1、第三单元 自然界中的元素,第1节 碳的多样性,考纲要求:1.碳元素单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。 2.了解碳元素单质及其重要化合物对环境的影响。(科学态度与社会责任),-4-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,多种多样的碳单质 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,-5-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,碳的同素异形体的物理性质及用途(用短线连接)。,-6-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,3.碳的化学性质,-7-,考点
2、一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,自主练习 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,正确的画“”,错误的画“”。 (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 ( ),-8-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,考向 多种多样
3、的碳单质 例澳大利亚研究人员最近发现了一种固体碳单质,这种新的碳结构称为“纳米泡沫”,它外形类似海绵,密度极小,并具有磁性。“纳米泡沫碳”与金刚石的关系是( ) A.同种物质 B.同分异构体 C.同位素 D.同素异形体,D,解析 由题目信息可知“纳米泡沫碳”是碳元素的一种单质,与金刚石的物理性质不同,不是同一种物质,而是互为同素异形体。,-9-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,归纳总结1.碳的三种同素异形体的比较,-10-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,2.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
4、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,-11-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,对点演练 20世纪80年代后,人们发现和证实碳的另一类单质,它们是由一系列偶数个碳原子组成的分子,其中C60(足球烯,分子中含有30个双键)最具代表性。下图所示为n个C60连接而成的物质X。下列有关说法不正确的是( )A.X难溶于水 B.X的熔点比金刚石的高 C.X是碳的一种同素异形体 D.X的摩尔质量为720n gmol-1,B,解析
5、 因为该物质由n个C60连接而成,所以仍为分子晶体,熔、沸点低,故B项错误。,-12-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,广泛存在的含碳化合物 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。 可燃性: ; 还原性:与Fe2O3反应 。,有毒,-13-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,2.二氧化碳 (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。 与H2O反应: 。 与碱(如NaOH溶液)反应: 。 与碱性氧化物(如Na2O等)反应: 。 与某些盐溶液(如Na2CO3溶液等)反应:
6、。 与Na2O2反应: 。 与C反应: 。 与Mg反应: 。 (3)实验室制取的原理: 。 (4)工业制备的原理:CaCO3 CaO+CO2。 (5)用途:化工原料、灭火剂。干冰用作制冷剂、人工降雨。,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,CO2+Na2O=Na2CO3,Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3,2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2,CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O,-14-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,3.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: 或 或,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,C
7、O2+NaOH=NaHCO3,Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3,NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O,-15-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,自主练习 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,正确的画“”,错误的画“”。 (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 ( ),-16
8、-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,考向 广泛存在的含碳化合物 例将CO2气体缓缓地通入到含KOH、Ba(OH)2和KAl(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.OA段反应的化学方程式是Ba(OH)2+CO2=BaCO3+H2O B.AB段反应的离子方程式是2OH-+CO2= +H2O C.AB段与CD段所发生的反应相同 D.DE段沉淀的减少是由于碳酸钡固体的溶解所致,答案,解析,-17-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,-18-,必备知识自主
9、预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,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,解析,-19-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,碳酸钠和碳酸氢钠 碳酸钠和碳酸氢钠的性质比较,纯碱或苏打,小苏打,碱性,小,-20-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,稳定,风化,-21-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,-22-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,自主练习 1.利用澄清石灰水能否鉴别Na
10、2CO3与NaHCO3?用盐酸呢?,2.将CO2气体通入到饱和Na2CO3溶液中有何现象?原因是什么?,提示 由于二者均能与澄清石灰水反应产生白色沉淀,故不能鉴别;用盐酸可以鉴别,向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸开始发生反应Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl,无气体生成,继续加盐酸才产生CO2,而向NaHCO3溶液开始滴入盐酸便有气体产生。,提示 开始无明显现象,后有沉淀析出。原因是CO2与Na2CO3及水反应生成NaHCO3,生成NaHCO3的质量比原Na2CO3的质量大;NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的溶解度,反应消耗溶剂水。,-23-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,
11、考点一,考点二,考点三,3.(2019湖北武汉一中周测)有关Na2CO3和NaHCO3的叙述中正确的是( ) A.Na2CO3比NaHCO3的热稳定性强 B.Na2CO3和NaHCO3溶液中离子的种类不同 C.Na2CO3和NaHCO3均可与NaOH溶液反应 D.相同质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸作用时,产生的气体质量相同,A,解析 Na2CO3受热一般不分解,NaHCO3受热易分解,A项正确; Na2CO3和NaHCO3溶液中离子的种类相同,B项错误;Na2CO3与NaOH溶液不反应,C项错误;相同质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸作用时,NaHCO3产生的气体质量大,D
12、项错误。,-24-,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考向1 Na2CO3与NaHCO3的性质、用途与鉴别 例1(2019湖南岳阳调研)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,如图所示。,-25-,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(1)只根据图、所示实验,能够达到实验目的的是 (填装置序号)。 (2)图、所示实验均能鉴别这两种物质,其反应的化学方程式为 ;与实验相比,实验的优点是 (填字母)。 A.比复杂 B.可以做到用一套装置同时进行两个对比实验,而不行 C.比操作简便 (3)若用实验验证碳酸钠和碳
13、酸氢钠的热稳定性,则试管B中装入的固体最好是 (填化学式)。,答案 (1) (2)2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2, CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O B (3)NaHCO3,-26-,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,解析 (1)图不能达到实验目的,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,二氧化碳气体与澄清石灰水作用变浑浊;图可以鉴别,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、所涉及的化学方程式为2NaHCO3 Na2CO3 +H2O+CO2,CO2+Ca(OH
14、)2=CaCO3+H2O,实验的优点是可同时做对比实验。(3)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,使澄清石灰水变浑浊,表明了碳酸氢钠不稳定。,-27-,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,-28-,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,2.Na2CO3、NaHCO3的除杂,-29-,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,对点演练 下列有关纯碱和小苏打的叙述中正确的是( ) A.Na2CO3和NaHCO3都既能与酸反应,又能与氢氧化钠溶液
15、反应 B.等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与相同浓度的盐酸反应,NaHCO3消耗的盐酸体积少 C.向NaHCO3溶液中滴入Ba(OH)2溶液无沉淀,而向Na2CO3溶液中加入Ba(OH)2溶液出现白色沉淀 D.等物质的量Na2CO3、NaHCO3分别与足量稀硫酸反应,NaHCO3产生的CO2多,答案,解析,-30-,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考向2 Na2CO3、NaHCO3、NaOH及其混合物与盐酸反应的计算及图像分析 例2(2019湖北武汉吴家山中学周测)将0.4 g NaOH和1.06 g Na2CO3混合并配成溶液,向溶液中滴加0.1 molL-
16、1稀盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是( ),答案,解析,-31-,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,归纳总结1.Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应,-32-,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,2.Na2CO3、NaHCO3、NaOH及其混合物与盐酸反应的图像,-33-,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,对点演练 (2019广东东莞月考)某实验小组为测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数(含少量NaCl),准确称量W g样品进行实验,下列实验方法所对应的实验方案和测量数据最合理的是 (
17、 ),答案,解析,-34-,2,3,1,-35-,1,2,3,1.大气中CO2含量的增加会加剧“温室效应”。下列活动会导致大气中CO2含量增加的是( ) A.燃烧煤炭供热 B.利用风力发电 C.增加植被面积 D.节约用水用电,答案,解析,-36-,1,2,3,2.下列有关Na2CO3和NaHCO3性质的说法中,正确的是 ( ) A.热稳定性:Na2CO3NaHCO3,答案,解析,-37-,1,2,3,3.将2.5 g碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠的固体混合物完全溶于水,制成稀溶液,然后向该溶液中逐滴加入1 molL-1的盐酸,所加入盐酸的体积与产生CO2的体积(标准状况)关系如图所示:(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CO2的体积为 mL(标准状况)。 (3)原混合物中NaOH的质量为 g,碳酸钠的质量分数为 。,-38-,1,2,3,
