【志鸿优化设计】高考化学一轮复习 第三章 自然界中的元素第一节碳的多样性教学案 鲁科版.doc

第三章自然界中的元素第一节碳的多样性考纲点击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了解碳元素单质及化合物知识的综合应用。一、多种多样的碳单质1碳的同素异形体(1)同素异形体的概念：由同一种元素组成的性质不同的几种单质，叫做该元素的同素异形体。(2)常见的同素异形体：碳有金刚石、石墨、c60等；氧有氧气、臭氧(o3)。名称石墨金刚石c60颜色、状态深灰色、片状固体无色、晶体灰黑色、固体熔、沸点很_很高很_硬度较_很_较小导电性导电_化学性质相似用途电极、铅笔芯、润滑剂钻探机钻头、刻刀等应用于材料科学特别提示：(1)由于同素异形体由同种元素构成，所以同素异形体往往具有相似的化学性质；但由于组成同素异形体各种单质的原子间连接的方式不同(即结构不同)，因此同素异形体的物理性质往往有很大差别。(2)同素异形体之间的转化是化学变化。2碳的化学性质c即时训练1(2012重庆理综部分)(1)碳与短周期元素q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物，其中一种化合物r为非极性分子。碳元素在周期表中的位置是_，q是_，r的电子式为_。(2)一定条件下，na还原ccl4可制备金刚石，反应结束冷却至室温后，回收其中的ccl4的实验操作名称为_，除去粗产品中少量钠的试剂为_。即时训练2下列说法正确的是()。a碳元素在自然界存在的单质只有石墨和金刚石b金刚石与c60两种碳的同素异形体物理性质相差无几，化学性质相似cco2和co都是碳的氧化物，也都是酸性氧化物d等物质的量的na2co3和nahco3与足量的盐酸反应放出的co2相等二、广泛存在的含碳化合物1co用于冶金工业(如fe2o3)：_。co是煤气中毒的“元凶”，无色、无味、难溶于水。2co2固体俗称“干冰”，典型的_氧化物。3碳酸钠和碳酸氢钠(1)碳酸钠和碳酸氢钠的比较(反应用化学方程式表示)化学式na2co3nahco3俗名_、_色态_色粉末细小_色晶体溶解性易溶于水较易溶于水(溶解度较na2co3小)热稳定性不易分解受热_分解_与hcl反应na2co32hcl=2naclco2h2o(较快)nahco3hcl=naclco2h2o(剧烈)与naoh反应不反应与co2反应不反应用途用于玻璃、肥皂、造纸、纺织等工业；洗涤剂发酵剂、灭火器，医疗上用于治胃酸过多特别提示：co2气体通入饱和na2co3溶液有晶体析出，原因是：co2h2ona2co3=2nahco3，溶剂水减少；溶质质量增加；在相同温度下，nahco3的溶解度比na2co3小，所以会有晶体析出，使溶液变浑浊。即时训练3(2012四川理综部分)(1)煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中，引发的主要环境问题有_。(填写字母编号)a温室效应 b酸雨c粉尘污染 d水体富营养化(2)在烟气脱硫的过程中，所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前，需通一段时间的二氧化碳，以增加其脱硫效率；脱硫时控制浆液的ph，此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙。二氧化碳与石灰石浆液反应得到的产物为_。亚硫酸氢钙被足量氧气氧化生成硫酸钙的化学方程式为_。一、碳及其化合物间的转化自然界中碳及其化合物间的转化其中：(1)形成溶洞涉及反应为：caco3co2h2o=ca(hco3)2(2)形成钟乳石、石笋、石柱、水垢均涉及的反应为：ca(hco3)2=caco3co2h2o。特别提示：(1)除杂质co中混有co2，先通过盛有naoh的洗气瓶，再通过盛有澄清石灰水的洗气瓶，最后干燥。co2中混有co，通过有灼热的cuo的硬质玻璃管。co2中混有so2、hcl，通过盛有饱和nahco3溶液的洗气瓶，然后干燥。(2)“温室效应”与co2产生“温室效应”的气体有co2、ch4、碳的氟氯化合物等；主要气体是co2；co2的主要来源：含碳燃料的燃烧。(3)co2与oh反应的规律【例1】用4种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是()。选项操作及现象溶液a通入co2，溶液变浑浊。再升温至65 以上，溶液变澄清c6h5ona溶液b通入co2，溶液变浑浊。继续通co2至过量，浑浊消失na2sio3溶液c通入co2，溶液变浑浊。再加入品红溶液，红色退去ca(clo)2溶液d通入co2，溶液变浑浊。继续通co2至过量，浑浊消失。再加入足量naoh溶液，又变浑浊ca(oh)2溶液二、na2co3和nahco3的性质及计算1两者性质比较(溶液内)na2co3主要表现co的性质，nahco3主要表现hco的性质；co能与许多离子发生复分解反应，但hco不能，hco能够与oh反应生成co；二者均能与h反应，co与h反应比hco与h反应慢。2碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别方法(1)热稳定性不同。分别加热少量固体，若发生分解反应，将产生的气体通入澄清的石灰水中，使澄清的石灰水变浑浊的是nahco3，另一个为na2co3。(2)和酸反应生成气体的速率不同。分别取一定量的固体，逐滴加入等浓度等体积的盐酸，反应快、产生气体相应多的为碳酸氢钠，另一个为碳酸钠。(3)阴离子不同。分别取其稀溶液，滴加氯化钡稀溶液或cacl2溶液，产生沉淀的原试剂为碳酸钠，另一个为碳酸氢钠(特别注意：该方法必须取极稀溶液)。特别提示：na2co3与盐酸反应是分步进行的：na2co3hcl=nahco3nacl，nahco3hcl=naclco2h2o(1)由于nahco3跟hcl反应一步完成，所以nahco3跟hcl反应比na2co3跟hcl反应放出co2的速率快。(2)当na2co3溶液与稀盐酸反应时，加入试剂的次序不同，产生的现象不同。若往碳酸钠溶液中滴加盐酸，由于碳酸钠的量多，而加入的酸(氢离子)少，第二步反应尚未进行，产生的气体较少(有可能在滴加的局部范围内完成二步反应，看到有气体产生)。滴加一定量以后，溶液已转化为碳酸氢钠溶液，再加入盐酸，很快反应产生气体，量也较多。若将碳酸钠溶液滴加到盐酸中，则情况大不一样，试管中酸充足过量，滴入碳酸钠溶液很快完成上述二步反应，因此很容易观察到气体产生。利用上述现象，可以不用任何试剂鉴别二者。3na2co3和nahco3在一定条件下的相互转化溶液中：nahco3naoh=na2co3h2o，na2co3co2h2o=2nahco3固体中：naohnahco3na2co3h2o，2nahco3na2co3co2h2o4na2co3、nahco3与盐酸的反应(1)盐酸逐滴加入na2co3溶液现象：开始无明显现象，后有无色气体放出。反应：无明显现象时反应的离子方程式：coh=hco，无色气体放出时反应的离子方程式：hcoh=co2h2o。(2)na2co3溶液逐滴加入稀盐酸中现象：有无色气体放出。反应的离子方程式：co2h=co2h2o。(3)碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的基本图像的归纳总结向na2co3中逐滴加入盐酸，消耗hcl的体积与产生co2的体积的关系如图1所示；向nahco3中逐滴加入盐酸，消耗hcl的体积与产生co2的体积的关系如图2所示；向naoh、na2co3的混合物中逐滴加入盐酸，消耗hcl的体积与产生co2的体积的关系如图3所示(设naoh、na2co3的物质的量之比xy11，其他比例时的图像略)；向na2co3、nahco3的混合物中逐滴加入盐酸，消耗hcl的体积与产生co2的体积的关系如图4所示(设na2co3、nahco3的物质的量之比mn11，其他比例时的图像略)。5计算(1)53 g na2co3消耗1 mol h，84 g nahco3消耗1 mol h(2)等质量的两种盐，nahco3与酸反应产生的co2多(3)当n(hcl)2n(na2co3)时，把na2co3滴加到盐酸中比把盐酸滴加到na2co3中产生的co2多；当n(hcl)2n(na2co3)时，两种滴加情况产生co2相等。(4)与ca(oh)2反应na2co3与ca(oh)2反应时，产物与用量无关na2co3ca(oh)2=caco32naohnahco3与ca(oh)2反应时，产物与用量有关aca(oh)2过量时：nahco3ca(oh)2=caco3naohh2obnahco3过量时：2nahco3ca(oh)2=caco3na2co32h2o【例21】120 ml含有0.20 mol碳酸钠的溶液和200 ml盐酸，不管将前者滴加入后者，还是将后者滴加入前者，都有气体产生，但最终生成的气体体积不同，则盐酸的浓度合理的是()。a2.0 moll1 b1.5 moll1c0.18 moll1 d0.24 moll1【例22】(2012山东济南高三质检)有a、b两个完全相同的装置，某学生分别在它们的侧管中装入1.06 g na2co3和0.84 g nahco3，a、b中分别有10 ml相同浓度的盐酸，将两个侧管中的物质同时倒入各自的试管中，下列叙述正确的是()。aa装置的气球膨胀速率大b若最终两气球体积相同，则盐酸的浓度一定大于或等于2 moll1c若最终两气球体积不同，则盐酸的浓度一定小于或等于1 moll1d最终两试管中na、cl的物质的量一定相同na2co3与nahco3分别与盐酸反应的实验探究【实验目的】比较na2co3与nahco3分别与盐酸反应现象的差别及原因。【实验原理】na2co3与盐酸反应放出co2分为两步进行：(1)na2co3hcl=nahco3nacl；(2)nahco3hcl=naclh2oco2。【实验典例】化学活动课上，三组学生分别用图示甲、乙两装置，探究“nahco3和na2co3与稀盐酸的反应”，按表中的试剂用量，在相同条件下，将两个气球中的固体粉末同时倒入试管中(装置的气密性已检查)。请完成下列问题：(1)各组反应开始时，_装置中的气球体积先变大，该装置中反应的离子方程式是_。(2)当试管中不再有气体生成时，三组实验出现不同现象，填写下表的空格。试剂用量实验现象(气球体积变化)分析原因第组0.42 g nahco30.53 g na2co33 ml 4 moll1盐酸甲中气球与乙中气球的体积相等甲、乙盐酸均过量n(nahco3)n(na2co3)v甲(co2)v乙(co2)第组0.3 g nahco30.3 g na2co33 ml 4 moll1盐酸甲中气球比乙中气球的体积大第组0.6 g nahco30.6 g na2co33 ml 2 moll1盐酸甲中气球比乙中气球的体积大1(2012海南化学)化学与环境密切相关，下列有关说法正确的是()。aco2属于大气污染物b酸雨是ph小于7的雨水cco2、no2或so2都会导致酸雨的形成d大气中co2含量的增加会导致温室效应加剧2下列说法正确的是()。a用催化法处理汽车尾气中的co和no的化学方程式为conocno2b对滴有酚酞溶液的小苏打溶液中加入少量的nacl固体，颜色变深c除去干燥co2中混有的少量so2，可将混合气体依次通过盛有酸性kmno4溶液、浓硫酸的洗气瓶d二氧化硅不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器3将足量co2通入下列各溶液中，所含离子还能大量共存的是()。ak、sio、cl、nobh、nh、al3、socna、s2、oh、sodna、co、ch3coo、hco4(2012大纲全国理综)在常压和500 条件下，等物质的量的ag2o、fe(oh)3、nh4hco3、nahco3完全分解，所得气体体积依次为v1、v2、v3、v4。体积大小顺序正确的是()。av3v2v4v1 bv3v4v2v1cv3v2v1v4 dv2v3v1v45从光合作用的反应原理6co26h2oc6h12o66o2可知碳是农作物生长的必需元素之一。关于用二氧化碳生产肥料的评价正确的是()。a缓解地球温室效应，抑制农作物营养平衡b加剧地球温室效应，促进农作物营养平衡c缓解地球温室效应，促进农作物营养平衡d加剧地球温室效应，抑制农作物营养平衡6实验室用石灰石和盐酸制取co2时，最佳的除杂试剂和方法是()。a水、浓硫酸洗气b饱和na2co3溶液、浓硫酸洗气c饱和nahco3溶液、浓硫酸洗气dnaoh溶液、浓硫酸洗气7在浓cacl2溶液中通入氨气和co2，再经过滤可以制得纳米碳酸钙。(1)除烧杯、漏斗外，过滤操作还用到另一玻璃仪器，该仪器在此操作中的主要作用是_。(2)若不通入氨气能否生成caco3？_。(3)根据上述反应原理，向饱和食盐水中通入氨气和co2能得到nahco3，若食盐水中含有kcl杂质，则检验得到的nahco3中是否混有钾盐的方法是_。参考答案基础梳理整合一、1(2)高低小大不导电不导电2ch2o(g)coh2cco22co2csio22cosic4hno3(浓)co24no22h2o即时训练1答案：(1)第二周期第a族氧(或o)c(2)过滤水(或乙醇)即时训练2d二、13cofe2o32fe3co22酸性2co2ca(oh)2=ca(hco3)2co22mg2mgocca(clo)2co2h2o=caco32hclo3(1)纯碱苏打小苏打白白易2nahco3=na2co3co2h2onahco3naoh=na2co3h2ona2co3co2h2o=2nahco3即时训练3答案：(1)abc(2)ca(hco3)2或碳酸氢钙ca(hso3)2o2=caso4h2so4核心归纳突破【例1】b解析：a项，co2c6h5onah2oc6h5ohnahco3，升温至65 以上，c6h5oh完全溶解，溶液变澄清；b项，co2na2sio32h2o=na2co3h4sio4，h4sio4与co2不反应，浑浊不会消失；c项，co2ca(clo)2h2o=caco32hclo，所以溶液变浑浊，加入品红，品红被hclo氧化退色；d项，首先，co2ca(oh)2=caco3h2o，继续通co2，产生可溶于水的ca(hco3)2，再加入足量的naoh，则发生2naohca(hco3)2=caco3na2co32h2o，溶液又变浑浊。【例21】b解析：因为当n(hcl)2n(na2co3)时，相互滴加产生的co2不同，由于都产生了气体，判断n(na2co3)n(hcl)，所以可以列式：0.20 mol0.2 la moll10.4 mol，解不等式得：1 moll1a moll12 moll1。【例22】b解析：无论盐酸浓度大小，是否过量，加入na2co3的装置产生co2的速率慢，a项不正确；n(na2co3)n(nahco3)0.01 mol，若产生的co2相同，则n(hcl)0.02 mol，即c(hcl)2 moll1，b项正确；若c(hcl)1 moll1，a装置不会产生co2气体，c项不正确；a装置中c(na)是b装置中c(na)的2倍，d项不正确。实验探究拓展实验典例答案：(1)甲hcoh=co2h2o(2)试剂用量实验现象(气球体积变化)分析原因第组甲、乙盐酸均过量n(nahco3)n(na2co3)v甲(co2)v乙(co2)第组甲、乙盐酸均不足量消耗的n(nahco3)n(na2co3)且na2co3大部分转化成nahco3而没转化成co2v甲(co2)v乙(co2)解析：本题考查学生应用化学反应原理分析反应现象的能力。考查的主要知识点有na2co3、nahco3与同浓度盐酸反应的快慢；na2co3、nahco3分别与