高考化学学案鲁科版 第3章 自然界中的元素 第1节 碳的多样性学案.docx

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高考化学学案鲁科版第3章自然界中的元素第1节碳的多样性学案

第1节　碳的多样性

考纲定位

全国卷5年考情

1.掌握碳单质及其重要化合物的主要性质及应用。

2.了解碳单质及其重要化合物对环境质量的影响。

3.了解碳及其重要化合物的制备方法。

2017年：

Ⅱ卷T13（B）；Ⅲ卷T11（C）

2016年：

Ⅰ卷T8（D）；Ⅱ卷T7、T12；Ⅲ卷T7（A）

2015年：

Ⅰ卷T26；Ⅱ卷T10（B）、T13（D）

2014年：

Ⅰ卷T8、T13（CD）；Ⅱ卷T7（A、B）、T9（B）、T10（B、C）

2013年：

Ⅰ卷T7（D）；Ⅱ卷T9（B）、T10（C）

考点1|碳单质及其氧化物的性质

（对应学生用书第47页）

[考纲知识整合]

1．碳元素的原子结构与存在

碳元素位于元素周期表中第2周期ⅣA族，原子结构示意图为在自然界中既有游离态的碳又有化合态的碳。

2．碳单质的多样性

（1）同素异形体

由同一种元素组成的性质不同的单质。

碳元素的同素异形体有C60、石墨、金刚石，氧元素的有O2和O3，磷元素的有红磷和白磷。

（2）碳的三种常见同素异形体的结构

正六边形和正五边形排列　每一层形成平面,正六边形结构　正四面体和,网状结构

提醒：

（1）碳单质的结构不同导致物理性质不同，但化学性质相似。

（2）同素异形体之间的转化是化学变化，但不是氧化还原反应。

（3）碳的物理性质和用途（用短线连接起来）：

【提示】　①—c　②—a　③—d　④—b

（4）碳单质的化学性质：

①与O2的反应（用化学方程式表示）：

O2不足：

2C＋O22CO。

O2充足：

C＋O2CO2。

②与其他物质的反应（用化学方程式表示）：

与CuO反应：

2CuO＋C2Cu＋CO2↑（可用于金属的冶炼）；

与SiO2反应：

SiO2＋2CSi＋2CO↑。

与CO2反应：

C＋CO22CO（用于炼铁还原剂的制备）；

与水蒸气反应：

C＋H2O（g）CO＋H2（制水煤气）。

与浓硫酸反应：

C＋2H2SO4（浓）CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。

3．一氧化碳和二氧化碳

（1）物理性质

颜色

状态

气味

密度

溶解性

毒性

CO

无色

气体

无味

与空气相当

不溶于水

有毒

CO2

无色

气体

无味

ρCO2>ρ空气

微溶于水

无毒

（2）化学性质（写出有关的化学方程式）

（3）实验室制取CO2的原理

CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O。

（4）用途

①CO用作炼钢、炼铁的还原剂。

②CO2用于制饮料、碳酸盐，作制冷剂。

[高考命题点突破]

命题点1　碳及其氧化物的主要性质及其探究

1．下列说法正确的是________（填序号）。

（1）（2017·全国Ⅲ卷）燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放

（2）（2016·全国Ⅱ卷）燃料燃烧产物CO2是温室气体之一

（3）（2016·四川高考）将某溶液与稀盐酸反应产生的气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，说明该溶液中一定含有CO

（4）（2016·四川高考）标准状况下，5.6LCO2气体中含有氧原子数为0.5NA

（5）（2016·海南高考）将澄清石灰水滴入某溶液证明其中存在CO

（6）（2014·全国Ⅱ卷）利用如图装置除去CO气体中的CO2气体

（7）（2015·江苏高考）元素碳的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体

（8）（2013·江苏高考）甲、乙、丙均含有相同的某种元素，它们之间具有转化关系：

甲乙丙，若甲为焦炭，则丁可能是O2

（9）（2017·全国Ⅲ卷）含石墨烯的电极中石墨烯作用主要是提高电极的导电性

【答案】　

（2）（4）（8）（9）

2．甲气体可发生如下变化：

甲气体乙气体丙气体乙气体丁固体。

则甲、乙、丙、丁分别为（　　）

A．CO2、CO、O2、CaO

B．O2、CO、CO2、CaCO3

C．O2、CO2、CO、CaCO3

D．CO、CO2、O2、Ca（OH）2

C　[根据实验过程中的现象可依次确定丁为CaCO3，乙为CO2，丙为CO，甲为O2。

]

3．（2018·信阳模拟）为检验二氧化碳气体中是否混有一氧化碳，某课外兴趣小组的同学设计了如图所示的实验装置：

根据装置回答问题：

【导学号：

95160050】

（1）A装置的作用是___________________________________________。

（2）实验后怎样处理尾气________，发生反应的化学方程式为___________________________。

（3）若实验时观察到_______________________________________________

_____________________________________________________________，

则证明原气体中一定含有一氧化碳。

【解析】　

（1）除去混合气体中的CO2时，可先将混合气体通入盛有浓NaOH溶液的洗气瓶中，故A装置的作用是吸收CO2，以排除对下面实验的干扰。

（2）CO有毒，故将CO点燃生成CO2才能排放到空气中。

（3）CO还原CuO的实验现象是黑色粉末变成红色，故利用这一现象来证明原气体中一定含有CO。

【答案】　

（1）吸收CO2

（2）点燃　2CO＋O22CO2

（3）B中无明显现象，装置C中黑色粉末变成光亮的红色，D中澄清石灰水变浑浊

确认混合气体（CO、CO2）中含有CO气体的实验设计方法

各装置的作用是：

A——除去混合气体中的CO2气体

B——检验混合气体中CO2是否除尽

C——CO还原CuO：

CO＋CuOCu＋CO2

D——验证CO的氧化产物CO2

E——除去尾气中的CO2气体

F——除去尾气中的CO气体，防止污染环境

确定混合气体中含有CO气体的实验现象是：

C中的物质由黑色变成光亮的红色，B中无明显现象，D中的澄清石灰水变浑浊。

写出除去下列气体中混有的杂质（括号内为杂质）可采取的方法。

（1）CO（CO2）：

_____________________________________________________。

（2）CO2（CO）：

________________________________________。

（3）CO2（O2）：

_______________________________________________。

（4）CO2（SO2）：

___________________________________________________。

（5）CO2（HCl）：

_________________________________________________。

【答案】　

（1）通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶　

（2）通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管　（3）通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管　（4）通过盛有饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液的洗气瓶　（5）通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶

命题点2　CO2与碱反应的产物判断

4．往100mLNaOH溶液中通入CO2，充分反应后，在减压和较低温度下，小心将溶液蒸干，得白色固体M。

通入CO2的体积V（CO2）/mL（标准状况下，下同）与M的质量W/g的关系如图所示。

（1）A点时，白色固体M的化学式为________，通入CO2的体积为________mL。

（2）C点时，白色固体M的化学式为________，通入CO2的体积为________mL。

（3）推算B点时M的组成________（用化学式表示）及通入CO2气体的体积为________mL。

【解析】　首先NaOH转化为Na2CO3，继续通CO2又转化为NaHCO3，结合图形得出：

A点M为Na2CO3，V（CO2）＝1120mL；C点M为NaHCO3，V（CO2）＝2240mL；B点为Na2CO3和NaHCO3的混合物，由守恒法求出V（CO2）＝1792mL。

【答案】　

（1）Na2CO3　1120　

（2）NaHCO3　2240

（3）Na2CO3和NaHCO3　1792

当n（OH－）∶n（CO2）的值不同时产物如下：

考点2|碳酸钠和碳酸氢钠

（对应学生用书第49页）

[考纲知识整合]

1．Na2CO3与NaHCO3的物理性质

名称

碳酸钠

碳酸氢钠

化学式

Na2CO3

NaHCO3

俗名

纯碱或苏打

小苏打

颜色、状态

白色粉末

细小白色晶体

水溶性

易溶于水

水中易溶，比Na2CO3的溶解度小

提醒：

因NaHCO3的溶解度较小，将CO2通入到饱和Na2CO3溶液时，开始无明显现象，后有沉淀析出。

2．Na2CO3与NaHCO3的化学性质

（1）热稳定性

①Na2CO3性质稳定，受热难分解。

②NaHCO3性质不稳定，受热易分解，化学方程式为

2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。

（2）与酸（足量盐酸）反应（填写化学方程式）

①Na2CO3：

Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O。

②NaHCO3：

NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。

（3）与碱液反应（将下列化学方程式补充完整）

①与NaOH溶液

②与石灰水（足量）

提醒：

Na2CO3与NaHCO3的转化

Na2CO3NaHCO3

[应用体验]

正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）在酒精灯加热条件下，Na2CO3、NaHCO3固体都会分解。

（　　）

（2）向Na2CO3饱和溶液中通入CO2，会有NaHCO3晶体析出，说明了溶解度Na2CO3大于NaHCO3。

（　　）

（3）苏打是面包发酵粉的主要成分之一。

（　　）

（4）用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和碳酸钠溶液。

（　　）

（5）Na与H2反应可生成NaH，NaH与H2O反应时，NaH作还原剂。

（　　）

（6）用热的纯碱溶液清洗炊具上的油污时，不涉及化学变化。

（　　）

（7）（2015·全国Ⅱ卷）将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液，立即产生气泡。

（　　）

（8）利用加热法可以除去Na2CO3固体中的NaHCO3。

（　　）

（9）Na2CO3溶液呈碱性的原因是CO＋H2OHCO＋OH－。

（　　）

（10）（2015·全国Ⅱ卷，改编）1L0.1mol/L的Na2CO3溶液中CO、HCO和H2CO3的粒子数之和为0.1NA。

（　　）

（11）（2014·全国Ⅱ卷）碳酸氢钠受热分解实验如图所示。

（　　）

【提示】　

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）√　（5）√　（6）×　（7）×　（8）√　（9）√　（10）√　（11）×

[高考命题点突破]

命题点1　Na2CO3与NaHCO3的性质比较与鉴别

1．现有两瓶失去标签的同浓度的Na2CO3和NaHCO3无色溶液，请提出简便的鉴别方法，其中不合理的是（　　）

①用干燥的pH试纸检验，pH大的是Na2CO3

②取同量的溶液于两支试管中，各滴入酚酞溶液，红色较深的是Na2CO3

③取同量的溶液于两支试管中，加热，有气泡产生的是NaHCO3

④取同量的溶液于两支试管中，逐滴加入稀盐酸，开始就有气体放出的是NaHCO3

⑤取同量的溶液于两支试管中，滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3

⑥取同量的溶液于两支试管中，滴加Ba（OH）2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3

A．①②　　　　　　　B．③⑥

C．④⑤D．②⑤

B　[①Na2CO3、NaHCO3溶液均因水解呈碱性，同温度相同物质的量浓度的两溶液，Na2CO3水