导学化学必修一鲁科版文档：自然界中的元素第1节第2课时含答案.pdf

第 2 课时 碳及其化合物间的转化 核心素养 发 展 目标1.了解碳元素在自然界及生产、生活中的转化。2.能从原理上解释钟乳石、溶洞的形成，能用化学方程式表示高炉炼铁、木炭燃烧过程中的相关反应。3.了解碳单质、碳的氧化物及碳酸盐的性质及转化关系。4.通过了解C 02的排放对环境的影响，增强环保意识。|新知导学启迪思维探究规律一、自然界中碳及其化合物间的转化1.自然界中碳及其化合物间的转化过程|动植物遗体转化为化石燃料|化石 料燃烧h e|森林、草原燃烧卜产生co?J.耗c o,光合点 火山喷发卜 的 力 溶解|动植物呼施P(1)动植物间碳的化合物间的转化植物的光合作用、植物和动物的匿吸过程以及动植物遗骸形成的化石燃料燃烧三方面碳的化合物间的转化。海水中碳的化合物间的转化空气中的二氧化碳一部分被海水吸收，溶于水的二氧化碳逐渐转变为碳酸盐沉积海底形成新的岩石。这些碳酸盐又与空气中的二氧化碳和水反应，生成碳酸氢盐而溶于水中归于海洋。(3)自然现象中的碳的转化火山把大量的二氧化碳喷 发 到 大 气 中,地 壳 剧 烈 变 化 后，死亡的热带植物经过漫长的过程转化成煤。2.实验探究溶洞的形成原理实验操作少 处?1足量CO?一 加 热 一 手 Ca9Hm3盘V实验现象澄清石灰水先变浑浊,后 变澄清,加 热 时 该 溶 液 又 变浑浊化学方程式Ca(OH)2+CO2=C aC O3 1 +H20；CaCCh+C02+H2O=Ca(HCO3)2;Ca(HCO3)2=CaCO3 1 +CO2 t+H2OL归纳总结C 0 2、碳酸盐、碳酸氢盐之间的转化(1)少量C O2与C a(O H)2 溶液(或N a O H 溶液)反应生成C a C C)3(或N a 2 c o 3),足量C 02与C a(O H)2溶液(或N a O H 溶液)反应生成C a(H C C)3)2(或 N a H C O3)碳酸正盐与C O 2、比0反应生成酸式盐。(3)稳定性 N a2C O3 C a C O3N a H C O30I 例 1 1 C 0 2 通入下列溶液中，不可能产生沉淀的是()A.C a C h 溶液 B.C a(O H)2 溶液C.B a(O H)2 溶液 D.C a(C 1 0)2 溶液答 案 A解析 A 项，因为碳酸的酸性比盐酸弱，不可能生成C a C O3:B 项，二氧化碳少量则生成C a C O3,二氧化碳过量则生成C a(H C C)3)2；C项，二氧化碳少量则生成B a C C h,二氧化碳过量则生成B a(H C O3)2:D 项，因为碳酸的酸性比次氤酸强，二氧化碳少量时生成C a C C h 和H C 1 0,二氧化碳过量时生成C a(H C C h)2 和 H C 1 0。思维启迪二氧化碳通入钙或钢的盐酸盐或硝酸盐溶液中不能生成碳酸钙，而通入过量的次氯酸钙溶液中生成白色沉淀。假如C 0 2 与 C a C 1 2 溶液反应C a C l2+CO2+H 2 O=C a C O3 I +2 H C 1,C a C C h与 H C 1 反应，不能通过弱酸H 2 c C h 制备强酸盐酸。【例 21用 1 L 1.0 m o l-L 1 N a O H 溶液吸收0.8 m o l C O2,所 得 溶 液 中 的 与 H C O3的物质的量浓度之比约是()A.1 ：3 B.1 ：2C.2 ：3 D.3 ：2答 案 A解析 因 C O2+2 N a O H=N a2C O3+H2O,C O2+N a O H=N a H C O3，设生成 N a2C O3、N a H C O32A+V=1.0 m o l(据N a+守恒)的物质的量分别为x,y。即，,工，一x+y=0.8 m o l(据C 原子守恒)x=0.2 m o l解得，因溶液体积相同，则溶液中COM 与 H C O 彳的物质的量浓度之比即为其物y=0.6 m o l质的量之比，即x ：y=0.2 ：0.6=1 ：3。规律总结(1)C O 2与碱反应的原理C 02与碱反应时产物与二者的相对量有关，当碱足量时生成碳酸盐，当C 02足量时，生成碳酸氢盐。如：C 02 不足时：C 02+2 N a O H=N a2C O3+H20C O 2 足量时：C 02+N a O H=N a H C O3(2)C O 2与N a O H反应有关量和产物分析”(8 2)(N a O H)反应情况反应产物1 :1只发生反应，C 02剩余N a H C O3其上述转化关系可用数轴表示：Na2CO3I n(NaOH)n(CO2)二、生产和生活中碳及其化合物间的转化1.高炉炼铁(1)主要原料：焦炭和铁矿石(主要成分是F e主要(2)过程(实际起还原作用的是C O)：还原剂的生成：C+O 2=C O2;C C h+C 5 2 c 0。铁矿石被还原：F e2O3+3 C O=2 F e+3 C O22.木炭燃烧木炭在燃烧过程中，发生着碳单质、一氧化碳和二氧化碳之间的转化，具体转化的过程如图:写出各步反应的化学方程式：2 C+C H不足)金里2 c o或C+C C h盘=28；2 c o+0 2=2 8 2；占燃C+O2=CO2：C02+C=2C0O3 .水垢中C a C C h的形成反应方程式：C a(H C O3)2=C a C O3 I +H 2 O+C O 2 t。4 .碳在无机物和有机物间的转化1 8 2 8 年，德国化学家维勒用无机物富酸镂(N H a C N O)首次合成了有机物尿素 分子式为C O(N H 2)2 ,开创了以含碳无机化合物合成有机化合物的先河。L归纳总结碳及其化合物间的转化有的属于单质、氧化物和盐之间的转化，有的属于盐与盐、氧化物与氧化物之间的转化，其转化关系为【例 31某实验工作者欲使1.6 g F e2O3完全还原为F e,则他实验前应准备的CO的体积(标准状 况 下)为()A.67 2 m L B.3 3 6 m LC.67 2 m L D.Eo答 案(l)Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 CaCO3 CaCh Na2cO3(2)HCO3+H+=C O2 t+H20Ca2+2HCO3+2OH=C aC O3 I+CO3+2H2O解析 由题意知A 为Ca(OH)2,Ca(OH)2与过量CO2反应，生成的B 为Ca(HCO3)2,Ca(HCO3)2受热分解生成的C 为 CaCO3)CaCCh与盐酸反应生成的D 为 CaCl2o规律总结(1)CO2,CO F，HCO 之间相互转化时，反应产物与反应物之间的相对用量有关。(2)HCC3既能与酸反应，又能与碱反应，与酸反应生成C02和 H2。，与碱反应生成COM和H2OI达标检测-检测评价 达标过关1 .判断正误(正确的打“J”，错误的打“X”)大气中的c o2能被海洋溶解一部分(J)自然界中同时存在产生c o2和消耗CO2的过程(J)(3)BaCl2溶液中通入CO?产生白色沉淀(X)(4)植物光合作用主要消耗CO?，因此植树造林能有效减弱“温室效应”(J)(5)加热碳酸氢钙溶液会变浑浊，加热碳酸氢钠溶液也会变浑浊(X)(6)高炉炼铁过程中，碳元素只显还原性(X)(7)钟乳石、石笋是由于CaCCh和 Ca(HCCh)2的相互转化形成的(J)(8)CaCO3是水垢的成分之一(V)(9)高炉炼铁原理中涉及的反应均为氧化还原反应(X)（1 0）CO2是参与自然界中钟乳石、石笋形成的一种主要物质（J）除去C02气体中混有的C O,常采用的方法是通过灼热的Cu O粉末（V）2.下列各变化中，在木炭燃烧时不可能发生的反应是（）A.2 C+O点 燃2=2 CO氏 燃B.C+O2=CO2C.CO2+C=2 C OD.CO2=C+O 2答 案D解 析 二氧化碳比较稳定，加热条件下不分解。3.以下属于自然界中碳及其化合物间转化过程的是（）植物通过光合作用吸收二氧化碳形成葡萄糖 以无机化合物氟酸镂（N F U CN O）为原料合成尿素 CO（N H 2）2 钟乳石、石第的形成石油、天然气等化石燃料的形成A.B.只有C.只有 D.只有答 案D解析 为自然界中碳及其化合物之间的转化过程，属于生产和生活中碳及其化合物间的转化。4.将Ca（H CC）3）2加热分解产生的混合气体通过足量的N a?。?，最后得到的气体是（）A.CO2 B.H2O C.N2 D.O2答 案D解析 根据题意，可发生下列反应：Ca（H CO 3）2=CaCO 3 3 +C0 2 t +H 2 O,2 N a2 C）2 +2 H2O=4 N a O H+O2 t ,2 N a2O2+2 CO2=2 N a2CO3+O2,最终得到的气体是 O 2。5.下列各组物质中的两种物质反应时，反应物用量或反应条件的改变对反应产物没有影响的是（）A.C 和 O2 B.N a2 c o 3 和盐酸C.N a 和 02 D.N aH CCh 和 N aO H答 案D占 燃 占 燃解析 A 项，C+C2（足量）三三=CO 2.2 C+O 2（不足）=2 C0;B 项，N a2 c o 3 +H CI（少量）=N aCl +N aH CCh ,N a2 c O 3 +2 H C1（足 量）=2 N aCl +CO 2 t +H20 :C 项,4 N a+O2=2 N a2 O,2 N a+O 2=N a2 O2;D 项，N aH CO3+N a O H=N a2CO3+H20 o6 .A、B、C、D、E、F六种物质有如下转化关系，E为淡黄色粉末，通常用在呼吸面具中作为氧气的来源。(1)A、C、E、F 的化学式：A,C，E,F o(2)向饱和的C 的溶液中通入足量C 0 2,会出现的现象是，有关反应的化学方程式为 o(3)鉴别C 与F 溶 液 应 选 用 的 试 剂 是，有关反应的离子方程式为 o答 案(l)Na Na2co3 Na2O2 NaHC03(2)析出晶体 Na2CO3+H20+CO2=2N aH CO3 I(3)CaCb 溶液 C O r+C a2+=C a C O3 I解析 由题意可知E 为解题突破口。E 为淡黄色粉末，通常用在呼吸面具中作为氧气的来源,故 E 为Na2O2据框图逆推A 为 N a,则 B 为NaOH,C 为Na2co3,D 为NaCl,F 为NaHCCh。|课时对点练-注重双基强化落实X对点训练题 组 1自然界中碳及其化合物间的转化1.下列不属于自然界中碳的循环过程的是()A.植物光合作用B.动物的遗体被微生物分解破坏，最终变成二氧化碳等物质C.空气中的二氧化碳被海水吸收，通过水生生物的贝壳和骨骼转移到陆地D.石墨矿的开采利用答 案 D解析石墨的成分就是碳，被开采利用是人类活动参与的碳的循环，不是自然界中的碳的循环。2.当下列物质：大理石、钟乳石、锅垢、贝壳、蛋壳，分别滴入醋酸时，会产生相同气体的是()A.只有 B.只有C.只有 D.答 案 D解析 由于大理石、钟孔石、锅垢、贝壳和蛋壳的主要成分皆含有碳酸钙，分别滴入醋酸后，都会有CCh气体产生。题组2生产和生活中碳及其化合物间的转化3.控制二氧化碳排放，需要从人人做起，“低碳生活”成为新的时尚潮流。下列不属于“低碳生活”方 式 的 是()A.多用电子邮件、微信、QQ等即时通讯工具，少用传真打印机B.尽量使用太阳能等代替化石燃料C.减少使用一次性餐具D.提倡塑料袋的无偿使用答 案 D解析 多用电子邮件、Q Q 等通讯工具，少用传真打印，减少使用碳墨时所产生的含碳物质的排放；尽量使用太阳能等代替化石燃料，减少含碳物质的排放；减少使用一次性餐具，减少木材的砍伐，减少二氧化碳的排放。A、B、C 项属于“低碳生活”方式。提倡塑料袋的无偿使用会增加二氧化碳的排放，且产生白色污染，不属于“低碳生活”方式。4.溶洞和钟乳石是大自然的杰作。溶洞和钟乳石的形成与自然界中碳及其化合物间的转化有着密切联系。下列有关自然界中碳及其化合物间的转化的说法，不正确的是()A.溶洞是通过CaCCh与 H2O、C02作用生成可溶性的Ca(HCC)3)2形成的B.钟乳石是在一定条件下由可溶性的Ca(HCCh)2转化成CaCOj的结果C.溶洞和钟乳石的形成过程中没有涉及氧化还原反应D.游客的参观不会对其造成影响答 案 D解析 溶洞是通过CaCCh与空气中的C02和 H?0作用生成可溶性的Ca(HCCh)2形成的，反应的化学方程式为CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2,故 A 项正确；钟乳石是在一定条件下Ca(HCC3)2分解产生CaCCh的结果，反应的化学方程式为Ca(HCO3)2 C a C O3 I+C 02 t+H20,故 B 项正确；在上述两个反应过程中每种元素的化合价均未发生变化，故 C 项正确；大量游客的进入会释放出更多的C 0 2,使溶洞中C02的浓度增大，会对溶洞和钟乳石造成影响，故 D 项错误。5.气体X 与赤热的炭反应得到一种无色气体Y,Y 和灼热的氧化铁反应又得到X 和铁，则 X和 Y 依次是()A.CO、C02 B.H2O(g),H2C.O2、CO D.8 2、CO答 案 D解析 Y 能将FezCh还原为F e,则 Y 具有还原性，又知Y 是炭与气体X 反应生成的，故 Y为 c o,X 为 c o26.按图所示装置持续通入X 气体，并在管口 P 处点燃，实验现象是澄清的石灰水变浑浊，下列情况：H2和 NaHCCh，CO 和 Na2co3,CO 和 C uO,H?和 FezCh中符合题意的X、Y 可以是()Y Q(固体)一X石灰水A.只有C.只有答 案BB.只有D.只有解析 H?点燃会使N a H C C h分解产生C C h使澄清石灰水变浑浊；N a 2 cC h受热不会分解;C0和C u O反应产生C O 2使澄清石灰水变浑浊：H?和F e2O3反应产物不会使澄清石灰水变浑浊。题组3二氧化碳与盐和碱溶液的反应7.常温下向下列溶液中通入足量的C C h，有 明 显 现 象 的 是()A.饱和Na 2 c C h溶液 B.Na OH稀溶液C.饱和Na HC C h溶液 D.C a C h溶液答 案A解析 A中发生反应Na 2 C O3+C O2+H2 O=2 Na HC O3 J,因Na HC C h溶解度小于Na 2 c o 3的溶解度，故有晶体析出；B中发生反应Na OH+C O2=Na HC C h,由于原溶液为稀溶液，故不可能有晶体析出；C项中的Na HC C h和D项中的C a C l2均不能与C O?反应。8.标准状况下将4.4 8 LC O2通 入1 LO.3 m o i 4/1 Na OH溶液中，当C C h与Na OH完全反应时，下列说法正确的是()A.溶液中只有一种阴离子(0 H除外)B .溶液中溶质的物质的量之比为1 ：2C.反应后有C C h逸出D.反应后的溶液还可以吸收部分C 02答 案D解 析 反应的方程式可能有：C O2+2 Na OH=Na2C O3+H20,C 02+N a O H=N a H C O3,n(C O2)=”釐&L _1=0.2 m o l,(Na OH)=1 L X 0.3 m o l-L=0.3 m o l,则有：2?=3 :2Z Z.4 L,m o l 1,所以，所得产物为Na 2 c o 3和Na HC C h,溶液中存在的主要阴离子有C O T、HC O；,故A项错误；设碳酸钠的物质的量为x m o l,则碳酸氢钠的物质的量为(0.2 x)m o l,根据钠离子守恒可知：2A+0.2 x=0.3,解之得x=0.1,所以溶液中溶质的物质的量之比为1 ：1,故B项错误；溶液中存在碳酸根，说明C O?不足，故C项错误；溶液中存在碳酸根，所以反应后的溶液还可以吸收部分C C h,故D项正确。9.将足量C O2通 入K O H和C a(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量()和通入C O2体积（V）的关系正确的是（）CD答 案D解析 将C 0 2通入含0 H，C a 2+的溶液中，依次发生C O2+2 0 H-=C 0 r+H2O C a2+C Of=C a C O3 I、C a C O3+C O2+H2 O=C a 2+2 HC O3的反应。生成 C a C C h 沉淀所需要的 C 02与溶解C a C O3沉淀所需要的量相同。题组4碳酸盐与碳酸酸式盐的性质1 0 .某溶液中含有HC OI、Na B a2+,NO等4种离子，若向其中加入少量的Na zC h固体后，溶液中离子浓度基本保持不变的是（）A.HC O；B.Na+C.B a2+D.NO?答 案D解析 溶液中加入少量Na zOz后发生如下反应：2 Na 2 O2+2 H2 O=4 Na+4 O!T+O2 t HC O,+O H-=CO F+H2O,B a2+C O r=B a C O3 l。1 1 .为制备干燥、纯净的C O2,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入（）A.水；无水C a C L固体B.饱和Na HC Oj溶液；浓H2 s04C.浓H2 so 4；饱和Na 2 c C h溶液D.饱和Na 2 c C h溶液；稀H2 sC U答 案B解析 因 Na HC O3+HC l=Na C l+H20+C 02 t ,所以 C O2 气体中含有 HC 1 和 H20,而 C 02难溶于Na HC C h溶液，故先用饱和Na HC C h溶液除HC 1,再用浓H2 sO4干燥，B项正确；饱和 Na 2 c C h 溶液与 C O2反应，Na2C O3+H20+C O2=2 Na HC O3,不选用 C、D 项；C O2 与 C a C l2不反应但微溶于水，故不选A。1 2.向一定量的K 2 c C h溶液中缓慢滴加稀盐酸，并不断搅拌。随着盐酸的加入，溶液中离子数目也发生相应变化。如图所示，四条曲线与溶液中离子的对应关系完全正确的是（）选项abcdAc rK+c o rH corBK+c o rc rHCO；CK+c o rHCO；c rDK+H corc rc o f离T-数目“盐酸的量答 案 C解析 该反应的实质是c o r 与 H*反应，K*数目不变，则 a 表示K+;当H+较少时，发生反应 H+C O r=H C O,HCO5数目增多，CO歹数目减少，b 表 示 CO当 CO厂完全反应时，HCO.；数目最多，继续滴加H卡 时，发生反应H+HCO5=CO2 t+H 2 O,反应结束时，HCOj完全反应，c 表示HCO5；滴加盐酸的过程中并没有参与反应，呈不断增加的趋势,所以d 表示CFo%综 合 强 化13.(1)珊瑚礁是珊瑚虫吸收海水中的钙和二氧化碳，然后分泌出石灰石，经过以后的压实、石化形成的礁石。珊 瑚 礁 的 主 要 成 分 是(填 化 学 式)，近年来珊瑚礁受海水侵蚀，退化严重，请写出海水侵蚀珊瑚礁的化学方程式：。(2)下图为一定量饱和Ca(OH)2溶液中通入CO?气体后，产 生 CaCO3白色沉淀的质量与通入的 C02体积之间的关系曲线。请回答：沉淀质figO0 A 段曲线所表示的化学反应方程式：,A点处已参加反应的CO2与 Ca(OH)2的 物 质 的 量 之 比 为。B 处溶液中存在的浓度较大的两种离子是 和(填 离 子 符 号)，将 B 处生成的溶液煮沸，可见到的现象是。答 案(l)CaCO3 CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2(2)Ca(OH)2+CO2=C aC O3 I+H2O 1 ：1Ca2+HCO3溶液变浑浊(或产生白色沉淀)解 析(1)珊瑚虫分泌出石灰石形成珊瑚礁，珊瑚礁的主要成分是CaCCh。(2)向饱和Ca(OH)2溶液中通入C02气体一开始会产生白色沉淀，直到Ca(OH)2被完全反应后，白色沉淀量达到最大值，因此0 A 段的化学方程式为Ca(OH)2+CO2=C aC O3 I+H20 ,A 点处已参加反应的 C02与 Ca(0H)2的物质的量之比为1 ：1;继续通入CO?气体会使白色沉淀CaCCh转化为易 溶 于 水 的 Ca(HCO3)2,白色沉淀消失，因 此 A B 段 的 化 学 方 程 式 为 CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2,B 处为碳酸氮钙溶液，溶液中浓度较大的离子为Ca2+和 H C O,将 B 处的溶液煮沸时发生反应Ca(HCO3)2*=C aC O 3 I+H2O+CO2 t。14.某固体物质A 受热分解，生成B、C、D 三种物质。B 是一种钾盐，向 B 的水溶液中加入澄清石灰水，产生白色沉淀E；E 溶于盐酸放出无色无味气体D；将 D 通入澄清石灰水中，先出现浑浊现象，然后又变澄清；C 在常温下是一种无色液体。(1)写出A、B、E 的化学式：A,B,E 0(2)写出A 受热分解反应的化学方程式：。(3)写出下列反应的离子方程式：向 B 的水溶液中加入澄清石灰水，产生白色沉淀E：；E 溶于盐酸放出无色无味的气体D：_答 案(l)KHCCh K2cO3 CaCO3(2)2K HCChK2co3+CO2 t+H2O(3)COf+Ca2+=C aC O3 I CaCO3+2H+=C a2+CO2 t+H2O15.通常状况下，C O 是一种无色、无味、有毒的气体，难溶于水，与酸、碱、盐溶液均不反应。已知乙二酸晶体加热分解的方程式：H2C2O 4 =H2O+CO2 t+C 0 t,不考虑其他因素干扰，如何利用下列装置验证反应产物中含有C02和 CO(装置可以重复使用)。酒精喷灯可作高温热源。请回答下列问题：神 三 _ 澄 清基 才 石灰水NaOH溶液C检验装置A 气密性良好的方法是一(2)从左到右连接装置的顺序是：A-0(3)证明CO 存在的实验现象是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(4)本实验尾气处理的方法是 o答 案(1)连好装置，处接长导管，将导管伸入盛有水的烧杯中，用手握住试管观察，若导管口产生连续气泡，松开手有小段水柱回流，则装置A 气密性良好(2)C-D-C-B(3)第二个C 装置中溶液不变浑浊，B 装置中溶液变浑浊，则含CO(4)点燃(或用气囊收集)解析 解答本题须明确各装置在实脸中的作用。A 装置用于C O、C O?的发生；B 装置用于C O 的氧化，并脸证其氧化产物C O2的存在；C 装置用于检验混合气体中CCh的存在，并检验 CO?是否被N a O H 溶液完全吸收，以防止对后续实脸产生干扰；D 装置用于吸收混合气体中的CO?。注意先检验C Ch的存在，并将多余的CCh吸收后再检验C O 的存在。