碳的多样性完整版本

第三章自然界中的元素第一节碳的多样性溶洞中的石花、石笋、钟乳世界上最大的钻石——库利南一号美丽的珊瑚煤问题引领：阅读课本P62-P64，并回答：1、碳元素在自然界的存在形态，并举例。2、什么是同素异形体？例举你知道的同素异形体。CO和CO2是否是同素异形体？为什么？3、碳元素的同素异形体各有怎样的性质？为什么组成相同，性质不同？4、碳酸钠、碳酸氢钠俗名；比较二者主要物理性质及用途。5、回忆碳酸钠的化学性质，根据碳酸氢钠与碳酸钠在组成上的相似和不同之处，预测碳酸氢钠的化学性质。同素异形体：由同种元素组成的性质不同的几种单质，叫做该元素的同素异形体。金刚石、石墨和C60是碳元素的同素异形体氧气(O2)和臭氧(O3)是氧元素的同素异形体同素

异形

体：同种元素结构不同单质性质不同同素异形体的相互转化是化学变化3O2→2O3非氧化还原反应1、物理性质2、结构：（碳原子排列不同）二、碳单质的多样性3、同素异形体：①定义：同一种元素组成结构性质不同的单质。

②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③不同的同素异形体，物理性质不同，化学性质相似4、举例

C60的结构金刚石的结构同素异形体同一元素的不同单质。石墨的结构天然石墨石墨深灰色、硬度小、不透明、易导电的片状固体，熔点极高。金刚石金刚石是硬度最大，熔点最高的单质，无色透明的晶体，无自由电子，不导电。C60灰黑色的固体,不导电，又名富勒烯

一、多种多样的碳单质Na2CO3与NaHCO3物理性质比较名称碳酸钠碳酸氢钠俗名

色态水溶性白色固体苏打或纯碱小苏打都易溶于水但溶解度S碳酸钠＞S碳酸氢钠玻璃、造纸

焙制糕点的发酵粉用途化学性质与酸反应与碱反应与盐反应对热稳定性Na2CO3与NaHCO3的化学性质比较实验内容实验现象结论与H+与NaOH与Ca(OH)2与CaCl2加热都产生气泡CO32-+2H+=CO2↑+H2OHCO3-+H+=CO2↑+H2O无明显现象Na2CO3不反应HCO3-+OH-=CO32-+H2O都产生白色沉淀CO32-+Ca2+=Ca

CO3↓Ca2++HCO3-+OH-=CaCO3↓+H2ONa2CO3产生白色沉淀NaHCO3无现象CO32-+Ca2+=Ca

CO3↓NaHCO3不反应Na2CO3无现象NaHCO3分解产生CO22NaHCO3===Na2CO3+CO2↑+H2O△Na2CO3不分解Na2CO3与NaHCO3的相互转变⒈Na2CO3转变成NaHCO3_____________________________⒉NaHCO3转变成Na2CO3①______________________________②_______________________________Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O2NaHCO3===Na2CO3+CO2↑+H2O△〖讨论〗1、如何鉴别Na2CO3与NaHCO3？2、如何除去Na2CO3中少量的NaHCO3？3、如何除去NaHCO3中少量的Na2CO3？加CaCl2溶液；加热加热；加适量NaOH溶液；通入足量CO21、自然界中碳及其化合物间的转化大气中的二氧化碳绿色植物海洋光合作用呼吸动物呼吸排泄岩石风化溶解光合作用森林草原化石燃料喷发火山燃烧燃烧动植物遗体演变三、碳及其化合物之间的转化【活动探究】通过阅读材料，讨论溶洞形成的原因，设计和实施简单的实验--模拟溶洞的形成。【实施步骤】1、讨论溶洞形成的原因2、设计模拟实验的方案3、实施模拟实验4、完成P64表格溶洞桂林石笋模拟“溶洞的形成”实验方案及实验记录：实验内容实验现象离子方程式澄清石灰水持续通入CO2开始出现白色沉淀,CO2过量时沉淀溶解澄清溶液加热出现白色沉淀Ca2++2OH-+CO2

=Ca

CO3↓+H2OCa

CO3+CO2+H2O=Ca2++2HCO3-Ca2++2HCO3-

==Ca

CO3↓+CO2↑+H2O△2、生产和生活中碳及其化合物间的转化①写出高炉炼铁过程中碳元素所发生化学反应方程式高炉炼铁主要的反应原理

C+O2==CO2C+CO2==2COFe2O3+3CO==2Fe+3CO2②碳“三角”

C+O2==CO22C+O2==2COC+CO2==2CO2CO+O2==2CO2③水垢的主要成分是什么？它是怎样形成的？如何除去水壶中的水垢？

Ca(HCO3)2==CaCO3↓+CO2↑+H2OCaCO3+2HCl==CaCl2+CO2↑+H2OCO2COC①②③④碳的多样性具体表现:碳单质的多样性----石墨\金刚石\C60含碳化合物的多样性----有机物\无机物碳转化的多样性----自然界转化\生产中转化碳及其化合物应用的多样性----

炼铁\能源\材料【概括·整合】——碳的同素异形体和碳的化合物碳元素碳单质含碳化合物游离态化合态同素异形体金刚石石墨C60无机化合物有机化合物COH2CO3Na2CO3CO2NaHCO3【概括·整合】——碳及其化合物间的转化碳及其化合物间的转化自然界中碳及其化合物间的转化人类生产生活中碳及其化合物间的转化光合作用钟乳石的形成高炉炼铁水垢的形成和去除请写出下列反应的化学方程式：CCO2Na2CO3NaHCO3COCaCO3Ca(HCO3)2⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⒀⒁⒂⑿Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑106g2mol1molNaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑思考：1、等物质的量的Na2CO3和NaHCO3与盐酸反应，消耗盐酸的物质的量之比为：______；产生的CO2的物质的量之比为：______2、等质量的Na2CO3（106g·mol-1）和NaHCO3（84g·mol-1）与盐酸反应，________消耗盐酸多；________产生的CO2多。2：11：1Na2CO384g1mol1molNaHCO3关于Na2CO3与NaHCO3混合物中各成份的计算。〖例题〗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，剩余物质量为2.12g。求：⑴混合物中碳酸氢钠与碳酸钠的物质的量；⑵将这种混合物与足量的稀盐酸反应可以生成标准状况下的气体体积。解:用差量法计算：2NaHCO3==Na2CO3+CO2↑+H2O

固体质量减少

2mol62.0g

n(NaHCO3)0.620gn(NaHCO3)=0.02moln(Na2CO3)=（2.74g-0.02mol×84g/mol）/106g·mol-1=0.01molCO32-+2H+=CO2↑+H2OHCO3-+H+=CO2↑+H2O∴n(CO2)=n(NaHCO3)+n(Na2CO3)=0.03mol

V(CO2)=0.03mol×22.4L·mol-1=0.672L足球烯C60的用途：（1）超导性1991年，赫巴德(Hebard)等首先提出掺钾C60具有超导性，超导起始温度为18K。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。（2）增强金属（3）医疗应用，如杀死癌细胞，对艾滋病的应用也在研究中（4）储存气体，利用C60独特的分子结构，可以将C60用作比金属及其合金更为有效和新型的吸氢材料。（5）光学应用（制成可以保护眼睛的产品）（6）新型催化剂2NaHCO3===Na2CO3+CO2↑+H2O△碳酸氢钠受热分解实验装置：与酸反应Na2CO3Na2CO3+2HCl=2NaCl+

H2O+CO2CO32-+2H+