第2課時(shí)碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化1.溶洞形成涉及的化學(xué)反應(yīng)：CaCO3＋CO2＋H2O=Ca(HCO3)2；Ca(HCO3)2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())CaCO3↓＋CO2↑＋H2O。2．高爐煉鐵的原料：鐵礦石、焦炭、空氣。3．高爐煉鐵中碳的轉(zhuǎn)化：C＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃),\s\do5())CO2，C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())2CO，F(xiàn)exOy＋yCOeq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())xFe＋yCO2。4．水垢的主要成分：CaCO3、Mg(OH)2。5．碳及其化合物的轉(zhuǎn)化：對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P50對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P501．CO有哪些化學(xué)性質(zhì)？提示：(1)可燃性：2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃),\s\do5())2CO2(火焰呈藍(lán)色)(2)還原性：CuO＋COeq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())Cu＋CO2(3)毒性：CO極易與血紅蛋白結(jié)合。2．CO2有哪些化學(xué)性質(zhì)？提示：(1)不支持燃燒，本身也不燃燒。(2)能與水反應(yīng)：CO2＋H2O=H2CO3(使紫色石蕊溶液變紅色)；H2CO3eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋H2O(石蕊溶液恢復(fù)紫色)。(3)與堿溶液反應(yīng)：CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O、CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O自然界中碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化[新知探究]探究1轉(zhuǎn)化示意圖探究2溶洞形成的模擬實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象澄清石灰水先變渾濁后變澄清，加熱該溶液，又變渾濁化學(xué)方程式①Ca(OH)2＋CO2=CaCO3↓＋H2O②CaCO3＋H2O＋CO2=Ca(HCO3)2③Ca(HCO3)2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())CaCO3↓＋H2O＋CO2↑[必記結(jié)論](1)CO2屬于溫室氣體，大氣中CO2含量多時(shí)會(huì)造成溫室效應(yīng)。(2)少量CO2與石灰水反應(yīng)生成CaCO3，足量CO2與石灰水反應(yīng)生成Ca(HCO3)2。(3)碳酸的正鹽與CO2、H2O反應(yīng)生成酸式鹽。(4)穩(wěn)定性：Na2CO3＞CaCO3＞NaHCO3[或Ca(HCO3)2]＞H2CO3。[成功體驗(yàn)]1．判斷正誤。(1)大氣中的CO2能被海洋溶解一部分。()(2)自然界中同時(shí)存在產(chǎn)生CO2和消耗CO2的過(guò)程。()(3)CO2主要是植物的光合作用消耗，因此植樹(shù)造林能有效減弱“溫室效應(yīng)”。()(4)加熱碳酸氫鈣溶液會(huì)變渾濁，加熱碳酸氫鈉溶液也會(huì)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。()答案：(1)√(2)√(3)√(4)×(5)√生產(chǎn)和生活中碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化[新知探究]探究1高爐煉鐵(1)原料：焦炭和鐵礦石。(2)涉及的反應(yīng)：①eq\a\vs4\al(CO的產(chǎn)生)②eq\a\vs4\al(鐵礦石,被還原)探究2木炭的燃燒eq\a\vs4\al(C、CO、CO2的轉(zhuǎn)化關(guān)系為)用化學(xué)方程式表示為：①2C＋O2(不足)eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃),\s\do5())2CO。②2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃),\s\do5())2CO2。③C＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃),\s\do5())CO2。④C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())2CO。探究3水垢的形成(1)成分：CaCO3、Mg(OH)2。(2)形成過(guò)程反應(yīng)的化學(xué)方程式：①Ca(HCO3)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCO3↓＋CO2↑＋H2O。②Mg(HCO3)2eq\o(=,\s\up7(△))MgCO3↓＋H2O＋CO2↑，MgCO3＋H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Mg(OH)2＋CO2↑。探究4碳在無(wú)機(jī)物和有機(jī)物之間的轉(zhuǎn)化1828年，德國(guó)化學(xué)家維勒用無(wú)機(jī)化合物氰酸銨(NH4CNO)合成出有機(jī)化合物尿素[CO(NH2)2]，突破了無(wú)機(jī)化合物與有機(jī)化合物之間的界限。[必記結(jié)論](1)C、CO一般表現(xiàn)還原性，CO2只有氧化性。(2)CO2具有酸性氧化物的通性：與水反應(yīng)生成碳酸；與堿反應(yīng)生成碳酸鹽和水。(3)H2CO3的酸性比CH3COOH弱，所以生活中可以用醋酸除水垢。(4)溶解性：Ca(HCO3)2＞CaCO3，MgCO3＞Mg(OH)2。(5)金屬氧化物與CO反應(yīng)時(shí)符合通式：MxOy＋yCOeq\o(=,\s\up7(△))xM＋yCO2。[成功體驗(yàn)]2．判斷正誤。(1)高爐煉鐵過(guò)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)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCO3↓＋CO2↑＋H2O中，碳元素既表現(xiàn)氧化性又表現(xiàn)還原性。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P52對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P52考查CO2與堿溶液反應(yīng)產(chǎn)物的判斷與計(jì)算1.CO2與堿反應(yīng)的原理CO2與堿反應(yīng)時(shí)產(chǎn)物與二者的相對(duì)量有關(guān)，當(dāng)堿足量時(shí)生成碳酸鹽，當(dāng)CO2足量時(shí)，生成碳酸氫鹽。如：①CO2不足時(shí)：CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O②CO2足量時(shí)：CO2＋NaOH=NaHCO3。2．CO2與NaOH反應(yīng)有關(guān)量和產(chǎn)物分析eq\f(nCO2,nNaOH)反應(yīng)情況生成物＜1∶2NaOH過(guò)量，只發(fā)生反應(yīng)①(剩余NaOH)Na2CO3＝1∶2恰好發(fā)生反應(yīng)①Na2CO3eq\f(1,2)＜eq\f(nCO2,nNaOH)＜1①②兩個(gè)反應(yīng)均有NaHCO3、Na2CO3＝1∶1恰好發(fā)生反應(yīng)②NaHCO3＞1∶1只發(fā)生反應(yīng)②，CO2剩余NaHCO3其上述轉(zhuǎn)化關(guān)系可用數(shù)軸表示為：[例1]用1L1.0mol·L－1NaOH溶液吸收0.8molCO2，所得溶液中COeq\o\al(2－,3)與HCOeq\o\al(－,3)的物質(zhì)的量濃度之比約是()A．1∶3 B．1∶2C．2∶3 D．3∶2[解析]解題有三條途徑：[答案]A當(dāng)eq\f(1,2)<eq\f(nCO2,nNaOH)<1時(shí)，CO2與NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式可表示為(x＋y)CO2＋(2x＋y)NaOH=xNa2CO3＋yNaHCO3＋xH2O，如果已知n(CO2)/n(NaOH)可快速判斷n(Na2CO3)/n(NaHCO3)。(1)若例1中CO2的量改為0.6mol，COeq\o\al(2－,3)與HCOeq\o\al(－,3)的物質(zhì)的量分別為多少？(2)若n(CO2)/n(NaOH)＝eq\f(4,7)時(shí)，n(COeq\o\al(2－,3))∶n(HCOeq\o\al(－,3))等于多少？解析：(1)據(jù)C原子和Na＋守恒可得：n(COeq\o\al(2－,3))＋n(HCOeq\o\al(－,3))＝0.6mol ①2n(COeq\o\al(2－,3))＋n(HCOeq\o\al(－,3))＝1.0mol ②解得：n(COeq\o\al(2－,3))＝0.4mol，n(HCOeq\o\al(－,3))＝0.2mol。(2)方程式可表示為(x＋y)CO2＋(2x＋y)NaOH=xNa2CO3＋yNaHCO3＋xH2O，由已知可得：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＋y＝4,2x＋y＝7))，解得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＝3,y＝1))。則n(COeq\o\al(2－,3))∶n(HCOeq\o\al(－,3))＝3∶1。答案：(1)n(Na2CO3)＝0.4moln(NaHCO3)＝0.2mol(2)3∶1考查CO2、COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)之間的相互轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)上述六個(gè)轉(zhuǎn)化的反應(yīng)有：①eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(與活潑金屬氧化物反應(yīng)：CO2＋Na2O=Na2CO3,與過(guò)量堿反應(yīng)：CO2＋2OH－=CO\o\al(2－,3)＋H2O))②與過(guò)量酸反應(yīng)：COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2O＋CO2↑③eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(與少量酸反應(yīng)：CO\o\al(2－,3)＋H＋=HCO\o\al(－,3),與CO2、H2O反應(yīng)：CO\o\al(2－,3)＋H2O＋CO2=2HCO\o\al(－,3)))④eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(與堿反應(yīng)：HCO\o\al(－,3)＋OH－=H2O＋CO\o\al(2－,3),受熱分解：2NaHCO3\o(=,\s\up7(△),\s\do5())Na2CO3＋H2O＋CO2↑))⑤eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(與酸反應(yīng)：HCO\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑,受熱分解：CaHCO32\o(=,\s\up7(△),\s\do5())CaCO3↓＋CO2↑＋H2O))⑥eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(與少量堿反應(yīng)：CO2＋OH－=HCO\o\al(－,3),與CO\o\al(2－,3)、H2O反應(yīng)：CO2＋CO\o\al(2－,3)＋H2O=2HCO\o\al(－,3)))[特別提醒](1)CO2、COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)之間相互轉(zhuǎn)化時(shí)，生成的產(chǎn)物不但與反應(yīng)物種類有關(guān)，而且與反應(yīng)物之間相對(duì)量的多少有關(guān)。(2)HCOeq\o\al(－,3)既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)，與酸反應(yīng)生成CO2和H2O，與堿反應(yīng)生成COeq\o\al(2－,3)和H2O。[例2]A、B、C、D、E五種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示。已知A為二元堿，微溶于水且溶解度隨溫度升高而降低。(1)寫(xiě)出各物質(zhì)的化學(xué)式：A________；B________；C________；D________；E________。(2)寫(xiě)出下列兩個(gè)變化的離子方程式：B→D______________________________________________________________________。B→E______________________________________________________________________。[解析]A為Ca(OH)2，Ca(OH)2與過(guò)量CO2反應(yīng)生成B，B為Ca(HCO3)2，Ca(HCO3)2受熱分解成C，C為CaCO3，CaCO3與鹽酸反應(yīng)生成D，D為CaCl2。[答案](1)Ca(OH)2Ca(HCO3)2CaCO3CaCl2Na2CO3(2)HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=CO2↑＋H2OCa2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)＋2OH－=CaCO3↓＋COeq\o\al(2－,3)＋2H2O解答框圖推斷題的關(guān)鍵是明確“題眼”，然后圍繞題眼展開(kāi)推敲。如例2中的“題眼”是：A為溶解度隨溫度升高而降低的二元堿，只能是Ca(OH)2。A、B、C、D、E、F六種物質(zhì)有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系，E為淡黃色粉末，通常用在呼吸面具中作為氧氣的來(lái)源。(1)A、C、E、F的化學(xué)式：A________，C________，E________，F(xiàn)________。(2)向飽和的C的溶液中通入足量CO2，會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象是__________________，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)____