《碳多样性》PPT课件

1、第第3 3章章自然界中的元素自然界中的元素第第1 1节节 碳的多样性1.1.通过介绍各种碳单质，使学生了解同素异形体的概念，知道通过介绍各种碳单质，使学生了解同素异形体的概念，知道碳有三种同素异形体，它们的物理性质有较大的差别，导致物碳有三种同素异形体，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不同。理性质相异的主要原因是碳原子的排列不同。2.2.知道含碳元素的化合物种类巨大，一般分为无机含碳化合物知道含碳元素的化合物种类巨大，一般分为无机含碳化合物与有机含碳化合物两大类。通过活动探究认识碳酸钠和碳酸氢与有机含碳化合物两大类。通过活动探究认识碳酸钠和碳酸氢钠的重要性质

2、，初步体会它们性质的差异。钠的重要性质，初步体会它们性质的差异。3.3.根据生产、生活中碳元素转化实例，了解碳单质、一氧化碳、根据生产、生活中碳元素转化实例，了解碳单质、一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐、碳酸氢盐之间的相互转化，进一步了解它二氧化碳、碳酸盐、碳酸氢盐之间的相互转化，进一步了解它们的性质。使学生能够解释与含碳物质有关的现象和解决简单们的性质。使学生能够解释与含碳物质有关的现象和解决简单的问题，如水垢的形成与消除，煤燃烧的现象的原理等，体会的问题，如水垢的形成与消除，煤燃烧的现象的原理等，体会化学在人类生产、生活中的应用，激发学生学习化学的情趣。化学在人类生产、生活中的应用，激发学生学习

3、化学的情趣。本节教材的教学目标本节教材的教学目标本节教材的重点难点本节教材的重点难点知识：知识：碳元素之间的相互转化，碳酸钠与碳酸氢钠的性质。碳元素之间的相互转化，碳酸钠与碳酸氢钠的性质。方法：方法：应用各类物质之间的反应关系和氧化还原反应的知识，应用各类物质之间的反应关系和氧化还原反应的知识，探讨物质的性质，以及含有相同元素的物质之间的转探讨物质的性质，以及含有相同元素的物质之间的转化。化。 教材框架教材框架活动探究活动探究活动探究活动探究交流研讨交流研讨方解石方解石珊瑚珊瑚CaCO3 CaCO3煤煤 金刚石金刚石 这些物质都含有什么元素，以什么形态存在？这些物质都含有什么元素，以什么形态存

4、在？可燃冰 一、多种多样的碳单质一、多种多样的碳单质石石 墨墨 深灰色、质软、深灰色、质软、不透明、不透明、易导电易导电的片状的片状固体，用作铅笔芯固体，用作铅笔芯 金刚石金刚石 硬度极高，无硬度极高，无色透明的晶体，色透明的晶体，不导电不导电，制作玻璃刀制作玻璃刀C C6060灰黑色的固体灰黑色的固体, ,不导电不导电，又名富勒烯或足球，又名富勒烯或足球烯烯碳纳米管碳纳米管 由由同一种元素同一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，叫做该元素的同素异同素异形体形体碳元素（碳元素（C C）的同素异形体：金刚石、石墨、）的同素异形体：金刚石、石墨、C60 、碳纳米管

5、碳纳米管氧元素（氧元素（O O）的同素异形体：氧气和臭氧（）的同素异形体：氧气和臭氧（O O3 3）磷元素（磷元素（P P）的同素异形体：红磷和白磷）的同素异形体：红磷和白磷为什么同是碳元素能组成不同的碳单质？为什么同是碳元素能组成不同的碳单质？335pm核间距142pm原因：原因：碳原子的碳原子的排列方式排列方式不同不同结论：结构决定性质结论：结构决定性质 K3C60由球碳可以合成出由球碳可以合成出品种繁多的各种化品种繁多的各种化合物合物对同素异形体的理解：对同素异形体的理解： 同素异形体同素异形体 同种元素 单质 结构不同 性质不同 （指物理性质）同素异形体的化学性质几乎相同 同素异形体同

6、素异形体 同素异形体同素异形体 同种元素 同素异形体同素异形体 同种元素 同素异形体同素异形体 结构不同 同种元素 同素异形体同素异形体 结构不同 同种元素 同素异形体同素异形体 单质 结构不同 同种元素 同素异形体同素异形体 同素异形体之间的转化是化学变化例 ：石墨（C）= 金刚石（C）元素化合价没有发生变化，是非氧化还原反应大理石大理石 溶洞溶洞二、广泛存在的含碳化合物二、广泛存在的含碳化合物 NaNa2 2COCO3 3NaHCONaHCO3 3 俗俗 名名纯碱或苏打纯碱或苏打小苏打小苏打 类类 别别用用 途途溶溶 解解 性性白色白色白色白色 Na2CO3 NaHCO3物物 理理 性性

7、质质颜颜 色色 玻璃、造纸 发酵粉 正盐 酸式盐 106 84 106 84 根据学过的碳酸钙的性质预测碳酸钠和碳酸氢钠的根据学过的碳酸钙的性质预测碳酸钠和碳酸氢钠的性质性质1、碳酸钠可能与哪些物质反应？、碳酸钠可能与哪些物质反应？2、碳酸氢钠可能与哪些物质反应？、碳酸氢钠可能与哪些物质反应？活动探究活动探究 纳米自净玻璃肥皂纺织品面包灭火剂制胃药二、化学性质二、化学性质 1 1、与酸反应、与酸反应 探究实验探究实验:等质量盐加入足量酸中（注意加入顺序）等质量盐加入足量酸中（注意加入顺序）现象：现象：都有气泡产生，装有都有气泡产生，装有NaHCONaHCO3 3的气球比装有的气球比装有NaNa

8、2 2COCO3 3的气球膨胀的的气球膨胀的快、大。快、大。结论：结论：两者都能与稀盐酸反应，但等两者都能与稀盐酸反应，但等质量的质量的NaHCONaHCO3 3与稀盐酸反应要比与稀盐酸反应要比NaNa2 2COCO3 3与稀盐酸与稀盐酸剧烈得多，且产生的气体多。剧烈得多，且产生的气体多。CO32 -+2H+= H2O + CO2HCO3-+H+=H2O+CO2等质量 等质量 NaHCO3+HCl=NaCl +H2O+CO2Na2CO3+2HCl=2NaCl+ H2O+CO2问题：问题：为什么等质量的为什么等质量的NaHCONaHCO3 3与足量稀盐酸与足量稀盐酸反应比反应比NaNa2 2CO

9、CO3 3与足量稀盐酸反应放出的气体与足量稀盐酸反应放出的气体多？多？Na2CO3+2HCl=2NaCl+ H2O+CO2NaHCO3+HCl=NaCl+ H2O + CO2106 1 mol mol 106 1 mol mol 1mol 1mol 1mol 1mol 1mol 1mol 1mol 1mol 84 1 mol mol 84 1 mol mol 问题问题2 2：碳酸氢钠与稀盐酸反应为什么比碳碳酸氢钠与稀盐酸反应为什么比碳酸钠酸钠与稀盐酸反应与稀盐酸反应剧烈得多？剧烈得多？探究实验探究实验：酸加入盐溶液中：酸加入盐溶液中 现象：现象：Na2CO3溶液中刚溶液中刚开始滴加稀盐酸时没有

10、气开始滴加稀盐酸时没有气泡产生，一段时间后才产泡产生，一段时间后才产生气泡。生气泡。NaHCO3溶液中滴入稀盐溶液中滴入稀盐酸立即产生大量气泡。酸立即产生大量气泡。问题：问题：NaHCONaHCO3 3与稀盐酸反应为什么比与稀盐酸反应为什么比NaNa2 2COCO3 3与与稀盐酸反应稀盐酸反应剧烈得多？剧烈得多？NaHCO3+HCl=NaCl+ H2O + CO2Na2CO3+HCl=NaCl+Na HCO3HClHCl加入加入NaNa2 2COCO3 3溶液中时，溶液中时，NaNa2 2COCO3 3与与HClHCl反应反应分两步进行：分两步进行：第一步：第一步： 第二步：第二步： 有气泡有

11、气泡 无气泡无气泡 HCl与Na2CO3溶液反应时，滴加顺序不同，现象不同，方程式也不同HCl滴加到Na2CO3中Na2CO3滴加到HCl中现 象 方程式 刚开始无气泡，一段时间后有气泡产生Na2CO3+HCl=NaCl+Na HCO3 NaHCO3+HCl=NaCl+ H2O + CO2一开始就产生气泡Na2CO3 +2HCl = 2NaCl + CO2 +H2O 问题问题3 3：碳酸钠和碳酸氢钠除能与酸反应外碳酸钠和碳酸氢钠除能与酸反应外还具有哪些化学性质？还具有哪些化学性质？能与碱反应能与碱反应能与盐反应能与盐反应二、化学性质二、化学性质 2 2、与碱反应、与碱反应Na2CO3 Na2C

12、O3+Ca(OH)2=CaCO3 +2NaOHCO32 -+Ca2+=CaCO3NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2OHCO3-+OH -=CO32-+H2ONaHCO3强调强调：HCOHCO3 3- -既不能与既不能与H H+ +共存，也不能与共存，也不能与OHOH- -共存共存 二、化学性质二、化学性质 3 3、与盐反应、与盐反应Na2CO3NaHCO3Na2CO3+CaCl2=CaCO3 +2NaClCO32-+Ca2+=CaCO3 可与可与NaHSO4反应反应二、化学性质二、化学性质 4 4、热稳定性、热稳定性探究实验探究实验：把少量把少量NaHCO3NaHCO3固体放在试管里，

13、往烧杯里倒入澄清的固体放在试管里，往烧杯里倒入澄清的石灰水，然后加热，如图。观察澄清的石灰水是否起变化。石灰水，然后加热，如图。观察澄清的石灰水是否起变化。现象：现象：导管口有气泡产生，烧导管口有气泡产生，烧杯中杯中澄清石灰水先变浑浊后又澄清石灰水先变浑浊后又变为澄清溶液。试管口有水珠变为澄清溶液。试管口有水珠产生。产生。结论：结论：NaHCONaHCO3 3受热易分解，受热易分解，即具有不稳定性。即具有不稳定性。2NaHCO3= Na CO3+H2O+CO2为什么烧杯中澄清石灰水先变浑浊后变澄清？试用化学为什么烧杯中澄清石灰水先变浑浊后变澄清？试用化学方程式解释其原因。方程式解释其原因。CO

14、2+Ca（OH）2=CaCO3 +H2OCaCO3 + CO2 + H2O= Ca（HCO3）2 ( (固体固体) ) 现象：现象：小试管内有水珠，小试管内有水珠，导管口有气泡，烧杯中的导管口有气泡，烧杯中的溶液由无色变浑浊，最后溶液由无色变浑浊，最后又变澄清。又变澄清。二、化学性质二、化学性质 4 4、热稳定性、热稳定性结论：结论： 碳酸钠比碳酸氢钠更稳定。碳酸钠比碳酸氢钠更稳定。问题问题4:如果要如果要同时判断同时判断碳酸钠和碳酸氢钠的碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性强弱稳定性强弱，请，请问如何设计问如何设计一整套一整套实验装置进行实验装置进行验证验证?1 1、如何鉴别、如何鉴别NaNa2 2CO

15、CO3 3和和NaHCONaHCO3 3固固 体体 方方 法法 加热法：加热能产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是加热法：加热能产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是（ ）NaHCO3 溶溶 液液 气体法：向两种溶液中分别滴加盐酸，立即产生气气体法：向两种溶液中分别滴加盐酸，立即产生气泡的是（泡的是（ ）NaHCO3 沉淀法：滴加沉淀法：滴加CaClCaCl2 2溶液，产生白色沉淀的是溶液，产生白色沉淀的是（ ）NaNa2 2COCO3 3 碳酸钠与碳酸氢钠在什么条件下可以相互转碳酸钠与碳酸氢钠在什么条件下可以相互转化。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

16、加适量NaOHNa2CO3 + CO2 + H2O= 2NaHCO3 或或 NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O2NaHCO3= NaCO3+H2O+CO2化学方程式：化学方程式：加热固体混合物加热固体混合物 除杂问题除杂问题：（括号内为杂质）：（括号内为杂质）通入足量的二氧化碳通入足量的二氧化碳 NaHCONaHCO3 3(Na(Na2 2COCO3 3 ) )NaNa2 2COCO3 3(NaHCO(NaHCO3 3) )讨论：讨论：如何鉴别碳酸钠、碳酸氢钠和氯化钠如何鉴别碳酸钠、碳酸氢钠和氯化钠固体。固体。、用三支小试管分别取少量的碳酸钠、碳酸氢钠和氯、用三支小试管分别取少量的碳

17、酸钠、碳酸氢钠和氯化钠固体，加热。如果有使澄清石灰水变浑浊的气体产化钠固体，加热。如果有使澄清石灰水变浑浊的气体产生，则为碳酸氢钠。再向另外两支试管中加入稀盐酸。生，则为碳酸氢钠。再向另外两支试管中加入稀盐酸。有气体产生则为碳酸钠。无现象的为氯化钠。有气体产生则为碳酸钠。无现象的为氯化钠。、用三支小试管分别取少量的碳酸钠、碳酸氢钠和氯、用三支小试管分别取少量的碳酸钠、碳酸氢钠和氯化钠固体，加少量的水配成溶液。然后逐滴加入稀盐酸，化钠固体，加少量的水配成溶液。然后逐滴加入稀盐酸，反应剧烈者为碳酸氢钠，刚滴入稀盐酸时无气体产生，反应剧烈者为碳酸氢钠，刚滴入稀盐酸时无气体产生，随滴入量的增加才有气体

18、产生则为碳酸钠，无现象者为随滴入量的增加才有气体产生则为碳酸钠，无现象者为氯化钠。氯化钠。用用 途途制玻璃、制玻璃、制皂、制皂、造纸、造纸、纺织等纺织等 Na2CO3中国古代造纸流程中国古代造纸流程发酵剂、发酵剂、制药、制药、灭灭火剂等火剂等NaHCO3纳纳 米米 玻玻 璃璃 日前，美国两大玻璃制造商皮尔金顿和PPG分别宣布，他们利用纳米技术纳米技术研制成功了新型的“自净玻璃自净玻璃” 。新型玻璃会自动“洗脸”、“美容”，保持明净。 这种玻璃的神奇之处全在于它穿上了40纳米厚的二氧化钛“外套”，相当于头发丝粗细的1/1500。自净玻璃上的纳米膜与太阳光线中的紫外线反应，会产生双重作用：其一是催

19、化作用催化作用，即可以使可见光中的远紫外线分解落在玻璃上的有机物，使有机污物化为乌有；其二它能使玻璃表面变成亲水性成亲水性的，能把雨点或雾气变成一个薄层而使玻璃表面湿润，并洗掉玻璃表面的脏物。通常，这个涂层被光照“充电”5日后，夜间也能工作。 在自洁的同时，这种纳米涂层还能不断分解甲醛、苯、氨气等甲醛、苯、氨气等有害气体有害气体，杀灭室内空气中的各种细菌和病毒细菌和病毒，有效地净化空气，减少污染。不过生产商承认，如果消费者所住的地区灰尘和油污极重，这种玻璃的效果可能不尽如人意。但对除去普通灰尘，纳米自净玻璃得心应手。鉴于其巨大的市场需求，目前美国、爱尔兰、英国等国家已经开始批量生产这种新产品。

20、 候德榜，著名化工专家。 古代古代，人们从草木灰中提取碳酸钾，后来又从盐碱地和盐湖等天然资源中获取碳酸钠，但量太小。 18621862年年，比利时人索尔维以食盐、氨、二氧化碳食盐、氨、二氧化碳原料发明的制碱法，即索尔维制碱法。该法实现了连续化生产，食盐利用率得到提高，使纯碱价格大大降低，并且产品质量纯净，故被称纯碱。 候氏制碱法候氏制碱法，对上述方法做了较大的改进，此法的最大特点是不从固体碳酸氢铵(NH4HCO3)，而是由盐卤先吸收氨后再碳酸化以进行连续生产，此法的原理是：低温下用氨饱和的饱和食盐水通入二氧化碳（CO2）可析出碳酸氢钠(NaHCO3)，此时母液中Na+减少而Cl-相对多，此时再

21、加入细盐末，因同离子效应，低温氯化铵（NH4Cl）溶解度突然降低，而食盐(NaCl)的溶解度变化不大，所以氯化铵（NH4Cl）析出而食盐不析出，再用氨饱和后通二氧化碳（CO2），结果往返析出NaHCO3和NH4Cl，其中氨由氮与水中的氢化合制成，CO2是提取氢气和氮气的半水煤气之副产品，这样巧妙的把氮气工业和制碱工业联合起来，故候氏制碱法又称联合制碱法候氏制碱法又称联合制碱法。该法生产的碱质量优良，纯白如雪，在1926年获美国费城“万国博万国博览会金质奖章览会金质奖章”。侯侯 氏氏 制制 碱碱 法法五、小结五、小结碳碳酸酸钠钠与与碳碳酸酸氢氢钠钠一、物理一、物理性质性质二、化学二、化学性质性质

22、与酸反应与酸反应与碱反应与碱反应与盐反应与盐反应热稳定性热稳定性三、相互三、相互转化转化四、用途四、用途Na2CO3+2HCl=2NaCl+ H2O+CO2NaHCO3+HCl=NaCl+ H2O + CO22NaHCO3= NaCO3+H2O+CO2Na2CO3NaHCO3习 题 一 有一包白色碳酸钠粉末，如何证明里面是否混有一包白色碳酸钠粉末，如何证明里面是否混有碳酸氢钠？如果有碳酸氢钠，如何除去？有碳酸氢钠？如果有碳酸氢钠，如何除去？ 加热，产生气体，而且气体能使澄清石灰水变混浊加热，产生气体，而且气体能使澄清石灰水变混浊则证明碳酸钠粉末中含有碳酸氢钠。则证明碳酸钠粉末中含有碳酸氢钠。 加热直到没有气体放出，碳酸氢钠就已除尽。加热直到没有气体放出，碳酸氢钠就已除尽。习 题 二 有两瓶无色溶液，分别是稀盐酸有两瓶无色溶液，分别是稀盐酸(a)(a)和碳酸钠和碳酸钠(b)(b)溶液，溶液，不用任何试剂，如何鉴别这两种溶液？不用任何试剂，如何鉴别这两种溶液？CO32 - + H+ = HCO3 -HCO3 - + H += H2O + CO2CO32 - + 2H += H2O + CO2a滴入滴入b：b滴入滴入a：刚开始没有气泡，随a滴入量的增加才产生气泡。一滴入就有气泡产生习 题 三 有一瓶无色的碳酸氢钠溶液，如何证明碳酸氢钠有一瓶无色的碳酸氢