20182018学年鲁科版必修1 第3章第1节 碳的多样性（第1课时） 学案

第1课时多种多样的碳单质广泛存在的含碳化合物 细读教材记主干一、多种多样的碳单质1碳在自然界中的存在碳元素的存在形态2同素异形体(1)概念：由同一种元素组成的性质不同的几种单质。(2)实例：O2与O3、红磷与白磷、金刚石与石墨及C60。3碳的同素异形体比较物质内容金刚石(C)石墨(C)C60外观无色透明晶体深灰色、不透明的片状固体灰黑色固体结构由碳原子构成的正四面体结构由平面六边形构成的层状结构由正六边形和正五边形排列而成的球状分子硬度极高质软，在纸上可留痕迹导电性不导电易导电不导电二、广泛存在的含碳化合物1含碳化合物(1)有机物：如CH4、CH3COOH、淀粉等。(2) 2Na2CO3和NaHCO3(1)两者都是白色固体。(2)都能与盐酸反应。Na2CO3与盐酸反应的离子方程式为：CO2H=H2OCO2。NaHCO3与盐酸反应的离子方程式为：HCOH=H2OCO2。3Na2CO3和NaHCO3性质的比较碳酸盐Na2CO3(碳酸钠)NaHCO3(碳酸氢钠)俗名纯碱(或苏打)小苏打色、态白色固体白色固体水溶性溶解度较大溶解度较小(比Na2CO3的小)与H反应CO2H= CO2H2OHCOH= CO2H2O与OH反应HCOOH= COH2O与石灰水反应Ca2CO=CaCO3Ca2OHHCO=CaCO3H2O；Ca22OH2HCO=CaCO3CO2H2O与CaCl2Ca2CO=CaCO3稳定性稳定2NaHCO3Na2CO3CO2H2O相互转化Na2CO3NaHCO3用途制玻璃、造纸、试剂等发酵粉、治胃酸过多等重点剖析1.Na2CO3溶液与盐酸反应Na2CO3溶液与盐酸反应时，滴加顺序不同，实验现象不同，产生的CO2的量也可能 不同。 (2)不用其他试剂可将稀盐酸和Na2CO3溶液鉴别开。典例印证例题1有15 mL 2 molL1的H2SO4溶液与15 mL 3 molL1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溶液中解析n(H)0.01522 mol0.06 mol，n(CO)0.0153 mol0.045 mol。因：COHCOCO2，且n(CO)n(H)2n(CO)，所以若要使生成CO2最多，须把Na2CO3溶液滴加到H2SO4溶液中。答案DCO分步结合H，待CO全部转化为HCO后，若再有H剩余，HCO可再结合H生成CO2。(1)当n(CO)n(H)，Na2CO3溶液滴入盐酸中有气体生成，反滴则无气体放出。(2)当n(CO)n(H)2n(CO)，Na2CO3溶液滴入盐酸中生成CO2最多。(3)当n(H)2n(CO)，无论滴加顺序如何，生成CO2一样多。1双选关于Na2CO3和NaHCO3的下列说法中正确的是()ANa2CO3比NaHCO3易溶于水BNaHCO3比Na2CO3稳定C石灰水能和NaHCO3反应，不与Na2CO3反应D等物质的量的Na2CO3和NaHCO3与盐酸完全反应，消耗盐酸的物质的量之比为21解析：选A、DNa2CO3比NaHCO3的溶解度大，故A项正确；Na2CO3与NaHCO3分别与HCl反应时根据方程式Na2CO32HCl=2NaClCO2H2O；NaHCO3HCl=NaClCO2H2O得知消耗HCl为21，故D项正确。重点剖析1鉴别原理步骤有关化学方程式利用二者的热稳定性不同取少量样品加热，能够产生使澄清石灰水变浑浊的气体的为NaHCO3，无明显现象的为Na2CO32NaHCO3Na2CO3CO2H2O续表原理步骤有关化学方程式利用二者与少量盐酸反应的现象不同取少量的样品于试管中，溶于水并配成稀溶液，分别逐滴加入稀盐酸，立即有气体产生的是NaHCO3，在加入一定量的稀盐酸后，才逐渐有气体产生的溶液是Na2CO3NaHCO3HCl=NaClH2OCO2；Na2CO3HCl(少量)=NaHCO3NaCl利用与Ca2能否产生沉淀取二者少量制成溶液，加入CaCl2溶液，有沉淀生成的为Na2CO3，无沉淀生成的为NaHCO3Na2CO3CaCl2=CaCO32NaCl2.除杂(括号内为杂质)Na2CO3(NaHCO3)NaHCO3(Na2CO3)固体加热2NaHCO3Na2CO3H2OCO2加水制成饱和溶液，通入足量CO2，结晶过滤溶液加适量NaOH溶液：Na2CO3H2OCO2=2NaHCO3通入CO2；NaHCO3NaOH=Na2CO3H2O特别提醒区别Na2CO3和NaHCO3不能用Ba(OH)2或Ca(OH)2溶液，原因是二者均能产生沉淀：Na2CO3Ba(OH)2=BaCO32NaOH，2NaHCO3Ba(OH)2=BaCO3Na2CO32H2O。典例印证例题2现有两瓶白色固体化学药品，一瓶为Na2CO3，另一瓶为NaHCO3。下列方法中无法将其鉴别的是()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NaOH溶液或Ba(OH)2溶液解析加热时，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项可以。与同浓度的稀HCl反应，可根据产生气泡的速度不同鉴别，B项可以。Na2CO3与CaCl2反应生成沉淀，NaHCO3与CaCl2不反应，C项可以。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，都有白色沉淀生成，现象完全相同，D项无法鉴别。答案D2有两试管分别装有Na2CO3和NaHCO3溶液，下列操作或判断正确的是()方案操作判断A分别加入澄清石灰水产生沉淀者为Na2CO3B分别加入等浓度的稀盐酸反应较剧烈者为Na2CO3C分别加入CaCl2溶液产生沉淀者为Na2CO3D逐滴加入等浓度的盐酸立即产生气泡者为Na2CO3解析：选CA项，发生的反应分别为：Na2CO3Ca(OH)2=CaCO32NaOH,2NaHCO3Ca(OH)2=CaCO3Na2CO32H2O，两者现象相同(产生白色沉淀)；B项，滴加等浓度的稀盐酸时NaHCO3溶液反应较剧烈；C项，Na2CO3与CaCl2发生反应：Na2CO3CaCl2=CaCO32NaCl，产生白色沉淀，NaHCO3与CaCl2不反应；D项，逐滴加入盐酸时，NaHCO3立即产生气泡，Na2CO3开始无气泡产生，过一会儿才产生气泡。题组一碳单质及其化合物1下列说法中正确的是()A金刚石、石墨和C60性质不同的根本原因是所含碳原子的数目不同B金刚石、石墨和C60在氧气中完全燃烧都生成二氧化碳CC60和P4互为同素异形体DH2O和H2O2互为同素异形体解析：选B金刚石、石墨和C60性质不同的根本原因是结构不同，与所含碳原子数的多少无关，A项错误；同素异形体是由同种元素组成的不同单质，而C60和P4是由不同元素组成的不同单质，故二者不属于同素异形体，C项错误；H2O和H2O2属于化合物而非单质，D项错误。2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()ACO、CO2 BH2O(g)、H2CO2、CO DCO2、CO解析：选DY能将Fe2O3还原为Fe，则Y具有还原性，又知Y是炭与气体X生成的，故Y为CO，X为CO2。3用短线连接和中相应的物质和用途 做电池的电极 做多电路电车滑块 做书写用的铅笔的笔芯 用做车轮及船轴润滑剂 用做刀具、钻具、轴承、拉丝模、硬 度计压痕器、锯片等 制作饰品 可做为新型催化剂或催化剂载体解析：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，所以石墨可以用于制作铅笔芯、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，所以可用做装饰品和磨具等；C60具有的某些特性，有可能成为新型的催化剂或催化剂载体。答案：ABC题组二Na2CO3和NaHCO3的性质4判断正误(1)可用氢氧化钙溶液鉴别Na2CO3与NaHCO3。()(2)将CO2气体通入Na2CO3溶液中，一定有晶体析出。()(3)可用加热的方法除去Na2CO3固体中的NaHCO3杂质。()(4)分别与等浓度的盐酸反应时，Na2CO3比NaHCO3反应更剧烈。()(5)Na2CO3可用于制发酵粉及治疗胃酸过多。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)5下列各组物质的无色溶液，不用其他试剂即可鉴别的是()ACa(OH)2，Na2SO4，Na2CO3BNaHCO3，Ba(OH)2，H2SO4CHCl，NaOH，NaHSO4DCa(OH)2，NaCO3，BaCl2解析：选BA项，溶液相互滴加时，Na2SO4滴入另外两种溶液中无明显现象，Ca(OH)2和Na2CO3相互滴加现象相同，即产生大量沉淀，无法鉴别溶液；B项，溶液相互滴加能产生两种白色沉淀的是Ba(OH)2，向两种白色沉淀中分别滴加NaHCO3或H2SO4，能够将一种白色沉淀溶解的是H2SO4；C、D两项的溶液相互滴加时，也无法鉴别。一、选择题1如果国际社会能够就温室效应气体减排达成后京都议定书，到2020年发达国家整体上会减排30%。大气中CO2的含量增加会引起“温室效应”，自然界消耗CO2的反应主要是()ACO22NaOH=Na2CO3H2OBCaCO3CO2H2O=Ca(HCO3)2C6CO26H2OC6H12O6(葡萄糖)6O2DCO2C2CO解析：选C光合作用是自然界中消耗CO2的主要反应。2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CNa2O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。3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()AAgNO3溶液和NaCl溶液BBaCl2溶液和KHSO4溶液CCaCl2溶液和Na2CO3溶液DNa2CO3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顺序互相滴加出现不同的现象才能鉴别。D项，Na2CO3溶液滴入盐酸中：Na2CO32HCl=2NaClCO2H2O，盐酸滴入Na2CO3溶液中时：HClNa2CO3=NaClNaHCO3、NaHCO3HCl=NaClCO2H2O。4下列离子组在溶液中能大量共存的是()ANa、Ca2、HCO、COBK、H、CO、HCOCNa、Ba2、HCO、OHDCa2、Ba2、Cl、HCO解析：选DA项，Ca2CO=CaCO3；B项，HHCO=CO2H2O,2HCO=CO2H2O；C项，HCOOH=COH2O，Ba2CO=BaCO3。5双选关于Na2CO3和NaHCO3的说法中，正确的是()ANa2CO3的溶解度在相同条件下比NaHCO3的溶解度大，NaHCO3比Na2CO3稳定BNa2CO3既可与CaCl2溶液反应，也可与石灰水反应CNaHCO3既可与CaCl2溶液反应，也可与石灰水反应D等物质的量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸反应，消耗HCl的物质的量之比为21，而放出的气体的物质的量之比为11解析：选B、D稳定性与溶解性无关，A不对；Na2CO3CaCl2=CaCO32NaCl，Na2CO3Ca(OH)2=CaCO32NaOH，B对。NaHCO3与CaCl2溶液不反应，与石灰水反应生成CaCO3沉淀，C不对。Na2CO32HCl=2NaClH2OCO2，NaHCO3HCl=NaClH2OCO2，当n(Na2CO3)n(NaHCO3)时，消耗n(HCl)之比为21，放出CO2气体物质的量相等，D对。6向碳酸钠浓溶液中逐滴加入稀盐酸直到不再产生二氧化碳气体为止，则在此过程中，溶液中碳酸氢根离子浓度变化趋势可能是()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，而后增大解析：选C反应过程可表示为：先：COH=HCO；后：HCOH=H2OCO2。所以c(HCO)先增大后 减小。7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A2NaHCO3Na2CO3CO2H2O m(减少)解得x，将其带入下式可得：w(Na2CO3)，A项正确。8不用任何试剂就能鉴别的一组物质是()ANa2CO3和NaHCO3 BNa2CO3和NaClCNa2CO3和盐酸 DNaHCO3和盐酸解析：选C将盐酸逐滴滴加到Na2CO3溶液中，开始时无气体生成，而将Na2CO3溶液滴加到盐酸中时，开始便有气体生成，滴加顺序不同，现象不同，不用其他试剂就能鉴别。9关于Na2CO3和NaHCO3性质的说法不正确的是()A热稳定性：NaHCO3Na2CO3B在水中的溶解性：NaHCO3Na2CO3C与盐酸反应的速率：NaHCO3Na2CO3D等物质的量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量盐酸反应产生的CO2质量相同解析：选CNa2CO3加热不分解，NaHCO3加热可分解：2NaHCO3Na2CO3H2OCO2，A项正确；相同条件下Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，B项正确；NaHCO3与盐酸反应速率比Na2CO3快，C项错；由反应Na2CO32HCl=2NaClH2OCO2，NaHCO3HCl=NaClH2OCO2可知，当Na2CO3、NaHCO3物质的量相同时，与足量盐酸反应，产生的CO2相同，D项正确。10为除去括号内的少量杂质，所选用的试剂或方法不正确的是()ANa2CO3溶液(NaHCO3)，加入适量的NaOH溶液BNaHCO3溶液(Na2CO3)，通入过量的CO2气体CNa2O2粉末(Na2O)，将混合物在空气中加热DNa2CO3溶液(Na2SO4)，加入适量的Ba(OH)2溶液，过滤解析：选DNaHCO3NaOH=Na2CO3H2O，由于NaOH适量，A项可以将少量的NaHCO3除去；Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3，B项可以将少量的Na2CO3转化为NaHCO3而除去；2Na2OO22Na2O2，C项可以将少量的Na2O转化为Na2O2而除去；Na2CO3Ba(OH)2=BaCO32NaOH，Na2SO4Ba(OH)2=BaSO42NaOH，D项不能将杂质除去。11现加热5 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()A3.38 g B4.58 gC4.16 g D4.41 g解析：选C碳酸钠较稳定，加热不分解，只有碳酸氢钠分解，设混合物中含有x g NaHCO3，则2NaHCO3Na2CO3CO2H2Om284 g62 gx g0.31 g解之得：x0.84，所以m(Na2CO3)5 gm(NaHCO3)5 g0.84 g4.16 g。12在10 mL 0.01 molL1的Na2CO3溶液中，不断搅拌下逐滴加入1.2 mL 0.05 molL1的盐酸，完全反应后，在标准状况下生成CO2的体积为()A1.34 mL B2.24 mLC0.672 mL D0解析：选D在溶液中，CO与H的反应分两步进行：COH=HCO，HCOH=H2OCO2。由于n(CO)101030.01 mol1104 mol，n(H)1.2 1030.05 mol6105 mol，故只能发生第一步反应。二、非选择题13某同学拟用50 mL NaOH溶液吸收CO2气体制备Na2CO3溶液。为了防止通入的CO2气体过量生成NaHCO3，他设计了如下实验步骤：用25 mL NaOH溶液吸收过量的CO2气体，至CO2气体不再溶解；小心煮沸溶液12 min；在得到的溶液中加入另一半(25 mL)NaOH溶液，使溶液充分混合。(1)他能否制得较纯净的Na2CO3溶液？_。理由是_。(2)按他的设计，第步实验装置如图所示。装置A中使用的试剂是石灰石和盐酸溶液。装置B使用的试剂是_，作用是_。(3)有人认为实验步骤的顺序对调，即先混合再煮沸更合理，你认为对吗？_。为什么？_。解析：用NaOH溶液与CO2气体制备Na2CO3溶液，不能直接通过吸收CO2气体来制备，因为若CO2气体过量则混有NaHCO3杂质；若CO2气体不足，则有部分NaOH不能转化为Na2CO3。因而应当将一半NaOH与过量CO2气体反应生成NaHCO3，再与另一半NaOH恰好反应，全部生成Na2CO3。答案：(1)能用一半NaOH溶液生成NaHCO3，另一半NaOH和NaHCO3 11正好生成Na2CO3(2) NaHCO3饱和溶液除CO2气体中的HCl气体(3)不对多余的CO2不除去会有NaHCO3生成14向200 mL某物质的量浓度的NaOH溶液中缓慢通入一定量的CO2，充分反应后，得到Na2CO3和NaHCO3的混合溶液。向上述所得溶液中，逐滴滴加2 molL1的盐酸，所得气体的体积与所加盐酸的体积关系如图所示：(1)OA段、AB段发生反应的离子方程式分别为_、_。(2)B点时，反应所得溶液中溶质的物质的量浓度是_。解析：(1)Na2CO3和NaHCO3的混合溶液中滴加盐酸，Na2CO3先发生第一步反应Na2CO3HCl=NaClNaHCO3，反应完全后NaHCO3发生第二步反应NaHCO3HCl=NaClCO2H2O。(2)B点表明Na2CO3、NaHCO3恰好完全反应生成NaCl溶液，根据Cl守恒，n(NaCl)n(HCl)2 molL1300 mL103 LmL10.6 mol，溶液体积可视为原NaOH溶液和滴加盐酸溶液体积之和V200 mL300 mL500 mL0.5 L。c(NaCl)1.2 molL1。答案：(1)COH=HCOHCOH=CO2H2O(2)1.2 molL115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，用不同的方法做以下实验，如图所示。(1)写出中与盐酸发生反应的化学方程式。Na2CO3时_；NaHCO3时_；由此可知此装置_(填“能”或“不能”)鉴别Na2CO3和NaHCO3。(2)装置能鉴别Na2CO3和NaHCO3的现象是：_。(3) 、装置均利用了Na2CO3和NaHCO3_性的区别。有关化学方程式为_。(4)若用实验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)。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，据此此同学认为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：鉴别Na2CO3和NaHCO3是利用二者性质的差别，中二者均能与盐酸反应产生CO2，现象相同，不能鉴别；中Na2CO3、NaHCO3加入等浓度的盐酸中，NaHCO3反应剧烈，产生的气体多，气球膨胀得快；NaHCO3不稳定，受热分解，而Na2CO3稳定，受热不分解，中的试管B在试管A内部，不能直接接触到火焰，温度相对较低，故试管B中装入的固体是易分解的NaHCO3，NaHCO3受热分解产生的CO2使澄清石灰水变浑浊；鉴别Na2CO3和NaHCO3还可利用其在溶液中电离出的阴离子的不同性质选择试剂，CO与Ba2或Ca2反应生成白色沉淀，HCO不反应。答案：(1)Na2CO32HCl=2NaClH2OCO2NaHCO3HCl=NaClH2OCO2不能(2)盛NaHCO3的装置反应比