高二化学碳的多样性知识精讲 鲁教版

高二化学碳的多样性知识精讲 鲁教版一、本周教学内容：高考第一轮复习：化学必修1第3章 自然界中的元素 第1节 碳的多样性 二、教学目的1、了解碳及部分化合物（氧化物、盐）的性质2、了解碳的氧化物对大气的污染和防治三、教学重点、难点碳及其化合物的性质四、知识分析（一）多种多样的碳单质 碳元素的单质有多种，其中在结构和性质方面具有代表性的是金刚石.石墨和C60. 说明：（1）碳元素的单质还有焦炭.木炭.活性炭和炭黑等，这些也是碳元素的同素异形体. （2）物质结构决定物质性质，各种碳单质的差异是由碳单质里碳原子排列方式的不同所决定的. （3）在碳的同素异形体中，石墨最稳定，C60最活泼，其它的介于两者之间. （4）对于同素异形体概念的理解和应用要注意以下几点： 各同素异形体是不同的物质，其结构和性质（包括物理性质和化学性质）都有明显的不同之处. 除了碳元素以外，还有许多元素也有同素异形体，如氧气和臭氧.白磷和红磷等等.（二）广泛存在的含碳化合物 1、碳元素在自然界里的存在 碳元素的自然存在形态有两种，一是游离态，二是化合态.自然界中存在的游离态碳主要是石墨。化合态碳存在非常广泛，含碳化合物的种类是最多的. 含碳化合物分为含碳无机物和含碳有机物两大类，其中有机物种类繁多.含碳有机物主要有CO、CO2、碳酸及碳酸盐.2、两种重要的含碳化合物- 碳酸钠和碳酸氢钠 （1）碳酸钠和碳酸氢钠的主要物理性质 化学式NaHCO3Na2CO3Na2CO3.10H2O学名碳酸氢钠碳酸钠十水碳酸钠俗名小苏打纯碱或苏打结晶碳酸钠状态细小晶体粉末晶体颜色白色白色白色溶解度比较易溶于水比NaHCO3的溶解度还大比Na2CO3的溶解度还大 （2）碳酸钠和碳酸氢钠的主要化学性质化学式Na2CO3NaHCO3与NaOH反应不反应HCO3-+OH-=H2O+CO32- 与CaCl2反应Ca2+ CO32-=CaCO3不反应鉴别不分解，与CaCl2反应易分解，与CaCl2不反应转化用途玻璃、造纸、发酵粉、治胃病3、碳的氧化物 （1）CO2 物理性质：无色.无味，密度比空气大，能溶于水，固体CO2叫做“干冰”. 化学性质： 氧化性：CO2+ C 2CO CO2+ 2Mg 2MgO+ C 酸性氧化物：CO2+ H2O H2CO3 H+ +HCO3- CO2+Ca（OH）2= CaCO3+ H2O CO2+ CaCO3+ H2O= Ca（HCO3）2 制法： 工业：CaCO3 CaO+ CO2 实验室：CaCO3+ 2HCl= CaCl2+CO2+ H2O 可用启普发生器或其简易装置. CO2与“温室效应” CO2的主要来源：大量燃烧含碳燃料. 自然界消耗CO2的主要反应： a：溶于江水.海水中：CO2+ H2O= H2CO3 b：光合作用将CO2转化为有机物. c：岩石的风化： CO2+ CaCO3+ H2O= Ca（HCO3）2（2）CO物理性质：无色，无味气体，不溶于水，有毒. 化学性质： 可燃性：2CO + O2 2CO2 （用点燃的方法除去CO） 还原性：CO+ H2O CO2 + H2 （工业上用于制氢气） Fe2O3+3CO 3CO2 +2Fe （炼铁） CuO+COCu + CO2 有关除杂的方法（括号内为杂质） CO（CO2）：通过盛有澄清石灰水的洗气瓶. CO2（CO）：通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管. CO2（O2）：通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管.CO2（SO2）：通过饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液.CO2（HCl）：通过饱和NaHCO3溶液.CO2（H2S）：通过CuSO4溶液.（三）自然界中碳及其化合物间的转化 自然界中能够释放出CO2的过程有： （1）火山喷发（2）森林草原燃烧（3）动植物的呼吸排泄（4）动物的遗体经微生物分解等. 自然界中能够消耗CO2的过程有： （1）植物的光合作用 （2）在海水中的溶解等.【典型例题】例1、近期美国化学会杂志报道，中国科学家以二氧化碳为碳源，金属钠为还原剂，在470.80MPa下合成金刚石具有深远意义，下列说法不正确的是（ ）A、由二氧化碳合成金刚石是化学变化B、金刚石是碳的一种同位素C、钠被氧化最终生成碳酸钠D、金刚石中含有非极性共价键解析：通过阅读所给信息，可写出CO2和金属钠反应的化学方程式：3CO2+4Na= 2Na2CO3+C.A有新物质生成，故此反应是化学反应. B金刚石是碳的一种同素异形体，而不是同位素.C由上面的方程式可知产物是Na2CO3. D金刚石是由碳碳键形成的原子晶体，所以只含有非极性共价键。故A、C、D正确，B错误.答案：B 点评：本题属于信息题，主要考查碳的单质及CO2的结构、性质。例2、某种混合气体可能含有H2、CO、CO2、HCl、NH3及水蒸气中的两种或多种，当混合气体依次通过澄清石灰水（无浑浊现象）氢氧化钡溶液（有浑浊现象）浓硫酸（无现象）灼热的氧化铜（变红）无水硫酸铜（变蓝）；则对该混合气体的成分判断正确的是 （ ）A、一定没有CO2，肯定有CO和H2 B、一定有CO CO2 和水蒸气C、一定有H2和CO D、有CO2 NH3 和水蒸气解析：澄清石灰水没有变浑浊，而氢氧化钡变浑浊了，说明气体有两种可能：原气体有大量的CO2，它与石灰水反应生成了Ca（HCO3）2溶液后有剩余，通过氢氧化钡就生成了BaCO3沉淀。原气体中含有CO2和HCl，通过石灰水时HCl被吸收生成CaCl2，CO2不与CaCl2反应，再通过氢氧化钡溶液时CO2与之反应生成BaCO3沉淀，从题干后面信息不难判断出一定有H2。答案：C点评：本题考查几种常见气体的化学性质。例3、将足量CO2通入KOH和Ca（OH）2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量（n）和通入CO2体积（V）的关系正确的是（ ）解析：将足量CO2通入KOH和Ca（OH）2的混合稀溶液中，发生的有关反应有CO2+2KOH= K2CO3+H2O K2CO3+Ca（OH）2= CaCO3+2KOH，随即有沉淀生成，且沉淀量逐步增加，开始可认为发生：Ca（OH）2+ CO2= CaCO3+ H2O，当Ca2+沉淀完全后，二氧化碳和氢氧根离子继续反应，CO2+2KOH= K2CO3+H2O，曲线图上必然出现平台，继续再通入CO2.碳酸钙沉淀开始转化成可溶性的酸式盐：CaCO3+ H2O+ CO2= Ca（HCO3）2 ，而导致沉淀量逐渐减少.因此生成沉淀的物质的量（n）和通入CO2体积（V）的关系正确的是D.答案：D 点评：考查化学反应中有关量的关系的图象表示法和读图获取信息的能力.例4、将一定体积的CO2通入V L NaOH溶液中，已知NaOH完全反应.在反应后的溶液中加入足量的石灰水，得到mg沉淀.（1）能否用上述数据确定参加反应的CO2体积（标准状况下）?若能，请列式表示；若不能，请说明理由_.（2）能否用以上数据确定CO2的浓度?_（填“能”或“不能”）. 若在上述CO2与NaOH反应后的溶液中不是加入石灰水，而是加足量的CaCl2溶液，结果得到ng沉淀.设原NaOH溶液物质的量的浓度为c，则当n=m时，c=_；当n=0时c=_；当nm时，c=_.解析：（1）由 1molCO2最终可得100g CaCO3，所以= 22.4m/100 （L）. （2）因为通入CO2的量不确定，消耗NaOH的量也不确定，无法确定NaOH的物质的量浓度.若不加石灰石改加C