3.1.1碳单质的多样性及含碳化合物
化学教学资料
3.1.1碳单质的多样性及含碳化合物
知识清单 一、多种多样的碳单质 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O 2和O 3,碳元素的同素异形体有石墨、金刚石和C 60等。 2.碳的同素异形体。
1. 金刚石、石墨和C 60均是由碳元素组成的单质,为什么物理性质不同?
答案:物质的结构决定物质的性质。金刚石、石墨和C 60内部碳原子的排列方式不同,决定了其性质的不同。 2.如何证明石墨、金刚石、C 60是同素异形体?
答案:在一定条件下,使金刚石、石墨、C 60分别与氧气反应都生成CO 2气体就可以说明三者是同素异形体。 二、广泛存在的含碳化合物 1.种类繁多的含碳化合物。
有机物:如甲烷、淀粉等
碳的化合物
⎧⎨⎩
⎧⎪碳酸盐:如方解石CaCO , 无机物⎨白云石CaMg (CO ),菱铁矿MgCO ,
⎪⎩菱铁矿FeCO 等
3
3
2
3
3
氧化物:如CO 、CO 2等
2.碳酸钠和碳酸氢钠。
钠固体中混有碳酸氢钠杂质,如何除去? 碳酸
答案:可用加热的方法。碳酸氢钠受热不稳定可分解生成碳酸钠、水和二氧化碳。
活学活用
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.Na 2O 和Na 2O 2 D.氧气和臭氧 2.下列物质的化学名称、化学式和俗名一致的是( )
A .碳酸钙、CaCO 3、生石灰 B.氢氧化钠、NaOH 、纯碱 C .碳酸钠、Na 2CO 3、苏打 D.碳酸氢钠、NaHCO 3、苏打 3.(双选) 关于Na 2CO 3和NaHCO 3的说法中,正确的是( )
A .Na 2CO 3的溶解度在相同条件下比NaHCO 3的溶解度大,NaHCO 3比Na 2CO 3稳定 B .Na 2CO 3既可与CaCl 2溶液反应,也可与石灰水反应 C .NaHCO 3既可与CaCl 2溶液反应,也可与石灰水反应
D .等物质的量的Na 2CO 3和NaHCO 3 与足量盐酸反应,消耗HCl 的物质的量之比为2∶1,而放出的气体的物质的量之比为1∶1
水平测试
1.下列叙述中,正确的是( )
A .由碳元素的单质组成的物质一定是纯净物 B.金刚石和石墨具有相同的化学组成 C .金刚石与石墨之间的转化不属于化学变化 D.C 60是新发现的一种碳的化合物 2.不用任何试剂就能鉴别的一组物质是( )
A .Na 2CO 3和NaHCO 3 B.Na 2CO 3和NaCl C.Na 2CO 3和盐酸 D.NaHCO 3和盐酸 3.除去NaHCO 3溶液中混有的少量Na 2CO 3可采取的方法是( )
A .通入二氧化碳气体 B.加入氢氧化钡溶液 C.加入澄清石灰水 D.加入稀盐酸
4.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 5.下列关于碳酸钠和碳酸氢钠的比较中正确的是( ) A .碳酸氢钠的溶解度大于碳酸钠
B .与盐酸反应放出等量的二氧化碳消耗碳酸钠的质量小于碳酸氢钠 C .与等浓度的盐酸反应,碳酸氢钠反应的速率快
D .与等质量的碳酸钠和碳酸氢钠反应,碳酸钠消耗盐酸少
2-
6.可以说明溶液中大量存在CO 3的理由是( ) A .加入AgNO 3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MgCl 2时有白色沉淀产生,再加稀盐酸沉淀全部溶解,且产生可以使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体
D .加入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
7.现有A 、B 、C 、D 四种化合物都含钾元素,A 、B 、C 和足量的盐酸反应后,均可生成D ;若将固体C 加热后可生成A 和无色无毒的气体E ,该气体能使澄清石灰水变浑浊;若在A 溶液中通入足量E ,可生成C ;若B 与C 的溶液混合可生成A 。请回答下列问题。
(1)推断A 、B 、C 、D 的化学式。
A________;B________;C________;D________。
(2) A溶液中通入足量E 反应的离子方程式为______________________________________________。 (3)B溶液与C 溶液反应的离子方程式为____________________________________________________。 (4)仅凭有气体E 生成,______选填“能”或“否”断定A 、C 的组成。
8.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Ⅰ中与盐酸发生反应的化学方程式。
①Na 2CO 3时________________________________________________________________________, ②NaHCO 3时________________________________________________________________________, ③由此可知此装置________(填“能”或“不能”) 鉴别Na 2CO 3和NaHCO 3。
(2)Ⅱ装置能鉴别Na 2CO 3和NaHCO 3的现象是_________________________________________________。 (3)Ⅲ、Ⅳ装置均利用了Na 2CO 3和NaHCO 3________性的区别。有关化学方程式为
________________________________________________________________________。
(4)若用实验Ⅳ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Na 2CO 3的导管口观察到开始加热时也有气泡产生,据此认为Na 2CO 3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_________________________________________。
素能提高
9.将碳酸钠晶体和碳酸氢钠的混合物n g溶于水制成200 mL 溶液,钠离子的物质的量浓度为0.5 mol·L -1
;若将n g该混合物加热至质量不再改变时,得到固体物质的质量是( ) A .3.1 g B .5.3 g C .9.0 g D .11.0 g
10.根据如图所示提供的仪器装置,完成提纯并测定
Na 2CO 3样品纯度(其中只含NaHCO 3杂质) 的实验,试回答有关问题:
实验1:测定Na 2CO 3样品中NaHCO 3分解放出的CO 2的体积。 (1)连接装置的正确顺序是:________(填序号) 。 (2)完成该实验尚缺的仪器是__________________。
(3)产生的气体从装置④的________端进入,从装置⑤的________端进入。 实验2:测定上述实验完成后的剩余固体与盐酸反应产生的CO 2的体积。
(4)应将实验1的装置作哪些调整?_________________________________________________________。 (5)当实验1加热到样品不再产生气体时,产生CO 2为a L(已折算成标准状况) 。
实验2在加入盐酸至无气体产生时,生成了CO 2为b L(已折算成标准状况) 。则样品中Na 2CO 3纯度的实测值为________;测得的CO 2的体积与理论值相比较,结果________(填“偏大”“偏小”或“相等”) 。若要使实验值更接近于理论值,该实验应该怎样改进?___________________________________________________。
活学活用答案 1C 2C 3BD
水平测试答案 1B 2C 3A 4C 5C 6C
2----2-
7.(1)K2CO 3 KOH KHCO 3 KCl (2)CO3+CO 2+H 2O===2HCO3 (3)OH+HCO 3===H2O +CO 3 (4)否
化学教学资料
8.(1)①Na 2CO 3
+2HCl===2NaCl+H 2O +CO 2↑ ②NaHCO 3+HCl===NaCl+H 2O +CO 2↑ ③不能 (2)盛NaHCO 3的装置反应比盛Na 2CO 3的装置剧烈,气球膨胀的快
(3)热稳定 2NaHCO 3=====Na 2CO 3+H 2O +CO 2↑(4)NaHCO3 错误 大试管中空气受热膨胀时逸出
(5)把二者分别配成溶液后滴加BaCl 2试剂,有白色沉淀生成的为Na 2CO 3,无现象的为NaHCO 3
素能提高答案 9B 10.(1)⑦①③④⑤⑥ (2)酒精灯 (3)d b (4)将③换成②,同时撤走酒精灯 5 300 (b -a )
(5)% 偏小 将装置⑤中的水换成饱和NaHCO 3溶液
53b +31a
跟踪检测
1.下列物质互为同素异形体的是( )
+
A .CaCO 3和MgCO 3 B.CO 2和CO C.O 2和O 3 D .Na 和Na
2.澳大利亚研究人员最近开发出被称为第五形态的单质碳,这种新的碳结构称作“纳米泡沫”,下列说法正确的是( )
A .木炭和石墨不属于碳元素的同素异形体
B .石墨能导电,木炭有吸附能力;纳米泡沫碳与金刚石互为同素异形体 C .造成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 D .C 60是一种新化合物
3.下列物质中分别滴入醋酸,会产生相同气体的是( ) ①大理石;②钟乳石;③水垢;④贝壳;⑤蛋壳
A .①② B.④⑤ C.①②③ D .①②③④⑤ 4.下列物质的化学名称、化学式和俗名一致的是( ) A .碳酸钙、CaCO 3、生石灰 B .氢氧化钠、NaOH 、纯碱 C .碳酸钠、Na 2CO 3、苏打 D .碳酸氢钠、NaHCO 3、苏打 5.关于Na 2CO 3和NaHCO 3的下列说法中正确的是( )
A .NaHCO 3不如Na 2CO 3与盐酸反应剧烈 B.NaHCO 3比Na 2CO 3稳定 C .石灰水能和NaHCO 3反应,不与Na 2CO 3反应
D .等物质的量的Na 2CO 3和NaHCO 3与足量盐酸反应,消耗HCl 的物质的量之比为2∶1 6.(双选) 下列化学反应的离子方程式正确的是( )
-+
A .用小苏打治疗胃酸过多:HCO 3+H ===CO2↑+H 2O
2+--2-
B .Ca(HCO3) 2与过量Ca(OH)2溶液反应:Ca +HCO 3+2OH ===CaCO3↓+CO 3+2H 2O
++
C .碳酸钠溶液与盐酸反应,有气泡逸出:Na 2CO 3+2H ===2Na+H 2O +CO 2↑
2--
D .Na 2CO 3溶液中通入少量CO 2:CO 3+CO 2+H 2O===2HCO3
7.1 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 .Na 2CO 3 B.Na 2O 2、Na 2CO 3 C .NaOH 、Na 2CO 3 D.Na 2O 2、NaOH 、Na 2CO 3
8.已知NaHCO 3的溶解度较小。在NH 3和NaCl 均达到饱和状态的混合溶液中通入CO 2,可析出NaHCO 3固体: NaCl +NH 3+CO 2+H 2O===NaHCO3↓+NH 4Cl 据此,我国杰出的化学家侯德榜博士设计出了生产纯碱的方法:
①通NH 3
饱和NaCl 溶液②通――→→Na 2CO 3 这被人们称为侯氏制碱法。 CO 2NaHCO 3―试回答下列问题:
(1)写出由NaHCO 3制取Na 2CO 3的化学方程式:____________________________________________。
(2)某课外活动小组,接受实验室的任务,用Na 2CO 3制取NaOH ,提供的原料只有纯碱和石灰石。请将你的实验方法用流程图表示出来:
石灰石__________________________________________________________。 9.按以下装置图进行实验,填写有关现象及化学方程式。
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化学教学资料
(1)A中现象是_______________________________________,
(2)B中浓硫酸的作用是__________________________________________,
(3)C中发生反应的化学方程式为________________________________________, (4)D中现象是______________________________________________,
离子方程式是__________________________________________________________, (5)E中收集的气体是____________________________。
10.(能力拔高) 某学校的实验室有一瓶碳酸氢钠,由于放置时间过久,不知是否变质。
(1)请你利用所学过的知识,设计一个简单的实验,确定这瓶碳酸氢钠是否变质。你设计的实验方案:_____________________________________________。
(2)如果变质了,请你设计实验方案,确定其是否完全变质。你设计的实验方案:____________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 跟踪检测答案: 1-5 CBDCD 6AD 7A
8.(1)2NaHCO3=====Na 2CO 3+H 2O +CO 2↑
纯碱溶液高温水蒸干
(2)石灰石――→氧化钙――→氢氧化钙――→氢氧化钠溶液――→氢氧化钠固体 过滤
9.(1)试管内壁有无色液滴 (2)干燥气体(吸收H 2O) (3)2Na2O 2+2CO 2===2Na2CO 3+O 2
2+-
(4)石灰水变浑浊 CO2+Ca +2OH ===CaCO3↓+H 2O (5)O2
10.(1)取固体少量,加入试管中,加水配成溶液后滴加CaCl 2溶液,若有白色沉淀生成,说明NaHCO 3已变质,若无白色沉淀生成,说明NaHCO 3没有变质
(2)取少量固体装入试管中,并塞上带有导管的单孔塞,将导管插入澄清石灰水中,加热,若有使澄清石灰水变浑浊的气体生成,说明没有完全变质。否则,说明已完全变质
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