2011—2012学年高中化学 第3章3.1碳的多样性同步教学案 鲁科版必修1

第第 1 1 节节 碳的多样性第碳的多样性第 1 1 课时课时 碳的单质及含碳化合物碳的单质及含碳化合物 一 多种多样的碳单质 1 同素异形体 由 组成的 的几种单质 如氧元素的同素异形体有 和 碳元素的同素异形体有 和 等 2 碳的同素异形体 物质 性质 金刚石 C 石墨 C C60 外观无色透明晶体 色 不透明的片 状固体 灰黑色固体 结构 由 构成的 结构 由 构成 的 结构 由 和 排列而成的 分子 硬度很大 在纸上可留痕 迹 导电性不导电良好不导电 思维拓展 1 金刚石 石墨和 C60均是由碳元素组成的单质 为什么物理性质不同 二 广泛存在的含碳化合物 1 种类繁多的含碳化合物 碳的化合物Error 2 Na2CO3和 NaHCO3 物质 内容 碳酸钠碳酸氢钠 化学式 Na2CO3NaHCO3 俗名苏打或纯碱小苏打 颜色状态白色固体白色固体 溶解性 溶于水 溶 比 Na2CO3溶解度小 稳定性稳定 受热难分解 受热分解 化学方程式为 与盐酸 反应 Na2CO3 2HCl 2NaCl CO2 H2O NaHCO3 HCl NaCl CO2 H2 O 与 NaOH 反应 不反应NaHCO3 NaOH Na2CO3 H2O 用途制玻璃 造纸发酵粉 治疗胃酸过多 相互转 化关系 Na2CO3NaHCO3 知识点 1 碳单质的多样性 1 金刚石 石墨 C60性质有所不同 是由于 A 构成原子不同 B 原子的各自排列方式不同 C 具有不同的几何外形 D 硬度不同 2 1996 年诺贝尔化学奖授予斯莫利等三位化学家 以表彰他们发现富勒烯 C60 开 辟了化学研究的新领域 富勒烯 C60 由于具有空心的类似足球形状的结构 也称为足球烯 对于下列有关 C60的说法中正确的是 A C60在一定条件下可以与 CuO 发生置换反应 B C60的摩尔质量是 720 C 金刚石 石墨和足球烯 C60 三者和足量氧气反应的最终产物不同 D 金刚石 石墨和足球烯 C60 的性质完全相同 知识点 2 Na2CO3和 NaHCO3的性质 3 1 mol 过氧化钠与 2 mol 碳酸氢钠固体混合后 在密闭的容器中加热充分反应 排 出气体物质后冷却 残留的固体物质是 A Na2CO3 B Na2O2 Na2CO3 C NaOH Na2CO3 D Na2O2 NaOH Na2CO3 4 现有一包混有少量碳酸氢钠的碳酸钠固体 称得其质量为 10 00 g 请回答 1 除去该混合物中的碳酸氢钠的方法是 2 若将该混合物加热至质量不再变化时 剩余固体质量为 9 38 g 计算原混合物中 碳酸钠的质量分数 练基础落实 1 下列关于金刚石 石墨和 C60的说法中 正确的是 A 它们为同一种物质 B 都是碳的同素异形体 C 具有相同的结构 D 金刚石和石墨的相互转化是物理变化 2 当分别向下列物质中滴加盐酸时 会产生相同气体的是 大理石 方解石 贝壳 水垢 白云石 A 只有 B 只有 C 只有 D 全部 3 中国科学家以 CO2为碳源 钠为还原剂 在 470 80MPa 下合成金刚石 具有深 远意义 下列说法不正确的是 A 由 CO2合成金刚石是化学变化 B 金刚石是氧化产物 C 金刚石是碳的一种同素异形体 D 钠元素发生氧化反应 4 CO2通入下列溶液中 不可能产生沉淀的是 CaCl2溶液 Ca OH 2溶液 Na2CO3溶液 Na2SO4溶液 A B C D 5 可以说明溶液中大量存在 CO的理由是 2 3 A 加入 AgNO3溶液有白色沉淀产生 B 加入盐酸有无色无味气体产生 C 加入 MgCl2时有白色沉淀产生 再加盐酸 沉淀溶解 且产生可使澄清石灰水变浑 浊的无色无味气体 D 加入 Ba OH 2溶液有白色沉淀产生 再加稀盐酸 反应现象如选项 C 所述 6 向 Na2CO3溶液中逐滴加入稀盐酸 直到不再生成 CO2气体为止 则该过程中 溶液 的 HCO浓度变化趋势为 3 A 逐渐减小 B 先逐渐增大 而后减小 C 逐渐增大 D 先逐渐减小 而后增大 练方法技巧 巧用物质间量的关系求解 7 某二价金属碳酸盐和碳酸氢盐的混合物与足量盐酸反应 消耗 H 和产生 CO2的物 质的量之比为 6 5 则该混合物中碳酸盐与碳酸氢盐的物质的量之比是 A 1 1 B 1 4 C 1 3 D 1 2 练综合拓展 8 如图 两只相同的试管中 盛有浓度和体积均相同的盐酸 试管口系两个相同的气 球 内盛有质量相同的碳酸钠 碳酸氢钠 同时将气球中的固体倒入盐酸中 将有何现象 由此得出的实验结论为 9 近年来科学家在氦气中给石墨电极通电 石墨挥发 在其挥发产生的黑烟中发现了 C60 C60的金属渗入物具有可贵的超导性质 这种 C60是 元素的一种 其摩尔质量为 若要确定其组成元素 可将它在足量的氧气中燃 烧 再用 试剂 来检验生成的 气体 现象是 10 已知 NaHCO3的溶解度很小 在饱和的 NH3和 NaCl 混合溶液中通入 CO2 可析出 NaHCO3 固体 NaCl NH3 CO2 H2O NaHCO3 NH4Cl 据此 我国杰出的化学家侯德榜 博士设计出了生产纯碱的方法 饱和NaCl 溶液 通NH3 通CO2NaHCO3Na2CO3 这被人们称为侯氏制碱法 打破了帝国主义对我国经济的一种封锁 大长了中国人的 民族志气 试回答下列问题 1 写出由 NaHCO3制取 Na2CO3的化学方程式 2 如果 Na2CO3 固体 中混有 NaHCO3 固体 应如何除去 写出方法 如果 NaHCO3 溶液 中混有 Na2CO3 溶液 应如何除去 写出化学方程式 3 某课外活动小组 接受实验室的任务 用 Na2CO3制取 NaOH 固体 提供的原料只有 纯碱和石灰石 请将你的实验方案用流程图表示出来 第第 3 3 章章 自然界中的元素自然界中的元素 第第 1 1 节节 碳的多样性碳的多样性 第第 1 1 课时课时 碳的单质及含碳化合物碳的单质及含碳化合物 基础落实 一 1 同一种元素 性质不同 O2 O3 石墨 金刚石 C60 2 深灰 正四面体 空间网状 平面六边形 层状 正五边形 正六边形 足球 质 软 思维拓展 物质的结构决定物质的性质 金刚石 石墨和 C60内部碳原子的排列方式不同 决 定了其性质的不同 二 1 甲烷 淀粉 CO CO2 CaCO3 CaMg CO3 2 MgCO3 FeCO3 2 易 易 2NaHCO3Na2CO3 CO2 H2O 对点训练 1 B 金刚石 石墨 C60三者是碳元素的同素异形体 构成原子完全相同 只是其 内部碳原子排列方式不同 才导致它们结构不同 所以性质不同 2 A 利用类比的解题思想 碳能够还原氧化铜 由于 C60也是一种碳的单质 应该 也能够和 CuO 发生置换反应生成 Cu 和 CO A 正确 摩尔质量是有单位的 C60的摩尔质量 是 720 g mol 1 金刚石 石墨和足球烯 C60 三者的主要成分都是碳 和足量氧气反应的 最终产物相同 都是 CO2 但这三者碳原子的排列方式不同 结构不同 故物理性质有很 大差异 由此可知 B C D 都错误 3 A 根据反应式 2NaHCO3Na2CO3 CO2 H2O 2Na2O2 2H2O 4NaOH O2 2Na2O2 2CO2 2Na2CO3 O2 根据计量关系 可知 2 mol NaHCO3生成 CO2和 H2O 各 1 mol Na2O2只有 1 mol 故其恰好和 CO2反应生成 Na2CO3和 O2 气体排出后 只剩余 Na2CO3 4 1 将混合物加热至不再产生气体为止 2 83 2 解析 1 据 NaHCO3受热分解生成 Na2CO3 H2O g CO2 将混合物加热至不再产生气 体为止 可除去该混合物中的 NaHCO3 2 该原混合物中含 NaHCO3的质量为x 则 2NaHCO3Na2CO3 H2O CO2 2 84g mol 1 18 44 g mol 1 x 10 00 9 38 g 解得x 1 68 g w Na2CO3 100 83 2 10 00 1 68 g 10 00 g 课后作业 练基础落实 1 B 2 D 这五种物质的主要成分中均含有 CaCO3 分别滴加盐酸时 均产生 CO2气体 3 B CO2与 Na 反应时 4 价的碳被还原为金刚石 0 价 故金刚石是还原产物 4 D 5 C 检验 CO要设法排除 HCO Cl SO 等离子的干扰 2 3 32 4 6 B 首先因 CO H HCO 所以溶液中 HCO浓度逐渐增大 而后 2 3 3 3 HCO H H2O CO2 所以溶液中 HCO浓度减小 3 3 练方法技巧 7 D 设二价金属 R 的碳酸盐 RCO3 的物质的量为n1 其碳酸氢盐 R HCO3 2 的物质 的量为n2 则 RCO3 2HCl RCl2 CO2 H2O n1 2n1 n1 R HCO3 2 2HCl RCl2 2CO2 2H2O n2 2n2 2n2 由 解之得 2n1 2n2 n1 2n2 6 5 n1 n2 1 2 练综合拓展 8 盛 NaHCO3的气球鼓起的速率快 盛 NaHCO3的气球鼓起的较大 NaHCO3与盐酸反应 的速率快 相同质量的 NaHCO3 Na2CO3与足量盐酸反应 NaHCO3放出的 CO2量多 解析 此题比较 Na2CO3 NaHCO3与盐酸反应的异同 二者都能与盐酸反应 盐酸足量 都能放出 CO2 但由于存在 CO H HCO HCO H H2O CO2 的顺序 因此 2 3 3 3 相同条件下 Na2CO3比 NaHCO3放出 CO2的速率慢 相同质量的 Na2CO3消耗的盐酸比 NaHCO3多 但放出的 CO2量 NaHCO3比 Na2CO3多 9 碳 同素异形体 720 g mol 1 澄清石灰水 CO2 澄清石灰水变浑浊 解析 C60是一种球形分子 属于碳单质 同金刚石 石墨一样都是碳的同素异形体 其摩尔质量为 12 g mol 1 60 720 g mol 1 其燃烧的最终产物是 CO2 只要检验出 CO2即可确定其组成元素 10 1 2NaHCO3Na2CO3 H2O CO2 2 加热 Na2CO3 H2O CO2 2NaHCO3 3 石灰石 高温 氧化钙 水 氢氧化钙 纯碱溶液 过滤氢氧化钠溶液 蒸干 氢氧化钠固体 解析 除去 Na2CO3中的 NaHCO3 可用加热的方法使 NaHCO3分解为 Na2CO3 除去 NaHCO3溶液中的 Na2CO3 可通入 CO2将 Na2CO3转化为 NaHCO3 转化法是化学上常用的除 杂方法 实验室制取 NaOH 可用 Na2CO3溶液和 Ca OH 2溶液反应 Na2CO3 Ca OH 2 CaCO3 2NaOH 过滤可得 NaOH 溶液 蒸干可得 NaOH 固体 第第 2 2 课时课时 碳及其化合物间的转化碳及其化合物间的转化 一 自然界中碳及其化合物间的转化 1 转化形式 Error Error 产生 大 气 的 CO2 消耗 2 溶洞及钟乳石 石笋的形成 1 溶洞形成的化学方程式为 2 钟乳石 石笋形成的化学方程式为 二 生产和生活中碳及其化合物间的转化 1 高炉炼铁 1 原料 和 主要成分是 2 过程 实际起还原作用的是 CO 的产生 相关反应的化学方程式为 铁矿石被还原 相关反应的化学方程式为 2 木炭燃烧 用化学方程式表示 3 水垢 1 主要成分 2 形成过程 用化学方程式表示 4 碳在无机物和有机物间的转化 1828 年 德国化学家 用无机物氰酸铵 NH4CNO 首次合成了有机物 分子式为 CO NH2 2 开创了以含碳无机化合物合成有机化合物的先河 知识点 1 自然界中碳元素的转化 1 1 图瓦卢是由多个珊瑚礁形成的岛国 由于大气中 CO2含量的剧增 大量珊瑚礁 主要成分是碳酸钙 被海水侵蚀 其原因是 用化学方程式表示 2 温室效应导致海平面上升 引起温室效应的人为原因主要是 3 为了控制温室效应 各国科学家提出了不少方法和设想 有人根据液态 CO2密度大 于海水密度的事实 设想将 CO2液化后 送入深海海底以减小大气中 CO2的浓度 为使 CO2 液化 可采用的措施是 A 减压 升温 B 增压 升温 C 减压 降温 D 增压 降温 4 科学家研究发现 用 汽水 一种能释放 CO2的弱酸性溶液 浇灌植物能促进植物 的生长 原因是它能 加强呼吸作用 加强光合作用 改良碱性土壤 调节 pH 加强植物蒸腾作用 A B C D 5 快速 有效地减缓大气中 CO2大量增加的生态学措施是 A 使用天然气等燃料 B 控制全球人口增长 C 植树造林 保护森林 D 立即减少煤和石油的燃烧 知识点 2 生产和生活中碳元素间的转化 2 古代的 药金 外观与金相似 常被误认为是金子 冶炼方法如下 将碳酸锌 赤 铜 Cu2O 木炭混合加热至 800 得金光闪闪的 药金 1 药金 的主要成分是 2 有关冶炼的化学方程式是 练基础落实 1 下列不属于自然界中碳的循环过程的是 A 植物光合作用 B 动物的遗体被微生物分解破坏 最终变成二氧化碳等物质 C 空气中的二氧化碳被海水吸收 通过水生生物的贝壳和骨骼转移到陆地 D 石墨矿的开采利用 2 具有可燃性和还原性的固体单质是 A H2 B C C Fe D CO 3 下列能与人体血液中的血红蛋白结合的一种有毒气体是 A 氯气 B 氮气 C 一氧化碳 D 甲烷 4 要除去 CO2气体中的 CO 常用的方法是 A 通过澄清的石灰水 B 通过燃烧的炭层 C 通过水 D 通过燃烧的 CuO 粉末 5 形成钟乳石的主要化学反应是 CaO H2O Ca OH 2 Ca OH 2 CO2 CaCO3 H2O CaO CO2 CaCO3 CaCO3 CO2 H2O Ca HCO3 2 Ca HCO3 2CaCO3 H2O CO2 A B C D 6 地球大气中 CO2 CH4等气体含量上升 会使地球表面温度升高 即产生 温室效 应 下列说法不正确的是 A 控制温室气体排放 遏制全球变暖趋势是社会可持续发展的保障 B CH4是目前全球变暖的最主要温室气体 C 大气中 CO2含量猛增 会破坏自然界中碳及其化合物的平衡 D 遏制全球变暖趋势的最有效措施是减少使用化石燃料 练方法技巧 利用反应本质巧判断 7 用足量的 CO 还原 32 0 g 某氧化物 将生成的气体通入足量澄清石灰水中 得到 60 g 沉淀 则该氧化物是 A FeO B Fe2O3 C CuO D Cu2O 练综合拓展 8 设定下图所示装置中的反应是完全进行的 1 分别写出 A B C 装置中的化学反应方程式 2 若 D 装置中的澄清石灰水是少量的 将可能观察到的现象 用化学方程式解释上述现象 9 用下面的装置将一定量的 CO2和 CO 的混合气体进行分离和干燥 图中的 a b 均 为可以控制气体的通过和液体的加入的止水夹和活塞 实验前均已关闭 仪器的固定装置 已省略 请选择适宜的试剂 完成上述实验 可供选择的试剂有 浓硫酸 稀硫酸 浓盐 酸 稀盐酸 澄清石灰水 氢氧化钠溶液 紫色石蕊试液 1 甲装置的瓶中盛放的试剂是 分液漏斗中盛放的试剂是 乙 装置的瓶中盛放的试剂是 2 打开 a 时 首先分离出的气体是 填名称 要得到另一种气体 正确的操 作是 10 为了测定人体新陈代谢呼出气体中 CO2的体积分数 某学生课外活动小组设计了 如图所示的实验装置 实验用过量 NaOH 溶液吸收气体中的 CO2 准确测量瓶 中溶液吸收 CO2后增重及剩余 气体的体积 实验时只用嘴吸气和呼气 请填空 1 图中瓶 的作用是 2 对实验装置尚有如下 A B C D 4 种建议 你认为合理的是 填代号 A 在 E 处增加 CaCl2干燥管 B 在 F 处增加 CaCl2干燥管 C 在 E F 两处增加 CaCl2干燥管 D 不必增加干燥管 3 将插入溶液的导管下端改成具有多孔的球泡 如图 有利于提高实验的准确度 其理由是 4 实验时先缓缓吸气 再缓缓呼气 反复若干次 得如下数据 瓶 增重a g 收集 到的气体体积 标准状况 为b L 该呼出气体中 CO2的体积分数 列出算式 为 5 实验时若猛呼猛吸 会造成不安全后果 猛吸时会 猛呼时会 第第 2 2 课时课时 碳及其化合物间的转化碳及其化合物间的转化 基础落实 一 2 1 CaCO3 CO2 H2O Ca HCO3 2 2 Ca HCO3 2CaCO3 CO2 H2O 二 1 1 焦炭 铁矿石 Fe2O3 2 CO C O2CO2 C CO2 点燃 2CO 3Fe2O3 CO2Fe3O4 CO2 Fe3O4 CO 高温 高温 3FeO CO2 FeO COFe CO2 高温 高温 2 2C O2 不足 2CO 2CO O22CO2 点燃 点燃 C O2 充分 CO2 CO2 C2CO 点燃 高温 3 1 CaCO3等 2 Ca HCO3 2CaCO3 CO2 H2O 4 维勒 尿素 对点训练 1 1 CaCO3 CO2 H2O Ca HCO3 2 2 大量燃烧煤 石油等矿物燃料 3 D 4 B 5 C 解析 二氧化碳微溶于水 溶于水后会与碳酸钙反应 导致碳酸钙溶解 增大压强 降低温度有利于气体液化 植物的呼吸作用放出 CO2 植物蒸腾作用与外界温度及水分有关 与 CO2的浓度无关 植物的光合作用需要吸收 CO2 且 CO2溶于土壤的水生成的碳酸电离的 H 可以改良碱性土 壤 调节 pH 促进植物对 Ca2 Mg2 的吸收 所以 汽水 浇灌植物能促进植物的生长 随着社会的进步 对能源的消耗也将进一步增多 所以不可能立即减少煤和石油的燃 烧 使用天然气等燃料也会产生 CO2 只有绿色植物的光合作用会吸收大量的 CO2 且见效 快 2 1 Zn Cu 2 ZnCO3ZnO CO2 C 2Cu2O4Cu CO2 高温 高温 C 2ZnO2Zn CO2 高温 解析 解答本题可借用 相似类推 将旧知识迁移应用于题给信息 解题思路为 由 碳酸钙 碳酸镁在高温时分解生成金属氧化物和二氧化碳的事实可推知 碳酸锌在高温时 也分解 生成氧化锌和二氧化碳气体 由碳与氧化铜在高温时反应生成铜和二氧化碳的事 实可推知 碳在高温时也能将赤铜 Cu2O 中的铜和氧化锌中的锌置换出来 本身被氧化成 二氧化碳 课后作业 练基础落实 1 D A B C 三项都属于碳的循环 石墨矿的开采利用属于人类生产 不属于自然 界中碳的循环 2 B 碳能燃烧 并且常用作还原剂 3 C CO 与血红蛋白结合的能力比 O2与血红蛋白结合的能力强 氯气有毒 但不与 血红蛋白结合 4 D CO 不同于 CO2的性质是它具有还原性 要除去 CO 应选氧化性的物质与之反应 将其耗尽 CuO 具有氧化性 5 D 6 B 练方法技巧 7 B n CO2 n CaCO3 0 6 mol 分析 CO 还原氧化物的反应本 60 g 100 g mol 1 质为 CO O CO2 氧化物中所含 O 原子的物质的量为 0 6 mol 结合选项 若氧化物 含有 1 个 O 原子 则其相对分子质量为 53 3 不合题意 若氧化物含 3 个 O 原子 32 0 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