碳的多样性第一课时

1、第三章第三章 第第1 1节节 碳的多碳的多样样性性第一课时第一课时非金属复习思路非金属复习思路氢化物氢化物单质单质氧化物氧化物对应的水化对应的水化物物盐（某些重要）盐（某些重要）CH4 C CO、CO2 H2CO3 Na2CO3 NaHCO3同素异形体：同素异形体：由由同种元素同种元素组成的组成的性质不同性质不同的的几种几种单质单质，叫做该元素的同素异形体。，叫做该元素的同素异形体。同素同素 异形异形 体体：同同种种元元素素结结构构不不同同不同单质不同单质性质不同性质不同同素异形体的相互转化是同素异形体的相互转化是化学变化化学变化3O2 2O3非氧化还原非氧化还原反应反应一、单质碳的性质一、单

2、质碳的性质1、碳的同素异形体碳的同素异形体金刚石、石墨、金刚石、石墨、 C60由同一种元素形成的物质，由于同素异形体的存由同一种元素形成的物质，由于同素异形体的存在，不一定为纯净物。在，不一定为纯净物。10928 共价键共价键在晶体中，每个碳原子以共价键与周围在晶体中，每个碳原子以共价键与周围4个碳原子结合。形成个碳原子结合。形成正正四面体结构四面体结构，这些正四面体向空间发展，构成，这些正四面体向空间发展，构成立体网状结构立体网状结构。 金刚石是一种具有金刚石是一种具有空间网空间网状结构状结构的的原子晶体原子晶体金刚石的熔点（金刚石的熔点（3550）和沸点（和沸点（4827）都很高都很高,硬

3、度硬度很大。很大。1mol金刚石中含有金刚石中含有C-C 键数为键数为NA- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

4、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 120共价键共价键分子间作用力分子间作用力在层与层之间在层与层之间，是以是以分子间作用力分子间作用力结合的。由于同一层的结合的。由于同一层的碳原子以较强共价键结合，使石墨的碳原子以较强共价键结合，使石墨的熔点很高熔点很高 (比金刚石比金刚

5、石的还要高）的还要高） ,沸点与金刚石相同沸点与金刚石相同。但是硬度很小。但是硬度很小。石墨石墨 石墨是石墨是层状结构层状结构，在每一层内，碳原子排成正六边形，在每一层内，碳原子排成正六边形，每个碳原子与其它每个碳原子与其它3个碳原子以共价键结合，形成平面的个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构；网状结构；碳的第三种同素异形体碳的第三种同素异形体 C60笼状分子，固态时是笼状分子，固态时是分子分子晶体晶体，每个碳原子只跟相，每个碳原子只跟相邻的三个碳原子形成共价邻的三个碳原子形成共价键，键，6060个碳原子构成球形，个碳原子构成球形，共共3232面体，包括面体，包括1212个正五个正五边形，

6、边形，2020个正六边形。个正六边形。足球烯足球烯又名足球烯、富勒烯又名足球烯、富勒烯金刚石金刚石石墨石墨C C6060颜色颜色无色透明晶体无色透明晶体深深灰色灰色片状片状固体固体灰黑色固灰黑色固体体熔沸点熔沸点很高很高极高极高低低晶体类型晶体类型原子晶体原子晶体混合型混合型分子晶体分子晶体硬度硬度最大最大质软质软小小导电性导电性不导电不导电导电导电不导电不导电用途用途钻头、刻刀钻头、刻刀电极、铅笔电极、铅笔芯、润滑剂芯、润滑剂应用于材应用于材料料科学科学2 2石墨、金刚石、石墨、金刚石、C C6060的比较的比较2 2、碳的化学性质、碳的化学性质C + O2 = CO2燃烧燃烧 2C + O

7、2 = 2CO燃烧燃烧 C + 2CuO = CO2+ 2Cu与非金属单质化合：与非金属单质化合：O2还原金属氧化物、非金属氧化物还原金属氧化物、非金属氧化物 C+H2O= CO+ H2 (水煤气水煤气) 高温高温 2C+SiO2= 2CO + Si高温高温CO2+C = 2CO高温高温 C+2H2SO4（浓）（浓）= 2SO2+ CO2+ 2H2O C+4HNO3（浓）（浓）= 4NO2+ CO2+ 2H2O与强氧化剂反应，如浓与强氧化剂反应，如浓H2SO4、浓、浓HNO3二、碳的氧化物二、碳的氧化物1、CO（1）物理性质：）物理性质：无色无味无色无味气体，气体，有毒有毒，密，密度比空气度比

8、空气略小略小，难溶难溶于水。于水。（2） 化学性质：化学性质：可燃性：可燃性：应用：应用：a 作燃料，作燃料， b 除去除去CO还原性：还原性： 毒性毒性2CO+O2 2CO2点燃点燃Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高温高温CO+CuO Cu+CO2与血液中的血红蛋白结合与血液中的血红蛋白结合,使人体缺氧而死亡使人体缺氧而死亡; 淡蓝色火焰淡蓝色火焰CO+H2O = CO2+ H2高温高温CO的实验室制法的实验室制法CO原理原理药品药品甲酸、浓硫酸甲酸、浓硫酸装置装置液液+液加热液加热除杂干燥除杂干燥碱石灰碱石灰收集收集排水法排水法尾气尾气点燃点燃 HCOOH CO+H2O 浓浓H2SO4

9、60802.2.二氧化碳二氧化碳CO2二、化学性质二、化学性质一、物理性质一、物理性质CO2 + 2 Mg = 2 MgO + C点燃点燃无色无味无色无味气体，气体，可可溶于水，密度比空气溶于水，密度比空气大大，固态时，固态时俗称俗称干冰干冰，易，易升华升华。（1）氧化性：氧化性： （2）酸性氧化物：酸性氧化物：CO2+H2O H2CO3CO2通入紫色石蕊试液，紫色石蕊试液变红通入紫色石蕊试液，紫色石蕊试液变红与与H H2 2O O反应反应Na2O+CO2 Na2CO3与碱性氧化物反应与碱性氧化物反应CO2+C = 2CO高温高温CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2Na2

10、CO3(饱和饱和) + CO2 + H2O = 2NaHCO3 CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2OCO22NaOH(足量足量)=Na2CO3H2OCO2NaOH(少量少量)=NaHCO3与碱反应与碱反应与某些盐溶液反应与某些盐溶液反应NaClO+CO2+H2O NaHCO3+2HClOCO2+ H2O + C6H5ONa C6H5OH + NaHCO32Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2与与Na2O2反应反应(1) CO2(少量少量)2NaAl(OH)4=2Al(OH)3Na2CO3H2OCO2(足量足量)NaAl(OH)4=Al(OH)3NaHCO3(3)CO2(

11、少量少量)Na2SiO3H2O=Na2CO3H2SiO32CO2(足量足量)Na2SiO32H2O=2NaHCO3H2SiO3用途用途:灭火剂、制纯碱、汽水、制冷剂、灭火剂、制纯碱、汽水、制冷剂、人工降雨人工降雨等等(2)CO2 (少量少量)Ca(ClO) 2H2O=CaCO32HClO2CO2 (过量过量)Ca(ClO) 22H2O=Ca(HCO3) 22HClOCO2的制法的制法除杂除杂: :用饱和用饱和NaHCONaHCO3 3溶液除溶液除HClHCl, ,用浓硫酸干燥用浓硫酸干燥 工业制法工业制法 CaCO3 = CaO + CO2 高温高温 实验室制法实验室制法 CaCO3 + 2H

12、Cl = CaCl2 + H2O + CO2 收集收集: :向上排气法向上排气法反应类型反应类型固固+液不加热液不加热还可以用稀硝酸、但不能用稀硫酸还可以用稀硝酸、但不能用稀硫酸 如何除去如何除去CO2中分别混有的中分别混有的CO、O2、SO2、HCl？CO2中混有中混有CO：通过硬质玻璃管中的灼热：通过硬质玻璃管中的灼热的的CuO，不能用点燃的方法。，不能用点燃的方法。CO2中混有中混有O2：通过硬质玻璃管中的灼：通过硬质玻璃管中的灼热的热的Cu网网。CO2中混有中混有SO2：通过：通过饱和饱和NaHCO3溶液溶液或或酸性酸性KMnO4溶液溶液的洗气瓶。的洗气瓶。CO2中混有中混有HCl：通

13、过：通过饱和饱和NaHCO3溶溶液液的洗气瓶。的洗气瓶。3、碳酸、碳酸H2CO3常见的不稳定酸有：常见的不稳定酸有：常见的酸性比碳酸弱的酸有：常见的酸性比碳酸弱的酸有：H2CO3、H2SO3、HClO、HNO3、H2SiO3，其中，其中H2CO3极不稳定；光照也能加快极不稳定；光照也能加快HClO、HNO3的分解，的分解，H2SiO3受热时才分解。受热时才分解。HClO、H2SiO3、C6H5OH 、Al(OH)3等等使用使用H2CO3常用常用CO2 + H2O代替代替Na2CO3NaHCO3俗俗 名名结晶水合物结晶水合物纯碱或苏打纯碱或苏打小苏打小苏打Na2CO3.10H2O颜色状态颜色状态

14、溶解性（比较）溶解性（比较）等浓度的水等浓度的水溶液溶液白色粉末白色粉末白色晶体白色晶体碳酸钠比碳酸氢钠易溶于水碳酸钠比碳酸氢钠易溶于水溶液都显碱性，碳酸钠比碳酸氢溶液都显碱性，碳酸钠比碳酸氢钠碱性强钠碱性强四、四、Na2CO3与与NaHCO3的的物理性质物理性质比较比较与与 酸酸 反反 应应Na2CO3NaHCO3 结论：结论： 碳酸钠和碳酸氢钠都易与酸反应，但是碳酸钠和碳酸氢钠都易与酸反应，但是碳酸氢钠碳酸氢钠与酸反应与酸反应比碳酸钠比碳酸钠更剧烈更剧烈。Na2CO3与与NaHCO3的的化学性质化学性质比较比较Na2CO3+2HCl=2NaCl+ H2O+CO2CO32 -+2H+= H2

15、O + CO2NaHCO3+HCl=NaCl+ H2O + CO2HCO3-+ H+=H2O+CO2化学式化学式Na2CO3NaHCO3与与NaOH反反应应与与Ca(OH)2反应反应不反应不反应NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2OHCO3-+OH -=CO32-+H2O能与能与所有可溶碱所有可溶碱反应生成反应生成碳酸正盐和水碳酸正盐和水产生白产生白色沉淀色沉淀产产生生白白色色沉沉淀淀Ca2+ +HCO3-+OH- = Ca CO3 +H2OCa2+ +2HCO3-+2OH- = Ca CO3 + CO32- +2H2OCa2+ + CO32- = Ca CO3 与碱反应：与碱反应：Na

16、HCO3不足：不足：NaHCO3过量：过量：与与 盐盐 反反 应应Na2CO3 NaHCO3 Na2CO3+CaCl2=CaCO3 +2NaCl与与可溶性的钙盐、钡盐可溶性的钙盐、钡盐反应生成白色沉淀反应生成白色沉淀CO32-+Ca2+=CaCO3与与CaCl2不反应不反应Al33 HCO3 =Al(OH)33CO22Al3 3CO32- 3H2O=2Al(OH)33CO2与铝盐（与铝盐（ Al3 ）发生双水解）发生双水解热热 稳稳 定定 性性Na2CO3NaHCO3碳酸钠受热不分解碳酸钠受热不分解2NaHCO3= Na2CO3+H2O+CO2结论：稳定性：结论：稳定性：碳酸钠碳酸钠碳酸氢钠碳

17、酸氢钠1 1、碳酸钠与碳酸氢钠相互转化、碳酸钠与碳酸氢钠相互转化Na2CO3NaHCO3向溶液中通入过量向溶液中通入过量CO2加热或加适量加热或加适量NaOHNa2CO3 + CO2 + H2O= 2NaHCO3 NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O2NaHCO3 = Na2CO3+H2O+CO2固体固体溶液溶液CO3 2- + CO2 + H2O= 2HCO3 -HCO3 OH=CO3 2 H2O1.如何除去如何除去Na2CO3溶液溶液中少量的中少量的NaHCO3？2.如何除去如何除去NaHCO3溶液溶液中少量的中少量的Na2CO3？加适量加适量NaOH溶液溶液通入过量通入过量CO2

18、3.3.如何除去如何除去Na2CO3固体固体中的中的NaHCO3？ 加热固体混合物至质量不再改变。加热固体混合物至质量不再改变。原因有原因有：因：因Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3，消耗，消耗溶剂溶剂H2O；NaHCO3的溶解度比的溶解度比Na2CO3的溶解度小。的溶解度小。思考思考 ：COCO2 2通入饱和通入饱和NaNa2 2COCO3 3溶液中有什么现象？溶液中有什么现象？有白色晶体析出有白色晶体析出2、Na2CO3与与NaHCO3的鉴别的鉴别溶液溶液固体固体2、沉淀法：加入、沉淀法：加入BaCl2或或CaCl2溶液产生白色沉淀的是溶液产生白色沉淀的是Na2CO3 ，不反应的是不

19、反应的是NaHCO3 31、加热法：、加热法：若产生使澄清石灰水若产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是变浑浊的气体的是NaHCO3 3，没有，没有现象的是现象的是Na2 2CO3 3。3、气体法：、气体法： 加入盐酸立即产生气加入盐酸立即产生气体的是体的是NaHCO3，开始无气体产，开始无气体产生，后来产生气体生，后来产生气体的是的是Na2 2CO3 34、溶液的酸碱性、溶液的酸碱性测相同浓度溶液的测相同浓度溶液的PH值，值， PH大的是大的是Na2 2CO3 3， PH小的是小的是NaHCO3 3碳酸氢钠溶液中滴入稀盐酸立即产生大量气泡。碳酸氢钠溶液中滴入稀盐酸立即产生大量气泡。3 3、向、向N

20、aNa2 2COCO3 3与与NaHCONaHCO3 3中逐滴加入稀中逐滴加入稀盐酸反盐酸反应的比较应的比较现象：现象：碳酸钠溶液中刚开始滴加稀盐酸时没有碳酸钠溶液中刚开始滴加稀盐酸时没有气泡产生，随稀盐酸滴入量的增加才产生气泡。气泡产生，随稀盐酸滴入量的增加才产生气泡。NaHCO3+HCI=NaCI+CO2+H2ONa2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3NaHCO3+HCI=NaCI+CO2+H2O(1)放出放出CO2的速率的速率NaHCO3溶液与稀盐酸反应放出溶液与稀盐酸反应放出CO2的速率快。的速率快。(2)反应顺序问题反应顺序问题向向Na2CO3和和NaHCO3混合溶液中滴加盐酸，

21、由混合溶液中滴加盐酸，由于于CO32-结合结合H能力较能力较HCO3-强，可理解为强，可理解为H先和先和CO32-反应，只有当反应，只有当CO32-完全转化为完全转化为HCO3-时时,H才和才和HCO3-反应。反应。(3)Na2CO3溶液与盐酸的互滴鉴别溶液与盐酸的互滴鉴别向盐酸中逐滴加入碳酸钠溶液，向盐酸中逐滴加入碳酸钠溶液，立即有气立即有气体放出体放出：Na2CO32HCl=2NaClCO2H2O。向碳酸钠溶液中逐滴加入盐酸，向碳酸钠溶液中逐滴加入盐酸，开始无气开始无气体放出体放出：Na2CO3HCl=NaHCO3NaCl，滴加滴加至过量有气体放出至过量有气体放出：NaHCO3HCl=Na

22、ClH2OCO2。等量等量的盐酸与足量的的盐酸与足量的Na2CO3、NaHCO3分别反分别反应，应，NaHCO3产生的产生的CO2多。多。等质量等质量的的Na2CO3、NaHCO3分别与足量的盐酸反应，分别与足量的盐酸反应，Na2CO3 消耗盐酸多消耗盐酸多，NaHCO3产生的产生的CO2多。多。一定量的一定量的NaHCO3受热分解产生的受热分解产生的CO2量与受热分解量与受热分解后的残留物与酸反应产生的后的残留物与酸反应产生的CO2量相等。量相等。(4)CO2生成量比较生成量比较等物质的量等物质的量的的Na2CO3、NaHCO3分别与足量的盐酸分别与足量的盐酸反应，反应，消耗盐酸的物质的量之

23、比为消耗盐酸的物质的量之比为2:1，产生的，产生的CO2的的物质的量之比为物质的量之比为1:1 当当n(HCl)CaCO3；可溶性正盐溶解度大于其酸式；可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度，如溶解度盐溶解度，如溶解度Na2CO3NaHCO3。4 4、 碳酸盐性质的一般规律碳酸盐性质的一般规律(2)热稳定性：热稳定性：热稳定性顺序：正盐热稳定性顺序：正盐酸式盐酸式盐碳酸，如碳酸，如 Na2CO3NaHCO3H2CO3。可溶性正盐可溶性正盐难溶性正盐，如难溶性正盐，如CaCO3高温分解，而高温分解，而K2CO3不分解不分解 可溶性的碳酸盐遇到可溶性的碳酸盐遇到Ca2、Mg2、Ba2，即可产生沉淀，即

24、即可产生沉淀，即CaCO3、MgCO3、BaCO3，加盐酸或加盐酸或HNO3，沉淀消失。，沉淀消失。(4)与强碱反应与强碱反应酸式盐均能与强碱反应酸式盐均能与强碱反应HCO3 OH=CO3 2 H2O2H+CO32CO2+H2OH+HCO3CO2+H2O(3)遇酸遇酸(较强较强)均放出均放出CO2 HCO3 的检验：加入的检验：加入CaCl2或或BaCl2溶液，无沉淀生溶液，无沉淀生成（排除成（排除CO32 、SO32 ），），再滴入盐酸，产生再滴入盐酸，产生无色无色无味气体无味气体，能使澄清石灰水变浑浊（排除，能使澄清石灰水变浑浊（排除HSO3 ） ，说明该溶液中含说明该溶液中含HCO3 CO32的检验：加入的检验：加入CaCl2或或BaCl2溶液，产生溶液，产生白色沉白色沉淀淀（排除（排除HCO3 、HSO3 ），），再滴入盐酸，白色沉再滴入盐酸，白色沉淀淀溶解溶解，并产生，并产生无色无味气体无色无味气体，能使澄清石灰水变浑，能使澄清石灰水变浑浊（排除浊（排除SO32 ），说明该溶液中含），说明该