2022届高考化学一轮复习-第3章-自然界中的元素-第1节-碳的多样性教案-鲁科版.doc

2022届高考化学一轮复习 第3章 自然界中的元素 第1节 碳的多样性教案 鲁科版2022届高考化学一轮复习 第3章 自然界中的元素 第1节 碳的多样性教案 鲁科版年级：姓名：- 19 -第1节碳的多样性考纲定位要点网络1.了解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.了解常见碳元素单质及其重要化合物对环境的影响。碳单质及其氧化物知识梳理1同素异形体(1)定义：由同一种元素组成的性质不同的几种单质。(2)实例：氧元素的同素异形体有O2和O3；磷元素的同素异形体有红磷和白磷。2多种多样的碳单质(1)碳的三种常见同素异形体单质的结构 金刚石：立体网状结构；石墨：层状结构；C60：足球形分子物理性质金刚石：熔点很高、硬度很大；石墨：硬度较小、电的良导体用途金刚石用于制造切割刀具，石墨用于制造电极、铅笔芯。C60可作催化剂或催化剂载体(2)碳的化学性质(写出有关化学方程式)3碳的氧化物(1)一氧化碳物理性质：无色无味的气体，难溶于水，有毒。化学性质a可燃性：2COO22CO2；b还原性：与Fe2O3反应Fe2O33CO2Fe3CO2。(2)二氧化碳物理性质：无色无味的气体，密度比空气大，可溶于水。化学性质用途：化工原料、灭火剂。干冰用作制冷剂、人工降雨。实验室制取原理：CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O。辨易错(1)实验室制备CO2时，常用大理石与稀硫酸进行反应。()(2)可以使用启普发生器作为发生装置制CO2。()(3)用饱和Na2CO3溶液除去CO2中的HCl。()(4)金属镁着火时，可以用干冰灭火。()答案(1)(2)(3)(4)知识应用用化学方程式回答下列问题。(1)除去CO中混有的少量CO2：_。(2)除去CO2中混有的少量CO：_。(3)除去CO2中混有的少量HCl：_。(4)水煤气的制备反应方程式：_。(5)将2 mol CO2通入含3 mol NaOH的溶液中，反应的化学方程式：_。答案(1)CO22NaOH=Na2CO3H2O(2)CuOCOCuCO2(3)NaHCO3HCl=NaClCO2H2O(4)CH2O(g)COH2(5)2CO23NaOH=Na2CO3NaHCO3H2O命题点1CO2与NaOH溶液反应产物的判断1在标准状况下，将3.36 L CO2气体通入200 mL 1.00 molL1 NaOH溶液中，充分反应后溶液中c(CO)与c(HCO)的比值为(不考虑CO、HCO的水解)()A11 B12C21D13Bn(CO2)0.15 mol，n(NaOH)0.2 mol，n(CO2)n(NaOH)34，其反应的离子方程式：3CO24OH=CO2HCOH2O，故c(CO)c(HCO)12。2在标准状况下，将4.48 L CO2通入100 mL 3 molL1的NaOH溶液中，溶液中的溶质为_，其物质的量之比为_。解析n(CO2)0.2 mol，n(NaOH)0.3 mol，n(CO2)n(NaOH)23，可发生反应2CO23NaOH=Na2CO3NaHCO3H2O。答案Na2CO3、NaHCO311数轴法判断CO2与强碱(OH)反应的产物当n(OH)n(CO2)的值不同时产物如下：命题点2CO、CO2的有关性质探究3(2019信阳模拟)为检验二氧化碳气体中是否混有一氧化碳，某课外兴趣小组的同学设计了如图所示的实验装置：根据装置回答问题：(1)A装置的作用是_。(2)C中发生反应的方程式为_。(3)B装置的作用是_。(4)若实验时观察到_，则证明原气体中一定含有一氧化碳。(5)该装置从安全角度考虑应如何改进？_。答案(1)吸收CO2，防止干扰CO检验(2)COCuOCuCO2(3)检验CO2是否除尽(4)B中无明显现象，装置C中黑色粉末变成光亮的红色，D中澄清石灰水变浑浊(5)在装置C、D之间加一防倒吸装置，装置D加CO处理装置检验CO2中CO是否存在的思维模板各装置的作用是：A除去混合气体中的CO2B检验混合气体中CO2是否除尽C除去气体中的水蒸气DCO还原CuO：COCuOCuCO2E安全瓶，防倒吸F验证CO的氧化产物CO2G除去尾气中的CO，防止污染环境确定混合气体中含有CO的实验现象是：D中的物质由黑色变成光亮的红色，B中无明显现象，F中的澄清石灰水变浑浊。碳酸钠与碳酸氢钠知识梳理1Na2CO3与NaHCO3的性质及应用(1)Na2CO3与NaHCO3的比较(用离子方程式表示)名称碳酸钠(Na2CO3)碳酸氢钠(NaHCO3)俗名纯碱或苏打小苏打主要性质水溶性易溶于水，溶液呈碱性易溶于水(但比Na2CO3溶解度小)，溶液呈碱性稳定性受热难分解受热易分解，其分解反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3CO2H2O与H反应COH=HCO、HCOH=CO2H2OHCOH= CO2H2O与碱反应NaOH不反应HCOOH= COH2OCa(OH)2 (石灰水)Ca2CO=CaCO3HCOCa2OH=CaCO3H2O(碱过量)、Ca22OH2HCO=CaCO3CO2H2O(碱不足)与盐反应CaCl2Ca2CO=CaCO3不反应硫酸铝2Al33CO3H2O=2Al(OH)33CO2Al33HCO=Al(OH)33CO2注意：Na2CO3粉末在潮湿空气中逐渐形成晶体Na2CO310H2O，Na2CO310H2O在干燥空气中又风化为Na2CO3粉末，上述转化为化学变化。(2)Na2CO3、NaHCO3的用途Na2CO3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。NaHCO3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。辨易错(1)Na2CO3、NaHCO3溶于水中，对水的电离有抑制作用。()(2)Na2CO3、NaHCO3溶液可以用Ba(OH)2溶液鉴别。()(3)将稀盐酸逐滴滴入Na2CO3溶液中立即产生气体。()(4)苏打和小苏打均与酸反应，故二者均可用治疗胃酸过多。()(5)除去CO2中的HCl气体，可将气体通入饱和Na2CO3溶液中。()答案(1)(2)(3)(4)(5)2Na2CO3、NaHCO3的工业制备侯氏制碱法(1)工艺流程(2)反应原理产生NaHCO3的反应：NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl。产生Na2CO3的反应：2NaHCO3Na2CO3CO2H2O。(3)循环使用的物质：NaCl、CO2。(4)该生产的副产品是NH4Cl，可用作肥料。深思考往饱和食盐水中依次通入足量的NH3、CO2(氨碱法)，而不先通CO2再通NH3的原因是_。答案由于CO2在NaCl溶液中的溶解度很小，先通入NH3使食盐水呈碱性，能够吸收大量CO2气体，产生较高浓度的HCO，才能析出NaHCO3晶体知识应用1(1)小苏打单独用作蒸馒头的膨松剂，膨松效果不很好，如果用小苏打的同时加入一定量食醋，效果很好。其原理是_(写出化学方程式)。(2)酵头发酵用于蒸馒头时，往往馒头有酸味，故在和面团时加入苏打水，其原因是_(用文字说明)答案(1)NaHCO3CH3COOH=CH3COONaCO2H2O(2)苏打水具有碱性，能与酸性物质反应，减小酸性2患有胃溃疡的病人不能服用小苏打药品的原因是什么？答案若服用小苏打药品，胃中的酸与小苏打反应生成CO2气体，加重胃溃疡。命题点1Na2CO3、NaHCO3的性质及应用1下列有关Na2CO3和NaHCO3比较中，不正确的是()A热稳定性：Na2CO3NaHCO3B相同温度下，0.1 molL1盐溶液的pH：Na2CO3NaHCO3C等质量的碳酸钠和碳酸氢钠分别与足量盐酸反应放出气体的量：Na2CO3NaHCO3D相同温度下，同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液分别与0.1 molL1盐酸反应，NaHCO3反应更剧烈。2纯碱和小苏打是厨房中两种常见的用品，它们都是白色固体，下列区分这两种物质的方法中正确的是 ()A分别用砂锅加热两种样品，全部分解挥发没有残留物的是小苏打B用洁净铁丝蘸取两种样品在煤气火焰上灼烧，使火焰颜色发生明显变化的是小苏打C用两只小玻璃杯，分别加入少量的两种样品，再加入等量的食醋，产生气泡快的是小苏打D先将两种样品配成溶液，分别加入澄清石灰水，无白色沉淀生成的是小苏打 C小苏打NaHCO3受热分解生成Na2CO3、H2O和CO2，有Na2CO3残留，A项错误；纯碱和小苏打的火焰颜色均为黄色，B项错误；二者的溶液中分别加入澄清石灰水，均有CaCO3沉淀生成，D项错误。3为除去括号内的杂质，所选用的试剂或方法不正确的是()ANa2CO3溶液(NaHCO3)，选用适量的NaOH溶液BNaHCO3溶液(Na2CO3)，应通入过量的CO2气体CNa2O2粉末(Na2O)，将混合物在氧气中加热DNa2CO3溶液(Na2SO4)，加入适量Ba(OH)2溶液，过滤DBa(OH)2与Na2CO3和Na2SO4均发生化学反应生成白色沉淀，不符合除杂的要求。(1)Na2CO3与NaHCO3的相互转化 (2)Na2CO3和NaHCO3的鉴别方法注意：鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液时不能用Ba(OH)2溶液或石灰水。命题点2Na2CO3与NaHCO3与酸反应的图像分析典例导航向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1 molL1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0a范围内，只发生中和反应Bab段发生反应的离子方程式为CO2H=CO2H2OCa0.3D原混合溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为12思路点拨H与OH、CO、HCO反应的先后顺序为OHCOHCO 答案CNa2CO3、NaHCO3、NaOH及其混合物与盐酸反应的图像分析向某溶液(Na2CO3或NaHCO3或NaOH)中逐滴加入盐酸，消耗HCl的物质的量与产生CO2的物质的量的关系如图所示：(1)若OA0，则溶液中所含溶质为NaHCO3，涉及反应的离子方程式为HCOH=CO2H2O。(2)若OAAB，则溶液中溶质为Na2CO3，涉及的离子反应为OA：COH=HCO，AB：HCOH=CO2H2O。(3)若OAAB，则溶液中溶质为Na2CO3和NaHCO3，涉及的离子反应同(2)。(4)若OAAB，则溶液中溶质为NaOH、Na2CO3，涉及的离子反应为OA：OHH=H2O，COH=HCO，AB：HCOH=CO2H2O。4分别取等物质的量浓度的氢氧化钠溶液各100 mL，再通入一定量的CO2，随后分别各取20 mL溶液，向其中逐滴滴入0.2 molL1的盐酸，在标准状况下产生CO2的体积(y轴)与所加入盐酸的体积(x轴)的关系如图所示(分A、B两种情况)：AB(1)在A情况下，溶质是_。(填化学式)，其物质的量之比为_。(2)在B情况下，溶质是_。(填化学式)，其物质的量之比为_。(3)原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为_。解析对于A，第一阶段消耗的酸是第二阶段的2倍，可知第一阶段反应为HOH=H2O、COH=HCO，第二阶段反应为HCOH=CO2H2O，由此推知A情况的溶液中n(NaOH)n(Na2CO3)11。同理分析B情况的溶液中，n(Na2CO3)n(NaHCO3)11。根据最终生成NaCl，n(NaOH)n(HCl)0.15 L0.2 molL10.03 mol，c(NaOH)1.5 molL1。答案(1)NaOH、Na2CO311(2)Na2CO3、NaHCO311(3)1.5 molL1命题点3情境创新题5.如图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。下列操作正确的是()Aa通入CO2，然后b通入NH3，c中放碱石灰Bb通入NH3，然后a通入CO2，c中放碱石灰Ca通入NH3，然后b通入CO2，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉Db通入CO2，然后a通入NH3，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉C侯氏制碱法的原理是向饱和的NaCl溶液中先通入NH3，然后通入CO2，利用生成的碳酸氢钠溶解度小而析出。 由于NH3在水中的溶解度大所以先通NH3，但为了防倒吸，所以a通入NH3，然后b通入CO2，考虑NH3的尾气处理所以选择放蘸稀硫酸的脱脂棉，即C选项正确。碳的重要化合物的实验探究含碳化合物的定量测定及性质实验探究，如Na2CO3、NaHCO3的含量测定，CO、CO2的性质实验探究等，能够很好地考查学生的化学素养，体现“科学探究与创新意识”的核心素养。利用如图所示装置来测定纯碱(含少量NaCl)样品中Na2CO3的质量分数(铁架台、铁夹等在图中均已略去)。实验步骤如下：a按图连接装置，并检查气密性；b准确称得盛有碱石灰的干燥管D的质量为83.4 g；c准确称得6.0 g纯碱样品放入容器中；d打开分液漏斗的旋塞，缓缓滴入稀硫酸，至不再产生气泡为止；e打开弹簧夹，往试管A中缓缓鼓入空气数分钟，然后称得干燥管D的总质量为85.6 g。(1)若d、e两步的实验操作太快，则会导致测定结果_(填“偏大”或“偏小”)。(2)装置A中试剂X应选用_，作用是_。(3)E装置的作用是_。(4)根据实验中测得的有关数据，计算纯碱样品中Na2CO3的质量分数为_(结果保留到小数点后一位)。思路点拨审题时应注意考虑生成的CO2完全被D吸收；考虑空气的成分中含CO2；考虑碱石灰吸收CO2的程度等。根据关系式：Na2CO3CO2可求出Na2CO3的有关量。解析(1)反应过快会使产生的CO2气体不能完全被D装置中碱石灰吸收；快速鼓入空气，也会使装置内残留CO2不能被D装置中碱石灰完全吸收，则测得的CO2质量偏小，测定结果偏小；(2)鼓入空气，可把残留在装置B、C中的CO2赶出由D中碱石灰吸收，因为空气中含有CO2，因此应把鼓入空气中的CO2吸收处理，所以装置A应放入NaOH溶液；(3)如果D装置直接与外界空气相连通，则空气中的H2O(g)和CO2会对测定结果带来影响，所以装置E的作用是防止空气中H2O(g)和CO2进入装置D中；(4)反应中放出CO2气体的质量85.6 g83.4 g2.2 g，设消耗碳酸钠的质量为x，Na2CO3CO210644x2.2 g解得x5.3 g纯碱样品中Na2CO3的质量分数100%88.3%。答案(1)偏小(2)NaOH溶液吸收空气中的CO2(3)防止空气中的CO2和H2O(g)进入装置D中(4)88.3%Na2CO3纯度测定的方法(1)气体法：原理：Na2CO3H2SO4=Na2SO4CO2H2O，通过测量CO2的质量或体积确定Na2CO3的质量。实验操作：向m g纯碱样品中加入足量的稀硫酸，准确测量产生CO2气体的体积为V mL(已折算为标准状况)或CO2的质量为a g。计算式：纯度100%或100%(2)沉淀法：测定原理：Na2CO3BaCl2=BaCO32NaCl。依据BaCO3沉淀的质量，确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。实验操作：先将m g纯碱样品溶于水配成溶液，向溶液中加入过量的BaCl2溶液，经过滤、洗涤、干燥得BaCO3沉淀的质量为n g。计算：纯度为100%。小苏打长期放置在空气中会变质(部分转变为Na2CO3)，某研究小组欲测定某小苏打样品中NaHCO3的质量分数，设计如下实验方案：.加热分解法利用下图甲装置，充分加热小苏打样品。(1)仪器a的名称为_。(2)在实验过程中，需要测量的实验数据有：仪器a的质量；_；_。甲乙.测量气体体积法利用图乙装置，测定反应生成气体的体积。(1)组装好仪器后，首先进行的操作为_。(2)导管g的作用为_。(3)为了减小实验误差，B、C中最好用 _溶液代替水。(4)待反应结束，气体冷却至室温后，利用图示装置读取气体体积时，应注意的事项有：_；_。(5)若所取样品的质量为m g，反应前滴定管C的读数为V1 mL，反应结束后滴定管C的读数为V2 mL，则样品中NaHCO3和Na2CO3的物质的量之和为_(气体体积均已换算为标准状况下的体积)。解析.(1)仪器a是坩埚。(2)还需要测量的实验数据有“加热前，仪器a和样品的总质量”和“加热冷却后，仪器a和残留物的总质量”。.(1)涉及气体的实验装置，连接好后首先要检查装置气密性。(2)导管g的作用是平衡分液漏斗与锥形瓶内的气压，使液体顺利流下；滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的气体体积误差。(3)由于生成的二氧化碳溶于水，易造成误差，所以采用饱和NaHCO3溶液代替水，从而减小误差。(4)读数时上下移动C管，使B、C两管液面相平，减小由于压强不同引起的体积误差；读数时视线与凹液面最低处相平，减小由于读数引起的体积误差。(5)根据碳原子守恒，1 mol碳原子对应1 mol二氧化碳；二氧化碳的物质的量为 mol，所以样品中NaHCO3和Na2CO3的物质的量之和为 mol。答案.(1)坩埚(2)加热前，仪器a和样品的总质量加热冷却后，仪器a和残留物的总质量.(1)检查装置气密性(2)平衡分液漏斗与锥形瓶内的气压，使液体顺利流下；滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的气体体积误差(3)饱和NaHCO3(4)读数时应上下移动C管，使B、C两管液面相平读数时视线与凹液面最低处相平(5) mol草酸及其盐草酸是重要的二元羧酸，在生活中应用广泛，是近几年高考试题常用载体，通过对草酸及其盐性质的考查，体现“科学探究与创新意识”的核心素养。1草酸的性质草酸的化学式为H2C2O4，草酸晶体的化学式为H2C2O42H2O。(1)弱酸性：草酸为二元弱酸，酸性比醋酸的酸性强，电离方程式为H2C2O4HHC2O，HC2OHC2O。(2)还原性：H2C2O4中C元素的化合价为3价，具有还原性，能使酸性高锰酸钾溶液退色，反应的化学方程式为2KMnO45H2C2O43H2SO4=K2SO42MnSO410CO28H2O。(3)不稳定性：草酸晶体受热易分解，反应的化学方程式为H2C2O42H2OCOCO23H2O。2草酸盐的性质(1)(NH4)2C2O4溶于水，加热分解，由氨水和草酸溶液反应生成。(2)CaC2O4不溶于水、醋酸，溶于盐酸、稀硝酸，灼烧时生成碳酸钙或氧化钙。(3)MgC2O4、FeC2O4不溶于水，可由对应的可溶性金属盐与草酸铵反应而得到，加热分解可得到对应金属氧化物。3草酸的用途络合剂、沉淀剂、还原剂、漂白剂和媒染剂及除锈剂等。(2020启东模拟)钛酸钡被誉为“电子陶瓷工业的支柱”，工业制取方法如图所示，先获得不溶性草酸氧钛钡晶体BaTiO(C2O4)24H2O，煅烧后可获得钛酸钡粉体。(1)酸浸时发生反应的离子方程式为_。(2)加入H2C2O4溶液时，发生反应的化学方程式为_。可循环使用的物质X是_(填化学式)。设计实验方案验证草酸氧钛钡晶体是否洗涤干净：_。(3)煅烧草酸氧钛钡晶体得到BaTiO3粉体的同时，生成高温下的气态产物有CO、_。解析(2)BaCl2、TiCl4与H2C2O4在溶液中发生反应生成BaTiO(C2O4)24H2O(草酸氧钛钡晶体)和HCl，化学方程式为BaCl2TiCl42H2C2O45H2O=BaTiO(C2O4)24H2O6HCl。制取方法中用盐酸溶解BaCO3，所以反应生成的HCl可循环利用。验证草酸氧钛钡晶体是否洗涤干净的方法为：取最后一次洗涤液少许，滴入稀硝酸酸化的硝酸银溶液，若无沉淀生成，则说明晶体已经洗涤干净。(3)根据草酸氧钛钡晶体的化学式可知，碳元素化合价为3，所以煅烧草酸氧钛钡晶体生成BaTiO3和CO的同时，还会生成CO2和H2O(g)。答案(1)BaCO32H=Ba2CO2H2O(2)BaCl2TiCl42H2C2O45H2O=BaTiO(C2O4)24H2O6HClHCl取最后一次洗涤液少许，滴入稀硝酸酸化的硝酸银溶液，若无沉淀生成，则说明晶体已经洗涤干净(3)CO2和H2O(g)真题验收1正误判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)(2019全国卷)活性炭具有除异味和杀菌作用。()(2)(2018全国卷)泡沫灭火器可用于一般的起火，也适用于电器起火。()(3)(2018全国卷)碳酸钠可用于去除餐具的油污。()(4)(2018全国卷)碳酸钡可用于胃肠X射线造影检查。()(5)(2017全国卷)用乙酸浸泡水壶中的水垢，可将其清除，说明乙酸的酸性小于碳酸的酸性。()(6)(2017全国卷)燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2(2019全国卷，节选，有改动)在回转炉中重晶石(BaSO4)被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为_。回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体，该反应化学方程式为_。答案BaSO44CBaS4COCOH2OCO2H2新题预测某兴趣小组欲对草酸晶体(H2C2O42H2O)的分解产物进行探究，查阅相关资料得到草酸晶体的具体性质如表：熔点沸点热稳定性其他101102 150160 升华100.1 分解出水，175 分解成气体与Ca(OH)2反应产生白色沉淀(CaC2O4)(1)对于175 时的分解产物提出以下三种猜想：CO2和H2O；CO和H2O；CO、CO2和H2O。无需实验验证便可判断猜想_一定不成立，理由是_。(2)将分解产生的气体依次通过以下装置来验证其产物(可重复使用)。各装置合理的连接顺序为分解产生的气体B_C_。B装置的作用有两种，其一是通过_现象证明_，其二是_。通过观察到_现象证明分解产物中有CO。(3)草酸晶体受热完全分解的化学方程式为_。解析(1)H2C2O4中碳元素的平均化合价为3，反应中H、O元素的化合价均没变化，CO2中C显4价，CO中C显2价，无论生成哪种物质都会发生化合价变化，根据得失电子守恒，分解产物中CO和CO2必须都有，所以、两种猜想一定不成立。(2)草酸晶体分解的产物中有H2O、CO、CO2，同时还混有草酸蒸气，所以验证其分解的产物，要考虑干扰因素，选择正确的验证方法和合理的验证顺序，结合提供的装置及其中所盛装的药品，H2O是通过无水硫酸铜来检验的，而且应当最先检验，CO2是用澄清的石灰水来检验的，但要注意草酸蒸气同样能使澄清石灰水变浑浊，故要先除草酸蒸气(可以用冷凝的方法除去)，检验CO的方法是使干燥气体通过灼热的氧化铜，看到黑色的固体变红且生成的气体能使澄清石灰水变浑浊即可确定CO存在，则各装置合理的连接顺序为分解产生的气体BEDACEF。答案(1)、两种猜想均违背了得失电子守恒(其他合理答案均可)(2)EDAEF白色粉末变蓝分解产物中有H2O使升华的草酸蒸气冷凝而除去，排除对CO2的检验的干扰C中的黑色固体变红且后面澄清的石灰水变浑浊(3)H2C2O42H2OCO2CO3H2O