高一化学课件碳的多样性.ppt

第3章 自然界中的元素 第1节 碳的多样性 C60 金刚石 石墨 无色透明、坚 硬的晶体 深灰色、质软、不透 明、导电的片状固体 灰黑色固体 一、多种多样的碳单质 由同一种元素组成的性 质不同的单质，叫做该 元素的同素异形体。 10928 金刚石是一种具有空间网状结构的原子晶体，在晶体中，每 个碳原都被相邻的4个碳原子包围，处于4个碳原子的中心，以 共价键与4个碳原子结合。成为正四面体结构，这些正四面体向 空间发展，构成彼此联结的立体网状结构。金刚石的熔点（ 3550）和沸点（4827）都很高,硬度很大。 金刚石 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 120 共价键 范德华力 石墨是层状结构，在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳原子与其它3个 碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构；在层与层之间，是以分子间作用 力结合的。由于同一层的碳原子以较强共价键结合，使石墨的熔点很高 (比金 刚石的还要高） ,沸点与金刚石相同。但由于层与层之间的分子间作用力很弱， 容易滑动，使石墨的硬度很小。 石墨 C60分子结构示意图 共 价 键 1212个正五边形个正五边形2020个正六边形个正六边形 二、含碳化合物的多样性 含 碳 化 合 物 无机物： 有机物： CO、CO2、 H2CO3、碳酸盐等 除了以上物质，含碳 的化合物。 三、碳单质的化学性质 还原性 1、二氧化碳的性质 氧化性：CO2+ C = 2 CO CO2 + 2 Mg = 2 MgO + C 点燃 酸性氧化物： CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2 Na2CO3(饱和) + CO2 + H2O = 2NaHCO3 四、碳氧化物四、碳氧化物 注意：不能用CO2扑灭Mg、Na火 2CO2 + 2Na = Na2CO3 + CO Na2SiO3 + CO2 +H2O= H2SiO3+ Na2CO3 （02上海）将足量CO2通人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（y）的关系正确的是 D COCO2 物 理 性 质质 无色、无味气体，同 比空气密度略小，标标 准密度1.25gL，难难 溶于水，CO有毒。 无色、无味气体，同况比空气密度 大，密度1.977g/L，1体积积水可溶 解1体积积CO2，加压压、降温变为变为 雪 状固体“干冰”。 化 学 性 质质 1.CO1.CO 2 2 可与碱性氧化物可与碱性氧化物 CaO+COCaO+CO 2 2 =CaCO=CaCO 3 3 与碱反与碱反应应应应 2NaOH+CO2NaOH+CO 2 2 =Na=Na 2 2 COCO 3 3 +H+H 2 2O O 1. CO1. CO属不成属不成盐盐盐盐氧氧 化物，一般不与酸、化物，一般不与酸、 碱、碱、盐盐盐盐反反应应应应; ; 3. 主要表现还现还 原性： CO+CuO=Cu+CO2 4.CO有剧毒 是大气污染物 2. CO2. CO可燃可燃 焰蓝焰蓝 2CO+O2CO+O 2 2 =2CO=2CO 2 2 点燃 3.3.具有弱氧化性具有弱氧化性 Mg+COMg+CO 2 2 =C+2MgO=C+2MgO 2.2.不可燃烧，但支持某些物质燃烧不可燃烧，但支持某些物质燃烧 2Mg+CO2Mg+CO 2 2= = 点燃=C+2MgO =C+2MgO 4.CO4.CO 2 2 无毒，会造成温室效应无毒，会造成温室效应 2 2、碳氧化物的比较、碳氧化物的比较 3、CO、CO2的制取方法 COCO2 原理 HCOOHH2O +CO CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO 2 药药品甲酸、浓浓硫酸大理石、稀盐盐酸(稀硝酸) 装置液液加热热启普发发生器 除杂杂碱石灰饱饱和小苏苏打液、浓浓硫酸 收集排水法向上排空气法 检验检验燃烧烧的木条(澄清石灰水) 尾气 点燃(或通过过灼 热热CuO) 排空或者碱吸收 实验室制 CO装置 实验室制CO2装置 碳酸钠钠 碳酸氢钠氢钠 俗 名 色、态态 水溶性 热稳热稳 定性 与酸反应应 与碱反应应 转转化关系 白色晶体，易溶于水 白色晶体，溶于水（小） Na2CO3受热难分解 CO32- +2H+=CO2+H2O HCO3- + H+ = CO2+ H2O 相同条件下放出CO2的速度NaHCO3比Na2CO3快 Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2NaOHNaHCO3 + NaOH = Na2CO3+H2O 2NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3+Na2CO3+2H2O 2NaHCO3 = Na2CO3+CO2+H2O Na2CO3NaHCO3 CO2+H2O 加热或加NaOH 碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质 纯碱、苏打 小苏打 五、碳酸盐的热稳定性规律 Na2CO3、K2CO3的热稳定性极强，在高温熔化下 也难分解。 CaCO3、BaCO3 、MgCO3、CuCO3等热稳定性很 强，但在高温下能分解，生成金属氧化物和二氧化碳 。 NaHCO3、KHCO3 、NH4 HCO3、 （NH4 ）2CO3、 Ca（ HCO3）2的热稳定性较差，在固态时加热易分 解： 2NaHCO3 Na2CO3+ CO2+ H2O 2KHCO3 K2CO3+ CO2+ H2O NH4 HCO3 NH3+ CO2+ H2O （NH4 ）2CO3 2NH3+ CO2+ H2O Ca（ HCO3）2 CaCO3+ CO2+ H2O 六、硅酸根离子、碳酸根离子离子检 验 CO32- 原理：CO32-+Ca2+ = CaCO3 CaCO3为白色固体，不溶于水但溶于盐酸或 硝酸，且生成无色、无味的气味。 CaCO3+2H+ =Ca 2+CO2+ H2O 方法：向待检溶液中加入过量的CaCl2溶液，若生 成白色沉淀，再加入稀盐酸或稀硝酸，若白色 沉 淀又溶解，且生成无色、无味气体，则待检溶液 中有CO32-。 注意：试剂CaCl2溶液也可用Ca（NO3 ）2、BaCl2、Ba（NO3）2等的溶液代 之，但不能用Ca（OH）2溶液或Ba（ OH）2溶液，原因是无法排除HCO3-的 干扰； 对白色沉淀要加入稀盐酸或稀硝酸溶 之以排除Ag+的干扰。但不可用硫酸溶 液，原因是H2 SO4溶解CaCO3 或 BaCO3的效果不佳； HCO3- 原理：HCO3-的盐易溶于水，易与H+反应； HCO3-+H+ = CO2+ H2O CO2为无色无味气味。 方法：向待检溶液中加入足量的Ca2+或Ba2+的可 溶性盐溶液。若无明显现象，再向溶液中加入足 量的酸（如盐酸、硝酸、醋酸等）溶液，若溶液 中逸出无色、无味的气体，则待检溶液中有HCO3 -。 注意：Ca2+或Ba2+的溶液不可用Ca（OH）2溶液 或Ba（OH）2溶液，原因是OH-将HCO3-转化为 CO32-；加酸后要通过气体的气味排除HSO3-的干 扰。 作业：写出下列反应的化学方程式 C CO2Na2CO3 NaHCO3 CO CaCO3Ca(HCO3)2 注：不能重复 1. C + O2 = CO2 点燃 2. 2C + O2 = 2CO 点燃 3. CO2 + 2Mg = C + 2MgO 点燃 4. C + CO2 = 2CO 高温 5. CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O 6. CO2 + Ca（OH）2 = CaCO3 + H2O 7. 2CO + O2 = 2CO2 燃烧 8. CO2+ H2O + Na2CO3 = 2NaHCO3 13. 2NaHCO3+ Ca（OH）2= CaCO3+ Na2CO3 + 2H2O 9. 2HCl + Na2CO3 = 2NaCl + CO2+ H2O 10. CaCl2 + Na2CO3 = 2NaCl + CaCO3 11. 2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2+ H2O 12. NaHCO3 + HCl = NaCl + CO2+ H2O 14. CO2 + H2O + CaCO3 = Ca（HCO3）2 15. CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2+ H2O 16. Ca（HCO3）2 = CaCO3 +CO2+H2O 1、下列各溶液中，分别通入过量的CO2气体后，有 沉淀生成的是 A漂白粉溶液 B石灰水 CCaCl2溶液 D硅酸钠溶液 2、下列对碳的同素异形体：金刚石、石墨、和C60 的说法中，错误的是 A. C60的摩尔质量是720 B. 硬度金刚石比石墨大 C. 在一定条件下与O2反应生成CO2 D. 在一定条件下它们可能相互转化 D A 3、下列关于Na2CO3和NaHCO3说说法中不正确的是 A. Na2CO3更易溶于水 B. Na2CO3比NaHCO3稳稳定 C. 跟酸反应应Na2CO3比NaHCO3更剧剧烈 D. 都能跟石灰水反应应得到白色沉淀 4、除去混在碳酸钠钠粉末中的少量碳酸氢钠氢钠 ，最合 理的方法是 A. 加热热 B. 加NaOH溶液 C. 加盐盐酸 D. 加CaCl2溶液 C A 5、等体积积等物质质的量浓浓度的NaHCO3和BaOH2溶 液混合离子方程式正确的是 HCO3-+OH- = H2O + CO32- 2 HCO3-+BaOH2=BaCO3+2H2O+HCO32- HCO3-+Ba2+ +OH- =BaCO3+H2O 2 HCO3-+Ba2+ +2OH- =BaCO3+2H2O+ CO32- C 6、COX中气体杂质的除去方法： （1）CO中混有CO2 通过盛有澄清石灰水的洗气瓶。 （2）CO2中混有CO 通过硬质玻璃管中灼热的CuO。 （3）CO2中混有HCl 通过盛饱和NaHCO3溶液的洗气瓶。 7、锡、铅两种元素的主要化合价是+2价和+4价， 其中+2价锡和+4价铅的化合物是不稳定的，+2价锡 离子有强还原性，+4价铅化合物有强氧化性。如 Sn2+比Fe2+还原性强，PbO2比Cl2氧化性强，写出 下列反应的化学方程式。 （1）FeCl3溶液滴入SnCl2溶液； （2）PbO2遇浓盐酸。 （1）2 FeCl3+SnCl22 FeCl2+ SnCl4 （2）PbO2+4HClPbCl2+2H2O+ Cl2