课件21张PPT。第2课时 碳及其化合物间的转化大自然的奇观：石笋思考：（1）石笋是如何形成的？
（2）在石笋的形成过程中涉及到几种含碳元素的化合物？1.了解碳元素在自然界及生产生活中的转化，能写出相关反应的化学方程式；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水垢的形成与消除、高炉炼铁、木炭燃烧过程的有关反应。（重点）3.了解碳单质、碳的氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐的性质及转化关系。（重点）1.下列物质中不能与CO2反应的是（ ）
A.KHCO3 B.Na2O2
C.Na2CO3 D.NaOH
2.(双选）下列物质中，属于金刚石的同素异形体的是（ ）
A.硅 B.C60
C.石墨 D.一氧化碳ABC【复习巩固】大气中的二氧化碳一、自然界中碳及其化合物间的转化如果大气中二氧化碳含量过多，会对人类的生存环境造成什么样的影响？【思考与交流】溶
洞
奇
观溶洞是怎么形成的？
所有的地域都能形成溶
洞吗？提供试剂和仪器：
Ca(OH)2 溶液、稀盐酸、大理石、试管、试管夹、酒精灯、单孔塞、导管等。探究任务：请根据提供的试剂和仪器设计一个简单模拟溶洞形成的实验。【实验探究】实验方案:实验记录:开始出现白色沉淀,CO2过量时沉淀溶解出现白色沉淀Ca2++2OH-+CO2==CaCO3↓+H2O
CaCO3+CO2+H2O==Ca2++2HCO3-二、生产和生活中碳及其化合物间的相互转化1.高炉炼铁（1）原料：焦炭和铁矿石
（2）过程:CO的产生铁矿石被还原3Fe2O3+CO 2Fe3O4+CO2
Fe3O4+CO 3FeO+CO2
FeO+CO Fe+CO22.碳“三角”(1)碳在氧气中充分燃烧：C+O2 CO2
(2)碳在氧气中不充分燃烧：2C+O2 2CO
(3)碳还原氧化铜：2CuO+C 2Cu+CO2↑
(4)碳与CO2反应：C+CO2 2CO3.水垢的主要成分是什么？它是怎样形成的？如何除去水壶中的水垢？水垢的主要成分：CaCO3、Mg(OH)2
水垢形成:Ca(HCO3)2 CaCO3↓+CO2↑+H2O
水垢除去:CaCO3+2HCl CaCl2+CO2↑+H2O碳及其化合物间的相互转化自然界中溶洞的形成生产和生活中高炉炼铁碳三角水垢形成1.要除去CO2气体中混有的CO，常采用的方法
是( )
A.通过澄清石灰水
B.通过灼热炭
C.通过水
D.通过灼热的CuO粉末D2.以下属于自然界中碳及其化合物间转化过程的
是（ ）
①植物通过光合作用吸收二氧化碳形成葡萄糖
②以无机物氰酸铵（NH4CNO）为原料合成尿素
[CO(NH2)2]
③钟乳石、石笋的形成
④石油、天然气等化石燃料的形成
①②③④ B.只有②③④
C.只有①②③ D.只有①③④DA3.将17.92 L标准状况下的二氧化碳气体通入1 L
1.0 mol·L-1氢氧化钠溶液中，充分反应后，所得
溶液中的CO32-和HCO3-的物质的量之比约是( )
A.1∶3 B.1∶2 C.2∶3 D.3∶24.将一定量的碳和氧气放入一密闭容器中燃烧，待氧气耗尽时，得到10g气体，将该气体通过足量石灰水后，气体剩余5.6g。试计算反应前密闭容器中有氧气多少克? 【解析】氧气耗尽，氧气不足，生成物有两种，减少量为 CO2的质量为10g-5.6g=4.4g，剩余气体为CO：5.6g。设生成CO消耗O2的质量为x，生成CO2消耗O2的质量为y
C+O2 CO2 2C+O2 2CO
32 44 32 56
y 4.4g x 5.6g【答案】6.4故反应前密闭容器中氧气的质量为：3.2g+3.2g=6.4g 克服畏惧、建立自信的方法，就是去做你害怕的事，直到你获得成功的经验。碳及其化合物间的转化
（45分钟 100分）
一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)
1．下列关于金刚石和石墨的说法中，不正确的是( )
A．它们都是由碳元素组成的单质
B．它们都是电的良导体
C．金刚石质硬，石墨质软
D．它们里面的碳原子排列不同
2．Na2CO3俗名纯碱，下面是对纯碱采用不同分类法的分类，不正确的是( )
A．Na2CO3是碱 B．Na2CO3是盐
C．Na2CO3是钠盐 D．Na2CO3是碳酸盐
3．(双选)常温下向下列溶液中通入足量的CO2，有明显现象的是( )
A．饱和Na2CO3溶液 B．澄清石灰水溶液
C．饱和NaHCO3溶液 D．CaCl2溶液
4．为除去括号内的杂质，所选用的试剂或方法不正确的是( )
A．CO2(CO)，将混合气体通过足量灼热的氧化铜
B．NaHCO3溶液(Na2CO3)，向溶液中通入过量的CO2气体
C．CO2(HCl)，将气体依次通过Na2CO3溶液和浓硫酸
D．H2(HCl)，将气体通过足量的碱石灰
5．小苏打和苏打分别和同浓度的盐酸反应，下列说法正确的是( )
A．Na2CO3与盐酸反应，要比NaHCO3的反应剧烈得多
B．相同物质的量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸完全反应，产生的CO2一样多
C．实验室制取CO2通常用NaHCO3和盐酸反应
D．相同物质的量的Na2CO3和NaHCO3与盐酸反应完全，耗去盐酸的量一样多
6．如图是某同学欲验证NaHCO3和Na2CO3热稳定性而设计的实验装置(夹持装置省略)，则下列说法正确的是( )
A．实验进行时甲变浑浊
B．实验进行时乙变浑浊
C．该实验装置设计有缺陷，不能达到其实验目的
D．为避免烫伤，实验结束时应先熄灭酒精灯，待冷却后再将甲乙移开
7．将17．92 L标准状况下的二氧化碳气体通入1 L 1．0 mol·L-1的氢氧化钠溶液中，充分反应后，所得溶液中的CO32-和HCO3-的物质的量浓度之比约是( )
A．1∶3
B．1∶2
C．2∶3
D．3∶2
8．某无色混合气体可能含有CO2、CO、H2、H2O(g)中的一种或几种，依次进行如下处理(假定每次处理均反应完全)：①通过碱石灰时，气体体积变小；②通过炽热的氧化铜时，固体变为红色；③通过白色硫酸铜粉末时，粉末变为蓝色；④通过澄清石灰水时，溶液变为浑浊。由此可以确定原混合气体中( )
A．一定含有CO2、H2O(g)，H2、CO至少有一种
B．一定含有CO、H2O(g)，H2、CO2至少有一种
C．一定含有CO、CO2，H2、H2O(g)至少有一种
D．一定含有CO、H2，CO2、H2O(g)至少有一种
9．(2011·北京高考)下列实验方案中，不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的是( )
A．取a g混合物充分加热，减重b g
B．取a g混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b g固体
C．取a g混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b g
D．取a g混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b g固体
10．(能力提升题)将0．4 g NaOH和1．06 g Na2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0．1 mol·L-1稀盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量关系的是( )
二、非选择题(本题包括4小题，共50分)
11．(10分)碳元素在自然界中以多种形态存在。
硬度
导热性
导电性
金刚石
很硬
很差
几乎不导电
石墨
很软
良好
能导电
Ⅰ．如图A、B分别表示金刚石和石墨的结构模型。表中为金刚石和石墨的某些性质：
(1)金刚石转化为石墨属于__________变化 (填“物理”或“化学”)。
(2)切割玻璃的玻璃刀应选用__________(填“金刚石”或“石墨”)做材料。
(3)根据金刚石和石墨的结构和性质推断，下述观点不正确的是________(填字母)。
A．不同物质具有不同的结构
B．不同物质的组成元素一定不同
C．不同物质具有不同的性质
D．物质的结构决定了物质的性质
Ⅱ．碳酸盐是碳的重要化合物。碳酸钠和碳酸氢钠是应用广泛的两种碳酸盐。
(4)碳酸氢钠在日常生活中的一种用途是______________________________。
(5)现有一包白色固体，为检验该粉末是碳酸钠还是碳酸氢钠，某同学设计如下方案开展实验。请根据要求填写空白：
实验操作
有关反应的
化学方程式
实验结论
取少许粉末置于试管中加热，并将可能产生的气体通入澄清石灰水中
该粉末为碳酸氢钠
12．(14分)为探究CO2与过量的NaOH溶液确实发生了化学反应，甲、乙、丙三位同学设计了下列三种实验装置，请回答下列问题：
(1)请写出CO2与过量的NaOH发生反应的化学方程式：___________________。
(2)选择任意一种实验装置，简述预计出现的实验现象，解释产生该实验现象的原因。你选择的实验装置是__________，实验现象是_____________________。
解释产生该实验现象的原因___________________________________________。
(3)甲、乙、丙同学设计的三个方案中，有一个方案在实际操作中可行性和安全性存在问题，该方案是__________。(填甲、乙或丙)
(4)请设计一个实验检验生成的产物中含有Na2CO3。(简述所用试剂、实验现象和结论) ______________________________________________________________
__________________________________________________________________。
13．(14分)工业纯碱中常含有NaCl、Na2SO4等杂质，为了测定工业纯碱中Na2CO3的含量，某同学设计了如图装置：
试回答下列问题：
(1)装置A中发生反应的离子方程式为：________________________________
__________________________________________________________________。
(2)装置D的作用是_________________________________________________。
(3)利用上述装置进行实验，即使气密性良好，并缓慢滴加了过量的稀硫酸使反应完全，装置C中装有足量碱石灰，其他操作也正确，测定结果还是偏低，原因可能是：___________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(4)实验前所取工业纯碱质量为m g，装置C中碱石灰和U形管的总质量为m1 g，加入足量稀硫酸，反应结束后，装置C中碱石灰和U形管的总质量变为m2 g，则上述实验中测得的工业纯碱中Na2CO3的质量分数为__________。
14．(12分)(能力提升题)如图表示往某Na2CO3溶液中滴入稀盐酸产生CO2的过程。
(1)写出a点以前发生反应的离子方程式_______________________________。
(2)写出a点到b点发生反应的离子方程式____________________________。
(3)若某Na2CO3溶液中含m mol Na2CO3，滴入一定量的稀盐酸，恰好使溶液中Cl-和HCO3-的物质的量之比为2∶1，则滴入稀盐酸的物质的量等于________mol(用m表示)。
答案解析
1．【解析】选B。金刚石和石墨均是由碳元素组成的单质，金刚石中碳原子以强的相互作用形成正四面体结构，质硬不导电，石墨中碳原子呈层状结构，碳原子以强的相互作用形成平面六边形结构，能导电、质软。
2．【解析】选A。Na2CO3并不属于碱而是属于盐类。
3．【解析】选A、B。CO2通入饱和Na2CO3溶液时可以生成NaHCO3，由于后者溶解度小于前者，因此会有晶体析出,A正确；CO2通入澄清石灰水中，溶液先变浑浊，后浑浊消失，B正确；CO2与NaHCO3和 CaCl2均不反应，C、D不正确。
4．【解析】选C。在溶液中CO2也能与Na2CO3反应，所以应改为饱和NaHCO3溶液。
5．【解析】选B。A中，NaHCO3 和Na2CO3分别与盐酸反应时，前者的反应更剧烈，故A项错误；等物质的量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸完全反应时，产生CO2的物质的量之比为1∶1，而消耗盐酸的量之比是2∶1，故B项正确，D项错误；实验室常用碳酸钙与盐酸反应制取CO2，C项错误。
6．【解析】选B。由图可知，Na2CO3受热温度更高，但是NaHCO3受热容易分解，加热时乙中石灰水变浑浊，因此实验可以达到目的，结束时为了防止倒吸，应该先将甲乙移开，再熄灭酒精灯。故选B。
7．【解析】选A。17．92 L标准状况下的二氧化碳气体物质的量为0．8 mol，氢氧化钠的物质的量为1 mol。
CO2 + 2NaOH ==== Na2CO3 + H2O
1 2 1
0．5 mol 1 mol 0．5 mol
Na2CO3 + CO2 + H2O ==== 2NaHCO3
1 1 2
n1 0．3 mol n2
n1=0．3 mol n2=0．6 mol
溶液中剩余Na2CO3的物质的量=(0．5-0．3)mol=0．2 mol
则所得溶液中的CO32-和HCO3-的物质的量浓度之比约是0．2 mol∶0．6 mol=
1∶3。
8．【解析】选D。①通过碱石灰时，气体体积变小，说明混合气体中至少含有CO2、H2O(g)中的一种；②通过炽热的氧化铜时，固体变为红色，说明混合气体中至少含有CO、H2中的一种；③通过白色硫酸铜粉末时，粉末变为蓝色，说明此时有H2O生成，则肯定有H2；④通过澄清石灰水时，溶液变为浑浊，说明此时有CO2生成，则肯定有CO。因此D项正确。
9．【解析】选C。将混合物加热时发生反应
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O，由对应关系
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O Δm
84×2 62
m(NaHCO3) b
故m(NaHCO3)=
m(Na2CO3)=a-
w(Na2CO3)=×100%=1A正确；
取a g混合物与足量盐酸发生反应：
Na2CO3+2HCl====CO2↑+H2O+2NaCl
106 58．5×2
m(Na2CO3) m1(NaCl)
NaHCO3+HCl====NaCl+H2O+CO2↑
84 58．5
m(NaHCO3) m2(NaCl)
可列方程组如下：
m(Na2CO3)+m(NaHCO3)=a
m1(NaCl)+m2(NaCl)=b
可求得m(Na2CO3)，进而求得质量分数,B正确；
取a g混合物加入足量稀硫酸时，发生反应
Na2CO3+H2SO4====CO2↑+H2O+Na2SO4
2NaHCO3+H2SO4====2CO2↑+2H2O+Na2SO4
因逸出的气体中既包括CO2气体，还有水蒸气，且无法确定二者关系，故依据增重b g无法进行计算，C错误；取a g混合物加入足量Ba(OH)2溶液时，发生反应
Ba(OH)2+Na2CO3====BaCO3↓+2NaOH
106 197
m(Na2CO3) m1(BaCO3)
Ba(OH)2+NaHCO3====BaCO3↓+NaOH+H2O
84 197
m(NaHCO3) m2(BaCO3)
可列方程组如下：
m(Na2CO3)+m(NaHCO3)=a
m1(BaCO3)+m2(BaCO3)=b
可求得m(Na2CO3)，进而求得质量分数，D正确。
10．【解析】选C。向溶液中滴加0．1 mol·L-1稀盐酸，稀盐酸会先和NaOH反应，然后再和Na2CO3反应产生CO2,0．4 g NaOH的物质的量为0．01 mol，完全反应消耗HCl 0．01 mol，1．06 g Na2CO3的物质的量为0．01 mol，Na2CO3先和HCl反应转化为0．01 mol NaHCO3,0．01 mol NaHCO3再和HCl反应，产生CO2
0．01 mol；故图像C是正确的。
11．【解析】同素异形体之间的相互转化属于化学变化，通过表中的信息可知金刚石的硬度大，石墨较软，因此金刚石可以用做玻璃刀的材料；同素异形体是指同种元素组成的性质不同的单质，因此不同的物质可以是由同种元素组成的。碳酸氢钠受热分解，产生二氧化碳。
答案：Ⅰ．(1)化学 (2)金刚石 (3)B
Ⅱ．(4)配制发酵粉
(5)2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑，
CO2+Ca(OH)2====CaCO3↓+H2O
12．【解析】(1)CO2与过量的NaOH发生反应生成Na2CO3，反应方程式如下：CO2+2NaOH====Na2CO3+H2O。
(2)甲：由于二氧化碳和氢氧化钠溶液反应，使试管内气体压强减小，可观察到液体进入试管中；
乙：二氧化碳和氢氧化钠溶液反应，使锥形瓶内气体压强减小，由于大气压的作用使气球胀大；
丙：二氧化碳和氢氧化钠溶液反应，使锥形瓶内气体压强减小，在外界气压的作用下液体被压入锥形瓶中。
(3)甲装置中将装满CO2的试管放入NaOH溶液时，堵住试管口的手会接触NaOH溶液，而NaOH溶液对人的皮肤有腐蚀作用。
(4)可以向所得溶液中加入氯化钡或氯化钙溶液，若有白色沉淀生成，则证明含有Na2CO3。
答案：(1)CO2+2NaOH====Na2CO3+H2O
(2)甲 试管内液面上升，烧杯内的液面下降
二氧化碳和氢氧化钠溶液反应，使试管内气体压强减小，液体被压入试管中
乙 气球胀大
二氧化碳和氢氧化钠溶液反应，使锥形瓶内气体压强减小，大气压使气球胀大
丙 烧杯内的水流入锥形瓶中
二氧化碳和氢氧化钠溶液反应，使锥形瓶内气体压强减小，大气压将液体压入锥形瓶(任填其中一种即可)
(3)甲
(4)取少量试液于试管中，滴加氯化钡或氯化钙溶液，若有白色沉淀生成，可证明有Na2CO3存在(其他合理答案均可)
13．【解析】(1)A中为稀硫酸与碳酸钠反应生成二氧化碳气体的反应：2H++CO32- ====H2O+CO2↑。
(2)为防止空气中的水蒸气与二氧化碳进入C装置，使C装置只吸收A装置中生成的二氧化碳气体，需在C装置后添加吸收装置。
(3)装置中会有二氧化碳气体残留，因此实验测得的结果会偏低。
(4)反应生成的CO2为(m2-m1)g，则样品中Na2CO3的质量为106(m2-m1)/44 g，其质量分数为53(m2-m1)/22m
答案：(1)2H++CO32-====H2O+CO2↑
(2)防止空气中的水和二氧化碳进入装置内，引起误差
(3)装置中的二氧化碳未能完全被吸收
(4)53(m2-m1)/22m
14．【解析】向Na2CO3溶液中逐渐滴加稀盐酸时，发生的反应依次为Na2CO3+HCl====NaCl+NaHCO3 ①
NaHCO3+HCl====NaCl+CO2↑+H2O ②
(1)a点以前发生反应①，离子方程式为CO32-+H+====HCO3-。
(2)a点到b点，发生反应②，离子方程式为
HCO3-+H+====CO2↑+H2O。
(3)根据反应①、②，当n(Cl-)∶n(HCO3-)=2∶1时，Na2CO3先转化为NaHCO3,然后部分NaHCO3继续与HCl反应，所以
解得n(HCl)=4m/3 mol。
答案：(1)CO32-+H+====HCO3-
(2)HCO3-+H+====CO2↑+H2O
(3)4m/3
【规律方法】解图像题三步曲：“一看”、“二想”、“三判断”
(1)“一看”(看图像)。
①看面：弄清纵、横坐标的含义。②看线：弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平。③看点：弄清曲线上点的含义，特别是一些特殊点，如与坐标轴的交点、曲线的交点、折点、最高点与最低点等。④看量的变化：弄清是浓度变化、物质的量的变化还是转化率的变化。
(2)“二想”。
看完线后联想有关的化学方程式。
(3)“三判断”。
通过分析，依据化学方程式，作出正确判断。
课件59张PPT。第2课时 碳及其化合物间的转化1．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。1．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。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2．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 (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2．木炭燃烧
用化学方程式表示下列转化过程：
①_____________________
②_____________________
③_____________________
④_____________________3．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1．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。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。1．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】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)2
Ca(HCO3)2====CaCO3↓+H2O+CO2↑2．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↓+H2O
CaCO3+2HCl====CaCl2+CO2↑+H2O3．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。1．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2．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↑+H2O
Ca(HCO3)2+2HCl====CaCl2+2CO2↑+2H2O小强一样多【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)。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【解题指南】可以依据如下反应流程进行分析：【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。【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：_______________。【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)CaCO3 CO2 CaO H2O
(2)Na2CO3+Ca(OH)2====CaCO3↓+2NaOH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。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+O2 CO2
(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+CO2 2CO
然后利用一氧化碳将铁矿石还原为单质铁：
3CO+Fe2O3 3CO2+2Fe2．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。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+Fe2O3 3CO2+2Fe或CO+CuO CO2+CuCO、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+CuO CO2+Cu
CO2+Ca(OH)2====CaCO3↓+H2O
②CO2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(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。【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：(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_________________________________。【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。答案：(1)(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【知识拓展】
燃烧法区别CO、H2和CH4
CO、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。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。2．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。3．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6．9 g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4．5 g 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)2
B．肯定有KNO3，没有Ba(NO3)2，可能有Na2CO3
C．肯定没有Na2CO3和Ba(NO3)2，可能有KNO3
D．以上判断都不正确【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6．9 g 纯净K2CO3样品，加入过量的CaCl2溶液时，可以得到5 g沉淀，现在得到4．5 g沉淀，因此样品中一定含有KNO3，也可能含有Na2CO3，故选B。4．(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+====H2O
C．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。5．往含0．2 mol KOH和0．1 mol Ca(OH)2的溶液中持续地通入CO2气体，当通入气体的体积为6．72 L(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)( )【解析】选D。通入的CO2气体为0.3 mol,溶液中原有离子的物质的量为0.2 mol×2+0.1 mol×3=0.7 mol。当通入0.1 mol CO2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0.4 mol，继续通入0.1 mol CO2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0.3 mol，继续通入0.1 mol CO2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0.4 mol。6．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BaCl2
B．肯定含MgCl2
C．肯定含Na2CO3
D．肯定不含NaHCO3【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。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。(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：
B D__________________________________________。
B E__________________________________________。【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)2 Ca(HCO3)2 CaCO3 CaCl2 Na2CO3
(2)HCO3-+H+====CO2↑+H2O
Ca2++2HCO3-+2OH-====CaCO3↓+CO32-+2H2O8．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。(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
________________________________________________。(3)为探究白色粉末是否含有NaOH，小红设计了如下实验方案：①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_________________________________________________。【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+H2O
Ⅱ．(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；(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NaOH生成，无法确定原样品中是否含有NaOH；
Ⅲ．将澄清石灰水换成过量的CaCl2［或Ba(NO3)2 或Ca(NO3)2或BaCl2］溶液即可。答案：Ⅰ．CO2+2NaOH====Na2CO3+H2O
Ⅱ．(1)Na2CO3 ①
(2)NaOH与盐酸反应，或者是Na2CO3与盐酸生成NaHCO3 ，都没有气体生成
(3)①CaCO3 ②搅拌 漏斗
③Na2CO3与Ca(OH)2反应后也有NaOH生成，因此这个方案不能证明白色粉末中是否含有NaOH
Ⅲ．将滴加澄清石灰水改为滴加过量的CaCl2［或Ba(NO3)2或Ca(NO3)2或BaCl2］溶液即可9．CaCO3广泛存在于自然界，是一种重要的化工原料。大理石主要成分为CaCO3,另外有少量的含硫化合物。实验室用大理石和稀盐酸反应制备CO2气体。下列装置可用于CO2气体的提纯和干燥。完成下列填空：
(1)用浓盐酸配制1∶1(体积比)的稀盐酸(约6 mol·L-1)，应选用的仪器是__________。
a．烧杯 b．玻璃棒 c．量筒 d．容量瓶
(2)上述装置中，A是______，NaHCO3溶液可以吸收_______。
(3)上述装置中，B物质是________。用这个实验得到的气体测定CO2的分子量，如果B物质失效，测定结果________(填“偏高”、“偏低”或“不受影响”)。【解析】(1)配制一定体积比的溶液时，应选用烧杯、玻璃棒和量筒；(2)根据实验所用药品，制得的气体中可能含有H2S、HCl和水蒸气；根据除杂的要求，除去H2S时可选用CuSO4溶液或酸性KMnO4溶液；碳酸氢钠溶液用于吸收HCl气体或酸性气体；(3)B物质用于干燥制得的CO2，可选用无水CaCl2；其失效时，会造成测定结果偏低。答案：(1)a、b、c
(2)CuSO4溶液或酸性KMnO4溶液 HCl气体或酸性气体
(3)无水CaCl2 偏低课件59张PPT。第2课时
碳及其化合物间的转化一、自然界中碳及其化合物间的转化
1.转化过程:【微点拨】二氧化碳的过度排放是造成温室效应的主要原因。2.模拟溶洞的形成实验:浑浊澄清浑浊Ca(OH)2+CO2====CaCO3↓+H2OCaCO3+CO2+H2O====Ca(HCO3)2Ca(HCO3)2 CaCO3↓+CO2↑+H2O【微点拨】除升高温度之外,浓度增大、压强减小也可以使水中的Ca(HCO3)2分解成CaCO3沉淀。二、生产和生活中碳及其化合物间的转化
1.高炉炼铁:
(1)设备:高炉。
(2)原料:_____、铁矿石(主要成分为_____)。
(3)原理:将铁矿石还原成金属铁的过程。焦炭Fe2O3(4)过程。
写出下列反应的化学方程式:
①CO的生成:
___________________、______________;
②铁矿石被还原:
_______________________。
【微点拨】高炉炼铁中实际的还原剂是CO。C+O2(足量) CO2C+CO2 2COFe2O3+3CO 2Fe+3CO22.木炭的燃烧:
(1)燃烧过程中碳及其化合物的转化关系:(2)转化过程中的反应方程式:
①____________________;
②________________;
③______________;
④___________________。2C+O2(不足) 2CO2CO+O2 2CO2CO2+C 2COC+O2(充足) CO23.水垢的形成:
(1)主要成分:CaCO3和Mg(OH)2。
(2)形成原理。
①_______________________________;
②Mg(HCO3)2 MgCO3↓+H2O+CO2↑;
③MgCO3+H2O Mg(OH)2+CO2↑。Ca(HCO3)2 CaCO3↓+CO2↑+H2O4.碳在有机物和无机物之间的转化。
1828年,德国化学家_____用无机化合物氰酸铵(NH4CNO)合成出有机化
合物_____[CO(NH2)2],突破了无机化合物与有机化合物之间的界限。维勒尿素【自我小测】
1.思考辨析:
(1)大气中的CO2有很大一部分能被海洋溶解。 ( )
分析:√。CO2气体在水中的溶解度不大,但海洋中的水可溶解很大一部分CO2气体。(2)加热碳酸氢钙溶液会变浑浊,加热碳酸氢钠溶液也会变浑
浊。 ( )
分析:×。Ca(HCO3)2不稳定,其溶液加热会分解生成CaCO3沉淀,而NaHCO3固体受热分解,在溶液中不分解。
(3)高炉炼铁中焦炭的作用只是燃烧提供热量。 ( )
分析:×。焦炭燃烧提供热量,与氧气反应生成CO提供还原剂。
(4)有机物就是只能从有机体中取得的物质。 ( )
分析:×。用无机物也可以制得有机物,如用氰酸铵制取尿素。 2.(LK必修1·P68改编)木炭燃烧时的蓝色火焰是因为发生了下列
( )反应。
A. 2C+O2 2CO
B. 2CO+O2 2CO2
C. CO2+C 2CO
D. C+O2 CO2
【解析】选B。木炭燃烧会呈现蓝色的火焰是由于CO燃烧产生的。3.(LK必修1·P71改编)下列关于二氧化碳的说法不正确的是 ( )
A.二氧化碳对红外辐射有强烈的吸收作用
B.大气中二氧化碳可以产生温室效应
C.大量砍伐森林会使大气中二氧化碳浓度增加
D.用飞机喷洒烧碱溶液来减缓大气中二氧化碳浓度的增加
【解析】选D。烧碱有强烈的腐蚀性,对环境有很强的破坏作用。一、CO2与NaOH反应产物的确定
思考探究:
①CO2+2NaOH====Na2CO3+H2O
②CO2+NaOH====NaHCO3
分析上述化学方程式,思考下列问题:
(1)CO2过量时发生哪个反应?若是碱过量呢?
(2)在上述反应过程中,溶液中Na+的物质的量有变化吗?【归纳总结】
1.CO2与NaOH反应有关量和产物的分析:2.其上述转化关系可用数轴表示为3.根据产物的量确定产物成分。
若已知溶液蒸干后所得固体的质量,可采用极值法,假设固体全部是Na2CO3或NaHCO3,即CO2与NaOH全部转化为Na2CO3或NaHCO3,将已知条件与计算所得结果比较,即可确定其成分。根据固体质量和碳原子(或钠原子)守恒建立方程。【拓展深化】
1.CO2与NaOH、Ca(OH)2的混合溶液反应的顺序。
CO2+2NaOH====Na2CO3+H2O、
Na2CO3+Ca(OH)2====CaCO3↓+2NaOH,
结果为CO2+Ca(OH)2====CaCO3↓+H2O,
因此一定量的CO2与NaOH、Ca(OH)2的混合溶液反应时,先生成CaCO3。2.CO2与NaOH反应时的守恒关系:
(1)质量守恒。
n(CO2)=n(HC )+n(C ) (碳原子守恒)
n(NaOH)=n(NaHCO3)+2n(Na2CO3) (钠原子守恒)
(2)电荷守恒。
n(Na+)=n(HC )+ 2n(C )或
n(Na+)=n(OH-)+ 2n(C )【典题训练】(2015·咸阳高一检测)标准状况下将4.48 L CO2通入1 L 0.3 mol·L-1NaOH溶液中,当CO2与NaOH完全反应时,则下列说法正确的是 ( )
A.溶液中只有一种阴离子(OH-除外)
B.溶液中溶质的物质的量之比为1∶2
C.反应后有CO2逸出
D.反应后的溶液还可以吸收部分CO2【解题指南】解答本题需注意以下两点:
(1)CO2与NaOH反应因量的不同产物可能不同。
(2)反应前后溶液中碳原子、钠原子守恒。【解析】选D。n(CO2)=0.2 mol,n(NaOH)=0.3 mol,
因 故反应后溶液中含有Na2CO3和NaHCO3,则还可以吸收部分CO2,所以A、C错,D正确。由碳元素和钠元素守恒得:
解得 B错。【补偿训练】1.向20 mL 0.1 mol·L-1的Ca(OH)2溶液中通CO2,若得到0.001 mol沉淀,则通入CO2的物质的量可能是 ( )
A.0.001 5 mol B.0.002 mol
C.0.003 mol D.0.004 mol【解析】选C。假设20 mL 0.1 mol·L-1Ca(OH)2溶液全部变为CaCO3沉淀时,其n(CaCO3)=0.002 mol。故若得到0.001 mol沉淀时,可以是CO2不足导致,也可以是CO2过量导致CaCO3溶解所致。所以通入CO2的物质的量可能是0.001 mol或0.003 mol。2.(2014·威海高一检测)往含0.2 mol KOH和0.1 mol Ca(OH)2的溶液中持续地通入CO2气体,当通入气体的体积为6.72 L(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(气体的溶解和离子的水解忽略) ( )【解析】选D。6.72 L(标准状况)CO2气体的物质的量是0.3 mol。当
CO2气体通入0.2 mol KOH和0.1 mol Ca(OH)2的溶液中时,CO2气体先
与0.1 mol Ca(OH)2反应,生成0.1 mol碳酸钙,消耗0.1 mol CO2气体,
离子的物质的量减少0.3 mol;然后0.1 mol CO2气体再与0.2 mol
KOH反应生成碳酸钾,离子的物质的量又减少0.1 mol;然后剩余的
0.1 mol CO2气体再与0.1 mol碳酸钾反应生成碳酸氢钾,离子的物
质的量又增加0.1 mol。根据以上分析答案选D。二、CO2、C 及HC 的相互转化
典题探究:(2015·南阳高一检测)下列相关反应的离子方程式书写正确的是 ( )
A.向NaHCO3溶液中加少量的NaOH溶液:
H++OH-====H2O
B.等体积、等物质的量浓度的Ca(HCO3)2溶液和NaOH溶液混合:
Ca2++HC +OH-====CaCO3↓+H2OC.用石灰乳与碳酸钠溶液反应制少量氢氧化钠:
Ca2++C ====CaCO3↓
D.用食醋除去水瓶中的水垢:
C +2CH3COOH====2CH3COO-+CO2↑+H2O【解题指南】解答本题需注意以下3点:
(1)NaHCO3与NaOH的反应产物与两者的用量无关;
(2)等物质的量的Ca(HCO3)2与NaOH反应可视为碱不足;
(3)石灰乳是悬浊液,书写离子方程式时应用化学式表示。【解析】选B。NaHCO3与氢氧化钠反应应为OH-与HC 的反应,A错;等
物质的量的Ca(HCO3)2和NaOH反应生成CaCO3沉淀、NaHCO3和H2O,B正确;
石灰乳属于悬浊液,应用化学式表示,C错;水垢中的碳酸钙为难溶物,
应用化学式表示,不能写成离子,D错。【归纳总结】
1.C 和CO2之间的相互转化:2.C 和HC 之间的相互转化:3.CO2和HC 之间的相互转化:【拓展深化】碳酸氢盐与碱反应的离子方程式
(1)NaHCO3溶液与Ca(OH)2溶液:
①Ca(OH)2过量:
HC +Ca2++OH-====CaCO3↓+H2O
②NaHCO3过量:
Ca2++2HC +2OH-====CaCO3↓+C +2H2O(2)Ca(HCO3)2溶液和NaOH溶液:
①Ca(HCO3)2过量:
Ca2++HC +OH-====CaCO3↓+H2O
②NaOH过量:
Ca2++2HC +2OH-====CaCO3↓+C +2H2O
(3)Ca(HCO3)2溶液与Ca(OH)2溶液:
Ca2++HC +OH-====CaCO3↓+H2O 【对点训练】
(2015·邢台高一检测)用四种溶液进行实验,下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是 ( )【解析】选C。饱和Na2CO3溶液通入足量CO2,生成的NaHCO3溶解度较小,因此溶液中有晶体析出,A正确;Ba(OH)2溶液通入CO2,生成BaCO3沉淀,该沉淀溶于稀盐酸,B正确;Ca(ClO)2溶液通入CO2,生成CaCO3沉淀和HClO,而HClO可以使紫色石蕊试液先变红后褪色,C错误;澄清石灰水通入CO2,先生成CaCO3沉淀,随后沉淀溶解生成Ca(HCO3)2,再加入NaOH溶液,Ca(HCO3)2与NaOH反应生成CaCO3沉淀,D正确。【补偿训练】(2015·徐州高一检测)已知X、Y、Z、W均为中学化学中常见的单质或化合物,它们之间的转化关系如图所示(部分产物已略去)。则W、X不可能是 ( )A.仅① B.仅② C.②③ D.②④【解析】选D。Fe与Cl2反应的产物与反应物的量无关,只生成FeCl3;Ca(HCO3)2溶液与Ca(OH)2溶液反应的产物只是CaCO3和水。【备选要点】
碳的氧化物的性质比较【对点训练】
1.(2014·海南高考改编)下列除杂操作可行的是 ( )
A.通过浓硫酸除去HCl中的H2O
B.通过灼热的CuO除去H2中的CO
C.通过灼热的炭除去CO2中的CO
D.通过水除去CO中的CO2【解析】选A。除去氯化氢中的水可以使用酸性干燥剂,如浓硫酸、五氧化二磷等,A操作可行;氢气与一氧化碳均与氧化铜发生氧化还原反应而消耗掉,B操作不可行;CO2与灼热的炭反应生成CO,C操作不可行;二氧化碳在水中溶解度不大,不能除去一氧化碳中的二氧化碳,可以通过碱石灰,D操作不可行。2.(2015·牡丹江高一检测)无色气体X和灼热的炭粉反应得到一无色气体Y,Y和灼热的氧化铜反应又得到无色气体X,则X、Y分别是 ( )
A.O2、CO2 B.CO2、CO
C.CO、CO2 D.O2、CO【解析】选B。根据无色气体X和灼热的炭粉反应生成的无色气体Y能与灼热的氧化铜反应,则Y不可能是CO2,从而可确定Y是CO,再由X+C→CO,CO+CuO→X,可推出X是CO2。 “定一法”书写酸式盐与碱反应的离子方程式
1.“定一法”:与量有关的离子方程式的一种书写方法。
2.“定一法”的应用:
(1)根据相对量将少量物质定为“1 mol”,若少量物质有两种或两种以上离子参加反应,则参加反应离子的物质的量之比与物质组成之比相符。(2)依据少量物质中离子的物质的量,确定过量物质中实际参加反应的离子的物质的量。
(3)依据“先中和后沉淀”的思路正确书写离子方程式。【即时演练】
能正确表示下列反应的离子方程式的是 ( )
A.碳酸氢钠溶液中滴入少量氢氧化钙溶液:
HC +OH-====C +H2O
B.NH4HCO3溶液中滴加少量NaOH溶液:
+OH-====NH3↑+H2O
C.Na2CO3溶液中滴加少量稀盐酸:
C +2H+====CO2↑+H2O
D.向Ba(OH)2溶液中滴加足量NaHSO4溶液:
Ba2++2OH-+2H++S ====BaSO4↓+2H2O【审题指导】【解析】选D。碳酸氢钠溶液中滴入氢氧化钙生成碳酸钙沉淀,A错误;
少量NaOH应先与HC 反应,B错误;Na2CO3溶液中滴加少量稀盐酸时生
成NaHCO3,C错误;D项Ba(OH)2溶液中滴加足量NaHSO4,设Ba(OH)2为
1 mol,则完全反应时需H+2 mol,S 1 mol,据此写出正确的离子方
程式为Ba2++2OH-+2H++S ====BaSO4↓+2H2O,D正确。【补偿训练】下列各组物质互相作用时,可以用一个离子方程式来表示的是 ( )
①NaHCO3溶液和过量NaOH溶液
②Ca(HCO3)2溶液和少量NaOH溶液
③NaHCO3溶液与少量Ca(OH)2溶液
④Ca(HCO3)2溶液与过量Ca(OH)2溶液
A.①③ B.②③
C.②④ D.③④【解析】选C。①的离子方程式是HC +OH-====C +H2O;②的离
子方程式是Ca2++HC +OH-====CaCO3↓+H2O;③的离子方程式是
2HC +Ca2++2OH-====CaCO3↓+C +2H2O;④的离子方程式是
Ca2++HC +OH-====CaCO3↓+H2O。故选C。碳及其化合物间的转化
(30分钟 50分)
一、选择题(本题包括6小题,每小题5分,共30分)
1.(2015·泉州高一检测)科学家研究发现,在蔬菜大棚中用“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。主要原因是它能 ( )
①灭虫 ②加强光合作用 ③改良碱性土壤、调节pH
④增加土壤养分
A.①② B.②③ C.③④ D.②③④
【解析】选B。CO2无毒,因此不能用来灭虫;CO2也不是植物生长所必需的营养成分,故选B。
2.(双选)下列反应的离子方程式正确的是 ( )
A.氢氧化钠溶液中通入足量二氧化碳:
CO2+2OH-C+H2O
B.少量小苏打溶液与足量氢氧化钙溶液混合:
HC+Ca2++OH-CaCO3↓+H2O
C.盐酸滴入碳酸氢钠溶液中:
H++HCCO2↑+H2O
D.碳酸钙溶解于稀硝酸中:
C+2H+CO2↑+H2O
【解析】选B、C。CO2足量,离子方程式应为CO2+OH-HC,A错;碳酸钙难溶于水,应该用化学式表示,D错。
3.(2015·绵阳高一检测)按图所示装置持续通入x气体,并在管口P处点燃,实验结果使澄清的石灰水变浑浊,下列情况中气体x和固体y的组合可能是 ( )
A.CO2和Na2O2
B.H2和Na2CO3
C.CO和CuO
D.H2和Fe2O3
【解析】选C。CO2和Na2O2反应生成氧气,既不能燃烧,也不能使澄清石灰水变浑浊,A错;Na2CO3受热时不分解,H2不能使澄清石灰水变浑浊,B错;CO和CuO反应生成CO2,可以使澄清石灰水变浑浊,过量的CO也可以燃烧,C正确;H2还原Fe2O3生成水,与石灰水不反应,D错。
【互动探究】(1)试写出上述C项中有关的反应方程式。
提示:CO还原CuO的反应:CO+CuOCO2+Cu;
澄清石灰水变浑浊:Ca2++2OH-+CO2CaCO3↓+H2O。
(2)若B项中固体y为NaHCO3,能否观察到上述相同的实验现象呢?
提示:能。NaHCO3受热分解生成CO2,可以使澄清石灰水变浑浊,除掉CO2的氢气可以燃烧,观察到的实验现象相同。
4.(2015·苏州高一检测)已知a、b、c、d、e分别是Ca(OH)2、Ca(HCO3)2、HCl、Ba(NO3)2、Na2CO3五种物质的水溶液中的一种,它们相互反应情况如下:
a
b
c
d
e
c
↓
↓
/
↑
—
b
↓
/
↓
↑
↓
则c与e分别为 ( )
A.Ca(HCO3)2与Ba(NO3)2
B.Ca(OH)2与Ba(NO3)2
C.Na2CO3与Ca(HCO3)2
D.HCl与Ca(OH)2
【解析】选A。c与另外几种物质反应,有两种物质生成沉淀,一种物质生成气体,则该物质只有一种,即Ca(HCO3)2,所以c为Ca(HCO3)2,与之生成气体的d为HCl,与Ca(HCO3)2产生沉淀的有Ca(OH)2和Na2CO3,e与c不作用,e为Ba(NO3)2。
5.(2015·威海高一检测)如下图所示,将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合溶液中,生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2的体积(V)关系正确的是 ( )
【解析】选D。此反应可分为三个阶段:第一阶段是CO2+Ca2++2OH-CaCO3↓+H2O;第二阶段是CO2+OH-HC;第三阶段是碳酸钙的溶解过程,发生的反应是CaCO3+H2O+CO2Ca2++2HC,可以看出使Ca2+完全转变为CaCO3沉淀所需CO2的量与使全部的CaCO3溶解所需CO2的量相等。因此只有D项符合。
【补偿训练】将CO2通入100 mL某浓度的石灰水中,所得沉淀质量与通入CO2体积(标准状况)的关系如图所示,则石灰水浓度
为 ( )
A.0.03 mol·L-1 B.0.015 mol·L-1
C.0.025 mol·L-1 D.0.012 5 mol·L-1
【解析】选D。当生成的CaCO3沉淀恰好溶解时,消耗CO256 mL,此时恰好发生反应:
Ca(OH)2+2CO2Ca(HCO3)2
n[Ca(OH)2]=×=0.001 25 mol,
c[Ca(OH)2]==0.012 5 mol·L-1。
6.(2015·淄博高一检测)下列各组物质进行的反应中,若反应的条件或者两者用量不同,发生的反应相同的是 ( )
A.澄清石灰水和CO2 B.C与O2
C.CO与O2 D.Na2CO3与稀盐酸
【解析】选C。A.澄清石灰水和少量CO2反应生成碳酸钙,与过量CO2反应生成碳酸氢钙,符合;B.C与少量O2生成CO,与过量O2生成CO2,符合;C.CO与O2反应,无论CO过量与否,都生成CO2,不符;D.Na2CO3与少量稀盐酸反应,生成碳酸氢钠,与过量盐酸反应生成氯化钠、CO2和水,符合;选C。
二、非选择题(本题包括2小题,共20分)
7.(10分)(2015·重庆高一检测)烧碱、纯碱等都是重要的化工原料。
(1)利用如图装置可以证明二氧化碳与烧碱溶液发生了反应。
①若将A与B连接,打开止水夹,将胶头滴管中的液体挤入烧瓶,此时的实验现象是 。
②若其他操作不变,将A与C连接,可观察到的现象是 。
(2)向100 mL 1 mol·L-1烧碱溶液中通入一定量CO2充分反应后,将溶液在低温下蒸干得到白色固体X,X的组成可能有四种情况,按出现的先后顺序分别是
Ⅰ.NaOH、Na2CO3,Ⅱ. ,
Ⅲ.Na2CO3、NaHCO3,Ⅳ. 。
①常温下,将得到的固体X重新溶于水,在所得溶液中加入盐酸,使溶液的pH=7,再将溶液蒸干,得到固体的质量为 g。
②若要验证白色固体X是第Ⅰ种组成,依次加入的试剂为 (填字母序号)。
a.盐酸 b.MgCl2溶液
c.BaCl2溶液 d.Ba(OH)2溶液
③若白色固体X的质量为7.0 g,则X的组成为? (填Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ)。
【解析】(1)胶头滴管中的NaOH与烧瓶中的CO2反应,使得烧瓶内气压减小。若将A与B连接,广口瓶中的水会沿导管B、A进入烧瓶;若将A与C连接,则广口瓶中B导管会有气泡;
(2)NaOH与CO2反应,先生成Na2CO3,CO2过量时又生成NaHCO3,因此通入一定量CO2时,溶液中的成分可能是NaOH和Na2CO3、Na2CO3、Na2CO3和NaHCO3、NaHCO3;该固体加入盐酸至中性时,溶液的成分为NaCl,根据钠原子守恒,可知n(NaCl)=
n(NaOH)=0.1 L×1 mol·L-1=0.1 mol,其质量为5.85 g;
向反应后的溶液中先加入BaCl2溶液若有白色沉淀生成,证明溶液中有Na2CO3,再加入MgCl2溶液若有白色沉淀生成,证明溶液中含有NaOH;
100 mL 1 mol·L-1烧碱溶液中含NaOH为0.1 mol,若全部生成Na2CO3,应为0.05 mol,质量为5.3 g,若全部生成NaHCO3,应为0.1 mol,质量为8.4 g,现在白色固体质量为7.0 g,因此应该为Na2CO3、NaHCO3的混合物。
答案:(1)①广口瓶中的水沿B、A导管进入烧瓶 ②广口瓶中的B导管口处有气泡
(2)Na2CO3 NaHCO3 ①5.85 ②c b ③Ⅲ
【补偿训练】向某NaOH溶液中通入CO2气体后得溶液M,因CO2通入量的不同,溶液M的组成也不同。若向M中逐滴加入盐酸,产生的气体体积V(CO2)与加入盐酸的体积V(HCl)的关系有下列图示四种情况,且(2)、(3)、(4)图中分别有OA
AB的关系,则下列分析与判断正确的是(不计CO2的溶解)
( )
A.M中只有一种溶质的只有(1)
B.M中有两种溶质的有(2)和(4)
C.(2)图显示M中c(NaHCO3)>c(Na2CO3)
D.(4)图显示M中c(NaHCO3)>c(Na2CO3)
【解析】选B。图(1)中加入盐酸即有CO2生成,说明溶质只有一种,即NaHCO3;图(3)中OA=AB,说明溶质只有Na2CO3;图(2)中OA2OA时,才能得出M中c(NaHCO3)>c(Na2CO3);图(4)中OA>AB,说明溶液M中含有NaOH和Na2CO3两种溶质。经上述分析,只有选项B正确。
8.(10分)(2015·银川高一检测)往100 mL NaOH溶液中通入CO2,充分反应后,在减压和较低温度下,小心将溶液蒸干,得白色固体M。通入CO2的体积V(单位:mL,在标准状况下测定,下同)与M的质量W(单位:g)的关系如图。
(1)A点时,白色固体M的化学式为 ,通入CO2的体积为 mL。
(2)C点时,白色固体M的化学式为 ,通入CO2的体积为 mL。
(3)B点时M的组成为 (用化学式表示),通入CO2气体的体积 mL。
【解析】由图知NaOH质量为4 g,物质的量为0.1 mol,完全转化为Na2CO3时,Na2CO3质量为5.3 g;需CO21 120 mL。完全转化为NaHCO3时,NaHCO3质量为8.4 g;需CO2
0.1 mol×22 400 mL·mol-1=2 240 mL。B点时M的质量为7.16 g,5.3 g<7.16 g<
8.4 g,知M由Na2CO3和NaHCO3组成。设在B点时Na2CO3物质的量为x,NaHCO3物质的量为y,则有:
解得x=0.02 mol,y=0.06 mol
V(CO2)=(0.02 mol+0.06 mol)×22 400 mL·mol-1=1 792 mL。
答案:(1)Na2CO3 1 120 (2)NaHCO3 2 240
(3)Na2CO3、NaHCO3 1 792
【方法规律】CO2与碱反应计算题的解题方法
(1)判过量:根据题中信息,判断哪种物质过量(CO2与NaOH);
(2)列方程:利用原子守恒关系,列出相关未知量的数学方程式;
(3)细求解:联立方程组,求解方程。
碳及其化合物间的转化
1.(2015·洛阳高一检测)目前,关于二氧化碳是否为大气污染物有不同的观点。认为“二氧化碳不是大气污染物”的理由是 ( )
①二氧化碳是重要的化工原料;②二氧化碳是植物光合作用的必需原料;③二氧化碳是无色、无味、无毒的气体;④除二氧化碳外,一氧化碳也是温室气体
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【解析】选B。植物的光合作用是维持自然界碳平衡的重要途径,因此二氧化碳不应属于大气污染物,污染大气的一般是有刺激性的有毒气体,故选B。
2.(2015·广州高一检测)下列关于碳及其化合物的说法,正确的是 ( )
A.CO和CO2都可将氧化铜还原成铜
B.CO不与KOH溶液反应
C.在室内放一盆澄清石灰水可防止CO中毒
D.铅笔字迹易变模糊是因为常温下石墨化学性质活泼
【解析】选B。一氧化碳具有还原性,可将氧化铜还原成铜;二氧化碳不具有还原性,不能将氧化铜还原成铜,故A选项说法错误。CO2能与KOH溶液反应,而CO不与KOH溶液反应,故B选项说法正确。一氧化碳难溶于水,且不与石灰水反应,在室内放一盆澄清石灰水不能防止CO中毒,故C选项说法错误。在常温下石墨的化学性质不活泼,铅笔字迹易变模糊是因为发生了物理作用的摩擦让碳分散导致字迹模糊,故D选项说法错误。
3.(2015·菏泽高一检测)如图是碳循环中的一部分,下面对该图示的理解不正确的是 ( )
A.低碳经济主要是为了减少反应①
B.反应②是在植物体内完成的C.反应③是造成大气中CO2浓度逐渐升高的主要原因
D.反应④、⑥是人为缓解温室效应的措施
【解析】选C。低碳经济就是为了减少CO2的排放,A正确;反应②是光合作用,B正确;化石燃料的燃烧是大气中CO2浓度升高的主要原因,C错。
4.(2015·嘉兴高一检测)不能正确表示下列反应的离子方程式的是 ( )
A.碳酸氢钠溶液中滴入澄清石灰水:
2HC+Ca2++2OH-CaCO3↓+C+2H2O
B.足量二氧化碳通入漂白粉溶液:
CO2+ClO-+H2OHClO+HC
C.利用醋酸溶解含碳酸钙的水垢:
CaCO3+2H+Ca2++H2O+CO2↑
D.Ca(HCO3)2溶液里加入少量NaOH溶液:
HC+Ca2++OH-CaCO3↓+H2O
【解析】选C。醋酸属于弱酸,书写离子方程式时不能改写成离子,要用化学式表示。
5.(2015·攀枝花高一检测)如图所示,试管①中盛有96℃的水,试管②中充满气体B,将液体A滴入试管②中,充分反应后打开试管夹K,发现试管①中的水立刻沸腾。则A与B可能是 ( )
A.水与氢气
B.稀硫酸与一氧化碳
C.饱和碳酸氢钠溶液与二氧化碳
D.浓氢氧化钠溶液与二氧化碳
【解析】选D。由①中水沸腾推断B中气体被A中液体吸收,导致体系压强变小,选项中只有浓NaOH溶液与CO2气体反应能使体系压强减小。
6.现有A、B、C、D、E五种物质,其转化关系如图所示。已知A为二元碱,微溶于水且溶解度随温度升高而降低。
(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:
B→D 。
B→E 。
【解析】首先推测出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)2 Ca(HCO3)2 CaCO3 CaCl2 Na2CO3
(2)HC+H+CO2↑+H2O
Ca2++2HC+2OH-CaCO3↓+C+2H2O
7.(2015·泰州高一检测)课题式课堂教学是研究性学习的一种方式,其基本教学模式为
下面是关于“一氧化碳的化学性质”的课题式课堂教学中解决问题阶段,甲同学设计的证明CO具有还原性的实验装置,如图所示。
(1)点燃酒精灯A、B的先后顺序为先 后 。
(2)硬质试管中发生反应的化学方程式为 。
(3)洗气瓶中的实验现象为 。
(4)酒精灯B的作用为 。
(5)乙同学提出甲装置太复杂,可将酒精灯合二为一,去掉B,而将尾气导气管出口旋转到A的火焰上即可。乙同学的设计是否合理?简述理由(从A、B使用的一致性的角度考虑) 。
(6)丙同学质疑:CO能否使澄清石灰水变浑浊?因此,他设计在CO通入CuO之前,应先通入澄清石灰水,以比较排除CO与澄清石灰水反应。试对此作出评价,你认为丙的设计 (填“必要”或“不必要”)。
【解析】由题意知硬质试管中发生反应的化学方程式为CuO+COCu+CO2,显然A处酒精灯提供热源,B处的酒精灯用来点燃未反应的CO,防止其污染环境。若先点燃A处的酒精灯,则CO会与装置内空气作用发生爆炸。只有在排净装置内的空气后方可点燃A。所以应先点燃B再点燃A,且不能将它们合二为一。由于实验开始时先通入CO排尽装置内的空气,CO会经过澄清石灰水,由此可确定CO是否会使澄清石灰水变浑浊,故不必先通过澄清石灰水。
答案:(1)B A (2)CuO+COCu+CO2
(3)澄清石灰水变浑浊 (4)点燃CO,防止污染环境
(5)不合理,因为CO点燃在先,CuO加热在后,不能同时进行
(6)不必要
