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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。A层级必备知识·关键能力碳单质及其氧化物1．同素异形体(1)定义：由___________组成的性质不同的几种_____。(2)实例：氧元素的同素异形体有________；磷元素的同素异形体有红磷和白磷。同一种元素单质O2和O32．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：__________结构；石墨：层状结构；C60：足球形分子物理性质金刚石：熔点_____、硬度_____；石墨：硬度_____、电的___导体用途_______用于制造切割刀具，_____用于制造电极、铅笔芯。C60可作催化剂或催化剂载体立体网状很高很大较小良金刚石石墨(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①物理性质：无色无味的气体，难溶于水，有毒。②化学性质a．可燃性：___________________；b．还原性：与Fe2O3反应___________________________。(2)二氧化碳①物理性质：无色无味的气体，密度比空气大，可溶于水。2CO＋O2=====点燃2CO2Fe2O3＋3CO=====高温2Fe＋3CO2②化学性质③用途：化工原料、灭火剂。干冰用作制冷剂、人工降雨。④实验室制取原理：____________________________________。CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O注意：①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。②可以用启普发生器作发生装置制CO2。③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)才能够置换出水中的氢，但却能发生反应：C＋H2O(g)=====高温CO＋H2。(2)一般情况，CO2不支持燃烧，但金属镁可以在CO2中剧烈燃烧：CO2＋2Mg=====点燃2MgO＋C。[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2molCO2通入含3molNaOH的溶液中，反应的化学方程式：__________________________________________________________________________________________________________。[答案](1)CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O(2)CuO＋CO=====△Cu＋CO2(3)NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O(4)C＋H2O(g)=====高温CO＋H2(5)2CO2＋3NaOH===Na2CO3＋NaHCO3＋H2O命题点1CO2与NaOH溶液反应产物的判断1．在标准状况下，将3.36LCO2气体通入200mL1.00mol·L－1NaOH溶液中，充分反应后溶液中c(CO2－3)与c(HCO－3)的比值为(不考虑CO2－3、HCO－3的水解)()A．1∶1B．1∶2C．2∶1D．1∶3B[n(CO2)＝0.15mol，n(NaOH)＝0.2mol，n(CO2)∶n(NaOH)＝3∶4，其反应方程式：3CO2＋4OH－===CO2－3＋2HCO－3＋H2O，故c(CO2－3)∶c(HCO－3)＝1∶2。]2．在标准状况下，将4.48LCO2通入100mL3mol·L－1的NaOH溶液中，溶液中的溶质为________，其物质的量之比为________。[解析]n(CO2)＝0.2mol，n(NaOH)＝0.3mol，n(CO2)∶n(NaOH)＝2∶3，可发生反应2CO2＋3NaOH===Na2CO3＋NaHCO3＋H2O。[答案]Na2CO3、NaHCO31∶1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)CO＋CuO=====△Cu＋CO2(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——CO还原CuO：CO＋CuO=====△Cu＋CO2D——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1．Na2CO3与NaHCO3的物理性质比较名称碳酸钠碳酸氢钠化学式Na2CO3NaHCO3俗名___________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___纯碱或苏打小2．Na2CO3和NaHCO3的化学性质及其应用(1)Na2CO3写出上述序号(①－④)所表示反应的化学方程式：①_______________________________________；②_______________________________________；③____________________________________；④_________________________________；⑤Na2CO3粉末与少量水作用结块放热形成晶体。Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2ONa2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOHNa2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaClNa2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3(2)NaHCO3写出上述序号①、②、③所表示反应的化学方程式，④反应的离子方程式：①____________________________________；②____________________________________；③__________________________________；④Ca(OH)2过量：___________________________________；Ca(OH)2少量：________________________________________________。2NaHCO3=====△Na2CO3＋CO2↑＋H2ONaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2ONaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2OHCO－3＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2OCa2＋＋2OH－＋2HCO－3===CaCO3↓＋CO2－3＋2H2O(3)Na2CO3、NaHCO3的用途①Na2CO3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。②NaHCO3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)NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===___________________；2NaHCO3=====△Na2CO3＋CO2↑＋H2O。NaHCO3↓＋NH4Cl[补短板](1)Na2CO3与NaHCO3的转化Na2CO3①CO2＋H2O，②适量H＋①固体加热，②适量OH－NaHCO3。(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：CO2－3＋H2OHCO－3＋OH－和HCO－3＋H2OH2CO3＋OH－。[答案](1)×(2)√(3)×(4)×[基础判断](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Na2CO3。()(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]将50mLNaOH溶液，分成两等份，一份通入过量的CO2，然后与另一份混合。OH－＋CO2===HCO－3，HCO－3＋OH－===CO2－3＋H2O。[知识应用]1．请设计实验方案，用50mL2mol·L－1NaOH溶液和足量的CO2气体，制取50mL1mol·L－1的Na2CO3溶液。写出有关离子方程式。[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。2．患有胃溃疡的病人不能服用小苏打药品的原因是什么？D[Ba(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。]命题点1Na2CO3、NaHCO3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()A．Na2CO3溶液(NaHCO3)，选用适量的NaOH溶液B．NaHCO3溶液(Na2CO3)，应通入过量的CO2气体C．Na2O2粉末(Na2O)，将混合物在氧气中加热D．Na2CO3溶液(Na2SO4)，加入适量Ba(OH)2溶液，过滤D[相同温度下，同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液分别与0.1mol·L－1盐酸反应，NaHCO3反应更剧烈。]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，0.1mol·L－1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，0.1mol·L－1盐溶液分别与0.1mol·L－1盐酸反应的剧烈程度：Na2CO3NaHCO33．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Ⅰ～Ⅳ所示。(1)只根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验，能