高中化學(xué)魯科版第三章自然界中的元素 第一節(jié)2

第三章自然界中的元素第1節(jié)碳的多樣性第1課時(shí)碳單質(zhì)的多樣性及含碳化合物1．了解同素異形體的概念。2．了解碳元素的多種存在形態(tài)及碳的多種同素異形體。3．掌握碳酸鈉與碳酸氫鈉的主要性質(zhì)以及二者的相互轉(zhuǎn)化、區(qū)別與鑒定。eq\x(知)eq\x(識(shí))eq\x(清)eq\x(單)一、多種多樣的碳單質(zhì)1．同素異形體。由同一種元素組成的性質(zhì)不同的幾種單質(zhì)，如氧元素的同素異形體有O2和O3，碳元素的同素異形體有石墨、金剛石和C60等。2．碳的同素異形體。物質(zhì)性質(zhì)金剛石(C)石墨(C)C60外觀無色透明晶體深灰色、不透明的片狀固體灰黑色固體結(jié)構(gòu)由正四面體構(gòu)成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)由平面六邊形構(gòu)成的層狀結(jié)構(gòu)由正五邊形和正六邊形排列而成的“足球”分子硬度很大質(zhì)軟，在紙上可留痕跡導(dǎo)電性不導(dǎo)電良好不導(dǎo)電1.金剛石、石墨和C60均是由碳元素組成的單質(zhì)，為什么物理性質(zhì)不同？答案：物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)。金剛石、石墨和C60內(nèi)部碳原子的排列方式不同，決定了其性質(zhì)的不同。2．如何證明石墨、金剛石、C60是同素異形體？答案：在一定條件下，使金剛石、石墨、C60分別與氧氣反應(yīng)都生成CO2氣體就可以說明三者是同素異形體。二、廣泛存在的含碳化合物1．種類繁多的含碳化合物。碳的化合物eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(有機(jī)物：如甲烷、淀粉等,無機(jī)物\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(氧化物：如CO、CO2等,碳酸鹽：如方解石CaCO3，,白云石CaMg（CO3）2，菱鐵礦MgCO3，,菱鐵礦FeCO3等))))2．碳酸鈉和碳酸氫鈉。碳酸鈉碳酸氫鈉化學(xué)式Na2CO3NaHCO3俗名純堿或蘇打小蘇打顏色狀態(tài)白色固體白色固體溶解性易溶于水易溶(相同條件下比Na2CO3溶解度小)穩(wěn)定性穩(wěn)定，受熱難分解受熱分解，化學(xué)方程式為2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑與鹽酸反應(yīng)Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑與NaOH反應(yīng)不反應(yīng)NaHCO3＋NaOH=Na2CO3＋H2O(續(xù)上表)與Ca(OH)2反應(yīng)Na2CO3＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋2NaOH2NaHCO3＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O與BaCl2反應(yīng)Na2CO3＋BaCl2=BaCO3↓＋2NaCl不反應(yīng)轉(zhuǎn)化Na2CO3eq\o(,\s\up7(H2O＋CO2),\s\do5(△或加NaOH))NaHCO3用途玻璃、造紙發(fā)酵粉、治療胃病3.碳酸鈉固體中混有碳酸氫鈉雜質(zhì)，如何除去？答案：可用加熱的方法。碳酸氫鈉受熱不穩(wěn)定可分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳。eq\x(活)eq\x(學(xué))eq\x(活)eq\x(用)1．下列各組物質(zhì)，不屬于同素異形體的是(C)A．金剛石和石墨B．白磷和紅磷C．Na2O和Na2O2D．氧氣和臭氧解析：同素異形體的研究對(duì)象是單質(zhì)。2．下列物質(zhì)的化學(xué)名稱、化學(xué)式和俗名一致的是(C)A．碳酸鈣、CaCO3、生石灰B．氫氧化鈉、NaOH、純堿C．碳酸鈉、Na2CO3、蘇打D．碳酸氫鈉、NaHCO3、蘇打解析：A項(xiàng)中生石灰是CaO；B項(xiàng)中純堿是Na2CO3；D項(xiàng)中蘇打是Na2CO3。3．(雙選)關(guān)于Na2CO3和NaHCO3的說法中，正確的是(BD)A．Na2CO3的溶解度在相同條件下比NaHCO3的溶解度大，NaHCO3比Na2CO3穩(wěn)定B．Na2CO3既可與CaCl2溶液反應(yīng)，也可與石灰水反應(yīng)C．NaHCO3既可與CaCl2溶液反應(yīng)，也可與石灰水反應(yīng)D．等物質(zhì)的量的Na2CO3和NaHCO3與足量鹽酸反應(yīng)，消耗HCl的物質(zhì)的量之比為2∶1，而放出的氣體的物質(zhì)的量之比為1∶1解析：穩(wěn)定性與溶解性無關(guān)，A不對(duì)；Na2CO3＋CaCl2=CaCO3↓＋2NaCl，Na2CO3＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋2NaOH，B對(duì)。NaHCO3與CaCl2溶液不反應(yīng)，與石灰水反應(yīng)生成CaCO3沉淀，C不對(duì)。Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋2H2O＋CO2↑，NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑，當(dāng)n(Na2CO3)＝n(NaHCO3)時(shí)，消耗n(HCl)之比為2∶1，放出CO2氣體物質(zhì)的量相等，D對(duì)。eq\x(水)eq\x(平)eq\x(測(cè))eq\x(試)1．下列敘述中，正確的是(B)A．由碳元素的單質(zhì)組成的物質(zhì)一定是純凈物B．金剛石和石墨具有相同的化學(xué)組成C．金剛石與石墨之間的轉(zhuǎn)化不屬于化學(xué)變化D．C60是新發(fā)現(xiàn)的一種碳的化合物解析：碳元素形成的單質(zhì)有多種，不同的單質(zhì)組成的物質(zhì)是混合物，金剛石、石墨、C60都是碳元素的單質(zhì)，它們之間的轉(zhuǎn)化屬于化學(xué)變化。2．不用任何試劑就能鑒別的一組物質(zhì)是(C)A．Na2CO3和NaHCO3B．Na2CO3和NaClC．Na2CO3和鹽酸D．NaHCO3和鹽酸解析：將鹽酸逐滴滴加到Na2CO3溶液中，開始時(shí)無氣體生成，而將Na2CO3溶液滴加到鹽酸中時(shí)，開始便有氣體生成，滴加順序不同，現(xiàn)象不同，不用其他試劑就能鑒別。3．除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3可采取的方法是(A)A．通入二氧化碳?xì)怏w B．加入氫氧化鋇溶液C．加入澄清石灰水 D．加入稀鹽酸解析：Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3，CO2與NaHCO3不再反應(yīng)，A對(duì)。Ba(OH)2、Ca(OH)2和稀鹽酸都能與NaHCO3和Na2CO3反應(yīng)，故B、C、D錯(cuò)。4．向碳酸鈉濃溶液中逐滴加入稀鹽酸直到不再產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w為止，則在此過程中，溶液中碳酸氫根離子濃度變化趨勢(shì)可能是(C)A．逐漸減小 B．逐漸增大C．先逐漸增大，而后減小 D．先逐漸減小，而后增大解析：反應(yīng)過程可表示為：先：COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)；后：HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑。所以c(HCOeq\o\al(－,3))先增大后減小。5．下列關(guān)于碳酸鈉和碳酸氫鈉的比較中正確的是(C)A．碳酸氫鈉的溶解度大于碳酸鈉B．與鹽酸反應(yīng)放出等量的二氧化碳消耗碳酸鈉的質(zhì)量小于碳酸氫鈉C．與等濃度的鹽酸反應(yīng)，碳酸氫鈉反應(yīng)的速率快D．與等質(zhì)量的碳酸鈉和碳酸氫鈉反應(yīng)，碳酸鈉消耗鹽酸少解析：NaHCO3的溶解性較小，A項(xiàng)錯(cuò)誤。放出1molCO2消耗Na2CO3106g，消耗NaHCO384g,B項(xiàng)錯(cuò)誤。NaHCO3與鹽酸反應(yīng)的速率比Na2CO3要快，這是因?yàn)镠COeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑，而COeq\o\al(2－,3)與H＋結(jié)合生成CO2分兩步進(jìn)行，先要生成HCOeq\o\al(－,3)，后再生成CO2，C項(xiàng)正確。106gNa2CO3耗73gHCl，而106gNaHCO3耗HCl少于73g，D項(xiàng)不正確。6．可以說明溶液中大量存在COeq\o\al(2－,3)的理由是(C)A．加入AgNO3溶液有白色沉淀產(chǎn)生B．加入鹽酸有無色無味氣體產(chǎn)生C．加入MgCl2時(shí)有白色沉淀產(chǎn)生，再加稀鹽酸沉淀全部溶解，且產(chǎn)生可以使澄清石灰水變渾濁的無色無味氣體D．加入Ba(OH)2溶液有白色沉淀產(chǎn)生，再加稀鹽酸，反應(yīng)現(xiàn)象如選項(xiàng)C所述解析：A項(xiàng)不可說明，與AgNO3作用生成白色沉淀的還有Cl－等；B項(xiàng)不可說明，與鹽酸作用產(chǎn)生無色無味氣體的還有NaHCO3等；D項(xiàng)不可說明，NaHCO3等物質(zhì)亦會(huì)有此現(xiàn)象。7．現(xiàn)有A、B、C、D四種化合物都含鉀元素，A、B、C和足量的鹽酸反應(yīng)后，均可生成D；若將固體C加熱后可生成A和無色無毒的氣體E，該氣體能使澄清石灰水變渾濁；若在A溶液中通入足量E，可生成C；若B與C的溶液混合可生成A。請(qǐng)回答下列問題。(1)推斷A、B、C、D的化學(xué)式。A________；B________；C________；D________。(2)A溶液中通入足量E反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)B溶液與C溶液反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)僅憑有氣體E生成，______選填“能”或“否”斷定A、C的組成。解析：氣體E無色無味且能使澄清石灰水變渾濁，為CO2，C為KHCO3，A為K2CO3；B與KHCO3溶液混合可生成K2CO3，B為KOH，A、B、C和足量的鹽酸反應(yīng)后，均可生成D，D為KCl。HCOeq\o\al(－,3)和COeq\o\al(2－,3)都可與鹽酸反應(yīng)生成CO2氣體，所以不能僅憑有CO2氣體生成，斷定哪個(gè)是K2CO3，哪個(gè)是KHCO3。答案：(1)K2CO3KOHKHCO3KCl(2)COeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=2HCOeq\o\al(－,3)(3)OH－＋HCOeq\o\al(－,3)=H2O＋COeq\o\al(2－,3)(4)否8．某校化學(xué)課外小組為了鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉兩種白色固體，用不同的方法做以下實(shí)驗(yàn)，如圖所示。(1)寫出Ⅰ中與鹽酸發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。①Na2CO3時(shí)________________________________________________________________________，②NaHCO3時(shí)________________________________________________________________________，③由此可知此裝置________(填“能”或“不能”)鑒別Na2CO3和NaHCO3。(2)Ⅱ裝置能鑒別Na2CO3和NaHCO3的現(xiàn)象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)Ⅲ、Ⅳ裝置均利用了Na2CO3和NaHCO3________性的區(qū)別。有關(guān)化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。(4)若用實(shí)驗(yàn)Ⅳ驗(yàn)證碳酸鈉和碳酸氫鈉的穩(wěn)定性，則試管B中裝入的固體最好是________(填化學(xué)式)。有的同學(xué)在盛Na2CO3的導(dǎo)管口觀察到開始加熱時(shí)也有氣泡產(chǎn)生，據(jù)此認(rèn)為Na2CO3加熱也能分解。你認(rèn)為此觀點(diǎn)________(填“正確”或“錯(cuò)誤”)。分析此現(xiàn)象的原因?yàn)開_______________________________________________________________________。________________________________________________________________________。(5)除了以上方法，請(qǐng)你再舉出一例鑒別二者的方法________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：鑒別Na2CO3和NaHCO3是利用二者性質(zhì)的差別，Ⅰ中二者均能與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生CO2，現(xiàn)象相同，不能鑒別；Ⅱ中Na2CO3、NaHCO3加入等濃度的鹽酸中，NaHCO3反應(yīng)劇烈，產(chǎn)生的氣體多，氣球膨脹的快；NaHCO3不穩(wěn)定，受熱分解，而Na2CO3穩(wěn)定，受熱不分解，Ⅳ中的試管B在試管A內(nèi)部，不能直接接觸到火焰，溫度相對(duì)較低，故試管B中裝入的固體是易分解的NaHCO3，NaHCO3受熱分解產(chǎn)生的CO2使澄清石灰水變渾濁；鑒別Na2CO3和NaHCO3還可利用其在溶液中電離出的陰離子的不同選擇試劑，COeq\o\al(2－,3)與Ba2＋或Ca2＋反應(yīng)生成白色沉淀，HCOeq\o\al(－,3)不反應(yīng)。答案：(1)①Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑②NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑③不能(2)盛NaHCO3的裝置反應(yīng)比盛Na2CO3的裝置劇烈，氣球膨脹的快(3)熱穩(wěn)定2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑(4)NaHCO3錯(cuò)誤大試管中空氣受熱膨脹時(shí)逸出(5)把二者分別配成溶液后滴加BaCl2試劑，有白色沉淀生成的為Na2CO3，無現(xiàn)象的為NaHCO3eq\x(素)eq\x(能)eq\x(提)eq\x(高)9．將碳酸鈉晶體和碳酸氫鈉的混合物ng溶于水制成200mL溶液，鈉離子的物質(zhì)的量濃度為mol·L－1；若將ng該混合物加熱至質(zhì)量不再改變時(shí)，得到固體物質(zhì)的質(zhì)量是(B)A．gB．gC．gD．g解析：ng混合物中n(Na＋)＝L×mol/L＝mol。混合物加熱后變?yōu)镹a2CO3，根據(jù)Na＋守恒可知所得產(chǎn)物n(Na2CO3)＝mol。則m(Na2CO3)＝mol×106g/mol＝g。10．根據(jù)如圖所示提供的儀器裝置，完成提純并測(cè)定Na2CO3樣品純度(其中只含NaHCO3雜質(zhì))的實(shí)驗(yàn)，試回答有關(guān)問題：實(shí)驗(yàn)1：測(cè)定Na2CO3樣品中NaHCO3分解放出的CO2的體積。(1)連接裝置的正確順序是：________(填序號(hào))。(2)完成該實(shí)驗(yàn)尚缺的儀器是________________________________________________________________________。(3)產(chǎn)生的氣體從裝置④的________端進(jìn)入，從裝置⑤的________端進(jìn)入。實(shí)驗(yàn)2：測(cè)定上述實(shí)驗(yàn)完成后的剩余固體與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的CO2的體積。(4)應(yīng)將實(shí)驗(yàn)1的裝置作哪些