第一节碳的多样性

1、第一节第一节 碳的多样性碳的多样性溶洞中的 石花、石笋、钟乳图中的钻石重约五十克拉价值高达五百万美元在一九三四年芝加哥世界博览会上被评为美国最完美的钻石。世界上最大的钻石世界上最大的钻石库利南一号库利南一号美丽的美丽的珊瑚珊瑚 碳单质碳单质 金刚石金刚石 石墨石墨C60一、多种多样的碳单质一、多种多样的碳单质 让同学们阅读课本，思考以下让同学们阅读课本，思考以下个问题个问题1 1、 什么是什么是同素异形体？同素异形体？2、碳的各种单质的物理性质相异的主要原因是什么？碳的各种单质的物理性质相异的主要原因是什么？3、碳的各种单质化学性质是否相同？为什么？碳的各种单质化学性质是否相同？为什么？4、

2、如何证明石墨、金刚石都是由碳元素组成？如何证明石墨、金刚石都是由碳元素组成？5 5、这些碳单质的结构是怎么样的？、这些碳单质的结构是怎么样的？ C60的结构的结构金刚石的结构金刚石的结构碳的同素异形体碳的同素异形体石墨的结构石墨的结构天然石墨天然石墨 同素异形体：同素异形体： 由同一种元素组成的性质不同的几种单质称为该元素的同素异形体1.研究对象: 单质2.条 件: 同种元素组成3.物理性质不同，化学性质相同二、广泛存在的含碳化合物二、广泛存在的含碳化合物1、种类最多的有机物、种类最多的有机物蛋白质，淀粉、纤维素、天然气、煤、蛋白质，淀粉、纤维素、天然气、煤、石油石油 、核糖等核糖等2、碳的氧

3、化物、碳的氧化物 CO CO2 3、碳酸盐、碳酸盐 CaCO3、CaMg(CO3)2、ZnCO3、MgCO3、FeCO3、Na2CO3、NaHCO3、Ca(HCO3)2 大理石CaCO3方解石CaCO3白云石CaMg(CO3)2菱锌矿ZnCO3菱镁矿MgCO3菱铁矿FeCO3活动探究：活动探究：碳酸钠与碳酸氢钠的性质碳酸钠与碳酸氢钠的性质 研究研究Na2CO3和和NaHCO3的性质的性质第一第一步步观察观察Na2CO3和和NaHCO3的外观性质的外观性质Na2CO3 ：白色固体、易溶于水：白色固体、易溶于水NaHCO3 ：白色固体、易溶于水：白色固体、易溶于水溶解度：溶解度：Na2CO3 Na

4、HCO3第二步第二步预测预测Na2CO3和和NaHCO3的性质的性质盐的性质：盐的性质：1、盐与金属的反应、盐与金属的反应2、盐与酸的反应、盐与酸的反应3、盐与碱的反应、盐与碱的反应4、盐与盐的反应、盐与盐的反应思考：思考： Na2CO3与与NaHCO3分别属于哪类物质？分别属于哪类物质？预测它们可能与哪些物质反应？预测它们可能与哪些物质反应？ 方法引导：回忆碳酸钙的有关性质方法引导：回忆碳酸钙的有关性质 第三步第三步实验和观察实验和观察讨论并设计实验方案：讨论并设计实验方案： 实验药品：碳酸钠、碳酸氢钠、盐酸、实验药品：碳酸钠、碳酸氢钠、盐酸、澄清石灰水、澄清石灰水、Ba(OH)2溶液、溶液

5、、CaCl2溶液、溶液、BaCl2溶液、氢氧化钠溶液。溶液、氢氧化钠溶液。分组实验：要求记录实验现象并写出有关反应的化学分组实验：要求记录实验现象并写出有关反应的化学方程及离子方程式方程及离子方程式 第四步第四步解释及结论解释及结论Na2CO3与与NaHCO3的化学性质比较的化学性质比较实验内容实验内容实验现象实验现象结论结论与与H+反应反应与与NaOH与与Ca(OH)2与与CaCl 2加热加热产生气泡产生气泡CO32-+2H+= CO2 + H2OHCO3-+H+= CO2 +H2O无明显现象无明显现象Na2CO3不反应不反应HCO3-+OH-= CO32- +H2O产生白色沉淀产生白色沉淀

6、CO32-+Ca2+= Ca CO3Ca2+ +HCO3-+OH- = Ca CO3 +H2ONa2CO3产生白色沉淀产生白色沉淀NaHCO3无现象无现象CO32-+Ca2+= Ca CO3NaHCO3不反应不反应Na2CO3无现象无现象NaHCO3分解产生分解产生CO22NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2ONa2CO3不分解不分解2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O碳酸氢钠受热分解实验装置：碳酸氢钠受热分解实验装置：Na2CO3 NaHCO3H+、CO2+H2OOH-、 思考讨论：思考讨论：1 1、如何鉴别一种无色溶液、如何鉴别一种无色溶液是是Na2CO3溶液还是溶液还是NaH

7、CO3溶液？溶液？ 2.如何证明如何证明NaHCO3与碱有发生反应与碱有发生反应？ 思考：通以上研究大家思考思考：通以上研究大家思考Na2CO3 与与NaHCO3间可间可以怎样相互转化关系？以怎样相互转化关系？ 讨讨 论论1、如何鉴别、如何鉴别Na2CO3与与NaHCO3 ？2、如何除去、如何除去Na2CO3中少量的中少量的NaHCO3？3、如何除去、如何除去NaHCO3中少量的中少量的Na2CO3？加加CaClCaCl2 2溶液；加热溶液；加热加加适量适量NaOHNaOH溶液；加热溶液；加热通入足量通入足量COCO2 2概括概括整合整合碳的同素异形体和碳的化合物碳的同素异形体和碳的化合物金刚

8、石C60石墨碳单质一氧化碳二氧化碳碳酸碳酸盐无机化合物有机化合物含碳化合物碳元素随堂检测1.下列各组物质中是同素异形体的是下列各组物质中是同素异形体的是( )A.CO CO2 B.O2 O3 C.白磷白磷 红磷红磷 D.N N22.可以说明溶液中大量存在可以说明溶液中大量存在CO32-的理由是的理由是( )A.加入加入AgNO3溶液有白色沉淀产生溶液有白色沉淀产生B.加入盐酸有无色无味气体产生加入盐酸有无色无味气体产生C.加入加入BaCl2时有白色沉淀产生时有白色沉淀产生,再加盐酸沉淀溶再加盐酸沉淀溶解产生使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体解产生使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体D.加入加入Ba(

9、OH)2溶液有白色溶液有白色 沉淀沉淀B CC3、关于、关于Na2CO3与与NaHCO3混合物中各成混合物中各成份质量分数的计算份质量分数的计算例题例题将某碳酸钠和碳酸氢钠的混合物将某碳酸钠和碳酸氢钠的混合物 2.74g 加热到质量不再变化时，剩余物质量加热到质量不再变化时，剩余物质量为为 2.12g 。求：。求：l混合物中碳酸氢钠与碳酸钠的物质的量；混合物中碳酸氢钠与碳酸钠的物质的量；l将这种混合物与足量的稀盐酸反应可以将这种混合物与足量的稀盐酸反应可以l 生成标准状况下的气体体积。生成标准状况下的气体体积。Na2CO3 NaHCO3H+、CO2+H2OOH-、 思考讨论：思考讨论：1 1、

10、如何鉴别一种无色溶液、如何鉴别一种无色溶液是是Na2CO3溶液还是溶液还是NaHCO3溶液？溶液？ 1、往溶液中缓慢滴加盐酸、往溶液中缓慢滴加盐酸 2、往溶液中滴加氯化钙溶液、往溶液中滴加氯化钙溶液 2.如何证明如何证明NaHCO3与碱有发生反应与碱有发生反应？ 可以检验反应后溶液中的可以检验反应后溶液中的CO32-。 思考：通以上研究大家思考思考：通以上研究大家思考Na2CO3 与与NaHCO3间可间可以怎样相互转化关系？以怎样相互转化关系？ 解解:用差量法计算用差量法计算l ：l 2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O 固体质量减少固体质量减少l 2mol 62.0gl n (NaH

11、CO3) 0.620gl n (NaHCO3)=0.02mol l n (Na2CO3) =（2.74g-0.02mol84g/mol）/106gmol-1l =0.01moll CO32-+2H+= CO2 + H2O HCO3-+H+= CO2 +H2Ol n (CO2)=n (NaHCO3) + n (Na2CO3)=0.03mol l V (CO2)= 0.03mol 22.4L mol-1=0.672L练习练习l1同素异形体的定义同素异形体的定义是：是： 。碳元素的同。碳元素的同素异形体有：素异形体有： 等。在石等。在石墨中，碳原子呈墨中，碳原子呈 排列，每一层上的排列，每一层上的碳

12、原子以强的相互作用形成碳原子以强的相互作用形成 结构。结构。在金刚石中，碳原子之间以强的相互作用在金刚石中，碳原子之间以强的相互作用连接，形成连接，形成 结构。结构。C60分子形似足球，分子形似足球，碳原子位于球的表面，呈碳原子位于球的表面，呈 排列。排列。 不同，决定着碳的各种单质有着不同的性不同，决定着碳的各种单质有着不同的性质。质。练习l 2Na2CO3俗称俗称 ，是，是 色色 体，广泛应用于玻体，广泛应用于玻l 璃、造纸等工业；璃、造纸等工业；NaHCO3俗称俗称 ，也是，也是 色色l 体，是发酵粉的主要成分之一。体，是发酵粉的主要成分之一。Na2CO3分别与盐酸、澄分别与盐酸、澄清石

13、灰水反应的离子方程式清石灰水反应的离子方程式为为 、 ；l NaHCO3分别与盐酸、分别与盐酸、NaOH溶液反应的离子方程式溶液反应的离子方程式为为 、l ；鉴别；鉴别Na2CO3和和NaHCO3固体常用的方固体常用的方法是法是 l 。有关反应的化学方程式。有关反应的化学方程式为为 。l 3Na2CO3和和NaHCO3相互转化的化学方程式是：相互转化的化学方程式是：NaHCO3Na2CO3：l ；l Na2CO3NaHCO3： 。 自然界中碳及化合物的转化自然界中碳及化合物的转化看看P图图讨论并画出碳循环图讨论并画出碳循环图 1、从图中以大家所知道的自然界中有哪些途径产生、从图中以大家所知道的

14、自然界中有哪些途径产生CO2？又有哪些途径可以吸收又有哪些途径可以吸收CO2？ 2、海底中碳的化合物是怎能样形成的你知道吗海底中碳的化合物是怎能样形成的你知道吗？3.若大气中没有若大气中没有CO2会怎么样？会怎么样？CO2过量又会怎么样？过量又会怎么样？三、碳及其化合物间的转化l1.自然界中碳及其化合物的转化自然界中碳及其化合物的转化大气中的二氧化碳大气中的二氧化碳绿色植物绿色植物海洋海洋光合作用光合作用呼吸呼吸动物动物呼吸排泄呼吸排泄岩石岩石风化溶解风化溶解光合作用光合作用森林草原森林草原化石燃料化石燃料喷发喷发火山火山燃烧燃烧燃烧燃烧动植物遗体演变动植物遗体演变用已学知识你能解释溶洞奇观是

15、怎用已学知识你能解释溶洞奇观是怎么样形成的吗？你知道溶形成过程么样形成的吗？你知道溶形成过程所发生的化学反应吗？所发生的化学反应吗？溶洞的形成溶洞的形成活动探究：溶洞是怎样的形成活动探究：溶洞是怎样的形成实验探究实验探究 在澄清石灰水中通入在澄清石灰水中通入适量适量的的CO2 再通入再通入过量过量的的CO2 ，观察现象。观察现象。实验内容实验内容实验现象实验现象结结 论论通入适量通入适量的的CO2通入过量通入过量的的CO2出现白色沉淀出现白色沉淀白色沉淀溶解白色沉淀溶解加热得到的加热得到的澄清溶液澄清溶液出现白色沉淀出现白色沉淀由于溶洞中含有由于溶洞中含有较高浓度的较高浓度的CO2 ，发生了发

16、生了CaCO3Ca(HCO3)2 CaCO3的转化的转化2当通入过量的二氧化碳时，碳酸钙又溶解生成可溶当通入过量的二氧化碳时，碳酸钙又溶解生成可溶的碳酸氢钙的碳酸氢钙, ,加热碳酸氢钙又产生碳酸钙沉淀。加热碳酸氢钙又产生碳酸钙沉淀。 CaCOCaCO3 3 + C0 + C02 2 + H + H2 2O O = = Ca(HCOCa(HCO3 3) )2 2 Ca(HCO Ca(HCO3 3) )2 2CaCOCaCO3 3 + H+ H2 2O + C0O + C02 2 由于人类的生产活动，特别是大量化由于人类的生产活动，特别是大量化石燃料的燃烧，使自然界中碳的化合物的石燃料的燃烧，使自

17、然界中碳的化合物的原有平衡被破坏对人类赖以生存的环境受原有平衡被破坏对人类赖以生存的环境受到了一定的破坏。主要是什么物质过多排到了一定的破坏。主要是什么物质过多排放造成的？还有哪些因素？对环境造成的放造成的？还有哪些因素？对环境造成的是什么样影响？我们可以做些什么？是什么样影响？我们可以做些什么？ CO2森林、植被破坏森林、植被破坏温室效应温室效应交流。研讨交流。研讨 在炼铁过程中碳发生了哪些变化？起在炼铁过程中碳发生了哪些变化？起什么作用是氧化剂不是还原剂？什么作用是氧化剂不是还原剂？ C：还原剂还原剂CO2：氧化剂氧化剂CO：还原剂还原剂Fe2O3:氧化剂氧化剂生活中木炭燃烧时主要有发生哪

18、些反应？生活中木炭燃烧时主要有发生哪些反应？请你们写出来？请你们写出来？ C+O2=CO2CO2+C=2COCO+O2=CO2如何防止如何防止CO中毒？中毒？保持通风保持通风（2）工业中碳的转化）工业中碳的转化 焦炭焦炭 CO2 COCO2 煤煤石油石油 CO23、无机、无机 有机有机阅读阅读P66最后一段及资料在线最后一段及资料在线联系生活实际在生活中我们家里的热在生活中我们家里的热水瓶用久了内部都会出现一层水垢，你知道它们的成水瓶用久了内部都会出现一层水垢，你知道它们的成分吗？你知道它们是怎么形成的吗？你知道可以用什分吗？你知道它们是怎么形成的吗？你知道可以用什么办法可以除去吗？么办法可以除去吗？ Mg（HCO3）2MgCO3+H2O+CO2 MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2 Ca(HCO3)2CaCO3+H2O+CO2水垢的主要成分是水垢的主要成分是Mg(OH)2和和CaCO3可以用酸来除去它们，在家里可以用醋可以用酸来除去它们，在家里可以用醋 生活、生产中碳及化合物间的转化生活、生产中碳及化合物间的转化 (4)生活中碳的转化生活中碳的转化 木柴、木柴、木炭木炭煤煤 石油石油 天然气天然气 煤气煤气 燃烧燃烧CO2空气中的空气中的CO2 CO 食物食物人、动物人、动物概括整合概括整合碳的多样性碳的单质是碳的单质是多样的多样的碳的化