碳的多样性导学案.doc

碳的多样性导学案【学习目标】1了解同素异形体的概念，知道碳有三种同素异形体，它们的物理性质有较大的差别，导致物理性质相异的主要原因是碳原子的排列方式不同。2知道含碳元素的化合物种类繁多，一般分为无机含碳化合物与有机化合物两大类；认识碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质，体会它们性质的差异。3通过活动探究碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质，进一步熟悉研究物质性质的基本程序，学会利用实验科学探究的能力；并激发学习化学的兴趣、发扬合作学习的精神、养成严谨科学的学习习惯。课前延伸一、填写下表二氧化碳一氧化碳化学式化学键溶解性毒性（对环境的影响）氧化性/还原性可燃性跟NaOH溶液反应跟Na2CO3溶液反应制备相互转化鉴别方法【思考】我国著名文房四宝包括笔墨纸砚。你知道墨的主要成分什么吗？我国古代一些书法家、画家用墨书写或绘制的字画能够保存很长时间而不变色，这是为什么？现在用的碳素墨水的有效成分是什么？从物质分类的角度讲，墨水属于哪一类？【思考】你知道碳在自然界中存在形态还有哪些？请列举你所知道的含碳物质写出来。并请把自己写出的物质加以分类。 【练习题】随着工业化程度的提高以及世界范围内的人工采伐使森林面积锐减，导致大气中CO2浓度迅速增加；同时生物的新陈代谢也产生大量CO2。大气中的CO2对来自太阳的短波辐射几乎不吸收，因而地表能受到太阳的辐射而增温；另一方面对从地表射向太空的长波，特别是红外辐射有强烈的吸收作用，从而阻碍了地球向太空辐射能量。（1）人们习惯上把大气中以CO2为主的气体所产生的效应称为 （选择）；这种效应会使 （填空）。A 光热效应 B 光气效应 C 温室效应 D 光电效应（2）大量采伐森林会使大气中CO2浓度增加的原因是 。（3）为了减缓大气中CO2浓度的增加，除了植树造林，主要有效可行的措施还有 等。A.优化能源结构 B.减少地球上的生物，因为它们的新陈代谢要产生大量CO2C.对燃料及燃烧进行优化处理 D.将燃油汽车改为燃液化气汽车 E.降低工业化程度阅读材料近年来，科学家们发现，除金刚石、石墨外，还有一些新的以单质形式存在的碳。其中发现较早并已在研究中取得重要进展的是C60分子。 C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，因此又名足球烯。 C60在室温下为紫红色固态分子晶体，有微弱荧光。C60分子的直径约为7.110 -10m,密度为1.68g/cm3 。不溶于水等强极性溶剂，在正己烷、苯、二硫化碳、四氯化碳等非极性溶剂中有一定的溶解性；常态下不导电。 超导性：我国在这方面的研究也很有成就，北京大学和中国科学院物理所合作，成功地合成了K3C60和Rb3C60超导体，超导起始温度分别为8K和28K。有科学工作者预言，如果掺杂C240和掺杂C540，有可能合成出具有更高超导起始温度的超导体。 磁性：阿勒曼（Allemand）等人在C60的甲苯溶液中加入过量的强供电子有机物四(二甲氨基)乙烯(TDAE)，得到了C60(TDAE)C0.86的黑色微晶沉淀，经磁性研究后表明是一种不含金属的软铁磁性材料。课内探究案【知识梳理与拓展】一、多种多样的碳单质1.金刚石、石墨、C60 的结构有什么特点？请用简单的语言描述。2.金刚石、石墨、C60属于同素异形体。三者的物理性质各有什么特点？请你再举出几个实例。同素异形体之间的转化为化学变化还是物理变化？【思考】如何用实验证明三种单质均为碳元素构成的？【例题】美国化学会志报道了中国科学家以二氧化碳和钠在一定条件下制得金刚石，其化学方程式为3CO2 +4Na=2X+C（金刚石）。则X的化学式为（ ） A、Na2O2 B、Na2CO3 C、Na2O D、Na4C2O6 二、广泛存在的含碳化合物（一）一氧化碳和二氧化碳1.写出能生成一氧化碳的反应的化学方程式。（1）碳在氧气中燃烧（2）碳与水高温反应（3）碳与某些金属氧化物反应（4）甲烷不完全燃烧（5）乙醇不完全燃烧2.一氧化碳具有较强的还原性。写出一氧化碳跟氧化铁、氧化铜、氧气等物质反应的化学方程式。【典型例题】为了证明CO具有还原性，有人设计了下列实验：A B C D E F（1）装置B中最适宜的试剂是 ；（2）装置D中发生反应的化学方程式是 ；（3）必须用装置C吸收除去气体中水蒸气的理由是 ；（4）若根据F中石灰水变浑浊的现象也能确认CO具有还原性，应在上图中装置 与装置 之间连接下列的哪一种装置? 。3.实验室制取二氧化碳（1）原理 该反应的化学方程式 （2）实验室制备装置画出该装置图（3）如何验证二氧化碳？ （4）若二氧化碳中混有氯化氢和水蒸气，如何除去这些杂质得到纯净的二氧化碳气体？4.如何实现CO和CO2的相互转化？写出相关反应的化学方程式。5.二氧化碳是一种酸性氧化物。根据酸性氧化物的通性，写出二氧化碳发生反应的化学方程式。是离子反应的用离子方程式表示。6.二氧化碳具有一定的氧化性，能跟碳、金属镁等发生反应，写出反应的化学方程式。简述金属镁与二氧化碳反应的现象。【典型例题】为探究CO2和NaOH确实发生了化学反应，某实验小组的同学设计出了下列4种实验装置，请回答下列问题：（1）选择任意一种实验装置，简述出现的实验现象，解释产生该实验现象的原因：选择的实验装置是_，实验现象为：_。产生该实验现象的原因是：_。（2）某同学质疑上述实验设计，该同学质疑的依据是 。（3）在原实验基础上，请你设计实验证明CO2和NaOH肯定发生了化学反应。_ 把CO、CO2的混合物V L缓缓的通入足量的过氧化钠中，气体体积减小了1/5，则混合物中CO、CO2的体积比为 （二）碳酸钠与碳酸氢钠观察思考：请同学们观察碳酸钠与碳酸氢钠，完成下列表格： 名称化学式俗称颜色状态溶解性碳酸钠碳酸氢钠碳酸钠与碳酸氢钠的化学性质比较思考1：为什么实验中碳酸氢钠溶液与盐酸反应比碳酸钠溶液反应更剧烈？思考2：为什么实验中加入NaOH后会看到白色沉淀？思考3：两种盐溶液与氢氧化钠溶液反应换成与氢氧化钙溶液反应，情况又如何呢？总结：碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质，写出相关反应的化学方程式和离子反应方程式。思考4：如何除去碳酸钠固体中的碳酸氢钠？总结：如何实现碳酸盐和碳酸氢盐之间的相互转化？【练习】下列说法中正确的是（ ）A碳酸氢钠的热稳定性比碳酸钠的强B等质量的碳酸钠、碳酸氢钠分别与足量的盐酸反应，前者产生的二氧化碳多C足量碳酸钠和碳酸氢钠分别与等物质的量的盐酸反应，两者产生的二氧化碳一样多D等物质的量的碳酸钠和碳酸氢钠分别与足量盐酸反应，前者消耗的盐酸多三、生产和生活中碳及其化合物间的转化1、高炉炼铁过程中的原料是 。在其中起还原作用的主要是 。它是如何产生的，在还原铁矿石的过程中如何变化，写出相关反应的化学方程式。2、用化学方程式描述木炭燃烧过程中碳的转化过程，指出所发生的氧化还原反应的氧化剂和还原剂。 CCO CO2思考：上述碳及其化合物间的转化涉及哪几类物质间的转化？3.水垢中一定含有哪种物质？它是怎样形成的？如何除去水壶中的水垢？写出相关反应的化学方程式。【典型例题】1.全国有不少古都的建筑保存完好，这与所用的建筑材料有关。一研究小组从古建筑维修现场搜集了一些旧墙灰进行研究。取12.0g墙灰（主要成分是碳酸钙）放入烧杯中，并加入足量的稀盐酸（假设其他物质不与盐酸反应，也不考虑H2O、HCl逸出）。反应开始时，烧杯及所盛物质的总质量为300.0g。实验数据记录见下表。反应时间/min024681012141618烧杯及所盛物质的总质量/g300.0299.0298.0297.2296.5296.0295.7295.6m295.6（1）该小组因故没有记录反应时间为16min时的数据。由表中数据推测，m g。（2）反应最终生成的CO2在标准状况下所占的体积是 L。（3）该旧墙灰中CO32-的质量分数为 。2.某种牙膏中的摩擦剂是碳酸钙，它可以用石灰石来制备，某同学设计了一个制备碳酸钙的方案，其流程图为：石灰石 高温 生石灰 加水 石灰水 加溶液 碳酸钙（1）请写出上述方案有关的化学方程式： （2）请你仍用石灰石为原料（其他试剂自选），设计了一个制备碳酸钙的方案，其流程图为：石灰石你所设计的方案的优点为： （3）检验牙膏中是否含有碳酸盐的实验方法： 【课内检测】1.在不同反应中既能吸收CO2，又能参加反应放出CO2的是A.KOH B. K2CO3 C. KHCO3 D. Ca(OH)22.将石墨置于熔融的钾或气态的钾中，石墨会吸收了钾而形成的钾石墨的物质，其组成可以是C8K、C24K、C36K、C48K和C8K。在钾石墨中，钾元素处于石墨层中间，因之石墨层之间被胀大，层间的距离增加。下列对钾石墨的叙述中，正确的是 A.钾石墨是一类离子化合物 B.钾石墨导电性比石墨强 C.钾石墨与水相遇，不发生任何反应D. C8K、C24K、C36K、C48K和C8K同属于同素异形体3. 10g含杂质的碳酸钙和足量的盐酸反应，产生标况下2.24升CO2，试推断杂质的组成是A.碳酸镁和二氧化硅 B.碳酸镁和碳酸氢钾C.碳酸钾和二氧化硅 D.碳酸氢钾和二氧化硅4.已知天然气的主要成分CH4也是一种会产生温室效应的气体，等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应，前者大。下面是有关天然气的几种叙述，其中正确的是（）天然气与煤、柴油相比是较清洁的能源；等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大；天然气不完全燃烧时会生成COAB只有 C和D只有5.为制备干燥、纯净的CO2 ，将大理石和盐酸反应生成的气体先后通过有下列物质的两个吸收装置，两个装置中应分别盛放（ ）A. 水；无水CaCl2 固体 B. 饱和NaHCO3 溶液； 浓H2SO4C. 浓H2SO4 ; 饱和NaHCO3 溶液 D. 饱和NaHCO3 溶液; 稀H2SO46.把7.4gNa2CO310H2O和NaHCO3组成的混合物溶于水，配成100mL的溶液，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课后提升1.下列离子方程式正确的是（ ）A次氯酸与氢氧化钠溶液反应：H+ + OH=H2OB碳酸纳与稀盐酸反应：CO32+2H+= CO2 +H2OC碳酸氢钙与盐酸反应：CO32+2H+= CO2 +H2OD碳酸氢钙与氢氧化钠反应：HCO3-+OH-= CO32- +H2O 2.向下列物质大理石，钟乳石，锅垢，贝壳，蛋壳，分别滴加醋酸，会产生相同气体的是（ ）A只有B只有C只有D3.（1）图瓦卢是由多个珊瑚礁形成的岛国。由于大气中CO2含量的剧增，大量珊瑚礁（主要成分是碳酸钙）被海水侵蚀，其原因是（用化学方程式表示）： 。（2）温室效应导致海平面上升，引起温室效应的人为原因主要是 。（3）快速、有效地减缓大气中CO2大量增加的生态学措施是 。A使用天然气等燃料 B控制全球人口增长C植树造林，保护森林 D立即减少煤和石油的燃烧5.近年来，科学家在氦的气氛中给石墨通电，使石墨挥发，在石墨挥发的黑烟中发现了C60，它的金属渗入物具有可贵的超导性质。北京大学首先将C60渗锡，获超导转变温度为37 K的好成绩。下列关于C60的叙述正确的是 ( )A是一种新型的化合物 BC60 的结构与石墨相似CC60燃烧时可生成CO2 D摩尔质量是7206.关于金刚石、石墨的说法不正确的是 （ ）A 它们都是由碳元素组成的单质。B 它们都是电的良导体。C 金刚石质硬，石墨质软。D 他们的碳原子的排列方式不同。7.将石墨在一定条件下转化为金刚石的变化说法正确的是 （ ）A不是化学变化 B金刚石和石墨性质相同 C是氧化还原反应 D是化学变化但不是氧化还原反应8.（1）古代土法制碱中，用Na2CO3 和Ca(OH)2 反应制烧碱（用化学方程式表示） _。（2）通常用小苏打的饱和溶液除去CO2中的HCl，反应的离子方程式为_ 。不能用NaOH溶液的原因是_ _ ，也不能用Na2CO3的原因是_ _（以上两空均用离子方程式表示原因）。9.如何鉴别一种白色固体粉末是碳酸钠还是碳酸氢钠10.已知某纯碱试样中含有NaCl杂质，为测定试样中纯碱的质量分数，可用下图中的装置进行实验。主要实验步骤如下：按图组装仪器，并检查装置的气密性将ag试样放入锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，得到试样溶液称量盛有碱石灰的U型管的质量，得到bg从分液漏斗滴入6molL1的硫酸