1、一、碳单质的多样性1同素异形体的概念 由 元素组成的性质 的几种 ，叫做该元素的同素异形体 、和 是碳元素的同素异形体；和 是氧元素的同素异形体。金刚石 C60 石墨 不同 单质 O2 O3 同种(1)同素异形体的判断需注意三个要点：a.必须由同一元素组成；b.必须是不同的单质；c.必须结构不同。如O2与O3；S2、S4与S8等。(2)同素异形体之间的转化属于化学变化，但价态不改变，是非氧化还原反应。(3)不同的同素异形体，因结构不同，物理性质不同，但化学性质相似。(4)由同一种元素形成的物质，由于同素异形体的存在，不一定为纯净物。二、重要的含碳化合物1.一氧化碳(1)物理性质：色 味的 毒气
2、体，溶于水。(2)化学性质 无 无 有 不 2二氧化碳(固态时俗称 )(1)化学性质 a具有酸性氧化物的通性：干冰 b弱氧化性：(2)实验室制取原理 CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O。(3)用途：灭火、制冷剂、人工降雨、制尿素、光合作用等。3Na2CO3与NaHCO3的比较(反应用离子方程式表示)1自然界中碳及其化合物间的转化 2生产和生活中碳及其化合物间的转化(1)转化途径 途径：途径：化工生产。(2)工业生产中的转化 炼钢、炼铁 高炉炼铁时的主要化学方程式为：产物成分与反应物量的关系：(2009年新沂质检)将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量(
3、n)和通入CO2体积(V)的关系正确的是()【方法技巧】解决反应先后顺序问题，既可按上述解析方法从离子反应的本质入手分析，亦可采用假设法，即假设某一物质先反应，若其反应产物又能与原假定后反应的物质发生反应生成原反应物，则该物质后反应。1过量的CO2通入下列溶液中，最终出现浑浊的 是()A氯化钙溶液 B石灰水 C饱和碳酸钠溶液 D水玻璃 答案：CD 2(2009年滨州质检)用1 L 1.0 molL1NaOH溶液吸收0.8 mol CO2，所得溶液中的CO和HCO的物质的量浓度之比约是()A13 B21 C23 D32 1水溶性(1)含K、Na、的正盐易溶于水，其余一般不溶于水；酸式盐均易溶于水
4、。(2)一般地，在相同温度下，难溶性正盐的溶解度小于其酸式盐的溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2CaCO3，酸式盐的溶解度小于其可溶性正盐的溶解度，如溶解度Na2CO3NaHCO3。2热稳定性(1)一般地，热稳定性顺序为：正盐酸式盐碳酸，如Na2CO3NaHCO3H2CO3。(2)可溶性正盐难溶性正盐，如CaCO3高温分解，而K2CO3不易分解。放出CO2的速率不同 由于Na2CO3需要逐步结合两个H才放出CO2，则NaHCO3与盐酸反应放出CO2速率较快。耗酸量不同 等质量的Na2CO3与NaHCO3分别与盐酸反应，前者耗酸多；等物质的量Na2CO3与NaHCO3分别与盐酸反应，前者耗酸多。
5、Na2CO3与盐酸的反应 a滴加顺序不同，现象不同。b当n(HCl)2n(Na2CO3)时，无论如何滴加，产生的CO2一样多；当n(HCl)2n(Na2CO3)时，把Na2CO3溶液滴加到盐酸中比把盐酸滴加到Na2CO3溶液中产生的CO2多。下图中AF是化合物，G是单质。写出A、B、E、F、G的化学式：A_，B_，E_，F_，G_。【解析】化合物A受热分解可生成三种化合物，在中学常见的化合物范围内，固体A可能是不稳定的酸式盐或碱式碳酸铜，又因为A分解产生的两种化合物都能与化合物E反应产生单质G。G可能是O2，E为Na2O2，据此可判断C、D应为H2O、CO2。再根据A、B在溶液中可通过与F、C
6、反应可相互转化，综合分析可确定C为CO2，D为H2O，则A为NaHCO3，B为Na2CO3。【答案】NaHCO3 Na2CO3 Na2O2 NaOH O2 3(2009年菏泽质检)可以用来断定碳酸氢钠粉末中是否混有碳酸钠的实验方法是()A加热时有无气体放出 B滴加盐酸时有无气泡放出 C溶于水后，滴加稀的氯化钡溶液有无白色沉淀生成 D溶于水后，滴加澄清石灰水，有无白色沉淀生成 答案：C 4将0.1 L 1 molL1的纯碱溶液逐滴滴入到0.1 L 1.25 molL1的盐酸中；将0.1 L 1.25 molL1的盐酸逐滴滴入到0.1 L 1 molL1的纯碱溶液中。这两种操作产生CO2的体积比为
7、()A52 B25 C21 D11 1(2009年济宁质检)下列关于Na2CO3和NaHCO3说法中正确的是()ANa2CO3和NaHCO3都易溶于水 BNa2CO3和NaHCO3都很稳定 C石灰水和Na2CO3反应不与NaHCO3反应 D等物质的量的Na2CO3和NaHCO3与盐酸反应，消耗盐酸的物质的量之比为21 解析：NaHCO3可溶于水，但不易溶，A错；NaHCO3受热分解不稳定，B错；石灰水与Na2CO3、NaHCO3均反应，C错。答案：D 2(2008年高考山东卷)旅游洞穴一般是指供游人观览的喀斯特洞穴。多姿多彩的石钟乳、石笋、石柱、石花等碳酸钙沉积体是喀斯特洞穴中的主要景观。由于
8、游人呼吸有时会使旅游洞穴中二氧化碳浓度大幅度升高，可能造成的后果是()抑制碳酸钙沉积体的生长 促进碳酸钙沉积体的生长 使游客有憋闷的感觉 使照明灯下的植物大量死亡 A B C D 解析：CO2的浓度升高，使Ca(HCO3)2的量增大，抑制CaCO3沉积体的生长，也使O2的体积分数降低，让游客有憋闷的感觉。答案：A 解析：A项，H2燃烧使Y处NaHCO3分解，产生CO2使石灰水变浑浊；D项在加热时H2与Fe2O3反应，但无CO2生成；B、C两项CO在P处燃烧，管内Na2CO3不分解，石灰水不变浑浊，CO与CuO在加热时反应生成CO2使石灰水变浑浊。答案：AC 4实验室用石灰石和盐酸制取CO2时，
9、最佳的除杂试剂和方法是()A水、浓H2SO4洗气 B饱和Na2CO3溶液、浓H2SO4洗气 C饱和NaHCO3溶液、浓H2SO4洗气 DNaOH溶液、浓H2SO4洗气 解析：B项Na2CO3、D项NaOH均消耗CO2，A项水溶解CO2 答案：C 5(1)图瓦卢是由多个珊瑚礁形成的岛国。由于大气中CO2含量的剧增，大量珊瑚礁(主要成分是碳酸钙)被海水侵蚀，其原因是_(用化学方程式表示)。(2)温室效应导致海平面上升，引起温室效应的人为原因主要是_。(3)为了控制温室效应，各国科学家提出了不少方法和设想。科学家致力于二氧化碳组合转化方面的技术研究，把过多的二氧化碳转化为对人类有益的物质。如将二氧化
10、碳和氢气以14的比例混合，通入反应器，在适当的条件下反应，可获得一种重要的能源。请完成下列化学方程式：CO24H2=_2H2O。(4)科学家研究发现，用“汽水”(一种能释放CO2的弱酸性溶液)浇灌植物能促进植物的生长。原因是它能 _。加强呼吸作用 加强光合作用 改良碱性土壤、调节pH 加强植物蒸腾作用 A B C D(5)快速、有效地减缓大气中CO2大量增加的生态学措施是_。A使用天然气等燃料 B控制全球人口增长 C植树造林，保护森林 D立即减少煤和石油的燃烧 解析：(1)CO2能溶于水，溶于水后会与CaCO3反应，导致CaCO3溶解。(3)从原子守恒的角度去分析，1 mol CO2与4 mo
11、l H2反应时，生成了2 mol H2O，生成的另一物质中必有1 mol C和4 mol H，由方程式的化学计量数可知，此物质必为CH4。(4)植物发生呼吸作用放出CO2；其蒸腾作用与外界温度及水分有关，与CO2的浓度无关；植物的光合作用需要吸收CO2，且CO2溶于土壤中的水而生成的H2CO3电离出的H可以改良碱性土壤，调节pH，促进植物对Ca2、Mg2的吸收。所以“汽水”浇灌植物能促进植物的生长。(5)随着社会的进步，对能源的消耗也将进一步增大，所以不可能立即减少煤和石油的燃烧。使用天然气等燃料也会产生CO2，只有绿色植物的光合作用会吸收大量的CO2，且见效快。答案：(1)CaCO3CO2H
12、2O=Ca(HCO3)2(2)大量燃烧煤、石油等化石燃料(3)CH4(4)B(5)C 6气体A只含X和Y两种短周期元素，X的原子序数大于Y的原子序数。B、D、E是中学化学中的常见气体。各物质有如下所示的转化关系：请回答下列问题：(1)若气体A是混合气且X和Y的质量比小于3，则气体A中肯定有_(写化学式)。(2)若气体A为纯净物且其分子为直线形结构，且X和Y的质量比在数值上等于X的相对原子质量，则A的化学式为_；(3)写出化学式：B_，C_，D_，E_，甲_。(4)乙可能为_(任写两种)。答案：(1)H2(2)C2H2(3)CO2，H2O，CO，H2，C(4)CuO，Fe3O4，Fe2O3 碳及
13、其化合物的转化(2009年广州质检)水蒸气通过灼热的焦炭后，流出气体的主要成分是CO和H2，还有CO2和水蒸气等。请用下图中提供的仪器，选择必要的试剂，设计一个实验，证明上述混合气中有CO和H2。(加热装置和导管等在图中略去)回答下列问题：(1)盛浓H2SO4的装置用途是_，盛NaOH溶液的装置用途是_。(2)仪器B中需加入试剂的名称(或化学式)是_，所发生反应的化学方程式是：_。(3)仪器C中需加入试剂的名称(或化学式)是_，其目的是_。(4)按气流方向连接各仪器，用字母表示接口的连接顺序：gab_。(5)能证明混合气中含有CO的实验依据是_。(6)能证明混合气中含有H2的实验依据是_。【解
14、析】本题关键是应明确实验目的(证明混合气体中有CO和H2)，要想达到目的，只能利用它们的还原性将之转化为CO2和H2O来检验，同时又要防止原混合气体中CO2和水蒸气的干扰，所以，用CO、H2还原CuO之前，必须首先除去CO2和水蒸气。本题应首先解决第(4)问。一、选择题(每小题5分，共50分)1(2010年泰安质检)碳是自然界的基本构成元素之一，在自然界中，不停地转化、循环，构成了生机盎然的物质世界，下图为自然界中碳的循环图。下列有关分析不合理的是()A过程中还可能有另外的含碳物质产生 B碳元素在自然界中的循环主要是通过CO2的生成和消耗来实现的 C加速过程将有利于社会的可持续发展 D只有使图
15、中所示的各转化的总体保持基本平衡，才能维持大气中CO2的含量相对稳定 解析：加速过程会造成温室效应等环境问题，不利于社会的可持续发展。答案：C 2近期美国化学会杂志报道，中国科学家以二氧化碳为碳源，金属钠为还原剂，在470C、80MPa下合成金刚石具有深远意义，下列说法不正确的是()A由二氧化碳合成金刚石是化学变化 B金刚石是碳的一种同位素 C钠被氧化最终生成碳酸钠 D金刚石与许多球形分子(富勒烯)，如C50、C70、C60、C120等互为同素异形体 解析：金刚石是碳的一种同素异形体，而不是同位素。答案：B 3纯碱和小苏打是厨房中两种常见的用品，它们都是白色固体，下列区分这两种物质的方法中正确
16、的是()A分别用砂锅加热两种样品，全部分解挥发没有残留物的是小苏打 B用洁净铁丝蘸取两种样品在煤气火焰上灼烧，使火焰颜色发生明显变化的是小苏打 C用两只小玻璃杯，分别加入少量的两种样品，再加入等量的食醋，产生气泡快的是小苏打 D先将两样品配成溶液，分别加入澄清石灰水，无白色沉淀生成的是小苏打 答案：C 4(2009年连云港质检)下列有关CO2的实验中，只能证明CO2的物理性质的实验是()5下列说法错误的是()A铅笔芯的主要原料是石墨，儿童在使用时不会引起中毒 BCO有毒，生有煤炉的居室可放置数盆清水，这样有效地吸收CO，防止煤气中毒 C“汽水”浇灌植物有一定的道理，其中CO2的缓释，有利于植物
17、的光合作用 D硅的提纯与应用，促进了半导体元件与集成芯片业的发展，可以说“硅是信息技术革命的催化剂”解析：A项，石墨无毒不会引起中毒，正确；B项CO不溶于水，放盆清水不能防止CO中毒，B错；C项CO2有利于光合作用，正确，D项，Si制造半导体元件，正确。答案：B 6关于金刚石、石墨和C60的结构的说法正确的是()A我们肉眼看到的金刚石、石墨和C60都是由多个分子靠一定的作用力堆积而成的单质 B虽然金刚石、石墨和C60中的碳原子的排列方式不同，但它们之间的作用力却是相同的 C金刚石、石墨和C60的结构不同决定了它们的性质不同 D金刚石中所有的碳原子都按一定的方式连成一个向空间伸展的网络，而C60
18、中每60个碳原子构成一个分子 解析：A项，金刚石、石墨不是由分子构成；B项，金刚石中只存在共价键，石墨和C60中除共价键外还有分子间作用力，不正确。C、D正确。答案：CD 7用来分离CO2和CO混合气体并干燥的装置如图所示，图中a、c、d为止水夹，b为分液漏斗活塞，通过Y形管和止水夹分别接两球胆，现装置内空气已排尽。为使实验成功，甲、乙、丙分别盛放的试剂为()解析：甲中用NaOH吸收CO2，剩余CO用浓H2SO4干燥后收集在一个球胆内；关闭a，打开b，将乙中的稀H2SO4放入甲中，会有CO2放出，经丙中浓H2SO4干燥后收集到另一个球胆内。答案：C 8下列物质，分别滴加醋酸时会产生相同气体的是
19、()大理石 钟乳石 锅垢 贝壳 蛋壳 水玻璃 A B C D 答案：D 9向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2，结果有晶体析出，对析出晶体的原因分析不正确的是()A相同温度下，Na2CO3的溶解度大于NaHCO3 B溶液中溶剂减少了 C溶质质量增加了 D反应过程放热 答案：D 10将标准状况下，1.12 L CO2通入到100 mL NaOH溶液中，充分反应后，减压将溶液小心蒸干，得到不含结晶水的固体W，其质量为5.08 g，则下列情况中符合题意的是()(1)写出A与F的化学式：A_，F_。(2)下列物质中有一种与B物质不属于同一类，其他与B均属于同一类，这一物质是_。ASO2 BSO3 C
20、Na2O DSiO2(3)D高温情况下与水蒸气恰好完全反应生成E和F时，所得气体的平均相对分子质量是_。(4)写出反应的化学方程式：_。12(12分)实验室有一种含有少量二氧化硅的石灰石样品，某同学想准确测定该样品的纯度。他取用2.0 g样品于烧杯中，把200 mL某盐酸分4次加入，充分作用后记录烧杯中固体质量(见下表)，请选择合适的数据并计算：(1)写出样品中加入盐酸后发生反应的离子方程式：_。(2)该样品的纯度(含CaCO3的质量分数)为_。(3)所取用的稀盐酸的物质的量浓度为_。(4)如果该同学改用稀硝酸测定样品纯度，你认为对结果有无影响？_；如果改用稀H2SO4，对结果有无影响？_，原
21、因是_。答案：(1)CaCO32H=Ca2CO2H2O(2)90%(3)0.27 molL1(4)无影响 有影响 因CaSO4微溶覆盖在样品表面，阻碍CaCO3与H2SO4进一步反应 13(13分)(2010年山东临沂模拟)已知某固体混合物A由NaHCO3、KHCO3、MgCO3、CaCO3四种物质中的两种混合而成，通过推理和计算完成下列问题：(1)取A与足量盐酸反应，若保持总物质的量不变，不论以何种比例混合，生成气体的量均保持不变，则混合物A的组成情况最多有_种(填数字)。(2)取A与足量盐酸反应，若保持总质量m(A)不变，不论以何种比例混合，生成气体的量均保持不变，则A的可能组成是_和_、
22、_和_、_和_(可不填满，也可补充)。(3)若先将A加热，剩余固体再与足量盐酸反应，且将先后两次生成的气体分别通入足量澄清石灰水中，生成的沉淀均为10.0 g，则A中各物质的物质的量之和为_mol。(4)取a g该混合物与足量盐酸反应生成CO2气体的体积V的取值范围是(标准状况)_。解析：(1)两两组合共有6种情况。(2)因NaHCO3与MgCO3的摩尔质量均为84 gmol1，CaCO3与KHCO3的摩尔质量均为100 gmol1，故总质量不变，生成的CO2不变有两组组合。(3)两次均产生0.1 mol CO2，故A中含KHCO3和NaHCO3共0.2 mol。14(14分)某无色气体，可能含有H2、CO、HCl、CO2中的一种或几种。现将混合气体依次经过下列处理(假设每步均完全反应)：试回答下列问题：(1)根据混合气体经过AgNO3溶液时的现象，说明原混合气体中一定含有_。(2)原混合气体中_(选填“可能”、“不可能”或“肯定”)含有H2气体。(3)原混合气体的组成可能是：_或_或_。答案：(1)HCl(2)可能(3)HCl和CO HCl、H2和CO2 HCl、H2、CO和CO2
