届一轮复习鲁科版 碳的多样性 学案.docx

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届一轮复习鲁科版碳的多样性学案

第3章自然界中的元素

第1节碳的多样性

1.了解碳元素单质及其重要化合物的制备方法。

掌握其主要性质及应用。

2．了解碳元素单质及其重要化合物对环境的影响。

3.掌握二氧化碳的实验室制法（包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法）。

考点一　碳及其氧化物的性质

1．多种多样的碳单质

（1）同素异形体：

由同一种元素组成的性质不同的几种单质，互称同素异形体。

（2）碳的三种常见同素异形体：

碳的同素异形体的物理性质及用途（用短线连接）。

提示：

①—c　②—a　③—d　④—b

（3）碳单质的化学性质

2．碳的氧化物——CO、CO2

（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

（3）实验室制取CO2

①原理：

CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O。

②发生装置：

启普发生器。

（4）用途

CO：

燃料、冶炼金属的还原剂。

CO2：

化工原料、灭火剂，干冰用作制冷剂、人工降雨。

[题点全练]

题点

（一）　碳及其氧化物的性质及应用

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）碳的各种单质互称为碳的同素异形体（√）

（2）碳元素的各种单质结构虽然不同，但性质差别不大（×）

（3）碳元素的单质性质不同，其用途相同（×）

（4）碳元素的单质只有金刚石、石墨和C60（×）

（5）将气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊，证明原气体是CO2（×）

2．（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下图所示的实验装置：

根据装置回答问题：

（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

[规律方法]

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红色，B中无明显现象，D中的澄清石灰水变浑浊。

题点

（二）　CO2与碱反应产物的判断及现象分析

3．标准状况下，将3.36LCO2气体通入200mL1.00mol·L－1NaOH溶液中，充分反应后溶液中c（CO）与c（HCO）的比值为（不考虑CO、HCO的水解）（　　）

A．1∶1　　　　　　　　B．1∶2

C．2∶1D．1∶3

解析：

选B　设CO、HCO的物质的量分别为x、y，则有解得x＝0.05mol，y＝0.1mol。

4．将足量CO2通入KOH和Ca（OH）2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量（n）和通入CO2体积（V）的关系正确的是（　　）

解析：

选D　依次发生的反应为Ca（OH）2＋CO2===CaCO3↓＋H2O,2KOH＋CO2===K2CO3＋H2O，K2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO3，CaCO3＋CO2＋H2O===Ca（HCO3）2。

[规律方法]　CO2与碱反应产物的定量判断

以CO2与NaOH溶液反应为例：

CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O

CO2＋NaOH===NaHCO3

当n（OH－）∶n（CO2）的值不同时产物如下：

题点（三）　碳元素单质及其化合物间的转化关系

5．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

解析：

选C　以丙气体为突破口，丙通过灼热的CuO后，生成的乙气体可与澄清石灰水反应生成固体，说明乙是CO2，则反推丙是CO，则甲是O2，丁是CaCO3。

6．甲、乙、丙、丁四种物质中，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。

下列有关物质的推断不正确的是（　　）

A．若甲为焦炭，则丁可能是O2

B．若甲为SO2，则丁可能是氨水

C．若甲为Fe，则丁可能是盐酸

D．若甲为NaOH溶液，则丁可能是CO2

解析：

选C　A项正确，所发生的反应为2C＋O2（不足）2CO,2CO＋O22CO2，C＋CO22CO。

B项正确，所发生的反应为SO2（过量）＋NH3·H2O===NH4HSO3，NH4HSO3＋NH3·H2O===（NH4）2SO3＋H2O，（NH4）2SO3＋H2O＋SO2===2NH4HSO3。

C项中，若甲为Fe，丁为盐酸，则乙为FeCl2，FeCl2与盐酸不反应，故C错误。

D项正确，所发生的反应为2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3，NaOH＋NaHCO3===Na2CO3＋H2O。

考点二　碳酸钠与碳酸氢钠

（一）碳酸钠与碳酸氢钠的性质及用途

1．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，但比Na2CO3

的溶解度小

2．化学性质

（1）Na2CO3

与足量盐酸反应

Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O

与Ca（OH）2溶液反应

Na2CO3＋Ca（OH）2===CaCO3↓＋2NaOH

与BaCl2溶液反应

Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl

（2）NaHCO3

与盐酸反应

NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O

与Ca（OH）2溶液反应

过量

HCO＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O

少量

2HCO＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋CO＋2H2O

与BaCl2溶液反应

现象

受热分解

2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O

（3）相互转化

Na2CO3NaHCO3

3．主要用途

（1）碳酸钠：

用于造纸、制造玻璃、制皂、洗涤等；

（2）碳酸氢钠：

用于发酵、医药、灭火剂等。

（二）Na2CO3、NaHCO3、NaOH及其混合物与盐酸反应的图像分析

1．向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸

图像

图像特点

离子方程式

消耗盐酸的体积：

Oa段ab段

Oa段：

；

ab段：

HCO＋H＋===CO2↑＋H2O

2．向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸

图像

图像特点

离子方程式

从O点开始即产生CO2气体

HCO＋H＋===CO2↑＋H2O

3．向Na2CO3、NaHCO3混合溶液中逐滴加入盐酸

图像

图像特点

离子方程式

[n（Na2CO3）∶n（NaHCO3）＝1∶1]

消耗盐酸体积：

Oa段ab段

Oa段：

CO＋H＋===HCO；

ab段：

HCO＋H＋===CO2↑＋H2O

4．向NaOH、Na2CO3混合物中逐滴加入盐酸

图像

图像特点

离子方程式

[n（NaOH）∶n（Na2CO3）＝1∶1]

消耗盐酸体积：

Oa段ab段

Oa段：

H＋＋OH－===H2O、CO＋H＋===HCO；

ab段：

HCO＋H＋===CO2↑＋H2O

（三）Na2CO3、NaHCO3的鉴别与除杂

1．Na2CO3、NaHCO3的鉴别方法

2．Na2CO3、NaHCO3的除杂方法

依据二者性质的差异确定除杂方法（后者为杂质）

序号

混合物

除杂方法

①

Na2CO3（s）、NaHCO3

加热法

②

NaHCO3（aq）、Na2CO3

足量CO2

③

Na2CO3（aq）、NaHCO3

适量NaOH溶液

（四）联合制碱法——侯氏制碱法

1．原料

食盐、氨气、二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气；其反应为C＋H2O（g）高温,CO＋H2，CO＋H2O（g）CO2＋H2。

2．工艺流程

3．反应原理

（1）产生NaHCO3的反应：

NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。

（2）产生Na2CO3的反应：

2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。

4．循环使用的物质：

CO2、饱和食盐水。

[题点全练]

题点

（一）　Na2CO3、NaHCO3的除杂与鉴别

1．为除去括号内的杂质，所选用的试剂或方法不正确的是（　　）

A．Na2CO3溶液（NaHCO3），选用适量的NaOH溶液

B．NaHCO3溶液（Na2CO3），应通入过量的CO2气体

C．Na2O2粉末（Na2O），将混合物在氧气中加热

D．Na2CO3溶液（Na2SO4），加入适量Ba（OH）2溶液，过滤

解析：

选D　Ba（OH）2与Na2CO3和Na2SO4均发生化学反应生成白色沉淀，不符合除杂要求。

2．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，用不同的方法做了以下实验，如图所示。

（1）只根据图Ⅰ所示实验，不能够达到实验目的的原因是

________________________________________________________________________。

（2）图Ⅱ、Ⅲ所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

（3）若用实验Ⅱ验证碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性，则试管B中装入的固体最好是________________________________________________________________________（填化学式）。

解析：

（1）NaHCO3、Na2CO3都与盐酸反应放出CO2，不能达到目的。

（2）Ⅱ、Ⅲ都是利用NaHCO3受热易分解的性质进行鉴别。

（3）试管B中装入碳酸氢钠，试管A中装入碳酸钠，这样直接加热的碳酸钠温度高，不分解，不能使澄清石灰水变浑浊，而间接加热的碳酸氢钠分解，使澄清石灰水变浑浊，表明了碳酸氢钠受热易分解。

答案：

（1）无论是Na2CO3还是NaHCO3均可以与盐酸反应产生CO2，两者的反应现象相同，故达不到鉴别目的

（2）2NaHCO3△,Na2CO3＋H2O＋CO2↑，

CO2＋Ca（OH）2===CaCO3↓＋H2O　（3）NaHCO3

题点

（二）　Na2CO3、NaHCO3、NaOH及其混合液与盐酸反应的图像

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