一、碳单质的多样性1.同素异形体的概念由-元素组成的讲解

一、碳单质的多样性1．同素异形体的概念由

元素组成的性质

的几种

，叫做该元素的同素异形体、和

是碳元素的同素异形体；

和

是氧元素的同素异形体。金刚石C60石墨不同单质O2O3同种(1)同素异形体的判断需注意三个要点：a.必须由同一元素组成；b.必须是不同的单质；c.必须结构不同。如O2与O3；S2、S4与S8等。(2)同素异形体之间的转化属于化学变化，但价态不改变，是非氧化还原反应。(3)不同的同素异形体，因结构不同，物理性质不同，但化学性质相似。(4)由同一种元素形成的物质，由于同素异形体的存在，不一定为纯净物。二、重要的含碳化合物1.一氧化碳(1)物理性质：

色

味的

毒气体，

溶于水。(2)化学性质无无有不2．二氧化碳(固态时俗称

)(1)化学性质a．具有酸性氧化物的通性：干冰b．弱氧化性：(2)实验室制取原理CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O。(3)用途：灭火、制冷剂、人工降雨、制尿素、光合作用等。3．Na2CO3与NaHCO3的比较(反应用离子方程式表示)1．自然界中碳及其化合物间的转化2．生产和生活中碳及其化合物间的转化(1)转化途径途径Ⅰ：途径Ⅱ：化工生产。(2)工业生产中的转化①炼钢、炼铁高炉炼铁时的主要化学方程式为：产物成分与反应物量的关系：

(2009年新沂质检)将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2体积(V)的关系正确的是(

)【方法技巧】解决反应先后顺序问题，既可按上述解析方法从离子反应的本质入手分析，亦可采用假设法，即假设某一物质先反应，若其反应产物又能与原假定后反应的物质发生反应生成原反应物，则该物质后反应。1．过量的CO2通入下列溶液中，最终出现浑浊的是(

)A．氯化钙溶液B．石灰水C．饱和碳酸钠溶液D．水玻璃答案：CD2．(2009年滨州质检)用1L1.0mol·L－1NaOH溶液吸收0.8molCO2，所得溶液中的CO和HCO的物质的量浓度之比约是(

)A．1∶3B．2∶1C．2∶3D．3∶21．水溶性(1)含K＋、Na＋、的正盐易溶于水，其余一般不溶于水；酸式盐均易溶于水。(2)一般地，在相同温度下，难溶性正盐的溶解度小于其酸式盐的溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2＞CaCO3，酸式盐的溶解度小于其可溶性正盐的溶解度，如溶解度Na2CO3＞NaHCO3。2．热稳定性(1)一般地，热稳定性顺序为：正盐＞酸式盐＞碳酸，如Na2CO3＞NaHCO3＞H2CO3。(2)可溶性正盐＞难溶性正盐，如CaCO3高温分解，而K2CO3不易分解。①放出CO2的速率不同由于Na2CO3需要逐步结合两个H＋才放出CO2，则NaHCO3与盐酸反应放出CO2速率较快。②耗酸量不同等质量的Na2CO3与NaHCO3分别与盐酸反应，前者耗酸多；等物质的量Na2CO3与NaHCO3分别与盐酸反应，前者耗酸多。③Na2CO3与盐酸的反应a．滴加顺序不同，现象不同。b．当n(HCl)≥2n(Na2CO3)时，无论如何滴加，产生的CO2一样多；当n(HCl)＜2n(Na2CO3)时，把Na2CO3溶液滴加到盐酸中比把盐酸滴加到Na2CO3溶液中产生的CO2多。下图中A～F是化合物，G是单质。写出A、B、E、F、G的化学式：A_____，B_____，E_____，F____，G______。【解析】化合物A受热分解可生成三种化合物，在中学常见的化合物范围内，固体A可能是不稳定的酸式盐或碱式碳酸铜，又因为A分解产生的两种化合物都能与化合物E反应产生单质G。G可能是O2，E为Na2O2，据此可判断C、D应为H2O、CO2。再根据A、B在溶液中可通过与F、C反应可相互转化，综合分析可确定C为CO2，D为H2O，则A为NaHCO3，B为Na2CO3。

【答案】

NaHCO3

Na2CO3

Na2O2

NaOH

O23．(2009年菏泽质检)可以用来断定碳酸氢钠粉末中是否混有碳酸钠的实验方法是(

)A．加热时有无气体放出B．滴加盐酸时有无气泡放出C．溶于水后，滴加稀的氯化钡溶液有无白色沉淀生成D．溶于水后，滴加澄清石灰水，有无白色沉淀生成答案：C4．①将0.1L1mol·L－1的纯碱溶液逐滴滴入到0.1L1.25mol·L－1的盐酸中；②将0.1L1.25mol·L－1的盐酸逐滴滴入到0.1L1mol·L－1的纯碱溶液中。这两种操作产生CO2的体积比为(

)A．5∶2B．2∶5C．2∶1D．1∶11．(2009年济宁质检)下列关于Na2CO3和NaHCO3说法中正确的是(

)A．Na2CO3和NaHCO3都易溶于水B．Na2CO3和NaHCO3都很稳定C．石灰水和Na2CO3反应不与NaHCO3反应D．等物质的量的Na2CO3和NaHCO3与盐酸反应，消耗盐酸的物质的量之比为2∶1解析：NaHCO3可溶于水，但不易溶，A错；NaHCO3受热分解不稳定，B错；石灰水与Na2CO3、NaHCO3均反应，C错。答案：D2．(2008年高考山东卷)旅游洞穴一般是指供游人观览的喀斯特洞穴。多姿多彩的石钟乳、石笋、石柱、石花等碳酸钙沉积体是喀斯特洞穴中的主要景观。由于游人呼吸有时会使旅游洞穴中二氧化碳浓度大幅度升高，可能造成的后果是(

)①抑制碳酸钙沉积体的生长②促进碳酸钙沉积体的生长③使游客有憋闷的感觉④使照明灯下的植物大量死亡A．①③B．②③C．①④D．②④解析：CO2的浓度升高，使Ca(HCO3)2的量增大，抑制CaCO3沉积体的生长，也使O2的体积分数降低，让游客有憋闷的感觉。答案：A解析：A项，H2燃烧使Y处NaHCO3分解，产生CO2使石灰水变浑浊；D项在加热时H2与Fe2O3反应，但无CO2生成；B、C两项CO在P处燃烧，管内Na2CO3不分解，石灰水不变浑浊，CO与CuO在加热时反应生成CO2使石灰水变浑浊。答案：AC4．实验室用石灰石和盐酸制取CO2时，最佳的除杂试剂和方法是(

)A．水、浓H2SO4洗气B．饱和Na2CO3溶液、浓H2SO4洗气C．饱和NaHCO3溶液、浓H2SO4洗气D．NaOH溶液、浓H2SO4洗气解析：B项Na2CO3、D项NaOH均消耗CO2，A项水溶解CO2答案：C5．(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。科学家致力于二氧化碳组合转化方面的技术研究，把过多的二氧化碳转化为对人类有益的物质。如将二氧化碳和氢气以1∶4的比例混合，通入反应器，在适当的条件下反应，可获得一种重要的能源。请完成下列化学方程式：CO2＋4H2===________＋2H2O。(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____________________________。①加强呼吸作用②加强光合作用③改良碱性土壤、调节pH④加强植物蒸腾作用A．①②B．②③C．③④D．②③④(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解析：(1)CO2能溶于水，溶于水后会与CaCO3反应，导致CaCO3溶解。(3)从原子守恒的角度去分析，1molCO2与4molH2反应时，生成了2molH2O，生成的另一物质中必有1molC和4molH，由方程式的化学计量数可知，此物质必为CH4。(4)植物发生呼吸作用放出CO2；其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溶于土壤中的水而生成的H2CO3电离出的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。(5)随着社会的进步，对能源的消耗也将进一步增大，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。答案：(1)CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2(2)大量燃烧煤、石油等化石燃料(3)CH4

(4)B

(5)C6．气体A只含X和Y两种短周期元素，X的原子序数大于Y的原子序数。B、D、E是中学化学中的常见气体。各物质有如下所示的转化关系：请回答下列问题：(1)若气体A是混合气且X和Y的质量比小于3，则气体A中肯定有________(写化学式)。(2)若气体A为纯净物且其分子为直线形结构，且X和Y的质量比在数值上等于X的相对原子质量，则A的化学式为____________；(3)写出化学式：B__，C__，D__，E___，甲___。(4)乙可能为__________________(任写两种)。答案：(1)H2

(2)C2H2

(3)CO2，H2O，CO，H2，C(4)CuO，Fe3O4，Fe2O3碳及其化合物的转化(2009年广州质检)水蒸气通过灼热的焦炭后，流出气体的主要成分是CO和H2，还有CO2和水蒸气等。请用下图中提供的仪器，选择必要的试剂，设计一个实验，证明上述混合气中有CO和H2。(加热装置和导管等在图中略去)回答下列问题：(1)盛浓H2SO4的装置用途是________，盛NaOH溶液的装置用途是________________。(2)仪器B中需加入试剂的名称(或化学式)是__________，所发生反应的化学方程式是：_______________________________________。(3)仪器C中需加入试剂的名称(或化学式)是________，其目的是________。(4)按气流方向连接各仪器，用字母表示接口的连接顺序：g－ab－___________________________________________。(5)能证明混合气中含有CO的实验依据是_______________________________________。(6)能证明混合气中含有H2的实验依据是____________________________________。【解析】

本题关键是应明确实验目的(证明混合气体中有CO和H2)，要想达到目的，只能利用它们的还原性将之转化为CO2和H2O来检验，同时又要防止原混合气体中CO2和水蒸气的干扰，所以，用CO、H2还原CuO之前，必须首先除去CO2和水蒸气。本题应首先解决第(4)问。一、选择题(每小题5分，共50分)1．(2010年泰安质检)碳是自然界的基本构成元素之一，在自然界中，不停地转化、循环，构成了生机盎然的物质世界，下图为自然界中碳的循环图。下列有关分析不合理的是(

)A．过程①中还可能有另外的含碳物质产生B．碳元素在自然界中的循环主要是通过CO2的生成和消耗来实现的C．加速过程②将有利于社会的可持续发展D．只有使图中所示的各转化的总体保持基本平衡，才能维持大气中CO2的含量相对稳定解析：加速过程②会造成温室效应等环境问题，不利于社会的可持续发展。答案：C2．近期《美国化学会杂志》报道，中国科学家以二氧化碳为碳源，金属钠为还原剂，在470°C、80MPa下合成金刚石具有深远意义，下列说法不正确的是(

)A．由二氧化碳合成金刚石是化学变化B．金刚石是碳的一种同位素C．钠被氧化最终生成碳酸钠D．金刚石与许多球形分子(富勒烯)，如C50、C70、C60、C120等互为同素异形体解析：金刚石是碳的一种同素异形体，而不是同位素。答案：B3．纯碱和小苏打是厨房中两种常见的用品，它们都是白色固体，下列区分这两种物质的方法中正确的是(

)A．分别用砂锅加热两种样品，全部分解挥发没有残留物的是小苏打B．用洁净铁丝蘸取两种样品在煤气火焰上灼烧，使火焰颜色发生明显变化的是小苏打C．用两只小玻璃杯，分别加入少量的两种样品，再加入等量的食醋，产生气泡快的是小苏打D．先将两样品配成溶液，分别加入澄清石灰水，无白色沉淀生成的是小苏打答案：C4．(2009年连云港质检)下列有关CO2的实验中，只能证明CO2的物理性质的实验是(

)5．下列说法错误的是(

)A．铅笔芯的主要原料是石墨，儿童在使用时不会引起中毒B．CO有毒，生有煤炉的居室可放置数盆清水，这样有效地吸收CO，防止煤气中毒C．“汽水”浇灌植物有一定的道理，其中CO2的缓释，有利于植物的光合作用D．硅的提纯与应用，促进了半导体元件与集成芯片业的发展，可以说“硅是信息技术革命的催化剂”解析：A项，石墨无毒不会引起中毒，正确；B项CO不溶于水，放盆清水不能防止CO中毒，B错；C项CO2有利于光合作用，正确，D项，Si制造半导体元件，正确。答案：B6．关于金刚石、石墨和C60的结构的说法正确的是(

)A．我们肉眼看到的金刚石、石墨和C60都是由多个分子靠一定的作用力堆积而成的单质B．虽然金刚石、石墨和C60中的碳原子的排列方式不同，但它们之间的作用力却是相同的C．金刚石、石墨和C60的结构不同决定了它们的性质不同D．金刚石中所有的碳原子都按一定的方式连成一个向空间伸展的网络，而C60中每60个碳原子构成一个分子解析：A项，金刚石、石墨不是由分子构成；B项，金刚石中只存在共价键，石墨和C60中除共价键外还有分子间作用力，不正确。C、D正确。答案：CD7．用来分离CO2和CO混合气体并干燥的装置如图所示，图中a、c、d为止水夹，b为分液漏斗活塞，通过Y形管和止水夹分别接两球胆，现装置内空气已排尽。为使实验成功，甲、乙、丙分别盛放的试剂为(

)解析：甲中用NaOH吸收CO2，剩余CO用浓H2SO4干燥后收集在一个球胆内；关闭a，打开b，将乙中的稀H2SO4放入甲中，会有CO2放出，经丙中浓H2SO4干燥后收集到另一个球胆内。答案：C8．下列物质，分别滴加醋酸时会产生相同气体的是(

)①大理石②钟乳石③锅垢④贝壳⑤蛋壳⑥水玻璃A．①②③⑥B．④⑤⑥C．①②③D．①②③④⑤答案：D9．向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2，结果有晶体析出，对析出晶体的原因分析不正确的是(

)A．相同温度下，Na2CO3的溶解度大于NaHCO3B．溶液中溶剂减少了C．溶质质量增加了D．反应过程放热答案：D10．将标准状况下，1.12LCO2通入到100mL

NaOH溶液中，充分反应后，减压将溶液小心蒸干，得到不含结晶水的固体W，其质量为5.08g，则下列情况中符合题意的是(

)

(1)写出A与F的化学式：A________，F________。(2)下列物质中有一种与B物质不属于同一类，其他与B均属于同一类，这一物质是________。A．SO2B．SO3C．Na2OD．SiO2(3)D高温情况下与水蒸气恰好完全反应生成E和F时，所得气体的平均相对分子质量是________。(4)写出反应②的化学方程式：__________________________。12．(12分)实验室有一种含有少量二氧化硅的石灰石样品，某同学想准确测定该样品的纯度。他取用2.0g样品于烧杯中，把200mL某盐酸分4次加入，充分作用后记录烧杯中固体质量(见下表)，请选择合适的数据并计算：(1)写出样品中加入盐酸后发生反应的离子方程式：_______________________________。(2)该样品的纯度(含CaCO3的质量分数)为________。(3)所取用的稀盐酸的物质的量浓度为________。(4)如果该同学改用稀硝酸测定样品纯度，你认为对结果有无影响？________；如果改用稀H2SO4，对结果有无影响？________，原因是______。答案：(1)CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O(2)90%

(3)0.27mol·L－1

(4)无影响有影响因CaSO4微溶覆盖在样品表面，阻碍CaCO3与H2SO4进一步反应13．(13分)(2010年山东临沂模拟)已知某固体混合物A由NaHCO3、KHCO3、MgCO3、CaCO3四种物质中的两种混合而成，通过推理和计算完成下列问题：(1)取A与足量盐酸反应，若保持总物质的量不变，不论以何种比例混合，生成气体的量均保持不变，则混合物A的组成情况最多有________种(填数字)。(2)取A与足量盐酸反应，若保持总质量m(A)不变，不论以何种比例混合，生成气体的量均保持不变，则A的可能组成是___和_____、____和____、________和________(可不填满，也可补充)。(3)若先将A加热，剩余固体再与足量盐酸反应，且将先后两次生成的气体分别通入足量澄清石灰水中，生成的沉淀均为10.0g，则A中各物质的物质的量之和为________mol。(4)取ag该混合物与足量盐酸反应生成CO2气体的体积V的取值范围是(标准状况)________。解析：(1)两两组合共有6种情况。(2)因NaHCO3与MgCO3的摩尔质量均为84g·mol－1，CaCO3与KHCO3的摩尔质量均为100g·mol－1，故总质量不变，生成的CO2不变有两组组合。(3)两次均产生0.1molCO2，故A中含KHCO3和NaHCO3共0.2mol。14．(14分)某无色气体，可能含有H2、CO、HCl、CO2中的一种或几种。现将混合气体依次经过下列处理(假设每步均完全反应)：试回答下列问题：(1)根据混合气体经过AgNO3溶液时的现象，说明原混合气体中一定含有________。(2)原混合气体中________(选填“可能”、“不可能”或“肯定”)含有H2气体。(3)原混合气体的组成可能是：________或________或________。答案：(1)HCl

(2)可能(3)HCl和CO

HCl、H2和CO2

HCl、H2、CO和CO21．用酒精灯加热下列物质，不生成CO2的是(

)A．K2CO3B．Cu2(OH)2CO3C．NaHCO3D．NH4HCO3答案：A3．(2009年邯郸模拟)将石墨置于熔融的钾或气态钾中，石墨会吸收钾而形成称为钾石墨的物质，其组成是C8K、C24K、C36K、C48K和C60K。在钾石墨中，钾原子把最外层电子交给石墨层，但在遇到与金属钾易反应的其他物质时还会收回。在钾石墨中，钾元素处于石墨层中间，因而石墨层之间被胀大，层间的距离增加。下列对钾石墨的叙述中正确的是(

)A．钾石墨是一类离子化合物B．钾石墨导电性比石墨弱C．钾石墨与水相遇不发生任何反应D．题干中的5种钾石墨属于同素异形体解析：钾原子把电子交给石墨层变成K＋，故形成离子化合物；石墨层电子增多导电性应增强，B错；遇水时钾把电子收回与H2O反应，C错；钾石墨不再是单质，故不属于同素异形体，D错。答案：A4．(2009年上海模拟)向一定量的K2CO3溶液中缓慢滴加稀盐酸，并不断搅拌。随着盐酸的加入，溶液中离子数目也相应地发生变化。如图所示，四条曲线与溶液中的离子的对应关系，完全正确的是(

)5．有甲、乙各50mL同浓度的NaOH溶液，分别向其中通入一定量的CO2，随后各取溶液10mL，再分别向所取溶液中逐滴加入0.1mol·L－1盐酸，产生CO2的体积(标准状况)与加入盐酸的体积之间的关系如图所示：回答下列问题：(1)NaOH溶液吸收CO2气体后，溶液中的溶质成分：甲是________，乙是________。(2)产生CO