魯科化學(xué)必修《碳的多樣性》

1、一、碳單質(zhì)的多樣性1．同素異形體的概念由 元素組成的性質(zhì) 的幾種 ，叫做該元素的同素異形體 、 和 是碳元素的同素異形體； 和 是氧元素的同素異形體。,金剛石,C60,石墨,不同,單質(zhì),O2,O3,同種,,,,,,,,,(1)同素異形體的判斷需注意三個要點：a.必須由同一元素組成；b.必須是不同的單質(zhì)；c.必須結(jié)構(gòu)不同。如O2與O3；S2、S4與S8等。(2)同素異形體之

2、間的轉(zhuǎn)化屬于化學(xué)變化，但價態(tài)不改變，是非氧化還原反應(yīng)。(3)不同的同素異形體，因結(jié)構(gòu)不同，物理性質(zhì)不同，但化學(xué)性質(zhì)相似。(4)由同一種元素形成的物質(zhì)，由于同素異形體的存在，不一定為純凈物。,二、重要的含碳化合物1. 一氧化碳(1)物理性質(zhì)： 色 味的 毒氣體， 溶于水。(2)化學(xué)性質(zhì),,,,無,無,有,不,2．二氧化碳(固態(tài)時俗稱 )(1)化學(xué)性質(zhì)a．具有酸性氧化物的通性：,干冰,,,,b．弱氧化性：,

3、(2)實驗室制取原理CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O。(3)用途：滅火、制冷劑、人工降雨、制尿素、光合作用等。,,,3．Na2CO3與NaHCO3的比較(反應(yīng)用離子方程式表示),,,,,,,,,1．自然界中碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化,2．生產(chǎn)和生活中碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化(1)轉(zhuǎn)化途徑途徑Ⅰ：途徑Ⅱ：化工生產(chǎn)。(2)工業(yè)生產(chǎn)中的轉(zhuǎn)化①煉鋼、煉鐵,高爐煉鐵時的主要化學(xué)方程式為：,產(chǎn)物成分與反應(yīng)物量的關(guān)系：,(2

4、009年新沂質(zhì)檢)將足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量(n)和通入CO2體積(V)的關(guān)系正確的是(　　),【方法技巧】　解決反應(yīng)先后順序問題，既可按上述解析方法從離子反應(yīng)的本質(zhì)入手分析，亦可采用假設(shè)法，即假設(shè)某一物質(zhì)先反應(yīng)，若其反應(yīng)產(chǎn)物又能與原假定后反應(yīng)的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)生成原反應(yīng)物，則該物質(zhì)后反應(yīng)。,1．過量的CO2通入下列溶液中，最終出現(xiàn)渾濁的 是(　　)A．氯化鈣溶液　　　　　　　　B．石灰水

5、C．飽和碳酸鈉溶液 D．水玻璃答案：CD,2．(2009年濱州質(zhì)檢)用1 L 1.0 mol·L－1NaOH溶液吸收0.8 mol CO2，所得溶液中的CO和HCO的物質(zhì)的量濃度之比約是(　　)A．1∶3 B．2∶1C．2∶3 D．3∶2,1．水溶性(1)含K＋、Na＋、 的正鹽易溶于水，其余一般不溶于水；酸式鹽均易溶于水。(2)一般地，在相同溫度下，難溶性正鹽的溶解度小于其酸式鹽的溶

6、解度，如溶解度Ca(HCO3)2＞CaCO3，酸式鹽的溶解度小于其可溶性正鹽的溶解度，如溶解度Na2CO3＞NaHCO3。,2．熱穩(wěn)定性(1)一般地，熱穩(wěn)定性順序為：正鹽＞酸式鹽＞碳酸，如Na2CO3＞NaHCO3＞H2CO3。(2)可溶性正鹽＞難溶性正鹽，如CaCO3高溫分解，而K2CO3不易分解。,①放出CO2的速率不同由于Na2CO3需要逐步結(jié)合兩個H＋才放出CO2，則NaHCO3與鹽酸反應(yīng)放出CO2速率較快。②耗酸量不同

7、等質(zhì)量的Na2CO3與NaHCO3分別與鹽酸反應(yīng)，前者耗酸多；等物質(zhì)的量Na2CO3與NaHCO3分別與鹽酸反應(yīng)，前者耗酸多。,③Na2CO3與鹽酸的反應(yīng)a．滴加順序不同，現(xiàn)象不同。b．當(dāng)n(HCl)≥2n(Na2CO3)時，無論如何滴加，產(chǎn)生的CO2一樣多；當(dāng)n(HCl)＜2n(Na2CO3)時，把Na2CO3溶液滴加到鹽酸中比把鹽酸滴加到Na2CO3溶液中產(chǎn)生的CO2多。,下圖中A～F是化合物，G是單質(zhì)。,寫出A、B、E、F

8、、G的化學(xué)式：A_____，B_____，E_____，F(xiàn)____，G______。,【解析】　化合物A受熱分解可生成三種化合物，在中學(xué)常見的化合物范圍內(nèi)，固體A可能是不穩(wěn)定的酸式鹽或堿式碳酸銅，又因為A分解產(chǎn)生的兩種化合物都能與化合物E反應(yīng)產(chǎn)生單質(zhì)G。G可能是O2，E為Na2O2，據(jù)此可判斷C、D應(yīng)為H2O、CO2。再根據(jù)A、B在溶液中可通過與F、C反應(yīng)可相互轉(zhuǎn)化，綜合分析可確定C為CO2，D為H2O，則A為NaHCO3，B為Na2

9、CO3?！?【答案】 NaHCO3 　Na2CO3　Na2O2　NaOH　O2,3．(2009年菏澤質(zhì)檢)可以用來斷定碳酸氫鈉粉末中是否混有碳酸鈉的實驗方法是(　　)A．加熱時有無氣體放出B．滴加鹽酸時有無氣泡放出C．溶于水后，滴加稀的氯化鋇溶液有無白色沉淀生成D．溶于水后，滴加澄清石灰水，有無白色沉淀生成答案：C,4．①將0.1 L 1 mol·L－1的純堿溶液逐滴滴入到0.1 L 1.25 mol·L

10、－1的鹽酸中；②將0.1 L 1.25 mol·L－1的鹽酸逐滴滴入到0.1 L 1 mol·L－1的純堿溶液中。這兩種操作產(chǎn)生CO2的體積比為(　　)A．5∶2 B．2∶5C．2∶1 D．1∶1,1．(2009年濟(jì)寧質(zhì)檢)下列關(guān)于Na2CO3和NaHCO3說法中正確的是(　　)A．Na2CO3和NaHCO3都易溶于水B．Na2CO3和NaHCO3都很穩(wěn)定C．石灰水和Na2CO3反應(yīng)不與NaHCO3反應(yīng)

11、D．等物質(zhì)的量的Na2CO3和NaHCO3與鹽酸反應(yīng)，消耗鹽酸的物質(zhì)的量之比為2∶1,解析：NaHCO3可溶于水，但不易溶，A錯；NaHCO3受熱分解不穩(wěn)定，B錯；石灰水與Na2CO3、NaHCO3均反應(yīng)，C錯。答案：D,2．(2008年高考山東卷)旅游洞穴一般是指供游人觀覽的喀斯特洞穴。多姿多彩的石鐘乳、石筍、石柱、石花等碳酸鈣沉積體是喀斯特洞穴中的主要景觀。由于游人呼吸有時會使旅游洞穴中二氧化碳濃度大幅度升高，可能造成的后果是(

12、　　)①抑制碳酸鈣沉積體的生長?、诖龠M(jìn)碳酸鈣沉積體的生長　③使游客有憋悶的感覺?、苁拐彰鳠粝碌闹参锎罅克劳鯝．①③　　　　　　　B．②③C．①④ D．②④,解析：CO2的濃度升高，使Ca(HCO3)2的量增大，抑制CaCO3沉積體的生長，也使O2的體積分?jǐn)?shù)降低，讓游客有憋悶的感覺。答案：A,解析：A項，H2燃燒使Y處NaHCO3分解，產(chǎn)生CO2使石灰水變渾濁；D項在加熱時H2與Fe2O3反應(yīng)，但無CO2

13、生成；B、C兩項CO在P處燃燒，管內(nèi)Na2CO3不分解，石灰水不變渾濁，CO與CuO在加熱時反應(yīng)生成CO2使石灰水變渾濁。答案：AC,4．實驗室用石灰石和鹽酸制取CO2時，最佳的除雜試劑和方法是(　　)A．水、濃H2SO4洗氣B．飽和Na2CO3溶液、濃H2SO4洗氣C．飽和NaHCO3溶液、濃H2SO4洗氣D．NaOH溶液、濃H2SO4洗氣解析：B項Na2CO3、D項NaOH均消耗CO2，A項水溶解CO2答案：C,5．(

14、1)圖瓦盧是由多個珊瑚礁形成的島國。由于大氣中CO2含量的劇增，大量珊瑚礁(主要成分是碳酸鈣)被海水侵蝕，其原因是__________________________(用化學(xué)方程式表示)。(2)溫室效應(yīng)導(dǎo)致海平面上升，引起溫室效應(yīng)的人為原因主要是____________________________。,(3)為了控制溫室效應(yīng)，各國科學(xué)家提出了不少方法和設(shè)想?？茖W(xué)家致力于二氧化碳組合轉(zhuǎn)化方面的技術(shù)研究，把過多的二氧化碳轉(zhuǎn)化為對人類有益

15、的物質(zhì)。如將二氧化碳和氫氣以1∶4的比例混合，通入反應(yīng)器，在適當(dāng)?shù)臈l件下反應(yīng)，可獲得一種重要的能源。請完成下列化學(xué)方程式：CO2＋4H2===________＋2H2O。,(4)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，用“汽水”(一種能釋放CO2的弱酸性溶液)澆灌植物能促進(jìn)植物的生長。原因是它能____________________________。①加強(qiáng)呼吸作用?、诩訌?qiáng)光合作用　③改良堿性土壤、調(diào)節(jié)pH　④加強(qiáng)植物蒸騰作用A．①② B．②③C．③

16、④ D．②③④,(5)快速、有效地減緩大氣中CO2大量增加的生態(tài)學(xué)措施是_________________________。A．使用天然氣等燃料 B．控制全球人口增長C．植樹造林，保護(hù)森林 D．立即減少煤和石油的燃燒,解析：(1)CO2能溶于水，溶于水后會與CaCO3反應(yīng)，導(dǎo)致CaCO3溶解。(3)從原子守恒的角度去分析，1 mol CO2與4 mol H2反應(yīng)時，生成了2 mol H2O，生成的另一物質(zhì)中必有1 mol C

17、和4 mol H，由方程式的化學(xué)計量數(shù)可知，此物質(zhì)必為CH4。,(4)植物發(fā)生呼吸作用放出CO2；其蒸騰作用與外界溫度及水分有關(guān)，與CO2的濃度無關(guān)；植物的光合作用需要吸收CO2，且CO2溶于土壤中的水而生成的H2CO3電離出的H＋可以改良堿性土壤，調(diào)節(jié)pH，促進(jìn)植物對Ca2＋、Mg2＋的吸收。所以“汽水”澆灌植物能促進(jìn)植物的生長。,(5)隨著社會的進(jìn)步，對能源的消耗也將進(jìn)一步增大，所以不可能立即減少煤和石油的燃燒。使用天然氣等燃料也會

18、產(chǎn)生CO2，只有綠色植物的光合作用會吸收大量的CO2，且見效快。,答案：(1)CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2(2)大量燃燒煤、石油等化石燃料(3)CH4　(4)B　(5)C,6．氣體A只含X和Y兩種短周期元素，X的原子序數(shù)大于Y的原子序數(shù)。B、D、E是中學(xué)化學(xué)中的常見氣體。各物質(zhì)有如下所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系：,請回答下列問題：(1)若氣體A是混合氣且X和Y的質(zhì)量比小于3，則氣體A中肯定有________(寫化學(xué)式)。

19、(2)若氣體A為純凈物且其分子為直線形結(jié)構(gòu)，且X和Y的質(zhì)量比在數(shù)值上等于X的相對原子質(zhì)量，則A的化學(xué)式為____________；(3)寫出化學(xué)式：B__，C__，D__，E___，甲___。(4)乙可能為__________________(任寫兩種)。答案：(1)H2　(2)C2H2　(3)CO2，H2O，CO，H2，C(4)CuO，F(xiàn)e3O4，F(xiàn)e2O3,碳及其化合物的轉(zhuǎn)化(2009年廣州質(zhì)檢)水蒸氣通過灼熱的焦炭后，流

20、出氣體的主要成分是CO和H2，還有CO2和水蒸氣等。請用下圖中提供的儀器，選擇必要的試劑，設(shè)計一個實驗，證明上述混合氣中有CO和H2。(加熱裝置和導(dǎo)管等在圖中略去),回答下列問題：(1)盛濃H2SO4的裝置用途是________，盛NaOH溶液的裝置用途是________________。(2)儀器B中需加入試劑的名稱(或化學(xué)式)是__________，所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是：___________________________

21、____________。(3)儀器C中需加入試劑的名稱(或化學(xué)式)是________，其目的是________。,(4)按氣流方向連接各儀器，用字母表示接口的連接順序：g－ab－___________________________________________。(5)能證明混合氣中含有CO的實驗依據(jù)是_______________________________________。(6)能證明混合氣中含有H2的實驗依據(jù)是___

22、_________________________________。,【解析】　本題關(guān)鍵是應(yīng)明確實驗?zāi)康?證明混合氣體中有CO和H2)，要想達(dá)到目的，只能利用它們的還原性將之轉(zhuǎn)化為CO2和H2O來檢驗，同時又要防止原混合氣體中CO2和水蒸氣的干擾，所以，用CO、H2還原CuO之前，必須首先除去CO2和水蒸氣。本題應(yīng)首先解決第(4)問。,一、選擇題(每小題5分，共50分)1．(2010年泰安質(zhì)檢)碳是自然界的基本構(gòu)成元素之一，在自然界中

23、，不停地轉(zhuǎn)化、循環(huán)，構(gòu)成了生機(jī)盎然的物質(zhì)世界，下圖為自然界中碳的循環(huán)圖。下列有關(guān)分析不合理的是(　　),A．過程①中還可能有另外的含碳物質(zhì)產(chǎn)生B．碳元素在自然界中的循環(huán)主要是通過CO2的生成和消耗來實現(xiàn)的C．加速過程②將有利于社會的可持續(xù)發(fā)展D．只有使圖中所示的各轉(zhuǎn)化的總體保持基本平衡，才能維持大氣中CO2的含量相對穩(wěn)定解析：加速過程②會造成溫室效應(yīng)等環(huán)境問題，不利于社會的可持續(xù)發(fā)展。答案：C,2．近期《美國化學(xué)會雜志》報道，

24、中國科學(xué)家以二氧化碳為碳源，金屬鈉為還原劑，在470°C、80MPa下合成金剛石具有深遠(yuǎn)意義，下列說法不正確的是(　　)A．由二氧化碳合成金剛石是化學(xué)變化B．金剛石是碳的一種同位素,C．鈉被氧化最終生成碳酸鈉D．金剛石與許多球形分子(富勒烯)，如C50、C70、C60、C120等互為同素異形體解析：金剛石是碳的一種同素異形體，而不是同位素。答案：B,3．純堿和小蘇打是廚房中兩種常見的用品，它們都是白色固體，下列區(qū)分這

25、兩種物質(zhì)的方法中正確的是(　　)A．分別用砂鍋加熱兩種樣品，全部分解揮發(fā)沒有殘留物的是小蘇打B．用潔凈鐵絲蘸取兩種樣品在煤氣火焰上灼燒，使火焰顏色發(fā)生明顯變化的是小蘇打,C．用兩只小玻璃杯，分別加入少量的兩種樣品，再加入等量的食醋，產(chǎn)生氣泡快的是小蘇打D．先將兩樣品配成溶液，分別加入澄清石灰水，無白色沉淀生成的是小蘇打答案：C,4．(2009年連云港質(zhì)檢)下列有關(guān)CO2的實驗中，只能證明CO2的物理性質(zhì)的實驗是(　　),5．下列

26、說法錯誤的是(　　)A．鉛筆芯的主要原料是石墨，兒童在使用時不會引起中毒B．CO有毒，生有煤爐的居室可放置數(shù)盆清水，這樣有效地吸收CO，防止煤氣中毒C．“汽水”澆灌植物有一定的道理，其中CO2的緩釋，有利于植物的光合作用D．硅的提純與應(yīng)用，促進(jìn)了半導(dǎo)體元件與集成芯片業(yè)的發(fā)展，可以說“硅是信息技術(shù)革命的催化劑”,解析：A項，石墨無毒不會引起中毒，正確；B項CO不溶于水，放盆清水不能防止CO中毒，B錯；C項CO2有利于光合作用，正確

27、，D項，Si制造半導(dǎo)體元件，正確。答案：B,6．關(guān)于金剛石、石墨和C60的結(jié)構(gòu)的說法正確的是(　　)A．我們?nèi)庋劭吹降慕饎偸?、石墨和C60都是由多個分子靠一定的作用力堆積而成的單質(zhì)B．雖然金剛石、石墨和C60中的碳原子的排列方式不同，但它們之間的作用力卻是相同的C．金剛石、石墨和C60的結(jié)構(gòu)不同決定了它們的性質(zhì)不同D．金剛石中所有的碳原子都按一定的方式連成一個向空間伸展的網(wǎng)絡(luò)，而C60中每60個碳原子構(gòu)成一個分子,解析：A項，

28、金剛石、石墨不是由分子構(gòu)成；B項，金剛石中只存在共價鍵，石墨和C60中除共價鍵外還有分子間作用力，不正確。C、D正確。答案：CD,7．用來分離CO2和CO混合氣體并干燥的裝置如圖所示，圖中a、c、d為止水夾，b為分液漏斗活塞，通過Y形管和止水夾分別接兩球膽，現(xiàn)裝置內(nèi)空氣已排盡。為使實驗成功，甲、乙、丙分別盛放的試劑為(　　),解析：甲中用NaOH吸收CO2，剩余CO用濃H2SO4干燥后收集在一個球膽內(nèi)；關(guān)閉a，打開b，將乙中的稀H2S

29、O4放入甲中，會有CO2放出，經(jīng)丙中濃H2SO4干燥后收集到另一個球膽內(nèi)。答案：C,8．下列物質(zhì)，分別滴加醋酸時會產(chǎn)生相同氣體的是(　　)①大理石?、阽娙槭、坼伖浮、茇悮ぁ、莸皻あ匏Ａ．①②③⑥ B．④⑤⑥C．①②③ D．①②③④⑤答案：D,9．向飽和Na2CO3溶液中通入足量CO2，結(jié)果有晶體析出，對析出晶體的原因分析不正確的是(　　)A．相同溫度下，Na2CO3的溶解度大于NaHCO3B．溶

30、液中溶劑減少了C．溶質(zhì)質(zhì)量增加了D．反應(yīng)過程放熱答案：D,10．將標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1.12 L CO2通入到100 mL NaOH溶液中，充分反應(yīng)后，減壓將溶液小心蒸干，得到不含結(jié)晶水的固體W，其質(zhì)量為5.08 g，則下列情況中符合題意的是(　　),(1)寫出A與F的化學(xué)式：A________，F(xiàn)________。(2)下列物質(zhì)中有一種與B物質(zhì)不屬于同一類，其他與B均屬于同一類，這一物質(zhì)是________。A．SO2 B．SO3

31、C．Na2O D．SiO2(3)D高溫情況下與水蒸氣恰好完全反應(yīng)生成E和F時，所得氣體的平均相對分子質(zhì)量是________。(4)寫出反應(yīng)②的化學(xué)方程式：__________________________。,12．(12分)實驗室有一種含有少量二氧化硅的石灰石樣品，某同學(xué)想準(zhǔn)確測定該樣品的純度。他取用2.0 g樣品于燒杯中，把200 mL某鹽酸分4次加入，充分作用后記錄燒杯中固體質(zhì)量(見下表)，請選擇合適的數(shù)據(jù)并計算：,(1)

32、寫出樣品中加入鹽酸后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：_______________________________。(2)該樣品的純度(含CaCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù))為________。(3)所取用的稀鹽酸的物質(zhì)的量濃度為________。,(4)如果該同學(xué)改用稀硝酸測定樣品純度，你認(rèn)為對結(jié)果有無影響？________；如果改用稀H2SO4，對結(jié)果有無影響？________，原因是______。,答案：(1)CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO

33、2↑＋H2O(2)90%　(3)0.27 mol·L－1　(4)無影響　有影響　因CaSO4微溶覆蓋在樣品表面，阻礙CaCO3與H2SO4進(jìn)一步反應(yīng),13．(13分)(2010年山東臨沂模擬)已知某固體混合物A由NaHCO3、KHCO3、MgCO3、CaCO3四種物質(zhì)中的兩種混合而成，通過推理和計算完成下列問題：(1)取A與足量鹽酸反應(yīng)，若保持總物質(zhì)的量不變，不論以何種比例混合，生成氣體的量均保持不變，則混合物A的組成情況

34、最多有________種(填數(shù)字)。,(2)取A與足量鹽酸反應(yīng)，若保持總質(zhì)量m(A)不變，不論以何種比例混合，生成氣體的量均保持不變，則A的可能組成是___和_____、____和____、________和________(可不填滿，也可補(bǔ)充)。(3)若先將A加熱，剩余固體再與足量鹽酸反應(yīng)，且將先后兩次生成的氣體分別通入足量澄清石灰水中，生成的沉淀均為10.0 g，則A中各物質(zhì)的物質(zhì)的量之和為________mol。(4)取a g

35、該混合物與足量鹽酸反應(yīng)生成CO2氣體的體積V的取值范圍是(標(biāo)準(zhǔn)狀況)________。,解析：(1)兩兩組合共有6種情況。(2)因NaHCO3與MgCO3的摩爾質(zhì)量均為84 g·mol－1，CaCO3與KHCO3的摩爾質(zhì)量均為100 g·mol－1，故總質(zhì)量不變，生成的CO2不變有兩組組合。(3)兩次均產(chǎn)生0.1 mol CO2，故A中含KHCO3和NaHCO3共0.2 mol。,14．(14分)某無色氣體，可能

36、含有H2、CO、HCl、CO2中的一種或幾種?，F(xiàn)將混合氣體依次經(jīng)過下列處理(假設(shè)每步均完全反應(yīng))：,試回答下列問題：(1)根據(jù)混合氣體經(jīng)過AgNO3溶液時的現(xiàn)象，說明原混合氣體中一定含有________。(2)原混合氣體中________(選填“可能”、“不可能”或“肯定”)含有H2氣體。(3)原混合氣體的組成可能是：________或________或________。答案：(1)HCl　(2)可能　(3)HCl和CO　HCl