2019-2020年高一化學(xué)魯科版必修1教學(xué)案:第3章 第1節(jié) 第2課時(shí) 碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化 Word版含解析.doc
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2019-2020年高一化學(xué)魯科版必修1教學(xué)案:第3章 第1節(jié) 第2課時(shí) 碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化 Word版含解析 細(xì)讀教材記主干 一、自然界中碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化 1.轉(zhuǎn)化示意圖 2.溶洞及鐘乳石的形成原理(模擬實(shí)驗(yàn)) 寫出有關(guān)反應(yīng)方程式: 溶洞的形成:CaCO3+CO2+H2O===Ca(HCO3)2。 鐘乳石的形成:Ca(HCO3)2CaCO3↓+H2O+CO2↑。 二、生產(chǎn)和生活中碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化 1.高爐煉鐵 (1)原料:焦炭和鐵礦石。 (2)鐵礦石被還原:3CO+Fe2O32Fe+3CO2↑。 2.C、CO、CO2的轉(zhuǎn)化關(guān)系 用化學(xué)方程式表示為: ①2C+O22CO(不完全燃燒); ②2CO+O22CO2; ③C+O2CO2(完全燃燒); ④CO2+C2CO。 3.碳在無機(jī)物和有機(jī)物間的轉(zhuǎn)化 1828年,德國化學(xué)家維勒用無機(jī)物氰酸銨(NH4CNO)首次合成了有機(jī)物尿素[分子式為CO(NH2)2],開創(chuàng)了以含碳無機(jī)化合物合成有機(jī)化合物的先河。 [重點(diǎn)剖析] 1.CO2與堿反應(yīng)的原理 CO2為酸性氧化物,能與堿反應(yīng)生成鹽和水。 CO2與堿反應(yīng)時(shí)產(chǎn)物與二者的相對(duì)量有關(guān),當(dāng)堿足量時(shí)生成碳酸鹽,當(dāng)CO2足量時(shí),生成碳酸氫鹽。如與NaOH溶液反應(yīng): ①CO2不足時(shí):CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O; ②CO2足量時(shí):CO2+NaOH===NaHCO3。 2.CO2與NaOH反應(yīng)產(chǎn)物的判斷 (1)根據(jù)CO2與NaOH反應(yīng)用量判斷 反應(yīng)情況 生成物 <1∶2 NaOH過量,只發(fā)生反應(yīng)①(余NaOH) Na2CO3 =1∶2 CO2與NaOH恰好按①反應(yīng) Na2CO3 <<1 ①②兩個(gè)反應(yīng)均有 Na2CO3 =1∶1 恰好發(fā)生反應(yīng)② NaHCO3 >1∶1 只發(fā)生反應(yīng)②CO2剩余, NaHCO3 其上述轉(zhuǎn)化關(guān)系可用數(shù)軸表示為: (2)根據(jù)向溶液中滴加鹽酸的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象確定產(chǎn)物 將CO2通入NaOH溶液中,充分反應(yīng)后再向溶液中滴加鹽酸,設(shè)產(chǎn)生的氣體體積與加入鹽酸的體積的關(guān)系如圖所示,則依據(jù)a與b的關(guān)系可以判斷溶液的組成并計(jì)算各組分的物質(zhì)的量。 (1)若a=0,溶質(zhì)只有NaHCO3; (2)若a=b,溶質(zhì)只有Na2CO3; (3)若a>b,溶液為NaOH和Na2CO3(NaOH只消耗HCl,不產(chǎn)生氣體); (4)若07。 (1)如果此時(shí)溶液的溶質(zhì)是單一成分,可能是______。 (2)如果反應(yīng)后溶液中有兩種溶質(zhì),然后逐滴緩慢滴加1 mo1L-1的鹽酸,所得氣體(不考慮溶解于水)的體積與所加鹽酸的體積關(guān)系如圖所示。 ①開始滴加鹽酸時(shí),無氣體產(chǎn)生,寫出OA段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:_____________。 ②產(chǎn)生的CO2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為________mL。 ③B點(diǎn)時(shí),反應(yīng)所得溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度是________mo1L-1(溶液體積的變化忽略不計(jì))。 解析:(1)CO2和NaOH反應(yīng)的產(chǎn)物要根據(jù)二者的量的相對(duì)多少來確定,如果是單一成分,則為Na2CO3或NaHCO3。(2)①OA段消耗的HCl多于AB段消耗的HCl,故反應(yīng)后的溶質(zhì)為Na2CO3和NaOH,OA段發(fā)生反應(yīng):NaOH+HCl===NaCl+H2O,Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl。 AB段發(fā)生反應(yīng):NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑。 ②n(CO2)=nAB(H+)=0.1 mol,V(CO2)=2 240 mL。 ③B點(diǎn)恰好完全反應(yīng),溶質(zhì)為NaCl,根據(jù)Na原子守恒,n(NaCl)=n(NaOH)=0.3 mol,c(NaCl)=0.75 molL-1。 答案:(1)Na2CO3或NaHCO3 (2)①OH-+H-===H2O,CO+H+===HCO ②2 240?、?.75 [重點(diǎn)剖析] 實(shí)現(xiàn)上述六個(gè)轉(zhuǎn)化的反應(yīng)有: ① ②與過量酸反應(yīng):CO+2H+===H2O+CO2↑; ③ ④ ⑤ ⑥ [特別提醒] (1)與稀鹽酸反應(yīng)生成無色無味且使澄清石灰水變渾濁氣體的離子可是CO或HCO。 (2) (3)H2O+COHCOH2O+CO2。 [典例印證] [例題2] 現(xiàn)有A、B、C、D四種化合物都含鉀元素,A、B、C和足量的鹽酸反應(yīng)后,均可生成D;若將固體C加熱后可生成A和無色無毒的氣體E,該氣體能使澄清石灰水變渾濁;若在A溶液中通入足量E,可生成C;若B與C的溶液混合可生成A。請(qǐng)回答下列問題。 (1)推斷A、B、C、D的化學(xué)式 A________________;B________________; C________________;D________________。 (2)A溶液中通入足量E反應(yīng)的離子方程式為:_________________。 (3)B溶液與C溶液反應(yīng)的離子方程式為:_________。 (4)僅憑有氣體E生成,能否斷定A、C的組成?________。 [解析] 氣體E無色無味且能使澄清石灰水變渾濁,為CO2,C為KHCO3,A為K2CO3;B與KHCO3溶液混合可生成K2CO3,B為KOH,A、B、C和足量的鹽酸反應(yīng)后,均可生成D,D為KCl。HCO和CO都可與鹽酸反應(yīng)生成CO2氣體,所以不能僅憑有CO2氣體生成,斷定哪個(gè)是K2CO3,哪個(gè)是KHCO3。 [答案] (1)K2CO3 KOH KHCO3 KCl (2)CO+CO2+H2O===2HCO (3)OH-+HCO===H2O+CO (4)不能 推斷題的解題關(guān)鍵是找出推斷的突破口,該題的突破口是“氣體E能使澄清石灰水變渾濁”,可知E是CO2,再分析其他條件,可推出其他物質(zhì)。 2.下列敘述中正確的是( ) A.向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解,再向溶液中加入NaHCO3飽和溶液,又有CaCO3沉淀生成 B.向Na2CO3溶液中逐滴加入等物質(zhì)的量的稀鹽酸,生成的CO2與原Na2CO3的物質(zhì)的量之比為1∶2 C.等質(zhì)量的NaHCO3和Na2CO3分別與足量鹽酸反應(yīng),在同溫同壓下,生成的CO2體積相同 D.向Na2CO3飽和溶液中通入CO2,有NaHCO3結(jié)晶析出 解析:選D CaCO3與CO2、H2O反應(yīng)生成Ca(HCO3)2,Ca(HCO3)2與NaHCO3不反應(yīng),A錯(cuò)誤;向Na2CO3溶液中逐滴加入等物質(zhì)的量的稀鹽酸,只發(fā)生反應(yīng):CO+H+===HCO,無氣體放出,B錯(cuò)誤;根據(jù)反應(yīng)方程式可知,84 g NaHCO3與106 g Na2CO3生成的CO2相同,C錯(cuò)誤;D中發(fā)生了反應(yīng):Na2CO3+H2O+CO2===2NaHCO3,由于生成的NaHCO3的溶解度 小于Na2CO3,所以NaHCO3結(jié)晶析出。 題組 碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化 1.判斷正誤 (1)高爐煉鐵過程中,碳元素只顯示還原性。( ) (2)所有物質(zhì)都不能在CO2中燃燒。( ) (3)CO、CO2均屬于溫室氣體。( ) (4)用醋酸除水垢的離子方程式為2CH3COOH+CaCO3===Ca2++2CH3COO-+CO2↑+H2O。( ) (5)在Ca(HCO3)2CaCO3↓+CO2↑+H2O中,碳元素既表現(xiàn)氧化性又表現(xiàn)還原性。( ) 答案:(1) (2) (3) (4)√ (5) 2.下列有關(guān)碳及其化合物間的相互轉(zhuǎn)化屬于氧化還原反應(yīng)的是( ) A.NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O B.CO2+Na2CO3+H2O===2NaHCO3 C.3CO+Fe2O32Fe+3CO2 D.Ca(HCO3)2CaCO3+H2O+CO2↑ 解析:選C 反應(yīng)前后元素化合價(jià)發(fā)生變化的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)。 3.CO2是造成“溫室效應(yīng)”的主要?dú)怏w,對(duì)于在自然界中的轉(zhuǎn)化,下列說法正確的是________。 (1)大氣中的CO2能被海洋溶解一部分。 (2)自然界中同時(shí)存在產(chǎn)生CO2和消耗CO2的過程。 (3)CO2主要是植物的光合作用消耗,因此植樹造林能有效減弱“溫室效應(yīng)”。 (4)加熱碳酸氫鈣溶液會(huì)變渾濁,加熱碳酸氫鈉溶液也會(huì)變渾濁。 (5)鐘乳石、石筍是由于CaCO3和Ca(HCO3)2的相互轉(zhuǎn)化形成的。 解析:CO2氣體在水中的溶解度不大,但海洋中的水可溶解一部分CO2氣體,自然界中同時(shí)存在產(chǎn)生CO2和消耗CO2的過程,正常條件下CO2“收支平衡”,自然界中的CO2就會(huì)保持不變,否則就會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng);Ca(HCO3)2不穩(wěn)定,其溶液加熱會(huì)分解,而NaHCO3固體受熱分解,在溶液中不分解。 答案:(1)(2)(3)(5) 一、選擇題 1.下列各組物質(zhì)中的兩種物質(zhì)作用時(shí),反應(yīng)物用量的改變對(duì)生成物沒有影響的是( ) A.C和O2 B.CO2和Ca(OH)2 C.Na2CO3和鹽酸 D.Na2O2和CO2 解析:選D A項(xiàng),2C+O2(不足)點(diǎn)燃,2CO,C+O2(足量)點(diǎn)燃,CO2;B項(xiàng),Ca(OH)2+CO2(少量)===CaCO3↓+H2O,Ca(OH)2+2CO2(足量)===Ca(HCO3)2;C項(xiàng),Na2CO3+HCl(少量)===NaCl+NaHCO3,Na2CO3+2HCl(足量)===2NaCl+CO2↑+H2O。 2.下列反應(yīng)的離子方程式正確的是( ) A.Na2CO3溶液與石灰乳:Ca2++CO===CaCO3↓ B.NaHCO3溶液與NaOH溶液:HCO+OH-===CO+H2O C.NaOH溶液中通入足量CO2: CO2+2OH-===CO+H2O D.Na2CO3溶液中滴加少量鹽酸: CO+2H+===CO2↑+H2O 解析:選B A項(xiàng),Ca(OH)2應(yīng)寫成化學(xué)式,不能拆開;C項(xiàng),NaOH與足量CO2反應(yīng),應(yīng)生成HCO;D項(xiàng),CO與少量H+反應(yīng),生成HCO,不放出CO2。 3.在含有7.4 g Ca(OH)2的澄清石灰水中通入CO2氣體后,得到8 g白色沉淀,則通入CO2氣體的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為( ) A.一定是2.24 L B.一定小于2.24 L C.一定大于2.24 L D.可能小于2.24 L,也可能大于2.24 L 解析:選D 往Ca(OH)2溶液中通入CO2氣體,可能發(fā)生兩個(gè)反應(yīng):CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O,當(dāng)CO2過量時(shí):CaCO3+H2O+CO2===Ca(HCO3)2,由題目可知所給Ca(OH)2的物質(zhì)的量n[Ca(OH)2]==0.1 mol,理論上最多可制得碳酸鈣10 g,消耗CO2 2.24 L。而現(xiàn)在只制得碳酸鈣8 g,則可能有兩種情況:一種是CO2的量少了,只發(fā)生第一個(gè)反應(yīng),另一種情況是CO2稍過量,一部分參與了第二個(gè)反應(yīng)。 4.不能用來鑒別Na2CO3和NaHCO3兩種白色固體的實(shí)驗(yàn)操作是( ) A.分別在這兩種物質(zhì)的溶液中,加入少量澄清石灰水 B.分別加熱這兩種固體,將生成的氣體通入澄清石灰水中 C.分別在這兩種物質(zhì)的溶液中,加入少量氯化鈣溶液 D.分別在這兩種物質(zhì)的等濃度的溶液中,加入少量的稀鹽酸 解析:選A A項(xiàng),Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2NaOH;依題意知NaHCO3過量,則2NaHCO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+Na2CO3+2H2O,均產(chǎn)生白色沉淀,無法區(qū)分兩者。B項(xiàng),加熱兩固體時(shí),NaHCO3受熱分解產(chǎn)生CO2,Na2CO3無變化,可用加熱來區(qū)分兩者。C項(xiàng),向兩物質(zhì)的溶液中加CaCl2,Na2CO3與CaCl2反應(yīng)生成沉淀,NaHCO3與CaCl2不反應(yīng)。D項(xiàng),在等濃度的Na2CO3和NaHCO3溶液中加少量的鹽酸,NaHCO3溶液中先有氣體產(chǎn)生。 5.可以說明溶液中大量存在CO的理由是( ) A.加入AgNO3溶液有白色沉淀產(chǎn)生 B.加入鹽酸有無色無味氣體產(chǎn)生 C.加入MgCl2時(shí)有白色沉淀產(chǎn)生,再加稀鹽酸沉淀全部溶解,且產(chǎn)生可以使澄清石灰水變渾濁的無色無味氣體 D.加入Ba(OH)2溶液有白色沉淀產(chǎn)生,再加稀鹽酸,反應(yīng)現(xiàn)象如選項(xiàng)C所述 解析:選C A項(xiàng)不可說明,與AgNO3作用生成白色沉淀的還有Cl-等;B項(xiàng)不可說明,與鹽酸作用產(chǎn)生無色無味氣體的還有NaHCO3等;D項(xiàng),不可說明,NaHCO3等物質(zhì)亦會(huì)有此現(xiàn)象。 6.將足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中,生成沉淀的物質(zhì)的量(n)和通入CO2體積(V)的關(guān)系正確的是( ) 解析:選D CO2通入KOH和Ca(OH)2溶液中發(fā)生的反應(yīng)可以分為以下幾個(gè)階段: 產(chǎn)生沉淀階段: CO2+2OH-+Ca2+===CaCO3↓+H2O; 無沉淀產(chǎn)生階段: CO2+2OH-===CO+H2O, CO+CO2+H2O===2HCO; 沉淀溶解階段: CO2+CaCO3+H2O===Ca2++2HCO。 7.標(biāo)準(zhǔn)狀況下將4.48 L CO2通入1 L 0.3 molL-1NaOH溶液中,當(dāng)CO2與NaOH完全反應(yīng)時(shí),則下列說法正確的是( ) A.溶液中只有一種陰離子(OH-除外) B.溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1∶2 C.反應(yīng)后有CO2逸出 D.反應(yīng)后的溶液還可以吸收部分CO2 解析:選D n(CO2)=0.2 mol,n(NaOH)=0.3 mol。因<=<1,故反應(yīng)后溶液中含有Na2CO3和NaHCO3,則還可以吸收部分CO2。 所以A、C錯(cuò),D正確。由碳元素和鈉元素守恒得: 解得B錯(cuò)誤。 8.CO2通入下列溶液中,不可能產(chǎn)生沉淀的是( ) A.CaCl2溶液 B.Ca(OH)2溶液 C.Ba(OH)2溶液 D.Ca(ClO)2溶液 解析:選A B中生成CaCO3,C中生成BaCO3,D中生成CaCO3,A不反應(yīng)。 二、非選擇題 9.實(shí)驗(yàn)室中氫氧化鈉溶液在空氣中放置,因密封不好會(huì)變質(zhì),有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為_______________; 為了檢驗(yàn)一瓶氫氧化鈉溶液是否已變質(zhì),可取少量該溶液向其中加入______,若________________,則說明燒堿溶液已經(jīng)變質(zhì)。為了除去燒堿溶液中的雜質(zhì),應(yīng)加入適量的________,并進(jìn)行過濾。 解析:空氣中含少量CO2,與NaOH反應(yīng):2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O,檢驗(yàn)NaOH溶液是否變質(zhì),實(shí)質(zhì)是鑒定CO的存在;除去NaOH溶液中的Na2CO3時(shí),實(shí)質(zhì)是除CO,且注意不要引入雜質(zhì)離子。 答案:2OH-+CO2===CO+H2O 氯化鈣溶液(其他合理答案也可) 有白色沉淀生成 氫氧化鈣溶液 10.有一種黑色固體A在氧氣中充分燃燒生成氣體B。向充有B的集氣瓶中加入少量澄清石灰水,出現(xiàn)白色沉淀C,振蕩后沉淀消失得溶液D。把D分成兩份,一份中加入稀鹽酸,又生成氣體B,另一份中加入過量NaOH溶液又生成C?;卮穑? (1)則A、B、C、D的名稱分別為________、________、__________、__________。 (2)寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式: B→C_________。 C→D_________。 D→B___________。 D→C___________。 解析:澄清石灰水中通入CO2生成沉淀C,則C為CaCO3,繼續(xù)通入CO2,沉淀消失得D溶液,則D為Ca(HCO3)2?!? 答案:(1)碳 二氧化碳 碳酸鈣 碳酸氫鈣 (2)CO2+Ca2++2OH-===CaCO3↓+H2O CaCO3+CO2+H2O===Ca2++2HCO HCO+H+===CO2↑+H2O Ca2++2HCO+2OH-===CaCO3↓+CO+2H2O 11.有一混合物的水溶液,只可能含有以下離子中的幾種:K+、H+、Ba2+、Mg2+、CO、SO,現(xiàn)取兩份該溶液各100 mL進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn): ①第一份加入足量NaHCO3溶液后,收集到氣體 0.03 mol。 ②第二份加入足量Ba(NO3)2溶液充分反應(yīng)后過濾干燥,得沉淀4.66 g。 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)回答: (1)原溶液中一定不存在的離子是________。 (2)原溶液中可能存在的離子是________。 (3)①中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__________。 (4)經(jīng)計(jì)算,原溶液中一定存在的陰離子的物質(zhì)的量濃度為________。 解析:(1)根據(jù)①現(xiàn)象知,該溶液中一定存在與碳酸氫根離子反應(yīng)生成氣體的H+,一定不存在與H+反應(yīng)的碳酸根離子;所以溶液中存在的陰離子為硫酸根離子,一定不存在與硫酸根離子反應(yīng)的Ba2+;(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象無法確定溶液中是否含有K+、Mg2+;(3)碳酸氫根離子能和酸反應(yīng)生成二氧化碳和水HCO+H+===CO2↑+H2O; (4)設(shè)硫酸根的物質(zhì)的量為xmol?!? Ba2+?。O===BaSO4 ↓ 1 mol 233 g x mol 4.66 g x=0.02,所以c==0.2 molL-1。 答案:(1)CO、Ba2+ (2)K+、Mg2+ (3)HCO+H+===CO2↑+H2O (4)0.2 molL-1 12.某固體物質(zhì)A受熱分解,生成B、C、D三種物質(zhì)。B是一種鉀鹽,向B的水溶液中加入澄清石灰水,產(chǎn)生白色沉淀E;E溶于鹽酸放出無色無味氣體D;將D通入澄清石灰水中,先出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象,然后又變澄清;C在常溫下是一種無色液體。 (1)寫出A、B、E的化學(xué)式。 A________,B________,E________。 (2)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。 ①A受熱分解:__________________。 ②將D通入澄清石灰水中,先出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象,然后又變澄清:___________。 (3)寫出反應(yīng)的離子方程式。 ①向B的水溶液中加入澄清石灰水,產(chǎn)生白色沉淀E:___________; ②E溶于鹽酸放出無色無味的氣體D:_________________。 解析:無色無味能使澄清石灰水出現(xiàn)渾濁的氣體D是CO2,白色沉淀E為CaCO3,鉀鹽B為K2CO3,受熱分解能生成K2CO3和CO2的A為KHCO3,C為H2O。 答案:(1)KHCO3 K2CO3 CaCO3 (2)①2KHCO3K2CO3+CO2↑+H2O ②CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O CaCO3+CO2+H2O===Ca(HCO3)2 (3)①CO+Ca2+===CaCO3↓ ②CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O 13.將一定體積的CO2通入到一定濃度的NaOH溶液中,為了測(cè)定其溶液的成分,向該溶液中逐滴加入1 molL-1鹽酸。所加入鹽酸的體積與產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的關(guān)系如圖所示。 (1)寫出OA段所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:_____________。 (2)當(dāng)加入35 mL鹽酸時(shí),所產(chǎn)生的二氧化碳的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)是________mL。 (3)溶液中所含的物質(zhì)有________________,其物質(zhì)的量之比為________________。 解析:由圖像所消耗的鹽酸的體積及產(chǎn)生的V(CO2)可知,此溶液的溶質(zhì)是NaOH、Na2CO3。OA段H+先與OH-反應(yīng)生成H2O,再與CO反應(yīng)生成HCO。AB段發(fā)生反應(yīng)H++HCO===CO2↑+H2O。35 mL時(shí)產(chǎn)生的n(CO2)=n(H+)=(35-25) mL10-3 LmL-11 molL-1=0.01 mol, 則V(CO2)=224 mL。 由H++CO===HCO, HCO+H+===H2O+CO2↑, 則n(CO)=nAB(H+)=(45-25) mL10-3LmL-11 molL-1=0.02 mol,n(OH-)= [25-(45-25)]10-3L1 molL-1=0.005 mol, 所以n(NaOH)∶n(Na2CO3)=n(OH-)∶n(CO)= 0.005 mol∶0.02 mol=1∶4。 答案:(1)H++OH-===H2O,CO+H+===HCO (2)224 (3)NaOH、Na2CO3 1∶4- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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