《碳的多样性》导学案

第3章自然界中的元素第1节碳的多样性第1课时碳的单质和化合物主备人:李超审核人：使用时间:编号：3-1-1班级：姓名：【学习目标】1.能记住同素异形体的概念，知道碳的三种同素异形体，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，一般分为含碳的无机化合物和有机化合物两大类，通过活动探究认识碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质，初步体会它们性质的差异。【学习重难点】碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质【学法指导】自主学习合作探究知识点一多种多样的碳单质【互动探究】1．自然界中的碳元素既有游离态又有化合态，举例说明哪些物质中碳元素以游离态存在？哪些物质中碳元素以化合态存在？2．下面分别是石墨、金刚石和C60的图片将三者的对比填入下表中。物质性质金刚石(C)石墨(C)C60外观无色透明晶体______色、不透明的片状固体灰黑色固体结构由__________构成的__________结构由____________构成的______结构由________和____________排列而成的“________________________________________________________________________”分子硬度很大____，在纸上可留痕迹导电性不导电良好不导电3.同素异形体是指由同一种元素组成的性质不同的几种单质。根据所学知识，你认为形成同素异形体的原因是什么？你能证明金刚石和石墨是同素异形体吗？如何证明？4．同素异形体之间的转化是否属于氧化还原反应？以O2与O3之间的转化为例加以说明。【达标检测】1．下列说法中正确的是()A．木炭和石墨都是由碳元素组成的纯净物B．石墨能导电，木炭有吸附能力C．造成金刚石和石墨物理性质的差异是由于组成两种物质的元素不同D．C60是一种新型化合物知识点二广泛存在的含碳化合物【探究活动】1．下列含碳元素的物质中，哪些属于有机物？哪些属于无机物？(1)酒精(2)二氧化碳(3)甲烷(4)大理石(5)淀粉(6)碳酸镁(7)小苏打2.如上图，按装置进行实验准备，然后将球泡内的等质量的碳酸钠和碳酸氢钠的粉末同时倒入等体积、等浓度的稀盐酸中。仔细观察实验，完成下列填空。(1)实验现象：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)反应的化学方程式：________________________________________________________________________；________________________________________________________________________。(3)离子方程式：_________________________________________________________；________________________________________________________________________。(4)问题思考①为什么Na2CO3与稀盐酸的反应不如NaHCO3与稀盐酸的反应剧烈？②滴加盐酸后产生无色无味且能使澄清石灰水变浑浊的气体的溶液中是否一定含有COeq\o\al(2－,3)？3.实验装置：如右图，用大试管盛装固体进行加热，用澄清石灰水对产物进行检验。实验步骤：①按装置图进行仪器连接，②在烧杯内加入水，用酒精灯微热大试管进行气密性检验，③在大试管中装入NaHCO3固体(或Na2CO3固体)，在烧杯内加入澄清石灰水，④用酒精灯加热药品，观察实验现象。(1)实验现象：_____________________________________________________________________________________________________________________________。(2)结论：_________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)化学方程式：_________________________________________________________________________________________________________________________________。4．实验：将Ba(OH)2溶液分别滴入Na2CO3溶液和NaHCO3溶液中。(1)实验现象：________________。(2)反应的化学方程式：______________________________________________________________________；________________________________________________________________________。(3)离子方程式：Ba2＋＋COeq\o\al(2－,3)=BaCO3↓；2HCOeq\o\al(－,3)＋Ba2＋＋2OH－=BaCO3↓＋2H2O＋COeq\o\al(2－,3)。5．实验：将BaCl2溶液分别逐滴滴入Na2CO3和NaHCO3溶液中。(1)实验现象：___________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)反应的化学方程式：___________________________________________________________________________________________________________________________。(3)离子方程式：_________________________________________________________________________________________________________________________。6．综合以上分析将Na2CO3和NaHCO3的比较填入下表物质内容碳酸钠碳酸氢钠化学式俗名______或______颜色、状态____色____体____色____体溶解性____溶于水______溶于水，但溶解度比同温下Na2CO3的______稳定性不稳定、受热分解，化学方程式为________________________________________________________________________与盐酸反应NaHCO3＋HCl=NaCl＋CO2↑＋H2O与NaOH反应不反应主要用途玻璃、造纸发酵粉、治胃病相互转化Na2CO3NaHCO3【达标检测】2．下列关于Na2CO3和NaHCO3的说法正确的是()A．Na2CO3比NaHCO3更易溶于水B．NaHCO3比Na2CO3稳定C．石灰水能和Na2CO3反应，不能与NaHCO3反应D．等物质的量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸反应，消耗盐酸的物质的量之比为1∶2【知识链接】1．同素异形体的判断要注意三个要点(1)必须由同一元素组成；(2)必须是不同的单质；(3)必须结构不同。例如：金刚石、石墨与C60；O2与O3；白磷与红磷等。2．Na2CO3和NaHCO3的鉴别与除杂(1)鉴别状态鉴别方法Na2CO3NaHCO3固态加热无明显变化分解产生无色气体(CO2)溶液逐滴滴加盐酸开始无明显现象，一段时间后有气体产生一滴加就有气体产生滴加CaCl2溶液产生白色沉淀(CaCO3)无明显变化(2)除杂(括号内为杂质)Na2CO3(NaHCO3)NaHCO3(Na2CO3)固体加热2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑加水制成饱和溶液，通入足量CO2，结晶过滤溶液加适量NaOH溶液NaHCO3＋NaOH=Na2CO3＋H2O通入CO2Na2CO3＋H2O＋CO2=2NaHCO3注意(1)区别Na2CO3和NaHCO3不能用Ba(OH)2[或Ca(OH)2]溶液，原因是二者均能产生沉淀，Na2CO3＋Ba(OH)2=BaCO3↓＋2NaOH,2NaHCO3＋Ba(OH)2=BaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O。(2)除杂或鉴别时，要特别注意二者的相互转化：【学习小结和反思】第2课时碳及其化合物间的转化主备人:李超审核人：使用时间:编号：3-1-2班级：姓名：【学习目标】1.根据生产、生活中的碳元素转化的实例，了解碳单质、一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐、碳酸氢盐之间的转化，从而进一步了解它们的性质。2.能够解释与含碳物质有关的现象和问题，如水垢的形成与消除、木炭燃烧的现象、工业上炼铁的原理等。【学习重难点】碳单质、一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐、碳酸氢盐之间的转化【学法指导】自主学习合作交流实验探究知识点一自然界中碳及其化合物间的转化【互动探究】1．自然界中，碳及其化合物间进行着永不停息的转化，这些转化是非常重要的。观察下图，分析下列问题：(1)二氧化碳有哪些途径进入大气中？(2)水体中的含碳物质是从哪里来的？(3)自然界消耗CO2的过程有哪些？(4)温室效应是怎样产生的？有什么危害？2．碳的化合物在自然界中的转化创造了许多奇迹，请看下面一幅图片。(1)①溶洞形成的化学方程式为_____________________________________________________________。②钟乳石、石笋形成的化学方程式为_______________________________________________________。(2)设计实验模拟溶洞的形成，完成下列表格实验内容实验现象有关化学方程式(或离子方程式)Ca(OH)2(aq)中通入CO2澄清石灰水变浑浊Ca(OH)2＋CO2=CaCO3↓＋H2O(Ca2＋＋2OH－＋CO2=CaCO3↓＋H2O)CaCO3浊液中通入足量CO2CaCO3浊液变澄清CaCO3＋H2O＋CO2=Ca(HCO3)2(CaCO3＋H2O＋CO2=Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3))将澄清溶液加热澄清溶液变浑浊Ca(HCO3)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCO3↓＋CO2↑＋H2O(Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up7(△))CaCO3↓＋CO2↑＋H2O)【达标检测】1．以下属于自然界中碳及其化合物间转化过程的是()①植物通过光合作用吸收二氧化碳形成葡萄糖②以无机化合物氰酸铵(NH4CNO)为原料合成尿素[CO(NH2)2]③钟乳石、石笋的形成④石油、天然气等化石燃料的形成A．①②③④B．只有②③④C．只有①②③D．只有①③④2．A、B、C、D、E五种物质的转化关系如下图所示。已知A为二元碱，微溶于水且溶解度随温度升高而降低。(1)写出各物质的化学式：A．________________；B.________________；C.________________；D.________________；E．________________。(2)写出下列两个变化的离子方程式：BD_________________________________________________________________。BE__________________________________________________________________。知识点二生产和生活中碳及其化合物间的转化【互动探究】1．分析教材第68页图描述高炉炼铁过程中碳元素所发生的化学变化，写出相关反应的化学方程式。2．用化学反应方程式描述下面转化过程。3．我们使用的自来水中往往含有碳酸氢钙，因此水壶、传送热水的管道内壁常常积有水垢。由此你推测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？写出相关的化学方程式。4．在生产和生活中还有哪些碳及其化合物间转化的实例？【达标检测】3．长期存放石灰水的试剂瓶，液面处内壁常附着一层白色固体物质，该物质是()A．Ca(OH)2B．CaOC．CaCO3D．Ca(HCO3)24．无色气体X和灼热的碳反应得到一无色气体Y，Y和灼热的氧化铜反应又得到无色气体X，则X、Y分别是()A．O2、CO2B．CO2、COC．CO、CO2D．O2、CO【知识链接】1．CO2与碱反应产物的确定(1)CO2与碱反应的原理CO2与碱反应时产物与二者的相对量有关，当碱足量时生成碳酸盐，当CO2足量时，生成碳酸氢盐。如：①CO2不足时：CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O②CO2足量时：CO2＋NaOH=NaHCO3(2)CO2与NaOH反应有关量和产物的分析eq\f(nCO2,nNaOH)反应情况生成物＜1∶2NaOH过量，只发生反应①(余NaOH)Na2CO3＝1∶2CO2与NaOH恰好按①反应Na2CO3eq\f(1,2)＜eq\f(nCO2,nNaOH)＜1①②两个反应均有NaHCO3、Na2CO3＝1∶1恰好发生反应②NaHCO3＞1∶1只发生反应②，CO2剩余NaHCO3(3)依据产物的量来确定产物若已知溶液蒸干后所得固体质量，可采用极值法，假设固体全部是Na2CO3或NaHCO3，即CO2与NaOH全部转化为Na2CO3或NaHCO3，将已知条件与计算所得结果比较，即可确定其成分。根据固体质量和碳原子(或钠原子)守恒建立方程。2．CO2、COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)间的相互转化实现上述六个转化的反应有：(1)与活泼金属氧化物反应：CO2＋Na2O=Na2CO3；与过量碱反应：CO2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋H2O；与少量碱反应：CO2＋OH－=HCOeq\o\al(－,3)；与COeq\o\al(2－,3)、H2O反应：CO2＋COeq\o\al(2－,3)＋H2O=2HCOeq\o\al(－,3)。(2)与过量酸反应：COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2O＋CO2↑；与少量酸反应：COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)；与CO2、H2O反应：COeq\o\al(2－,3)＋H2O＋CO2=2HCOeq\o\al(－,3)。(3)与碱反应：HCOeq\o\al(－,3)＋OH－=H2O＋COeq\o\al(2－,3)；与酸反应：HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑；受热分解：Ca(HCO3)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCO3＋CO2↑＋H2O。注意①酸式碳酸盐一般受热易分解为碳酸盐、CO2和H2O(但也有例外情况，如NH4HCO3eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋CO2↑＋H2O)。②K2CO3、Na2CO3受热一般不分解，除(NH4)2CO3eq\o(=,\s\up7(△))2NH3↑＋CO2↑＋H2O外，其他不溶性碳酸盐受热一般分解为金属氧化物和CO2，如CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温))CaO＋CO2↑。③CO2、COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)之间相互转化时，生成的产物不但与反应物种类有关，而且与反应物之间相对量的多少有关，这是做相关习题应特别注意的地方。【学习小结与反思】第3章自然界中的元素第1节碳的多样性第1课时碳的单质和化合物知识点一探究活动1．金刚石、石墨、C60中的碳元素是以游离态存在。Na2CO3、NaHCO3、CO2、CO、H2CO3中的碳元素是以化合态形式存在。2．深灰正四面体空间网状平面六边形层状正五边形正六边形足球质软3．形成同素异形体的原因是原子之间的排列方式不同。可以证明金刚石和石墨是同素异形体，将石墨和金刚石充分燃烧，都生成CO2。4．打雷放电时，空气中有极少量氧气会转化成臭氧。3O2eq\o(=,\s\up7(通电))2O3。因为氧气与臭氧的化合价都是零，没有化合价的升降，所以是非氧化还原反应。同素异形体之间的转化均属于非氧化还原反应。学以致用1．B知识点二探究活动1．(1)(3)(5)属于有机物，(2)(4)(6)(7)属于无机物。2．(1)剧烈反应，产生大量气泡，球泡鼓起，盛NaHCO3的球泡鼓起的速度比盛Na2CO3的快得多(2)Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑(3)COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2O＋CO2↑HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑(4)①1molCOeq\o\al(2－,3)要结合2molH＋才生成二氧化碳，而1molHCOeq\o\al(－,3)只需结合1molH＋即可生成二氧化碳，故Na2CO3与稀盐酸不如NaHCO3与稀盐酸反应剧烈。②不一定，也可能含有HCOeq\o\al(－,3)。3．(1)加热NaHCO3时试管口有水珠产生，澄清石灰水中先有气泡产生，然后产生白色沉淀；加热Na2CO3时，无明显现象产生(2)NaHCO3固体对热不稳定，受热易分解；而Na2CO3对热很稳定(3)2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑4．(1)都有白色沉淀产生(2)Na2CO3＋Ba(OH)2=BaCO3↓＋2NaOH2NaHCO3＋Ba(OH)2(少量)=BaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O5．(1)在Na2CO3溶液中有白色沉淀生成，而在NaHCO3溶液中无现象(2)Na2CO3＋BaCl2=BaCO3↓＋2NaCl(3)Ba2＋＋COeq\o\al(2－,3)=BaCO3↓6．Na2CO3NaHCO3纯碱苏打小苏打白晶白晶易易小稳定2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2ONa2CO3＋2HCl=2NaCl＋CO2↑＋H2ONaHCO3＋NaOH=Na2CO3＋H2O学以致用2．A[从溶解度看，20℃时，Na2CO3的溶解度为21.5g，NaHCO3的溶解度为9.6g，故A正确；从热稳定性看，Na2CO3要851℃以上才能分解，而NaHCO3加热至270℃就开始分解，故B不正确；石灰水均能与Na2CO3、NaHCO3反应，所以C不正确；Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋CO2↑＋H2O，NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑，所以D不正确。]第2课时碳及其化合物间的转化知识点一探究活动1．(1)二氧化碳进入大气的途径有：①植物eq\o(→,\s\up7(光合作用),\s\do5(吸收CO2))葡萄糖→淀粉eq\o(→,\s\up7(动物),\s\do5(吸收))葡萄糖eq\o(→,\s\up7(被氧化))CO2②动物、植物呼吸作用→CO2③动植物遗体经微生物分解→CO2④化石燃料燃烧、火山喷发→CO2(2)eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(CO2\o(→,\s\up7(海水吸收))岩石,水生生物的贝壳和骨骼))eq\o(→,\s\up7(转移到),\s\do5(陆地))碳酸盐eq\o(→,\s\up7(CO2和H2O))碳酸氢盐eq\o(→,\s\up7(溶于水))海洋(3)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。(4)一般情况下，二氧化碳的产生和消耗是趋于平衡的，但是由于人类的活动，特别是生产和生活中化石燃料燃烧量的大幅度增加，使大气中二氧化碳的含量猛增，破坏了自然界中碳及其化合物