2018版高考届一轮复习鲁科版第3章自然界中的元素第1节碳的多样性学案39 13页

第3章　自然界中的元素 第1节　碳的多样性 考纲定位 考情播报 ‎1.了解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.以上知识的综合应用。‎ ‎2016·全国甲卷T7、T12/全国乙卷T13、T28(3)、T36(4)(5)/全国丙卷T7(A)、T26‎ ‎2015·全国卷ⅠT11、T26/全国卷ⅡT10(B)、T11、T13(A)、(D)‎ ‎2014·全国卷ⅠT8、T13/全国卷ⅡT7、T9、T10‎ ‎2013·全国卷ⅠT7/全国卷ⅡT9、T10‎ ‎2012·全国卷T8‎ 考点1| 碳单质及其氧化物的性质 ‎[基础知识自查]‎ ‎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周期第ⅣA族，原子结构示意图为；在自然界中既有游离态，又有化合态。‎ ‎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金刚石、石墨、C60，氧元素的有O2、O3，磷元素的有红磷、白磷。‎ ‎(2)碳单质的物理性质 金刚石：硬度极高，无色透明晶体。‎ 石墨：深灰色、质软、不透明、易导电的片状固体。‎ C60：灰黑色固体。‎ ‎(3)碳单质的化学性质 ‎3．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 ‎ [应用体验]‎ ‎1．判断正误 ‎(1)用活性炭除去冰箱异味，没有发生化学变化。(　　)‎ ‎(2)金刚石与石墨之间的转化属于物理变化。(　　)‎ ‎(3)将某气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊，证明该气体是CO2。(　　)‎ ‎(4)用点燃的方法除去CO2中混有的少量CO。(　　)‎ ‎(5)通过灼热CuO除去H2中的CO。(　　)‎ ‎(6)高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅。(　　)‎ ‎(7)‎22.4 L CO可以还原1 mol CuO。(　　)‎ ‎(8)用CO2鉴别Na[Al(OH)4]溶液和CH3COONa溶液。(　　)‎ ‎[答案]　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√　(7)×　(8)√‎ ‎2．由化学方程式：2CH3COOH＋CaCO3===Ca(CH3COO)2＋CO2↑＋H2O，Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，能否证明酸性：CH3COOH>H2CO3>HClO?‎ ‎[提示]　能。‎ ‎3．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)：_________________________________________________。‎ ‎[提示]　(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 [考点多维探究]‎ 角度1　碳单质及其化合物的性质 ‎1．由气体甲开始，可发生如下四个变化：‎ 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　[O2CO2COCO2CaCO3。]‎ ‎2．实验室可用下图所示的装置将二氧化碳和一氧化碳进行分离和干燥。已知a、b均为活塞，试回答： ‎ ‎(1)甲瓶装的是________溶液，乙瓶装的是________，分液漏斗装的是________。‎ ‎(2)当CO2与CO的混合气体通过该装置时，先分离得到的是________，活塞操作是________；然后得到________，活塞操作是________。‎ ‎[解析]　由题意知实验目的是分离CO和CO2，并获得两种干燥纯净的气体，结合实验装置可知甲为洗气(吸收CO2)装置，乙为干燥(除H2O)装置。‎ ‎[答案]　(1)NaOH　浓H2SO4　稀H2SO4　(2)CO　关a开b　CO2　关b开a 有关除杂的方法(括号内为杂质)‎ CO(CO2)：通过盛有NaOH溶液的洗气瓶。‎ CO2(CO)：通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管。‎ CO2(O2)：通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管。‎ CO2(SO2)：通过饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液。‎ CO2(HCl)：通过饱和NaHCO3溶液。‎ CO2(H2S)：通过CuSO4溶液。‎ 角度2　CO2与碱反应产物的判断 ‎3．用‎1 L 1.0 mol·L－1 NaOH溶液吸收0.8 mol CO2，所得溶液中CO与HCO的物质的量浓度之比约是(　　)‎ A．1∶3　　　　　 B．1∶2‎ C．2∶3 D．3∶2‎ A　[设CO为x mol，HCO为y mol，则得到，解得，故n(CO)∶‎ n(HCO)＝1∶3。]‎ ‎4．往100 mL NaOH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。 ‎ ‎(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)＝1 120 mL；C点M为NaHCO3，V(CO2)＝2 240 mL；B点为Na2CO3和NaHCO3的混合物，由守恒法求出V(CO2)＝1 792 mL。‎ ‎[答案]　(1)Na2CO3　1 120　(2)NaHCO3　2 240‎ ‎(3)Na2CO3和NaHCO3　1 792‎ CO2与强碱(OH－)反应的产物判断技巧 当n(OH－)∶n(CO2)的值不同时产物如下：‎ 考点2| 碳酸钠与碳酸氢钠　‎ ‎[基础知识自查]‎ ‎1．碳酸钠 写出上述序号①②③所表示反应的化学方程式：‎ ‎①Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O；‎ ‎②Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH；‎ ‎③Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl。‎ ‎2．碳酸氢钠 写出上述序号①②③反应的离子方程式，④所表示反应的化学方程式 ‎①HCO＋H＋===CO2↑＋H2O；‎ ‎②Ca(OH)2过量：HCO＋OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋H2O；‎ Ca(OH)2少量：2HCO＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋CO＋2H2O；‎ ‎③HCO＋OH－===CO＋H2O；‎ ‎④2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。‎ ‎3．相互转化：Na2CO3NaHCO3‎ ‎[应用体验]‎ ‎1．(1)用CaCl2溶液可以鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液，用Ca(OH)2溶液可以吗？为什么？‎ ‎(2)用什么方法除去Na2CO3固体中的少量NaHCO3？写出有关化学方程式。‎ ‎[提示]　(1)不可以；因为Na2CO3、NaHCO3与Ca(OH)2反应均生成沉淀。‎ ‎(2)加热法；2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。‎ ‎2．(1)Na2CO3溶液呈碱性的离子方程式为_________________________。‎ ‎(2)Na2CO3溶液中逐滴滴入盐酸，有关反应过程的离子方程式有________。‎ ‎[提示]　(1)CO＋H2OHCO＋OH－‎ ‎(2)CO＋H＋===HCO　HCO＋H＋===CO2↑＋H2O ‎[考点多维探究]‎ 角度1　Na2CO3、NaHCO3的性质与鉴别 ‎1．下列有关NaHCO3和Na2CO3性质的比较中，正确的是(　　)‎ A．热稳定性：NaHCO3>Na2CO3‎ B．常温时在水中的溶解度：NaHCO3>Na2CO3‎ C．等物质的量的NaHCO3和Na2CO3与足量稀盐酸反应，放出的CO2一样多 D．等物质的量浓度的NaHCO3和Na2CO3溶液的碱性：NaHCO3>Na2CO3‎ C　[热稳定性：Na2CO3>NaHCO3，A错误；常温时在水中的溶解度：Na2CO3>NaHCO3，B错误；根据碳元素守恒可知，等物质的量的NaHCO3和Na2CO3与足量稀盐酸反应，放出的CO2一样多，C正确；等物质的量浓度的NaHCO3和Na2CO3溶液的碱性：Na2CO3>NaHCO3，D错误。]‎ ‎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Ⅰ～Ⅳ所示。‎ ‎(1)只根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验，能够达到实验目的的是_____(填装置序号)。‎ ‎(2)图Ⅲ、Ⅳ所示实验装置均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为 ‎______________________________________________________________；‎ 与实验Ⅲ相比，实验Ⅳ的优点是________(填序号)。‎ A．Ⅳ比Ⅲ复杂 B．Ⅳ比Ⅲ安全 C．Ⅳ比Ⅲ操作简便 D．Ⅳ可以做到用一套装置同时进行两个对比实验，而Ⅲ不行 ‎(3)若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性，则试管B中装入的固体最好是________________________(填化学式)。‎ ‎[解析]　(1)Ⅰ图，加盐酸后均生成CO2，澄清石灰水均变浑浊；Ⅱ图根据气球变化的快慢可鉴别。‎ ‎(2)根据NaHCO3的不稳定性鉴别。‎ ‎(3)根据NaHCO3不稳定，Na2CO3稳定，为了使实验现象更明显，将Na2CO3放于A管。‎ ‎[答案]　(1)Ⅱ　(2)2NaHCO3Na2CO3＋H2O ＋CO2↑，‎ CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O　D　(3)NaHCO3‎ Na2CO3和NaHCO3的鉴别方法 固体加少量水：Na2CO3结块且有明显的发热加热：能产生使石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3加酸：NaHCO3比Na2CO3反应剧烈溶液 沉淀法：加入BaCl2或CaCl2溶液产生沉淀的 是Na2CO3气体法：滴入盐酸立即产生气体的是NaHCO3‎ 角度2　Na2CO3、NaHCO3与酸反应的定量分析和图像分析 ‎3．(2017·淮北模拟)有关NaHCO3和Na2CO3的性质，下列叙述错误的是(　　)‎ A．等质量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应，在相同条件下Na2CO3产生的CO2体积小 B．等物质的量的两种盐与同浓度盐酸完全反应，所消耗盐酸的体积Na2CO3是NaHCO3的两倍 C．1 mol Na2CO3和NaHCO3的混合物与足量稀H2SO4充分反应，生成的CO2为1 mol D．向200 mL 0.1 mol/L Na2CO3溶液中逐滴加入200 mL 0.1 mol/L的稀盐酸并不断振荡，生成的CO2为0.01 mol D　[D项，反应原理为CO＋H＋===HCO，HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，故不会生成CO2。]‎ ‎4．(2017·怀化模拟)向四只盛有一定量NaOH溶液的烧杯中通入不同量的CO2气体，再在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量，并将溶液加热，产生的CO2气体与HCl物质的量的关系如图所示(忽略CO2的溶解和HCl的挥发): ‎ 则下列分析都正确的组合是(　　)‎ ‎①Ⅰ图对应溶液中的溶质为NaHCO3‎ ‎②Ⅱ图对应溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3，且二者的物质的量之比为1∶1‎ ‎③Ⅲ图对应溶液中的溶质为NaOH和Na2CO3，且二者的物质的量之比为1∶1‎ ‎④Ⅳ图对应溶液中的溶质为Na2CO3‎ A．①②　　B．①③　　C．②④　 D．②③‎ A　[图像Ⅰ中从O点即开始产生CO2气体，对应溶液中的溶质为NaHCO3，①正确；图像Ⅱ中Oa段消耗HCl的量小于ab段消耗HCl的量，对应的溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3，且二者的物质的量之比＝＝，②正确；图像Ⅲ中，Oa段消耗HCl的量等于ab段消耗HCl的量，对应溶液中的溶质为Na2CO3，③不正确；图像Ⅳ中，Oa段消耗HCl的量大于ab段消耗HCl的量，对应溶液中的溶质为Na2CO3、NaOH，且二者的物质的量之比＝＝，④不正确。]‎ ‎(1)Na2CO3、NaHCO3与酸反应的定量比较 ‎①速率：相同条件下，NaHCO3与盐酸反应放出CO2的速率比Na2CO3与盐酸反应快。 ‎ ‎②耗酸量：等质量或等物质的量的Na2CO3与NaHCO3均为前者耗酸量多。‎ ‎③CO2生成量比较 a．等物质的量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量的盐酸反应，产生CO2的量相等。‎ b．等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量的盐酸反应，NaHCO3产生的CO2多。‎ c．等物质的量的HCl与足量的Na2CO3、NaHCO3分别反应，NaHCO3产生的CO2多。‎ ‎(2)Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的图像分析 ‎①Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸(图1)‎ ‎(Oa＝ab)‎ 图1　　　‎ ‎②NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸(图2)‎ 图2　　　‎ ‎③等物质的量Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入盐酸(图3)‎ ‎(Oa＝ab)‎ 图3　　　　‎ ‎④等物质的量NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸(图4)‎ ‎(Oa>ab)‎ 图4　　　　‎ 角度3　Na2CO3样品中纯度的实验测定 ‎5．化学兴趣小组的同学，为测定某Na2CO3和NaCl的固体混合物样品中Na2CO3的质量分数，进行了以下实验，请你参与并完成对有关问题的解答。 ‎ 图1　　　　　　　　　　图2‎ ‎(1)甲同学用图1所示装置测定CO2的质量。实验时稀硫酸是与样品中的________(填“Na2CO‎3”‎或“NaCl”)发生反应，仪器b的名称是________，洗气瓶c中盛装的是浓硫酸，此浓硫酸的作用是_________________________。‎ ‎(2)乙同学用图2所示装置，取一定质量的样品(m g)和足量稀硫酸反应进行实验，完成样品中Na2CO3质量分数的测定。‎ ‎①实验前，检查该装置气密性的方法是先打开活塞a，由b注入水至其下端玻璃管中形成一段水柱，再将针筒活塞向内推压，若b下端玻璃管中的________，则装置气密性良好。‎ ‎②在实验完成时，能直接测得的数据是CO2的________(填“体积”或“质量”)。‎ ‎(3)丙同学用下图所示方法和步骤进行实验：‎ ‎①操作Ⅰ涉及的实验名称有________、洗涤；操作Ⅱ涉及的实验名称有干燥、________。‎ ‎②丙同学测得的样品中Na2CO3质量分数的计算式为________。‎ ‎[解析]　(1)NaCl不与稀硫酸反应，Na2CO3与稀硫酸反应。仪器b的名称是分液漏斗。浓硫酸的作用是除去CO2中的水蒸气(或干燥CO2气体)。(2)①将针筒活塞向内推压，增大了容器中的压强，故若b下端玻璃管中的液面上升，则装置气密性良好。②CO2是气体，故能直接测得的数据是CO2的体积。(3)①生成沉淀，故操作Ⅰ需要涉及过滤操作。要知道固体的质量需要称重。②经过计算，样品中Na2CO3质量分数的计算式为×100%。‎ ‎[答案]　(1)Na2CO3　分液漏斗　除去CO2中的水蒸气 ‎(2)①液面上升　②体积　(3)①过滤　称量 ‎②×100%‎ ‎[课堂小结·反馈达标1＋1]　　　　　　全新理念　探究高考　明确考向　　　‎ ‎1．一组判断，展示高考易误点 ‎(1)(2016·全国丙卷)泡沫灭火器灭火原理：Al2(SO4)3和小苏打反应。(　　)‎ ‎(2)(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，该溶液中一定含有CO。(　　)‎ ‎(3)(2015·全国卷Ⅱ)将稀盐酸滴入碳酸钠和氢氧化出的混合溶液中，立即产生气泡。(　　)‎ ‎(4)(2014·全国卷Ⅰ)如图：①中为浓硝酸，②中为Na2CO3，③中为Na2SiO3溶液，可证明酸性：硝酸＞碳酸＞硅酸。(　　)‎ ‎(5)(2014·全国卷Ⅱ)用活性炭去除冰箱中的异味，没有发生化学反应。(　　)‎ ‎(6)(2014·全国卷Ⅱ)利用如图装置除去CO气体中的CO2气体。(　　)‎ ‎(7)(2013·全国卷Ⅰ)黑火药由硫黄、硝石、木炭三种物质按一定比例混合制成。(　　)‎ ‎[答案]　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)√‎ ‎2．一题串知，覆盖高考考什么 ‎(2015·全国卷Ⅰ改编)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K1＝5.4×10－2 mol·L－1，K2＝5.4×10－5 mol·L－1。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H‎2C2O4·2H2O)无色，熔点为‎101 ℃‎，易溶于水，受热脱水、升华，‎170 ℃‎以上分解。‎ 回答下列问题： ‎ ‎ (1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是__________________________________，‎ 反应的离子方程式为_____________________，‎ 说明分解产物中含有________。装置B的主要作用是_____________。‎ ‎[考查CO2的检验和主要性质]‎ ‎(2)乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。‎ ‎①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、_____________。装置H反应管中盛有的物质是________。‎ ‎②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是_____。[考查CO的检验与性质]‎ ‎(3)若上图中的装置C中的澄清石灰水改为水玻璃，则装置C中的现象是 ‎______________________________________________________________，‎ 反应的离子方程式为____________________________，‎ 此现象说明H2SiO3比H2CO3的酸性________。[考查硅酸及硅酸盐的性质]‎ ‎(4)若上图装置A中的草酸晶体改为小苏打，装置C中的澄清石灰水改为饱和Na2CO3溶液，则 ‎①装置A应如何改进________________________________，‎ 装置A中发生反应的化学方程式为_______________________________。‎ ‎②装置C中的现象是___________________________，‎ 发生反应的离子方程式为____________________________________。‎ ‎[考查NaHCO3、Na2CO3的性质]‎ ‎[答案]　(1)有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊 CO2＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋H2O　CO2　冷凝(水蒸气、草酸等)，防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2的检验 ‎(2)①F、D、G、H、D、I　CuO　②‎ H中黑色粉末变为红色，其后的D中澄清石灰水变浑浊 ‎(3)白色沉淀或变浑浊，有气泡逸出 CO2＋SiO＋H2O===H2SiO3↓＋CO　弱 ‎(4)①试管口略向下倾斜　2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O ‎②溶液变浑浊　Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓‎