11-12版高中化学全程学习方略配套课件：3.1.1碳及其化合物间的转化（鲁科版必修1）

(共136张PPT)
【典例1】有15 mL 2 mol·L-1的H2SO4溶液与15 mL
3 mol·L-1的Na2CO3溶液，欲使其反应产生CO2的量最多，则正确的操作是
A．把两种溶液快速混合并不断搅拌
B．把两种溶液缓慢混合并不断搅拌
C．把H2SO4溶液滴加到Na2CO3溶液中
D．把Na2CO3溶液滴加到H2SO4溶液中
【思路点拨】解答本题需注意以下两点：
【自主解答】选D。把H2SO4溶液滴加到Na2CO3溶液中，先生成NaHCO3,然后才生成CO2，把Na2CO3溶液滴加到H2SO4溶液中，直接生成CO2，所以当H+的物质的量小于CO32-的物质的量的二倍的时候，把碳酸盐溶液滴加到酸中产生CO2的量最多。
【互动探究】(1)上题中把Na2CO3溶液滴加到H2SO4溶液中产生的CO2在标准状况下的体积是多少？
提示:CO32-+2H+====CO2↑+H2O
2 1
0.06 mol n (CO2)
解得，n (CO2)= 0.03 mol
V(CO2)= 0.03 mol×22.4 L·mol-1=0.672 L
(2)上题中把H2SO4溶液滴加到Na2CO3溶液过程中产生的CO2在标准状况下的体积是多少？
提示:分步反应：
CO32- + H+ ==== HCO3-
1 1 1
0.045 mol 0.045 mol 0.045 mol
H+剩余0.06 mol-0.045 mol=0.015 mol
H++HCO3-==== CO2↑+H2O
1 1
0.015 mol n(CO2)
解得：n(CO2)= 0.015 mol
V(CO2)= 0.015 mol×22.4 L·mol-1=0.336 L
【变式训练】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正确的是( )
A.分别用炒锅加热两种样品，全部分解挥发，没有残留物的是小苏打
B.溶于水，能溶于水的为小苏打
C.等质量的碳酸钠和碳酸氢钠分别与足量的盐酸反应，前者产生二氧化碳少
D.先将两样品配成溶液，再分别加入石灰水，无白色沉淀生成的是小苏打
【解析】选C。NaHCO3分解后生成Na2CO3，也有残留物，A错。Na2CO3和NaHCO3均能溶于水，B错。二者也均能与Ca(OH)2反应生成沉淀，D错。
【典例2】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，用不同的方法做了以下实验，如图所示。
(1)只根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验，能够达到实验目的的是(填装置序号)_____。
(2)图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为_______________________________________；
与实验Ⅲ相比，实验Ⅳ的优点是(填选项序号)_____；
A.Ⅳ比Ⅲ复杂
B.Ⅳ比Ⅲ安全
C.Ⅳ比Ⅲ操作简便
D.Ⅳ可以做到用一套装置同时进行两个对比实验，而Ⅲ不行
(3)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)____________________。
【思路点拨】解答本题需注意以下两点：
【自主解答】(1)Na2CO3、NaHCO3均能与盐酸反应生成使澄
清石灰水变浑浊的CO2，但等质量的NaHCO3比Na2CO3反应
快，且产生CO2量多，因此装置Ⅱ能鉴别Na2CO3和NaHCO3。
(2)NaHCO3受热发生分解反应2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+
H2O，但Na2CO3受热不易分解。
(3)酒精灯火焰直接加热试管A，因此试管B中盛放NaHCO3，
更能说明稳定性Na2CO3>NaHCO3。
△
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答案：(1)Ⅱ
(2)2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑ D
(3)NaHCO3
△
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【互动探究】(1)能否将Ⅳ中A、B两试管中的药品颠倒盛装？
提示:不能。外管A内温度较高，若A中装NaHCO3不能充分说明NaHCO3的稳定性比Na2CO3差。
(2)你还能用什么方法鉴别NaHCO3与Na2CO3？
提示:可用CaCl2溶液，能与之反应产生沉淀的是Na2CO3。
【规律方法】物质的鉴别与除杂
物质的鉴别是指将不同物质区别开，只要抓住两种物质的不同之处——物理性质或化学性质，利用一种物质具备的性质而另一种物质不具备的性质将二者区别开即可。
除杂是将物质中的杂质除去得到纯净物，除杂时可以将杂质转化为所需物质，或利用物理、化学方法除去，除杂的原则是：能除杂质，不损失被提纯物质，不引入新的杂质。
【变式训练】除去下列物质中的少量杂质:
(1)Na2CO3固体中的NaHCO3，方法是__________________，
反应方程式：____________________________________。
(2)NaCl溶液中的Na2CO3，方法是____________________，
反应方程式：____________________________________。
(3)NaOH溶液中的Na2CO3，方法是___________________，
反应方程式：___________________________________。
(4)NaHCO3溶液中的Na2CO3，方法是_________________，
反应方程式：___________________________________。
【解析】根据除杂原理，不能引入新杂质，不能减少主要成分。(1)用加热的方法即可。(2)只要加入适量盐酸除去CO32-即可。(3)只要加入Ba(OH)2或Ca(OH)2即可。
(4)通入过量CO2气体即可。
答案：(1)加热 2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O
(2)加适量盐酸
Na2CO3+2HCl====2NaCl+CO2↑+H2O
(3)加适量Ca(OH)2
Na2CO3+Ca(OH)2====CaCO3↓+2NaOH
(4)通入过量的CO2气体
Na2CO3+CO2+H2O====2NaHCO3
△
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【典例】美国和墨西哥研究人员将普通纳米银微粒分散到纳米泡沫碳(碳的第五种单质形态)中，得到不同形状的纳米银微粒，该纳米银微粒能有效杀死艾滋病病毒，下列说法正确的是
A.纳米泡沫碳与金刚石都是碳的同素异形体
B.纳米泡沫碳的性质与石墨完全相同
C.纳米泡沫碳是碳元素的一种新型化合物
D.纳米泡沫碳不能在氧气中燃烧
【思路点拨】解答此题要注意以下两点：
【自主解答】选A。纳米泡沫碳与金刚石都是碳的单质形态，同种元素形成的不同单质互称为同素异形体。纳米泡沫碳的化学性质与石墨相似，可在氧气中燃烧，但物理性质不同。
【互动探究】如何证明纳米泡沫碳和石墨是碳的同素异形体
提示：可证明纳米泡沫碳和石墨是同素异形体的实验事实有：
(1)两者在氧气中充分燃烧的产物都只是CO2。
(2)两者在一定条件下可以相互转化。
【变式训练】金刚石、石墨、C60性质有所不同，是由于
( )
A.构成原子的元素种类不同
B.原子的排列方式不同
C.具有不同的几何外形
D.硬度不同
【解析】选B。金刚石、石墨、C60都是碳元素的同素异形体，由于其内部碳原子的排列方式不同，导致它们的结构不同，性质不同。
【典例1】关于Na2CO3和NaHCO3的说法中正确的是
A.向两者的溶液中加入BaCl2溶液均生成白色沉淀
B.向两者的溶液中逐滴加入盐酸，反应现象完全相同
C.Na2CO3和NaHCO3两物质之间可以相互转化
D.向饱和的Na2CO3溶液中通入足量的CO2气体，观察不到任何实验现象
【易错选项】D
【易错剖析】(1)易错选项分析
错选D原因在于对知识的分析不到位，对所学知识的综合运用能力不强。饱和的Na2CO3溶液中通入足量的CO2气体，反应生成的NaHCO3会以沉淀的形式析出。原因有三：①生成的NaHCO3相对于Na2CO3来说溶解度更小；②反应后生成的NaHCO3质量大于Na2CO3的质量(溶质质量增加)；③反应中要消耗一部分水(溶剂减少)。综合以上三点，饱和的Na2CO3溶液中通入足量的CO2气体的反应式是：
Na2CO3+CO2+H2O====2NaHCO3↓,因此反应时可观察到有晶体析出。
(2)其他错误选项分析
【标准答案】C
【典例2】现有25 mL 2 mol·L-1的Na2CO3溶液和75 mL
1 mol·L-1的稀盐酸，①将Na2CO3溶液缓缓滴加到盐酸中；②将稀盐酸缓缓滴加到Na2CO3溶液中，在标准状况下产生气体的情况是
A.均为0.84 L B.均为0.56 L
C.①＞② D.①＜②
【易错选项】A
【易错剖析】错选A的原因是按以下思路计算：
由题意知Na2CO3的物质的量为0.05 mol;HCl的物质的量为
0.075 mol。根据Na2CO3+2HCl====2NaCl+CO2↑+H2O，可知
Na2CO3与HCl物质的量之比为1∶2时，恰好完全反应，故
Na2CO3过量。按盐酸的量计算气体体积：V1＝22.4 L·mol-1
×0.075 mol×1/2＝0.84 L，认为①和②生成气体相等，
错选了A。但实际上将Na2CO3溶液缓缓滴加到盐酸中，可按
以上反应计算，若将盐酸缓缓滴加到Na2CO3溶液中，则先
发生：Na2CO3+HCl====NaHCO3+NaCl，再发生NaHCO3+HCl
====NaCl+CO2↑+H2O，放出的气体比0.84 L少。
【标准答案】C
1.国际冰川专家指出，喜马拉雅山冰川按现在的消融速度，至2035年将全部融化殆尽。与这种现象密切相关的气体是( )
A．SO2 B．CO2 C．NO D．NO2
【解析】选B。CO2能引起温室效应。
2.据最新报导，现代医学已经可以把放射性物质填入C60中，并置于患者癌细胞处进行放射治疗癌症，下列对于C60说法正确的是( )
A.煤、石油、C60均是由碳元素组成的混合物
B.C60是一种新型化合物
C.C60是60个碳原子形成的球状化合物
D.C60和石墨是碳的两种同素异形体
【解析】选D。C60是一种单质、纯净物，是碳元素的一种同素异形体，A、B错。C60是由碳原子形成的一种球形单质，所以C错，D对。
3.(双选)下列叙述正确的是( )
A.水合碳酸钠晶体在干燥空气中失去结晶水是物理变化
B.碳酸钠和碳酸氢钠都易溶于水
C.碳酸钠比碳酸氢钠溶解度小
D.碳酸钠比碳酸氢钠稳定
【解析】选B、D。A中Na2CO3·10H2O失去结晶水变成碳酸钠固体，有新物质生成，是化学变化，错误；B中碳酸钠和碳酸氢钠都易溶于水，正确；C项碳酸钠比碳酸氢钠溶解度大，错误；碳酸氢钠受热易分解，而碳酸钠不易分解，D正确。
4. 为制备干燥、纯净的CO2，将大理石和盐酸反应生成的气体先后通入装有下列物质的两个吸收装置，两个装置应依次装入( )
A．水；无水CaCl2固体
B．饱和NaHCO3溶液；浓硫酸
C．浓硫酸；饱和NaHCO3溶液
D．饱和NaHCO3溶液；稀硫酸
【解析】选B。大理石和盐酸反应得到的气体中，除CO2外，还有少量的HCl和H2O(g)，水蒸气的处理一般放在除杂的最后进行。
5.可以说明溶液中大量存在CO32-的理由是( )
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，再加稀盐酸沉淀全部溶解，且产生可使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体
【解析】选C。A项不能说明，与AgNO3作用生成白色沉淀的还有Cl-等；B项不能说明，与盐酸作用产生无色无味气体的还有HCO3-等；D项不能说明，NaHCO3等物质亦会有此现象。
6．按以下装置图进行实验，填写有关现象及化学方程式。
(1)A中现象是___________________________________；
(2)B中浓硫酸的作用是___________________________；
(3)C中发生反应的化学方程式为___________________；
(4)D中现象是___________________________________，
反应的离子方程式是_____________________________；
(5)E中收集的气体是_____________________________。
【解析】浓硫酸的作用是干燥气体，过氧化钠与二氧化碳的反应的化学方程式为：
2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2；CO2通入澄清石灰水中发生反应CO2+Ca2++2OH-====CaCO3↓+ H2O，故二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊。
答案：(1)试管内壁有无色液滴出现 (2)干燥气体(吸收H2O) (3)2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2
(4)澄清石灰水变浑浊
CO2+Ca2++2OH-====CaCO3↓+H2O
(5)O2
一、选择题(本题包括5小题，每小题4分，共20分)
1．下列物质的化学名称、化学式和俗名一致的是( )
A.碳酸钙 CaCO3 石灰石
B.氢氧化钠 NaOH 纯碱
C.碳酸钠 Na2CO3 大苏打
D.碳酸氢钠 NaHCO3 苏打
【解析】选A。氢氧化钠俗名是烧碱或火碱；碳酸钠俗称苏打；碳酸氢钠俗称小苏打。
2．下列气体中，均属于大气污染物的一组是( )
A．CO、SO2、NO2 B．N2、O2、CO2
C．H2、N2、SO2 D．CO、CO2、SO2
【解析】选A。N2、O2、H2都无毒，不属于污染物，CO2能引起温室效应，但也无毒，不属污染物。
3.下列各组离子能在溶液中大量共存的是( )
A.HCO3―、Na＋、OH―、K＋
B.CO32―、Ba2＋、K＋、NO3―
C.Ba2＋、OH―、Cl―、Na＋
D.CO32―、Na＋、NO3―、H＋
【解析】选C。离子大量共存的判断主要从离子间能否发生复分解反应(即能否生成水、气体、沉淀等)及氧化还原反应等角度分析。A中HCO3―+OH―====CO32－＋H2O，B中CO32－＋Ba2＋====BaCO3↓，D中CO32－＋2H＋====CO2↑＋H2O。
4.在天平的两个托盘上，分别放上质量相等的两个烧杯，在烧杯中分别加入等质量的质量分数相等且足量的稀硫酸，此时天平处于平衡状态，然后分别向两只烧杯中加入等质量的NaHCO3和Na2CO3固体，待Na2CO3和NaHCO3完全反应，则天平两边( )
A.仍保持平衡
B.放Na2CO3的一端托盘下沉
C.放NaHCO3的一端托盘下沉
D.无法判断
【解析】选B。等质量的NaHCO3和Na2CO3与硫酸反应，NaHCO3放出的气体多，减少的质量多，所以放有Na2CO3的一端托盘下沉。
5.将一定量的Na2CO3和NaHCO3混合物加热到不再放出气体为止，收集到11 g CO2，冷却后，向残余物中加入足量盐酸又收集到22 g CO2。则原混合物中Na2CO3和NaHCO3的质量比为( )
A.42∶53 B.53∶42
C.26.5∶42 D.42∶26.5
【解析】选C。由2NaHCO3 Na2CO3＋CO2↑＋H2O知：若
NaHCO3受热产生11 g CO2时则知n(NaHCO3)=0.5 mol、生成
的n(Na2CO3)= 0.25 mol，当0.25 mol Na2CO3与足量盐酸反
应时就能产生11 g CO2，故原混合物中Na2CO3的物质的量是
0.25 mol，NaHCO3的物质的量是0.5 mol,其质量比为
26.5∶42。
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二、非选择题(本题包括3小题，共30分)
6.(8分)(2011·枣庄高一检测)实验室中氢氧化钠溶液在空气中放置，因密封不好会变质，有关反应的离子方程式为__________________________；为了检验一瓶氢氧化钠溶液是否已变质，可取少量该溶液向其中加入________，若有__________________________现象发生，则说明烧碱溶液已经变质。为了除去烧碱溶液中的杂质，应加入适量的_______________，并进行过滤。
【解析】氢氧化钠溶液在空气中放置易与CO2反应生成杂质碳酸钠，可用氯化钙溶液或氢氧化钙溶液检验氢氧化钠溶液是否变质，除去碳酸钠应选适量的氢氧化钙溶液，并过滤除去生成的CaCO3沉淀。
答案：2OH－＋CO2====CO32－＋H2O
氯化钙溶液或氢氧化钙溶液(其他合理答案也可)
白色沉淀 氢氧化钙溶液
7．(12分)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_______________。
【解析】气体E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。
答案：(1)K2CO3 KOH KHCO3 KCl
(2)CO32-+CO2+H2O====2HCO3-
(3)OH-+HCO3-====H2O+CO32-
【方法技巧】推断题的解题思路
(1)先浏览整体，找出突破口，即找出具有明显特征的实验现象、特征反应等；(2)根据相关知识做出假设，全面分析，验证确认。(3)解题的关键是仔细审题，记清常见物质的性质，依据某些物质的特性来确定突破口，顺藤摸瓜，进而完成对未知物质的推断。
8.(10分)(挑战能力)实验室利用如图所示装置进行NaHCO3的受热分解实验。请回答：
(1)加热一段时间后，烧杯中观察到的实验现象是______
_________________________________________________。
(2)实验结束时的正确操作是_____(填序号)。
①先将导管从液体中移出，再熄灭酒精灯
②先熄灭酒精灯，再将导管从液体中移出
(3)NaHCO3受热分解的化学方程式是__________________。
(4)若加热5.00 g碳酸钠和碳酸氢钠的混合物，使碳酸氢钠完全分解，混合物质量减少了0.31 g，则原混合物中碳酸钠的质量为______g。
【解析】NaHCO3加热生成CO2，可使澄清石灰水变浑浊；实
验结束时为防倒吸，应先将导管从液体中移出，再熄灭酒
精灯；
设原混合物中NaHCO3的质量为x。
2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O
2×84 g Δm=62 g
x 0.31 g
x=0.84 g
故原混合物中碳酸钠的质量为5.00 g-0.84 g=4.16 g
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答案：(1)澄清石灰水变浑浊 (2)①
(3)2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O
(4)4.16
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(1)如图a、b所示，按装置进行实验准备，然后将气球内等质量的Na2CO3、NaHCO3粉末同时倒入等浓度的盐酸中。
(2)①将50 mL 2 mol/L的Na2CO3溶液逐滴滴入80 mL
2 mol/L的稀盐酸中
②将80 mL 2 mol/L的稀盐酸逐滴滴入50 mL 2 mol/L的Na2CO3溶液中
(3)向饱和Na2CO3溶液中通入足量的CO2。
【思考探究】
(1)a、b会产生怎样的实验现象？有什么不同吗？
提示：两支试管中均生成无色气体，气球体积膨胀；装NaHCO3粉末的a气球膨胀得快且大。
(2)由(1)中的实验现象，你能得出什么样的结论？
提示：等质量的Na2CO3粉末、NaHCO3粉末与盐酸反应时，NaHCO3与盐酸反应快，且产生CO2气体多。
(3)向饱和Na2CO3溶液中通入足量的CO2会有什么现象？这一实验现象说明了什么？若Na2CO3溶液不饱和，会出现这一现象吗？
提示：有晶体析出。说明NaHCO3的溶解度比Na2CO3的溶解度小。向不饱和的Na2CO3溶液中通入CO2不会有晶体析出，因为Na2CO3 与NaHCO3都属于易溶物。