2021版新高考化学一轮复习第3章自然界中的元素第1节碳的多样性无机非金属材料教学案.doc
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1、第1节碳的多样性无机非金属材料课标解读要点网络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
2、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。注意:用大理石制CO2时,不能用稀硫酸,因为生成的CaSO4微溶,覆盖大理石表面阻止反应进行。可以用启普发生器作发生装置制CO2。除去CO2中的HCl可以用饱和NaHCO3溶液。补短板(1)一般情况,非常活泼金属(Na、K等)才能够置换
3、出水中的氢,但却能发生反应:CH2O(g)COH2。(2)一般情况,CO2不支持燃烧,但金属镁可以在CO2中剧烈燃烧:CO22Mg2MgOC。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=Na2CO3NaHCO3H
4、2O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 B12C21 D13Bn(CO2)0.15 mol,n(NaOH)0.2 mol,n(CO2) n(NaOH)34,其反应方程式: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)
5、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
6、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CCO还原CuO:COCuOCuCO2D安全瓶,防倒吸E验证CO的氧化产物CO2F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:C中的物质由黑色变成光亮的红色,B中无明显现象,E中的澄清石灰水变浑浊。 钠的碳酸盐碳酸钠和碳酸氢钠1Na2CO3与NaHCO3的物理性质比较名称碳酸钠碳酸氢钠化学
7、式Na2CO3NaHCO3俗名纯碱或苏打小苏打颜色、状态白色粉末细小白色晶体水溶性易溶于水水中易溶,比Na2CO3的溶解度小2Na2CO3和NaHCO3的化学性质及其应用(1)Na2CO3写出上述序号()所表示反应的化学方程式:Na2CO32HCl=2NaClCO2H2O;Na2CO3Ca(OH)2=CaCO32NaOH;Na2CO3BaCl2=BaCO32NaCl;Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3;Na2CO3粉末与少量水作用结块放热形成晶体。(2)NaHCO3写出上述序号、所表示反应的化学方程式,反应的离子方程式:2NaHCO3Na2CO3CO2H2O;NaHCO3HCl=NaCl
8、CO2H2O;NaHCO3NaOH=Na2CO3H2O;Ca(OH)2过量:HCOCa2OH=CaCO3H2O;Ca(OH)2少量:Ca22OH2HCO=CaCO3CO2H2O。(3)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。3侯氏制碱的化工流程及其原理(1)流程(2)原理(化学方程式)NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl;2NaHCO3Na2CO3CO2H2O。补短板(1)Na2CO3与
9、NaHCO3的转化Na2CO3NaHCO3。(2)不能利用固体中加入盐酸,反应是否生成气体来鉴别Na2CO3和NaHCO3固体,但可通过反应的剧烈程度来鉴别。(3)鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液时不能用Ba(OH)2或Ca(OH)2溶液鉴别,但可以用BaCl2或CaCl2溶液鉴别。(4)Na2CO3溶液和NaHCO3溶液能使酚酞变红的原因是盐在水中发生水解反应呈碱性:COH2OHCOOH和HCOH2OH2CO3OH。(1)向饱和Na2CO3溶液,Na2SiO3溶液,澄清石灰水中通入过量CO2溶液均生成白色沉淀。()(2)Na、Na2O、Na2O2、NaOH久置于空气中,最终均变成Na2
10、CO3。()(3)向NaHCO3与Na2CO3溶液中逐滴滴入稀盐酸至过量,反应过程现象相同。()(4)纯碱去除油污的原因是纯碱是碱,与油污反应。()答案(1)(2)(3)(4)1请设计实验方案,用50 mL 2 molL1 NaOH溶液和足量的CO2气体,制取50 mL 1 molL1的Na2CO3溶液。写出有关离子方程式。答案将50 mL NaOH溶液,分成两等份,一份通入过量的CO2,然后与另一份混合。OHCO2=HCO,HCOOH=COH2O。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,胃中的酸与小苏打反应生成CO2气体,加重胃溃疡。命题点1Na2CO3、NaHC
11、O3的性质及其鉴别1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。2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
12、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。3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,用不同的方法做了以下实验,如下图所示。(1)只根据图、所示实验,能够达到实验目的的是_(填装置序号)。(2)图、所示实验均能鉴别这两种物质,其反应的化学方程式为_;与实验相比,实验的优点是_(填字母)。A比复杂B比安全C比操作简便D可以做到用一套装置同时进行两个对比实验,而不行(3)若用实验验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性,则试管B中装入的固体最好是_(填化学式)。解析(1)图不能达到实验目的
13、,因为无论碳酸钠还是碳酸氢钠均可以与盐酸反应产生二氧化碳,二氧化碳气体与澄清石灰水反应变浑浊;图可以鉴别,因为等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量的稀盐酸反应,生成的二氧化碳气体的量不同,可根据气球膨胀程度来判断。(2)图、所涉及的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3H2OCO2,Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O,实验的优点是可同时做对比实验。(3)试管B装入碳酸氢钠,试管A装入碳酸钠,这样直接加热的碳酸钠,温度高,不分解,不能使澄清石灰水变浑浊,而间接加热的碳酸氢钠分解,使澄清石灰水变浑浊,表明了碳酸氢钠很不稳定。答案(1) (2)2NaHCO3Na2CO3CO2H2O、Ca(OH)2CO
14、2=CaCO3H2OD(3)NaHCO3Na2CO3和NaHCO3的鉴别方法命题点2测定纯碱纯度的实验探究4制得的碳酸钠样品中往往含有少量NaCl,现欲测定样品中Na2CO3的质量分数,某探究性学习小组分别设计了如下实验方案。(1)方案一:用下图所示方法和步骤进行实验:操作涉及的实验名称有_、洗涤;操作涉及的实验名称有干燥、_。该方案测得的样品中Na2CO3质量分数的计算式为_。(2)方案二:利用下图所示装置来测定纯碱样品中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
15、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。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”)。装置A中试剂X应选用_。E装置的作用是_。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)。解析(1)生成沉淀A,故操作需要涉及过滤操作。要知道固体的质量需要称重;经过计算,样品中Na2CO3质量分数的计算式为100%。(2)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
16、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;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;如果D装置直接与外界空气相连通,则空气中的H2O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和CO2进入装置D中;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)过滤称量100%(2)偏小NaOH溶液防止空气
17、中CO2和水蒸气进入装置D中88.3%纯碱纯度测定两种常用方法(1)气体法测定原理:Na2CO3H2SO4=Na2SO4H2OCO2。依据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量,进而确定纯碱中Na2CO3的含量。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)。计算:纯度为100%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
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