鲁科版必修1第3章第1节碳的多样性第1课时学案.docx
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鲁科版必修1第3章第1节碳的多样性第1课时学案
第1课时多种多样的碳单质广泛存在的含碳化合物
1•掌握Na2CO3和NaHCOs的主要性质。
2•掌握Na2CO3和NaHCOs的鉴别与除杂。
细读教材记主干
、多种多样的碳单质
1.碳在自然界中的存在
游离态:
如金刚石、石墨等
碳元素的存在形态化合态:
如二氧化碳、大理石等
2.同素异形体
(1)概念:
由同一种元素组成的性质不同的几种单质。
(2)实例:
O2与。
3、红磷与白磷、金刚石与石墨及060°
3.碳的同素异形体比较
、、、物质
内容
金刚石(C)
石墨(C)
C60
外观
无色透明晶体
深灰色、不透明的片状固
体
灰黑色固体
结构
由碳原子构成的正四面
r由平面六边形构成的层
由正六边形和正五边形
体结构
状结构
排列而成的球状分子
硬度
极高
质软,在纸上可留痕迹
导电性
不导电
易导电
不导电
、广泛存在的含碳化合物
1.含碳化合物
(1)有机物:
女口CH4、CH3COOH、淀粉等。
氧化物^liCOA'On等
碳酸盐:
如方斛石(CaCO3几白云石
[CaMgtCOa)2],菱镁矿MgCO3,菱铁矿
(FeCOy),纯碱或苏打<Na.COs)*小苏打
⑵
2.Na2CO3和NaHCO3
(1)两者都是白色固体。
(2)都能与盐酸反应。
Na2CO3与盐酸反应的离子方程式为:
CO厂+2H===H?
O+CO2±°
NaHCO3与盐酸反应的离子方程式为:
HCO^+H十===哉0+CO2丄。
3.Na2CO3和NaHCO?
性质的比较
碳酸盐
Na2CO3(碳酸钠)
NaHCO3(碳酸氢钠)
俗名
纯碱(或苏打)
小苏打
色、态
白色固体
白色固体
水溶性
溶解度较大
溶解度较小(比
Na2CO3的小)
与H+反应
CO—F2H===
CO2^+H2O
HCOt+H===
CO2f+H2O
与OH7反应
HCO3+OH===
COF+H2O
与石灰水反应
Ca2++COF
===CaCO3J
Ca2++OH7+HCO3===CaCO3J+H2O;
Ca2+2OH+
2HCO3===CaCO3J+co3+2H2O
与CaCl2
Ca2++COF
===CaCO3J
稳定性
稳定
2NaHCO3Na2C
O3+CO2f+H2O
相互转化
Na2CO3②加人5
NaHCO3
用途
制玻璃、造纸、试剂
等
发酵粉、治胃酸过多
等
[重点剖析]
1.Na2CO3溶液与盐酸反应
Na2CO3溶液与盐酸反应时,滴加顺序不同,实验现象不同,产生的CO2的量也可能
不同。
(2)不用其他试剂可将稀盐酸和Na2CO3溶液鉴别开。
[典例印证]
[例题1]有15mL2molL71的H2SO4溶液与15mL3molL一1的Na2CO3溶液,欲使其
反应产生CO2的量最多,则正确的操作是()
A.把两种溶液快速混合并不断搅拌
B•把两种溶液缓慢混合并不断搅拌
C.把H2SO4溶液滴加到Na2CO3溶液中
D.把W2CO3溶液滴加到H2SO4溶液中
[解析]n(H+)=0.015x2X2mol=0.06mol,
2_
n(CO3)=0.015X3mol=0.045mol。
因:
CO^->HCO_>CO2f,且n(CO3_) CO2最多,须把Na2CO3溶液滴加到H2SO4溶液中。 [答案]D 22 CO3_分步结合H+,待CO3_全部转化为HCO-后,若再有H+剩余,HCO-可再结合H +生成CO2。 2 (1)当n(CO3_)>n(H+),Na2CO3溶液滴入盐酸中有气体生成,反滴则无气体放出。 22 (2)当n(CO3_) (3)当n(H+)>2n(CO3_),无论滴加顺序如何,生成CO2一样多。 1.[双选]关于Na2CO3和NaHCO3的下列说法中正确的是() A.Na2CO3比NaHCOs易溶于水 B.NaHCO3比Na2CO3稳定 C.石灰水能和NaHCO3反应,不与Na2CO3反应 D.等物质的量的Na2CO3和NaHCOs与盐酸完全反应,消耗盐酸的物质的量之比为2: 1 解析: 选A、DNa2CO3比NaHCO3的溶解度大,故A项正确;Na2CO3与NaHCO3分 别与HCI反应时根据方程式Na2CO3+2HCI===2NaCI+CO2f+出0;NaHCO3+HCI===NaCI +CO2f+H2O得知消耗HCI为2: 1,故D项正确。 [重点剖析] 1.鉴别 原理 步骤 有关化学方程式 取少量样品加热,能 △ 利用二者的热稳定性 够产生使澄清石灰水 2NaHCO3— 不同 变浑浊的气体的为 A Na2CO3+CO2+ NaHCO3,无明显现象 H2O 的为Na2CO3 CaCC^v+HZO 的为Na2CO3匚厲TKHlh CaCC^v+II2O 续表 原理 步骤 有关化学方程式 利用二者与少量盐酸反应的 现象不同 取少量的样品于试管中,溶于水并配成稀溶液,分别逐滴加入稀盐酸,立即有气体产生的是NaHCO3,在加入一定量的稀盐酸后,才逐渐有气体产生 的溶液是Na2CO3 NaHCO3+HCI===NaCI+ H2O+CO2; W2CO3+HCI(少量) ===NaHCO3+NaCI 利用与Ca2+能否产生沉淀 取二者少量制成溶液,加入 CaCl2溶液,有沉淀生成的为 Na2CO3,无沉淀生成的为 NaHCO3 Na2CO3+CaCl2===CaCO3+ 2NaCI 2•除杂(括号内为杂质) Na2CO3(NaHCO3) NaHCO3(Na2CO3) 固体 加热2NaHCO3=====Na2CO3 +H2O+CO2f 加水制成饱和溶液,通入足量 CO2,结晶过滤 溶液 加适量NaOH溶液: Na2CO3 +出0+CO2===2NaHCO3 通入CO2;NaHCO3+ NaOH===Na2CO3+出0 [特别提醒] 区别Na2CO3和NaHCO3不能用Ba(OH)2[或Ca(OH)2]溶液,原因是二者均能产生沉淀: Na2CO3+Ba(OH)2===BaCO3J+2NaOH, 2NaHCO3+Ba(OH)2===BaCO3J+Na2CO3+2出0。 [典例印证] [例题2]现有两瓶白色固体化学药品,一瓶为Na2CO3,另一瓶为NaHCO3。 下列方法 中无法将其鉴别的是() A.加热 B.两者分别与同浓度的稀盐酸反应 C.溶于水,加入CaCl2溶液 D.两者分别加入NaOH溶液或Ba(OH)2溶液 [解析]加热时,试管内壁有较多水珠生成,且生成使澄清石灰水变浑浊的气体的是 NaHC03,A项可以。 与同浓度的稀HCI反应,可根据产生气泡的速度不同鉴别,B项可以。 Na2CO3与CaCl2反应生成沉淀,NaHC03与CaCb不反应,C项可以。 两者与氢氧化钠溶液混合后均没有明显现象,与Ba(OH)2都能反应,都有白色沉淀生成,现象完全相同,D项无 法鉴别。 [答案]D 2.有两试管分别装有Na2CO3和NaHCOs溶液,下列操作或判断正确的是() 万案 操作 判断 A 分别加入澄清石灰水 产生沉淀者为Na2CO3 B 分别加入等浓度的稀盐酸 反应较剧烈者为Na2CO3 C 分别加入CaCl2溶液 产生沉淀者为Na2CO3 D 逐滴加入等浓度的盐酸 立即产生气泡者为Na2CO3 解析: 选CA项,发生的反应分别为: Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3J+2NaOH,2NaHCO3+Ca(OH)2===CaCO3J+Na2CO3+2出0,两者现象相同(产生白色沉淀);B项,滴加等浓度的稀盐酸时NaHCO3溶液反应较剧烈;C项,Na2CO3与CaCb发生反应: Na2CO3+CaCl2===CaCO3J+2NaCI,产生白色沉淀,NaHCO3与CaCb不反应;D项,逐滴加入盐酸时,NaHCO3立即产生气泡,Na2CO3开始无气泡产生,过一会儿才产生气泡。 题组一碳单质及其化合物 1.下列说法中正确的是() A.金刚石、石墨和C60性质不同的根本原因是所含碳原子的数目不同 B.金刚石、石墨和C60在氧气中完全燃烧都生成二氧化碳 C.C60和P4互为同素异形体 D.H2O和H2O2互为同素异形体 解析: 选B金刚石、石墨和C60性质不同的根本原因是结构不同,与所含碳原子数的 多少无关,A项错误;同素异形体是由同种元素组成的不同单质,而C60和P4是由不同元素 组成的不同单质,故二者不属于同素异形体,C项错误;H2O和H2O2属于化合物而非单质, D项错误。 2.气体X与赤热的炭反应得到一种无色气体Y,丫和灼热的氧化铁反应又得到X和铁, 则X和Y依次是() A.CO、CO2B.H2O(g)、H2 解析: 选DY能将FQ2O3还原为Fe,则Y具有还原性,又知Y是炭与气体X生成的,故Y为CO,X为CO2。 3•用短线连接I和H中相应的物质和用途 A.C60 B.金刚石①做电池的电极 C.石墨 2做多电路电车滑块 3做书写用的铅笔的笔芯 4用做车轮及船轴润滑剂 5用做刀具、钻具、轴承、拉丝模、硬 度计压痕器、锯片等 6制作饰品 7可做为新型催化剂或催化剂载体 解析: 碳元素存在金刚石、石墨和C60等多种同素异形体,由于它们的颜色、光泽、透明度、质地、导电性等物理性质不同,决定了它们有不同的用途。 石墨质软,具有润滑性和导电性,所以石墨可以用于制作铅笔芯、电极、电车滑块、润滑剂等;金刚石具有晶莹剔透、硬度大等性质,所以可用做装饰品和磨具等;C60具有的某些特性,有可能成为新型的催化 剂或催化剂载体。 答案: A—⑦B—⑤⑥C—①②③④ 题组二Na2CO3和NaHCO3的性质 4.判断正误 ⑴可用氢氧化钙溶液鉴别Na2CO3与NaHCO3。 () ⑵将CO2气体通入Na2CO3溶液中,一定有晶体析出。 () (3)可用加热的方法除去Na2CO3固体中的NaHCOs杂质。 () ⑷分别与等浓度的盐酸反应时,Na2CO3比NaHCO3反应更剧烈。 () ⑸Na2CO3可用于制发酵粉及治疗胃酸过多。 () 答案: (1)x (2)x(3)V⑷x(5)X 5•下列各组物质的无色溶液,不用其他试剂即可鉴别的是() A.Ca(OH)2,Na2SO4,Na2CO3 B.NaHCO3,Ba(OH)2,H2SO4 C.HCl,NaOH,NaHSO4 D.Ca(OH)2,NaCO3,BaCl2 解析: 选BA项,溶液相互滴加时,Na2SO4滴入另外两种溶液中无明显现象,Ca(OH)2 和Na2CO3相互滴加现象相同,即产生大量沉淀,无法鉴别溶液;B项,溶液相互滴加能产 生两种白色沉淀的是Ba(OH)2,向两种白色沉淀中分别滴加NaHCOs或H2SO4,能够将一种 白色沉淀溶解的是H2SO4;C、D两项的溶液相互滴加时,也无法鉴别。 、选择题 1.如果国际社会能够就温室效应气体减排达成《后京都议定书》,到2020年发达国家 整体上会减排30%。 大气中CO2的含量增加会引起“温室效应”,自然界消耗CO2的反应 士亜阜/ 主要是 A.CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O B.CaCO3+CO2+H2O===Ca(HCO3)2 光 C.6CO2+6H20叶绿素〉C6Hi2O6(葡萄糖)+6O2 高温 D.CO2+C=====2CO 解析: 选C光合作用是自然界中消耗CO2的主要反应。 2.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.Na2O和Na2O2D.氧气和臭氧 解析: 选C同素异形体的研究对象是单质。 3.下列各组物质不用任何外加试剂,只用胶头滴管和试管就能鉴别的是() A.AgNO3溶液和NaCl溶液 B.BaCl2溶液和KHSO4溶液 C.CaCl2溶液和Na2CO3溶液 D.Na2CO3溶液和盐酸 解析: 选D不用外加试剂,只用胶头滴管和试管就能鉴别,必须是两种溶液改变顺序 互相滴加出现不同的现象才能鉴别。 D项,Na2CO3溶液滴入盐酸中: Na2CO3+2HCl===2NaCl +CO2T+H2O,盐酸滴入Na2CO3溶液中时: HCI+Na2CO3===NaCl+NaHCO3>NaHCO3+HCI===NaCI+CO2T+H2O。 4.下列离子组在溶液中能大量共存的是() A.Na+、Ca2+、HCO3-、CO32- ++2-- B.K+、H+、CO23-、HCO3- C.Na、Ba、HCO3、OH D.Ca2+、Ba2+、C「、HCO3 解析: 选DA项,Ca2++CO2-===CaCO3^;B项,H++HCOf===CO2t+出0,2日++COp===CO2t+出0;C项,HCOf+OH-===CO3-+出0,Ba2++CO;-===BaCO3「 5.[双选]关于Na2CO3和NaHCO3的说法中,正确的是() A.Na2CO3的溶解度在相同条件下比NaHCOs的溶解度大,NaHCOs比NazCOs稳定 B.Na2CO3既可与CaCl2溶液反应,也可与石灰水反应 C.NaHCO3既可与CaCl2溶液反应,也可与石灰水反应 D.等物质的量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸反应,消耗HCI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 解析: 选B、D稳定性与溶解性无关,A不对;Na2CO3+CaCb===CaCO3J+2NaCI, Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3J+2NaOH,B对。 NaHCO3与CaCl2溶液不反应,与石灰水反应生成CaCO3沉淀,C不对。 Na2CO3+2HCI===2NaCI+H2O+CO2t,NaHCO3+HCI===NaCI +H2O+CO2t,当n(Na2CO3)=n(NaHCO3)时,消耗n(HCI)之比为2: 1,放出CO2气体物质的量相等,D对。 6.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 解析: 选C反应过程可表示为: 先: CO;-+H+===HCOy;后: HCOj+H+===H2O+CO2t。 所以c(HCOy)先增大后减小。 7.为了检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度,现将g样品加热,其质量 2NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O m(减少) 变为W2g,则该样品的纯度(质量分数)是() 84W2—53w1 A A.31W1 84w1—W2 B.31W1 73w2—42w1C. 31W1 115w2—84w1 D.31W1 解析: 选A 2X84 106 62 W1—W2 84wi-wi\ 解得x=31,将其带入下式可得: wi—x84w2—53wi w(Na2CO3)=气厂=一31W—,A项正确。 &不用任何试剂就能鉴别的一组物质是() A.Na2CO3和NaHCO3B.Na2CO3和NaCI C.Na2CO3和盐酸D.NaHCO3和盐酸 解析: 选C将盐酸逐滴滴加到Na2CO3溶液中,开始时无气体生成,而将Na2CO3溶 液滴加到盐酸中时,开始便有气体生成,滴加顺序不同,现象不同,不用其他试剂就能鉴别。 9.关于Na2CO3和NaHCO3性质的说法不正确的是() A.热稳定性: NaHCO3 B.在水中的溶解性: NaHCO3 C.与盐酸反应的速率: NaHCO3 D.等物质的量的W2CO3、NaHCO3分别与足量盐酸反应产生的CO? 质量相同 解析: 选CNa2CO3加热不分解,NaHCO3加热可分解: 2NaHCO3=====Na2CO3+H2O+CO2f,A项正确;相同条件下Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度,B项正确;NaHCOs与盐酸反应速率比Na2CO3快,C项错;由反应Na2CO3+2HCI===2NaCI+H2O+CO2T,NaHCO3+HCI===NaCI+H2O+CO2T可知,当Na2CO3、NaHCO3物质的量相同时,与足量盐酸反应,产生的CO2相同,D项正确。 10.为除去括号内的少量杂质,所选用的试剂或方法不正确的是() A.Na2CO3溶液(NaHCO3),加入适量的NaOH溶液 B.NaHCO3溶液(Na2CO3),通入过量的CO2气体 C.Na2O2粉末(Na2O),将混合物在空气中加热 D.Na2CO3溶液(Na2SO4),加入适量的Ba(OH)2溶液,过滤 解析: 选DNaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O,由于NaOH适量,A项可以将少量的NaHCO3除去;Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3,B项可以将少量的NazCOs转化为NaHCO3而除去;2Na2O+O2=====2Na2O2,C项可以将少量的Na? 。 转化为Na2O2而除去;NazCOs+Ba(OH)2===BaCO3J+2NaOH,Na2SO4+Ba(OH)2===BaSO4J+2NaOH,D项不能将杂质第9页 除去。 11.现加热5g碳酸钠和碳酸氢钠的混合物,使碳酸氢钠完全分解,混合物质量减少了 0.31g,则原混合物中碳酸钠的质量为() A.3.38gB.4.58g C.4.16gD.4.41g 解析: 选C碳酸钠较稳定,加热不分解,只有碳酸氢钠分解,设混合物中含有xg NaHC03,贝U 2NaHC03=====Na2CO3+CO2f+H2OAm 2X84g62g xg0.31g △ 解之得: x=0.84,所以m(Na2CO3)=5g-m(NaHCO3)=5g—0.84g=4.16g。 12.在10mL0.01molL—•的Na2CO3溶液中,不断搅拌下逐滴加入1.2mL0.05molL-— 1的盐酸,完全反应后,在标准状况下生成CO2的体积为() A.1.34mLB.2.24mL C.0.672mLD.0 解析: 选D在溶液中,CO3-与H+的反应分两步进行: CO3-+H+===HCO—,HCO- +H+===H2O+CO2? 。 由于n(C。 2-)=10X10—3X0.01mol=1x10—4mol,n(H+)=1.2X 10—3x0.05mol=6X10—5mol,故只能发生第一步反应。 二、非选择题 13.某同学拟用50mLNaOH溶液吸收CO2气体制备Na2CO3溶液。 为了防止通入的 CO2气体过量生成NaHCOs,他设计了如下实验步骤: 1用25mLNaOH溶液吸收过量的CO2气体,至CO2气体不再溶解; 2小心煮沸溶液1〜2min; 3在得到的溶液中加入另一半(25mL)NaOH溶液,使溶液充分混合。 (1)他能否制得较纯净的Na2CO3溶液? 。 理由是。 (2)按他的设计,第①步实验装置如图所示。 装置A中使用的试剂是石灰石和盐酸溶液。 装置B使用的试剂是,作用是。 (3)有人认为实验步骤②③的顺序对调,即先混合再煮沸更合理,你认为对吗? 。 为什么? 。 解析: 用NaOH溶液与CO2气体制备Na2CO3溶液,不能直接通过吸收CO2气体来制备, 因为若CO2气体过量则混有NaHCOs杂质;若CO2气体不足,则有部分NaOH不能转化为 第10页 Na2CO3。 因而应当将一半NaOH与过量C02气体反应生成NaHCOs,再与另一半NaOH恰 好反应,全部生成Na2CO3。 答案: ⑴能用一半NaOH溶液生成NaHCOs,另一半NaOH和NaHCO? 1: 1正好生成Na2CO3 (2)NaHCO3饱和溶液除CO2气体中的HCI气体 ⑶不对多余的CO2不除去会有NaHCO3生成 14.向200mL某物质的量浓度的NaOH溶液中缓慢通入一定量的CO2,充分反应后,得到Na2CO3和NaHCO? 的混合溶液。 向上述所得溶液中,逐滴滴加2mol的盐酸,所 得气体的体积与所加盐酸的体积关系如图所示: (1)OA段、AB段发生反应的离子方程式分别为、。 (2)B点时,反应所得溶液中溶质的物质的量浓度是。 解析: (1)Na2CO3和NaHCO3的混合溶液中滴加盐酸,Na2CO3先发生第一步反应Na2CO3 +HCI===NaCI+NaHCO3,反应完全后NaHCO3发生第二步反应NaHCO3+HCI===NaCI+ 0.6mol 0.5L 1 =1.2moI。 CO2? +H2O。 (2)B点表明Na2CO3、NaHCO3恰好完全反应生成NaCI溶液,根据CI-守恒,n(NaCI)=n(HCI)=2moIL一1x300mLx10-3lmL-1=0.6moI,溶液体积可视为原NaOH 溶液和滴加盐酸溶液体积之和 V=200mL+300mL=500mL=0.5L。 c(NaCI)=n= 答案: (1)CO3「+H+===HCO3HCO3+H+===CO2t+H2O (2)1.2moI1 15.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
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