5、分。根據(jù)固體質(zhì)量和碳原子(或鈉原子)守恒建立方程。
[特別提醒]
過量CO2與NaOH溶液和Ca(OH)2溶液反應(yīng)的實質(zhì)相同,都是CO2+OH-===HCO,而少量CO2與兩者反應(yīng)的離子方程式不同:
NaOH:CO2+2OH-===CO+H2O,
Ca(OH)2:CO2+2OH-+Ca2+===CaCO3↓+H2O。
[典例印證]
[例題1] 在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,0.672 L CO2通入含1.6 g NaOH的溶液中,反應(yīng)后得到Na2CO3和NaHCO3的混合物2.74 g,則混合物中Na2CO3和NaHCO3的物質(zhì)的量之比為( )
A.1∶1 B.1∶2 C.2∶1
6、D.2∶3
[解析] NaOH與CO2反應(yīng)時,隨著二者相對量的不同,產(chǎn)物會有所不同,解答此類題目時可依據(jù)兩個守恒:鈉守恒和碳守恒。n(NaOH)==0.04 mol,n(CO2)==0.03 mol,假設(shè)混合物中Na2CO3和NaHCO3的物質(zhì)的量分別為x和y,
根據(jù)鈉元素守恒得:2x+y=0.04 mol;
根據(jù)碳元素守恒得:x+y=0.03 mol;
解得:x=0.01 mol,y=0.02 mol,
所以n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)=1∶2。
[答案] B
CO2與堿反應(yīng)的有關(guān)計算,常采用守恒法,一般考慮碳原子和鈉原子的守恒關(guān)系列方程解,可省去寫方程式的步驟,
7、簡化計算。
1.向100 mL 3 mol·L-1的NaOH溶液中緩慢通入一定量的CO2,充分反應(yīng),測得最后溶液的pH>7。
(1)如果此時溶液的溶質(zhì)是單一成分,可能是______。
(2)如果反應(yīng)后溶液中有兩種溶質(zhì),然后逐滴緩慢滴加1 mo1·L-1的鹽酸,所得氣體(不考慮溶解于水)的體積與所加鹽酸的體積關(guān)系如圖所示。
①開始滴加鹽酸時,無氣體產(chǎn)生,寫出OA段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:_____________。
②產(chǎn)生的CO2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為________mL。
③B點時,反應(yīng)所得溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度是________mo1·L-1(溶液體積的變化忽略不計)。
8、解析:(1)CO2和NaOH反應(yīng)的產(chǎn)物要根據(jù)二者的量的相對多少來確定,如果是單一成分,則為Na2CO3或NaHCO3。(2)①OA段消耗的HCl多于AB段消耗的HCl,故反應(yīng)后的溶質(zhì)為Na2CO3和NaOH,OA段發(fā)生反應(yīng):NaOH+HCl===NaCl+H2O,Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl。
AB段發(fā)生反應(yīng):NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑。
②n(CO2)=nAB(H+)=0.1 mol,V(CO2)=2 240 mL。
③B點恰好完全反應(yīng),溶質(zhì)為NaCl,根據(jù)Na原子守恒,n(NaCl)=n(NaOH)=0.3 mol,c(NaCl)=0.7
9、5 mol·L-1。
答案:(1)Na2CO3或NaHCO3 (2)①OH-+H-===H2O,CO+H+===HCO?、? 240?、?.75
[重點剖析]
實現(xiàn)上述六個轉(zhuǎn)化的反應(yīng)有:
①
②與過量酸反應(yīng):CO+2H+===H2O+CO2↑;
③
④
⑤
⑥
[特別提醒]
(1)與稀鹽酸反應(yīng)生成無色無味且使澄清石灰水變渾濁氣體的離子可是CO或HCO。
(2)
(3)H2O+COHCOH2O+CO2。
[典例印證]
[例題2] 現(xiàn)有A、B、C、D四種化合物都含鉀元素,A、B、C和足量的鹽酸反應(yīng)后,均可生成D;若將固體C加熱后可生成A和無色無毒的氣體E,
10、該氣體能使澄清石灰水變渾濁;若在A溶液中通入足量E,可生成C;若B與C的溶液混合可生成A。請回答下列問題。
(1)推斷A、B、C、D的化學(xué)式
A________________;B________________;
C________________;D________________。
(2)A溶液中通入足量E反應(yīng)的離子方程式為:_________________。
(3)B溶液與C溶液反應(yīng)的離子方程式為:_________。
(4)僅憑有氣體E生成,能否斷定A、C的組成?________。
[解析] 氣體E無色無味且能使澄清石灰水變渾濁,為CO2,C為KHCO3,A為K2CO
11、3;B與KHCO3溶液混合可生成K2CO3,B為KOH,A、B、C和足量的鹽酸反應(yīng)后,均可生成D,D為KCl。HCO和CO都可與鹽酸反應(yīng)生成CO2氣體,所以不能僅憑有CO2氣體生成,斷定哪個是K2CO3,哪個是KHCO3。
[答案] (1)K2CO3 KOH KHCO3 KCl
(2)CO+CO2+H2O===2HCO
(3)OH-+HCO===H2O+CO (4)不能
推斷題的解題關(guān)鍵是找出推斷的突破口,該題的突破口是“氣體E能使澄清石灰水變渾濁”,可知E是CO2,再分析其他條件,可推出其他物質(zhì)。
2.下列敘述中正確的是( )
A.向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至
12、沉淀恰好溶解,再向溶液中加入NaHCO3飽和溶液,又有CaCO3沉淀生成
B.向Na2CO3溶液中逐滴加入等物質(zhì)的量的稀鹽酸,生成的CO2與原Na2CO3的物質(zhì)的量之比為1∶2
C.等質(zhì)量的NaHCO3和Na2CO3分別與足量鹽酸反應(yīng),在同溫同壓下,生成的CO2體積相同
D.向Na2CO3飽和溶液中通入CO2,有NaHCO3結(jié)晶析出
解析:選D CaCO3與CO2、H2O反應(yīng)生成Ca(HCO3)2,Ca(HCO3)2與NaHCO3不反應(yīng),A錯誤;向Na2CO3溶液中逐滴加入等物質(zhì)的量的稀鹽酸,只發(fā)生反應(yīng):CO+H+===HCO,無氣體放出,B錯誤;根據(jù)反應(yīng)方程式可知,84 g NaHC
13、O3與106 g Na2CO3生成的CO2相同,C錯誤;D中發(fā)生了反應(yīng):Na2CO3+H2O+CO2===2NaHCO3,由于生成的NaHCO3的溶解度
小于Na2CO3,所以NaHCO3結(jié)晶析出。
題組 碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化
1.判斷正誤
(1)高爐煉鐵過程中,碳元素只顯示還原性。( )
(2)所有物質(zhì)都不能在CO2中燃燒。( )
(3)CO、CO2均屬于溫室氣體。( )
(4)用醋酸除水垢的離子方程式為2CH3COOH+CaCO3===Ca2++2CH3COO-+CO2↑+H2O。( )
(5)在Ca(HCO3)2CaCO3↓+CO2↑+H2O中,碳元素既表
14、現(xiàn)氧化性又表現(xiàn)還原性。( )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)×
2.下列有關(guān)碳及其化合物間的相互轉(zhuǎn)化屬于氧化還原反應(yīng)的是( )
A.NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O
B.CO2+Na2CO3+H2O===2NaHCO3
C.3CO+Fe2O32Fe+3CO2
D.Ca(HCO3)2CaCO3+H2O+CO2↑
解析:選C 反應(yīng)前后元素化合價發(fā)生變化的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)。
3.CO2是造成“溫室效應(yīng)”的主要氣體,對于在自然界中的轉(zhuǎn)化,下列說法正確的是________。
(1)大氣中的CO2能被海洋溶解一部分。
(2)自然界中同時存在產(chǎn)
15、生CO2和消耗CO2的過程。
(3)CO2主要是植物的光合作用消耗,因此植樹造林能有效減弱“溫室效應(yīng)”。
(4)加熱碳酸氫鈣溶液會變渾濁,加熱碳酸氫鈉溶液也會變渾濁。
(5)鐘乳石、石筍是由于CaCO3和Ca(HCO3)2的相互轉(zhuǎn)化形成的。
解析:CO2氣體在水中的溶解度不大,但海洋中的水可溶解一部分CO2氣體,自然界中同時存在產(chǎn)生CO2和消耗CO2的過程,正常條件下CO2“收支平衡”,自然界中的CO2就會保持不變,否則就會產(chǎn)生溫室效應(yīng);Ca(HCO3)2不穩(wěn)定,其溶液加熱會分解,而NaHCO3固體受熱分解,在溶液中不分解。
答案:(1)(2)(3)(5)
一、選擇題
1.下
16、列各組物質(zhì)中的兩種物質(zhì)作用時,反應(yīng)物用量的改變對生成物沒有影響的是( )
A.C和O2 B.CO2和Ca(OH)2
C.Na2CO3和鹽酸 D.Na2O2和CO2
解析:選D A項,2C+O2(不足)點燃,2CO,C+O2(足量)點燃,CO2;B項,Ca(OH)2+CO2(少量)===CaCO3↓+H2O,Ca(OH)2+2CO2(足量)===Ca(HCO3)2;C項,Na2CO3+HCl(少量)===NaCl+NaHCO3,Na2CO3+2HCl(足量)===2NaCl+CO2↑+H2O。
2.下列反應(yīng)的離子方程式正確的是( )
A.Na2CO3
17、溶液與石灰乳:Ca2++CO===CaCO3↓
B.NaHCO3溶液與NaOH溶液:HCO+OH-===CO+H2O
C.NaOH溶液中通入足量CO2:
CO2+2OH-===CO+H2O
D.Na2CO3溶液中滴加少量鹽酸:
CO+2H+===CO2↑+H2O
解析:選B A項,Ca(OH)2應(yīng)寫成化學(xué)式,不能拆開;C項,NaOH與足量CO2反應(yīng),應(yīng)生成HCO;D項,CO與少量H+反應(yīng),生成HCO,不放出CO2。
3.在含有7.4 g Ca(OH)2的澄清石灰水中通入CO2氣體后,得到8 g白色沉淀,則通入CO2氣體的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為( )
A.一定是2.24 L
B.
18、一定小于2.24 L
C.一定大于2.24 L
D.可能小于2.24 L,也可能大于2.24 L
解析:選D 往Ca(OH)2溶液中通入CO2氣體,可能發(fā)生兩個反應(yīng):CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O,當(dāng)CO2過量時:CaCO3+H2O+CO2===Ca(HCO3)2,由題目可知所給Ca(OH)2的物質(zhì)的量n[Ca(OH)2]==0.1 mol,理論上最多可制得碳酸鈣10 g,消耗CO2 2.24 L。而現(xiàn)在只制得碳酸鈣8 g,則可能有兩種情況:一種是CO2的量少了,只發(fā)生第一個反應(yīng),另一種情況是CO2稍過量,一部分參與了第二個反應(yīng)。
4.不能用來鑒別Na2CO3和NaH
19、CO3兩種白色固體的實驗操作是( )
A.分別在這兩種物質(zhì)的溶液中,加入少量澄清石灰水
B.分別加熱這兩種固體,將生成的氣體通入澄清石灰水中
C.分別在這兩種物質(zhì)的溶液中,加入少量氯化鈣溶液
D.分別在這兩種物質(zhì)的等濃度的溶液中,加入少量的稀鹽酸
解析:選A A項,Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2NaOH;依題意知NaHCO3過量,則2NaHCO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+Na2CO3+2H2O,均產(chǎn)生白色沉淀,無法區(qū)分兩者。B項,加熱兩固體時,NaHCO3受熱分解產(chǎn)生CO2,Na2CO3無變化,可用加熱來區(qū)分兩者。C項,向兩物質(zhì)的溶液中加CaCl2,N
20、a2CO3與CaCl2反應(yīng)生成沉淀,NaHCO3與CaCl2不反應(yīng)。D項,在等濃度的Na2CO3和NaHCO3溶液中加少量的鹽酸,NaHCO3溶液中先有氣體產(chǎn)生。
5.可以說明溶液中大量存在CO的理由是( )
A.加入AgNO3溶液有白色沉淀產(chǎn)生
B.加入鹽酸有無色無味氣體產(chǎn)生
C.加入MgCl2時有白色沉淀產(chǎn)生,再加稀鹽酸沉淀全部溶解,且產(chǎn)生可以使澄清石灰水變渾濁的無色無味氣體
D.加入Ba(OH)2溶液有白色沉淀產(chǎn)生,再加稀鹽酸,反應(yīng)現(xiàn)象如選項C所述
解析:選C A項不可說明,與AgNO3作用生成白色沉淀的還有Cl-等;B項不可說明,與鹽酸作用產(chǎn)生無色無味氣體的還有NaHCO
21、3等;D項,不可說明,NaHCO3等物質(zhì)亦會有此現(xiàn)象。
6.將足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中,生成沉淀的物質(zhì)的量(n)和通入CO2體積(V)的關(guān)系正確的是( )
解析:選D CO2通入KOH和Ca(OH)2溶液中發(fā)生的反應(yīng)可以分為以下幾個階段:
產(chǎn)生沉淀階段:
CO2+2OH-+Ca2+===CaCO3↓+H2O;
無沉淀產(chǎn)生階段:
CO2+2OH-===CO+H2O,
CO+CO2+H2O===2HCO;
沉淀溶解階段:
CO2+CaCO3+H2O===Ca2++2HCO。
7.標(biāo)準(zhǔn)狀況下將4.48 L CO2通入1 L 0.3 mol·L-1N
22、aOH溶液中,當(dāng)CO2與NaOH完全反應(yīng)時,則下列說法正確的是( )
A.溶液中只有一種陰離子(OH-除外)
B.溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1∶2
C.反應(yīng)后有CO2逸出
D.反應(yīng)后的溶液還可以吸收部分CO2
解析:選D n(CO2)=0.2 mol,n(NaOH)=0.3 mol。因<=<1,故反應(yīng)后溶液中含有Na2CO3和NaHCO3,則還可以吸收部分CO2。
所以A、C錯,D正確。由碳元素和鈉元素守恒得:
解得B錯誤。
8.CO2通入下列溶液中,不可能產(chǎn)生沉淀的是( )
A.CaCl2溶液 B.Ca(OH)2溶液
C.Ba(OH)2溶液 D.C
23、a(ClO)2溶液
解析:選A B中生成CaCO3,C中生成BaCO3,D中生成CaCO3,A不反應(yīng)。
二、非選擇題
9.實驗室中氫氧化鈉溶液在空氣中放置,因密封不好會變質(zhì),有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為_______________;
為了檢驗一瓶氫氧化鈉溶液是否已變質(zhì),可取少量該溶液向其中加入______,若________________,則說明燒堿溶液已經(jīng)變質(zhì)。為了除去燒堿溶液中的雜質(zhì),應(yīng)加入適量的________,并進(jìn)行過濾。
解析:空氣中含少量CO2,與NaOH反應(yīng):2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O,檢驗NaOH溶液是否變質(zhì),實質(zhì)是鑒定CO的存在;除去NaOH溶液中的
24、Na2CO3時,實質(zhì)是除CO,且注意不要引入雜質(zhì)離子。
答案:2OH-+CO2===CO+H2O 氯化鈣溶液(其他合理答案也可) 有白色沉淀生成 氫氧化鈣溶液
10.有一種黑色固體A在氧氣中充分燃燒生成氣體B。向充有B的集氣瓶中加入少量澄清石灰水,出現(xiàn)白色沉淀C,振蕩后沉淀消失得溶液D。把D分成兩份,一份中加入稀鹽酸,又生成氣體B,另一份中加入過量NaOH溶液又生成C?;卮穑?
(1)則A、B、C、D的名稱分別為________、________、__________、__________。
(2)寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式:
B→C_________。
C→D_________。
25、D→B___________。
D→C___________。
解析:澄清石灰水中通入CO2生成沉淀C,則C為CaCO3,繼續(xù)通入CO2,沉淀消失得D溶液,則D為Ca(HCO3)2?!?
答案:(1)碳 二氧化碳 碳酸鈣 碳酸氫鈣
(2)CO2+Ca2++2OH-===CaCO3↓+H2O
CaCO3+CO2+H2O===Ca2++2HCO
HCO+H+===CO2↑+H2O
Ca2++2HCO+2OH-===CaCO3↓+CO+2H2O
11.有一混合物的水溶液,只可能含有以下離子中的幾種:K+、H+、Ba2+、Mg2+、CO、SO,現(xiàn)取兩份該溶液各100 mL進(jìn)行如下實驗:
26、
①第一份加入足量NaHCO3溶液后,收集到氣體 0.03 mol。
②第二份加入足量Ba(NO3)2溶液充分反應(yīng)后過濾干燥,得沉淀4.66 g。
根據(jù)上述實驗回答:
(1)原溶液中一定不存在的離子是________。
(2)原溶液中可能存在的離子是________。
(3)①中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__________。
(4)經(jīng)計算,原溶液中一定存在的陰離子的物質(zhì)的量濃度為________。
解析:(1)根據(jù)①現(xiàn)象知,該溶液中一定存在與碳酸氫根離子反應(yīng)生成氣體的H+,一定不存在與H+反應(yīng)的碳酸根離子;所以溶液中存在的陰離子為硫酸根離子,一定不存在與硫酸根離子反應(yīng)的Ba2+;(
27、2)根據(jù)實驗現(xiàn)象無法確定溶液中是否含有K+、Mg2+;(3)碳酸氫根離子能和酸反應(yīng)生成二氧化碳和水HCO+H+===CO2↑+H2O;
(4)設(shè)硫酸根的物質(zhì)的量為xmol?!?
Ba2+ + SO===BaSO4 ↓
1 mol 233 g
x mol 4.66 g
x=0.02,所以c==0.2 mol·L-1。
答案:(1)CO、Ba2+
(2)K+、Mg2+
(3)HCO+H+===CO2↑+H2O
(4)0.2 mol·L-1
12.某固體物質(zhì)A受熱分解,生成B、C、D三種物質(zhì)。B是一種鉀鹽,向B的水溶液中加入澄清石灰水
28、,產(chǎn)生白色沉淀E;E溶于鹽酸放出無色無味氣體D;將D通入澄清石灰水中,先出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象,然后又變澄清;C在常溫下是一種無色液體。
(1)寫出A、B、E的化學(xué)式。
A________,B________,E________。
(2)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。
①A受熱分解:__________________。
②將D通入澄清石灰水中,先出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象,然后又變澄清:___________。
(3)寫出反應(yīng)的離子方程式。
①向B的水溶液中加入澄清石灰水,產(chǎn)生白色沉淀E:___________;
②E溶于鹽酸放出無色無味的氣體D:_________________。
解析:無色無味能使澄
29、清石灰水出現(xiàn)渾濁的氣體D是CO2,白色沉淀E為CaCO3,鉀鹽B為K2CO3,受熱分解能生成K2CO3和CO2的A為KHCO3,C為H2O。
答案:(1)KHCO3 K2CO3 CaCO3
(2)①2KHCO3K2CO3+CO2↑+H2O
②CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
CaCO3+CO2+H2O===Ca(HCO3)2
(3)①CO+Ca2+===CaCO3↓
②CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O
13.將一定體積的CO2通入到一定濃度的NaOH溶液中,為了測定其溶液的成分,向該溶液中逐滴加入1 mol·L-1鹽酸。所加入鹽酸的體積與產(chǎn)生二氧
30、化碳?xì)怏w體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的關(guān)系如圖所示。
(1)寫出OA段所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:_____________。
(2)當(dāng)加入35 mL鹽酸時,所產(chǎn)生的二氧化碳的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)是________mL。
(3)溶液中所含的物質(zhì)有________________,其物質(zhì)的量之比為________________。
解析:由圖像所消耗的鹽酸的體積及產(chǎn)生的V(CO2)可知,此溶液的溶質(zhì)是NaOH、Na2CO3。OA段H+先與OH-反應(yīng)生成H2O,再與CO反應(yīng)生成HCO。AB段發(fā)生反應(yīng)H++HCO===CO2↑+H2O。35 mL時產(chǎn)生的n(CO2)=n(H+)=(35-25) mL×10-
31、3 L·mL-1×1 mol·L-1=0.01 mol,
則V(CO2)=224 mL。
由H++CO===HCO,
HCO+H+===H2O+CO2↑,
則n(CO)=nAB(H+)=(45-25) mL×10-3L·mL-1×1 mol·L-1=0.02 mol,n(OH-)= [25-(45-25)]×10-3L×1 mol·L-1=0.005 mol,
所以n(NaOH)∶n(Na2CO3)=n(OH-)∶n(CO)=
0.005 mol∶0.02 mol=1∶4。
答案:(1)H++OH-===H2O,CO+H+===HCO
(2)224 (3)NaOH、Na2CO3 1∶4