第1节碳的多样性
第1课时 多种多样的碳单质
广泛存在的含碳化合物
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[课标要求]
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。,
1．碳元素的同素异形体有：金刚石、石墨、C60等。
2．Na2CO3俗称纯碱或苏打，主要用于玻璃、造纸等工业。
3．NaHCO3俗称小苏打，主要用于制造发酵粉；既能与酸反应，又能与碱反应。
4．主要的化学方程式：
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O
NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O
Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl
Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl
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金刚石、石墨和C60等。
[特别提醒]
(1)同素异形体的物理性质不同，化学性质相似。
(2)同素异形体间的转化为化学变化，但不是氧化还原反应。
2．碳的同素异形体
物质
内容
金刚石(C)
石墨(C)
足球烯(C60)
外观
无色透明的晶体
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
由正六边形构成的平面层状结构
由正五边形和正六边形排列而成的足球状分子
硬度
很大
质软，在纸上可留痕迹
导电性
不导电
易导电
不导电
1．下列物质互为同素异形体的是( )
A．CaCO3和MgCO3 B．O2和O3
C．CO和CO2 D．H2O和H2O2
解析：选B 同素异形体是指同一种元素组成的性质不同的几种单质，A、C、D三组物质均为化合物，故不属于同素异形体。
2．用短线连接Ⅰ和Ⅱ中相应的物质和用途。
解析：碳元素存在金刚石、石墨和C60等多种同素异形体，由于它们的颜色、光泽、透明度、质地、导电性等物理性质不同，决定了它们有不同的用途。石墨质软，具有润滑性和导电性，可用于制作铅笔芯、电极、电车滑块、润滑剂等；金刚石具有晶莹剔透、硬度大等性质，可用做装饰品和磨具等；C60具有一些特性，有可能成为新型的催化剂或催化剂的载体。
答案：A－⑦ B－⑤⑥ C－①②③④
1．种类繁多的含碳化合物
碳的化合物
[特别提醒] (1)有机化合物一定含有碳元素，含碳元素的化合物不一定是有机化合物。
(2)碳元素是形成物质种类最多的元素。
2．碳酸钠和碳酸氢钠
(1)物理性质
名称
碳酸钠
碳酸氢钠
化学式
Na2CO3
NaHCO3
色态
白色粉末
细小白色粉末
俗名
纯碱、苏打
小苏打
溶解性
都易溶于水，Na2CO3的溶解度更大
水溶液酸碱性
都呈碱性，Na2CO3的碱性更强
(2)化学性质
①与足量盐酸反应
a．Na2CO3与足量的盐酸反应：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O。
b．NaHCO3与足量的盐酸反应：NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。
②与碱(NaOH)溶液反应
a．Na2CO3溶液与NaOH溶液不反应。
b．NaHCO3与NaOH溶液反应：NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O。
③稳定性(后续探究)
(3)重要应用
①碳酸钠：重要的化工原料，在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油等方面有广泛的应用。
②碳酸氢钠：发酵粉的主要成分，可以做治疗胃酸过多的药剂。
1．碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性比较
利用下图装置探究碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性
[问题思考]
(1)实验开始时，烧杯a、b中均有气泡冒出，能否说明Na2CO3和NaHCO3加热都发生了分解反应？
提示：不能；因为气体受热时膨胀，烧杯中都会有气泡冒出。
(2)实验时，烧杯a中澄清石灰水不变浑浊而烧杯b中澄清石灰水变浑浊，依据该实验现象得出的实验结论是什么？
提示：Na2CO3受热不易分解，而NaHCO3受热分解生成CO2气体，因此热稳定性：Na2CO3>NaHCO3。
(3)若将大小试管中的Na2CO3和NaHCO3位置互换，能否给出相同的实验结论？
提示：不能；因为大试管中固体受热温度高而小试管中受热温度低，NaHCO3受热分解的原因也可能是温度高引起的。
2．碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别
[问题思考]
(1)分别向等浓度的Na2CO3、NaHCO3溶液中滴加同浓度的CaCl2溶液如图1、图2所示，产生的实验现象相同吗？原因是什么？
提示：不相同；图1中有白色沉淀生成，因为发生反应：Na2CO3＋CaCl2===2NaCl＋CaCO3↓。图2中无明显现象，因为NaHCO3与CaCl2不反应。
(2)利用该实验方法，能否鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液？
提示：因为两者的实验现象不同，故可以鉴别两种溶液。
1．鉴别Na2CO3和NaHCO3的方法
(1)固体鉴别法——加热法
给固体加热时产生使澄清石灰水变浑浊气体的为NaHCO3，无明显现象的为Na2CO3。
(2)溶液鉴别方法
①沉淀法：向溶液中滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成的为Na2CO3，无明显现象的为NaHCO3；
②气体法：向溶液中逐滴加入稀盐酸，立即产生气泡的是NaHCO3，过一会才产生气泡的是Na2CO3。
2．Na2CO3与NaHCO3的除杂
混合物(括号内的为杂质)
除杂方法或所用试剂
Na2CO3固体(NaHCO3)
加热
NaHCO3溶液(Na2CO3)
通入足量CO2
Na2CO3溶液(NaHCO3)
加入适量的NaOH溶液
3.Na2CO3与NaHCO3的相互转化
涉及反应：Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3
2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑
NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O
1．有两个试管分别装有Na2CO3和NaHCO3溶液，下列操作或判断正确的是( )
选项
操作
判断
A
分别加入澄清石灰水
产生沉淀者为Na2CO3
B
分别加入等浓度的稀盐酸
反应较剧烈者为Na2CO3
C
分别加入CaCl2溶液
产生沉淀者为Na2CO3
D
逐滴加入等浓度的盐酸
立即产生气泡者为Na2CO3
解析：选C A项，Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH,2NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O；B项，Na2CO3、NaHCO3分别与等浓度盐酸反应时，NaHCO3反应剧烈；C项，Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl，NaHCO3与CaCl2不反应；D项，Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸，先后发生反应：Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl，NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，反应开始无现象，过一段时间产生气泡。
2．除去Na2CO3粉末中NaHCO3的方法是( )
A．加入过量的NaOH溶液，再蒸发结晶
B．直接加热
C．加入Ba(OH)2固体
D．加入盐酸
解析：选B 除去Na2CO3粉末中的NaHCO3，利用加热分解NaHCO3的方法。
[三级训练·节节过关]
1．下列各组物质，不属于同素异形体的是( )
A．金刚石和石墨 B．白磷和红磷
C．Na2O和Na2O2 D．氧气和臭氧
解析：选C 同素异形体的研究对象是单质。
2．下列各组物质中的两种物质反应时，反应物用量或反应条件的改变对生成物没有影响的是( )
A．C和O2 B．Na2CO3和盐酸
C．Na和O2 D．NaHCO3和NaOH
解析：选D A项，C＋O2(足量)CO2,2C＋O2(不足)2CO；B项，Na2CO3＋HCl(少量)===NaCl＋NaHCO3、Na2CO3＋2HCl(足量)===2NaCl＋CO2↑＋H2O；C项，4Na＋O2===2Na2O,2Na＋O2Na2O2；D项，NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O。
3．现有两瓶白色固体化学药品，一瓶为Na2CO3，另一瓶为NaHCO3。无法将其鉴别开来的方法是( )
A．加热
B．两者分别与同浓度的稀盐酸反应
C．溶于水，加入CaCl2溶液
D．两者分别加入氢氧化钠溶液或Ba(OH)2溶液
解析：选D 加热时，试管内壁有较多水珠生成，且生成使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3，A项正确；与同浓度的稀盐酸反应，可根据产生气泡的速度不同鉴别，B项正确；Na2CO3与CaCl2反应生成沉淀，NaHCO3与CaCl2不反应，C项正确；两者与氢氧化钠溶液混合后均没有明显现象，与Ba(OH)2都能反应生成白色沉淀，现象完全相同，D项不能鉴别。
4．下列叙述中正确的是( )
A．等物质的量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应，在同温同压下，生成的CO2体积不相同
B．向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸，生成的CO2与原Na2CO3的物质的量之比为1∶2
C．等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应，在同温同压下，生成的CO2体积相同
D．向Na2CO3饱和溶液中通入CO2，有NaHCO3结晶析出
解析：选D A项，根据碳原子守恒，等物质的量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应，在同温同压下，生成的CO2体积相同。B项，发生反应：CO＋H＋===HCO，不生成CO2。C项，等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应时，NaHCO3产生的CO2多。D项，向饱和Na2CO3溶液中通入CO2时发生反应：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓，反应中消耗H2O，且生成的NaHCO3溶解度小、质量多，故NaHCO3会结晶析出。
5．在下列的空白处填写最适宜的除杂试剂或方法。
(1)小苏打溶液中含少量苏打_________________________________________________；
(2)苏打固体中含少量小苏打___________________________________________；
(3)CO2气体中混有少量的HCl气体___________________________________________；
(4)NaCl中含有少量碳酸钠_______________________________________________。
解析：除杂时发生的反应分别为：(1)Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3；(2)2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O；(3)NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O；(4)Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O。
答案：(1)通入过量的CO2气体 (2)充分加热 (3)混合气体通过盛有饱和的NaHCO3溶液的洗气瓶 (4)加适量稀盐酸
1.“只有一层碳原子厚的碳薄片”的石墨烯被公认为目前世界上已知的最薄、最坚硬、传导电子速度最快的新型材料，应用前景十分广阔。下列关于石墨烯的叙述正确的是( )
A．石墨烯与金刚石、C60、C70是同素异形体
B．石墨烯是一种有机物
C．石墨烯中碳原子的化合价为＋3
D．石墨烯可导电，说明它是电解质
解析：选A B项，石墨烯不是有机物；C项，石墨烯中碳原子呈0价；D项，石墨烯是单质，不是电解质。
2．下列物质的化学名称、化学式和俗名一致的是( )
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：选C A项中，生石灰是CaO；B项中，纯碱是Na2CO3；D项中，苏打是Na2CO3。
3．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，这样可有效地吸收CO，防止煤气中毒
C．纯碱水溶液显碱性，但不属于碱
D．大气中CO2含量的增加会导致温室效应加剧
解析：选B CO不溶于水，故居室内放置清水，不能减少CO的含量。
4．除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3可采取的方法是( )
A．通入过量的二氧化碳气体 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：选A 二氧化碳与Na2CO3反应而不与NaHCO3反应，A正确；Na2CO3溶液、NaHCO3溶液与氢氧化钡溶液、澄清石灰水、盐酸均能发生反应，B、C、D错误。
5．下列既能跟NaOH溶液反应，又能跟盐酸反应的是( )
A．Na2CO3溶液 B．CaCO3
C．NaHCO3溶液 D．Na2SO4溶液
解析：选C A项只能与盐酸反应而不与氢氧化钠反应，错误；B项只能与盐酸反应而不与氢氧化钠反应，错误；C项与氢氧化钠反应生成碳酸钠，与盐酸反应生成二氧化碳，正确；D项既不能与氢氧化钠反应，又不能与盐酸反应，错误。
6．下列离子组在溶液中能大量共存的是( )
A．Na＋、Ca2＋、HCO、CO
B．K＋、H＋、CO、HCO
C．Na＋、Ba2＋、HCO、OH－
D．Ca2＋、Ba2＋、Cl－、HCO
解析：选D A项，Ca2＋＋CO===CaCO3↓；B项，H＋＋HCO===CO2↑＋H2O,2H＋＋CO===CO2↑＋H2O；C项，HCO＋OH－===CO＋H2O，Ba2＋＋CO===BaCO3↓。
7．下列试剂能用来鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的是( )
A．盐酸 B．澄清石灰水
C．NaCl溶液 D．NaOH溶液
解析：选A 由于盐酸与NaHCO3反应比与Na2CO3反应剧烈，A项可以；澄清石灰水与NaHCO3、Na2CO3溶液均能生成白色沉淀，B项不可以；Na2CO3溶液、NaHCO3溶液与NaCl溶液均不反应，C项不可以；Na2CO3溶液与NaOH溶液不反应，NaHCO3溶液与NaOH溶液虽然反应但无明显现象，D项不可以。
8．有两份质量相同的NaHCO3，向第一份中加入盐酸使其充分反应；将第二份加热使其完全分解，冷却至原温度再加入相同浓度的盐酸充分反应，则它们所耗用的盐酸的体积比为( )
A．2∶1 B．1∶1
C．1∶2 D．4∶1
解析：选B 不论NaHCO3是直接与酸反应，还是受热分解后的固体再与酸反应，其中的Na＋均转化为NaCl，即有关系NaHCO3～NaCl～HCl，因此，所消耗盐酸的体积比为1∶1。
9．(1)向碳酸钠的浓溶液中逐滴加入稀盐酸，直到不再生成二氧化碳气体为止，则在此过程中，溶液中的碳酸氢根离子浓度的变化趋势可能是________。
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
简要说明理由：_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2时，反应的离子方程式为___________________；
现象为___________________________________________________________________；
产生该现象的原因是________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)C CO与H＋分两步反应，开始时发生反应：CO＋H＋===HCO，HCO浓度增大，随着盐酸不断滴入，发生反应：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑，HCO浓度减小
(2)2Na＋＋CO＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓
析出晶体(或溶液变浑浊) NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小，且溶剂质量减小，溶质NaHCO3结晶析出
10．充分加热碳酸钠和碳酸氢钠的混合物19 g，完全反应后固体质量减轻了3.1 g，求：
(1)原混合物中碳酸钠的质量。
(2)在剩余固体中，加入过量盐酸，反应后放出二氧化碳的体积(标准状况)。
解析：(1)2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑ Δm
168 g 62 g
m 3.1 g
m＝×168 g＝8.4 g，
则碳酸钠的质量为：19 g－8.4 g＝10.6 g。
(2)Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑
106 g 22.4 L
(19－3.1) g V
V＝×22.4 L＝3.36 L。
答案：(1)10.6 g (2)3.36 L
1．下列叙述中，正确的是( )
A．只含碳元素的物质一定是纯净物
B．金刚石和石墨具有相同的空间结构
C．石墨转变为金刚石属于物理变化
D．C60也是碳的单质
解析：选D 由金刚石、石墨组成的混合物只含碳元素，A项错误；由于金刚石、石墨的空间结构不同，才导致二者性质不同，B项错误；石墨、金刚石属于不同物质，二者的相互转化属于化学变化，C项错误。
2．下列化合物与小苏打溶液反应，没有气体或沉淀生成的是( )
A．烧碱 B．硫酸氢钠
C．氢氧化钡 D．稀盐酸
解析：选A A项，NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O；B项，NaHCO3＋NaHSO4===Na2SO4＋CO2↑＋H2O，有气体生成；C项，NaHCO3＋Ba(OH)2===NaOH＋BaCO3↓＋H2O或2NaHCO3＋Ba(OH)2===Na2CO3＋BaCO3↓＋2H2O，有沉淀生成；D项，NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，有气体生成。
3．下列说法中不正确的是( )
A．Na2CO3比NaHCO3易溶于水
B．Na2CO3比NaHCO3稳定
C．Na2CO3和NaHCO3都能跟石灰水反应得到白色沉淀
D．物质的量相等的Na2CO3和NaHCO3分别与足量盐酸反应得到CO2的物质的量之比为2∶1
解析：选D NaHCO3与石灰水反应时，反应物的量不同，产物也不相同，但不管以何种比例混合，都有CaCO3生成。当加入少量石灰水时，化学方程式为2NaHCO3＋Ca(OH)2===Na2CO3＋CaCO3↓＋2H2O；当加入过量石灰水时，化学方程式为NaHCO3＋Ca(OH)2===NaOH＋CaCO3↓＋H2O，C正确；物质的量相等的Na2CO3和NaHCO3分别与足量盐酸反应可得到等量的CO2，D不正确。
4．关于Na2CO3和NaHCO3的比较中，下列说法不正确的是( )
A．NaHCO3固体受热容易分解，而Na2CO3固体受热不容易分解
B．等质量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量同浓度的盐酸反应，前者消耗盐酸的量比后者多
C．等物质的量浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液中分别滴加2滴酚酞溶液，前者颜色比后者深
D．Na2CO3溶液和NaHCO3溶液分别与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式相同
解析：选D 根据Na2CO3和NaHCO3的性质可知A正确；53 g (0.5 mol) Na2CO3消耗1 mol HCl,84 g (1 mol) NaHCO3消耗1 mol HCl，故等质量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量同浓度的盐酸反应，Na2CO3消耗盐酸的量比NaHCO3多，B正确；Na2CO3比NaHCO3水解能力强，等物质的量浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液，前者碱性更强，滴加酚酞溶液，前者颜色比后者深，C正确；Na2CO3溶液与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式为Ba2＋＋CO===BaCO3↓，NaHCO3与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式为Ba2＋＋2HCO＋2OH－===BaCO3↓＋CO＋2H2O，D错误。
5．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的硫酸，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粉末，待Na2CO3和NaHCO3完全反应，则天平两边( )
A．放Na2CO3的一端托盘下沉
B．放NaHCO3的一端托盘下沉
C．仍保持平衡
D．无法判断
解析：选A 设两者的质量均为m g，则碳酸钠的物质的量为m/106 mol，碳酸氢钠的物质的量为m/84 mol，1 mol 碳酸钠和硫酸反应生成1 mol二氧化碳，1 mol碳酸氢钠和硫酸反应也生成1 mol二氧化碳，因为相同质量碳酸氢钠的物质的量大于碳酸钠的物质的量，故碳酸氢钠放出的二氧化碳多，即反应后放碳酸氢钠一端质量小，所以A项正确。
6．下列各组物质不用任何外加试剂，只用胶头滴管和试管就能鉴别的是( )
A．AgNO3溶液和NaCl溶液
B．BaCl2溶液和KHSO4溶液
C．CaCl2溶液和Na2CO3溶液
D．Na2CO3溶液和盐酸
解析：选D 不用外加试剂，只用胶头滴管和试管就能鉴别，必须是两种溶液改变互相滴加顺序出现不同的现象才能鉴别。D项，Na2CO3溶液滴入盐酸中：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O，立即有气体产生，盐酸滴入Na2CO3溶液中时：HCl＋Na2CO3===NaCl＋NaHCO3、NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，开始无气体，后来产生气体。
7．将106 g 的Na2CO3和84 g 的NaHCO3都经充分加热，再分别跟足量的盐酸反应。下列说法错误的是( )
A．消耗盐酸一样多
B．放出CO2的总量一样多
C．后者生成的NaCl是前者的一半
D．后者消耗盐酸是前者的一半
解析：选A Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O,106 g Na2CO3恰好与2 mol HCl反应，生成2 mol NaCl、1 mol CO2。2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O,84 g NaHCO3分解产生0.5 mol Na2CO3、0.5 mol CO2；0.5 mol Na2CO3再与HCl反应，消耗1 mol HCl，产生0.5 mol CO2、1 mol NaCl。B、C、D正确，A错误。
8．为了检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度，现将w1 g样品加热，其质量变为w2 g，则该样品的纯度(质量分数)是( )
A. B.
C. D.
解析：选A 由2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O Δm
2×84 62
m(NaHCO3) w1－w2
m(NaHCO3)＝，
则m(Na2CO3)＝w1－m(NaHCO3)＝，Na2CO3的纯度为×100%＝。
9．如图所示，向某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HCO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)。
解析：(1)a点以前无CO2产生，发生的反应为Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3。
(2)a点到b点产生CO2的量随加入盐酸的量的增大而逐渐增加，发生的反应为NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。
(3)当溶液中n(Cl－)∶n(HCO)＝2∶1时，设n(Cl－)＝x mol, 则n(HCO)＝ mol，此时溶液中的溶质离子为Na＋、Cl－、HCO，据电荷守恒规律可得：
x mol＋ mol＝n(Na＋)＝2m mol，
解得x＝m mol。
由氯离子个数守恒得n(HCl)＝n(Cl－)＝m mol。
答案：(1)CO＋H＋===HCO
(2)HCO＋H＋===CO2↑＋H2O
(3)
10．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，用不同的方法进行实验，装置如图所示。
(1)写出Ⅰ中与盐酸发生反应的离子方程式。
①X为Na2CO3时___________________________________________________________。
②X为NaHCO3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。有关的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性，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，据此该同学认为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：(1)Na2CO3、NaHCO3均与盐酸反应产生CO2，故Ⅰ装置不能用来鉴别Na2CO3和NaHCO3。
(2)Ⅱ装置中由于NaHCO3、Na2CO3分别与同浓度的盐酸反应时，产生气体的速率不同(其中NaHCO3与盐酸反应产生气体的速率较快)，从而鉴别二者。
(3)Ⅲ、Ⅳ装置均利用NaHCO3受热易分解来鉴别Na2CO3和NaHCO3。
答案：(1)①CO＋2H＋===H2O＋CO2↑
②HCO＋H＋===H2O＋CO2↑ ③不能
(2)等质量的Na2CO3和NaHCO3分别加入稀盐酸发生反应，加NaHCO3的气球膨胀较快且较大
(3)热稳定 2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑
CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O
(4)NaHCO3 错误 试管内的空气受热膨胀而逸出
(5)将Na2CO3、NaHCO3分别配制成溶液，然后分别滴加CaCl2溶液(或BaCl2溶液等)，生成白色沉淀的原溶液为Na2CO3溶液，无明显现象的原溶液为NaHCO3溶液
课件26张PPT。
“课时跟踪检测”见“课时跟踪检测(十五)”
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第2课时
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碳及其化合物间的转化
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[课标要求]
1．了解碳单质、一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐、碳酸氢盐之间的转化，从而进一步了解它们的性质。
2．能够解释与含碳物质有关的现象和解决简单的问题。,
1．溶洞形成涉及反应的化学方程式：
CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2；
Ca(HCO3)2CaCO3↓＋CO2↑＋H2O。
2．高炉炼铁的原料：铁矿石、焦炭、空气。
3．高炉炼铁中碳的转化：C＋O2CO2，C＋CO22CO，FexOy＋yCOxFe＋yCO2。
4．水垢的主要成分：CaCO3、Mg(OH)2。
5．碳及其化合物的转化：CCO
1．CO2的产生和消耗
2．溶洞及钟乳石、石笋的形成(模拟溶洞形成的实验)
(1)溶洞形成的化学方程式为
CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2。
(2)钟乳石、石笋形成的化学方程式为
Ca(HCO3)2CaCO3↓＋CO2↑＋H2O。
1．将少量CO2通入NaOH溶液中的离子方程式如何书写？
提示：CO2＋2OH－===CO＋H2O。
2．将足量CO2通入少量NaOH溶液中，所得溶液中溶质的成分是什么？
提示：Na＋、HCO。
CO2与碱反应产物的判断
CO2与碱反应时，产物与二者的量有关，当碱过量时，生成碳酸盐；当CO2过量时，生成碳酸氢盐。现以CO2与NaOH溶液反应为例，归纳如下：
NaOH过量时：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O①
NaOH不足时：CO2＋NaOH===NaHCO3②
(1)当≤1时，发生反应②，所得产物为NaHCO3。
(2)当≥2时，发生反应①，所得产物为Na2CO3和H2O。
(3)当1<<2时，发生反应①和②，所得产物为Na2CO3、NaHCO3和H2O。
上述关系可用数轴表示如下：
1．CO2通入下列溶液中，不可能产生沉淀的是( )
A．CaCl2溶液 B．Ca(OH)2溶液
C．Ba(OH)2溶液 D．Ca(ClO)2溶液
解析：选A B中生成CaCO3，C中生成BaCO3，D中生成CaCO3，CO2与CaCl2溶液不反应。
2．用1 L 1.0 mol·L－1 NaOH溶液吸收0.8 mol CO2，所得溶液中CO与HCO的物质的量浓度之比约是( )
A．1∶3 B．1∶2
C．2∶3 D．3∶2
解析：选A 根据碳原子守恒可得n(CO)＋n(HCO)＝0.8 mol，根据钠离子守恒可得2n(CO)＋n(HCO)＝1 mol，n(CO)＝0.2 mol，n(HCO)＝0.6 mol，同一溶液中，浓度之比即为物质的量之比，为1∶3。
1．高炉炼铁
(1)原料：焦炭和铁矿石(主要成分是Fe2O3)。
(2)过程
①CO的产生：C＋O2CO2、C＋CO22CO。
②铁矿石被还原：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。
[特别提醒] 金属氧化物与CO反应时符合通式：
MxOy＋yCOxM＋yCO2。
2．木炭的燃烧
C、CO、CO2的转化关系为
用化学方程式表示为
①2C＋O22CO(不完全燃烧)；
②2CO＋O22CO2；
③C＋O2CO2(完全燃烧)；
④C＋CO22CO。
[特别提醒] (1)CO是一种无色无味有毒的气体，具有还原性和可燃性，属于不成盐氧化物。
(2)CO2是一种无色无味气体，具有弱氧化性，属于酸性氧化物。
3．水垢
(1)成分：CaCO3、Mg(OH)2。
(2)形成过程反应的化学方程式：
①Ca(HCO3)2CaCO3↓＋CO2↑＋H2O，
②Mg(HCO3)2MgCO3↓＋H2O＋CO2↑；
MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑。
[特别提醒] (1)H2CO3的酸性比CH3COOH弱，所以生活中可以用醋酸除水垢。
(2)溶解性：Ca(HCO3)2＞CaCO3，MgCO3＞Mg(OH)2。
4．碳在无机物和有机物之间的转化
1828年，德国化学家维勒用无机化合物氰酸铵(NH4CNO)合成出有机化合物尿素[CO(NH2)2]，突破了无机化合物与有机化合物之间的界限。
1．判断正误。
(1)高炉炼铁过程中，碳元素只显示还原性( )
(2)CO、CO2均属于温室气体( )
(3)用醋酸除水垢的离子方程式为2CH3COOH＋CaCO3===Ca2＋＋2CH3COO－＋CO2↑＋H2O( )
(4)在Ca(HCO3)2CaCO3↓＋CO2↑＋H2O中，碳元素既表现氧化性又表现还原性( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)×
2．如图所示的实验装置用来分离CO2和CO气体并干燥。图中a为活塞，b为分液漏斗的活塞，通过Y形管和止水夹c、d接两球胆，现装置内的空气已排尽。为使实验成功，甲、乙、丙分别盛入的溶液是( )
A．饱和NaHCO3溶液、12 mol·L－1盐酸、浓H2SO4
B．饱和Na2CO3溶液、2 mol·L－1H2SO4、饱和NaOH溶液
C．饱和NaOH溶液、2 mol·L－1H2SO4、浓H2SO4
D．18.4 mol·L－1H2SO4、饱和NaOH溶液、浓H2SO4
解析：选C 依据CO2、CO的性质可以判断，必须先将CO2吸收，收集CO后再将CO2释放出来。C项中饱和NaOH溶液吸收CO2生成Na2CO3溶液，浓H2SO4干燥CO气体，打开a、c，关闭b、d，可收集CO气体，然后关闭a、c，排尽装置中残余的CO后，打开b、d，Na2CO3溶液与稀H2SO4反应释放出CO2，并收集CO2气体。
1．转化关系图示
2．上图所示转化反应的化学方程式
①2C＋O2(少量)2CO
②C＋O2(足量)CO2
③CO2＋2Mg2MgO＋C
④2CO＋O22CO2、yCO＋FexOyxFe＋yCO2
⑤CO2＋C2CO
⑥CO2＋2OH－===CO＋H2O
⑦CO＋2H＋===CO2↑＋H2O
⑧CO＋CO2＋H2O===2HCO
⑨HCO＋OH－===CO＋H2O、
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
⑩HCO＋H＋===CO2↑＋H2O、
Ca(HCO3)2CaCO3↓＋CO2↑＋H2O
?CO2＋OH－===HCO、
CO＋CO2＋H2O===2HCO
1．某无色混合气体可能含有CO2、CO、H2O(水蒸气)、H2中的一种或几种，依次进行如下连续处理(假定每步处理均反应完全)：
①通过碱石灰时，气体体积减小；②通过炽热的氧化铜时，固体变成红色；③通过白色硫酸铜粉末时，粉末变成蓝色；④通过澄清石灰水时，溶液变成浑浊。
由此可以确定原混合气体中( )
A．一定含有CO2、H2O，至少含有H2、CO中的一种
B．一定含有H2O、CO，至少含有CO2、H2中的一种
C．一定含有CO、CO2，至少含有H2O、H2中的一种
D．一定含有CO、H2，至少含有H2O、CO2中的一种
解析：选D 由①知至少含有H2O或CO2中的一种。结合②③④可知，一定含有CO和H2。
2．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：解答框图推断题的关键是明确“题眼”，然后围绕题眼展开推断。如本题中的“题眼”是：A为溶解度随温度升高而降低的二元碱，只能是Ca(OH)2。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)HCO＋H＋===CO2↑＋H2O
Ca2＋＋2HCO＋2OH－===CaCO3↓＋CO＋2H2O
[三级训练·节节过关]
1．下列关于一氧化碳的用途源于一氧化碳的还原性的是( )
①作燃料 ②跟氢气合成甲醇(CH3OH) ③和水蒸气反应制H2 ④与灼热的Fe3O4反应
A．只有①② B．只有①②③
C．只有①②④ D．只有①③④
解析：选D ①O→O2，CO表现还原性；②O→H3OH，CO表现氧化性，H2表现还原性；③CO＋H2OCO2＋H2，CO表现还原性；④Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2，CO表现还原性。
2．欲除去氧气中混有的二氧化碳气体，可选用的方法是( )
A．将气体通入足量的水中
B．将气体通过灼热的木炭
C．将气体通入足量的澄清石灰水中
D．将气体通过灼热的铜
解析：选C A项CO2在水中溶解度不大，不正确；B项CO2＋C2CO，除去CO2但又引入CO，不正确；C项CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，正确；D项CO2与Cu不反应，且2Cu＋O22CuO，不正确。
3．将过量的CO2分别通入①BaCl2 溶液；②Ca(OH)2溶液；③饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有沉淀析出的是( )
A．①②③ B．②③
C．② D．③
解析：选D 根据酸与盐反应的规律知，CO2通入BaCl2溶液，不发生反应，无明显现象；CO2通入Ca(OH)2溶液至过量，发生反应：Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2，最终生成Ca(HCO3)2而无沉淀产生；过量CO2通入饱和Na2CO3溶液中：Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3↓，生成的NaHCO3的溶解度比Na2CO3的溶解度小而结晶析出。
4．向0.1 mol·L－1 NaOH溶液中通入过量CO2后，溶液中存在的主要离子是( )
A．Na＋、CO B．Na＋、HCO
C．HCO、CO D．Na＋、OH－
解析：选B 向NaOH溶液中通入过量的CO2，发生的反应为NaOH＋CO2===NaHCO3，因此通入过量CO2后溶液中的溶质主要是NaHCO3，主要离子为Na＋、HCO。
5．如图所示为炼铁实验装置，按下列要求回答问题：
(1)写出有标号的仪器名称：①________，②________。
(2)在A装置的硬质玻璃管中观察到的现象是________________________________；B装置中观察到的现象是________________________________________________________；
装置C处气体燃烧时产生________色火焰。
(3)写出B、C两部分所发生反应的化学方程式：
B________________________________________________________________________。
C________________________________________________________________________。
解析：炼铁中的主要反应为3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，反应物CO过量，通过点燃将尾气中的CO处理掉。
答案：(1)铁架台 酒精灯
(2)红棕色粉末变黑 澄清石灰水变浑浊 淡蓝
(3)CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O
2CO＋O22CO2
1．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以无机化合物氰酸铵(NH4CNO)与氨水为原料合成尿素[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
A．①②③④ B．只有②③④
C．只有①②③ D．只有①③④
解析：选D ②以无机物合成有机物属于人工合成过程，即为生产和生活中碳及其化合物间的转化过程。
2．下列能与人体血液中血红蛋白结合的有毒气体是( )
A．氯气 B．氮气
C．一氧化碳 D．甲烷
解析：选C 一氧化碳为有毒气体。
3．要除去二氧化碳气体中的一氧化碳，常用的方法是( )
A．通过澄清的石灰水
B．通过灼热的炭层
C．通过水
D．通过灼热的氧化铜粉末
解析：选D 一氧化碳具有还原性，二氧化碳不具有还原性，要除去一氧化碳应选择具有氧化性的物质通过反应使其转化，氧化铜具有氧化性，可将CO2中的CO转化为CO2。
4．高炉炼铁中，主要发生如下反应：
①C＋O2点燃,CO2 ②C＋CO2高温,2CO
③3CO＋Fe2O3高温,2Fe＋3CO2
④CaCO3高温,CaO＋CO2↑ ⑤CaO＋SiO2高温,CaSiO3
其中既属于化合反应又属于氧化还原反应的有( )
A．1个 B．2个
C．3个 D．4个
解析：选B ①②③反应属于氧化还原反应，④⑤反应属于非氧化还原反应；①②反应既属于化合反应又属于氧化还原反应。
5．向饱和石灰水中不断通入二氧化碳(如图所示)，其溶液导电性的变化是( )
A．由弱变强 B．由强变弱
C．由强变弱，再变强 D．由弱变强，再变弱
解析：选C 溶液中发生反应的离子方程式是Ca2＋＋2OH－＋CO2===CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋CO2＋H2O===Ca2＋＋2HCO。开始产生沉淀，离子浓度减小，导电性变弱；继续通二氧化碳，沉淀溶解生成Ca2＋和HCO，离子浓度增大，导电性增强。
6．下列反应的离子方程式中，正确的是( )
A．Na2CO3溶液与Ba(OH)2溶液反应：
CO＋Ba2＋===BaCO3↓
B．少量NaOH溶液与Ca(HCO3)2溶液反应：
HCO＋OH－===CO＋H2O
C．NaHCO3溶液与盐酸反应：
NaHCO3＋H＋===Na＋＋CO2↑＋H2O
D．NaHCO3溶液与CaCl2溶液反应：
CO＋Ca2＋===CaCO3↓
解析：选A B项，应为Ca2＋＋HCO＋OH－===CaCO3↓＋H2O；C项，应为HCO＋H＋===CO2↑＋H2O；D项，不反应。
7．气体X与赤热的炭反应得到一种无色气体Y，Y和灼热的氧化铁反应又得到X和铁，则X和Y依次是( )
A．CO、CO2 B．H2O(g)、H2
C．O2、CO D．CO2、CO
解析：选D Y能将Fe2O3还原为Fe，则Y具有还原性，又知Y是炭与气体X反应生成的，故Y为CO，X为CO2。
8．下列现象可以说明溶液中有大量CO存在的是( )
A．加入AgNO3溶液有白色沉淀生成
B．加入盐酸产生无色无味气体
C．加入氯化钙溶液时有白色沉淀生成，且加入稀盐酸产生可使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体
D．加入氢氧化钡溶液有白色沉淀生成，再加入稀盐酸沉淀溶解，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，溶液中含Cl－时加入AgNO3溶液也产生白色沉淀；B项，溶液中可能含有HCO；C项，反应原理为Ca2＋＋CO===CaCO3 ↓，CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O；D项，若溶液中含HCO也能产生该现象。
9．(1)通常用小苏打的饱和溶液除去CO2中的HCl，反应的离子方程式为_____________，不能用Na2CO3饱和溶液的原因是____________________________(用离子方程式表示)。写出NaHCO3与NaOH反应的离子方程式：__________________________________________。
(2)如图为一定量Ca(OH)2饱和溶液中通入CO2后，产生CaCO3白色沉淀的质量与通入CO2体积之间的关系曲线。试回答：
①AB段发生反应的化学方程式是________________________________。
②OA段曲线和AB段曲线所消耗的CO2的体积之比是________。
③B处溶液中存在的浓度较大的两种离子是________(填离子符号)。
④将B处生成的溶液煮沸，可见到的现象是_____________________________________。
解析：(1)小苏打与CO2不反应，能与盐酸反应；Na2CO3饱和溶液能与CO2反应。(2)OA段发生反应：CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，AB段发生反应：CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2。B处溶液中的溶质是Ca(HCO3)2，受热分解生成CaCO3沉淀。
答案：(1)HCO＋H＋===CO2↑＋H2O
CO＋CO2＋H2O===2HCO
HCO＋OH－===CO＋H2O
(2)①CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2 ②1∶1 ③Ca2＋、HCO ④产生白色沉淀
10．A、B、C、D、E都是含碳元素的物质，它们之间的转化关系如下：①C和D在高温下反应生成B；②E和氢氧化钠溶液反应生成A和水；③B和氧气反应生成C；④在氢氧化钠溶液中通入C生成A，继续通入C，则有E生成。
(1)试写出下列物质的化学式：A________；B_______；C__________；D__________；E__________。
(2)反应①的化学方程式是___________________________________________________，
该反应在________(填名称)工业上提供反应所需的还原剂。
解析：该题中的转化关系可表示为①C＋DB，②E＋NaOH―→A＋水，③B＋O2―→C，④C(少量)＋NaOH―→A，C(过量)＋NaOH―→E。结合碳的化合物间转化关系可推知A为Na2CO3，B为CO，C为CO2，D为C，E为NaHCO3。
答案：(1)Na2CO3 CO CO2 C NaHCO3
(2)CO2＋C2CO 高炉炼铁
1．将Ca(HCO3)2加热分解产生的混合气体通过足量的Na2O2，最后得到的气体是( )
A．CO2 B．H2O
C．N2 D．O2
解析：选D Ca(HCO3) CaCO3↓＋CO2↑＋H2O,2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。
2．某实验工作者欲使1.6 g Fe2O3完全还原为Fe，则他实验前应准备的CO的体积(换算为标准状况)( )
A．为672 mL B．为336 mL
C．大于672 mL D．小于672 mL
解析：选C Fe2O3的物质的量为＝0.01 mol，根据反应3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2可知，0.01 mol Fe2O3消耗 0.03 mol CO，其在标准状况下的体积为0.03 mol×22.4 L·mol－1＝0.672 L＝672 mL。实验前后还需消耗一部分CO，故准备的CO的体积大于672 mL。
3．“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。如可利用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不正确的是( )
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过滤
D．该方法可减少碳排放，捕捉到的CO2还可用来制备甲醇等产品
解析：选B 可以依据如下反应流程进行分析：
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项正确；整个过程中，CaO和NaOH两种物质可以循环利用，B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项正确；该方法吸收了CO2，并且对重新收集到的CO2进行利用，制备甲醇等化工产品，可减少碳排放，符合“低碳经济”原则。
4．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( )
解析：选D CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合溶液中发生的反应可以分为以下几个阶段。
①产生沉淀阶段：
CO2＋2OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋H2O；
②无沉淀产生阶段：
CO2＋2OH－===CO＋H2O，
CO＋CO2＋H2O===2HCO；
③沉淀溶解阶段：
CO2＋CaCO3＋H2O===Ca2＋＋2HCO。
5．由气体甲开始，可发生如下四个变化：
甲气体乙气体丙气体乙气体丁固体，则甲、乙、丙、丁分别为( )
A．CO2、CO、O2、CaO B．O2、CO、CO2、CaCO3
C．O2、CO2、CO、CaCO3 D．CO、CO2、O2、Ca(OH)2
解析：选C 将各项物质代入，结合反应过程进行判断，只有C项符合题意。
6．适量CO2通入含0.8 g NaOH的碱溶液中，将所得的溶液在减压、低温下蒸干后得到1.37 g固体物质，则该固体物质的成分是( )
A．Na2CO3 B．NaHCO3
C．Na2CO3、NaHCO3 D．Na2CO3、NaOH
解析：选C n(NaOH)＝0.8 g/40 g·mol－1＝0.02 mol。若CO2与NaOH恰好完全反应生成Na2CO3，则m(Na2CO3)＝×0.02 mol×106 g·mol－1＝1.06 g；若CO2与NaOH恰好完全反应生成NaHCO3，则m(NaHCO3)＝0.02 mol×84 g·mol－1＝1.68 g，因1.06<1.37<1.68，故固体物质是Na2CO3和NaHCO3的混合物。
7．用足量的CO还原4.64 g某铁氧化物，把生成的CO2全部通入到过量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后质量为8.0 g，则此铁氧化物的化学式是( )
A．FeO B．Fe2O3
C．Fe3O4 D．Fe5O7
解析：选C 设此铁氧化物的化学式为FexOy，根据原子守恒，FexOy～yO～yCO～yCO2～yCaCO3
16y 100y
m(O)＝1.28 g 8.0 g
所以m(Fe)＝4.64 g－1.28 g＝3.36 g
x∶y＝∶＝3∶4，则此铁氧化物的化学式为Fe3O4。
8．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，如下图所示，请回答下列问题：
(1)请写出CO2与过量的NaOH溶液发生反应的离子方程式：______________________。
(2)选择任意一种实验装置，简述预计出现的实验现象，并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________________________________________
________________________________________________________________________，
产生该实验现象的原因是____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)甲、乙、丙三位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均存在问题，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是否含有Na2CO3(简述所有试剂、实验现象和结论)：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)CO2与过量的NaOH溶液发生反应的化学方程式为CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O，将此方程式改写为离子方程式即可；(2)甲、乙、丙三个实验均是利用CO2与NaOH反应后，导致装置内压强减小，而发生一系列现象；(3)NaOH溶液具有腐蚀性，若用甲装置，操作不当可能会腐蚀手指；(4)证明产物中是否含有Na2CO3，利用CO与Ba2＋反应产生沉淀。
答案：(1)CO2＋2OH－===CO＋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(或乙 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，大气压使气球胀大或丙 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)
(3)甲 (4)取少量反应后的溶液于试管中，滴加氯化钡溶液，若有白色沉淀生成，可证明有Na2CO3存在(其他合理答案也可)
9．将一定体积的CO2通入到一定浓度的NaOH溶液中，为了测定溶液的成分，向该溶液中逐滴加入1 mol·L－1的盐酸。所加入盐酸的体积与产生二氧化碳气体体积(标准状况)的关系如图所示。
(1)写出OA段所发生反应的离子方程式：_______________________________________
________________________________________________________________________。
(2)当加入35 mL盐酸时，所产生的CO2的体积(标准状况)是________ mL。
(3)溶液中所含的物质有________________________，其物质的量之比为______________________。
解析：由图像所消耗的盐酸的体积及产生的CO2的体积可知，此溶液的溶质是NaOH、Na2CO3。OA段H＋先与OH－反应生成H2O，再与CO反应生成HCO。AB段发生反应H＋＋HCO===CO2↑＋H2O。35 mL时产生的n(CO2)＝n(H＋)＝(35－25)mL×10－3L·mL－1×1 mol·L－1＝0.01 mol，则V(CO2)＝224 mL。由H＋＋CO===HCO，HCO＋H＋===H2O＋CO2↑，则n(CO)＝nAB(H＋)＝(45－25) mL×10－3 L·mL－1×1 mol·L－1＝0.02 mol，n(OH－)＝[25－(45－25)] mL×10－3 L·mL－1×1 mol·L－1＝0.005 mol，所以n(NaOH)∶n(Na2CO3)＝n(OH－)∶n(CO)＝0.005 mol∶0.02 mol＝1∶4。
答案：(1)H＋＋OH－===H2O，CO＋H＋===HCO
(2)224 (3)NaOH、Na2CO3 1∶4
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“课时跟踪检测”见“课时跟踪检测(十六)”
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课时跟踪检测（十五） 多种多样的碳单质 广泛存在的含碳化合物
1.“只有一层碳原子厚的碳薄片”的石墨烯被公认为目前世界上已知的最薄、最坚硬、传导电子速度最快的新型材料，应用前景十分广阔。下列关于石墨烯的叙述正确的是( )
A．石墨烯与金刚石、C60、C70是同素异形体
B．石墨烯是一种有机物
C．石墨烯中碳原子的化合价为＋3
D．石墨烯可导电，说明它是电解质
解析：选A B项，石墨烯不是有机物；C项，石墨烯中碳原子呈0价；D项，石墨烯是单质，不是电解质。
2．下列物质的化学名称、化学式和俗名一致的是( )
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：选C A项中，生石灰是CaO；B项中，纯碱是Na2CO3；D项中，苏打是Na2CO3。
3．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，这样可有效地吸收CO，防止煤气中毒
C．纯碱水溶液显碱性，但不属于碱
D．大气中CO2含量的增加会导致温室效应加剧
解析：选B CO不溶于水，故居室内放置清水，不能减少CO的含量。
4．除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3可采取的方法是( )
A．通入过量的二氧化碳气体 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：选A 二氧化碳与Na2CO3反应而不与NaHCO3反应，A正确；Na2CO3溶液、NaHCO3溶液与氢氧化钡溶液、澄清石灰水、盐酸均能发生反应，B、C、D错误。
5．下列既能跟NaOH溶液反应，又能跟盐酸反应的是( )
A．Na2CO3溶液 B．CaCO3
C．NaHCO3溶液 D．Na2SO4溶液
解析：选C A项只能与盐酸反应而不与氢氧化钠反应，错误；B项只能与盐酸反应而不与氢氧化钠反应，错误；C项与氢氧化钠反应生成碳酸钠，与盐酸反应生成二氧化碳，正确；D项既不能与氢氧化钠反应，又不能与盐酸反应，错误。
6．下列离子组在溶液中能大量共存的是( )
A．Na＋、Ca2＋、HCO、CO
B．K＋、H＋、CO、HCO
C．Na＋、Ba2＋、HCO、OH－
D．Ca2＋、Ba2＋、Cl－、HCO
解析：选D A项，Ca2＋＋CO===CaCO3↓；B项，H＋＋HCO===CO2↑＋H2O,
2H＋＋CO===CO2↑＋H2O；C项，HCO＋OH－===CO＋H2O，Ba2＋＋CO===BaCO3↓。
7．下列试剂能用来鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的是( )
A．盐酸 B．澄清石灰水
C．NaCl溶液 D．NaOH溶液
解析：选A 由于盐酸与NaHCO3反应比与Na2CO3反应剧烈，A项可以；澄清石灰水与NaHCO3、Na2CO3溶液均能生成白色沉淀，B项不可以；Na2CO3溶液、NaHCO3溶液与NaCl溶液均不反应，C项不可以；Na2CO3溶液与NaOH溶液不反应，NaHCO3溶液与NaOH溶液虽然反应但无明显现象，D项不可以。
8．有两份质量相同的NaHCO3，向第一份中加入盐酸使其充分反应；将第二份加热使其完全分解，冷却至原温度再加入相同浓度的盐酸充分反应，则它们所耗用的盐酸的体积比为( )
A．2∶1 B．1∶1
C．1∶2 D．4∶1
解析：选B 不论NaHCO3是直接与酸反应，还是受热分解后的固体再与酸反应，其中的Na＋均转化为NaCl，即有关系NaHCO3～NaCl～HCl，因此，所消耗盐酸的体积比为1∶1。
9．(1)向碳酸钠的浓溶液中逐滴加入稀盐酸，直到不再生成二氧化碳气体为止，则在此过程中，溶液中的碳酸氢根离子浓度的变化趋势可能是________。
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
简要说明理由：_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2时，反应的离子方程式为___________________；
现象为___________________________________________________________________；
产生该现象的原因是________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)C CO与H＋分两步反应，开始时发生反应：CO＋H＋===HCO，HCO浓度增大，随着盐酸不断滴入，发生反应：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑，HCO浓度减小
(2)2Na＋＋CO＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓
析出晶体(或溶液变浑浊) NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小，且溶剂质量减小，溶质NaHCO3结晶析出
10．充分加热碳酸钠和碳酸氢钠的混合物19 g，完全反应后固体质量减轻了3.1 g，求：
(1)原混合物中碳酸钠的质量。
(2)在剩余固体中，加入过量盐酸，反应后放出二氧化碳的体积(标准状况)。
解析：(1)2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑ Δm
168 g 62 g
m 3.1 g
m＝×168 g＝8.4 g，
则碳酸钠的质量为：19 g－8.4 g＝10.6 g。
(2)Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑
106 g 22.4 L
(19－3.1) g V
V＝×22.4 L＝3.36 L。
答案：(1)10.6 g (2)3.36 L
1．下列叙述中，正确的是( )
A．只含碳元素的物质一定是纯净物
B．金刚石和石墨具有相同的空间结构
C．石墨转变为金刚石属于物理变化
D．C60也是碳的单质
解析：选D 由金刚石、石墨组成的混合物只含碳元素，A项错误；由于金刚石、石墨的空间结构不同，才导致二者性质不同，B项错误；石墨、金刚石属于不同物质，二者的相互转化属于化学变化，C项错误。
2．下列化合物与小苏打溶液反应，没有气体或沉淀生成的是( )
A．烧碱 B．硫酸氢钠
C．氢氧化钡 D．稀盐酸
解析：选A A项，NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O；B项，NaHCO3＋NaHSO4===Na2SO4＋CO2↑＋H2O，有气体生成；C项，NaHCO3＋Ba(OH)2===NaOH＋BaCO3↓＋H2O或2NaHCO3＋Ba(OH)2===Na2CO3＋BaCO3↓＋2H2O，有沉淀生成；D项，NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，有气体生成。
3．下列说法中不正确的是( )
A．Na2CO3比NaHCO3易溶于水
B．Na2CO3比NaHCO3稳定
C．Na2CO3和NaHCO3都能跟石灰水反应得到白色沉淀
D．物质的量相等的Na2CO3和NaHCO3分别与足量盐酸反应得到CO2的物质的量之比为2∶1
解析：选D NaHCO3与石灰水反应时，反应物的量不同，产物也不相同，但不管以何种比例混合，都有CaCO3生成。当加入少量石灰水时，化学方程式为2NaHCO3＋Ca(OH)2===Na2CO3＋CaCO3↓＋2H2O；当加入过量石灰水时，化学方程式为NaHCO3＋Ca(OH)2===NaOH＋CaCO3↓＋H2O，C正确；物质的量相等的Na2CO3和NaHCO3分别与足量盐酸反应可得到等量的CO2，D不正确。
4．关于Na2CO3和NaHCO3的比较中，下列说法不正确的是( )
A．NaHCO3固体受热容易分解，而Na2CO3固体受热不容易分解
B．等质量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量同浓度的盐酸反应，前者消耗盐酸的量比后者多
C．等物质的量浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液中分别滴加2滴酚酞溶液，前者颜色比后者深
D．Na2CO3溶液和NaHCO3溶液分别与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式相同
解析：选D 根据Na2CO3和NaHCO3的性质可知A正确；53 g (0.5 mol) Na2CO3消耗1 mol HCl,84 g (1 mol) NaHCO3消耗1 mol HCl，故等质量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量同浓度的盐酸反应，Na2CO3消耗盐酸的量比NaHCO3多，B正确；Na2CO3比NaHCO3水解能力强，等物质的量浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液，前者碱性更强，滴加酚酞溶液，前者颜色比后者深，C正确；Na2CO3溶液与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式为Ba2＋＋CO===BaCO3↓，NaHCO3与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式为Ba2＋＋2HCO＋2OH－===BaCO3↓＋CO＋2H2O，D错误。
5．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的硫酸，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粉末，待Na2CO3和NaHCO3完全反应，则天平两边( )
A．放Na2CO3的一端托盘下沉
B．放NaHCO3的一端托盘下沉
C．仍保持平衡
D．无法判断
解析：选A 设两者的质量均为m g，则碳酸钠的物质的量为m/106 mol，碳酸氢钠的物质的量为m/84 mol，1 mol 碳酸钠和硫酸反应生成1 mol二氧化碳，1 mol碳酸氢钠和硫酸反应也生成1 mol二氧化碳，因为相同质量碳酸氢钠的物质的量大于碳酸钠的物质的量，故碳酸氢钠放出的二氧化碳多，即反应后放碳酸氢钠一端质量小，所以A项正确。
6．下列各组物质不用任何外加试剂，只用胶头滴管和试管就能鉴别的是( )
A．AgNO3溶液和NaCl溶液
B．BaCl2溶液和KHSO4溶液
C．CaCl2溶液和Na2CO3溶液
D．Na2CO3溶液和盐酸
解析：选D 不用外加试剂，只用胶头滴管和试管就能鉴别，必须是两种溶液改变互相滴加顺序出现不同的现象才能鉴别。D项，Na2CO3溶液滴入盐酸中：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O，立即有气体产生，盐酸滴入Na2CO3溶液中时：HCl＋Na2CO3===NaCl＋NaHCO3、NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，开始无气体，后来产生气体。
7．将106 g 的Na2CO3和84 g 的NaHCO3都经充分加热，再分别跟足量的盐酸反应。下列说法错误的是( )
A．消耗盐酸一样多
B．放出CO2的总量一样多
C．后者生成的NaCl是前者的一半
D．后者消耗盐酸是前者的一半
解析：选A Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O,106 g Na2CO3恰好与2 mol HCl反应，生成2 mol NaCl、1 mol CO2。2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O,84 g NaHCO3分解产生0.5 mol Na2CO3、0.5 mol CO2；0.5 mol Na2CO3再与HCl反应，消耗1 mol HCl，产生0.5 mol CO2、1 mol NaCl。B、C、D正确，A错误。
8．为了检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度，现将w1 g样品加热，其质量变为w2 g，则该样品的纯度(质量分数)是( )
A. B.
C. D.
解析：选A 由2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O Δm
2×84 62
m(NaHCO3) w1－w2
m(NaHCO3)＝，
则m(Na2CO3)＝w1－m(NaHCO3)＝，Na2CO3的纯度为×100%＝。
9．如图所示，向某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HCO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)。
解析：(1)a点以前无CO2产生，发生的反应为Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3。
(2)a点到b点产生CO2的量随加入盐酸的量的增大而逐渐增加，发生的反应为NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。
(3)当溶液中n(Cl－)∶n(HCO)＝2∶1时，设n(Cl－)＝x mol, 则n(HCO)＝ mol，此时溶液中的溶质离子为Na＋、Cl－、HCO，据电荷守恒规律可得：
x mol＋ mol＝n(Na＋)＝2m mol，
解得x＝m mol。
由氯离子个数守恒得n(HCl)＝n(Cl－)＝m mol。
答案：(1)CO＋H＋===HCO
(2)HCO＋H＋===CO2↑＋H2O
(3)
10．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，用不同的方法进行实验，装置如图所示。
(1)写出Ⅰ中与盐酸发生反应的离子方程式。
①X为Na2CO3时___________________________________________________________。
②X为NaHCO3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。有关的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性，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，据此该同学认为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：(1)Na2CO3、NaHCO3均与盐酸反应产生CO2，故Ⅰ装置不能用来鉴别Na2CO3和NaHCO3。
(2)Ⅱ装置中由于NaHCO3、Na2CO3分别与同浓度的盐酸反应时，产生气体的速率不同(其中NaHCO3与盐酸反应产生气体的速率较快)，从而鉴别二者。
(3)Ⅲ、Ⅳ装置均利用NaHCO3受热易分解来鉴别Na2CO3和NaHCO3。
答案：(1)①CO＋2H＋===H2O＋CO2↑
②HCO＋H＋===H2O＋CO2↑ ③不能
(2)等质量的Na2CO3和NaHCO3分别加入稀盐酸发生反应，加NaHCO3的气球膨胀较快且较大
(3)热稳定 2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑
CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O
(4)NaHCO3 错误 试管内的空气受热膨胀而逸出
(5)将Na2CO3、NaHCO3分别配制成溶液，然后分别滴加CaCl2溶液(或BaCl2溶液等)，生成白色沉淀的原溶液为Na2CO3溶液，无明显现象的原溶液为NaHCO3溶液
课时跟踪检测（十六） 碳及其化合物间的转化
1．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以无机化合物氰酸铵(NH4CNO)与氨水为原料合成尿素[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
A．①②③④ B．只有②③④
C．只有①②③ D．只有①③④
解析：选D ②以无机物合成有机物属于人工合成过程，即为生产和生活中碳及其化合物间的转化过程。
2．下列能与人体血液中血红蛋白结合的有毒气体是( )
A．氯气 B．氮气
C．一氧化碳 D．甲烷
解析：选C 一氧化碳为有毒气体。
3．要除去二氧化碳气体中的一氧化碳，常用的方法是( )
A．通过澄清的石灰水
B．通过灼热的炭层
C．通过水
D．通过灼热的氧化铜粉末
解析：选D 一氧化碳具有还原性，二氧化碳不具有还原性，要除去一氧化碳应选择具有氧化性的物质通过反应使其转化，氧化铜具有氧化性，可将CO2中的CO转化为CO2。
4．高炉炼铁中，主要发生如下反应：
①C＋O2点燃,CO2 ②C＋CO2高温,2CO
③3CO＋Fe2O3高温,2Fe＋3CO2
④CaCO3高温,CaO＋CO2↑ ⑤CaO＋SiO2高温,CaSiO3
其中既属于化合反应又属于氧化还原反应的有( )
A．1个 B．2个
C．3个 D．4个
解析：选B ①②③反应属于氧化还原反应，④⑤反应属于非氧化还原反应；①②反应既属于化合反应又属于氧化还原反应。
5．向饱和石灰水中不断通入二氧化碳(如图所示)，其溶液导电性的变化是( )
A．由弱变强 B．由强变弱
C．由强变弱，再变强 D．由弱变强，再变弱
解析：选C 溶液中发生反应的离子方程式是Ca2＋＋2OH－＋CO2===CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋CO2＋H2O===Ca2＋＋2HCO。开始产生沉淀，离子浓度减小，导电性变弱；继续通二氧化碳，沉淀溶解生成Ca2＋和HCO，离子浓度增大，导电性增强。
6．下列反应的离子方程式中，正确的是( )
A．Na2CO3溶液与Ba(OH)2溶液反应：
CO＋Ba2＋===BaCO3↓
B．少量NaOH溶液与Ca(HCO3)2溶液反应：
HCO＋OH－===CO＋H2O
C．NaHCO3溶液与盐酸反应：
NaHCO3＋H＋===Na＋＋CO2↑＋H2O
D．NaHCO3溶液与CaCl2溶液反应：
CO＋Ca2＋===CaCO3↓
解析：选A B项，应为Ca2＋＋HCO＋OH－===CaCO3↓＋H2O；C项，应为HCO＋H＋===CO2↑＋H2O；D项，不反应。
7．气体X与赤热的炭反应得到一种无色气体Y，Y和灼热的氧化铁反应又得到X和铁，则X和Y依次是( )
A．CO、CO2 B．H2O(g)、H2
C．O2、CO D．CO2、CO
解析：选D Y能将Fe2O3还原为Fe，则Y具有还原性，又知Y是炭与气体X反应生成的，故Y为CO，X为CO2。
8．下列现象可以说明溶液中有大量CO存在的是( )
A．加入AgNO3溶液有白色沉淀生成
B．加入盐酸产生无色无味气体
C．加入氯化钙溶液时有白色沉淀生成，且加入稀盐酸产生可使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体
D．加入氢氧化钡溶液有白色沉淀生成，再加入稀盐酸沉淀溶解，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，溶液中含Cl－时加入AgNO3溶液也产生白色沉淀；B项，溶液中可能含有HCO；C项，反应原理为Ca2＋＋CO===CaCO3 ↓，CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O；D项，若溶液中含HCO也能产生该现象。
9．(1)通常用小苏打的饱和溶液除去CO2中的HCl，反应的离子方程式为_____________，不能用Na2CO3饱和溶液的原因是____________________________(用离子方程式表示)。写出NaHCO3与NaOH反应的离子方程式：__________________________________________。
(2)如图为一定量Ca(OH)2饱和溶液中通入CO2后，产生CaCO3白色沉淀的质量与通入CO2体积之间的关系曲线。试回答：
①AB段发生反应的化学方程式是________________________________。
②OA段曲线和AB段曲线所消耗的CO2的体积之比是________。
③B处溶液中存在的浓度较大的两种离子是________(填离子符号)。
④将B处生成的溶液煮沸，可见到的现象是_____________________________________。
解析：(1)小苏打与CO2不反应，能与盐酸反应；Na2CO3饱和溶液能与CO2反应。(2)OA段发生反应：CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，AB段发生反应：CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2。B处溶液中的溶质是Ca(HCO3)2，受热分解生成CaCO3沉淀。
答案：(1)HCO＋H＋===CO2↑＋H2O
CO＋CO2＋H2O===2HCO
HCO＋OH－===CO＋H2O
(2)①CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2 ②1∶1 ③Ca2＋、HCO ④产生白色沉淀
10．A、B、C、D、E都是含碳元素的物质，它们之间的转化关系如下：①C和D在高温下反应生成B；②E和氢氧化钠溶液反应生成A和水；③B和氧气反应生成C；④在氢氧化钠溶液中通入C生成A，继续通入C，则有E生成。
(1)试写出下列物质的化学式：A________；B_______；C__________；D__________；E__________。
(2)反应①的化学方程式是___________________________________________________，
该反应在________(填名称)工业上提供反应所需的还原剂。
解析：该题中的转化关系可表示为①C＋DB，②E＋NaOH―→A＋水，③B＋O2―→C，④C(少量)＋NaOH―→A，C(过量)＋NaOH―→E。结合碳的化合物间转化关系可推知A为Na2CO3，B为CO，C为CO2，D为C，E为NaHCO3。
答案：(1)Na2CO3 CO CO2 C NaHCO3
(2)CO2＋C2CO 高炉炼铁
1．将Ca(HCO3)2加热分解产生的混合气体通过足量的Na2O2，最后得到的气体是( )
A．CO2 B．H2O
C．N2 D．O2
解析：选D Ca(HCO3) CaCO3↓＋CO2↑＋H2O,2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。
2．某实验工作者欲使1.6 g Fe2O3完全还原为Fe，则他实验前应准备的CO的体积(换算为标准状况)( )
A．为672 mL B．为336 mL
C．大于672 mL D．小于672 mL
解析：选C Fe2O3的物质的量为＝0.01 mol，根据反应3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2可知，0.01 mol Fe2O3消耗 0.03 mol CO，其在标准状况下的体积为0.03 mol×22.4 L·mol－1＝0.672 L＝672 mL。实验前后还需消耗一部分CO，故准备的CO的体积大于672 mL。
3．“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。如可利用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不正确的是( )
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过滤
D．该方法可减少碳排放，捕捉到的CO2还可用来制备甲醇等产品
解析：选B 可以依据如下反应流程进行分析：
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项正确；整个过程中，CaO和NaOH两种物质可以循环利用，B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项正确；该方法吸收了CO2，并且对重新收集到的CO2进行利用，制备甲醇等化工产品，可减少碳排放，符合“低碳经济”原则。
4．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( )
解析：选D CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合溶液中发生的反应可以分为以下几个阶段。
①产生沉淀阶段：
CO2＋2OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋H2O；
②无沉淀产生阶段：
CO2＋2OH－===CO＋H2O，
CO＋CO2＋H2O===2HCO；
③沉淀溶解阶段：
CO2＋CaCO3＋H2O===Ca2＋＋2HCO。
5．由气体甲开始，可发生如下四个变化：
甲气体乙气体丙气体乙气体丁固体，则甲、乙、丙、丁分别为( )
A．CO2、CO、O2、CaO B．O2、CO、CO2、CaCO3
C．O2、CO2、CO、CaCO3 D．CO、CO2、O2、Ca(OH)2
解析：选C 将各项物质代入，结合反应过程进行判断，只有C项符合题意。
6．适量CO2通入含0.8 g NaOH的碱溶液中，将所得的溶液在减压、低温下蒸干后得到1.37 g固体物质，则该固体物质的成分是( )
A．Na2CO3 B．NaHCO3
C．Na2CO3、NaHCO3 D．Na2CO3、NaOH
解析：选C n(NaOH)＝0.8 g/40 g·mol－1＝0.02 mol。若CO2与NaOH恰好完全反应生成Na2CO3，则m(Na2CO3)＝×0.02 mol×106 g·mol－1＝1.06 g；若CO2与NaOH恰好完全反应生成NaHCO3，则m(NaHCO3)＝0.02 mol×84 g·mol－1＝1.68 g，因1.06<1.37<1.68，故固体物质是Na2CO3和NaHCO3的混合物。
7．用足量的CO还原4.64 g某铁氧化物，把生成的CO2全部通入到过量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后质量为8.0 g，则此铁氧化物的化学式是( )
A．FeO B．Fe2O3
C．Fe3O4 D．Fe5O7
解析：选C 设此铁氧化物的化学式为FexOy，根据原子守恒，FexOy～yO～yCO～yCO2～yCaCO3
16y 100y
m(O)＝1.28 g 8.0 g
所以m(Fe)＝4.64 g－1.28 g＝3.36 g
x∶y＝∶＝3∶4，则此铁氧化物的化学式为Fe3O4。
8．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，如下图所示，请回答下列问题：
(1)请写出CO2与过量的NaOH溶液发生反应的离子方程式：______________________。
(2)选择任意一种实验装置，简述预计出现的实验现象，并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________________________________________
________________________________________________________________________，
产生该实验现象的原因是____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)甲、乙、丙三位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均存在问题，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是否含有Na2CO3(简述所有试剂、实验现象和结论)：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)CO2与过量的NaOH溶液发生反应的化学方程式为CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O，将此方程式改写为离子方程式即可；(2)甲、乙、丙三个实验均是利用CO2与NaOH反应后，导致装置内压强减小，而发生一系列现象；(3)NaOH溶液具有腐蚀性，若用甲装置，操作不当可能会腐蚀手指；(4)证明产物中是否含有Na2CO3，利用CO与Ba2＋反应产生沉淀。
答案：(1)CO2＋2OH－===CO＋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(或乙 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，大气压使气球胀大或丙 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)
(3)甲 (4)取少量反应后的溶液于试管中，滴加氯化钡溶液，若有白色沉淀生成，可证明有Na2CO3存在(其他合理答案也可)
9．将一定体积的CO2通入到一定浓度的NaOH溶液中，为了测定溶液的成分，向该溶液中逐滴加入1 mol·L－1的盐酸。所加入盐酸的体积与产生二氧化碳气体体积(标准状况)的关系如图所示。
(1)写出OA段所发生反应的离子方程式：_______________________________________
________________________________________________________________________。
(2)当加入35 mL盐酸时，所产生的CO2的体积(标准状况)是________ mL。
(3)溶液中所含的物质有________________________，其物质的量之比为______________________。
解析：由图像所消耗的盐酸的体积及产生的CO2的体积可知，此溶液的溶质是NaOH、Na2CO3。OA段H＋先与OH－反应生成H2O，再与CO反应生成HCO。AB段发生反应H＋＋HCO===CO2↑＋H2O。35 mL时产生的n(CO2)＝n(H＋)＝(35－25)mL×10－3L·mL－1×1 mol·L－1＝0.01 mol，则V(CO2)＝224 mL。由H＋＋CO===HCO，HCO＋H＋===H2O＋CO2↑，则n(CO)＝nAB(H＋)＝(45－25) mL×10－3 L·mL－1×1 mol·L－1＝0.02 mol，n(OH－)＝[25－(45－25)] mL×10－3 L·mL－1×1 mol·L－1＝0.005 mol，所以n(NaOH)∶n(Na2CO3)＝n(OH－)∶n(CO)＝0.005 mol∶0.02 mol＝1∶4。
答案：(1)H＋＋OH－===H2O，CO＋H＋===HCO
(2)224 (3)NaOH、Na2CO3 1∶4
