碳的多样性(答).doc

第一节 碳的多样性
[知识回顾]
一、碳的多样性
碳元素
化合物
点燃
高温
点燃
同素异形体：金刚石、石墨、C60
单质
可燃性：C+O2 ======= CO2
化学性质
还原性：C+CO2 ======2CO
物理性质：无色、无味的气体，能溶于水
CO2
氧化性：CO2+2Mg ====2MgO+C
化学性质
酸性氧化物的通性：CO2+2NaOH=====Na2CO3+H2O
稳定性：受热不分解
Na2CO3
与酸反应：2H++CO=======H2O+CO2↑
不稳定性：受热易分解
溶解性：比Na2CO3小
NaHCO3 与酸反应：NaHCO3+HCl====NaCl+H2O+CO2↑
与酸、碱反应
与碱反应：NaHCO3+NaOH======Na2CO3+H2O
附1：
1、由同一种元素组成的性质不同的几种单质，互称为同素异形体。金刚石、石墨和C60是碳元素的同素异形体。
2、金刚石是无色透明的片状固体。其中，每个碳原子均与相邻的4个碳原子相连，形成正四面体结构。在自然界中硬度最大，不导电。
3、 石墨是深灰色、有金属光泽、不透明的片状固体。质软、有滑腻感。碳原子呈层状排列，每一层的碳原子形成平面正六边形。
4、 C60是灰黑色固体，形成球状结构，表面呈正六边形和正五边形。
附2：:碳及其化合物的转化关系如下图所示：写出相互转化的方程式。
C Na2CO3（CaCO3）

CO2

CO NaHCO3 [Ca(HCO3)2]

二、 Na2CO3和NaHCO3的性质比较
性质
Na2CO3
NaHCO3
俗称
纯碱或苏打
小苏打
色态
白色粉末
白色固体
溶解度
Na2CO3 > NaHCO3
与盐酸反应
Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+H20
NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O
NaHCO3与酸反应比Na2CO3更剧烈
与NaOH反应
不反应
NaOH+ NaHCO3= Na2CO3+ H2O
与BaCl2 溶液反应
BaCl2+Na2CO3=BaCO3+2NaCl
不反应
稳定性（加热）
稳定
不稳定，加热分解
相互转化

附3：Na2CO3和NaHCO3如何鉴别？
（1）加热比较：（仅用于固体的区别）分解产生气体并通入澄清石灰水变浑浊的是碳酸氢钠，无现象的是碳酸钠
（2）加酸反应比较：比较剧烈是碳酸氢钠
（3）滴加CaCl2、ＢaCl2溶液：（仅用于溶液的区别）产生白色沉淀的是碳酸钠，无现象的是碳酸氢钠。
5、 温室效应：由于人类的活动，特别是生产和生活中化石燃料大幅度增加，使大气中二氧化碳的含量猛增，破坏了自然界中原有平衡，导致全球气候变暖。
6、 高炉炼铁中碳的转化：过程是将铁矿石还原成金属铁的过程，原料是焦炭和铁矿石（主要成分是
Ｆe2O3）。但起还原作用的主要是一氧化碳。焦炭在炼铁过程中的两个作用：①燃烧提供热量；②用于制取还原剂CO
7、 在生活中，水壶中常常有水垢，它的主要成分之一是碳酸钙。自来水中存在Ca(HCO3)2,受热分解生成CaCO3，积聚在壶底，便形成水垢。相关化学方程式：____________________
练习（基础）
一、选择题
1．以下气体中会因与人体血红蛋白作用而引发中毒的是（ B ）。
A．Cl2 B．CO C．CO2 D．HCl
2．证明金刚石和石墨是同素异形体的事实是（ C ）。
A．它们熔点很高
B．它们都为固体
C．取等质量的金刚石和石墨在纯氧中充分燃烧生成惟一产物CO2，且质量相等
D．它们都难溶于水和一般溶剂
3．造成“温室效应”的原因是人类向大气排放了大量（ A ）。（各种气体的影响是什么）
  A．CO2    B．CO    C．SO2    D．NO2
4．近年来，科学家发现了一种新分子，它具有空心的类似足球状结构，化学式为C60，下列说法正确的是（ B ）。
A．C60是一种新型化合物 B．C60和石墨都是碳的同素异形体
C．C60与金刚石中碳原子的排列方式相同 D．C60的摩尔质量为720
5．除去混在碳酸钠粉末中的少量碳酸氢钠，最合理的方法是（ A ）。
A．加热 B．加入NaOH溶液 C．加入盐酸 D．加入CaCl2溶液
6．关于高炉炼铁原理的下列叙述中正确的是（ D ）。
A．铁矿石在高温下被氧化成铁 B．生铁中杂质被氧化(炼钢)
C．铁矿石在高温下被焦炭还原成铁 D．铁矿石在高温下被CO还原成铁
7．将珍珠放入稀盐酸中，有气泡产生，生成的气体能使澄清的石灰水变浑浊，则珍珠中含有下列离子中的（ C ）。
A．氯离子 B．硫酸根离子 C．碳酸根离子 D．氢氧根离子
8．为制备干燥、纯净的二氧化碳，将大理石和盐酸反应生成的气体先后通过装有下列物质的两个吸收装置，两个装置中应依次装有（ B ）。
A．水；无水氯化钙 B．饱和NaHCO3溶液；浓硫酸
C．浓硫酸；饱和Na2CO3溶液 D．饱和Na2CO3溶液；稀硫酸
9．下列反应的离子方程式为CO32-+2H+==H2O+CO2↑的是（ C ）。
A．实验室中用石灰石和盐酸反应制取CO2 B．碳酸氢钠和盐酸反应
C．碳酸钠和盐酸反应 D．碳酸钡与盐酸反应
10．为使以面粉为原料的面包松软可口，通常用碳酸氢钠作发泡剂，因为它（ B ）。
①热稳定性差 ②增加甜味 ③产生二氧化碳 ④提供钠离子
A．②③ B．①③ C．①④ D．③④
11．下列化合物与小苏打溶液反应，没有气体或沉淀生成的是（ A ）。
A．烧碱 B．硫酸氢钠 C．氢氧化钡 D．过氧化钠
12．碳纳米管是由单层或多层石墨而成的，它是一种具有广阔发展前景的新型材料。关于碳纳米管的叙述不正确的是（ A ）。
A．不导电 B．充分燃烧生成二氧化碳
C．它是碳元素的单质 D．它的性质和石墨的性质有相似处
13．已知天然气的主要成分CH4是一种产生温室效应的气体，等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应，前者大。下面是有关天然气的几种叙述：①天然气与煤、柴油相比是比较清洁的能源；②等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大；③燃烧天然气也是酸雨的成因之一。其中正确的是（ C ）。
A．①②③ B．只有① C．①② D．只有③
14．向澄清石灰水中通入CO2。下图中CO2的物质的量与沉淀的质量关系正确的是（图中纵坐标表示沉淀的质量，横坐标表示CO2的物质的量）（ A ）。

15．在不用指示剂的前提下，欲将含有盐酸的氯化钙溶液中的盐酸中和掉，最好选用下列物质中的（ C ）。
A．石灰水 B．生石灰粉末 C．石灰石粉末 D．熟石灰粉末
16．填空题
（1）实验室中检验CO2气体最方便的方法是将CO2气体通入饱和的澄清石灰水中，实验现象是_产生白色沉淀（或白色浑浊）__，相应的化学方程式为__  Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O __。 　
  （2）在宇宙飞船和太空站上工作的宇航员，在密闭的工作舱内需要吸入氧气，呼出CO2。飞船内可以使用一种物质，它能吸收CO2，并产生氧气，该物质是_ Na2O2__，其化学方程式为_2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑_。 
17．苏打和小苏打有着广泛应用，试从反应物用量角度分析下列问题并填空。
A．苏打 B．小苏打
  （1）做面条时为防止面粉较长时间储存变酸味，常加入适量的粉末，选用_ A _（填字母编号，下同），因为__因为中和等量的H+，Na2CO3比NaHCO3的用量少（质量比为53∶84）__。
  （2）作为泡沫灭火器的药品，选用_ B ___，因为__因为产生等量的CO2时，NaHCO3比Na2CO3的用量少（质量比为84∶106），且产生CO2的速率大。__。
  （3）用于洗涤餐具及实验室的玻璃仪器等，选用__ A __，因为__因为Na2CO3碱性强，洗涤效果好。_。（提示：二者水溶液均显碱性，且苏打的碱性强）。
  （4）治疗胃酸过多时，选用__ B __，因为__因为适量中和部分胃酸，若用苏打，碱性太强，有腐蚀性，不利于人的健康。_。
三、实验题
18．实验室可用下图所示装置进行CO和CO2混合气体的分离和干燥。已知a为止水夹，ｂ为分液漏斗丙的活塞。可供选用的试剂有：NaHCO3溶液、NaOH溶液、浓硫酸、无水氯化钙、稀硫酸。试回答：
（1）广口瓶甲中应放的试剂为 NaOH溶液，广口瓶乙中应放的试剂为 浓硫酸，分液漏斗丙中应放的试剂为 稀硫酸。
（2）第一步应先分离出 CO，分离时应先关闭 b （填“a”或“b”，下同），甲中发生反应的离子方程式是CO2+2OH-==CO32-+H2O__。
（3）第二步分离出 CO2时，先关闭 a ，打开 b ，发生反应的离子方程式为CO32- +2H +==CO2+H2O
四、计算题
19．向9.5g Na2CO3和NaHCO3的混合物中加入稀盐酸，到不再产生气体为止，恰好用去50ml稀盐酸，将生成的气体通入过量的石灰水中，得到沉淀10g，试计算：
①混合物中Na2CO3与NaHCO3各多少克？①5.3g 4.2g
②所用稀盐酸的物质的量浓度。②3mol·L-1
设Na2CO3和NaHCO3分别为x、y,则 106x +84y=9.5 x+y=0.1 x=0.05 y=0.05
练习（提高）
1． 10g含杂质的CaCO3和足量盐酸反应，产生了0.1mol CO2，杂质的组成可能是（ CD ）。
A．KHCO3和MgCO3 B．K2CO3和Na2CO3 C．MgCO3和Na2CO3 D．Na2CO3和NaHCO3
2．用等量的小苏打制取CO2：①煅烧法；②与足量酸作用，两种方法得到的CO2更多的是（ C ）。
A．无法比较 B．相等 C．①少于② D．①多于②
3．近期《美国化学会志》报道，中国科学家以二氧化碳为碳源，金属钠为还原剂，在470℃、80MPa下合成出了金刚石，具有深远的意义。下列说法错误的是（ B ）。
A．由二氧化碳合成金刚石是氧化还原反应 B．该反应中二氧化碳完全被还原为金刚石
C．钠被氧化最终生成碳酸钠 D．金刚石是碳的一种同素异形体
*4．常温下A和B两种物质组成的混合气体（A的相对分子质量大于B），经分析知混合气体只含有碳和氧两种元素，且无论以何种比例混合，碳和氧的质量之比总大于3/8，小于3/4，由此可确定A为 CO2 ，B为 CO ；若上述混合气体中碳、氧的质量比为2/3，则该混合气体中A与B的物质的量之比为 1:7 。
5． A、B、C、D、E五种物质的转化关系如右图：
（1）已知A为二元碱，其金属阳离子核外有18个电子，
写出各物质的化学式：
A:Ca(OH)2 B Ca(HCO3)2 ；C CaCO3；D CaCl2；E Na2CO3。
 （2）写出下列两个变化的离子方程式：
A→B： CO2+OH-==HCO3- ；
C→D： CaCO3+2H+==Ca2++H2O+CO2↑ 。

*6.现有100mL 1mol·L-1的碳酸钠溶液和100mL 1.25mol·L-1的盐酸。
 （1）若将碳酸钠溶液逐滴滴加到盐酸中，收集到的CO2的体积（标准状况下）为__1.40L ___。
 （2）若将上述盐酸逐滴加入到碳酸钠溶液中，反应完全后，CO2在溶液中的浓度为0．04mol·L-1，假定溶液的体积不变，收集到的CO2在标准状况下的体积为__ 0.38L ____，氯化钠的物质的量浓度为___ 0.5mol·L-1___。0.625
(1) Na2CO3—-------2HCl—--------- CO2
0.1（多） 0.125 22.4*0.125/2==1.40L
（2）Na2CO3 + HCl==NaHCO3 + NaCl NaHCO3 + HCl == NaCl + H2O + CO2
0.1 0.1 0.1 0.1 0.1（多） 0.025 0.025 0.025
200ml溶液溶解CO2 0.08mol，余0.025-0.08=0.017mol=0.38L
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