第1节 碳的多样性
课时1 多种多样的碳单质 广泛存在的含碳化合物
目标与素养：1.了解碳单质的多样性以及同素异形体的概念，会判断同素异形体。(宏观辨识)2.了解自然界中含碳化合物的多样性。(宏观辨识)3.掌握碳酸钠和碳酸氢钠的性质。(变化观念)
一、多种多样的碳单质
1．同素异形体
(1)定义：由同一种元素组成的性质不同的单质。
(2)几种元素的同素异形体：氧元素有O2和O3；碳元素有金刚石、石墨、C60等。
2．性质不同的原因：碳原子的排列方式不同。
同素异形体之间的转化是化学变化吗？
【提示】 是。同素异形体是性质不同的物质，相互间的转化属于化学变化，如3O22O3等，但无化合价变化， 不是氧化还原反应。
二、广泛存在的含碳化合物
1．种类繁多的含碳化合物
微点拨：(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．Na2CO3和NaHCO3
物质
内容
碳酸钠
碳酸氢钠
化学式
Na2CO3
NaHCO3
俗名
苏打、纯碱
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2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑
与盐酸反应
Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑
NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑
与Ca(OH)2反应
Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH
2NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O
与NaOH反应
不反应
NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O
与CaCl2反应
Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl
不反应
用途
玻璃、造纸
发酵粉、治疗胃病
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)金刚石和石墨物理性质的差异是由于组成两种物质的元素不同。 ( )
(2)C60是一种新化合物。 ( )
(3)稳定性：Na2CO3>NaHCO3。 ( )
(4)某溶液中滴加足量盐酸产生使澄清石灰水变浑浊的气体，则该溶液中一定含有CO。 ( )
[答案] (1)× (2)× (3)√ (4)×
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
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
[答案] C
同素异形体
1.同素异形体的判断三要素
(1)必须由同一种元素组成。
(2)必须是单质。
(3)必须具有不同的结构。
2．构成同素异形体的两种形式
(1)单质中原子的排列方式不同，如金刚石、石墨、C60等；
(2)单质中原子数目不同：如O2、O3等。
3．同素异形体的性质
(1)物理性质：由于结构上的差异，同素异形体的物理性质，如颜色、熔沸点、硬度等有较大的差异。
(2)化学性质：由于同素异形体组成元素相同，因此化学性质基本相同，如金刚石、石墨在高温下与氧气反应都生成二氧化碳。
【典例1】 下列说法中，正确的是( )
A．某物质经检测只含一种元素，该物质一定是纯净物
B．C60与P4互为同素异形体
C．金刚石、石墨和C60在氧气中完全燃烧都生成二氧化碳
D．有单质参加或有单质生成的化学反应一定是氧化还原反应
C [某物质只含一种元素，该物质不一定是纯净物，如金刚石和石墨的混合物就只含有碳元素；C60与P4不是由同一种元素组成，故不互为同素异形体；因金刚石、石墨和C60都是由碳元素构成的单质，故它们在氧气中完全燃烧都生成二氧化碳；同素异形体之间的转化有单质参加或生成，属于化学变化，但不属于氧化还原反应。]
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
[答案] C
2．金刚石、石墨、C60性质有所不同，是由于( )
A．构成原子不同
B．原子的各自排列方式不同
C．具有不同的几何外形
D．硬度不同
B [金刚石、石墨、C60三者是碳元素的同素异形体，构成原子完全相同，只是其内部碳原子排列方式不同，才导致它们的结构不同，进而性质也不同。]
Na2CO3和NaHCO3
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
【典例2】 不能用来鉴别Na2CO3和NaHCO3两种白色固体的实验操作是( )
A．分别加热这两种固体物质，并将生成的气体通入澄清的石灰水中
B．分别在这两种物质的溶液中加入CaCl2溶液
C．分别在这两种固体中加入同浓度的稀盐酸
D．分别在这两种物质的溶液中加入少量澄清的石灰水
D [A项，利用Na2CO3和NaHCO3的稳定性可鉴别；B项，利用Na2CO3和NaHCO3的化学性质差异，Na2CO3能与CaCl2反应生成白色沉淀而NaHCO3不能，可鉴别；C项，利用Na2CO3和NaHCO3的化学性质差异，NaHCO3与等浓度盐酸反应比Na2CO3剧烈，可鉴别；D项，CO、HCO均与Ca(OH)2反应生成白色沉淀CaCO3，不能鉴别。]
(1)向Na2CO3、NaHCO3溶液中同时加入相同浓度的盐酸，有何现象？试用离子方程式说明其原因。
(2)不用其他试剂，只用试管、胶头滴管能否区别盐酸和Na2CO3溶液？说明理由。
[答案] (1)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸，开始时无气体生成，继续滴加则出现大量无色气泡；向NaHCO3溶液中滴加盐酸，立即产生大量无色气泡。有关的离子方程式为CO＋H＋===HCO，HCO＋H＋===H2O＋CO2↑。
(2)能。向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸时，开始无现象，后产生气泡；向盐酸中逐滴加入Na2CO3溶液时，立即产生气泡。
(1)Na2CO3溶液与盐酸反应时，滴加方式不同，反应不同，现象不同，产生CO2的量也不一定相同。
(2)不能利用Ca(OH)2或Ba(OH)2溶液来鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液，因两者现象相同，都产生白色沉淀。
1．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
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。]
2．下列有关Na2CO3和NaHCO3的叙述中正确的是( )
A．相同质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸作用时，产生的气体质量相同
B．Na2CO3比NaHCO3热稳定性强
C．Na2CO3不能与澄清石灰水反应
D．Na2CO3和NaHCO3均可与NaOH溶液反应
B [Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O，NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，相同质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸作用时，产生的气体质量不同，A项错误；NaHCO3在80 ℃左右即分解，而Na2CO3的热稳定性很好，B项正确；Na2CO3能与澄清石灰水反应，不能与氢氧化钠反应，C、D项错误。]
1．下列关于同素异形体的理解正确的是( )
A．同素异形体是不同的物质，性质完全不同
B．组成元素相同而结构不同的物质就是同素异形体
C．同素异形体一定是单质
D．任何元素都有同素异形体
C [同素异形体的物理性质不同，但化学性质基本相同，A错误；水和过氧化氢组成元素相同，但二者是化合物，不互为同素异形体，B错误；同素异形体是对单质而言的概念，C正确；大多数元素没有同素异形体，D错误。]
2．下列化学方程式中，可用离子方程式2H＋＋CO===CO2↑＋H2O表示的是( )
A．稀硫酸中滴加小苏打溶液
B．稀盐酸中滴加纯碱溶液
C．稀盐酸与石灰石反应
D．碳酸钾与足量醋酸反应
B [小苏打中的HCO不能拆；石灰石是固体，所以碳酸钙不能拆；醋酸是弱酸不能拆。]
3．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溶液缓缓滴加到稀盐酸中，②将稀盐酸缓缓滴加到Na2CO3溶液中，在标准状况下产生的气体体积是( )
A．均为0.84 L B．均为0.56 L
C．①>② D．①<②
C [①将Na2CO3溶液滴入盐酸中：
Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O，应按盐酸的量计算气体体积V1：
V1＝0.075 mol××22.4 L·mol－1＝0.84 L。
②将盐酸滴入Na2CO3溶液中，反应分两步：
Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3
NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，生成的CO2体积V2用第二步余下的盐酸计算：
V2＝(0.075 mol－0.05 mol)×22.4 L·mol－1＝0.56 L。
所以V1>V2。]
4．下列说法中，不正确的是( )
A．可用加热的方法除去Na2CO3固体中混有的少量NaHCO3
B．可通入过量的CO2除去NaHCO3溶液中混有的Na2CO3
C．可用相互滴加的方法来鉴别Na2CO3溶液和稀盐酸
D．可用Na2CO3溶液除去CO2气体中混有的少量HCl气体
D [因为Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，所以不能用Na2CO3溶液除去CO2中HCl气体，D项错误。]
5．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CO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 2NaHCO3Na2CO3＋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
课件43张PPT。第3章 自然界中的元素第1节 碳的多样性
课时1 多种多样的碳单质 广泛存在的含碳化合物元素单质排列方式苏打、纯碱小苏打小同素异形体 Na2CO3和NaHCO3 点击右图进入…Thank you for watching !课时2 碳及其化合物间的转化
目标与素养：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。(变化观念)2.能够解释与含碳物质有关的现象和解决简单的问题。(社会责任)
一、自然界中碳及其化合物间的转化
1．转化过程
2．模拟溶洞的“形成”实验
实验
操作
实验
现象
澄清石灰水先变浑浊，一段时间后变澄清，然后加热该溶液，又变浑浊
实验
结论
根据标号写出相应的化学方程式：
①Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O；
②CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2；
③Ca(HCO3)2CaCO3↓＋H2O＋CO2↑
成语“水滴石穿”的化学原理是什么？用化学方程式表示。
【提示】 “水滴石穿”即雨水、空气中的CO2、石头中的CaCO3反应生成了易溶于水的Ca(HCO3)2，化学方程式为CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2。
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：焦炭、铁矿石(主要成分为Fe2O3)。
(3)原理：将铁矿石还原成金属铁的过程。
(4)过程
写出下列反应的化学方程式：
①CO的生成：
C＋O2(足量)CO2、C＋CO22CO；
②铁矿石被还原：
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。
2．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。
①2C＋O2(不足)2CO；
②2CO＋O22CO2；
③CO2＋C2CO；
④C＋O2(充足)CO2。
微点拨：(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．水垢的形成
(1)主要成分：CaCO3和Mg(OH)2。
(2)形成原理。
①Ca(HCO3)2CaCO3↓＋CO2↑＋H2O；
②Mg(HCO3)2MgCO3↓＋H2O＋CO2↑；
③MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑。
微点拨：(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，NaHCO34．碳在有机物和无机物之间的转化
(1)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。
(2)科学家们以含碳无机物为原料，相继合成出大量的有机物，以满足人们在能源和材料等方面的需要。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(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．下列不属于自然界中碳的循环过程的是( )
A．植物光合作用
B．动物的遗体被微生物分解破坏，最终变成二氧化碳等物质
C．空气中的二氧化碳被海水吸收，通过水生生物的贝壳和骨骼转移到陆地
D．石墨矿的开采利用
[答案] D
3．国际冰川专家指出，喜马拉雅山冰川正在不断消融。与这种现象密切相关的气体是( )
A．SO2 B．CO2
C．NO D．NO2
[答案] B
CO2与NaOH溶液反应用量和产物分析
有关反应：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O ①
CO2＋NaOH===NaHCO3 ②
反应情况
生成物
<1∶2
NaOH过量，只发生反应①
Na2CO3
＝1∶2
CO2与NaOH恰好按①反应
Na2CO3
<<1
①②两个反应均有
NaHCO3、
Na2CO3
＝1∶1
恰好发生反应②
NaHCO3
>1∶1
只发生反应②，CO2剩余
NaHCO3
上述转化关系可用数轴表示为
变化观念：正确理解CO2与NaOH和Ca(OH)2溶液的反应
(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(HCO)＋n(CO) (碳原子守恒)；
n(NaOH)＝n(NaHCO3)＋2n(Na2CO3) (钠原子守恒)。
②电荷守恒
n(Na＋)＝n(HCO)＋2n(CO)或
n(Na＋)＝n(OH－)＋2n(CO)。
【典例1】 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
A [因CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O，CO2＋NaOH===NaHCO3，设生成Na2CO3、NaHCO3的物质的量分别为x、y。
即
解得
因CO、HCO存在于同一溶液中，则溶液中CO与HCO的物质的量浓度之比即为其物质的量之比，即x∶y＝0.2∶0.6＝1∶3。]
1．用1 L某浓度的NaOH溶液吸收一定量的CO2，所得溶液中CO与HCO物质的量浓度分别为0.5 mol·L－1、0.7 mol·L－1，则c(NaOH)为( )
A．1.7 mol·L－1 B．0.6 mol·L－1
C．2.0 mol·L－1 D．1.2 mol·L－1
A [溶液中n(CO)＝0.5 mol，n(HCO)＝0.7 mol，则由Na元素守恒得n(NaOH)＝0.5 mol×2＋0.7 mol＝1.7 mol，所以c(NaOH)＝＝1.7 mol·L－1。]
2．标准状况下，将4.48 L CO2通入1 L 0.3 mol·L－1 NaOH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
D [n(CO2)＝0.2 mol，n(NaOH)＝0.3 mol，因<＝<1，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。]
CO2、CO及HCO间的相互转化
1．CO和CO2之间的相互转化
①
②与过量酸反应：CO＋2H＋===H2O＋CO2↑
2．CO和HCO之间的相互转化
③
④
3．CO2和HCO之间的相互转化
⑤
⑥
【典例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] A为溶解度随温度升高而降低的二元碱，只能是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
(1)将CO2通入含有例题物质C的浊液中有什么现象？
(2)将CO2通入含有例题物质D的溶液中有什么现象？
[答案] (1)溶液变澄清：CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2。
(2)无现象，CO2与CaCl2不反应。
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
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。]
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
D [①O→O2，CO表现还原性；②O→H3OH，CO表现氧化性，H2表现还原性；③CO＋H2O(g)CO2＋H2，CO表现还原性；④Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2，CO表现还原性。]
2．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－
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。]
3．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
A [B中生成CaCO3，C中生成BaCO3，D中生成CaCO3，CO2与CaCl2溶液不反应。]
4．溶洞和钟乳石的形成与自然界中碳及其化合物的转化有着密切联系。下列有关说法不正确的是( )
A．溶洞是由于碳酸钙与水、二氧化碳作用生成可溶性的碳酸氢钙形成的
B．钟乳石的形成是在一定条件下可溶性的碳酸氢钙转化生成碳酸钙的结果
C．溶洞和钟乳石的形成过程中没有涉及氧化还原反应
D．可溶性的碳酸氢钙转化为碳酸钙沉淀只受温度升高的影响
D [溶洞的形成是CaCO3受空气中CO2和水的作用，产生Ca(HCO3)2的结果，其反应的化学方程式为CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2，故A项正确；钟乳石的形成是在一定条件下Ca(HCO3)2分解产生CaCO3的结果，其反应的化学方程式为Ca(HCO3)2CaCO3↓＋CO2↑＋H2O，故B项正确；在上述两个反应过程中每种元素的化合价均未发生变化，故C项正确；除升高温度外，浓度增大、压强减小也可以使水中的Ca(HCO3)2分解成CaCO3沉淀，故D项错误。]
5．A、B、C、D、E、F六种物质有如下转化关系，E是淡黄色粉末，判断：
(1)A、B、C、D、E、F的化学式：
A________，B________，C________，D________，
E________，F________。
(2)写出有关反应的化学方程式(是离子反应的直接写离子方程式)：
B→C：_____________________________________________，
E→B：_____________________________________________，
C→F：_____________________________________________，
F→C：______________________________________________。
[解析] 以E为淡黄色粉末(Na2O2)为突破口，可逐一推知其他各物质，问题也就迎刃而解。
[答案] (1)Na NaOH Na2CO3 NaCl Na2O2 NaHCO3
(2)2OH－＋CO2===CO＋H2O
2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑
CO＋H2O＋CO2===2HCO
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
课件49张PPT。第3章 自然界中的元素第1节 碳的多样性
课时2 碳及其化合物间的转化浑浊浑浊澄清焦炭尿素维勒CO2与NaOH溶液反应用量和产物分析 CO2、CO及HCO间的相互转化 点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(十四)
(建议用时：25分钟)
[合格基础练]
1．富勒烯(C60)由于具有空心的类似足球状的结构，也称为足球烯。对于下列有关C60的说法中正确的是( )
A．C60在一定条件下可能与CuO发生置换反应
B．C60的摩尔质量是720
C．金刚石、石墨和足球烯(C60)三者分别与足量氧气反应的最终产物不同
D．金刚石、石墨和足球烯(C60)的性质完全相同
A [同素异形体的物理性质不同，化学性质相似，金刚石、石墨和足球烯(C60)都能和CuO发生置换反应，三者的燃烧产物相同，均为CO2，故A正确，C、D不正确，C60的摩尔质量应是720 g·mol－1，故B不正确。]
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
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
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。]
4．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
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↓。]
5．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
D [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。]
6．可以说明NaCl溶液中存在Na2CO3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CaCl2时有白色沉淀产生，再加稀盐酸沉淀全部溶解，且产生无色无味的气体
D．加人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
C [A项，因为Cl－、CO均可与Ag＋结合生成沉淀，所以错误；B项、D项均不能排除HCO的干扰，故错误。]
[教师备选] 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.
A [由2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O Δm
2×84 106 62
m(NaHCO3)w1－w2
m(NaHCO3)＝，
则m(Na2CO3)＝w1－m(NaHCO3)＝，Na2CO3的纯度为×100%＝。]
7．(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
8．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
[等级过关练]
9．1 mol过氧化钠与2 mol碳酸氢钠固体混合后，在密闭容器中加热充分反应，排出气体物质后冷却，残留的固体物质是( )
A．Na2CO3 B．Na2O2 Na2CO3
C．NaOH Na2CO3 D．Na2O2 NaOH Na2CO3
A [由题意可知，首先发生反应：2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，生成H2O和CO2各1 mol；然后H2O和CO2与Na2O2反应：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，CO2和H2O完全反应需消耗2 mol Na2O2，但题中只有1 mol Na2O2，可以先考虑：(1)假设1 mol Na2O2先与1 mol H2O反应，生成2 mol NaOH和0.5 mol O2，然后2 mol NaOH与1 mol CO2反应：2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，最后生成1 mol Na2CO3和0.5 mol O2；(2)若假设1 mol Na2O2先与1 mol CO2反应，最后也生成1 mol Na2CO3和0.5 mol O2。所以最后残留的固体一定是Na2CO3。]
10．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] 向Na2CO3溶液中逐渐滴加盐酸时，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CO＋H＋===HCO。
(2)a点到b点，发生反应②，离子方程式为HCO＋H＋===CO2↑＋H2O。
(3)根据反应①、②，当n(Cl－)∶n(HCO)＝2∶1时， Na2CO3部分转化为NaHCO3，
所以＝，
解得n(HCl)＝ mol。
[答案] (1)CO＋H＋===HCO
(2)HCO＋H＋===CO2↑＋H2O
(3)
课时分层作业(十五)
(建议用时：25分钟)
[合格基础练]
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
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．高炉炼铁中，主要发生如下反应：
①C＋O2CO2 ②C＋CO22CO
③3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
④CaCO3CaO＋CO2↑
⑤CaO＋SiO2CaSiO3
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
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。]
3．下列除杂(括号内为杂质)所选用的试剂及操作方法均正确的一组是( )
选项
待提纯的物质
选用的试剂
操作方法
A
NaOH(Na2CO3)
盐酸
B
CO2(CO)
CuO
加热
C
Fe(Zn)
稀硫酸
过滤
D
CO2(HCl)
Na2CO3溶液
洗气
B [A中NaOH、Na2CO3均与盐酸反应，C中Fe、Zn均与稀硫酸反应，D中CO2、HCl均与Na2CO3溶液反应，因此A、C、D均错误。B中CO还原CuO可生成CO2，正确。]
4．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
D [Ca(HCO3)2CaCO3↓＋CO2↑＋H2O，2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。]
5．下列反应的离子方程式正确的是( )
A．Na2CO3溶液与石灰乳：Ca2＋＋CO===CaCO3↓
B．NaHCO3溶液与NaOH溶液：HCO＋OH－===CO＋H2O
C．NaOH溶液中通入足量CO2：CO2＋2OH－===CO＋H2O
D．Na2CO3溶液中滴加少量盐酸：CO＋2H＋===CO2↑＋H2O
B [石灰乳在写离子方程式时不能拆，A不正确；NaOH中通入足量CO2，生成NaHCO3，C不正确；CO与H＋反应分成两步，H＋少量时产生HCO，H＋过量时产生CO2，D不正确。]
6．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( )
选项
操作及现象
溶液
A
通入足量CO2，溶液变浑浊
饱和Na2CO3溶液
B
通入CO2，溶液变浑浊，再加入稀盐酸，浑浊消失
Ba(OH)2溶液
C
通入CO2，溶液变浑浊，再加入紫色石蕊试液，溶液最后变红色
Ca(ClO)2溶液
D
通入CO2，溶液先浑浊后澄清，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊
澄清石灰水
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退色，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。]
[教师备选] 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
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。]
7．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
8．(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沉淀和CO2气体。
[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产生白色沉淀和气泡
[等级过关练]
9．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
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。]
10．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×10－3 L·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
