鲁科版必修1第3章第1节碳的多样性第1课时学案.docx

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鲁科版必修1第3章第1节碳的多样性第1课时学案

第1课时多种多样的碳单质广泛存在的含碳化合物

1•掌握Na2CO3和NaHCOs的主要性质。

2•掌握Na2CO3和NaHCOs的鉴别与除杂。

细读教材记主干

、多种多样的碳单质

1.碳在自然界中的存在

游离态:

如金刚石、石墨等

碳元素的存在形态化合态:

如二氧化碳、大理石等

2.同素异形体

(1)概念:

由同一种元素组成的性质不同的几种单质。

(2)实例:

O2与。

3、红磷与白磷、金刚石与石墨及060°

3.碳的同素异形体比较

、、、物质

内容

金刚石(C)

石墨(C)

C60

外观

无色透明晶体

深灰色、不透明的片状固

灰黑色固体

结构

由碳原子构成的正四面

r由平面六边形构成的层

由正六边形和正五边形

体结构

状结构

排列而成的球状分子

硬度

极高

质软,在纸上可留痕迹

导电性

不导电

易导电

不导电

、广泛存在的含碳化合物

1.含碳化合物

(1)有机物:

女口CH4、CH3COOH、淀粉等。

氧化物^liCOA'On等

碳酸盐:

如方斛石(CaCO3几白云石

[CaMgtCOa)2],菱镁矿MgCO3,菱铁矿

(FeCOy),纯碱或苏打<Na.COs)*小苏打

2.Na2CO3和NaHCO3

(1)两者都是白色固体。

(2)都能与盐酸反应。

Na2CO3与盐酸反应的离子方程式为:

CO厂+2H===H?

O+CO2±°

NaHCO3与盐酸反应的离子方程式为:

HCO^+H十===哉0+CO2丄。

3.Na2CO3和NaHCO?

性质的比较

碳酸盐

Na2CO3(碳酸钠)

NaHCO3(碳酸氢钠)

俗名

纯碱(或苏打)

小苏打

色、态

白色固体

白色固体

水溶性

溶解度较大

溶解度较小(比

Na2CO3的小)

与H+反应

CO—F2H===

CO2^+H2O

HCOt+H===

CO2f+H2O

与OH7反应

HCO3+OH===

COF+H2O

与石灰水反应

Ca2++COF

===CaCO3J

Ca2++OH7+HCO3===CaCO3J+H2O;

Ca2+2OH+

2HCO3===CaCO3J+co3+2H2O

与CaCl2

Ca2++COF

===CaCO3J

稳定性

稳定

2NaHCO3Na2C

O3+CO2f+H2O

相互转化

Na2CO3②加人5

NaHCO3

用途

制玻璃、造纸、试剂

发酵粉、治胃酸过多

[重点剖析]

1.Na2CO3溶液与盐酸反应

Na2CO3溶液与盐酸反应时,滴加顺序不同,实验现象不同,产生的CO2的量也可能

不同。

(2)不用其他试剂可将稀盐酸和Na2CO3溶液鉴别开。

[典例印证]

[例题1]有15mL2molL71的H2SO4溶液与15mL3molL一1的Na2CO3溶液,欲使其

反应产生CO2的量最多,则正确的操作是()

A.把两种溶液快速混合并不断搅拌

B•把两种溶液缓慢混合并不断搅拌

C.把H2SO4溶液滴加到Na2CO3溶液中

D.把W2CO3溶液滴加到H2SO4溶液中

[解析]n(H+)=0.015x2X2mol=0.06mol,

2_

n(CO3)=0.015X3mol=0.045mol。

因:

CO^->HCO_>CO2f,且n(CO3_)

CO2最多,须把Na2CO3溶液滴加到H2SO4溶液中。

[答案]D

22

CO3_分步结合H+,待CO3_全部转化为HCO-后,若再有H+剩余,HCO-可再结合H

+生成CO2。

2

(1)当n(CO3_)>n(H+),Na2CO3溶液滴入盐酸中有气体生成,反滴则无气体放出。

22

(2)当n(CO3_)

(3)当n(H+)>2n(CO3_),无论滴加顺序如何,生成CO2一样多。

1.[双选]关于Na2CO3和NaHCO3的下列说法中正确的是()

A.Na2CO3比NaHCOs易溶于水

B.NaHCO3比Na2CO3稳定

C.石灰水能和NaHCO3反应,不与Na2CO3反应

D.等物质的量的Na2CO3和NaHCOs与盐酸完全反应,消耗盐酸的物质的量之比为2:

1

解析:

选A、DNa2CO3比NaHCO3的溶解度大,故A项正确;Na2CO3与NaHCO3分

别与HCI反应时根据方程式Na2CO3+2HCI===2NaCI+CO2f+出0;NaHCO3+HCI===NaCI

+CO2f+H2O得知消耗HCI为2:

1,故D项正确。

[重点剖析]

1.鉴别

原理

步骤

有关化学方程式

取少量样品加热,能

利用二者的热稳定性

够产生使澄清石灰水

2NaHCO3—

不同

变浑浊的气体的为

A

Na2CO3+CO2+

NaHCO3,无明显现象

H2O

的为Na2CO3

CaCC^v+HZO

的为Na2CO3匚厲TKHlh

CaCC^v+II2O

续表

原理

步骤

有关化学方程式

利用二者与少量盐酸反应的

现象不同

取少量的样品于试管中,溶于水并配成稀溶液,分别逐滴加入稀盐酸,立即有气体产生的是NaHCO3,在加入一定量的稀盐酸后,才逐渐有气体产生

的溶液是Na2CO3

NaHCO3+HCI===NaCI+

H2O+CO2;

W2CO3+HCI(少量)

===NaHCO3+NaCI

利用与Ca2+能否产生沉淀

取二者少量制成溶液,加入

CaCl2溶液,有沉淀生成的为

Na2CO3,无沉淀生成的为

NaHCO3

Na2CO3+CaCl2===CaCO3+

2NaCI

2•除杂(括号内为杂质)

 

Na2CO3(NaHCO3)

NaHCO3(Na2CO3)

固体

加热2NaHCO3=====Na2CO3

+H2O+CO2f

加水制成饱和溶液,通入足量

CO2,结晶过滤

溶液

加适量NaOH溶液:

Na2CO3

+出0+CO2===2NaHCO3

通入CO2;NaHCO3+

NaOH===Na2CO3+出0

[特别提醒]

区别Na2CO3和NaHCO3不能用Ba(OH)2[或Ca(OH)2]溶液,原因是二者均能产生沉淀:

Na2CO3+Ba(OH)2===BaCO3J+2NaOH,

2NaHCO3+Ba(OH)2===BaCO3J+Na2CO3+2出0。

[典例印证]

[例题2]现有两瓶白色固体化学药品,一瓶为Na2CO3,另一瓶为NaHCO3。

下列方法

中无法将其鉴别的是()

A.加热

B.两者分别与同浓度的稀盐酸反应

C.溶于水,加入CaCl2溶液

D.两者分别加入NaOH溶液或Ba(OH)2溶液

[解析]加热时,试管内壁有较多水珠生成,且生成使澄清石灰水变浑浊的气体的是

NaHC03,A项可以。

与同浓度的稀HCI反应,可根据产生气泡的速度不同鉴别,B项可以。

Na2CO3与CaCl2反应生成沉淀,NaHC03与CaCb不反应,C项可以。

两者与氢氧化钠溶液混合后均没有明显现象,与Ba(OH)2都能反应,都有白色沉淀生成,现象完全相同,D项无

法鉴别。

[答案]D

2.有两试管分别装有Na2CO3和NaHCOs溶液,下列操作或判断正确的是()

万案

操作

判断

A

分别加入澄清石灰水

产生沉淀者为Na2CO3

B

分别加入等浓度的稀盐酸

反应较剧烈者为Na2CO3

C

分别加入CaCl2溶液

产生沉淀者为Na2CO3

D

逐滴加入等浓度的盐酸

立即产生气泡者为Na2CO3

解析:

选CA项,发生的反应分别为:

Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3J+2NaOH,2NaHCO3+Ca(OH)2===CaCO3J+Na2CO3+2出0,两者现象相同(产生白色沉淀);B项,滴加等浓度的稀盐酸时NaHCO3溶液反应较剧烈;C项,Na2CO3与CaCb发生反应:

Na2CO3+CaCl2===CaCO3J+2NaCI,产生白色沉淀,NaHCO3与CaCb不反应;D项,逐滴加入盐酸时,NaHCO3立即产生气泡,Na2CO3开始无气泡产生,过一会儿才产生气泡。

题组一碳单质及其化合物

1.下列说法中正确的是()

A.金刚石、石墨和C60性质不同的根本原因是所含碳原子的数目不同

B.金刚石、石墨和C60在氧气中完全燃烧都生成二氧化碳

C.C60和P4互为同素异形体

D.H2O和H2O2互为同素异形体

解析:

选B金刚石、石墨和C60性质不同的根本原因是结构不同,与所含碳原子数的

多少无关,A项错误;同素异形体是由同种元素组成的不同单质,而C60和P4是由不同元素

组成的不同单质,故二者不属于同素异形体,C项错误;H2O和H2O2属于化合物而非单质,

D项错误。

2.气体X与赤热的炭反应得到一种无色气体Y,丫和灼热的氧化铁反应又得到X和铁,

则X和Y依次是()

A.CO、CO2B.H2O(g)、H2

解析:

选DY能将FQ2O3还原为Fe,则Y具有还原性,又知Y是炭与气体X生成的,故Y为CO,X为CO2。

3•用短线连接I和H中相应的物质和用途

A.C60

B.金刚石①做电池的电极

C.石墨

2做多电路电车滑块

3做书写用的铅笔的笔芯

4用做车轮及船轴润滑剂

5用做刀具、钻具、轴承、拉丝模、硬

度计压痕器、锯片等

6制作饰品

7可做为新型催化剂或催化剂载体

解析:

碳元素存在金刚石、石墨和C60等多种同素异形体,由于它们的颜色、光泽、透明度、质地、导电性等物理性质不同,决定了它们有不同的用途。

石墨质软,具有润滑性和导电性,所以石墨可以用于制作铅笔芯、电极、电车滑块、润滑剂等;金刚石具有晶莹剔透、硬度大等性质,所以可用做装饰品和磨具等;C60具有的某些特性,有可能成为新型的催化

剂或催化剂载体。

答案:

A—⑦B—⑤⑥C—①②③④

题组二Na2CO3和NaHCO3的性质

4.判断正误

⑴可用氢氧化钙溶液鉴别Na2CO3与NaHCO3。

()

⑵将CO2气体通入Na2CO3溶液中,一定有晶体析出。

()

(3)可用加热的方法除去Na2CO3固体中的NaHCOs杂质。

()

⑷分别与等浓度的盐酸反应时,Na2CO3比NaHCO3反应更剧烈。

()

⑸Na2CO3可用于制发酵粉及治疗胃酸过多。

()

答案:

(1)x

(2)x(3)V⑷x(5)X

5•下列各组物质的无色溶液,不用其他试剂即可鉴别的是()

A.Ca(OH)2,Na2SO4,Na2CO3

B.NaHCO3,Ba(OH)2,H2SO4

C.HCl,NaOH,NaHSO4

D.Ca(OH)2,NaCO3,BaCl2

解析:

选BA项,溶液相互滴加时,Na2SO4滴入另外两种溶液中无明显现象,Ca(OH)2

和Na2CO3相互滴加现象相同,即产生大量沉淀,无法鉴别溶液;B项,溶液相互滴加能产

生两种白色沉淀的是Ba(OH)2,向两种白色沉淀中分别滴加NaHCOs或H2SO4,能够将一种

白色沉淀溶解的是H2SO4;C、D两项的溶液相互滴加时,也无法鉴别。

、选择题

1.如果国际社会能够就温室效应气体减排达成《后京都议定书》,到2020年发达国家

整体上会减排30%。

大气中CO2的含量增加会引起“温室效应”,自然界消耗CO2的反应

士亜阜/

主要是

A.CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O

B.CaCO3+CO2+H2O===Ca(HCO3)2

C.6CO2+6H20叶绿素〉C6Hi2O6(葡萄糖)+6O2

高温

D.CO2+C=====2CO

解析:

选C光合作用是自然界中消耗CO2的主要反应。

2.下列各组物质,不属于同素异形体的是()

A.金刚石和石墨B.白磷和红磷

C.Na2O和Na2O2D.氧气和臭氧

解析:

选C同素异形体的研究对象是单质。

3.下列各组物质不用任何外加试剂,只用胶头滴管和试管就能鉴别的是()

A.AgNO3溶液和NaCl溶液

B.BaCl2溶液和KHSO4溶液

C.CaCl2溶液和Na2CO3溶液

D.Na2CO3溶液和盐酸

解析:

选D不用外加试剂,只用胶头滴管和试管就能鉴别,必须是两种溶液改变顺序

互相滴加出现不同的现象才能鉴别。

D项,Na2CO3溶液滴入盐酸中:

Na2CO3+2HCl===2NaCl

+CO2T+H2O,盐酸滴入Na2CO3溶液中时:

HCI+Na2CO3===NaCl+NaHCO3>NaHCO3+HCI===NaCI+CO2T+H2O。

4.下列离子组在溶液中能大量共存的是()

A.Na+、Ca2+、HCO3-、CO32-

++2--

B.K+、H+、CO23-、HCO3-

C.Na、Ba、HCO3、OH

D.Ca2+、Ba2+、C「、HCO3

解析:

选DA项,Ca2++CO2-===CaCO3^;B项,H++HCOf===CO2t+出0,2日++COp===CO2t+出0;C项,HCOf+OH-===CO3-+出0,Ba2++CO;-===BaCO3「

5.[双选]关于Na2CO3和NaHCO3的说法中,正确的是()

A.Na2CO3的溶解度在相同条件下比NaHCOs的溶解度大,NaHCOs比NazCOs稳定

B.Na2CO3既可与CaCl2溶液反应,也可与石灰水反应

C.NaHCO3既可与CaCl2溶液反应,也可与石灰水反应

D.等物质的量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸反应,消耗HCI的物质的量之比为2:

1,而放出的气体的物质的量之比为1:

1

解析:

选B、D稳定性与溶解性无关,A不对;Na2CO3+CaCb===CaCO3J+2NaCI,

Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3J+2NaOH,B对。

NaHCO3与CaCl2溶液不反应,与石灰水反应生成CaCO3沉淀,C不对。

Na2CO3+2HCI===2NaCI+H2O+CO2t,NaHCO3+HCI===NaCI

+H2O+CO2t,当n(Na2CO3)=n(NaHCO3)时,消耗n(HCI)之比为2:

1,放出CO2气体物质的量相等,D对。

6.向碳酸钠浓溶液中逐滴加入稀盐酸直到不再产生二氧化碳气体为止,则在此过程中,

溶液中碳酸氢根离子浓度变化趋势可能是()

A.逐渐减小

B.逐渐增大

C.先逐渐增大,而后减小D.先逐渐减小,而后增大

解析:

选C反应过程可表示为:

先:

CO;-+H+===HCOy;后:

HCOj+H+===H2O+CO2t。

所以c(HCOy)先增大后减小。

7.为了检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度,现将g样品加热,其质量

2NaHCO3

Na2CO3+CO2+H2O

m(减少)

变为W2g,则该样品的纯度(质量分数)是()

84W2—53w1

A

A.31W1

84w1—W2

B.31W1

73w2—42w1C.

31W1

115w2—84w1

D.31W1

解析:

选A

2X84

106

62

W1—W2

84wi-wi\

解得x=31,将其带入下式可得:

wi—x84w2—53wi

w(Na2CO3)=气厂=一31W—,A项正确。

&不用任何试剂就能鉴别的一组物质是()

A.Na2CO3和NaHCO3B.Na2CO3和NaCI

C.Na2CO3和盐酸D.NaHCO3和盐酸

解析:

选C将盐酸逐滴滴加到Na2CO3溶液中,开始时无气体生成,而将Na2CO3溶

液滴加到盐酸中时,开始便有气体生成,滴加顺序不同,现象不同,不用其他试剂就能鉴别。

9.关于Na2CO3和NaHCO3性质的说法不正确的是()

A.热稳定性:

NaHCO3

B.在水中的溶解性:

NaHCO3

C.与盐酸反应的速率:

NaHCO3

D.等物质的量的W2CO3、NaHCO3分别与足量盐酸反应产生的CO?

质量相同

解析:

选CNa2CO3加热不分解,NaHCO3加热可分解:

2NaHCO3=====Na2CO3+H2O+CO2f,A项正确;相同条件下Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度,B项正确;NaHCOs与盐酸反应速率比Na2CO3快,C项错;由反应Na2CO3+2HCI===2NaCI+H2O+CO2T,NaHCO3+HCI===NaCI+H2O+CO2T可知,当Na2CO3、NaHCO3物质的量相同时,与足量盐酸反应,产生的CO2相同,D项正确。

10.为除去括号内的少量杂质,所选用的试剂或方法不正确的是()

A.Na2CO3溶液(NaHCO3),加入适量的NaOH溶液

B.NaHCO3溶液(Na2CO3),通入过量的CO2气体

C.Na2O2粉末(Na2O),将混合物在空气中加热

D.Na2CO3溶液(Na2SO4),加入适量的Ba(OH)2溶液,过滤

解析:

选DNaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O,由于NaOH适量,A项可以将少量的NaHCO3除去;Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3,B项可以将少量的NazCOs转化为NaHCO3而除去;2Na2O+O2=====2Na2O2,C项可以将少量的Na?

转化为Na2O2而除去;NazCOs+Ba(OH)2===BaCO3J+2NaOH,Na2SO4+Ba(OH)2===BaSO4J+2NaOH,D项不能将杂质第9页

除去。

11.现加热5g碳酸钠和碳酸氢钠的混合物,使碳酸氢钠完全分解,混合物质量减少了

0.31g,则原混合物中碳酸钠的质量为()

A.3.38gB.4.58g

C.4.16gD.4.41g

解析:

选C碳酸钠较稳定,加热不分解,只有碳酸氢钠分解,设混合物中含有xg

NaHC03,贝U

2NaHC03=====Na2CO3+CO2f+H2OAm

2X84g62g

xg0.31g

解之得:

x=0.84,所以m(Na2CO3)=5g-m(NaHCO3)=5g—0.84g=4.16g。

12.在10mL0.01molL—•的Na2CO3溶液中,不断搅拌下逐滴加入1.2mL0.05molL-—

1的盐酸,完全反应后,在标准状况下生成CO2的体积为()

A.1.34mLB.2.24mL

C.0.672mLD.0

解析:

选D在溶液中,CO3-与H+的反应分两步进行:

CO3-+H+===HCO—,HCO-

+H+===H2O+CO2?

由于n(C。

2-)=10X10—3X0.01mol=1x10—4mol,n(H+)=1.2X

10—3x0.05mol=6X10—5mol,故只能发生第一步反应。

二、非选择题

13.某同学拟用50mLNaOH溶液吸收CO2气体制备Na2CO3溶液。

为了防止通入的

CO2气体过量生成NaHCOs,他设计了如下实验步骤:

1用25mLNaOH溶液吸收过量的CO2气体,至CO2气体不再溶解;

2小心煮沸溶液1〜2min;

3在得到的溶液中加入另一半(25mL)NaOH溶液,使溶液充分混合。

(1)他能否制得较纯净的Na2CO3溶液?

理由是。

(2)按他的设计,第①步实验装置如图所示。

装置A中使用的试剂是石灰石和盐酸溶液。

装置B使用的试剂是,作用是。

(3)有人认为实验步骤②③的顺序对调,即先混合再煮沸更合理,你认为对吗?

为什么?

解析:

用NaOH溶液与CO2气体制备Na2CO3溶液,不能直接通过吸收CO2气体来制备,

因为若CO2气体过量则混有NaHCOs杂质;若CO2气体不足,则有部分NaOH不能转化为

第10页

Na2CO3。

因而应当将一半NaOH与过量C02气体反应生成NaHCOs,再与另一半NaOH恰

好反应,全部生成Na2CO3。

答案:

⑴能用一半NaOH溶液生成NaHCOs,另一半NaOH和NaHCO?

1:

1正好生成Na2CO3

(2)NaHCO3饱和溶液除CO2气体中的HCI气体

⑶不对多余的CO2不除去会有NaHCO3生成

14.向200mL某物质的量浓度的NaOH溶液中缓慢通入一定量的CO2,充分反应后,得到Na2CO3和NaHCO?

的混合溶液。

向上述所得溶液中,逐滴滴加2mol的盐酸,所

得气体的体积与所加盐酸的体积关系如图所示:

(1)OA段、AB段发生反应的离子方程式分别为、。

(2)B点时,反应所得溶液中溶质的物质的量浓度是。

解析:

(1)Na2CO3和NaHCO3的混合溶液中滴加盐酸,Na2CO3先发生第一步反应Na2CO3

+HCI===NaCI+NaHCO3,反应完全后NaHCO3发生第二步反应NaHCO3+HCI===NaCI+

0.6mol

0.5L

1

=1.2moI。

CO2?

+H2O。

(2)B点表明Na2CO3、NaHCO3恰好完全反应生成NaCI溶液,根据CI-守恒,n(NaCI)=n(HCI)=2moIL一1x300mLx10-3lmL-1=0.6moI,溶液体积可视为原NaOH

溶液和滴加盐酸溶液体积之和

V=200mL+300mL=500mL=0.5L。

c(NaCI)=n=

答案:

(1)CO3「+H+===HCO3HCO3+H+===CO2t+H2O

(2)1.2moI1

15.某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体,用不同的方法做以下

实验,如图所示。

(1)写

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