鲁科版高考化学一轮复习第3单元自然界中的元素第1节碳的多样性课件

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第三单元2022必备知识 自主预诊　知识梳理 1.同素异形体由　　　　　　组成的性质不同的几种　　　　,互称同素异形体。 2.碳的三种常见同素异形体同一种元素　 单质碳的同素异形体的物理性质及用途(用短线连接)。 答案 ①c　②a　③d　④b 3.碳的化学性质 C+O2 CO2 2C+O2 2CO 3C+Fe2O3 3CO↑+2Fe 2C+SiO2 2CO↑+Si C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O　 C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O 自我诊断1.碳元素形成的单质硬度都很大吗?提示 碳元素可形成多种单质,其中金刚石硬度较大,石墨硬度较小。2.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)12C、13C、14C是碳元素的三种同素异形体(　　)(2)金刚石的硬度大,则C60的硬度也同样大(　　)(3)同素异形体的物理性质相同,化学性质相似(　　)(4)碳常温下就能与浓硫酸剧烈反应(　　)(5)水煤气的主要成分为CH4(　　)(6)活性炭除去冰箱中的异味,无化学变化发生(　　)答案 (1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√ 关键能力 考向突破　考向　多种多样的碳单质【典例】 下列叙述正确的是(　　)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性质C.石墨转化为金刚石不属于化学变化D.C60是新发现的一种碳的化合物答案 B　解析 金刚石和石墨都是碳元素组成的单质,两者组成的物质是混合物,A项错误;金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质,化学性质相同,B项正确;石墨转化为金刚石属于化学变化,C项错误;C60是一种单质而不是化合物,D项错误。归纳总结1.碳的三种同素异形体的比较 2.同种元素组成的物质不一定是纯净物。如由碳元素组成的金刚石、石墨等混合,都是由碳元素组成的,但它们不是纯净物而是混合物。3.非金属元素单质,一般熔、沸点较低,硬度小,但金刚石等含碳元素单质,熔、沸点高,硬度大。4.碳在高温下有较强的还原性,能还原出比它更强的还原剂,如FeO+C CO↑+Fe,C+H2O(g) CO+H2等。 对点演练能证明金刚石和石墨属于同素异形体的客观事实是(　　)A.两者都有较高的熔点B.两者化学性质都很稳定C.等质量的金刚石、石墨完全燃烧后只得到等质量的二氧化碳D.两者都易导电答案 C　解析 金刚石和石墨都有较高的熔点,但不能证明二者属于同素异形体,A项不符合题意;化学性质稳定也不能说明金刚石和石墨属于同素异形体,B项不符合题意;等质量的石墨和金刚石完全燃烧只得到质量相等的二氧化碳,可证明金刚石和石墨属于同素异形体,C项符合题意;导电属于物理性质,并不能证明物质的元素组成,D项不符合题意。必备知识 自主预诊　知识梳理1.一氧化碳(1)物理性质:无色无味的气体,难溶于水,　　　　。 (2)化学性质。①可燃性:　 ; ②还原性:与Fe2O3反应　 。 有毒 2CO+O2 2CO2 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 2.二氧化碳(1)物理性质:无色无味的气体,密度比空气的大,可溶于水。(2)化学性质。①与H2O反应:　 。 ②与碱(如NaOH溶液)反应: 　 。 ③与碱性氧化物(如Na2O等)反应: 　 。 ④与某些盐溶液(如Na2CO3溶液等)反应:  　 。⑤与Na2O2反应: 　 。 ⑥与C反应:　 。 ⑦与Mg反应:　 。 CO2+H2O H2CO3 CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O CO2+Na2O==Na2CO3 Na2CO3+CO2+H2O==2NaHCO3 2CO2+2Na2O2==2Na2CO3+O2 CO2+C 2CO CO2+2Mg 2MgO+C (3)实验室制取原理的化学方程式: 　 。 (4)工业制备原理的化学方程式:CaCO3 CaO+CO2↑。(5)用途:化工原料、灭火剂。干冰用作制冷剂、人工降雨。CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2↑+H2O 3.碳及其化合物之间的相互转化 以上各数字对应的化学方程式:① 　或 　  ②　  ③　  ④　  2C+O2 2CO C+H2O(g) CO+H2 C+O2 CO2 2Mg+CO2 2MgO+C　 CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O ⑤　  ⑥　  ⑦　 　或 　  CO2+NaOH==NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O==2NaHCO3 2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑ NaHCO3+NaOH==Na2CO3+H2O 自我诊断1.一氧化碳和二氧化碳都是酸性氧化物吗?提示 二氧化碳是酸性氧化物,一氧化碳不是酸性氧化物。2.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)CO是冶炼金属常用的还原剂之一(　　)(2)CO2属于大气污染物(　　)(3)能使澄清石灰水变浑浊的气体一定是CO2(　　)(4)将CO2通入NaClO溶液中可生成次氯酸(　　)(5)CO2中的少量CO可用通入O2点燃的方法除去(　　)答案 (1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)× 关键能力 考向突破　考向　广泛存在的含碳化合物【典例】 将CO2气体缓缓地通入到含KOH、Ba(OH)2和K[Al(OH)4]的混合溶液中直至过量,生成沉淀的物质的量与所通CO2的体积关系如图所示。下列关于整个反应进程中的各种描述不正确的是(　　)A.O~A段反应的化学方程式是Ba(OH)2+CO2==BaCO3↓+H2OB.A~B段反应的离子方程式是2OH-+CO2==C +H2OC.A~B段与C~D段所发生的反应相同D.D~E段沉淀的减少是由于碳酸钡固体的溶解所致答案 C归纳总结 碳酸盐的性质(1)可溶性碳酸盐溶解度大于酸式盐;难溶性碳酸盐溶解度小于酸式盐。(2)可溶性的碳酸盐[除(NH4)2CO3]较稳定,受热难分解;难溶性碳酸盐、(NH4)2CO3和酸式盐受热分解。对点演练将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中,生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2体积(V)的关系正确的是(　　)答案 D　解析 CO2通入混合稀溶液中发生的反应有:CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O,CO2+2KOH==K2CO3+H2O;CO2+K2CO3+H2O==2KHCO3;CO2+CaCO3+H2O==Ca(HCO3)2,故最后无沉淀。必备知识 自主预诊　知识梳理1.碳酸钠和碳酸氢钠的性质比较 纯碱或苏打 小苏打碱性　小稳定风化 2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O 微点拨 (1)NaHCO3的溶解度较小,将过量CO2通入到饱和Na2CO3溶液中,有沉淀析出。(2)可从NaHCO3溶解度较小的角度分析侯氏制碱法的原理。2.Na2CO3、NaHCO3的鉴别(1)利用热稳定性不同。Na2CO3 NaHCO3 (2)利用与酸反应生成气体的速率不同(相同条件下)。 NaHCO3 Na2CO3 NaHCO3 Na2CO3　 (3)利用阴离子不同。 (4)利用溶液的酸、碱性不同。 Na2CO3 NaHCO3 Na2CO3　 NaHCO3 3.Na2CO3、NaHCO3的除杂 加热 通入足量CO2气体 加入适量NaOH 4.Na2CO3的制备和Na2CO3、NaHCO3的用途(1)Na2CO3的工业制备——侯氏制碱法。①制备原理:把氨气和二氧化碳通入氯化钠饱和溶液中,使溶解度较小的碳酸氢钠从溶液中析出,过滤得到碳酸氢钠晶体,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠。②反应的化学方程式:a.NaCl+NH3+CO2+H2O==NaHCO3↓+NH4Cl;b.2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O。(2)Na2CO3、NaHCO3的用途。①Na2CO3是一种非常重要的化工原料,在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金、食品等工业中有着广泛的应用。②NaHCO3是焙制糕点所用的发酵粉的主要成分之一;在医疗上,它是治疗胃酸过多的一种药剂。自我诊断1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)在用酒精灯加热的条件下,Na2CO3、 NaHCO3固体都会分解。(　　)(2)向Na2CO3饱和溶液中通入足量CO2,会有 NaHCO3晶体析出。(　　)(3)用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和碳酸钠溶液。(　　)(4)将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液中,立即产生气泡。(　　)(5)用热的纯碱溶液清洗炊具上的油污时,不涉及化学变化。(　　)(6)向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解,再向溶液中加入NaOH饱和溶液,又有CaCO3沉淀生成。(　　)答案 (1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√ 2.(2020河北安平中学期末)(1)鉴别KCl溶液和K2CO3溶液的试剂名称是　　　　　　　,发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　。 (2)除去NaCl溶液中混有的少量NaHCO3杂质的试剂名称是　　　　　　,发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)除去Na2CO3粉末中混入的NaHCO3杂质用　　　　　　　　　　　方法,发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)除去铁粉中混有的铝粉的试剂名称是　　　　　,发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。 2Al+2NaOH+6H2O==2Na[Al(OH)4]+3H2↑ 关键能力 考向突破　考向1　Na2CO3与NaHCO3的性质、用途与鉴别【典例1】 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,用不同的方法做了以下实验,如图Ⅰ~Ⅳ所示。(1)只根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验,能够达到实验目的的是　　　(填装置序号)。 (2)图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质,其反应的化学方程式为　　　　　　　　　　;与实验Ⅲ相比,实验Ⅳ的优点是　　(填字母)。 A.Ⅳ比Ⅲ复杂B.Ⅳ可以做到用一套装置同时进行两个对比实验C.Ⅳ比Ⅲ操作简便D.Ⅳ比Ⅲ安全(3)若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性,则试管B中装入的固体应该是　　　　(填化学式)。 答案 (1)Ⅱ　(2)2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑,CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O　B　(3)NaHCO3解析 (1)图Ⅰ不能达到实验目的,因为无论碳酸钠还是碳酸氢钠均可以与盐酸反应产生二氧化碳,二氧化碳气体使澄清石灰水变浑浊;图Ⅱ能达到实验目的,因为等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量的稀盐酸反应,生成二氧化碳气体的量不同,可根据气球膨胀程度来判断。(2)图Ⅲ、Ⅳ所涉及反应的化学方程式为2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑,CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O,实验Ⅳ的优点是可同时做对比实验。(3)实验Ⅳ中试管B装入碳酸氢钠,试管A装入碳酸钠,这样直接加热的是碳酸钠,温度高,不分解,不能使澄清石灰水变浑浊,而间接加热的碳酸氢钠分解,产生的气体使澄清石灰水变浑浊,表明了碳酸氢钠不稳定。对点演练1有两试管分别装有Na2CO3和NaHCO3溶液,下列操作和判断均正确的是(　　)答案 C　解析 A项,加入澄清石灰水均可以产生碳酸钙沉淀,错误;B项,加入等浓度的稀盐酸,反应剧烈的是碳酸氢钠,错误;D项,逐滴加入等浓度的盐酸,立即产生气泡的为碳酸氢钠,错误。考向2　Na2CO3、NaHCO3、NaOH及其混合物与盐酸反应的计算及图像分析【典例2】 (2020山东实验中学诊断)将x g NaHCO3和Na2O2的固体混合物放在密闭容器中加热至250 ℃,充分反应后排出气体。将反应后的固体溶于水,无气体放出,再逐滴加入盐酸,产生的气体(标准状况)与所加盐酸体积之间的关系如图所示。下列说法错误的是(　　)A.HCl的浓度为0.2 mol·L-1B.反应后固体的成分为NaOH与Na2CO3C.密闭容器中排出气体的成分为O2和H2OD.x的数值为6.09答案 D　 归纳总结Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应(1)与足量盐酸反应的比较。(2)Na2CO3、NaHCO3、NaOH及其混合物与盐酸反应的图像。 对点演练2(2020天津杨村第一中学月考)向NaOH和Na2CO3的混合溶液中滴加0.1 mol·L-1的稀盐酸,CO2的生成量与加入盐酸的体积(V)的关系如图所示。下列判断正确的是(　　)A.在O~a范围内,只发生中和反应B.ab段发生反应的离子方程式为C +2H+==H2O+CO2↑C.a=0.3D.原混合溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为1∶2答案 C　 考向3　Na2CO3、NaHCO3质量分数的测定【典例3】 (2020天津杨村第一中学月考)有一含有NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物,某同学设计如图所示的实验装置,通过测量反应前后CO2和H2O的质量,来确定该混合物中各组分的质量分数。(1)实验步骤:①按上图(夹持仪器未画出)组装好实验装置后,首先进行的操作是　　　　　　　　　　　　　　　。 ②称取样品,并将其放入硬质玻璃管中;称量装浓硫酸的洗气瓶C的质量和装碱石灰的U形管D的质量。③打开止水夹K1、K2,关闭K3,缓慢鼓入氮气数分钟,其目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ④关闭止水夹K1、K2,打开K3,点燃酒精灯加热,加热至不再产生气体为止。⑤打开止水夹K1,缓慢鼓入氮气数分钟,然后拆下装置,再次称量洗气瓶C的质量和U形管D的质量。(2)关于该实验方案,回答下列问题。①若加热反应后不鼓入氮气,对测定结果的影响是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②E处干燥管中盛放的药品是　　　　　　　　　,其作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,如果实验中没有该装置,则会导致NaHCO3质量分数的测量结果　　　　　　(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 ③若样品质量为w g,反应后C、D装置增加的质量分别为m g、n g,则混合物中Na2CO3·10H2O的质量分数为　　　(用含w、m、n的代数式表示)。 答案 (1)①检验装置的气密性　③赶走装置内含有的水蒸气和二氧化碳,减少误差　(2)①会使测定的二氧化碳和水的质量偏小,使碳酸氢钠和十水合碳酸钠在混合物中的质量分数偏小　②碱石灰吸收空气中的二氧化碳和水　偏大解析 (1)①组装好实验装置后首先应检查装置的气密性。③由于装置中存在CO2和水蒸气,缓慢鼓入氮气数分钟,其目的是赶走装置内含有的水蒸气和二氧化碳,减少误差。(2)①加热并发生反应后有部分CO2和水蒸气会残留在装置中,必须鼓入氮气使其排出完全并被吸收,若不鼓入氮气,则会使测定的二氧化碳和水的质量偏小,使碳酸氢钠和十水合碳酸钠在混合物中的质量分数偏小;②装置E是防止空气中的CO2和水蒸气进入装置D,故干燥管中盛放的药品是碱石灰,如果没有该装置,会使测得的NaHCO3的质量分数偏大;深度指津 碳酸钠含量的测定方法(1)气体法:(2)沉淀法: 对点演练3(2020安徽江淮十校联考)下列实验方案中,不能测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数的是(　　)A.取a克混合物充分加热至质量不再变化,减重b克B.取a克混合物加足量的盐酸,产生的气体用碱石灰吸收,称量碱石灰增重的质量为b克C.取a克混合物与足量澄清石灰水反应,过滤、洗涤、干燥后称量沉淀质量为b克D.取a克混合物与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧得b克固体答案 B　解析 对于Na2CO3和NaHCO3,加热能分解的只有NaHCO3,A正确;碱石灰可以同时吸收CO2和水蒸气,则无法计算混合物中碳酸钠的质量分数,B错误;Na2CO3和NaHCO3转化为CaCO3时的固体质量变化不同,可利用质量关系来计算,C正确;反应后加热、蒸干、灼烧得到的固体产物是NaCl,Na2CO3和NaHCO3转化为NaCl时的固体质量变化不同,由钠元素守恒和质量关系可列方程组计算,D正确。网络构建核心速记1.必记的三个反应(1)2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2(2)Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑(3)Na2CO3+H2O+CO2==2NaHCO32.Na2CO3与 NaHCO3鉴别的四种方法(1)固体加热法。　(2)加盐酸法。(3)加CaCl2溶液法。(4)测等浓度溶液的pH法。