鲁科必修1第03章第1节

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1、第3章 自然界中的元素学习导言 章节知识概说 本章的核心内容是元素化合物知识，主要是应用第2章的概念和理论知识认识物质的性质，探讨物质在生产、生活中的应用，以及人类活动对生态环境的影响。本章首先以碳元素的多样性为线索，探索了碳单质、碳的化合物以及碳元素转化的多样性；然后以硫及其化合物的转化为线索，探索了不同价态硫元素在自然界、实验室、生活、生产中的转化；紧接着以氮的循环为线索，探讨了氮在自然界中的循环、氮循环过程中的重要物质，以及人类活动对氮循环的影响；最后通过海洋这个蕴藏众多元素的领域，引入了更多的元素化合物知识，通过探讨从海洋中提取物质的途径，学习了镁、溴、碘等元素的知识。这样，就把零散的

2、元素化合物的知识有机地结合在了一起，充分体现了高观点、大视野和多角度的特色。 课标理念感悟知识与技能：根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究，了解碳及其重要化合物的主要性质，以及它们在自然界和生活、生产中的相互转化；通过氮的循环，了解氮气、氨气、铵盐以及硝酸的主要性质，认识它们在生产中的应用；通过实验探究了解硫单质、二氧化硫等的主要性质，探讨不同价态硫元素之间的转化途径；通过了解海洋中的重要元素，认识金属镁、溴单质、碘单质和卤化物的主要性质及其在生产中的应用。过程与方法：运用氧化还原理论研究物质的氧化性和还原性，探讨含有相同元素的物质之间的相互转化。情感态度与价值观：通过了解人类活动对氮循环

3、的影响、酸雨问题和海洋资源的综合利用，认识人类活动对生态环境的影响，培养与环境和平相处的情感以及运用化学知识解决环境和资源问题的兴趣和热情。第1节 碳的多样性在一百多种元素中，有一种元素组成的单质和化合物种类已经远远超过三千万种，你知道这是哪一种元素吗？对了，这种元素就是碳元素。在初中我们接触过碳，知道碳既是构成生物体的基本元素，又是构成地壳中岩石和化石燃料的主要元素。碳以多种形态存在于自然界中。下面，就让我们一起来感受碳的多样性吧。 研习教材重难点研习点1 碳单质的多样性1同素异形体（1）同素异形体的概念：由同一种元素组成的性质不同的几种单质，叫做该元素的同素异形体。（2）常见的同素异形体：

4、碳：金刚石、石墨、C60；氧：氧气、臭氧（O3）。【领悟整合】由于同素异形体由同种元素构成，所以同素异形体往往具有相似的化学性质；但由于组成同素异形体各种单质的原子间连接的方式不同（即结构不同），因此同素异形体的物理性质往往有很大差别。2金刚石、石墨、C60（1）结构金刚石：每个碳原子与另外4个碳原子以一种较强的相互作用相连接，形成正四面体结构，向空间伸展形成空间网状结构。石墨：石墨晶体是层状结构。在同一层内，碳原子排列成正六边形(碳原子位于正六边形的顶点上)，一个个正六边形排列成平面网状结构，每一个碳原子都跟其他3个碳原子相连。在同一层内，相邻的碳原子以较强的相互作用相结合，但层与层之间以一

5、种较弱的相互作用相结合。C60：C60分子是由60个碳原子构成的，它的形状像足球，由12个正五边形和20个正六边形组成。分子内部，碳原子间以较强的相互作用结合，但分子间的相互作用较弱。（2）性质同素异形体金刚石石墨C60主要物理性质硬度大、熔沸点高硬度小、熔沸点高，易导电硬度小、熔沸点低主要化学性质相似，如在一定条件下都可与氧气反应，生成CO2【知识链接】 昂贵的实验：1797年英国化学家钱南为了测出金刚石的成分，做了一个非常昂贵的实验。他将金刚石放在密闭的、充满氧气的箱子里进行燃烧（箱子是纯金制的），结果却令人非常意外-子里的气体成分竟然是二氧化碳。 碳-60家族：这一类物质的分子式可以表示

6、为Cn，n为28到540之间的整数值，有C50、C60、C70、C84、C240等，科学家预言C540有可能实现室温超导；也有设想将某些药物置入C60球体空腔内，成为缓释型的药物。碳-60家族已经广泛地影响到物理、化学、材料科学、生命及医药科学各领域。碳纳米管：碳纳米管可分单层及多层的碳纳米管，它是由单层或多层同心轴石墨层卷曲而成的中空碳管。碳纳米管非常微小，5万个并排起来才有人的一根头发丝宽。利用碳纳米管可以制成高强度碳纤维材料和复合材料，如其强度为钢的100倍，重量则只有钢的1/6，被科学家称为未来的“超级纤维”。 碳纳米管在航天、电子、储氢等诸多领域有广泛的应用前景。典例1： 近年来，科

7、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可贵的超导性质。北京大学首先将C60渗锡，获超导转变温度为37 K的好成绩。下列关于C60的叙述正确的是A是一种新型的化合物 B是碳元素的一种同素异形体CC60燃烧时可生成CO2 D摩尔质量是720解析：这是一道与分子C60相关的题目，主要考查学生对基本概念的掌握及有关信息获取的能力。涉及的中学化学知识有化合物、同素异形体、摩尔质量等基本概念C60属于单质，由一种元素组成，与金刚石、石墨互为同素异形体由于C60由碳元素构成，因此，在一定条件下可以燃烧生成CO2，D选项中摩尔质量的单位为gmol-1。答案：

8、B、C。研习点2 广泛存在的含碳化合物1常见的含碳化合物（1）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；（2）无机化合物：CO、CO2、H2CO3、碳酸钠、碳酸氢钠、大理石、方解石、白云石、菱锌矿、菱镁矿、菱铁矿等。2碳酸钠和碳酸氢钠（1）碳酸钠和碳酸氢钠的比较化学式Na2CO3NaHCO3俗名纯碱、苏打小苏打色态白色粉末细小白色晶体溶解性易溶于水较易溶于水(溶解度较Na2CO3小)热稳定性不易分解受热易分解2NaHCO3Na2CO3CO2H2O与HCl反应Na2CO32HClCO2H2O(较快)NaHCO3HClCO2H2O(剧烈)与NaOH反应不反应HCO3-

9、OHCO32-H2O与CO2反应Na2CO3CO2H2O2NaHCO3不反应用途用于玻璃、肥皂、造纸、纺织等工业；洗涤剂发酵剂、灭火器，医疗上用于治胃酸过多（2）碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别方法热稳定性不同。分别加热少量固体，若发生分解反应，将产生的气体通入澄清的石灰水中，石灰水变浑浊的原试剂是NaHCO3，另一个为Na2CO3。和酸反应生成气体的速率不同。分别取一定量的固体，加入等浓度等体积的盐酸，反应快、产生气体相应多的为碳酸氢钠，另一个为碳酸钠。阴离子不同。分别取其稀溶液，滴加氯化钡稀溶液或CaCl2溶液，产生沉淀的原试剂为碳酸钠，另一个为碳酸氢钠（特别注意：该方法必须取极稀溶液）。（3）Na

10、2CO3和NaHCO3在一定条件下的相互转化：溶液中：NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O， Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3固体中：NaOH+NaHCO3Na2CO3+H2O，2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O【品思感悟】Na2CO3与盐酸反应是分步进行的：Na2CO3HClNaHCO3NaCl， NaHCO3HClCO2H2O（1）由于NaHCO3跟HCl反应一步完成，所以NaHCO3跟HCl反应比Na2CO3跟HCl反应放出CO2的速率快。（2）当Na2CO3溶液与稀盐酸反应时，加入试剂的次序不同，产生的现象不同若往碳酸钠溶液中滴加盐酸，由于碳酸钠的量多，而加

11、入的酸（氢离子）少，第二步反应尚未进行，产生的气体较少（有可能在滴加的局部范围内完成二步反应，看到有气体产生）。滴加一定量以后，溶液已转化为碳酸氢钠溶液，再加入盐酸，很快反应产生气体，量也较多若将碳酸钠溶液滴加到盐酸中，则情况大不一样，试管中酸充足过量，滴入碳酸钠溶液很快完成上述二步反应，因此很容易观察到气体产生。利用上述现象，可以不用任何试剂鉴别二者。典例2：下列说法中不正确的是ANa2CO3比NaHCO3易溶于水BNa2CO3比NaHCO3稳定C石灰水能与Na2CO3反应，而不能与NaHCO3反应D与足量盐酸反应要得到相同质量的CO2，用NaHCO3比Na2CO3的质量要多解析：石灰水也能

12、与NaHCO3反应，使酸式盐变成正盐，Ca(OH)22NaHCO3CaCO3Na2CO32H2O制取相同质量的CO2，如都制取44 g CO2，在盐酸足量的情况下，需NaHCO3 84 g，需Na2CO3则106 g。NaHCO3HClNaClCO2H2O84g 44gNa2CO32HCl2NaClCO2H2O106g 44g答案：C、D。典例3：现有一包混有少量碳酸氢钠的碳酸钠固体，称得其质量为10.00g。请回答：（1）除去该混合物中的碳酸氢钠的方法是 。（2）若将该混合物加热至质量不再变化时，剩余固体质量为9.38g。计算原混合物中碳酸钠的质量分数。解析：（1）根据NaHCO3受热分解生

13、成Na2CO3、H2O（气）、CO2 ，将混合物加热至不再产生气体为止，可除去该混合物中的碳酸氢钠。 （2）题中介绍“加热至固体质量不再变化”，就指明其中NaHCO3已完全分解，而固体减少的质量是放出CO2和H2O（气）的质量之和。设原混合物中含NaHCO3质量为x，由题意知，2 NaHCO3 Na2CO3H2OCO2 284g (1844) gx (10.00g9.38g)168g：62gx： (10.00g9.38g)解得 x=1.68g(Na2CO3)=100%=98.32%答案：（1）将混合物加热至不再产生气体为止 （2）98.32%。研习点3碳及其化合物间的转化1自然界中碳及其化合物

14、的转化（1）碳及其化合物在自然界中的转化示意图（2）模拟溶洞的形成溶洞的形成原理石灰岩的主要成分是碳酸钙。碳酸钙遇到溶有二氧化碳的水时，会慢慢变成可溶于水的碳酸氢钙Ca(HCO3)2。当受热或压强突然变小时，水中碳酸氢钙会分解，重新变成碳酸钙沉积下来。在自然界里不断发生上述反应，石灰岩逐渐变成碳酸氢钙而溶解掉，形成溶洞；碳酸氢钙不断分解，生成的碳酸钙逐渐沉积，形成千姿百态的钟乳石、石笋和石柱。实验报告：实验目的：探究溶洞的形成原理实验准备：将CO2通入澄清石灰水中，得到CaCO3白色沉淀，备用。实验方案及实验记录：实验步骤实验现象化学方程式向得到的悬浊液中继续通入足量的CO2气体CaCO3白色

15、沉淀逐渐溶解CaCO3CO2+H2OCa(HCO3)2 将所得溶液小心加热溶液重新变浑浊并冒出气泡Ca(HCO3)2CaCO3CO2+H2O【梳理总结】自然界在永不停息的进行着碳的转化，这种转化形式多种多样，速度也有快有慢，总体上处于平衡状态。但是，由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气，破坏了这种平衡，造成了“温室效应”。2生产和生活中碳及其化合物间的转化（1）高炉炼铁原料：焦炭、铁矿石；高炉煤气的主要成分：CO、CO2、Fe2O3、N2等；CO生成的化学方程式： CO2CO2；C CO2 2CO还原铁的氧化物的化学方程式：Fe2O3 3C

16、O2 Fe 3CO2（2）木炭燃烧：CO2 CO2 2CO22CO 2COO22CO2 CCO2 2CO生成水煤气的化学方程式为：CH2OCOH2【联想发散】碳作还原剂的特殊性碳作还原剂，温度越高，还原性越强，在反应中碳的氧化产物可以是CO2和CO。当温度较低时（理论上小于710），碳倾向生成稳定的CO2（如：实验室用C还原CuO），一般温度超过1000，只要有固态碳存在，生成的气体是CO而CO作还原剂，温度越低还原性越强，如CO只有在低于600时，才能还原FeO，所以在高炉中主要的出铁反应是在炉体上部（低温区）发生的。（3）水垢的形成：有关化学方程式为：Ca(HCO3)2CaCO3 CO2H

17、2O如何除去水壶中的水垢？加入醋酸，可以将CaCO3物质等溶解。（4）无机化合物与有机化合物间的转化1828年，德国化学家维勒用无机物氰酸铵合成出有机化合物尿素，打破了无机物和有机物之间的界限。碳及其化合物的转化，对人的生活、生产来说意义重大。典例4：近年来大气中CO2增多，引起“温室效应”，请回答有关问题：（1）空气中CO2的主要来源是什么？（2）自然界中消耗CO2的主要过程是哪些？解析：本题引导学生要关注生活、关注环境问题，做到学以致用，这是新课程的重要精神。尽管二氧化碳的产生途径很多，但是大量化石燃料的燃烧是产生二氧化碳的主要来源。由于江、海的面积大，将溶解大量二氧化碳，光合作用也将消耗

18、大量二氧化碳。答案：（1）含碳燃料的大量燃烧。（2）溶于江水、海水；绿色植物的光合作用；岩石的风化等。典例5：古代的“药金”外观与金相似，常被误认为是金子。冶炼方法如下：将碳酸锌、赤铜（Cu2O）、木炭混合加热至800得金光闪闪的“药金”。（1）“药金”的主要成分是 。（2）有关冶炼的化学方程式是 ， ， 。解析：解答本题可借用“相似类推”，以旧知识迁移应用于题给信息。解题思路为：由碳酸钙、碳酸镁在高温时分解生成金属氧化物和二氧化碳的事实可推知：碳酸锌在高温时也分解，生成氧化锌和二氧化碳气体；由碳与氧化铜在高温时反应生成铜和二氧化碳的事实可推知：碳在高温时也能将赤铜（Cu2O）中的铜和氧化锌中

19、的锌置换出来，本身被氧化成二氧化碳。由此可知答案。答案：（1）Zn、Cu（2）ZnCO3ZnOCO2 C2Cu2O4CuCO2 C2ZnO2ZnCO2 探究解题新思路 基础思维探究题型一、同素异形体典例1：金刚石、石墨、C60性质有所不同，是由于A构成原子不同B原子的各自排列方式不同C具有不同的几何外形 D硬度不同解析：金刚石、石墨、C60三者是碳元素的同素异形体，构成原子完全相同，只是其内部碳原子排列方式不同，才导致它们结构不同，进而性质不同。答案：B。友情提醒：同素异形体是本节一个重要的概念，同学们一定要把握其实质：“同素”即由同种元素组成；“异形”即结构不同，这也决定了它们的性质，特别是

20、物理性质是不同的。“结构决定性质”是化学的重要规律，对此要不断地加深理解，注重应用。拓展变式11985年科学家发现的C60分子是由60个碳原子构成的，它的形状像足球（图C）。因此又叫足球烯。1991年科学家又发现一种碳的单质碳纳米管，它是由六边形的碳原子构成的管状大分子（图D），图中A、B分别是金刚石或石墨的结构示意图。图中小黑点或小黑圈均代表碳原子。用你所学到的化学知识回答下列问题：（1）常温下足球烯和碳纳米管的化学性质是否活泼？ （2）请你设计一个方案，证明足球烯和碳纳米管都是由碳元素组成的（以足球烯为例，用简要文字叙述）。1解析：分析题目时应将足球烯、碳纳米管的结构、性质与金刚石、石墨的

21、结构性质相联系。由于碳原子排列的不同，导致它们的物理性质有较大差异。但金刚石、石墨、足球烯、碳纳米管都是由碳原子构成的碳单质，它们的化学性质（常温下稳定性、可燃性、还原性）是相同的，因此，这些碳单质在常温下性质稳定。证明足球烯和碳钠米管都是由碳元素组成的，首先利用其可燃性说明其含有碳元素，其次通过定量测定证明其只含碳元素。答案：（1）不活泼。 （2）将它放在充满O2的密闭容器里使之燃烧，只生成CO2，且CO2里所含碳元素的质量等于足球烯所减少的质量。题型二、Na2CO3与稀盐酸的反应过程典例2：现有25mL 2mol/L的Na2CO3 溶液和75mL 1mol/L的稀盐酸，将Na2CO3溶液缓

22、缓滴加到盐酸中 将稀盐酸缓缓滴加到Na2CO3溶液中，在标准状况下产生的气体情况是A. 均为0.84L B. 均为0.56L C. D. 解析：虽然都是Na2CO3与盐酸反应，但滴加顺序不同，结果产生的CO2的量不一定相同。将Na2CO3溶液滴入盐酸中，刚开始盐酸过量：Na2CO3 2HCl2NaClCO2H2O应按盐酸的量计算气体体积：V122.4L/mol0.075mol1/20.84L将盐酸滴入Na2CO3溶液中，反应分两步：Na2CO3 HClNaClNaHCO3 ；NaHCO3HClNaClCO2H2O生成的CO2用第二步余下的盐酸计算：V2(0.075mol0.05mol)22.4

23、L=0.56L所以V1V2答案：C总结提升：本题考查的是Na2CO3 与盐酸反应时，因试剂的滴加顺序不同，产生的气体体积也不同，计算时，要分析清楚化学反应的过程，正确写出反应式是关键。拓展变式2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，溶液的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你的选择是 （填正确选项的标号）。试用化学方程式和简要文字表达其理由。2解析：本题考查可溶性正盐与强酸反应的过程及逻辑思维能力和科学语言的表达能力。初中化学所学的碳酸钠与盐酸的反应：Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2+H

24、2O是在两两混合的情况下一步完成的。而本题所给的关键信息是“碳酸钠的浓溶液”和“逐滴加入稀盐酸”。由于碳酸钠是强电解质，在溶液中完全电离： Na2CO3=2Na+CO32-，在其浓溶液中存在大量CO32-离子，逐滴加稀盐酸时，加入的H+立即与CO32-结合：H+CO32-=HCO3-导致HCO3-离子浓度逐渐增大，当加入的盐酸中所含H+的物质的量与溶液中CO32-的物质的量相等时HCO3-达到最大值。再继续加酸时，H+将进一步与HCO3-结合：H+HCO3-=H2O+CO2导致HCO3-离子浓度又逐渐变小，当加入的盐酸中所含氢离子的物质的量为Na2CO3溶液中碳酸根离子物质的量的两倍时，反应完

25、全，HCO3-浓度几乎为零。答案：C。首先因为有Na2CO3=2Na+CO32-和CO32-+H+=HCO3-的反应，溶液中HCO3-的浓度逐渐增大；而后又因进一步反应：H+HCO3-=CO2+H2O而使溶液中HCO3-的浓度逐渐减小。题型三、二氧化碳与碱的反应典例3：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（n）和通入CO2体积（V）的关系正确的是解析：CO2通入KOH和Ca（OH）2的混合稀溶液中，首先CO2和Ca（OH）2反应生成CaCO3沉淀，当Ca（OH）2完全反应完后，沉淀达到最大量，CO2与KOH溶液反应生成K2CO3，K2CO3再转化为KHCO3

26、溶液，沉淀量保持不变，如果继续通入CO2，CO2与CaCO3反应沉淀溶解，直到沉淀完全溶解。且生成沉淀消耗的CO2和溶解沉淀消耗的CO2的量相等。答案：A。方法导引：本题是一道图象题，将化学反应的过程用图象的形式表示，解此类题应注意首先要理解坐标的含义，然后观察曲线的形状走向，注意曲线的起点、折点、终点等特殊点，再与反应原理结合综合分析。解本题还应注意判断反应的先后顺序，当足量二氧化碳通入氢氧化钾和氢氧化钙混合稀溶液中，因二氧化碳在强碱水溶液中以CO32-形式存在，CO32-与Ca2生成白色沉淀，所以二氧化碳与氢氧化钙溶液先反应。当二氧化碳再通入碳酸钙和氢氧化钾的混合物中，二氧化碳先与氢氧化钾

27、溶液反应。拓展变式3（1）写出典例3中有关反应的离子方程式。（2）将典例3中反应后所得溶液加热煮沸，有何现象？写出反应的离子方程式。（3）若将标准状况下2.24 L二氧化碳通入400 mL 0.3 molL1的氢氧化钾溶液中，生成何种物质？其物质的量分别是多少？3解析：（1）见上题；（2）最后的溶液是KHCO3和Ca(HCO3)2的混合溶液，它们都容易分解，其中Ca(HCO3)2更容易分解，在溶液中分解的主要是Ca(HCO3)2；（3）将二氧化碳通入氢氧化钾溶液中，发生的反应主要有：CO22KOHK2CO3H2O；K2CO3CO2H2O2 KHCO3n(KOH)0.4L0.3 molL10.1

28、2 mol ；假设恰好生成K2CO3，则消耗CO20.06mol；假设恰好生成KHCO3，则消耗CO20.12mol；n(CO2)0.1 mol，介于二者之间，因此，生成的物质应该是K2CO3和KHCO3。设K2CO3和KHCO3的物质的量分别为x、y，则有xy0.1 mol（碳守恒）2xy0.12 mol（钠守恒）解得：x0.02 mol；y0.08 mol答案：（1）CO22OHCa2CaCO3H2O；CO22OHCO32-H2OCO32-CO2H2O2HCO3-；CaCO3CO2H2OCa22HCO3-（2）冒出气泡，产生白色沉淀。Ca22HCO3-CaCO3CO2+H2O（3）K2CO

29、3：0.02 mol；KHCO3：0.08 mol 综合思维探究题型一、学科内综合题典例4：从某悬浊液开始，可以发生如下框图所示的一系列变化图1回答下面问题：（1）操作的名称是_。在操作中所使用的玻璃仪器的名称是_。（2）写出反应和反应的化学方程式：反应：_。反应：_。（3）在实验室中，如果获得干燥纯净的气体A，可以将它通过如图2中的装置，其中瓶中盛放的试剂是_。瓶中盛放的试剂是_。收集干燥气体A的方法是_。图2解析：悬浊液是Ca(OH)2，过滤得到白色固体是Ca(OH)2，无色溶液是澄清石灰水，白色固体Ca(OH)2在空气中长时间放置发生如下反应：Ca(OH)2CO2CaCO3H2O；加稀盐

30、酸发生如下反应：CaCO32HClCaCl2CO2H2O，进而全题可顺序作答。答案：（1）过滤 漏斗、玻璃棒烧杯（2）Ca（OH）2CO2CaCO3H2OCa（OH）2Ca（HCO3）22CaCO32H2O（3）饱和NaHCO3溶液 浓H2SO4 向上排气法启发引申：本题是一道融框图推断、实验（包括气体的收集、干燥、净化）为一体的综合实验题对于框图推断题，先找出解题的“题眼”，再逐个推断；气体的除杂、干燥是气体制备的重要步骤，应注意选择除杂剂、干燥剂的条件，如二氧化碳气体中混有氯化氢气体，应将混合气体通过饱和碳酸氢钠溶液除去，而不应选择碳酸钠溶液然后结合下面的“拓展变式”进一步分析混合气体中各

31、成分检验原理、先后顺序，并比较气体的除杂与气体的检验区别。拓展变式 4某无色混合气体可能含有CO2、CO、H2O（水蒸气）、H2中的一种或几种，依次进行如下连续处理（假定每步处理均反应完全）：通过碱石灰时，气体体积变小；通过赤热的氧化铜时，固体变为红色；通过白色硫酸铜粉末时，粉末变为蓝色；通过澄清的石灰水时，溶液变得浑浊。由此可以确定混合气体中含有 。4解析：由可知碱石灰吸收的是CO2或H2O或两者的混合物；由可知，CuO被还原为Cu，还原剂为CO或H2或二者的混合物；由可知，反应生成了H2O，故原混合气体中一定有氢气；由反应可知，反应又生成了CO2，故原混合气体中一定有CO。答案：混合气体中

32、一定含有CO、H2，至少含有H2O、CO2中的一种。题型二、实际应用题典例5：用石灰水保存鲜蛋是一种化学保鲜方法，这种保存鲜蛋方法的原理是石灰具有强碱性，杀菌能力强 Ca（OH）2能与鲜蛋呼出的CO2反应，生成碳酸钙薄膜，起保护作用 石灰水是电解质溶液，能使蛋白质凝聚 石灰水能渗入蛋内中和酸性物质ABCD解析：石灰有杀菌的作用，可以制作农药。Ca（OH）2CO2CaCO3H2O，生成CaCO3沉淀形成薄膜，可以防止细菌的侵入。使蛋白质凝聚加速蛋变质。与蛋内物质反应会影响鲜蛋的质量。答案：A。考向指南：学以致用才能体现出知识的价值，用石灰水保存鲜蛋是我们熟悉的，但其中的原理是什么?这是同学们非常

33、感兴趣的，在解决问题的过程中，不仅能巩固所学知识，而且能培养我们的学习兴趣。在新课标下，这类题型将会成为一种主流题型，同学们应多加注意。拓展变式5我国是最早生产和使用钢铁的国家。在古代，人们把烧红的生铁放在铁砧上反复锤打最终使生铁转化为钢。请写出上述过程中最关键反应的化学方程式： 。5解析：抓住生铁和钢的区别在于前者含碳量高，后者含碳量低的特征，要使生铁变成钢就是降低含碳量，联想碳的可燃性，将烧红的生铁反复锤打，就是让碳充分与空气接触，从而达到除去的目的。答案： C+O2CO2题型三、实验操作题典例6：某实验小组拟用50 mL NaOH溶液吸收CO2气体，制备Na2CO3溶液。为了防止通入的C

34、O2气体过量生成NaHCO3，设计了如下实验步骤：用25 mLNaOH溶液吸收CO2气体，至CO2气体不再溶解；小火煮沸溶液1min2min；在得到的溶液中加入另一半（25 mL）NaOH溶液，使其充分混合。此方案能制得较纯净的Na2CO3（第一步的实验装置如图所示）（1）将块状大理石加入试管中的正确方法是 _。（2）写出、两步的化学反应方程式 _。（3）装置B中盛放的试剂是_，作用是_。（4）有人认为将实验步骤、的顺序对调，即先混合再煮沸，更合理；你认为对吗？_（填“对”或“不对”），理由 。解析：（1）将试管平放，用镊子把块状大理石放在试管口，将试管慢慢竖起，使块状大理石缓缓滑至试管底部。

35、（2）NaOHCO2 NaHCO3 NaHCO3NaOHNa2CO3H2O （3）饱和NaHCO3溶液 除去HCl （4）不对；若不先驱除溶液中溶解的CO2气体，则实验加入的NaOH溶液将有一部分与CO2气体反应，使NaOH溶液不能完全转化为Na2CO3。这样制取的Na2CO3中就会混有NaHCO3。答案：见解析。启发引申：给定实验装置和操作过程、解释有关问题一类的实验题，一般来说起总体难度不大，但同学们平常的答题情况却不乐观，主要原因在于：一是对实验不重视，特别是不能认真独立完成课本规定的实验，导致对实验现象的解释、安全措施的实施、偶发事故的处理等无法准确作答；二是对知识的综合运用能力差，对

36、实验综合考虑和整体处理的能力差，无法全面作答。根据这样的现状以及试题特点，实验学习时应该做到一个了解、五个会。即了解实验目的、步骤和原理；学会控制条件、学会使用仪器、学会观察分析、学会解释结果得出相应结论以及学会设计简单的实验方案。同时还要培养七种意识，即：动手操作意识；安全意识；规范化意识；环保意识；质量意识；定量意识；创新、质疑意识。拓展变式6某同学做“证明鸡蛋壳的成分中含有碳酸根离子”的实验，设计了如下方案（如图所示），经检验装置的气密性合格后加入试剂。结果发现II中先变浑浊，稍后又变澄清。（1）描述I中发生的现象是_。（2）分析III中可能出现的现象是_。（3）根据我们所学的知识，你认

37、为上述哪几种现象结合在一起足以说明鸡蛋壳的成分中含有碳酸根离子？_。（4）上述方案中，什么实验是多余的？_。6解析：证明物质中含有CO32的方法是：该物质与盐酸反应能产生无色气泡，且该气体能是澄清的石灰水变浑浊，出现上述两点现象即可证明物质中含有CO32。鸡蛋壳的主要成分是CaCO3，本题是验证鸡蛋壳中含有的CO32。鸡蛋壳不溶于水，但它能与盐酸反应而溶于盐酸中，同时产生二氧化碳气体，该气体通过导管进入II中，使石灰水变浑浊。变浑浊的原因是因有难溶于水的CaCO3生成的缘故，继续通入CO2后，CO2与CaCO3、H2O反应能生成Ca(HCO3)2，使石灰水变澄清。鸡蛋壳与盐酸反应产生的气泡附在

38、鸡蛋壳上使蛋壳受到的浮力增大，导致鸡蛋壳浮在液面上。CO2还能与水反应生成碳酸，酸能使紫色的石蕊试液变红。答案：（1）鸡蛋壳逐渐溶解，并有大量气泡产生；鸡蛋壳浮在液面上。（2）溶液由紫色变成红色。（3）I中鸡蛋壳逐渐溶解，并有大量气泡产生，II中出现浑浊，两种现象结合足以说明鸡蛋壳含有CO32（或I中现象和II中现象）（4）III。题型四、学科间渗透题典例7：请据下图回答，经数小时后，U形管A、B两处的液面会出现下列哪种情况。（实验装置足以维持实验过程中小白鼠的生命活动，瓶口密封，忽略水蒸气和温度变化对实验结果的影响） AA处上升，B处下降 BA、B两处都下降 CA处下降，B处上升 DA、B两

39、处都不变解析：这是一道以化学为中心，含盖了生物、化学、物理三科相关知识的一道综合实验试题。试题创设了一个小白鼠在密闭容器中，进行呼吸作用的学生课外小实验的情景。从生物学角度分析，生活在玻璃密闭容器中的小白鼠，通过呼吸作用，吸收玻璃瓶内的氧气，并呼出等量的二氧化碳气，小白鼠的这一生命活动，虽不会造成密闭容器内气体压强的变化，但却改变了该密闭容器内氧气、二氧化碳气的含量，氧气含量降低，二氧化碳含量上升。从化学角度分析，小白鼠呼吸作用生成的二氧化碳，可以被与之串联的另一玻璃瓶中小烧怀里的氢氧化钠溶液吸收，生成碳酸钠和水，这一反应的化学方程式是： CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O。

40、伴随上述反应的发生，密闭容器中的气体压强将会下降。从物理学角度分析，当该密闭体系内的压强下降，在外界大气压的作用下，会造成U形管中A处液面下降，使内外气体压强重新达到平衡，从而可以确定选项C符合题意。答案：C。总结提升：本题以生物的呼吸作用为起始点，以二氧化碳与氢氧化钠溶液发生的化学反应为中心，以物理中反应体系气体压强的变化为设问，生物、化学、物理三个学科的知识相互交叉和渗透，从总体内容分析，应当属于化学试题，属于以化学为中心，物理、化学、生物三个学科综合的跨学科试题。拓展变式7下图是生物在地理环境形成中的作用示意图，读图回答问题：（1）填出图中A、B、C、D、E、F、G、H、M所代表的物质的

41、化学式、化学元素或化学物质名称： A ，B ，C_，D ，E_，F_，G_，H_，M_。（2）绿色植物对地理环境的形成和发展起着非常重要的作用，最根本的原因是绿色植物能够通过光合作用把太阳能转化为化学能，光合作用的总反应式是 。（3）绿色植物的光合作用制造出葡萄糖，葡萄糖是一种重要的营养物质，它是人类生命活动所需能量的重要来源之一，它在人体组织中进行氧化反应，放出热量，以供应人们所需要的能量。试写出化学反应方程式 。（4）分析图，运用生物、化学知识，试述自然界消耗CO2的3种主要途径。7解析： 图中A表示绿色植物进行光合作用时，从空气中吸收的CO2；B表示绿色植物光合作用产生的氧气回归到大气中

42、；C表示动物从大气圈中吸收氧气；D表示动物通过呼吸作用向大气圈输出CO2；E表示微生物分解有机残体向大气中释放N2；F表示微生物分解有机残体，把二氧化碳、碳酸盐、铝、镁、磷、硫和腐殖质运送到水中；G表示从水中攫取游离氧；H表示绿色植物的枯枝残叶（无机物）经微生物分解；M表示绿色植物从土壤中吸收H2O、N和其他化学元素。答案：（1）A二氧化碳 B氧气 C氧气D二氧化碳 EN2 F二氧化碳、碳酸盐、铝、镁、磷、硫和腐殖质 G游离氧 H无机物 MH2O、N和其他化学元素（3）C6H12O66O26CO26H2O。（4）绿色植物的光合作用；溶于江水、海水；岩石的风化 创新思维探究题型一、开放探究题典例

43、8：将nmol木炭粉和1mol氧化亚铁在反应器中混合，隔绝空气加强热。 可能发生的化学反应有 Fe+CFe+CO 2FeO+C2Fe+CO2 FeO+COFe+CO2和 若n1/4，充分反应后，反应器中的固体物质是 ，气体产物是 。 若n4，充分批应后，反应器中的固体物质是 ，气体产物是 。 若反应的气体产物是混合物，n的取值范围是 。 若反应的气体产物是混合物，且混合物中CO和CO2的物质的量相等，则n的值为 。解析：解该题的思路首先从多种反应的特点出发，结合反应和得出：C和FeO的物质的量比大于或等于11时，只生成CO；若比值是小于或等于12时，只生成CO2。在11和12之间既有CO也有C

44、O2生成。在数轴上可分为二点三区间：结合题意木炭和FeO的比值判断某一反应物是否过量，确定所发生的反应。再根据反应方程式的相加原理，简化计算步骤，最后应用范围讨论解法求解。分析问题中前三个方程式知C有还原性，CO2有一定的氧化性。既然题意是可能发生的反应，所以方程是：C+CO2 2CO。对于问题，n1/4，C和FeO物质的量之比是14，说明FeO过量，所以，容器内的固体除产物Fe外，还应有FeO，而气体只有CO2。对于问题，C和FeO物质的量之比是41，说明木炭过量。从反应区间知，经充分反应后，容器内的固体除产物Fe外， 还应有木炭，而气体只有CO。对于问题，气体产物是混合物，只能是CO和CO

45、2，则固体物质只有Fe，根据前面的分析，n值应在11和12之间，即1/2n1，说明木炭既要参加式反应，又要参加式反应。对于问题，要求混合气体中CO和CO2物质的量相等，可将式和式按题意相加得：3FeO+2C3Fe+CO+CO2，若FeO为1mol，则C为2/3。答案： C+CO2 2CO FeO 和Fe，CO C和Fe，CO 1/2n1 2/3 友情提醒：有些复杂的计算题由于涉及关系量繁杂，需要列表图示以求直观助思；还有些化学计算题中涉及到的化学知识用坐标曲线的形式表达出来更形象，概念性强，寓题意于变化的曲线之中，此法常用于解题的分析之中。有些计算题的不定因素多，答案有多元性，解这类题时不能仅

46、靠数学方法，还要化学知识范围内分不同情况进行讨论，去掉不合理因素，得出正确结论。拓展变式8一黑色固体单质在氧气中燃烧之后生成两种气体A和B，生成物的总含氧量为2/3，已知A气体有毒性，可燃烧生成B气体。试回答：（1）A是什么？请从生物学角度解释其具有毒性。（2）求A、B在生成的混合气体中的百分含量。8解析： 由一黑色固体单质燃烧后有两种气体生成，应知两种气体是单质的两种不同氧化物，常见的黑色固体单质有碳，其氧化物恰为两种，其中CO有毒性，且燃烧生成CO2所以得到A、B，计算A、B百分含量可取100 g混合气体计算。答案：（1）A是CO 它的毒性是因为血液中的血红蛋白对它的高度亲和力，当CO进入

47、血液中的时候，血液中的血红蛋白对CO的亲和力远高于对O2的亲和力，所以CO完全溶解于血液，而O2无法再被血液吸收并运送到各需要的组织，最后导致机体缺氧，这便是CO的毒性原因。（2）设生成的100 g CO和CO2中，CO的物质的量为x，CO2的物质的量为y，由氧元素的含量为2/3，即CO12，可得两方程：28 gmol1x44 gmol1y100 g 解得xy1.389 mol题型二、社会热点题典例9：（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

48、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有人根据液态CO2密度大于海水密度的事实，设想将CO2液化后，送入深海海底以减小大气中CO2的浓度为使CO2液化，可采用的措施是A减压、升温 B增压、升温C减压、降温D增压、降温（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：二氧化碳微溶于水，溶于水后会与碳酸

49、钙反应，导致碳酸钙溶解。增大压强、降低温度会使气体的溶解度增大。植物的呼吸作用放出CO2，植物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溶于土壤的水生成的碳酸电离的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。随着社会的进步，对能源的消耗也将进一步增多，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）CaCO3CO2H2OCa（HCO3）2（2）大量燃烧煤、石油等矿物燃料（3）D （4）B （5）C启发引申：本题以二

50、氧化碳的性质为载体，综合考查学生的环保意识，引导学生关注社会，关注未来。题目选材新颖，涉及面广，起点高，落点低，具有很强的时代性。拓展变式9人类目前对煤和石油的过度应用，使空气中CO2浓度增大，导致地球表面温度升高，形成了温室效应，科学家对CO2的增多带来的负面影响较为担忧，于是提出了将CO2通过管道输送到海底，这可减缓空气中CO2浓度的增加，请你根据CO2的性质回答：（1）这样长期下去，将给海洋造成什么样的影响?（2）你认为消除这些影响的最好方法是什么?9解析：（1）根据影响气体的溶解度的因素可知，CO2在海底的溶解度将大大增加，且可以液体的形式存在，这时，CO2和水将发生如下变化：CO2H

51、2OH2CO3。而H2CO3能电离出氢离子，所以海水的酸性也将大大增强，这将破坏海洋的生态系统，带来不堪设想的后果。（2）由以上分析可知，为减少空气中CO2的含量必须：减少对煤和石油产品的用量，积极开发新能源，加大植树造林的力度。答案：见解析。 高考思维探究 考题1（2005全国-10）向0.1 molL-1 NaOH溶液中通入过量CO2后，溶液中存在的主要离子是ANa+、CO32- BNa+、HCO3- CHCO3-、CO32- DNa+、OH-解析：在初中我们就学过，酸性氧化物与碱反应生成盐和水，但到底是生成正盐，还是酸式盐呢？规律是：碱过量生成正盐，酸性氧化物过量生成酸式盐。因此，NaO

52、H溶液中通入过量CO2后，得到的盐是NaHCO3。并且，NaOH溶液由于不足量而完全反应，因此，反应后，溶液中存在的主要离子是Na+和HCO3-。答案：B。友情提示：解这类题，明确反应原理是最关键的。NaOH溶液中逐渐通入CO2，可以认为二者首先反应生成Na2CO3、然后过量的CO2继续与Na2CO3溶液反应生成NaHCO3。 考题2 （2005春-29）化学活动课上，三组学生分别用图示甲、乙两装置，探究“NaHCO3，和Na2CO3与稀盐酸的反应”，按表中的试剂用量，在相同条件下，将两个气球中的固体粉末同时倒入试管中（装置的气密性已检查）。 请回答：（1）各组反应开始时_，装置中的气球体积先

53、变大，该装置中反应的离子方程式是_。（2）当试管中不再有气体生成时，三组实验出现不同现象，填写下表的空格。试剂用量实验现象分析原因第组0.42 g NaHCO30.53 g Na2CO33 mL 4 mol / L盐酸甲中气球与乙中气球的体积相等甲、乙盐酸均过量n(NaHCO3)=n(Na2CO3)V甲(CO2)= V乙(CO2)第组0.3 g NaHCO30.3 g Na2CO33 mL 4 mol / L盐酸甲中气球比乙中气球的体积大第组0.6 g NaHCO30.6 g Na2CO33 mL 2 mol / L盐酸甲中气球比乙中气球的体积大片刻后，乙中气球又缩小，甲中气球的体积基本不变（

54、用离子方程式表示）解析：Na2CO3与稀盐酸的反应时，先生成NaHCO3，然后NaHCO3再与稀盐酸反应生成NaCl、H2O、CO2。因此，NaHCO3与稀盐酸反应的速率快。据此第（2）题也能顺利解答。须特别说明的是：0.6 g Na2CO3与3 mL 2 mol / L盐酸反应时，Na2CO3过量，过量的Na2CO3溶液与生成的CO2气体慢慢反应，因此，出现了“片刻后，乙中气球又缩小”的现象。答案：（1） 甲； HCO3-H+ H2OCO2（2）试剂用量实验现象分析原因甲、乙盐酸均过量n(NaHCO3)n(Na2CO3)V甲(CO2)V乙(CO2)甲、乙盐酸均不足量消耗的n(NaHCO3)n

55、(Na2CO3)V甲(CO2)V乙(CO2)CO2H2O2课标点击：探究精神是我们学习的源动力，探究题目的大量设置也是新教材的一个显著特点。我们在平时的学习过程中，应该勇于探究、善于探究，这样，才能适应新时期学习的要求。 拓展变式10（2005全国-28）已知某纯碱试样中含有NaCl杂质，为测定试样中纯碱的质量分数，可用下图中的装置进行实验。上所述主要步骤如下：按图组装仪器，并检查装置的气密性将ag试样放入锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，得到试样溶液称量盛有碱石灰的U型管的质量，得到bg从分液漏斗滴入6molL1的硫酸，直到不再产生气体时为止从导管A处缓缓鼓入一定量的空气再次称量盛有碱石灰的U型管

56、的质量，得到cg重复步骤和的操作，直到U型管的质量基本不变，为dg请填空和回答问题：（1）在用托盘天平称量样品时，如果天平的指针向左偏转，说明 。（2）装置中干燥管B的作用是 。（3）如果将分液漏斗中的疏酸接成浓度相同的盐酸，测试的结果 （填偏高、偏低可不变）。（4）步骤的目的是 。（5）步骤的目的是 。（6）该试样中纯碱的质量分数的计算式为 。（7）还可以用其他实验方法测定试样中纯碱的质量分数。请简述一种不同的实验方法。10解析：本实验目的是测定试样中纯碱的质量分数。实验时，采用测定碳酸钠与硫酸反应产生二氧化碳的质量来求算。根据实验目的和原理，实验过程应该准确测定样品的质量和二氧化碳的质量。

57、样品的质量可以直接称量，但二氧化碳的质量则需通过间接称量。实验过程中，通过操作和来测定，其依据是碱石灰充分吸收二氧化碳，干燥管吸收二氧化碳前后的质量差即为二氧化碳的质量。由于该实验属于定量实验，应重复称重操作，以减小甚至避免误差。因此实验安排了操作。实验过程中，在称量时，天平的指针向左转，说明左盘重，根据“物左码右”的放置原则，因此样品重，砝码轻；由于空气中存在水蒸汽和二氧化碳，而该实验又是通过盛碱石灰的干燥管来吸收反应产生的二氧化碳，因此要避免空气的CO2和水气的干扰而要安装B干燥管；实验采用硫酸与碳酸钠反应产生二氧化碳，如果改为盐酸，反应虽然可以发生，但由于盐酸会挥发，HCl进入干燥管被吸收，将导致干燥管增重，因此实验结果将偏高；由于装置体系中各容器有较大的空间，会滞留部分二氧化碳，给测量带来影响，因此要在A处缓缓鼓入一定量的空气，将滞留在各容器中的CO2排出，全部导入U型管中；安排操作的目的在于判断反应产生的CO2是否全部排出，并被U型管中的碱石灰吸收；由步骤和可知，产生二氧化碳的质量为（d-b）g，根据化学方