高中化学 第1课时　多种多样的碳单质、广泛存在的含碳化合物 鲁科必修1

.第1节碳的多样性第1课时多种多样的碳单质广泛存在

的含碳化合物.1．了解同素异形体的概念。2．了解碳的多种存在形态及碳的各种同素异形体的特点。3．掌握Na2CO3、NaHCO3的性质及二者的区别与鉴定。.一、多种多样的碳单质1．碳在自然界中的存在形态：

(如金刚石、石墨、C60)和

(如CO2、CaCO3)。2．同素异形体概念：

，叫做该元素的同素异形体。游离态化合态由同一种元素组成的性质不同的几种单质.3．碳的同素异形体间的比较同素异形体主要性质碳原子的排列方式主要用途金刚石(1)硬度极高(2)无色透明的晶体(3)熔点

，不能导电每个碳原子均与相邻的

个碳原子以强的相互作用直接连接，形成

结构钻具、装饰品石墨(1)深灰色、质软、不透明的片状固体(2)

导电碳原子呈

状排列，每一层上的碳原子以强的相互作用形成

结构；层与层之间的相互作用较弱，容易发生相对滑动润滑剂、电极、铅笔芯、耐火材料C60(1)灰黑色的固体(2)易与金属掺杂形成超导体由

个碳原子构成的分子，形似足球，碳原子在球的

，呈正六边形和正五边形排列，球内是空的高温润滑剂，耐热防火材料高能正四面体平60表面层面六边形4.二、广泛存在的含碳化合物1．种类繁多的含碳化合物碳的化合物有机物：如

等无机物氧化物：如

等碳酸盐：如方解石

、白云石

、菱镁矿

、菱铁矿

等CH4、C2H2OHCO、CO2CaCO3CaMg(CO3)2MgCO3FeCO3.2．Na2CO3和NaHCO3化学式Na2CO3NaHCO3俗名或苏打

颜色状态

色粉末(Na2CO3·10H2O为晶体)

色晶体溶解性

溶于水

溶于水(比Na2CO3溶解度小)热稳定性

受热易分解：

NaHCO3

与酸反应

与NaOH反应HCO3－＋OH－===H2O＋CO32－用途玻璃、造纸发酵粉、治疗胃病纯碱小苏打白白易能稳定2Na2CO3＋H2O＋CO2↑CO32－＋2H＋===CO2↑＋H2OHCO3－＋H＋===H2O＋CO2↑.金刚石、石墨、C60的物理性质差别很大，其化学性质也差别很大吗？如何证明金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的？【提示】金刚石、石墨、C60由于其原子的排列方式不同，使其物理性质差别很大，但由于它们都是由碳原子构成的单质，其化学性质是相似的。三者在氧气中的燃烧产物均为二氧化碳。证明三者都是由碳元素组成的。.一、实验探究碳酸钠、碳酸氢钠的化学性质

1．探究Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应

(1)实验原理

2HCl＋Na2CO3===2NaCl＋H2O＋CO2↑

HCl＋NaHCO3===NaCl＋H2O＋CO2↑.(2)实验操作如下图所示(装置气密性合格)，进行盐酸与Na2CO3、NaHCO3的实验操作：在两支试管中分别加入3mL稀盐酸，将两个各装有0.3gNa2CO3和0.3gNaHCO3粉末的小气球分别套在两支试管口。将气球内的Na2CO3和NaHCO3同时倒入试管中，观察反应现象。.(3)实验现象①两组试剂分别混合后，都生成无色气体，气球膨胀。②NaHCO3与盐酸混合比Na2CO3与盐酸混合使气球膨胀得快且大。(4)实验结论NaHCO3与盐酸反应比Na2CO3与盐酸反应剧烈(快)。(5)实验注意事项①试管与气球的组合体事先都要检查其气密性。②两组实验所用盐酸，要体积相同、浓度相同。③进行试剂混合时，两组实验的动作要同时。.2．探究Na2CO3、NaHCO3的热稳定性

(1)实验原理碳酸钠比碳酸氢钠稳定，碳酸氢钠受热易分解：2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O。

(2)实验操作按如下图所示装置进行实验，小试管内塞有沾有无水硫酸铜的棉花球。.(3)实验现象B烧杯内澄清石灰水变浑浊，A烧杯内澄清石灰水无明显现象，小试管内棉花球变成蓝色。(4)实验结论碳酸钠比碳酸氢钠稳定，碳酸氢钠受热易分解：2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O。.

(1)Na2CO3与盐酸反应是分步进行的：Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl，NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。而NaHCO3跟HCl的反应是一步完成的，所以NaHCO3跟HCl的反应比Na2CO3跟HCl的反应放出CO2的速度快。(2)稳定性：难溶性的碳酸盐在高温下能分解，如CaCO3；(NH4)2CO3及酸式盐受热易分解；可溶性的碳酸盐较稳定，受热难分解。(3)碳酸钠和碳酸氢钠的相互转化。溶液中：NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O，Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3。固体：NaHCO3＋NaOH

Na2CO3＋H2O，2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O。.下列说法中不正确的是(

)A．Na2CO3比NaHCO3易溶于水B．Na2CO3比NaHCO3稳定C．石灰水能与Na2CO3反应，而不能与NaHCO3反应D．Na2CO3、NaHCO3与NaOH溶液均不反应【名师解析】石灰水能与Na2CO3反应，也能与NaHCO3反应，现象相同，均产生白色沉淀，NaHCO3与NaOH反应而Na2CO3与NaOH不反应。【答案】

CD.

1.现有25mL2mol·L－1的Na2CO3溶液和75mL1mol·L－1的稀盐酸，①将Na2CO3溶液缓缓滴加到盐酸中；②将稀盐酸缓缓滴加到Na2CO3溶液中，在标准状况下产生气体的情况是(

)A．均为0.84L

B．均为0.56LC．①＞②

D．①＜②.【解析】虽然都是Na2CO3与盐酸反应，但滴加顺序不同，结果产生CO2的量不一定相同。①将Na2CO3溶液滴入盐酸中，刚开始盐酸过量：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O应按盐酸的量计算气体体积：V1＝22.4L·mol－1×0.075mol×1/2＝0.84L②将盐酸滴入Na2CO3溶液中，反应分两步：Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3；NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。生成的CO2用第二步余下的盐酸计算：V2＝(0.075mol－0.05mol)×22.4L＝0.56L所以V1＞V2【答案】

C.二、Na2CO3和NaHCO3的鉴别.

(1)Na2CO3粉末中混有NaHCO3采用加热的方法，利用NaHCO3受热分解除去。(2)Na2CO3溶液中混有NaHCO3为了不引入新杂质，应向溶液中滴加适量NaOH溶液：NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O。(3)NaHCO3粉末中混有Na2CO3先配成溶液，再向溶液中通入过量CO2。.可以肯定溶液中存在大量CO32－的理由是(

)A．加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生B．加入盐酸有无色无味的气体放出C．加入Ba(OH)2溶液，有白色沉淀产生D．加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，再加入硝酸，沉淀全部溶解，产生一种无色无味的气体，该气体能使澄清石灰水变浑浊【思路点拨】解答本题应注意以下两点：(1)排除HCO3－的干扰。(2)排除与Ag＋、Ba2＋形成白色沉淀的其他阴离子的干扰。.【随堂笔记】与Ag＋反应产生白色沉淀的阴离子除CO32－外还有其他离子，故A项不符合题意；HCO3－干扰CO32－的检验，B、C项不符合题意；加入BaCl2溶液产生白色沉淀排除HCO3－，加HNO3溶解时产生CO2气体，说明溶液中一定含有CO32－。【答案】

D.

2.可以用来断定碳酸钠粉末中混有碳酸氢钠的实验方法是(

)A．加热时有无色气体放出B．滴加盐酸时有气泡产生C．溶于水后，滴加稀氯化钙溶液有沉淀生成D．溶于水后，滴加澄清石灰水有白色沉淀生成【解析】含有碳酸氢钠的固体，加热分解产生无色气体。这是检验碳酸氢钠的基本方法。【答案】

A..1．金刚石、石墨、C60性质有所不同，是由于(

)A．构成原子的元素种类不同B．各自原子的排列方式不同C．具有不同的几何外形D．硬度不同【解析】

金刚石、石墨、C60是碳元素的同素异形体，只是其内部碳原子的排列方式不同，才导致它们的结构不同，进而性质不同，与其几何外形和硬度无关。【答案】

B.2.炭雕(如右图所示)是一种集观赏与空气净化为一体的产品，这种产品可对车内及室内空气中的一氧化碳、苯、甲醛、烟雾等有害气体进行有效吸附。取一块制作炭雕的下脚料，进行下面的实验。下列有关叙述不正确的是(

)A．将炭雕下脚料在空气中加热，可以得到使澄清石灰水变浑浊的气体B．炭雕中含有的活性炭成分也是碳元素的一种同素异形体C．将炭雕下脚料研成粉末，与氧化铜粉末混合加热，可以得到红色固体D．将炭雕下脚料加入到盛有氯气的集气瓶中，静置一段时间，黄绿色变浅，其原因是炭雕下脚料中的物质与氯气发生氧化还原反应.【解析】含有活性炭的炭雕具有活性炭的性质，活性炭是碳元素的一种同素异形体，在空气中能够燃烧生成二氧化碳，具有吸附性，既能吸附气体，也能吸附有色液体，加热条件下还具有碳的还原性，故选项A、B、C正确，选项D错误。【答案】

D.3．有两个无标签的试剂瓶，分别装有Na2CO3和NaHCO3，有四位同学为鉴别它们，分别采用了以下不同方法，其中不可行的是(

)A．分别将它们配制成溶液，再加入澄清石灰水B．分别取相同质量的两种固体于试管中，再滴加等浓度的稀盐酸C．分别将它们配制成溶液，再加入CaCl2溶液D．分别加热，再用澄清石灰水检验是否有CO2产生【解析】

A项中发生的反应分别为Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH,2NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，两者现象相同(均产生白色沉淀)，不能鉴别；B项中NaHCO3与盐酸反应较Na2CO3反应快，可以鉴别；C项中Na2CO3与CaCl2发生反应：Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl，产生白色沉淀，NaHCO3与CaCl2不反应，可以鉴别；D项将固体物质分别加热后，只发生反应：2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，产生的CO2能使澄清石灰水变浑浊，可以鉴别。【答案】

A.4．向NaOH溶液中通入过量CO2后，溶液中存在的主要离子是(

)A．Na＋、CO32－

B．Na＋、HCO3－C．HCO3－、CO32－

D．Na＋、OH－【解析】

NaOH溶液中通入少量CO2发生反应：2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，通入过量CO2时发生反应：NaOH＋CO2===NaHCO3，可以看出Na＋反应前后不发生变化，当CO2过量时，CO32－转化为HCO3－。【答案】

B.5．某实验小组拟用50mLNaOH溶液吸收CO2气体，制备Na2CO3溶液。为防止通入的CO2气体过量而生成NaHCO3，设计了如下实验步骤：①用25mLNaOH溶液吸收CO2气体至CO2不再溶解；②小火煮沸溶液1～2min；③在得到的溶液中加入另一半(25mL)NaOH溶液，使其充分混合。此方案能制得较纯净的Na2CO3。(第一步的实验装置如下图所示).(1)将块状大理石加入试管中的正确方法是____________________