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第1课时多种多样的碳单质广泛存在的含碳化合物,1了解同素异形体的概念。2知道含碳元素的化合物种类繁多，一般分为含碳的无机化合物与有机化合物两大类。3通过活动探究认识碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质，初步体会它们性质的差异。,碳酸钠与碳酸氢钠的性质。,一、多种多样的碳单质1同素异形体由_元素组成的_不同的几种单质。,同一种,性质,2碳的同素异形体,无色透明晶体,深灰色、不透明的片状固体,灰黑色固体,正四面,空间网,正六边,平面层,正五边,正六边,足球,很大,质软,不导电,良好,不导电,二、广泛存在的含碳化合物1种类繁多的含碳化合物有机物：如_等。氧化物：如_等。碳酸盐：MgCO3、FeCO3,无机物,蛋白质、淀粉、甲烷,CO、CO2,用连线的方式找出下列每种物质所对应的化学式,2Na2CO3和NaHCO3,Na2CO3,NaHCO3,苏打/纯碱,小苏打,白色固体,白色固体,易溶于水,易溶(比Na2CO3溶解度小),稳定，受热难分解,受热分解，化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2,Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2,NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2,Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2NaOH,2NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3+Na2CO3+2H2O,1有单质参与或生成的化学反应一定是氧化还原反应吗？提示：不一定。置换反应属于氧化还原反应，而同素异形体之间的转化属于非氧化还原反应，如金刚石和石墨之间的转化。2能否用Ca(OH)2或者Ba(OH)2鉴别CO32-和HCO3-？提示：不能。含有CO32-或者HCO3-的溶液中加入Ca(OH)2或者Ba(OH)2均有白色沉淀生成，应该使用CaCl2或者BaCl2溶液。,一、同素异形体的性质及转化璀璨夺目的钻石与不起眼的石墨一样都是由碳元素形成的，在超导领域有着重要应用的足球烯其组成元素也是碳元素。,1同一种元素构成的物质一定是纯净物吗？【思路分析】同一种元素可能形成多种同素异形体，多种单质形成混合物。提示：不一定。可能是纯净物也可能是混合物，如金刚石和石墨的混合物。,2组成元素相同的物质一定是同素异形体吗？【思路分析】同素异形体是由同一元素形成的不同单质，而组成元素相同的物质也可能是不同的化合物。提示：不一定。同素异形体研究的对象是单质，而不是化合物，也不是混合物。如CO、CO2虽然其组成元素相同，但它们不是单质，故不是同素异形体。金刚石和石墨组成的混合物只由碳元素组成，与C60也不能互称同素异形体。,1构成同素异形体的三个要素(1)从物质类别方面看：都属于_。(2)从元素组成方面看：由_组成。(3)从物质性质方面看：_。2构成同素异形体的两种形式(1)单质中原子的排列方式不同，如金刚石、石墨、足球烯。(2)单质中原子数目不同(如O2和O3)。,单质,同一种元素,性质不同,【典题训练】近年来，科学家在氦的气氛中给石墨通电，使石墨挥发，在石墨挥发的黑烟中发现了C60，它的金属渗入物具有超导性质。北京大学首先将C60渗锡，获超导转变温度为37K的好成绩。试回答下列各题：(1)下列关于C60叙述正确的是_。A是一种新型化合物B是碳元素的一种同素异形体C摩尔质量是720,(2)最近日本科学家认为世界上还存在着另一种“分子足球”N60，它与C60结构相似，并且在高温下或机械撞击后，其中积蓄的巨大能量会在一瞬间释放出来，对于C60和N60，下列说法正确的是_。AN60没有同素异形体BC60和N60均可做新型能源材料CN60的化学性质稳定，可充入灯泡内做保护气,【解题指南】解答该题时要注意以下两点：(1)判断该物质的组成元素，判断应该属于单质还是化合物。(2)注意题干中的条件，如“高温下”、“巨大能量”等关于该新物质的有关性质的描述。,【解析】(1)C60的组成元素只有碳元素，因此是碳的一种同素异形体，不属于化合物，其摩尔质量为720gmol-1。(2)自然界中广泛存在的N2与N60均是由氮元素形成的，二者属于同素异形体，但是N60在高温下会释放大量能量，因此不适合做灯泡内保护气，而与C60一样适合做新型能源材料。答案：(1)B(2)B,二、碳酸钠与碳酸氢钠结合下表所提供的内容，完成以下探究问题,1碳酸钠与碳酸氢钠的性质(1)碳酸钠、碳酸氢钠固体与等浓度等体积足量盐酸反应时现象有何异同？【精讲点拨】碳酸钠与盐酸的反应可以分两步：第一步：CO32-+H+=HCO3-，第二步：HCO3-+H+=CO2+H2O。提示：相同点是均可以与盐酸反应生成二氧化碳气体，不同点是碳酸氢钠产生二氧化碳的速率快，反应更剧烈。,(2)碳酸钠与碳酸氢钠能否相互转化？【思路分析】碳酸钠与适量酸或者二氧化碳和水反应生成碳酸氢钠，而碳酸氢钠加热分解或者与碱反应生成碳酸钠。提示：能。向碳酸钠溶液中通入足量CO2,可以生成碳酸氢钠，将碳酸氢钠固体充分加热使其分解可以得到碳酸钠。,2碳酸钠与碳酸氢钠的检验、提纯(1)在有HCO3-存在时，如何检验溶液中是否含CO32-？【思路分析】可以利用CO32-与Ca2+或者Ba2+生成难溶性沉淀，加入CaCl2或BaCl2溶液后通过有无沉淀生成加以检验。但是不能使用Ca(OH)2或Ba(OH)2溶液进行检验。提示：加入CaCl2或BaCl2溶液，若产生沉淀，过滤，洗涤沉淀后，向沉淀中加稀盐酸，若产生无色无味且能使澄清石灰水变浑浊的气体，则原溶液中含CO32-；若加入CaCl2溶液或BaCl2溶液不产生沉淀，则原溶液中不含CO32-。,(2)在有CO32-存在时，如何检验溶液中是否含HCO3-？【精讲点拨】检验HCO3-通常用盐酸，但是CO32-也可以与酸反应生成气体，加入酸之前需先加入足量的CaCl2溶液或BaCl2溶液将其沉淀完全，过滤后再加入盐酸。提示：应先加入足量的CaCl2溶液或BaCl2溶液，静置后取上层清液，然后再向清液中滴加稀盐酸，看是否产生无色无味且能使澄清石灰水变浑浊的气体,若产生,则原溶液中含HCO3-,若不产生,则原溶液中不含HCO3-。,(3)如何除去固体Na2CO3中的NaHCO3杂质？【思路分析】NaHCO3受热分解的产物是碳酸钠固体、二氧化碳气体和水蒸气，可以通过加热的方法除去。提示：利用碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳、水的性质，将含有杂质的碳酸钠充分加热至质量不再减少，即可除去混有的碳酸氢钠杂质。,1Na2CO3与NaHCO3相互转化写出上述转化的化学方程式：(1)Na2CO3NaHCO3。_(2)NaHCO3Na2CO3。_,Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3,Na2CO3+HCl(少量)=NaCl+NaHCO3,NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O,2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2,2NaHCO3和Ca(OH)2的反应方程式(1)少量的Ca(OH)2。_(2)足量的Ca(OH)2。_,2NaHCO3+Ca(OH)2=Na2CO3+CaCO3+2H2O,NaHCO3+Ca(OH)2=NaOH+CaCO3+H2O,【典题训练】下面关于Na2CO3和NaHCO3性质的叙述，正确的是()A受热时NaHCO3比Na2CO3稳定B在水中NaHCO3比Na2CO3溶解度大C质量相等的Na2CO3和NaHCO3分别与足量盐酸反应，NaHCO3放出的CO2比Na2CO3多D物质的量相等的Na2CO3和NaHCO3分别与足量盐酸反应，放出CO2的物质的量之比为21,【解析】选C。NaHCO3受热容易分解，因此A项错误；Na2CO3和NaHCO3均可溶于水，前者的溶解度稍大些，B项错误；等质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸充分反应时，NaHCO3生成的气体多，C项正确；而等物质的量的Na2CO3和NaHCO3完全反应生成的CO2的物质的量之比应为11，D项错误。,【互动探究】若向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2气体，有何现象发生？提示：溶液变浑浊。向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2气体时发生以下反应：Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3，该反应中溶质质量增加、溶剂质量减小，且由于NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，故会有NaHCO3晶体析出。,【变式备选】将含01molHCl的稀盐酸逐滴加入含106gNa2CO3的稀溶液中，与106gNa2CO3投入含01molHCl的稀盐酸相比，能否生成等量的CO2气体？提示：不相等。当向Na2CO3的稀溶液中逐滴加入稀盐酸时，此时反应是：CO32-+H+=HCO3-，HCl与Na2CO3恰好反应，所以此时没有气体生成；而向稀盐酸中加入Na2CO3的稀溶液时，开始发生的反应是：CO32-+2H+=CO2+H2O，因此开始即有气体生成，由于盐酸不足，碳酸钠过量，因此生成的CO2为005mol。,一、选择题1两种互为同素异形体的物质是()A氧气和二氧化锰B双氧水和水C红磷和五氧化二磷DC60和石墨,【解析】选D。氧气是由氧元素组成的物质，属于单质，而二氧化锰是由锰和氧两种元素组成的物质，属于化合物，故A错误；双氧水和水都是由H和O两种元素组成的物质，都属于化合物，故B错误；红磷是由磷元素组成的物质，属于单质，而五氧化二磷是由P和O两种元素组成的物质，属于化合物，故C错误；C60和石墨都是由碳元素组成的物质，都属于单质，为同素异形体，故D正确。,2纯碱和小苏打是厨房中两种常见的日用品，它们都是白色固体。下列区分这两种物质的方法正确的是()A分别用炒锅加热两种样品，全部分解挥发，没有残留物的是小苏打B放入水中，能溶于水的为小苏打C等质量的碳酸钠和碳酸氢钠分别与足量的盐酸反应，前者产生二氧化碳少D先将两样品配成溶液，再分别加入石灰水，无白色沉淀生成的是小苏打,【解析】选C。NaHCO3分解后生成Na2CO3，也有残留物，A错。Na2CO3和NaHCO3均能溶于水且均能与Ca(OH)2反应生成沉淀，B、D均错。,3在10mL001molL-1的纯碱溶液中，不断搅拌并逐滴加入12mL005molL-1的盐酸，完全反应后，在标准状况下生成CO2的体积为()A1344mLB0mLC224mLD067mL【解析】选B。Na2CO3的物质的量为00001mol,HCl的物质的量为000006mol,向Na2CO3的稀溶液中逐滴加入稀盐酸时，开始的反应是：CO32-H+=HCO3-，因为盐酸不足，所以此时没有气体生成。,【规律方法】Na2CO3溶液与盐酸反应产生气体情况的分析Na2CO3溶液与盐酸相互滴加时，滴加顺序不同，产生CO2的量可能相同，也可能不同，可用下述方法快速判断产生气体情况：(1)当n(HCl)2n(Na2CO3)时，无论如何滴加，产生的CO2气体一样多；(2)当n(HCl)2n(Na2CO3)时，把Na2CO3溶液滴到盐酸中产生的CO2气体多。,4(双选)能用来鉴别Na2CO3和NaHCO3两种白色固体的方法的是()A分别取少量放入试管中加热，观察能否产生使澄清石灰水变浑浊的气体B分别取少量加入到澄清石灰水中，观察有无沉淀生成C分别取少量溶于水后，滴入足量盐酸观察有无气体生成D分别取少量溶于水后，滴入CaCl2溶液观察有无沉淀生成,【解析】选A、D。2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2，Na2CO3受热不分解，A正确；Na2CO3和NaHCO3均能与澄清石灰水反应产生白色沉淀，Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2NaOH，2NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3+Na2CO3+2H2O，B错误；Na2CO3和NaHCO3均能与足量盐酸反应产生气体，Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2，NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2，C错误；Na2CO3+CaCl2=CaCO3+2NaCl，NaHCO3与CaCl2溶液不反应，D正确。,5现有NaOH、Na2CO3和Ba(OH)2三种无色溶液，用一种试剂就可将它们鉴别出来，这种试剂是()AHClBH2SO4CNa2SO4DCaCl2,【解析】选B。向NaOH、Na2CO3和Ba(OH)2三种无色溶液中分别加入上述四种物质的现象如下：,61mol过氧化钠与2mol碳酸氢钠固体混合后，在密闭容器中加热充分反应，排出气体物质后冷却，残留的固体物质是()ANa2CO3BNa2O2、Na2CO3CNaOH、Na2CO3DNa2O2、NaOH、Na2CO3,【解析】选A。NaHCO3受热分解产生CO2和H2O两种气体，Na2O2先与CO2反应，再与H2O反应，其反应关系如下：2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O2mol1mol1mol1mol2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O21mol1mol1mol故残留固体为2molNa2CO3。,二、非选择题7实验室中氢氧化钠溶液在空气中放置，因密封不好会变质，有关反应的离子方程式为_；为了检测一瓶氢氧化钠溶液是否已变质，可取少量该溶液向其中加入_，若有_现象发生，则说明烧碱溶液已经变质。为了除去烧碱溶液中的杂质，应加入适量的_，并进行过滤。,【解析】氢氧化钠容易吸收空气中的CO2生成碳酸钠，反应的离子方程式为2OHCO2=CO32-H2O；检测氢氧化钠溶液是否变质，即检验氢氧化钠溶液中是否含有碳酸钠，可选用氯化钙溶液、氢氧化钙溶液或者氯化钡溶液、氢氧化钡溶液，若有白色沉淀生成，则证明氢氧化钠中含有碳酸钠。答案：2OHCO2=CO32-H2O氯化钙溶液或氢氧化钙溶液(其他合理答案也可)白色沉淀氢氧化钙溶液,8有一包白色粉末可能由K2SO4、NaHCO3、BaCl2、FeCl3、KCl五种物质中的某几种组成，现进行如下实验：将白色粉末加水溶解，得无色溶液。向中所得的无色溶液中加入NaOH溶液，观察到有白色沉淀A生成，过滤后，向滤液中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，又得到白色沉淀B。根据上述现象判断：(1)A的化学式是_，B的化学式是_。(2)原白色粉末中一定含有_，可能含有_。,【解析】白色粉末溶于水得无色溶液，说明没有FeCl3，加入NaOH溶液生成白色沉淀，说明含有NaHCO3、BaCl2，白色沉淀A为BaCO3，由于K2SO4可与BaCl2生成沉淀，故K2SO4不存在；溶液中加AgNO3溶液后生成的白色沉淀应为AgCl，KCl不确定。答案：(1)BaCO3AgCl(2)NaHCO3、BaCl2KCl,9某活动课程小组拟用50mLNaOH溶液吸收CO2气体，制备Na2CO3溶液。为了防止通入过量的CO2气体生成NaHCO3，设计了如下实验步骤：a取25mLNaOH溶液吸收过量的CO2气体，至CO2气体不再溶解；b小火煮沸溶液1min2min，赶走溶解在溶液中的CO2气体；c在得到的溶液中加入另一半(25mL)NaOH溶液，使其充分混合反应。,(1)此方案能制得较纯净的Na2CO3，写出c步骤的离子方程式_。此方案第一步的实验装置如图所示：,(2)加入反应物前，如何检验整个装置的气密性：_。(3)若用大理石与盐酸制CO2，则装置B中盛放的试剂是_，作用是_。(4)在实验室通常制法中，装置A还可作为下列_(填序号)气体的发生装置。O2H2Cl2HCl(5)已知所用NaOH溶液中溶质的质量分数为40%，室温下该溶液密度为144gmL-1，假设反应前后溶液的体积不变，不考虑实验误差，计算用此种方法制备所得Na2CO3溶液的物质的量浓度为_molL-1。,【解析】(1)NaOH溶液吸收过量的CO2气体后生成NaHCO3，然后与等量的NaOH溶液混合后发生反应：NaHCO3NaOH=Na2CO3H2O。(2)方法一：用止水夹夹住B、C间的乳胶管，然后从长颈漏斗中注入一定量的水，使长颈漏斗中的水面高于锥形瓶内的水面。过一会儿，观察长颈漏斗内与锥形瓶中的液面差，若保持不变，说明装置不漏气。,方法二：用止水夹夹住A、B间的乳胶管，先检查A的气密性：塞紧橡皮塞，从长颈漏斗注入一定量的水，使长颈漏斗中的水面高于锥形瓶内的水面，停止加水后，长颈漏斗内与锥形瓶中的液面差保持不变，说明装置不漏气。然后检查B的气密性：向烧杯中注入少量水，使导管口浸入水中，双手捂住广口瓶片刻有气泡冒出，松开手后，有少量水进入导管形成水柱，说明装置不漏气。,(3)用大理石与盐酸制取的CO2中含有HCl气体，可以通过饱和NaHCO3溶液除去；(4)装置A适用于固体与液体或者液体与液体在常温下制取气体，实验室通常用二氧化锰常温下催化过氧化氢的分解来制取O2或者用稀盐酸与锌常温下反应来制取H2，而Cl2、HCl的制取均需要加热；(5)溶液中共含有NaOH的物质的量为50mL144gmL-140%40gmol-1=072mol，根据钠原子守恒可知Na2CO3的物质的量为036mol，则所得Na2CO3溶液的物质的量浓度为036mol005L=72molL-1。,答案：(1)HCO3OH=CO32H2O(2)方法一：可一次检查A、B的气密性：用止水夹夹住B、C间的乳胶管，然后从长颈漏斗中注入一定量的水，使长颈漏斗中的水面高于锥形瓶内的水面。过一会儿，观察长颈漏斗内与锥形瓶中的液面差，若保持不变，说明装置不漏气,方法二：可分别检查A、B的气密性：用止水夹夹住A、B间的乳胶管，先检查A的气密性：塞紧橡皮塞，从长颈漏斗注入一定量的水，使长颈漏斗中的水面高于锥形瓶内的水面，停止加水后，长颈漏斗内与锥形瓶中的液面差保持不变，说明装置不漏气。然后检查B的气密性：向烧杯中注入少量水，使导管口浸入水中，双手捂住广口瓶片刻有气泡冒出，松开手后，有少量水进入导管形成水柱，说明装置不漏气(3)饱和碳酸氢钠溶液吸收HCl气体(4)(5)72,
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