高中化学 第三章 自然界中的元素 第1节 碳的多样性学案 鲁科版必修1.doc

第3章 第1节 碳的多样性【本讲教育信息】一. 教学内容： 第3章 第1节 碳的多样性二. 教学目的1、了解同素异形体的概念，知道碳的三种同素异形体和其物理性质的差异及其原因；2、知道含碳化合物种类及其分类，认识碳酸钠和碳酸氢钠的性质并体会其差异；3、据生产、生活实例，了解碳单质、一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐、碳酸氢盐之间的转化，能解释水垢的形成与消除、木炭燃烧的现象、工业上炼铁的原理等。三. 教学重点、难点 碳元素之间的转化，碳酸钠和碳酸氢钠的性质四. 知识分析碳在自然界中的存在： 游离态和化合态， 化石燃料是指：煤、石油、天然气。（一）多种多样的碳单质1、金刚石：（1）性质及应用：硬度极高、无色透明的晶体。可用于做装饰品、切割玻璃及大理石等。（2）结构：每个碳原子都与相邻的四个碳原子以较强的相互作用直接连接，形成正四面体结构。2、石墨：（1）性质及应用：深灰色、质软、不透明、易导电的片状固体。常用于做电极、铅笔芯等。（2）结构：碳原子呈层状排列，每一层上的碳原子以较强的相互作用形成平面六边形结构，层与层作用较弱，可以相对滑动。3、c60分子：（1）性质及应用：灰黑色的固体。在材料科学、超导体等方面有广泛的用途。（2）结构：由60个碳原子构成的形似足球的分子，碳原子位于球的表面，呈正六边形和正五边形排列，球内是空的。4、碳纳米管及其他碳单质：碳纳米管管状单质。同素异形体定义：由同种元素组成的性质不同的单质。 思考： 同素异形体的成因是什么？ 你所知道的其他元素的同素异形体还有哪些？（解答： 原子的排列方式不同，结构不同。 o2与o3 、 红磷和白磷等）小结：1、判断同素异形体的要素：（1）必须由同一元素组成（2）必须是单质（3）必须结构不同2、不同的同素异形体，物理性质不同，化学性质相似（二）广泛存在的含碳化合物1、分类：有机物和无机物2、常见的碳酸盐及其成分大理石方解石caco3 白云石camgco3 菱锌矿znco3 菱镁矿mgco3 菱铁矿feco33、重要的两种盐na2co3（碳酸盐）和nahco3（碳酸氢盐） （1）主要的物理性质和应用：化学式学名俗名 状态 颜色溶解度比较应用nahco3碳酸氢钠小苏打细小晶体白色较小做发酵粉、胃药na2co3碳酸钠苏打、纯碱粉末白色较大制玻璃、造纸na2co310h2o十水合碳酸钠结晶碳酸钠晶体无色最大同na2co3（2）主要的化学性质a 碳酸钠的化学性质与酸 na2co3+hcl na2co3+co2+h2o na2co3+ch3cooh co32- +2h+=co2+h2o; co32-+co2+h2o=2hco3- co32-+2ch3cooh=co2+h2o+2ch3coo- 与碱 na2co3+ca（oh）2 na2co3+ba（oh）2 co32-+ca2+=caco3 ; co32-+ba2+=baco3与盐 na2co3+ cacl2 na2co3+baci2 co32-+ca2+=caco3 ; co32-+ba2+=baco3 b 碳酸氢钠的性质与酸nahco3 +hci hco3- +h+=co2+h2o与碱nahco3+naoh hco3-+oh-= co32-+h2o受热易分解 nahco3 2nahco3 na2co3+ co2+h2o c na2co3 与na2co310h2o之间的转化na2co3溶液结晶生成na2co310h2o ,na2co310h2o风化失水变为na2co3 。na2co3 与na2co310h2o在水溶液里的溶质都是na2co3。思考：如何区分na2co3与 nahco3两种粉末？请用三种以上的方法。 向饱和na2co3溶液中通入过量的co2气体，有什么现象？ 现有50ml1moll-1的naoh溶液和足量的co2气体，简述制取纯na2co3溶液的方法。 简答：加热法；配成溶液加bacl2溶液法；配成溶液滴加盐酸法等 溶液变浑浊 将50ml碱液平分为两等份，向一份中通入过量的co2，充分反应后，将所得溶液与另一份碱液混和，充分搅拌即可。)小结： na2co3和nahco3的相互转化（三）碳及其化合物间的转化1、自然界中碳及其化合物间的转化 （1）碳的循环图：（2）溶洞及石笋、钟乳石的形成：相关的化学方程式为：caco3co2+h2oca(hco3)2 ca(hco3)2= caco3co2+h2o（3）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+o2= co2 c+ co2 = 2co还原铁的氧化物的化学方程式：fe2o3 +3co2 fe +3co2（2）木炭燃烧：c+o2= co2 2c+o2=2co 2co+o2=2co2 c+ co2 = 2co生成水煤气的化学方程式为：c+h2o=co+h2思考：如何防止煤气中毒？提示：要保持室内空气流通；冬季室内燃煤要安装烟囱等（3）水垢的形成：有关化学方程式为：ca(hco3)2 caco3 co2+h2o思考：如何除去水壶中的水垢？提示：加入酸，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小结：碳及其化合物的转化，对人的生活、生产来说意义重大。【典型例题】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. 硬度不同答案：b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。点评：“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。例2、把7.4gna2co310h2o和nahco3组成的混合物溶于水，配成100mld 溶液，其中c(na+)=0.6mol/l.若把等质量的混合物加热到恒重时，残留物的质量是（ ）a. 3.18gb. 2.21gc. 5.28gd. 4.22g答案：a解析：混合物加热最终得到的是na2co3，根据na+守恒，n (na2co3)=1/2 n(na+)1/20.1l0.6mol/l=0.03mol所以，m(na2co3)=0.03mol106g/mol=3.18g点评：守恒法是常用的解题方法，使用时关键认真分析题意，要找准不变量，忽略了繁杂过程，使问题变得简单易解。例3、现有25ml 2mol/l的na2co3 溶液和75ml 1mol/l的稀盐酸，将na2co3溶液缓缓滴加到盐酸中 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. 答案：c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 +2hcl2nacl+co2+h2o应按盐酸的量计算气体体积：v1=22.4l/mol0.075mol1/2=0.84l将盐酸滴入na2co3溶液中，反应分两步：na2co3 +hclnacl+nahco3 ；nahco3hclnacl+co2+h2o生成的co2用第二步余下的盐酸计算：v2=(0.075mol-0.05mol)22.4l=0.56l所以v1v2点评：本题考查的是na2co3 与盐酸反应时，滴加顺序不同时，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。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？