2019届一轮复习鲁科版碳的多样性学案 23页

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3.36 L CO2气体通入200 mL 1.00 mol·L－1 NaOH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∶1 D．1∶3‎ 解析：选B　设CO、HCO的物质的量分别为x、y，则有解得x＝0.05 mol，y＝0.1 mol。‎ ‎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 ‎3．将0.4 g NaOH和1.06 g Na2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1 mol·L－1稀盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是(　　)‎ 解析：选C　向NaOH与Na2CO3的混合溶液中滴加盐酸，盐酸首先与NaOH反应，然后与Na2CO3反应转化为NaHCO3：CO＋H＋===HCO，之后与HCO反应生成CO2，因n(OH－)＝n(CO)＝0.01 mol，故加入0.02 mol HCl后开始有气体生成。结合各种物质的量分析图像可知，选项C符合题意。‎ ‎4．(2018·长沙模拟)向体积均为10 mL且物质的量浓度相同的两份NaOH溶液中分别通入一定量的CO2得到溶液甲和乙。向甲、乙两溶液中分别滴加0.1 mol·L－1盐酸。此时反应生成CO2体积(标准状况)与所加盐酸体积间的关系如图所示。则下列叙述中正确的是(　　)‎ A．原NaOH溶液的物质的量浓度为0.5 mol·L－1‎ B．当0V(ab)(即Oa段消耗盐酸的体积大于ab段消耗盐酸的体积)‎ 溶液中的溶质为Na2CO3和NaOH ‎(4)若V(Oa)