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第3章自然界中的元素第1节碳的多样性第1课时多种多样的碳单质广泛存在的含碳化合物学习目标1. 了解碳单质的多样性及同素异形体的概念，会判断同素异形体，知道结构与性质的关系。
2. 了解自然界中含碳化合物的多样性。
3. 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。
学习重点了解碳单质的多样性及同素异形体的概念，会判断同素异形体，知道结构与性质的关系。
学习难点认识碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质。
学习探究一、多种多样的碳单质1. 石墨：色、硬度、不透明、导电的片状固体，熔点。
2. 金刚石：硬度，熔点极高的单质，色透明的晶体，无自由电子，导电。
3. C60：色的固体，导电，又名。
4.，叫做该元素的同素异形体。
例如：金刚石、石墨、和C60 是碳元素的同素异形体；氧气和O3 是氧元素的同素异形体。
（1）研究对象:。
（2）构成元素种类:。
（3）性质：。
【思考】为什么同是碳元素能组成不同的碳单质？二、广泛存在的含碳化合物1. 物理性质2. 化学性质（1）与酸反应结论：。
（2）与碱的反应（3）与盐反应（4）热稳定性结论：加热时，Na2CO3不分解，而NaHCO3则分解。
即：碳酸钠比碳酸氢钠更稳定。
所以可以利用它们对热的稳定性来鉴别它们。
【思考】（1）如何鉴别碳酸钠和碳酸氢钠固体？（2）如何除去碳酸氢钠溶液中的碳酸钠？（3）如何除去碳酸钠中的碳酸氢钠？学习小结当堂检测1. 下列说法中正确的是()A．金刚石、石墨和C60性质不同的根本原因是所含碳原子的数目不同B．金刚石、石墨和C60在氧气中完全燃烧都生成二氧化碳C．C60和P4互为同素异形体D．H2O和H2O2互为同素异形体2．现有两瓶白色固体化学药品，一瓶为Na2CO3，另一瓶为NaHCO3。
无法将其鉴别开来的方法是()A．加热B．两者分别与同浓度的稀盐酸反应C．溶于水，加入CaCl2溶液D．两者分别加入氢氧化钠溶液或Ba(OH)2溶液3. 有一包白色碳酸钠粉末，如何证明里面是否混有碳酸氢钠？如果有碳酸氢钠，如何除去？参考答案学习探究一、1. 深灰 小 易 极高2. 最大 无 不3. 灰黑 不 富勒烯4. 由同一种元素组成的性质不同的几种单质（1）单质 （2）同种元素组成 （3）物理性质不同，化学性质相似【思考】碳原子的排列方式不同。
第3章自然界中的元素第1节碳的多样性第1课时多种多样的碳单质广泛存在的含碳化合物学习目标1. 了解碳单质的多样性以及同素异形体的概念，会判断同素异形体。
2. 了解自然界中含碳化合物的多样性。
3. 掌握碳酸钠和碳酸氢钠的性质。
学习重点了解碳单质的多样性以及同素异形体的概念，会判断同素异形体。
学习难点掌握碳酸钠和碳酸氢钠的性质。
学习探究一、多种多样的碳单质1．同素异形体(1)定义：由组成的性质不同的几种。
(2)实例：O2与，白磷与红磷，金刚石与石墨及C60。
2．碳的同素异形体的比较物质内容金刚石(C) 石墨(C) C60外观色、不透明的片状固体灰黑色固体结构由构成的结构由构成的结构由和排列而成的分子硬度，在纸上可留痕迹导电性良好不导电【思考】一定条件下，石墨可以转化成金刚石，该过程属于物理变化还是化学变化？说明理由。
该变化过程是否是氧化还原反应？二、广泛存在的含碳化合物1．种类繁多的含碳化合物含碳化合物⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧有机化合物：如蛋白质、淀粉、油脂以及石油、液化气、天然气等的主要成分无机化合物⎩⎪⎨⎪⎧ 氧化物：含氧酸：含氧酸盐：如方解石( )、白云石[CaMg(CO 3)2]、菱锌矿( )、菱铁矿(FeCO 3)、菱镁矿(MgCO 3)等2．碳酸钠和碳酸氢钠 (1)组成及物理性质物质内容碳酸钠碳酸氢钠化学式俗名 苏打、颜色状态 白色固体 细小白色固体溶解性 溶于水 溶于水(比Na 2CO 3溶解度 )用途 玻璃、造纸 发酵粉、治疗胃酸过多(2)化学性质【思考】“向某一无色溶液中滴入足量的稀盐酸，生成能使澄清石灰水变浑浊的无色无味的气体，则原溶液中一定含有CO 2－3。
”这种说法对吗？说明理由。
学习小结1．Na 2CO 3、NaHCO 3与足量盐酸反应的比较2．Na 2CO 3、NaHCO 3的鉴别方法3．Na 2CO 3、NaHCO 3的提纯方法(括号内为杂质) 固体①Na 2CO 3(NaHCO 3)：加热，2NaHCO 3=====△Na 2CO 3＋CO 2↑＋H 2O②NaHCO 3(Na 2CO 3)：加水溶解制成饱和溶液，通入足量CO 2气体，结晶、过滤溶液①Na 2CO 3(NaHCO 3)：加适量NaOH 溶液，NaHCO 3＋NaOH===Na 2CO 3＋H 2O ②NaHCO 3(Na 2CO 3)：通入足量CO 2，Na 2CO 3＋H 2O ＋CO 2===2NaHCO 3当堂检测1．下列说法中，正确的是( ) A ．仅由碳元素组成的物质一定是纯净物 B ．金刚石、石墨、足球烯(C 60)互为同素异形体 C ．同素异形体之间的转化属于物理变化D ．金刚石和石墨的物理性质不同，化学性质也不相同2．将106 g Na 2CO 3和84 g NaHCO 3分别跟足量的盐酸反应。
多种多样的碳单质广泛存在的含碳化合物1.下列物质的用途中,不正确的是( )A.纯碱:制玻璃B.小苏打:治疗胃酸过多的一种药剂C.大理石:作建筑材料D.烧碱:发酵粉主要成分【解析】选D。
发酵粉的主要成分是小苏打,而烧碱有强烈的腐蚀性,不能食用,故选D。
2.(2015·榆林高一检测)科学家在不断深入的研究中,发现了一系列新的碳单质,对碳单质的研究已发展成一门独立的科学——碳科学。
下列关于碳单质的叙述正确的是( )A.碳的各种单质互称为碳的同素异形体B.碳元素的各种单质结构虽然不同,但性质差别不大C.碳元素的单质性质不同,其用途相同D.碳元素的单质只有金刚石、石墨和C60【解析】选A。
碳的不同单质原子间的排列方式不同,物理性质差别较大,化学性质相似,如金刚石和石墨燃烧最终均生成CO2;金刚石、石墨和C60只是三种主要的碳单质。
3.(2015·宿州高一检测)比较归纳是化学学习常用的方法。
对C、CH4和CO三种物质的以下转化关系:①C→CO2;②CH4→CO2;③CO→CO2,比较归纳正确的是( )A.三种转化发生的都是化合反应B.三种物质都只能跟氧气发生反应转化为CO2C.三种物质都能在点燃的条件下转化为CO2D.三种转化中所有的生成物在常温下都是气体【解析】选C。
C与CO都可以通过化合反应转化为二氧化碳,而CH4气体在氧气中燃烧生成两种物质二氧化碳和水,不属于化合反应,A项不正确;C与CO除可通过与氧气反应转化为二氧化碳外,都还可与金属氧化物发生氧化还原反应转化为二氧化碳,B项不正确;三种物质C、CO、CH4都具有可燃性,点燃时燃烧都能生成二氧化碳,C项正确;C与CO都可与金属氧化物发生氧化还原反应转化为二氧化碳,同时生成固体金属单质,甲烷燃烧生成二氧化碳和常温下为液体的水,D项不正确。
4.下列化学方程式中,可用离子方程式2H++C CO2↑+H2O表示的是( )A.稀硫酸中滴加小苏打溶液B.稀盐酸中滴加纯碱溶液C.稀盐酸与石灰石反应D.碳酸钾与足量醋酸反应【解析】选B。
多种多样的碳单质广泛存在的含碳化合物(30分钟50分)一、选择题(本题包括6小题,每小题5分,共30分)1.(2015·烟台高一检测)C60的发现导致了一门新兴学科——球碳化学的兴起。
目前已证明,C60与金属钾作用得到一种物质K3C60,其在低温下具有超导性能。
下列说法中,不正确的是( )A.C60是一种含碳化合物B.C60是碳元素的一种单质C.K3C60是一种新型的化合物D.在C60和K3C60中,碳元素分别以游离态和化合态存在【解析】选A。
C60只由一种元素组成,不属于化合物,而是一种单质。
【补偿训练】(2015·岳阳高一检测)下列过程中发生了化学变化的是( )A.红磷隔绝空气加热到416℃升华后冷凝得白磷B.蒸馏海水制取蒸馏水C.二氧化碳气体变成干冰D.氯化钠变成氯离子和钠离子【解析】选A。
红磷与白磷属于同素异形体,其相互转化属于化学变化。
2.可以说明NaCl溶液中存在Na2CO3的理由是( )A.加入AgNO3溶液有白色沉淀产生B.加入盐酸有无色无味气体产生C.加入CaCl2时有白色沉淀产生,再加稀盐酸沉淀全部溶解,且产生无色无味的气体D.加入Ba(OH)2溶液有白色沉淀产生,再加稀盐酸,反应现象如选项C所述【解析】选C。
A项不可说明,与AgNO3作用生成白色沉淀的还有Cl-等;B项不可说明,与盐酸作用产生无色无味气体的还有NaHCO3等;D项不可说明,NaHCO3等物质亦会有此现象。
【互动探究】(1)试写出C项涉及的离子方程式。
分析:C+Ca2+CaCO3↓,CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O。
(2)怎样除去上述溶液中的Na2CO3?分析:向溶液中加入适量稀盐酸,再加热除去多余的HCl即可。
3.(2015·雅安高一检测)碳酸钠俗称纯碱,下列对其性质的描述中,正确且与“碱”相关的是( )A.能与盐酸反应产生气体B.能与澄清石灰水反应产生白色沉淀C.水溶液能使紫色石蕊试液变红D.水溶液能使酚酞呈红色【解析】选D。
多种多样的碳单质 广泛存在的含碳化合物[课下综合检测]1．下列叙述中，正确的是( ) A ．只含碳元素的物质一定是纯净物 B ．金刚石和石墨具有相同的空间结构 C ．石墨转变为金刚石属于物理变化 D ．C 60也是碳的单质解析：选D 由金刚石、石墨组成的混合物只含碳元素，A 项错误；由于金刚石、石墨的空间结构不同，才导致二者性质不同，B 项错误；石墨、金刚石属于不同物质，二者的相互转化属于化学变化，C 项错误。
2．下列物质中分别滴入醋酸，会产生相同气体的是( ) ①大理石；②钟乳石；③锅垢；④贝壳；⑤蛋壳 A ．①② B ．④⑤ C ．①②③D ．①②③④⑤解析：选D 五种物质的主要成分是CaCO 3，与醋酸反应都会产生CO 2气体。
3．下列试剂能用来鉴别Na 2CO 3溶液和NaHCO 3溶液的是( ) A ．盐酸 B ．澄清石灰水 C ．NaCl 溶液D ．NaOH 溶液解析：选A 由于盐酸与NaHCO 3反应比与Na 2CO 3反应剧烈，A 项可以；澄清石灰水与NaHCO 3、Na 2CO 3溶液均能生成白色沉淀，B 项不可以；Na 2CO 3溶液、NaHCO 3溶液与NaCl 溶液均不反应，C 项不可以；Na 2CO 3溶液与NaOH 溶液不反应，NaHCO 3溶液与NaOH 溶液虽然反应但无明显现象，D 项不可以。
4．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生成物没有影响的是( )A ．C 和O 2B ．Na 2CO 3和盐酸C ．Na 和O 2D ．NaHCO 3和NaOH解析：选D A 项，C ＋O 2(足量)=====点燃CO 2,2C ＋O 2(不足)=====点燃2CO ；B 项，Na 2CO 3＋HCl(少量)===NaCl ＋NaHCO 3、Na 2CO 3＋2HCl(足量)===2NaCl ＋CO 2↑＋H 2O ；C 项，4Na ＋O 2===2Na 2O,2Na ＋O 2=====△Na 2O 2；D 项，NaHCO 3＋NaOH===Na 2CO 3＋H 2O 。
现吨市安达阳光实验学校多种多样的碳单质广泛存在的含碳化合物A组——知能训练1．下列物质互为同素异形体的是( )A．CaCO3和MgCO3B．CO2和COC．O2和O3D．Na和Na＋解析：由同种元素组成的性质不同的单质是同素异形体。
答案：C2．下列叙述中，正确的是( )A．由碳元素的单质组成的物质一是纯净物B．石和石墨具有相同的化学性质C．石墨转化为石不属于化学变化D．C60是发现的一种碳的化合物解析：A项石、石墨都是碳元素组成的单质，两者组成的物质是混合物；B项石和石墨都是由碳元素组成的，化学性质相同；C项石墨转化为石属于化学变化；D项C60是一种单质而不是化合物。
答案：B3．向碳酸钠的浓溶液中逐滴加入稀盐酸直到不再产生二氧化碳气体为止，则在此过程中，溶液中碳酸氢根离子浓度变化趋势可能是( ) A．逐渐减小B．逐渐增大C．先逐渐增大，而后减小 D．先逐渐减小，而后增大解析：Na2CO3浓溶液滴加稀盐酸，发生如下反：CO2－3＋H＋===HCO－3，HCO－3＋H＋===H2O＋CO2↑，所以是C。
答案：C4．下列化学反的离子方程式正确的是(双选)( )A．用小苏打治疗胃酸过多：HCO－3＋H＋===CO2↑＋H2OB．Ca(HCO3)2与过量Ca(OH)2溶液反：Ca2＋＋HCO－3＋2OH－===CaCO3↓＋CO2－3＋2H2OC．碳酸钠溶液与盐酸反，有气泡逸出：Na2CO3＋2H＋===2Na＋＋H2O＋CO2↑D．Na2CO3溶液中通入少量CO2：CO2－3＋CO2＋H2O===2HCO－3解析：B项为：Ca2＋＋HCO－3＋OH－===CaCO3↓＋H2O；C项为：CO2－3＋2H＋===CO2↑＋H2O。
答案：AD5．下列关于NaHCO3的叙述，不正确的是( )A．它是一种白色固体，俗称小苏打B．它在加热条件下可完全分解，利用这一性质，可由NaHCO3制取纯碱C．其水溶液中加入石灰水有白色沉淀产生D．当质量相同的Na2CO3、NaHCO3分别与足量盐酸反时，Na2CO3放出的二氧化碳多，消耗的盐酸也多解析：A项正确；B项NaHCO3受热易分解转化为Na2CO3，正确；C项2NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，正确；D项，Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O106 g 44 gNaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O84 g 44 g相同质量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量盐酸反时，NaHCO3放出CO2多。
多种多样的碳单质和广泛存在的含碳化合物1.据报道,科学家已经研制出世界上最薄的材料——碳膜片,其厚度只有一根头发的二十万分之一。
如图所示,这种碳膜片状如蜂巢,是由碳原子构成的六边形单元向外延展而成,下列有关碳膜片的说法中,正确的是( )A.碳膜片属于一种新型的化合物B.碳膜片与石墨的结构相同C.碳膜片与C60互为同素异形体D.碳膜片在氧气中完全燃烧的产物和碳在氧气中完全燃烧的产物不同解析:碳膜片是由碳元素组成的碳单质,与C60互为同素异形体,故C正确。
答案:C2.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.石墨矿的开采利用解析:A、B、C均属于自然界中碳的循环过程,石墨矿的开采利用,是矿物的利用,不属于碳的循环过程。
答案:D3.下列是关于碳的氧化物的说法,其中描述正确的是( )A.CO是碳及含碳化合物在空气中燃烧的主要产物B.CO2不具有漂白性,不能使任何有色物质变色C.CO和CO2都是酸性氧化物D.CO2是参与自然界中钟乳石、石笋形成的一种主要物质解析:碳及其化合物在空气中燃烧的主要产物均为CO2,A错;CO2不具有漂白性,但它是酸性氧化物,CO2通入含有酚酞的NaOH溶液中,溶液由红色变为无色,B错;CO不是酸性氧化物,C 错;CO2与CaCO3、H2O反应生成Ca(HCO3)2,Ca(HCO3)2分解又生成CO2,D对。
答案:D4.下列化学方程式中,可用离子方程式2H++C CO2↑+H2O表示的是( )A.稀硫酸中滴加小苏打溶液B.稀盐酸中滴加纯碱溶液C.稀盐酸与石灰石反应D.碳酸钾与足量醋酸反应解析:A中的小苏打不能拆写成C,只能拆写成Na+和HC;C中的石灰石是难溶物质,应该写化学式;D中的醋酸是弱酸,应该写化学式。
答案:B5.为了验证碳酸氢钠固体中是否含有碳酸钠。
第3章自然界中的元素第1节碳的多样性第1课时多种多样的碳单质广泛存在的含碳化合物学习目标1. 了解碳单质的多样性及同素异形体的概念，会判断同素异形体，知道结构与性质的关系。
2. 了解自然界中含碳化合物的多样性。
3. 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。
学习重点了解同素异形体的概念，会判断同素异形体。
学习难点掌握碳酸钠和碳酸氢钠的性质。
学习探究一、多种多样的碳单质1．自然界中的碳元素既有游离态又有化合态，举例说明哪些物质中碳元素以游离态存在？哪些物质中碳元素以化合态存在？2．下面分别是石墨、金刚石和C60的图片将三者的对比填入下表中。
同素异形体的原因是什么？你能证明金刚石和石墨是同素异形体吗？如何证明？4．同素异形体之间的转化是否属于氧化还原反应？以O2与O3之间的转化为例加以说明。
二、广泛存在的含碳化合物1. 如图，按装置进行实验准备，然后将球泡内的等质量的碳酸钠和碳酸氢钠的粉末同时倒入等体积、等浓度的稀盐酸中。
仔细观察实验，完成下列填空。
(1)实验现象：_____________________________________________________________；(2)反应的化学方程式：_____________________________________________________，_________________________________________________________________________；(3)离子方程式：___________________________________________________________，__________________________________________________________________________。
(4)问题思考①为什么Na2CO3与稀盐酸的反应不如NaHCO3与稀盐酸的反应剧烈？②滴加盐酸后产生无色无味且能使澄清石灰水变浑浊的气体的溶液中是否一定含有CO2－3？2. 实验装置：如图，用大试管盛装固体进行加热，用澄清石灰水对产物进行检验。
多种多样的碳单质广泛存在的含碳化合物(30分钟50分)一、选择题(本题包括6小题,每小题5分,共30分)1.(2015·烟台高一检测)C60的发现导致了一门新兴学科——球碳化学的兴起。
目前已证明,C60与金属钾作用得到一种物质K3C60,其在低温下具有超导性能。
下列说法中,不正确的是( )A.C60是一种含碳化合物B.C60是碳元素的一种单质C.K3C60是一种新型的化合物D.在C60和K3C60中,碳元素分别以游离态和化合态存在【解析】选A。
C60只由一种元素组成,不属于化合物,而是一种单质。
【补偿训练】(2015·岳阳高一检测)下列过程中发生了化学变化的是( )A.红磷隔绝空气加热到416℃升华后冷凝得白磷B.蒸馏海水制取蒸馏水C.二氧化碳气体变成干冰D.氯化钠变成氯离子和钠离子【解析】选A。
红磷与白磷属于同素异形体,其相互转化属于化学变化。
2.可以说明NaCl溶液中存在Na2CO3的理由是( )A.加入AgNO3溶液有白色沉淀产生B.加入盐酸有无色无味气体产生C.加入CaCl2时有白色沉淀产生,再加稀盐酸沉淀全部溶解,且产生无色无味的气体D.加入Ba(OH)2溶液有白色沉淀产生,再加稀盐酸,反应现象如选项C所述【解析】选C。
A项不可说明,与AgNO3作用生成白色沉淀的还有Cl-等;B项不可说明,与盐酸作用产生无色无味气体的还有NaHCO3等;D项不可说明,NaHCO3等物质亦会有此现象。
【互动探究】(1)试写出C项涉及的离子方程式。
分析:C+Ca2+CaCO3↓,CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O。
(2)怎样除去上述溶液中的Na2CO3?分析:向溶液中加入适量稀盐酸,再加热除去多余的HCl即可。
3.(2015·雅安高一检测)碳酸钠俗称纯碱,下列对其性质的描述中,正确且与“碱”相关的是( )A.能与盐酸反应产生气体B.能与澄清石灰水反应产生白色沉淀C.水溶液能使紫色石蕊试液变红D.水溶液能使酚酞呈红色【解析】选D。
能与盐酸反应产生气体及能与澄清石灰水反应产生白色沉淀均是纯碱的性质,但与纯碱显碱性无关,A、B均错误。
纯碱溶液能使紫色石蕊试液变蓝,C项错误,D项正确。
4.(2015·德州高一检测)下列关于物质及离子的检验,结论正确的是( )A.向某物质中滴加盐酸后,有能使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体产生,证明含CB.向某溶液中滴加氢氧化钡溶液,产生白色沉淀,再滴加足量稀硝酸,沉淀溶解,说明含HCC.向某溶液中逐渐滴加硝酸银溶液,有白色沉淀产生,则原溶液中可能含有Cl-D.向某溶液中先加入氯水,再滴入KSCN溶液,最后溶液显红色,则原溶液中一定含有Fe3+【解析】选C。
C与HC加入盐酸后都产生二氧化碳气体,A错误;C与HC加入氢氧化钡溶液都可以生成白色沉淀,B错误;加入硝酸银有白色沉淀产生,可能是生成氯化银,C正确;含Fe2+的溶液中先加氯水,再加KSCN,溶液也显红色,D错误。
5.(2015·沈阳高一检测)下列四组溶液经反应后,溶液内含有0.50 mol NaHCO3和0.50 mol Na2CO3的是( )A.0.50 L 1.00 mol·L-1NaHCO3溶液和0.50 L 0.50 mol·L-1NaOH溶液反应B.0.50 L 0.75 mol·L-1Na2CO3溶液和0.50 L 0.50 mol·L-1HCl溶液反应C.1.00 L 1.00 mol·L-1NaHCO3溶液和0.50 L 0.50 mol·L-1NaOH溶液反应D.1.00 L 1.00 mol·L-1Na2CO3溶液和1.00 L 0.50 mol·L-1HCl溶液反应【解析】选D。
本题中发生的反应为Na2CO3+HCl NaHCO3+NaCl;NaHCO3+NaOH Na2CO3+H2O。
A项,只生成0.25 mol Na2CO3。
B项,只生成0.25 mol的NaHCO3。
C项,只生成0.25 molNa2CO3。
6.已知碳酸钠稳定而碳酸氢钠不稳定,受热易分解。
现取碳酸氢钠和碳酸钠的混合物10 g,加热到质量不再改变为止,剩余固体质量为6.9 g。
下列说法正确的是( )A.反应生成CO2的质量为3.1 gB.原混合物中NaHCO3的质量为1.6 gC.反应后生成CO2和H2O的质量比为11∶9D.原混合物中Na2CO3的质量分数为16%【解析】选D。
加热时只有碳酸氢钠会分解,碳酸钠不会分解,当混合物质量不再改变时,说明碳酸氢钠已完全分解,其减少的质量就是分解后逸出的二氧化碳和水蒸气的质量,而剩余固体的质量等于原混合物的质量减去碳酸氢钠的质量再加上生成的碳酸钠的质量。
根据质量守恒定律可知,反应后生成的CO2和H2O质量之和为3.1 g,A项错误;设原混合物中NaHCO3的质量为x,2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑Δm168 g 62 gx (10-6.9)g=解得:x=8.4 g,B项错误;原混合物中Na2CO3的质量分数=×100%=16%,D项正确;CO2和H2O的质量比为22∶9,C项错误。
【方法规律】差量法在复杂计算问题中的应用(1)内涵实质:差量法是依据化学反应前后的某些“差量”(固体质量差、溶液质量差、气体体积差、气体物质的量之差等)与反应物或生成物的变化量成正比而建立的一种解题方法。
(2)适用范围:①反应前后固体或液体的质量发生变化时;②反应前后气体的物质的量、体积、压强、密度等发生变化时。
(3)解题关键:抓住造成差量的实质,正确找出理论差量,将“差量”看作化学方程式右端的一项,将已知差量(实际差量)与化学方程式中的理论差量列成比例,其他解题步骤与化学方程式列比例式解题步骤完全一致。
例:2NaHCO3Na2CO3 + H2O + CO2↑Δm168 g 106 g 18 g 44 g 62 gΔm可由两种方法得出:Δm=168 g-106 g=62 gΔm=18 g+44 g=62 g此外,在解答有关碳酸钠与碳酸氢钠的计算题时除了常用差量法外,还可运用守恒法和极值法。
二、非选择题(本题包括2小题,共20分)7.(10分)(2015·洛阳高一检测)根据如图所示提供的仪器装置,完成提纯并测定Na2CO3样品纯度(其中只含NaHCO3杂质)的实验,试回答有关问题:实验1:测定Na2CO3样品中NaHCO3分解放出的CO2的体积。
(1)连接装置的正确顺序是: (填序号)。
(2)完成该实验尚缺的仪器是。
(3)产生的气体从装置④的端进入,从装置⑤的端进入。
实验2:测定上述实验完成后的剩余固体与盐酸反应产生的CO2的体积。
(4)应将实验1的装置做哪些调整? 。
(5)当实验1加热到样品不再产生气体时,产生CO2为aL(已折算成标准状况)。
实验2在加入盐酸至无气体产生时,生成了CO2为bL(已折算成标准状况)。
则样品中Na2CO3纯度的实测值为。
【解析】本实验给固体样品加热制气体所用装置应由⑦、①和③仪器组装,而④的作用是吸收水蒸气(干燥气体),气体在经过④时,应遵循“粗口进,细口出”的原则;⑤的作用是让气体将其中的水排出,以测定气体的体积,因此气体要从短管进入。
样品中含有的Na2CO3的物质的量为mol,样品总质量为加热后的质量(×106 g)与实验1加热生成的CO2、H2O的质量(×62 g)之和。
答案:(1)⑦①③④⑤⑥(2)酒精灯(3)d b(4)将③换成②,同时撤走酒精灯(5)%【互动探究】(1)测得的CO2的体积与理论值相比较,对于结果会产生什么影响?并解释其原因。
分析:偏小,由于CO2可溶于水,故测得的体积偏小。
(2)若要使实验值更接近于理论值,该实验应该怎样改进?分析:将装置⑤中的水换成饱和NaHCO3溶液,则会降低CO2的溶解度,减小误差。
8.(10分)(2014·上海高考改编)在精制饱和食盐水中加入碳酸氢铵可制备小苏打(NaHCO3),并提取氯化铵作为肥料或进一步提纯为工业氯化铵。
完成下列填空:(1)写出上述制备小苏打的化学方程式: 。
(2)滤出小苏打后,母液提取氯化铵有两种方法:①通入氨,冷却、加食盐,过滤②不通氨,冷却、加食盐,过滤对两种方法的评价正确的是(选填编号)。
a.①析出的氯化铵纯度更高b.②析出的氯化铵纯度更高c.①的滤液可直接循环使用d.②的滤液可直接循环使用(3)提取的NH4Cl中含少量Fe2+、S,将产品溶解,加入H2O2,加热至沸,再加入BaCl2溶液,过滤,蒸发结晶,得到工业氯化铵。
滤渣的主要成分除Fe(OH)3外还有。
(4)称取1.840 g小苏打样品(含少量NaCl),配制成250 mL溶液,取出25.00 mL,再加入0.100 0 mol·L-121.50 mL盐酸恰好完全反应。
样品中NaHCO3质量分数为(保留3位小数)。
(5)将一定质量小苏打样品(含少量NaCl)溶于足量盐酸,蒸干后称量固体质量,也可测定小苏打的含量。
若蒸发过程中有少量液体溅出,则测定结果(选填“偏高”“偏低”或“不受影响”)。
【解析】(1)利用NaHCO3在溶液中溶解度较小,碳酸氢铵与氯化钠反应生成NaHCO3和NH4Cl。
(2)通入氨后增大c(N),①析出的氯化铵纯度更高;不通氨后的溶液是饱和食盐水,②的滤液可直接循环使用。
(3)S与Ba2+生成BaSO4沉淀,则滤渣中还含有BaSO4。
(4)n(HCl)=0.100 0 mol·L-1×21.50 mL×10-3L·mL-1=2.150×10-3mol,n(NaHCO3)=2.150×10-3mol,250 mL 溶液中含有n(NaHCO3)=2.150×10-2mol,质量是1.806 g,样品中NaHCO3质量分数为1.806 g/1.840 g=0.982。
(5)碳酸氢钠与盐酸反应生成氯化钠、水和CO2,最终得到的固体是氯化钠,根据差量法可以计算出碳酸氢钠的质量,即NaHCO3+HCl NaCl+H2O+CO2↑固体质量减少量84 58.5 25.5m Δm若蒸发过程中有少量液体溅出,则最终生成的氯化钠质量偏少,因此根据差量法可知固体减少的质量偏大,即Δm偏大,则碳酸氢钠的质量偏大,因此测定结果偏高。
答案:(1)NH4HCO3+NaCl NaHCO3↓+NH4Cl(2)a、d (3)BaSO4(4)0.982 (5)偏高。
