全程学习方略学高中化学 3.1.2 碳及其化合物间的转化（探究导学课型） 鲁科必修1

第2课时碳及其化合物间的转化精选ppt1．了解碳元素在自然界及生产、生活中的转化。2．能从原理上解释钟乳石、溶洞的形成，能用化学方程式表示高炉炼铁、木炭燃烧过程中的相关反应。3．了解碳单质、碳的氧化物、碳酸正盐、碳酸酸式盐的性质及转化关系。4．通过了解CO2排放对环境的影响，以增强环保意识。精选ppt1．CO与CO2的物理性质与化学性质。2．C与CO、CO2之间的相互转化以及Ca(OH)2与CaCO3、Ca(HCO3)2之间的相互转化。精选ppt一、自然界中碳及其化合物间的转化1．自然界中碳元素的转化精选ppt2．活动探究——模拟溶洞的“形成”实验操作实验现象澄清石灰水先变浑浊，后变澄清，加热时该溶液又变浑浊且产生无色气泡化学方程式①Ca(OH)2+CO2====CaCO3↓+H2O②CaCO3+CO2+H2O====Ca(HCO3)2③Ca(HCO3)2CaCO3↓+CO2↑+H2O△====精选ppt(1)主要原料：______________。(2)反应原理。CO的产生_________________，_________________铁矿石被还原：_________________________________二、生产和生活中碳及其化合物间的转化1．高炉炼铁焦炭和铁矿石C+O2CO2点燃====C+CO22CO高温====3Fe2O3+CO2Fe3O4+2CO2高温====精选ppt2．木炭燃烧用化学方程式表示下列转化过程：①_____________________②_____________________③_____________________④_____________________2C+O2(不足)2CO点燃====CO2+C2CO高温====2CO+O22CO2点燃====C+O2(充分)CO2点燃====精选ppt3．水垢的形成(1)水垢的主要成分：_________。(2)水垢形成反应的化学方程式：________________________________。4．无机物与有机物之间的转化——尿素的合成1828年，德国化学家维勒用无机化合物氰酸铵(NH4CNO)合成了有机化合物——尿素［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。碳酸钙Ca(HCO3)2CaCO3↓+H2O+CO2↑△====精选ppt1．CO2通入澄清石灰水后一定有沉淀生成吗？提示：不一定。CO2不足时有沉淀，CO2过量时沉淀会溶解。2．碳酸盐的溶解度一定大于碳酸氢盐吗？提示：不一定。一般说来难溶性碳酸盐对应的碳酸氢盐溶解度较大，如溶解度：碳酸氢钙>碳酸钙；而可溶性碳酸盐的溶解性大于对应的碳酸氢盐，如溶解度：碳酸钠>碳酸氢钠。3．燃烧时火焰呈淡蓝色的气体都有哪些？提示：燃烧时火焰呈淡蓝色的气体有CO、H2和CH4。精选ppt一、二氧化碳、碳酸盐与碳酸氢盐之间的转化及性质自然界中石灰岩地区常常有许多奇异壮观的溶洞，洞中有着各种奇特的石笋、钟乳石和石柱，其主要成分都是碳酸钙。精选ppt1．自然界中的“溶洞奇观”中蕴含了什么样的化学原理？写出有关反应方程式。【思路分析】精选ppt提示：水流经石灰岩时，不溶性的碳酸钙与二氧化碳、水反应生成微溶性的碳酸氢钙，溶有碳酸氢钙的水受水分的蒸发、压强的减小以及温度的升高因素影响，会分解析出碳酸钙。有关反应方程式如下：CaCO3+H2O+CO2====Ca(HCO3)2Ca(HCO3)2====CaCO3↓+H2O+CO2↑精选ppt2．实验室中长期存放石灰水的瓶子，为什么内壁常常会出现一层白色固体？应如何除去？【思路分析】石灰水在放置过程中容易与空气中的二氧化碳反应生成难溶性的碳酸钙，可以用醋酸或盐酸将其溶解。提示：白色固体为氢氧化钙与二氧化碳反应生成的CaCO3,可用稀盐酸溶解，有关反应的化学方程式为：CO2+Ca(OH)2====CaCO3↓+H2OCaCO3+2HCl====CaCl2+CO2↑+H2O精选ppt3．实验室常用碳酸钙与稀盐酸反应制取CO2气体时，所得CO2气体中混有少量的HCl和水蒸气，根据所学的知识分析：怎样才能得到纯净干燥的CO2气体？【思路分析】

提示：先通过饱和NaHCO3溶液除去HCl，然后再通过浓硫酸除去水蒸气，最后得到纯净干燥的CO2气体。精选ppt1．CO2和NaOH反应时的数量关系CO2+2NaOH====Na2CO3+H2O(CO2不足)CO2+NaOH====NaHCO3(CO2过量)(1)n(CO2)∶n(NaOH)≤1∶2,产物是_________。(2)n(CO2)∶n(NaOH)≥1，产物是__________。(3)1∶2＜n(CO2)∶n(NaOH)＜1，产物是____________________________。Na2CO3NaHCO3Na2CO3和NaHCO3的混合物精选ppt2．CaCO3和Ca(HCO3)2的性质比较(1)溶解性：CaCO3的溶解性比Ca(HCO3)2___。(2)稳定性：CaCO3的稳定性比Ca(HCO3)2___。(3)与盐酸反应：等物质的量的CaCO3和Ca(HCO3)2与足量盐酸反应，CaCO3和Ca(HCO3)2消耗盐酸________，但Ca(HCO3)2和盐酸反应放出CO2多。CaCO3+2HCl====CaCl2+CO2↑+H2OCa(HCO3)2+2HCl====CaCl2+2CO2↑+2H2O小强一样多精选ppt【典题训练】(双选)(2011·海南高考改编)“碳捕捉技术”是指通过一定的方法将工业生产中产生的CO2分离出来并利用。如何利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，其基本过程如图所示(部分条件及物质未标出)。精选ppt下列有关该方法的叙述中正确的是()A．能耗大是该方法的一大缺点B．整个过程中，只有一种物质可以循环利用C．“反应分离”环节中，分离物质的基本操作是蒸发结晶、过滤D．该方法可减少碳排放精选ppt【解题指南】可以依据如下反应流程进行分析：精选ppt【解析】选A、D。碳酸钙高温分解时，需要吸收大量的热，所以该方法的缺点是能耗大，A选项正确；整个过程中，CaO和NaOH两种物质可以循环利用，B选项错误；“反应分离”环节中分离的是NaOH溶液和碳酸钙沉淀的混合物，只需过滤即可，C选项错误；该方法吸收了CO2，可减少碳排放，符合“低碳经济”原则。精选ppt【变式备选】如图是有关物质转化关系的示意图，其中A是含有碳元素的化合物，D是一种含有钠元素的化合物。请回答下列问题：(1)写出下列物质的化学式：A：_______________B：_______________C：_______________G：_______________(2)写出D和E反应的化学方程式：_______________。精选ppt【解析】本题为框图型物质推断题，完成此题，关键是找准解题突破口，直接得出有关物质的化学式，再推导得出其他物质的化学式，A是含有碳元素的化合物，高温能分解为B和C，则A可能为碳酸钙，分解的B和C可能为氧化钙和二氧化碳，D是一种含有钠元素的化合物，则D可能为碳酸钠，B可能为二氧化碳，F可能为氢氧化钠，C可能为氧化钙，G可能为水，氧化钙与水生成的E为氢氧化钙，代入框图，推断合理。答案：(1)CaCO3CO2CaOH2O(2)Na2CO3+Ca(OH)2====CaCO3↓+2NaOH精选ppt二、碳和碳的氧化物高炉炼铁1．高炉炼铁的原料是铁矿石和焦炭，其中焦炭所起的作用有哪些？【思路分析】高炉炼铁的原理是利用还原剂在高温下将铁矿石还原为单质铁的过程，焦炭与氧气反应放出大量的热，同时生成还原剂一氧化碳。精选ppt提示：(1)提供热能：焦炭与氧气反应生成二氧化碳，同时放出大量的热：C+O2CO2(2)生成还原剂：二氧化碳再与碳反应生成还原剂一氧化碳：C+CO22CO然后利用一氧化碳将铁矿石还原为单质铁：3CO+Fe2O33CO2+2Fe△====高温====△====精选ppt2．如何除去CO2气体中混有的少量CO气体？【思路分析】CO有还原性而二氧化碳没有还原性，因此可以利用氧化铁或者氧化铜除去CO。精选ppt提示：将混合气体通过足量灼热的氧化铁或者氧化铜即可除去CO气体。有关方程式如下：3CO+Fe2O33CO2+2Fe或CO+CuOCO2+Cu△====△====精选pptCO、CO2气体的检验和提纯(1)CO、CO2气体的检验。①CO通过灼热的CuO时，黑色CuO变红，生成的气体使澄清石灰水变浑浊：CO+CuOCO2+CuCO2+Ca(OH)2====CaCO3↓+H2O②CO2通入澄清石灰水中，溶液先变浑浊，后浑浊消失。变浑浊：CO2+Ca(OH)2====CaCO3↓+H2O浑浊消失：CaCO3+H2O+CO2====Ca(HCO3)2△====精选ppt(2)CO和CO2混合气体的提纯。①若CO中混有CO2气体，可将混合气体通过足量NaOH溶液；②若CO2中混有CO气体，可将混合气体通过足量的灼热CuO。精选ppt【典题训练】请设计CO2在高温下与木炭反应生成CO的实验。(1)在下面方框中，A表示由长颈漏斗和锥形瓶组成的气体发生器，请在A后完成该反应的实验装置示意图(夹持装置,连接胶管及尾气处理部分不必画出，需要加热的仪器下方用△标出)，按气流方向在每件仪器下方标出字母B、C……；其他可选用的仪器(数量不限)简易表示如下：精选ppt精选ppt(2)根据方框中的装置图，填写下表。(3)有人对气体发生器作如下改进：在锥形瓶中放入一小试管，将长颈漏斗下端插入小试管中。改进后的优点是_________________________________________________________；(4)验证CO的方法是_________________________________。仪器符号仪器中所加物质作用A石灰石、稀盐酸石灰石与盐酸反应生成CO2精选ppt【解析】(1)物质制备的一般思路是：先制备CO2，再净化除杂，干燥，接着再与C在高温下反应制CO，再除去未反应完的CO2，最后还需要进行有毒尾气处理，在这里只需要画装置简图即可。(2)产生的气体中CO2会混有水蒸气和HCl气体，在和碳反应之前需要除去，根据除杂原则结合其性质，分别用饱和NaHCO3溶液和浓硫酸；反应剩余的CO2可以用澄清石灰水吸收。(4)此问答案很多，可以点燃，看火焰看产物；也可以在E后面再接个灼热CuO的玻璃管，后面再接个放澄清石灰水的洗气瓶,看玻璃管和石灰水的现象。精选ppt答案：(1)精选ppt(2)(3)可以通过控制加酸的量，来控制气体产生的快慢；同时小试管中充满盐酸，可以起到液封的作用，防止反应剧烈时气体经漏斗冲出(4)点燃气体，火焰呈蓝色，再用一个内壁附着有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上，烧杯内壁的石灰水变浑浊仪器符号仪器中所加物质作用B饱和NaHCO3溶液除去CO2中的HCl气体C浓硫酸除去CO2中的水蒸气D干燥木炭粉与CO2反应产生COE澄清石灰水吸收未反应的CO2精选ppt【知识拓展】燃烧法区别CO、H2和CH4CO、H2和CH4燃烧时火焰均呈淡蓝色，但是燃烧产物有所不同，CO燃烧生成CO2，H2燃烧生成H2O，而CH4燃烧产物是CO2和H2O，据此加以区别。具体方法如下：点燃气体，在火焰上方罩一个干燥小烧杯，观察烧杯内壁是否变模糊(有水蒸气凝结)，然后换一个内壁沾有少量澄清石灰水的小烧杯，观察是否变浑浊：(1)若没有水蒸气但是石灰水变浑浊，证明是CO气体；(2)若有水蒸气但石灰水不变浑浊，证明是H2；(3)若既有水蒸气石灰水也变浑浊，证明是CH4。精选ppt一、选择题1．控制二氧化碳排放，需要从自我做起，“低碳生活”成为新的时尚潮流。下列不属于“低碳生活”方式的是()A．多用电子邮件、MSN、QQ等即时通讯工具，少用传真打印机B．尽量使用太阳能等代替化石燃料C．减少使用一次性餐具D．提倡塑料袋的无偿使用【解析】选D。A、B、C三项均为低能耗范围，属于“低碳生活”的范畴，D选项不属于“低碳生活”范畴。精选ppt2．离子检验的常用方法有三种，下列离子检验的方法不合理的是()A．CO32-——沉淀法B．Cl-——沉淀法C．SO42-——气体法D．OH-——显色法【解析】选C。SO42-的检验通常是利用与Ba2+生成不溶于硝酸的BaSO4沉淀，即沉淀法，因此C项错误。检验方法沉淀法显色法气体法含义反应中有沉淀产生或溶解反应中有颜色变化反应有气体产生精选ppt3．某K2CO3样品中含有Na2CO3、KNO3和Ba(NO3)2三种杂质中的一种或两种，现将6．9g样品溶于足量水中，得到澄清溶液，若再加入过量的CaCl2溶液，得到4．5g沉淀，对样品所含杂质的正确判断是()A．肯定有KNO3和Na2CO3，没有Ba(NO3)2B．肯定有KNO3，没有Ba(NO3)2，可能有Na2CO3C．肯定没有Na2CO3和Ba(NO3)2，可能有KNO3D．以上判断都不正确精选ppt【解析】选B。样品溶于水时得到澄清溶液，因此不含有Ba(NO3)2，若为6．9g纯净K2CO3样品，加入过量的CaCl2溶液时，可以得到5g沉淀，现在得到4．5g沉淀，因此样品中一定含有KNO3，也可能含有Na2CO3，故选B。精选ppt4．(双选)下列离子方程式正确的是()A．金属钠与水：2Na＋2H2O====2Na+＋2OH-＋H2↑B．氧化钠与盐酸：O2-+2H+====H2OC．碳酸氢钠与稀硫酸：CO32-＋2H＋====H2O＋CO2↑D．烧碱溶液与碳酸氢钠溶液：HCO3-＋OH－====H2O＋CO32-【解析】选A、D。离子方程式的正误判断主要从电荷、原子、电子守恒、离子改写及是否尊重事实等角度分析。B中氧化钠不拆写，C中碳酸氢根离子拆写错。精选ppt5．往含0．2molKOH和0．1molCa(OH)2的溶液中持续地通入CO2气体，当通入气体的体积为6．72L(标准状况)时立即停止，则在这一过程中，溶液中离子的物质的量n和通入CO2的体积V的关系示意图正确的是(气体的溶解忽略)()精选ppt精选ppt【解析】选D。通入的CO2气体为0.3mol,溶液中原有离子的物质的量为0.2mol×2+0.1mol×3=0.7mol。当通入0.1molCO2气体时发生的反应为：Ca2++2OH-+CO2====CaCO3↓+H2O，此时溶液中离子的物质的量减少至0.4mol，继续通入0.1molCO2气体时发生的反应为：2OH-+CO2====CO32-+H2O,此时溶液中离子的物质的量减少至0.3mol，继续通入0.1molCO2气体时发生的反应为：CO32-+CO2+H2O====2HCO3-，此时溶液中离子的物质的量增加至0.4mol。精选ppt6．某溶液中可能含Na2CO3、MgCl2、NaHCO3和BaCl2中的一种或几种。向该溶液中加入NaOH溶液出现白色沉淀，若加稀硫酸也出现白色沉淀并放出气体，下列判断正确的是()A．肯定含BaCl2B．肯定含MgCl2C．肯定含Na2CO3D．肯定不含NaHCO3精选ppt【解析】选A。加入稀硫酸出现白色沉淀说明有BaCl2，没有Na2CO3，同时放出气体，说明还应该有NaHCO3，加入NaOH溶液后NaHCO3、BaCl2反应生成BaCO3白色沉淀，也可能有MgCl2。故选A。精选ppt二、非选择题7．A、B、C、D、E五种物质的转化关系如图所示。已知A为二元碱，微溶于水且溶解度随温度升高而降低。精选ppt(1)写出各物质的化学式：A_______；B______；C______；D______；E______。(2)写出下列两个变化的离子方程式：BD__________________________________________。BE__________________________________________。精选ppt【解析】A为Ca(OH)2，Ca(OH)2与过量CO2反应生成B，B为Ca(HCO3)2，Ca(HCO3)2受热分解成C，C为CaCO3，CaCO3与盐酸反应生成D，D为CaCl2。答案：(1)Ca(OH)2Ca(HCO3)2CaCO3CaCl2Na2CO3(2)HCO3-+H+====CO2↑+H2OCa2++2HCO3-+2OH-====CaCO3↓+CO32-+2H2O精选ppt8．小刚、小军、小红对一久置的NaOH白色粉末的成分进行探究。三位同学都作出以下的猜想：Ⅰ．①可能是NaOH；②可能是Na2CO3；③可能是NaOH与Na2CO3的混合物。做出②③猜想的依据是_____________________________。(用化学方程式表示)Ⅱ．为了验证①②③猜想，他们分别做了下面的实验。(1)小刚取适量稀盐酸于试管中，再加入少量白色粉末，有气泡产生，由此可推出白色粉末中一定含有_______，可以肯定猜想_______(填序号)是错误的。精选ppt(2)小军又取少量白色粉末溶于水，向所得溶液中逐滴滴加稀盐酸，开始没有气体生成。由此小军结合小刚的实验，认为猜想③是正确的。小红却认为小军的所得结论不确切，因为________________________________________________。精选ppt(3)为探究白色粉末是否含有NaOH，小红设计了如下实验方案：精选ppt①沉淀B的化学式为_________________。②在操作1中要用到玻璃棒，其作用是_________________；在操作2中，除要用到铁架台(带铁圈)、烧杯、滤纸、玻璃棒外，还需补充的玻璃仪器是_________________。③小刚认为小红的这个方案也有问题，理由是________________________________________________________________。Ⅲ．小刚对小红的实验作了正确的改进后进行了实验，实验现象和小红的一致。由此确定猜想③是正确的。小刚改进的方法是_________________________________________________。精选ppt【解析】Ⅰ．NaOH容易吸收空气中的CO2气体生成Na2CO3，据此写出反应的化学方程式：CO2+2NaOH====Na2CO3+H2OⅡ．(1)稀盐酸中加入样品时有气体生成，证明样品中含有Na2CO3，证明猜想①是错误的；精选ppt(2)开始没有气体生成，有可能是NaOH与盐酸反应，也可能是Na2CO3与盐酸反应生成NaHCO3；(3)溶液中加入澄清石灰水时发生反应：Ca(OH)2+Na2CO3====CaCO3↓+2NaOH，除了生成白色沉淀之外，也有