高中化学鲁科版第三章自然界中的元素 第一节2

第三章自然界中的元素第1节碳的多样性第1课时碳单质的多样性及含碳化合物1．了解同素异形体的概念。2．了解碳元素的多种存在形态及碳的多种同素异形体。3．掌握碳酸钠与碳酸氢钠的主要性质以及二者的相互转化、区别与鉴定。eq\x(知)eq\x(识)eq\x(清)eq\x(单)一、多种多样的碳单质1．同素异形体。由同一种元素组成的性质不同的几种单质，如氧元素的同素异形体有O2和O3，碳元素的同素异形体有石墨、金刚石和C60等。2．碳的同素异形体。物质性质金刚石(C)石墨(C)C60外观无色透明晶体深灰色、不透明的片状固体灰黑色固体结构由正四面体构成的空间网状结构由平面六边形构成的层状结构由正五边形和正六边形排列而成的“足球”分子硬度很大质软，在纸上可留痕迹导电性不导电良好不导电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？答案：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。2．如何证明石墨、金刚石、C60是同素异形体？答案：在一定条件下，使金刚石、石墨、C60分别与氧气反应都生成CO2气体就可以说明三者是同素异形体。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eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(有机物：如甲烷、淀粉等,无机物\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(氧化物：如CO、CO2等,碳酸盐：如方解石CaCO3，,白云石CaMg（CO3）2，菱铁矿MgCO3，,菱铁矿FeCO3等))))2．碳酸钠和碳酸氢钠。碳酸钠碳酸氢钠化学式Na2CO3NaHCO3俗名纯碱或苏打小苏打颜色状态白色固体白色固体溶解性易溶于水易溶(相同条件下比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2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑与盐酸反应Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑与NaOH反应不反应NaHCO3＋NaOH=Na2CO3＋H2O(续上表)与Ca(OH)2反应Na2CO3＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋2NaOH2NaHCO3＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O与BaCl2反应Na2CO3＋BaCl2=BaCO3↓＋2NaCl不反应转化Na2CO3eq\o(,\s\up7(H2O＋CO2),\s\do5(△或加NaOH))NaHCO3用途玻璃、造纸发酵粉、治疗胃病3.碳酸钠固体中混有碳酸氢钠杂质，如何除去？答案：可用加热的方法。碳酸氢钠受热不稳定可分解生成碳酸钠、水和二氧化碳。eq\x(活)eq\x(学)eq\x(活)eq\x(用)1．下列各组物质，不属于同素异形体的是(C)A．金刚石和石墨B．白磷和红磷C．Na2O和Na2O2D．氧气和臭氧解析：同素异形体的研究对象是单质。2．下列物质的化学名称、化学式和俗名一致的是(C)A．碳酸钙、CaCO3、生石灰B．氢氧化钠、NaOH、纯碱C．碳酸钠、Na2CO3、苏打D．碳酸氢钠、NaHCO3、苏打解析：A项中生石灰是CaO；B项中纯碱是Na2CO3；D项中苏打是Na2CO3。3．(双选)关于Na2CO3和NaHCO3的说法中，正确的是(BD)A．Na2CO3的溶解度在相同条件下比NaHCO3的溶解度大，NaHCO3比Na2CO3稳定B．Na2CO3既可与CaCl2溶液反应，也可与石灰水反应C．NaHCO3既可与CaCl2溶液反应，也可与石灰水反应D．等物质的量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸反应，消耗HCl的物质的量之比为2∶1，而放出的气体的物质的量之比为1∶1解析：稳定性与溶解性无关，A不对；Na2CO3＋CaCl2=CaCO3↓＋2NaCl，Na2CO3＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋2NaOH，B对。NaHCO3与CaCl2溶液不反应，与石灰水反应生成CaCO3沉淀，C不对。Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋2H2O＋CO2↑，NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑，当n(Na2CO3)＝n(NaHCO3)时，消耗n(HCl)之比为2∶1，放出CO2气体物质的量相等，D对。eq\x(水)eq\x(平)eq\x(测)eq\x(试)1．下列叙述中，正确的是(B)A．由碳元素的单质组成的物质一定是纯净物B．金刚石和石墨具有相同的化学组成C．金刚石与石墨之间的转化不属于化学变化D．C60是新发现的一种碳的化合物解析：碳元素形成的单质有多种，不同的单质组成的物质是混合物，金刚石、石墨、C60都是碳元素的单质，它们之间的转化属于化学变化。2．不用任何试剂就能鉴别的一组物质是(C)A．Na2CO3和NaHCO3B．Na2CO3和NaClC．Na2CO3和盐酸D．NaHCO3和盐酸解析：将盐酸逐滴滴加到Na2CO3溶液中，开始时无气体生成，而将Na2CO3溶液滴加到盐酸中时，开始便有气体生成，滴加顺序不同，现象不同，不用其他试剂就能鉴别。3．除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3可采取的方法是(A)A．通入二氧化碳气体 B．加入氢氧化钡溶液C．加入澄清石灰水 D．加入稀盐酸解析：Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3，CO2与NaHCO3不再反应，A对。Ba(OH)2、Ca(OH)2和稀盐酸都能与NaHCO3和Na2CO3反应，故B、C、D错。4．向碳酸钠浓溶液中逐滴加入稀盐酸直到不再产生二氧化碳气体为止，则在此过程中，溶液中碳酸氢根离子浓度变化趋势可能是(C)A．逐渐减小 B．逐渐增大C．先逐渐增大，而后减小 D．先逐渐减小，而后增大解析：反应过程可表示为：先：COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)；后：HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑。所以c(HCOeq\o\al(－,3))先增大后减小。5．下列关于碳酸钠和碳酸氢钠的比较中正确的是(C)A．碳酸氢钠的溶解度大于碳酸钠B．与盐酸反应放出等量的二氧化碳消耗碳酸钠的质量小于碳酸氢钠C．与等浓度的盐酸反应，碳酸氢钠反应的速率快D．与等质量的碳酸钠和碳酸氢钠反应，碳酸钠消耗盐酸少解析：NaHCO3的溶解性较小，A项错误。放出1molCO2消耗Na2CO3106g，消耗NaHCO384g,B项错误。NaHCO3与盐酸反应的速率比Na2CO3要快，这是因为HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑，而COeq\o\al(2－,3)与H＋结合生成CO2分两步进行，先要生成HCOeq\o\al(－,3)，后再生成CO2，C项正确。106gNa2CO3耗73gHCl，而106gNaHCO3耗HCl少于73g，D项不正确。6．可以说明溶液中大量存在COeq\o\al(2－,3)的理由是(C)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，再加稀盐酸沉淀全部溶解，且产生可以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所述解析：A项不可说明，与AgNO3作用生成白色沉淀的还有Cl－等；B项不可说明，与盐酸作用产生无色无味气体的还有NaHCO3等；D项不可说明，NaHCO3等物质亦会有此现象。7．现有A、B、C、D四种化合物都含钾元素，A、B、C和足量的盐酸反应后，均可生成D；若将固体C加热后可生成A和无色无毒的气体E，该气体能使澄清石灰水变浑浊；若在A溶液中通入足量E，可生成C；若B与C的溶液混合可生成A。请回答下列问题。(1)推断A、B、C、D的化学式。A________；B________；C________；D________。(2)A溶液中通入足量E反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)B溶液与C溶液反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)仅凭有气体E生成，______选填“能”或“否”断定A、C的组成。解析：气体E无色无味且能使澄清石灰水变浑浊，为CO2，C为KHCO3，A为K2CO3；B与KHCO3溶液混合可生成K2CO3，B为KOH，A、B、C和足量的盐酸反应后，均可生成D，D为KCl。HCOeq\o\al(－,3)和COeq\o\al(2－,3)都可与盐酸反应生成CO2气体，所以不能仅凭有CO2气体生成，断定哪个是K2CO3，哪个是KHCO3。答案：(1)K2CO3KOHKHCO3KCl(2)COeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=2HCOeq\o\al(－,3)(3)OH－＋HCOeq\o\al(－,3)=H2O＋COeq\o\al(2－,3)(4)否8．某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，用不同的方法做以下实验，如图所示。(1)写出Ⅰ中与盐酸发生反应的化学方程式。①Na2CO3时________________________________________________________________________，②NaHCO3时________________________________________________________________________，③由此可知此装置________(填“能”或“不能”)鉴别Na2CO3和NaHCO3。(2)Ⅱ装置能鉴别Na2CO3和NaHCO3的现象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)Ⅲ、Ⅳ装置均利用了Na2CO3和NaHCO3________性的区别。有关化学方程式为________________________________________________________________________。(4)若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性，则试管B中装入的固体最好是________(填化学式)。有的同学在盛Na2CO3的导管口观察到开始加热时也有气泡产生，据此认为Na2CO3加热也能分解。你认为此观点________(填“正确”或“错误”)。分析此现象的原因为________________________________________________________________________。________________________________________________________________________。(5)除了以上方法，请你再举出一例鉴别二者的方法________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：鉴别Na2CO3和NaHCO3是利用二者性质的差别，Ⅰ中二者均能与盐酸反应产生CO2，现象相同，不能鉴别；Ⅱ中Na2CO3、NaHCO3加入等浓度的盐酸中，NaHCO3反应剧烈，产生的气体多，气球膨胀的快；NaHCO3不稳定，受热分解，而Na2CO3稳定，受热不分解，Ⅳ中的试管B在试管A内部，不能直接接触到火焰，温度相对较低，故试管B中装入的固体是易分解的NaHCO3，NaHCO3受热分解产生的CO2使澄清石灰水变浑浊；鉴别Na2CO3和NaHCO3还可利用其在溶液中电离出的阴离子的不同选择试剂，COeq\o\al(2－,3)与Ba2＋或Ca2＋反应生成白色沉淀，HCOeq\o\al(－,3)不反应。答案：(1)①Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑②NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑③不能(2)盛NaHCO3的装置反应比盛Na2CO3的装置剧烈，气球膨胀的快(3)热稳定2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑(4)NaHCO3错误大试管中空气受热膨胀时逸出(5)把二者分别配成溶液后滴加BaCl2试剂，有白色沉淀生成的为Na2CO3，无现象的为NaHCO3eq\x(素)eq\x(能)eq\x(提)eq\x(高)9．将碳酸钠晶体和碳酸氢钠的混合物ng溶于水制成200mL溶液，钠离子的物质的量浓度为mol·L－1；若将ng该混合物加热至质量不再改变时，得到固体物质的质量是(B)A．gB．gC．gD．g解析：ng混合物中n(Na＋)＝L×mol/L＝mol。混合物加热后变为Na2CO3，根据Na＋守恒可知所得产物n(Na2CO3)＝mol。则m(Na2CO3)＝mol×106g/mol＝g。10．根据如图所示提供的仪器装置，完成提纯并测定Na2CO3样品纯度(其中只含NaHCO3杂质)的实验，试回答有关问题：实验1：测定Na2CO3样品中NaHCO3分解放出的CO2的体积。(1)连接装置的正确顺序是：________(填序号)。(2)完成该实验尚缺的仪器是________________________________________________________________________。(3)产生的气体从装置④的________端进入，从装置⑤的________端进入。实验2：测定上述实验完成后的剩余固体与盐酸反应产生的CO2的体积。(4)应将实验1的装置作哪些