内容正文:
项目式探究练习:碳及碳的氧化物
项目内容:探秘碳家族·助力低碳校园
项目背景
为响应国家“双碳”战略,某校化学社团开展“探秘碳家族物质,探究性质与转化,共建低碳安全校园”项目化学习。项目依次开展:认识碳单质、制取二氧化碳、探究碳的氧化物性质、物质除杂鉴别、碳循环与低碳实践五大子任务,全程围绕真实情境层层探究,请跟随项目进程完成下列问题。
1. 项目第一环节:初识碳单质。社团成员先探究碳单质的结构、性质与用途,下列说法正确的是( )
A. 金刚石、石墨物理性质差异大,是因为原子种类不同
B. 活性炭疏松多孔,具有吸附性,可用于净水、除异味
C. 石墨硬度大,可用来切割大理石
D. 碳单质化学性质都很活泼,常温下易发生反应
2. 承接上一环节,社团查阅古籍发现:古代用墨书写的文书历经千年不褪色,该现象利用的碳的性质是( )
A. 黑色固体,颜色稳定
B. 常温下化学性质稳定
C. 具有可燃性
D. 具有还原性
3. 进入实验探究环节,社团开展木炭还原氧化铜实验,下列对实验分析错误的是( )
A. 黑色固体逐渐变红,澄清石灰水变浑浊
B. 反应条件为高温,木炭表现出还原性
C. 实验结束应先移导管后熄灯,防止倒吸
D. 反应中氧化铜发生氧化反应
4. 项目推进至核心实验:实验室制取二氧化碳。社团讨论药品与装置选择,下列方案合理的是( )
A. 用稀硫酸和块状大理石制取
B. 用浓盐酸和石灰石制取纯净二氧化碳
C. 用稀盐酸和大理石反应,向上排空气法收集
D. 用碳酸钠与稀盐酸反应,适合持续制取
5. 承接制取实验,社团进行二氧化碳的检验与验满操作,下列操作能达到目的的是( )
A. 先装药品,再检查装置气密性
B. 检验CO₂:将燃着木条伸入集气瓶
C. 验满CO₂:将燃着木条放在集气瓶口
D. 用排水法收集二氧化碳并验满
6. 继续探究二氧化碳化学性质,社团将CO₂通入紫色石蕊溶液,溶液变红,下列分析正确的是( )
A. CO₂直接使石蕊溶液变红
B. CO₂与水反应生成碳酸,碳酸使石蕊变红
C. 加热溶液后红色不会消失
D. 该实验证明CO₂属于酸
7. 结合前面实验,社团总结二氧化碳的用途,下列利用其物理性质的是( )
A. 二氧化碳用于灭火
B. 二氧化碳作气体肥料
C. 干冰升华吸热用于人工降雨
D. 二氧化碳制碳酸饮料
8. 项目进入对比探究环节,社团对比CO与CO₂的组成与性质,下列说法正确的是( )
A. 组成元素相同,化学性质完全相同
B. 分子构成不同,化学性质差异很大
C. 都能使澄清石灰水变浑浊
D. 都能溶于水且与水反应
9. 结合校园安全主题,社团开展冬季取暖安全科普,关于一氧化碳的说法错误的是( )
A. CO无色无味,难溶于水,易造成隐形中毒
B. 室内燃煤取暖,放一盆水可预防CO中毒
C. CO易与血红蛋白结合,使人缺氧
D. 燃气热水器需保持通风,防止CO聚集
10. 承接CO性质探究,社团梳理CO的性质与用途对应关系,正确的是( )
A. CO可燃,用于冶炼金属
B. CO有毒,用作燃料
C. CO具有还原性,可用于工业炼铁
D. CO不溶于水,用于灭火
11. 项目任务:物质鉴别。社团设计实验区分CO和CO₂,下列方案最简单有效的是( )
A. 观察颜色
B. 闻气味
C. 通入澄清石灰水
D. 通入蒸馏水中
12. 承接鉴别任务,社团进行除杂探究,下列除杂方案合理的是(括号内为杂质)( )
A. CO(CO₂):通过灼热CuO
B. CO₂(CO):点燃混合气体
C. CO₂(CO):通入澄清石灰水
D. CO(CO₂):通过足量NaOH溶液
13. 基于前面性质探究,社团绘制碳及其氧化物转化图,下列转化不能一步实现的是( )
A. C→CO₂
B. CO→CO₂
C. CO₂→CO
D. CO₂→C
14. 项目进入环境探究环节,社团研究碳循环与温室效应,下列说法错误的是( )
A. 光合作用消耗二氧化碳
B. CO₂过多会加剧温室效应
C. CO₂属于空气污染物
D. 植树造林可降低大气中CO₂含量
15. 结合校园生活安全,社团开展安全演练,下列做法正确的是( )
A. 煤气泄漏立即打开排风扇
B. 地窖进入前做灯火试验
C. 炭火取暖紧闭门窗保温
D. CO中毒后大量饮水解毒
16. 承接全项目探究,社团对碳单质、CO、CO₂进行归纳,完全正确的是( )
A. 构成:都由碳原子直接构成
B. 性质:常温下化学性质都稳定
C. 用途:都可用于灭火
D. 转化:碳充分燃烧生成CO₂,不充分燃烧生成CO
17. 社团结合项目所学,对碳及其氧化物的转化进行总结,下列说法正确的是( )
A. 碳在氧气中燃烧一定只生成二氧化碳
B. 一氧化碳只能通过化合反应转化为二氧化碳
C. 二氧化碳可通过还原反应转化为一氧化碳
D. 碳的氧化物之间无法实现相互转化
18. 项目收尾:低碳校园行动。下列做法不符合低碳理念的是( )
A. 纸张双面使用
B. 随手关闭电器电源
C. 大量使用一次性餐具
D. 绿色步行上学
19. 回顾制取CO₂实验,社团反思装置操作,下列说法正确的是( )
A. 长颈漏斗下端未液封会导致气体逸出
B. 用向下排空气法收集更纯净
C. 实验废液直接倒入下水道
D. 先加稀盐酸,再加大理石
20. 项目总结评价,综合全流程探究,下列说法正确的是( )
A. 碳燃烧一定生成二氧化碳
B. CO₂能使石蕊变红,说明CO₂显酸性
C. CO和CO₂可以相互转化
D. 碳的所有氧化物都是空气污染物
二、实验探究题(项目拓展探究)
社团在完成二氧化碳制取与性质探究后,继续开展“二氧化碳与氢氧化钠溶液反应的探究”拓展实验。二氧化碳通入氢氧化钠溶液中无明显现象,为验证二者确实发生了反应,小组设计如下探究方案:
【提出问题】二氧化碳与氢氧化钠溶液是否发生化学反应?
【查阅资料】碳酸钠溶液能与稀盐酸反应产生气泡;氯化钙溶液能与碳酸钠溶液反应生成白色沉淀。
【实验探究】
(1)方案一:向反应后的溶液中加入足量稀盐酸,观察到__________,证明二者发生了反应。
(2)方案二:向反应后的溶液中加入氯化钙溶液,观察到__________,也可证明反应发生。
(3)方案三:取一个充满二氧化碳的软塑料瓶,向瓶内加入氢氧化钠溶液并迅速拧紧瓶盖振荡,观察到__________,但有同学认为该现象不足以证明反应发生,理由是__________。
【反思拓展】
(4)写出二氧化碳与氢氧化钠反应的化学方程式:
(5)若要除去一氧化碳中混有的二氧化碳,可选用__________溶液。
三、科普阅读题(项目应用阅读)
碳循环与碳中和
自然界中碳元素以多种形式循环存在于大气、生物、水体和岩石中,形成稳定的碳循环体系。大气中的二氧化碳主要来自化石燃料燃烧、动植物呼吸、微生物分解等过程;而二氧化碳的消耗主要依靠绿色植物的光合作用,在光照条件下,植物利用二氧化碳和水合成有机物并释放氧气,维持大气中氧气与二氧化碳的相对平衡。
随着人类活动加剧,大量煤、石油、天然气等化石燃料被开采使用,排放出过量二氧化碳,打破了原有碳循环平衡,引发温室效应,导致全球气候变暖、冰川融化、极端天气增多等环境问题。为应对这一问题,我国提出“2030年碳达峰、2060年碳中和”的战略目标。
碳中和是指通过植树造林、节能减排、开发新能源、碳捕捉与封存等方式,抵消人为活动产生的二氧化碳排放量,实现二氧化碳“零排放”。日常生活中,低碳出行、节约用电、减少一次性用品使用、垃圾分类回收等行为,都能有效减少二氧化碳排放,助力实现碳中和。
根据短文内容,回答下列问题:
(1)自然界中消耗二氧化碳的主要途径是________________________。
(2)造成温室效应加剧的主要原因是________________________。
(3)下列做法有利于实现碳中和的是__________(填序号)。
① 大量使用化石燃料 ② 植树造林 ③ 开发太阳能、风能 ④ 随手关灯节约用电
(4)写出一条你在生活中践行低碳生活的具体做法: 。
(5)二氧化碳虽然会加剧温室效应,但也有重要用途,请写出一条: 。
参考答案
一、选择题
1.B 2.B 3.D 4.C 5.C
6.B 7.C 8.B 9.B 10.C
11.C 12.D 13.D 14.C 15.B
16.D 17.C 18.C 19.A 20.C
二、实验探究题
(1)有气泡产生
(2)产生白色沉淀
(3)软塑料瓶变瘪;二氧化碳能溶于水,也会使瓶内压强减小
(4)CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O
(5)氢氧化钠(或NaOH)
三、科普阅读题
(1)绿色植物的光合作用
(2)大量使用化石燃料,排放过量二氧化碳
(3)②③④
(4)绿色出行、双面使用纸张、节约用电等(合理即可)
(5)灭火、作气体肥料、制碳酸饮料、干冰用于人工降雨等(合理即可)
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