5∶1 ∶3. (3) 若剩下的3 mL气体为O2,同理可知原混合气体中CO为2 mL,O2为1 + 3 = 4 (mL),CO2为9-2-4 = 3 (mL),则CO、O2、CO2的体积比为2∶4∶3.
综上分析,可知本题应选(B)(D).
七、规律法
例7某有机物完全燃烧生成CO2和H2O时,消耗有机物分子和氧分子的个数比等于1∶3,该有机物是( )
(A) CH4 (B) C2H6 (C) C3H6
(D) C2H6O
解析:生成CO2、H2O时,有机物分子中的每个碳原子需消耗1个氧分子,每4个氢原子需消耗1个氧分子.有机物分子中的每个氧原子可与本身的2个氢原子结合H2O.依此规律确定题给有机物分子和所消耗O2分子的个数比分别为:
(A) CH4 1∶2
(B) C2H6 1∶3.5
(C) C3H6 1∶ 4.5
(D) C2H6O→C2H4(H2O) 1∶3
显见,该有机物为C2H6O,故应选(D).
八、平均值法
例810 g某不纯物与足量的稀盐酸完全反应后产生的CO2为4.4 g,这种混合物可能是( )
(A) CaCO3 Na2CO3 (B) Na2CO3 MgCO3
(C) BaCO3 CaCO3 (D) K2CO3 MgCO3
解析:假定该混合物为“纯净物”,并设其化学式为MCO3,其相对分子质量为x,则根据
MCO3 + 2HCl = MCl2 + CO2↑+ H2O
x 44
10 g 4.4 g
则有 x∶44 = 10 g∶ 4.4 g,解之得:x = 100.即混合物的平均相对分子质量为100.
选项(A)、(C)中混合物的平均分子质量都分别大于100,选项(B)、(D)中混合物的平均分子质量都分别在小于106、大于84之间或小于138、大于84之间.故应选(B)、(D).
九、守恒法
例9已知在相同的温度和压强下,任何气体的体积与它的分子数都成正比.向1体积空气中混入1体积CO2,使它们在高温下跟足量的焦炭反应.假设O2和CO2都转化为CO,则反应后气体中CO的体积分数约为( )
(A) 33.3% (B) 50% (C) 67% (D) 75%
解析:因同温同压下任何气体的体积与它的分子数成正比,故化学方程式中气体物质化学式前的系数即为体积数.又知在1体积空气中O2占15体积,N2占
45体积.
与本题有关的反应有:C + O2点燃CO2 CO2 + C高温2CO,因O2与CO2都转化为CO,故由氧原子守恒可知,O2和CO2中氧原子数之和等于CO中的氧原子数.
设CO的体积为x,则
15×2+1×2=x,解之得:x=
125.则CO的体积分数为:
12/5
12/5×4/5× 100% = 75%.故应选(D).
十、假设法
例10经测定知,由Na2CO3和CaCO3组成的混合物中,碳元素的质量分数为11.64%,据此可确定的质量分数或质量比是( )
①钠元素的质量分数;②钙元素的质量分数;③氧元素的质量分数;④CaCO3的质量分数;⑤Na2CO3的质量分数;⑥Na2CO3与CaCO3的质量比.
(A) 都不能确定 (B) 只能确定②
(C) 能确定④⑤⑥ (D) 都能确定
解析:设混合物的质量为100 g,其中Na2CO3的质量为x,
则CaCO3的质量为 (100-x).则据题意有:
x×12106×100%+(100-x)×12100×100%
= 100 g × 11.64%,解之得:x = 53 g,则100-x= 47 g.即混合物中Na2CO3与CaCO3的质量比为53∶47.进而知混合物中Na2CO3的质量分数为53%,CaCO3的质量分数为47%.
混合物中钠元素的质量分数为:
53 g×2NaNa2CO3×100%100 g×100%=
53 g×46100100 g
×100%=
23%.
混合物中钙元素的质量分数为:
1-23%-18.8%-11.64%=46.56%.
有上述求解过程可知,题中所列各项都能够确定,故应选(D).