2019版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第3章 自然界中的元素 第1節(jié) 碳的多樣性學(xué)案 魯科版.doc
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第1節(jié) 碳的多樣性 1.了解碳元素單質(zhì)及其重要化合物的制備方法,掌握其主要性質(zhì)及其應(yīng)用。 2.了解碳元素單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境的影響?!?.以上各部分知識(shí)的綜合應(yīng)用。 碳的單質(zhì)及氧化物 [知識(shí)梳理] 1.多種多樣的碳單質(zhì) (1)同素異形體:由同一種元素組成的性質(zhì)不同的幾種單質(zhì)。 (2)碳單質(zhì)主要有金剛石、石墨、C60等同素異形體。 金剛石 石墨 結(jié)構(gòu) 空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 層狀結(jié)構(gòu) 物理性質(zhì) 熔點(diǎn)高、硬度大 熔點(diǎn)高、質(zhì)軟,有滑膩感 用途 用作切割刀具等 用作電極、鉛筆芯等 (3)碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì) 碳在參與化學(xué)反應(yīng)時(shí),一般表現(xiàn)還原性。 碳 2.一氧化碳和二氧化碳 物質(zhì) 一氧化碳 二氧化碳 物理 性質(zhì) 無色、無味,常溫下為氣體,不溶于水 無色、無味,常溫下為氣體,微溶于水,密度比空氣大 化學(xué)性質(zhì) 與水反應(yīng) 不反應(yīng) CO2+H2OH2CO3 與單質(zhì)反應(yīng) 2CO+O22CO2 2Mg+CO22MgO+C 與堿反應(yīng)(如NaOH) 不反應(yīng) CO2少量:CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O、 CO2過量:CO2+NaOH===NaHCO3 與堿性氧化物反應(yīng) 如與Fe2O3反應(yīng):3CO+Fe2O32Fe+3CO2 如與Na2O反應(yīng):Na2O+CO2===Na2CO3 與鹽反應(yīng) 一般不反應(yīng) 如Ca(ClO)2+CO2(不足)+H2O===CaCO3↓+2HClO、Na2SiO3+2H2O+2CO2(足量)=== H2SiO3↓+2NaHCO3 用途 還原劑 制飲料、碳酸鹽 [自我檢測] 1.判斷正誤,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“” (1)用活性炭去除冰箱中的異味,沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。( ) (2)12C、13C、14C是碳的三種同素異形體。( ) (3)12 g石墨烯(單層石墨)中含有六元環(huán)的個(gè)數(shù)為0.5NA(NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。( ) (4)多孔碳可用做氫氧燃料電池的電極材料。( ) (5)若X為C、Y為CO、Z為CO2,則不能滿足如圖一步轉(zhuǎn)化關(guān)系。( ) 答案:(1)√ (2) (3)√ (4)√ (5) 2.寫出除去下列氣體中混有的雜質(zhì)(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì))可采取的方法: (1)CO(CO2):________________________________________________________________; (2)CO2(CO):________________________________________________________________; (3)CO2(O2):________________________________________________________________; (4)CO2(SO2):_______________________________________________________________; (5)CO2(HCl):______________________________________________________________。 答案:(1)通過盛有濃NaOH溶液的洗氣瓶 (2)通過盛放灼熱CuO的硬質(zhì)玻璃管 (3)通過盛放灼熱銅網(wǎng)的硬質(zhì)玻璃管 (4)通過飽和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液 (5)通過飽和NaHCO3溶液 往100 mL的NaOH溶液中通入CO2充分反應(yīng)后,在減壓和較低溫度下,小心地將溶液蒸干,得到白色固體M。通入的CO2的體積V(標(biāo)準(zhǔn)狀況)與M的質(zhì)量W的關(guān)系如圖所示。 回答下列問題: (1)A點(diǎn)時(shí),白色固體M的化學(xué)式為________,通入的CO2的體積為________mL。 (2)C點(diǎn)時(shí),白色固體M的化學(xué)式為________,通入的CO2的體積為________mL。 (3)B點(diǎn)時(shí)M的組成成分為________________(用化學(xué)式表示),通入的CO2的體積為________mL。 (4)該NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為________。 [解析] 向NaOH溶液中逐漸通入CO2至過量,發(fā)生的反應(yīng)依次為CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O、CO2+H2O+Na2CO3===2NaHCO3。從圖可知NaOH的質(zhì)量為4 g,n(NaOH)==0.1 mol,c(NaOH)==1 molL-1。(1)NaOH完全轉(zhuǎn)化為Na2CO3時(shí),m(Na2CO3)=5.3 g,故A點(diǎn)時(shí)白色固體M為Na2CO3,V(CO2)=22.4 Lmol-1=1.12 L=1 120 mL。(2)NaOH完全轉(zhuǎn)化為NaHCO3時(shí),m(NaHCO3)=8.4 g,故C點(diǎn)時(shí)白色固體M為NaHCO3,V(CO2)=0.1 mol22.4 Lmol-1=2.24 L=2 240 mL。(3)因B點(diǎn)時(shí)M質(zhì)量為7.16 g(5.3<7.16<8.4),故B點(diǎn)時(shí)M為Na2CO3和NaHCO3的混合物。設(shè)B點(diǎn)時(shí)Na2CO3的物質(zhì)的量為x,NaHCO3的物質(zhì)的量為y,則有 , 解得,所以V(CO2)=(0.02+0.06)mol22.4 Lmol-1=1.792 L=1 792 mL。 [答案] (1)Na2CO3 1 120 (2)NaHCO3 2 240 (3)Na2CO3、NaHCO3 1 792 (4)1 molL-1 CO2與NaOH溶液反應(yīng)的規(guī)律 (1)反應(yīng)原理 2NaOH+CO2(少量)===Na2CO3+H2O NaOH+CO2(過量)===NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3 (2)反應(yīng)后溶質(zhì)成分的判斷 題組一 碳的氧化物對環(huán)境的影響 1.(2016高考全國卷Ⅱ,7,6分)下列有關(guān)燃料的說法錯(cuò)誤的是( ) A.燃料燃燒產(chǎn)物CO2是溫室氣體之一 B.化石燃料完全燃燒不會(huì)造成大氣污染 C.以液化石油氣代替燃油可減少大氣污染 D.燃料不完全燃燒排放的CO是大氣污染物之一 解析:選B。燃料燃燒產(chǎn)生的CO2是導(dǎo)致溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w之一,A項(xiàng)正確;化石燃料完全燃燒生成的SO2屬于大氣污染物,B項(xiàng)錯(cuò)誤;液化石油氣含碳量比燃油低,用液化石油氣代替燃油能減少大氣污染,C項(xiàng)正確;CO是大氣污染物之一,D項(xiàng)正確。 2.(2016高考江蘇卷)大氣中CO2含量的增加會(huì)加劇“溫室效應(yīng)”。下列活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致大氣中CO2含量增加的是( ) A.燃燒煤炭供熱 B.利用風(fēng)力發(fā)電 C.增加植被面積 D.節(jié)約用水用電 解析:選A。A項(xiàng),煤炭燃燒會(huì)放出CO2,正確;風(fēng)力發(fā)電、節(jié)約用水用電、增加植被面積,都會(huì)減少大氣中CO2的含量。 題組二 二氧化碳與堿或鹽溶液的反應(yīng)規(guī)律 3.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,將3.36 L CO2氣體通入200 mL 1.00 molL-1 NaOH溶液中,充分反應(yīng)后溶液中c(CO)與c(HCO) 的比值為(不考慮CO、HCO的水解)( ) A.1∶1 B.1∶2 C.2∶1 D.1∶3 解析:選B。n(CO2)==0.15 mol, n(NaOH)=0.2 L1.00 molL-1=0.2 mol, 由于1<<2,故二者完全反應(yīng)生成含Na2CO3和NaHCO3的混合溶液。 設(shè)n(Na2CO3)=x,n(NaHCO3)=y(tǒng) 則有 解得x=0.05 mol,y=0.1 mol,則c(CO)∶c(HCO)=n(CO)∶n(HCO)=0.05 mol∶0.1 mol=1∶2。 4.用四種溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn),下表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對應(yīng)關(guān)系中錯(cuò)誤的是( ) 選項(xiàng) 操作及現(xiàn)象 溶液 A 通入CO2,溶液變渾濁。繼續(xù)通CO2至過量,渾濁不消失 Na[Al(OH)4] 溶液 B 通入CO2,溶液變渾濁。繼續(xù)通CO2至過量,渾濁消失 Na2SiO3 溶液 C 通入CO2,溶液變渾濁。再加入品紅溶液,紅色退去 Ca(ClO)2 溶液 D 通入CO2,溶液變渾濁。繼續(xù)通CO2至過量,渾濁消失。再加入足量NaOH溶液,又變渾濁 Ca(OH)2 溶液 解析:選B。向Na2SiO3溶液中通入CO2,溶液變渾濁,生成H2SiO3沉淀,再通入CO2沉淀不溶解。 “強(qiáng)酸制弱酸”原理的應(yīng)用 較強(qiáng)酸+較弱酸鹽→較弱酸+較強(qiáng)酸鹽,由于H2CO3酸性大于H2SiO3、HClO、Al(OH)3,故能發(fā)生如下反應(yīng): CO2+Na2SiO3+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓(或CO2+Na2SiO3+2H2O===H4SiO4↓+Na2CO3), CO2+Ca(ClO)2+H2O===CaCO3↓+2HClO, CO2(過量)+Na[Al(OH)4]===Al(OH)3↓+NaHCO3, CO2(少量)+2Na[Al(OH)4]===2Al(OH)3↓+Na2CO3+H2O。 Na2CO3(蘇打、純堿)與NaHCO3(小蘇打) [知識(shí)梳理] 1.性質(zhì)(不特別注明的寫化學(xué)方程式) 2.轉(zhuǎn)化 Na2CO3NaHCO3 3.用途 (1)碳酸鈉:用于玻璃、肥皂、造紙、紡織等工業(yè); (2)碳酸氫鈉:用于滅火器、治療胃酸過多、發(fā)酵粉。 (1)向飽和Na2CO3溶液中通入CO2時(shí),可析出NaHCO3晶體;氨堿法制備NaHCO3原理:NH3+NaCl+CO2+H2O===NH4Cl+NaHCO3↓。 (2)除去固體Na2CO3中少量NaHCO3的方法是加熱至固體質(zhì)量不再變化;除去NaHCO3溶液中少量Na2CO3的方法是通入足量CO2;除去Na2CO3溶液中少量NaHCO3的方法是加入適量NaOH。 [自我檢測] 1.判斷正誤,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“” (1)泡沫滅火器原理是Al2(SO4)3與小蘇打反應(yīng)。( ) (2)用灼燒法除去Na2CO3中混有的NaHCO3。( ) (3)NaHCO3溶液中加入稀鹽酸的離子方程式為CO+2H+===CO2↑+H2O。( ) (4)向某溶液中加入稀鹽酸,產(chǎn)生的氣體能使澄清石灰水變渾濁,該溶液中一定含有CO。( ) (5)在酒精燈加熱條件下,Na2CO3、NaHCO3固體都會(huì)分解。( ) (6)向Na2CO3飽和溶液中通入CO2,會(huì)有NaHCO3晶體析出。( ) (7)蘇打是面包發(fā)酵粉的主要成分之一。( ) (8)用酚酞溶液可鑒別飽和食鹽水和飽和碳酸鈉溶液。( ) (9)可用Ca(OH)2鑒別Na2CO3和NaHCO3兩種溶液。( ) (10)用熱的純堿溶液清洗炊具上的油污時(shí),不涉及化學(xué)變化。( ) 答案:(1)√ (2)√ (3) (4) (5) (6)√ (7) (8)√ (9) (10) 2.用“>”或“<”填空。 (1)熱穩(wěn)定性:NaHCO3______Na2CO3。 (2)與同濃度鹽酸反應(yīng)的劇烈程度:NaHCO3________Na2CO3。 (3)相同溫度時(shí),在水中的溶解度:NaHCO3________Na2CO3?!? (4)等物質(zhì)的量濃度溶液的pH:NaHCO3________Na2CO3。 答案:(1)< (2)> (3)< (4)< Na2CO3、NaHCO3、NaOH與足量鹽酸反應(yīng)的圖像如下: (1)向Na2CO3溶液中逐滴加入鹽酸,消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系如圖1所示。 ①圖像特點(diǎn):Oa段、ab段消耗鹽酸的體積相等。 ②反應(yīng)的離子方程式: Oa段:____________________________________________________________________, ab段:____________________________________________________________________。 (2)向NaHCO3溶液中逐滴加入鹽酸,消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系如圖2所示。 ①圖像特點(diǎn):從O點(diǎn)開始即產(chǎn)生CO2氣體。 ②反應(yīng)的離子方程式:_____________________________________________________。 (3)向等物質(zhì)的量的Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入鹽酸,消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系如圖3所示。 ①圖像特點(diǎn):Oa段消耗鹽酸的體積小于ab段消耗鹽酸的體積。 ②反應(yīng)的離子方程式: Oa段:___________________________________________________________________, ab段:___________________________________________________________________。 (4)向等物質(zhì)的量的NaOH、Na2CO3的混合溶液中逐滴加入鹽酸,消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系如圖4所示。 ①圖像特點(diǎn):Oa段消耗鹽酸的體積大于ab段消耗鹽酸的體積。 ②反應(yīng)的離子方程式: Oa段:_________________________________________________________________, ________________________________________________________________________; ab段:__________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 [解析] 結(jié)合質(zhì)子(H+)的能力:CO>HCO,故CO、HCO混合溶液中滴加鹽酸時(shí),CO先與H+反應(yīng)生成HCO,待CO耗盡,HCO才與H+反應(yīng)生成CO2和H2O。 [答案] (1)CO+H+===HCO HCO+H+===H2O+CO2↑ (2)HCO+H+===H2O+CO2↑ (3)CO+H+===HCO HCO+H+===H2O+CO2↑ (4)H++OH-===H2O CO+H+===HCO HCO+H+===H2O+CO2↑ 能否用互滴法鑒別Na2CO3溶液和鹽酸?說明理由。 答案:能。向Na2CO3溶液中逐滴加入鹽酸時(shí),依次發(fā)生反應(yīng):CO+H+===HCO、HCO+H+===CO2↑+H2O,現(xiàn)象:開始無氣泡產(chǎn)生,過一段時(shí)間產(chǎn)生氣泡;向鹽酸中逐滴加入Na2CO3溶液時(shí),發(fā)生反應(yīng):CO+2H+===CO2↑+H2O,現(xiàn)象:立即產(chǎn)生氣泡。 用數(shù)形結(jié)合思想理解Na2CO3、 NaHCO3與鹽酸的反應(yīng) (1)向Na2CO3溶液中逐滴加入鹽酸,第一步:CO轉(zhuǎn)化為HCO,無氣體產(chǎn)生;第二步:HCO與H+反應(yīng)產(chǎn)生CO2。消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積的關(guān)系如圖1所示; (2)向NaHCO3溶液中逐滴加入鹽酸,消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積的關(guān)系如圖2所示; (3)向NaOH、Na2CO3的混合溶液中逐滴加入鹽酸,消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積的關(guān)系如圖3所示(設(shè)NaOH、Na2CO3的物質(zhì)的量之比x∶y=1∶1,其他比例時(shí)的圖像略); (4)向Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入鹽酸,消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積的關(guān)系如圖4所示(設(shè)Na2CO3、NaHCO3的物質(zhì)的量之比m∶n=1∶1,其他比例時(shí)的圖像略)。 題組一 Na2CO3和NaHCO3的鑒別與性質(zhì) 1.(2018試題調(diào)研)下列方法不能用于鑒別Na2CO3和NaHCO3固體的是( ) A.分別加熱兩種固體,將放出的氣體通入澄清石灰水 B.分別取兩種固體溶于水,滴加Ba(OH)2溶液,觀察是否生成沉淀 C.分別取兩種固體各1 g于試管中,滴入幾滴水振蕩,用手觸摸試管底部 D.分別取等質(zhì)量的固體與足量稀鹽酸充分反應(yīng),再將反應(yīng)所得溶液分別經(jīng)加熱、蒸干、灼燒后稱重 解析:選B。A項(xiàng),NaHCO3加熱分解生成CO2,CO2能使澄清石灰水變渾濁;Na2CO3加熱不分解,所以可以鑒別。B項(xiàng),Na2CO3和Ba(OH)2溶液發(fā)生反應(yīng):Ba2++CO===BaCO3↓,NaHCO3和Ba(OH)2溶液發(fā)生反應(yīng):Ba2++2OH-+2HCO===BaCO3↓+2H2O+CO,溶液均變渾濁,所以不能鑒別。C項(xiàng),Na2CO3溶于水放出的熱量與 NaHCO3溶于水放出的熱量不同,所以可以鑒別。D項(xiàng),Na2CO3和NaHCO3的摩爾質(zhì)量不同,等質(zhì)量時(shí)物質(zhì)的量不同,最終得到的氯化鈉的質(zhì)量也不同,所以可以鑒別。 2.有關(guān)NaHCO3和Na2CO3的性質(zhì),以下敘述錯(cuò)誤的是( ) A.等質(zhì)量的NaHCO3和Na2CO3與足量鹽酸反應(yīng),在相同條件下Na2CO3產(chǎn)生的CO2體積小 B.等物質(zhì)的量的兩種鹽與同濃度鹽酸完全反應(yīng),所消耗鹽酸的體積Na2CO3是NaHCO3的兩倍 C.等質(zhì)量的NaHCO3和Na2CO3與鹽酸完全反應(yīng),前者消耗鹽酸較多 D.等物質(zhì)的量的NaHCO3和Na2CO3與足量鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生CO2一樣多 解析:選C。等質(zhì)量的NaHCO3和Na2CO3的物質(zhì)的量之比為n(NaHCO3)∶n(Na2CO3)=53∶42,據(jù)NaHCO3~HCl,Na2CO3~2HCl可知,二者消耗HCl的物質(zhì)的量之比為53∶(422)=53∶84,即Na2CO3消耗鹽酸較多。 鑒別碳酸鈉與碳酸氫鈉的方法 題組二 有關(guān)Na2CO3、NaHCO3的圖像分析和計(jì)算 3.將0.4 g NaOH和1.06 g Na2CO3混合并配成溶液,向溶液中滴加0.1 molL-1稀鹽酸。下列圖像能正確表示加入鹽酸的體積和生成CO2的物質(zhì)的量的關(guān)系的是( ) 解析:選C。滴加鹽酸先發(fā)生反應(yīng)OH-+H+===H2O,再發(fā)生反應(yīng)CO+H+===HCO,最后發(fā)生反應(yīng)HCO+H+===CO2↑+H2O;因n(OH-)=n(CO)=0.01 mol,故加入0.02 mol HCl后開始有氣體生成,故C正確。 4.120 mL含有0.20 mol碳酸鈉的溶液和200 mL鹽酸,不管將前者滴入后者,還是將后者滴入前者,都有氣體產(chǎn)生,但最終生成的氣體體積不同。則下列鹽酸的濃度合理的是( ) A.2.0 molL-1 B.1.5 molL-1 C.0.18 molL-1 D.0.24 molL-1 解析:選B。若將鹽酸滴入到碳酸鈉溶液中,先發(fā)生反應(yīng):Na2CO3+HCl===NaCl+NaHCO3,后發(fā)生反應(yīng):NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑,則當(dāng)n(HCl)>0.20 mol 時(shí)有氣體產(chǎn)生;若將碳酸鈉溶液滴入到鹽酸中,發(fā)生反應(yīng):Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑,則當(dāng)n(HCl)≥0.40 mol時(shí)兩者都有氣體產(chǎn)生,但體積相同,故當(dāng)0.20 mol- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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