2019届一轮复习鲁科版3-1碳的多样性学案 14页

第章　自然界中的元素 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，‎5.6 L CO2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)＝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 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＋H2OHCO＋OH－。(　　)‎ ‎(10)(2015·全国Ⅱ卷，改编)‎1 L 0.1 mol/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．④⑤ D．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水解程度大于NaHCO3，前者溶液中c(OH－)大，pH大，正确；‎ ‎②因Na2CO3溶液中c(OH－)大，分别滴加酚酞溶液，红色较深的是Na2CO3溶液，正确；③取同量的溶液于两支试管中，加热，均没有气体生成，错误；④同浓度的两溶液中，分别逐滴加入稀盐酸，NaHCO3开始就有气体放出，正确；⑤向同浓度的两溶液中分别滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3，正确；⑥二者均与Ba(OH)2溶液反应，生成白色沉淀，不能鉴别二者，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________(填字母)。‎ 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中装入的固体是________________(填化学式)。‎ ‎【解析】　(1)图Ⅰ，加盐酸后均生成CO2，澄清石灰水均变浑浊；图Ⅱ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 命题点2　碳酸的钠盐样品中纯度的测定实验探究 ‎3．制得的碳酸钠样品中往往含有少量NaCl，现欲测定样品中Na2CO3的质量分数，某探究性学习小组分别设计了如下实验方案。 ‎ ‎【导学号：95160051】‎ ‎(1)方案一：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该方案测得的样品中Na2CO3质量分数的计算式为________。‎ ‎(2)方案二：用下图所示装置，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)方案三：利用下图所示装置来测定纯碱样品中Na2CO3的质量分数(铁架台、铁夹等在图中均已略去)。实验步骤如下：‎ a．按图连接装置，并检查气密性；‎ b．准确称得盛有碱石灰的干燥管D的质量为‎83.4 g；‎ c．准确称得‎6 g纯碱样品放入容器Ⅱ中；‎ d．打开分液漏斗Ⅰ的旋塞，缓缓滴入稀硫酸，至不再产生气泡为止；‎ e．打开弹簧夹，往试管A中缓缓鼓入空气数分钟，然后称得干燥管D的总质量为‎85.6 g。‎ ‎①若d、e两步的实验操作太快，则会导致测定结果________(填“偏大”或“偏小”)。‎ ‎②装置A中试剂X应选用________。‎ ‎③E装置的作用是_____________________________________________。‎ ‎④根据实验中测得的有关数据，计算纯碱样品Na2CO3的质量分数为________(结果保留小数点后一位)。‎ ‎【解析】　(1)①生成沉淀A，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%。‎ ‎(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反应过快会使产生的CO2气体不能完全被D装置中碱石灰吸收；快速鼓入空气，也会使装置内残留CO2不能被D装置中碱石灰完全吸收，则测得的CO2质量偏小，测定结果偏小；②鼓入空气，可把残留在装置B、C中的CO2赶出由D中碱石灰吸收，因为空气中含有CO2，因此应把鼓入空气中的CO2吸收处理，所以装置A应放入NaOH溶液；③如果D装置直接与外界空气相连通，则空气中的H2O和CO2会对测定结果带来影响，所以装置E的作用是防止空气中H2O和CO2进入装置D中；④反应中放出CO2气体的质量＝‎85.6 g－‎83.4 g＝‎2.2 g，设消耗碳酸钠的质量为x，‎ Na2CO3～CO2‎ ‎106　　　44‎ x　　　　‎‎2.2 g 解得x＝‎‎5.3 g 纯碱样品中Na2CO3的质量分数＝×100%≈88.3%。‎ ‎【答案】　(1)①过滤　称量 ‎②×100%‎ ‎(2)①液面上升　②体积　‎ ‎(3)①偏小　②NaOH溶液　③防止空气中CO2和水蒸气进入D中　④88.3%‎ 气体法 发生反应Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑，依据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的纯度 沉淀法 发生反应Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl，依据BaCO3‎ 沉淀的质量，确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的纯度 下列实验方案中，不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的是 (　　)‎ A．取a克混合物充分加热，减重b克 B．取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体 C．取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克 D．取a克混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b克固体 C　[取a克混合物充分加热，减重b克，根据差量法可求出NaHCO3的质量，从而求出Na2CO3的质量分数，A正确；取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体氯化钠，列方程组即可求出，B正确；C项，取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克，由于逸出气体中含有H2O(g)，故无法求解，C错误；D项，由于二者都能与Ba(OH)2溶液反应生成BaCO3沉淀，由Na2CO3→BaCO3、NaHCO3→BaCO3的转化关系，列方程组即可求出混合物中Na2CO3的质量分数，D正确。]‎