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(8分)阅读下列科普短文,回答问题。碳元素是人类接触和利用最早的元素之一。从金刚石、石墨到$$\mathrm{C}_{60}$$,碳单质家族成员众多,并且不断有新成员加入,如石墨烯等。石墨烯是从石墨中剥离出来的单层碳原子晶体,是目前世界上最薄、最坚硬、导电性能最好的材料。它有望在现代科技领域引发一场革命。在新能源汽车领域,石墨烯电池具有快充、长寿命等优点,其工作原理是利用锂离子($$\mathrm{Li}^{+}$$)在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭。工业上可用甲烷($$\mathrm{CH}_{4}$$)气体在高温和催化剂的作用下分解制取石墨烯,同时产生氢气。碳单质的多样性及其广泛应用,展现了物质世界的奇妙与科学的无穷魅力。 (1)金刚石和石墨的物理性质存在巨大差异的原因是(1)。 (2)石墨烯属于(2)(填“单质”或“化合物”),文中提到的石墨烯的物理性质有(3)(写出一点即可)。 (3)石墨烯电池工作时,$$\mathrm{Li}^{+}$$带(4)(填“正”或“负”)电荷,在电极间穿梭时发生的是(5)(填“物理变化”或“化学变化”)。 (4)工业上制取石墨烯的化学方程式为(6),该反应的基本类型是(7)。 (5)下列说法正确的是(8)(填字母)。 A. 碳单质在常温下化学性质稳定 B. $$\mathrm{C}_{60}$$是由碳原子构成的 C. 石墨烯的发现为碳单质家族增添了新成员 D. 甲烷分解制取石墨烯的过程中,原子的种类和数目均发生改变【缺少答案,请补充】
(10分)某兴趣小组对氯酸钾($$\mathrm{KClO}_{3}$$)分解反应的催化剂进行研究,并在教师的指导下,完成了如下探究。 Ⅰ. 催化剂种类的探究在相同的加热条件下,用下图装置(试管 + 导气管 + 集气瓶 + 水槽)完成本实验。 | 编号 | $$\mathrm{KClO}_{3}$$质量/g | 催化剂 | 催化剂质量/g | 收集50mLO₂所需时间/s | |------|------------------|--------|--------------|------------------| | 实验1 | 5 | - | - | 171 | | 实验2 | 5 | $$\mathrm{MnO}_{2}$$ | 0.5 | 49 | | 实验3 | 5 | $$\mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3}$$ | 0.5 | 58 | | 实验4 | 5 | $$\mathrm{KCl}$$ | 0.5 | 154 | (1)设置实验1的目的是(1)。 (2)表中所列三种催化剂中,催化效果最好的是(2),判断依据是(3)。 (3)维持加热条件不变,用实验1的原料继续收集50mL $$\mathrm{O}_{2}$$,所需时间(4)171s(填“大于”、“等于”或“小于”),原因是(5)。 (4)要比较$$\mathrm{KClO}_{3}$$分解反应中不同催化剂的催化效果,除了测量收集50mL $$\mathrm{O}_{2}$$所需时间外,还可以测量(6)。 Ⅱ. 催化剂质量的探究(5)探究$$\mathrm{MnO}_{2}$$用量对$$\mathrm{KClO}_{3}$$分解反应速率的影响。每次均用5g $$\mathrm{KClO}_{3}$$与不同质量的$$\mathrm{MnO}_{2}$$混合,在相同加热条件下测量收集50mL $$\mathrm{O}_{2}$$所需时间,得到下图(横坐标为$$\mathrm{MnO}_{2}$$质量/g,纵坐标为时间/s,曲线趋势:$$\mathrm{MnO}_{2}$$质量0-0.7g时,时间随质量增加快速下降;0.7g后,时间基本不变)。由图可知,$$\mathrm{MnO}_{2}$$用量对反应速率的影响是(7)。当$$\mathrm{MnO}_{2}$$用量超过0.7g时,反应速率几乎不变,原因是(8)。 Ⅲ. 回收催化剂(6)将实验2反应后的固体剩余物溶解、过滤、洗涤、干燥,称量得到0.5g黑色固体,其目的是(9)。若过滤时发现滤液浑浊,可能的原因是(10)(写一条)。【缺少答案,请补充】
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