xx高考化学必修1碳的多样性第一轮知识点复习教案

1 / 8 XX高考化学必修 1碳的多样性第一轮知识点复习教案 本资料为 WoRD文档，请点击下载地址下载全文下载地址第1 节碳的多样性 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：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2 / 8 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3 / 8 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。 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 2NaHco3 Na2co3 co2 4 / 8 H2o 与 Hcl反应 Na2co3 2Hcl co2 H2o(较快 )NaHco3 Hcl co2 H2o(剧烈 ) 与 NaoH反应不反应 Hco3- oH co32- H2o 与 co2反应 Na2co3 co2 H2o 2NaHco3 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） Na2co3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 5 / 8 【品思 感悟】 Na2co3 与盐酸反应是分步进行的： Na2co3 Hcl NaHco3Nacl， NaHco3 Hcl co2 H2o （ 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。 3 碳及其化合物间的转化 1自然界中碳及其化合物的转化 （ 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6 / 8 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白色沉淀逐渐溶解 caco3 co2+H2o ca(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)2caco3 co2+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7 / 8 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： c o2co2； c co22co 还原铁的氧化物的化学方程式： Fe2o3 3co2Fe 3co2 （ 2）木炭燃烧： c o2 co22c o2 2co2co o2 2co2c co2 2co 生成水煤气的化学方程式为： c H2oco H2 【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