专题二(化):碳及其化合物
第2讲 碳的多样性
考点一 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,互称同素异形体。
2.碳的同素异形体的物理性质及用途(用短线连接)
3.碳的化学性质
思考与交流
1. 同素异形体之间的转化属于什么变化?
2. 有单质参与或单质生成的反应一定是氧化还原反应吗? 121314
3. C 、C 、C 是同素异形体吗?
效果小测
判断正误,正确的打“√”,错误的打“×” (1)碳的各种单质互称为碳的同素异形体()
(2)碳元素的各种单质结构虽然不同,但性质差别不大() (3)碳元素的单质性质不同,其用途相同() (4)碳元素的单质只有金刚石、石墨和C 60()
(5)将气体通入澄清石灰水,溶液变浑浊,证明原气体是CO 2()
考点二 碳的氧化物
1.物理性质
2. 化学性质
(1)
(2) 3.CO 2的实验室制法及用途
(1)实验室制取原理:CaCO 3+2HCl===CaCl2+CO 2↑+H 2O 。 (2)用途:灭火、制冷剂、人工降雨、制尿素、光合作用等。
思考与交流
1.实验室里如何收集CO 气体?
2.完成下列两个转化的离子方程式:
少量CO 2-过量CO 2
__________ Ⅰ ――→OH Ⅱ ――→________
3.实验室用石灰石与盐酸反应得到的CO 2气体中有什么杂质?应如何得到纯净而干燥的CO 2气体? 4.除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质) 可采取的方法。 (1)CO(CO2) :
________________________________________________________________________。 (2)CO2(CO):
________________________________________________________________________。 (3)CO2(O2) :
________________________________________________________________________。 (4)CO2(SO2) :
________________________________________________________________________。 (5)CO2(HCl):
________________________________________________________________________。
考点三 碳酸钠和碳酸氢钠
1. 物理性质
2. 化学性质 (1)热稳定性:
①Na2CO 3性质稳定,受热难分解。
②NaHCO3性质不稳定,受热易分解,化学方程式为_______________________。
(2)与酸(足量盐酸)反应:
①Na2CO 3:__________________________________________________________。 ②NaHCO 3:_________________________________________________________。 (3)与碱(NaOH 溶液)反应: ①Na2CO 3:与NaOH 溶液不反应。
②NaHCO3:________________________________________________________。 (4)与盐(BaCl 2溶液)反应 (5)相互转化: ①Na2CO 3―→NaHCO3
向Na 2CO 3溶液中通入CO 2,化学方程式为Na 2CO 3+CO 2+H 2O===2NaHCO3。 ②NaHCO3―→Na2CO 3
NaHCO 3固体加热分解转化成Na 2CO 3。 3. 主要用途
(1)碳酸钠:用于造纸、制造玻璃、制皂、洗涤剂等。 (2)碳酸氢钠:用于发酵、医药、灭火剂等。
思考与交流
1.向饱和Na 2CO 3溶液中通入过量的CO 2,可观察到什么现象?为什么? 2.(1)Na2CO 3固体粉末中混有少量NaHCO 3,用什么方法除杂? (2)Na2CO 3溶液中混有少量NaHCO 3,用什么方法除杂? (3)NaHCO3溶液中混有少量Na 2CO 3,用什么方法除杂?
3.仅用试管和胶头滴管,你能鉴别Na 2CO 3溶液和稀盐酸吗?
效果小测
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)小苏打是面包发酵粉的主要成分之一( )
2-+
(2)NaHCO3溶液中加入稀HCl :CO 3+2H ===CO2↑+H 2O( )
2---
(3)碳酸钠溶液显碱性:CO 3+H 2O HCO 3+OH ( )
(4)侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异( ) (5)用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和纯碱溶液( ) (6)用加热分解的方法区分碳酸钠和碳酸氢钠两种固体( ) (7)小苏打的主要成分是碳酸钠( ) (8)NaHCO3的热稳定性大于Na 2CO 3( )
--2-
(9)碳酸氢钠溶液中滴入氢氧化钙溶液:HCO 3+OH ===CO3+H 2O( )
-2+-2-
(10)向NaHCO 3溶液中加入过量的澄清石灰水,出现白色沉淀2HCO 3+Ca +2OH ===CaCO3↓+CO 3+2H 2O( )
2--
(11)碳酸钠溶液中加入澄清石灰水Ca(OH)2+CO 3===CaCO3↓+2OH (
)
NH 3,CO 2△
(12)在给定条件下能实现饱和NaCl(aq)――→NaHCO 3――→Na 2CO 3( )
课后训练
1.美国和墨西哥研究人员将普通纳米银微粒分散到纳米泡沫碳(碳的第五种单质形态) 中,得到不同形状的纳米银微粒,该纳米银微粒能有效杀死艾滋病病毒(HIV-1) 。纳米泡沫碳与石墨的关系是( )
A .同素异形体 B .同分异构体C .同系物 D .同位素
2.石墨烯的结构示意图如下图所示,下列关于石墨烯的叙述正确的是( )
A .石墨烯可导电,说明它是电解质
B .石墨烯、金刚石、C 60、“碳纳米泡沫”四种物质都是碳的单质
-1
C .由于C(石墨,s)===C(金刚石,s) ΔH =+1.9 kJ·mol知金刚石比石墨烯稳定
1213
D .尽量使用含6C 的产品,减少使用含6C 的产品,此举符合“促进低碳经济”的宗旨
3.科学家在不断深入的研究中,发现了一系列新的碳单质,对碳单质的研究已发展成一门独立的科学——碳科学。下列关于碳单质的叙述正确的是 ( )
A .碳的各种单质互称为碳的同素异形体
B .碳元素的各种单质结构虽然不同,但性质差别不大 C .碳元素的单质性质不同,其用途相同 D .碳元素的单质只有金刚石、石墨和C 60
4.下列有关CO 2的实验中,只能证明CO 2的物理性质的实验是( )
5.实验室用石灰石和盐酸制取CO 2时,最佳的除杂试剂和方法是 ( ) A .水、浓硫酸洗气B .饱和Na 2CO 3溶液、浓硫酸洗气
C .饱和NaHCO 3溶液、浓硫酸洗气D .NaOH 溶液,浓硫酸洗气
6.下列各反应,生成物不随反应条件或反应物的用量变化而变化的是( ) A .Na 和O 2 B .NaOH 和CO 2C .NaHCO 3和NaOH D .Na 2CO 3和HCl 7.下列各组物质混合后,只能生成一种含钠化合物的是( )
A .Na 2CO 3溶液、盐酸 B.NaOH 溶液、CO 2C .NaHCO 3溶液、石灰水 D.Na 2O 2、CO 2
A .Na 2CO 3粉末(NaHCO3) 加热B .NaHCO 3溶液(Na2CO 3) 应通入过量的CO 2气体 C .Na 2O 2粉末(Na2O) 将混合物在氧气中加热
D .Na 2CO 3溶液(Na2SO 4) 加入适量Ba(OH)2溶液,过滤
10.鉴别K 2CO 3和NaHCO 3两种白色固体,有4位同学分别设计了下列四种方法,其中最合理的是( ) A .分别取样置于两支试管中配成等物质的量浓度的溶液,分别加入1 mol/L的盐酸,观察气泡产生的快慢
B .分别取样溶于水后,再测量溶液的pH
C .分别取样配成溶液,滴加Ba(OH)2溶液,观察有无白色沉淀生成 D .先取样配成溶液,然后取溶液做焰色反应实验,观察火焰的颜色
11. 向一定浓度的下列物质的澄清溶液中通入过量的CO 2气体,最后肯定没有沉淀生成的是( ) ①Ca(OH )2 ②Na2CO 3 ③CaCl2 ④Ca(ClO )2 ⑤Na2SiO 3 A.①③④
B.②③④
C.①②③⑤
D.①②③④
12. 某无色混合气体可能由CH 4、NH 3、H 2、CO 、CO 2和HCl 中的某几种气体组成。在恒温恒压条件下,将此混合气体通过浓H 2SO 4,总体积基本不变;通过过量的澄清石灰水,未见变浑浊,但混合气体的总体积减小;把剩余气体导出后,在空气中点燃能够燃烧,燃烧产物不能使CuSO 4粉末变色。则原混合气体的成分是( ) A.HCl 和CO B.HCl、H 2和COC.CH 4和NH 3
D.HCl 、CO 和CO 2
13. 将空气缓慢通过如图所示装置后,在试管中收集到少量稀有气体。空气在通过a ~d 装置时,依次除去的气体是( )
A.O 2、N 2、H 2O 、CO 2 C.H 2O 、CO 2、N 2、O 2
B.CO 2、H 2O 、O 2、N 2 D.N 2、O 2、CO 2、H 2O
14.某化学兴趣小组设计了下列四个实验装置图,试通过观察实验现象说明CO 2与NaOH 溶液发生了反应。其中无法达到实验目的的是( )
15.有关Na 2CO 3和NaHCO 3的叙述中正确的是( ) A .Na 2CO 3比NaHCO 3的热稳定性强
B .Na 2CO 3和NaHCO 3溶液中离子的种类不同 C .Na 2CO 3和NaHCO 3均可与NaOH 溶液反应
D .相同质量的Na 2CO 3和NaHCO 3与足量盐酸作用时,产生的气体质量相同 16.下列叙述中正确的是( )
A .向含有CaCO 3沉淀的水中通入CO 2至沉淀恰好溶解,再向溶液中加入NaHCO 3饱和溶液,又有CaCO 3沉淀生成
B .向Na 2CO 3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸,生成的CO 2与原Na 2CO 3的物质的量之比为1∶2 C .等质量的NaHCO 3和Na 2CO 3分别与足量盐酸反应,在同温同压下,生成的CO 2体积相同 D .向Na 2CO 3饱和溶液中通入CO 2,有NaHCO 3晶体析出
-2-
17.下列溶液反应后,溶液内含有0.5 mol NaHCO 3和0.5 mol Na 2CO 3(不考虑HCO 3和CO 3的水解) 的是( )
-1-1
A .0.5 L 1 mol·L NaHCO3+0.5 L 0.5 mol·LNaOH
-1-1
B .0.5 L 0.75 mol·L Na2CO 3+0.5 L 0.5 mol·LHCl
C .0.5 L 1 mol·L NaHCO3+0.5 L 0.25 mol·LNaOH
-1-1
D .1 L 1 mol·L Na2CO 3+1 L 0.5 mol·LHCl 18.120 mL 含有0.20 mol 碳酸钠的溶液和200 mL 盐酸,不管将前者滴加入后者,还是将后者滴加入前者,都有气体产生,但最终生成的气体体积不同,则盐酸的浓度合理的是( )
-1-1-1-1
A .2.0 mol·LB .1.5 mol·LC .0.18 mol·L D .0.24 mol·L
-1
19.将0.4 g NaOH和1.06 g Na2CO 3混合并配制成溶液,向溶液中滴加0.1 mol·L的盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO 2的物质的量的关系的是( )
-1-1
2-
20. 标准状况下,将3.36 L CO2气体通入200 mL 1.00 mol·LNaOH 溶液中,充分反应后溶液中c (CO3) 与
2--
c (HCO-3) 的比值为(不考虑CO 3、HCO 3的水解)( ) A .1∶1 B .1∶2C.2∶1 D .1∶3
21.将足量的CO 2不断通入KOH 、Ba(OH)2、K[Al(OH)4]的混合溶液中,生成沉淀的物质的量与通入CO 2的体积的关系可表示为( )
-1
22.120 mL 含有0.20 mol 碳酸钠的溶液和200 mL 盐酸,不管将前者滴加入后者,还是将后者滴加入前者,都有气体产生,但最终生成的气体体积不同,则盐酸的浓度合理的是( )
A .2.0 mol/L B .1.5 mol/LC.0.18 mol/L D .0.25 mol/L
23. 下列实验方案中,不能测定Na 2CO 3和NaHCO 3混合物中Na 2CO 3质量分数的是( )
A .取a 克混合物充分加热,减重b 克
B .取a 克混合物与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧,得b 克固体 C .取a 克混合物与足量稀硫酸充分反应,逸出气体用碱石灰吸收,增重b 克 D .取a 克混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应,过滤、洗涤、烘干,得b 克固体 24. .向含有0.2 molNaOH 和0.1 mol Ba(OH)2的溶液中持续稳定地通入CO 2气体,当通入气体8.96 L(0 ℃,
5
1.01×10 Pa) 时立即停止,则这一过程中,溶液中离子的总物质的量与通入CO 2气体的体积关系图像正确的是(气体的溶解和离子的水解忽略不计)(
)
25.有A 、B 两种常见化合物,其焰色反应均呈黄色,C 是一种单质气体,相互转化关系如图所示(其他物质均已略去) 。回答下列问题:
(1)写出A 的电子式____________。 (2)①B加热产生D 的化学方程式
______________________________________________________。 ②B加稀硫酸产生D 的离子方程式
________________________________________________________。 (3)请用化学方程式表示A 在潜水艇中的一种重要用途
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(4)A、B 在密闭装置中加热,充分反应后,若只得到一种固体化合物E ,其化学式为____________。 26. 为了证明一氧化碳具有还原性,有人设计了下列实验:
(1)装置B 中最适宜的试剂是
________________________________________________________________________。 (2)装置D 中发生反应的化学方程式是
________________________________________________________________________。 (3)必须用装置C 吸收除去气体中水蒸气的理由是
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(4)若根据F 中石灰水变浑浊的现象也能确定CO 具有还原性,应在上图中装置________与________之间连接下列装置中的________(填序号) 。
27.下图表示往某Na 2CO 3溶液中滴入稀盐酸产生CO 2的过程:
(1)写出a 点以前发生反应的离子反应方程式
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)写出a 点到b 点发生反应的离子反应方程式
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
--
(3)若某Na 2CO 3溶液中含m mol Na 2CO 3,滴入一定量的稀盐酸,恰好使溶液中Cl 和HCO 3的物质的量之比为2∶1,则滴入的稀盐酸中HCl 的物质的量等于________mol(用m 表示) 。
28.现拟用下图所示装置(尾气处理部分略) 来制取一氧化碳,并用以测定某铜粉样品(混有CuO 粉末) 中金属铜的含量。
(1)制备一氧化碳的化学方程式是
________________________________________________________________________; (2)实验中,观察到反应管中发生的现象是
________________________________________________________________________, 尾气的主要成分是
________________________________________________________________________; (3)反应完成后,正确的操作顺序为________(填字母) ; a .关闭漏斗开关;b. 熄灭酒精灯1; c.熄灭酒精灯2
(4)若实验中称取铜粉样品5.0 g,充分反应后,反应管中剩余固体的质量为4.8 g,则原样品中单质铜的质量分数为__________。
29. (1)有关研究表明CO 2在大气中含量增大,导致地球表面的温度升高,即温室效应。
①为了控制温室效应,各国科学家提出了不少方法和设想。有人设想将CO 2分子液化或制成干冰,封存于地下或海底,以减小大气中CO 2的浓度。为使CO 2液化,可采用的措施是 。 A. 减压、升温 B.增压、升温 C. 减压、降温 D.增压、降温
②快速、有效地减缓大气中的CO 2,可采用的生态学措施是 。 A. 使用天然气等燃料 B. 控制全球人口增长 C. 植树造林,保护森林 D. 立即停止煤和石油的燃烧
(2)将一定体积的CO 2通入到一定浓度的NaOH 溶液中,为了测定其溶液的成分,向该溶液中逐滴加入1 mol·L的盐酸。所加入盐酸的体积与产生CO 2气体的体积(标准状况)的关系如图所示。
-1
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,产生CO 2的体积为 mL(标准状况)。 ③溶液中所含的物质有 ,其物质的量之比为 。
参考答案
1. A2.B3.A4.D5.C6.C7.D8.B 9.D10.A11.A12.A13.B14.D15.A16.D17.D18.D19.C20.B21.C
+·······2-+
22.B23.C24.C 25. 答案: (1)Na[···O ···O ·]Na
△
(2)①2NaHCO3=====Na 2CO 3+CO 2↑+H 2O
-+
②HCO3+H ===CO2↑+H 2O
(3)2Na2O 2+2CO 2===2Na2CO 3+O 2 (4)Na2CO 3 答案: (1)饱和NaHCO 3溶液
高温
(2)CO2+C=====2CO
(3)水蒸气进入D 中,在高温下能跟碳反应产生H 2,H 2也能使CuO 还原,不能证明CO 具有还原性 (4)D E ④
26. 答案: (1)Na2CO 3 1 120 (2)NaHCO3 2 240(3)Na2CO 3、NaHCO 3 1 792
-12--2-
(4) 1 mol·L(5)在B 点时溶液中含有CO 3、HCO 3。CO 3的检验:取样,加入BaCl 2溶液,产生白色沉淀。
2--
过滤,向白色沉淀滴加盐酸产生能使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体,说明含有CO 3;HCO 3的检验:取
-
样,滴加盐酸产生能使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体,说明含有HCO 3。
42-+--+
27. 答案: (1)CO3+H ===HCO3(2)HCO3+H ===CO2↑+H 2O (3)3
浓H 2SO 4
28. 答案: (1)HCOOH=====△CO↑+H 2O (2)样品粉末逐渐变为红色 CO 、CO 2 (3)cab (4)80%
+-2-+-
29. (1)①D ②C (2)①H+OH ===H2O ;CO 3+H ===HCO3 ②224 ③NaOH、Na 2CO 3 1∶4