化学必修鲁科版碳的多样性

元素的存在形式有哪些？以碳元素为例分别举例说明。提示游离态和化合态两种，碳的游离态是碳单质，如金刚石；碳的化合态有CO、CO2、H2CO3及其盐类等。CO、CO2各有哪些重要性质？提示

CO与CO2都是无色无味的气体，CO不溶于水，CO2能溶于水，CO有剧毒，能与人体血液中的血红蛋白结合而使人体中毒。1．2．第一页第二页，共41页。CO是不成盐氧化物，在反应中一般表现较强的还原性，做还原剂。CO2不具有还原性，有弱的氧化性。CO2是典型的酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。在实验室中用大理石(或石灰石)与稀盐酸反应制取CO2(CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑)。CaCO3有哪些化学性质？试举例说明。提示不稳定性、与酸反应等。受热可分解生成CaO和CO2，与盐酸反应生成CO2和氯化钙。3．第二页第三页，共41页。了解同素异形体的概念，知道碳的三种同素异形体及其性质差别和差别的原因。了解碳的氧化物的性质。了解碳酸钠及碳酸氢钠的主要性质差别和差别的原因。了解碳及其化合物之间的转化关系。1．2．3．4．第三页第四页，共41页。同素异形体由___________组成的_________的几种单质，如氧元素的同素异形体有___和___，碳元素的同素异形体有_____、______和____等。碳的同素异形体笃学一多种多样的碳单质1.2．同一种元素性质不同O2O3石墨金刚石C60第四页第五页，共41页。

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深灰质软第五页第六页，共41页。种类繁多的含碳化合物笃学二

广泛存在的含碳化合物1.第六页第七页，共41页。Na2CO3和NaHCO3

物质内容碳酸钠碳酸氢钠化学式Na2CO3NaHCO3俗名苏打或纯碱小苏打颜色状态白色固体白色固体溶解性___溶于水___溶，(比Na2CO3溶解度小)易易2．第七页第八页，共41页。自然界中碳及其化合物间的转化(1)转化形式笃学三

碳及其化合物间的转化1.(2)溶洞及钟乳石、石笋的形成①溶洞形成的化学方程式为_______________________________。CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2第八页第九页，共41页。②钟乳石、石笋形成的化学方程式为___________________________________。生产和生活中碳及其化合物间的转化(1)高炉炼铁(Ⅰ)原料：_____和_______(主要成分是______。(Ⅱ)过程(实际起还原作用的是____)。①CO的产生相关反应的化学方程式为：________________________________。2．焦炭铁矿石Fe2O3CO第九页第十页，共41页。②铁矿石被还原相关反应的化学方程式为：____________________________；_________________________；______________________。(2)水垢①主要成分：_________。②形成过程(用化学方程式表示)：_____________________________________。碳在无机物和有机物间的转化1828年，德国化学家_____用无机化合物氰酸铵(NH4CNO)首次合成了有机化合物_____[分子式为CO(NH2)2]，开创了以含碳无机化合物合成有机化合物的先河。CaCO3等3．维勒尿素第十页第十一页，共41页。

金刚石、石墨和C60均是由碳元素组成的单质，为什么物理性质不同？提示物质的结构决定物质的性质。金刚石、石墨和C60内部碳原子的排列方式不同，决定了其性质的不同。【慎思1】第十一页第十二页，共41页。

如何证明石墨、金刚石、C60是同素异形体？提示在一定条件下，使金刚石、石墨、C60分别与氧气反应都生成CO2气体就可以说明三者是同素异形体。【慎思2】第十二页第十三页，共41页。 CO2用作制冷剂，是利用了什么性质？原理是什么？提示物理性质，利用干冰气化时吸收热量，而使周围环境温度降低。【慎思3】第十三页第十四页，共41页。

饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2有何现象，并说明原因。提示有固体析出，NaHCO3的溶解度比Na2CO3小，反应生成更多质量的NaHCO3且消耗掉了水。【慎思4】第十四页第十五页，共41页。 “向某一无色溶液中滴入足量的稀盐酸，生成能使澄清石灰水变浑浊的无色无味的气体，则原溶液中一定含有CO32－”。这种说法对吗？提示不对，也可能有HCO3－【慎思5】第十五页第十六页，共41页。

焦炭在高炉炼铁过程中有什么作用？提示燃烧提供能量，生成还原剂CO，使CO将Fe2O3还原为Fe单质。【慎思6】第十六页第十七页，共41页。C、CO、CO2的转化关系如图：要点一|

碳及其化合物间的相互转化1．第十七页第十八页，共41页。第十八页第十九页，共41页。CO2、CO32－、HCO3－之间的相互转化关系2．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－===CO32－＋H2O②与过量酸反应：CO32－＋2H＋===H2O＋CO2↑③与少量酸反应：CO32－＋H＋===HCO3－第十九页第二十页，共41页。第二十页第二十一页，共41页。

有两支分别装有Na2CO3和NaHCO3固体的试剂瓶，因标签失落而无法区分。有4位同学为鉴别它们，分别设计了下列四种不同的方法，其中可行的是 (

)。A．分别取样配成溶液，再加入澄清石灰水，观察是否有

沉淀生成B．分别取样后，加入相同浓度和相同体积的稀盐酸，观

察反应的快慢C．分别取样加热，再检验是否有使澄清石灰水变浑浊的

气体产生D．分别取样配成溶液，在火焰上灼烧，观察火焰的颜色【例1】►第二十一页第二十二页，共41页。解析选项A中分别取样配成溶液，再加入澄清石灰水，发生反应Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH，2NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，都有CaCO3沉淀生成，所以选项A不可行；选项B中Na2CO3和HCl反应先生成NaHCO3，NaHCO3再与HCl反应生成CO2，所以NaHCO3与HCl反应速率快，可鉴别出Na2CO3答案

BC第二十二页第二十三页，共41页。Na2CO3和NaHCO3的鉴别先加入稀盐酸，产生无色、无味且能使成澄清石灰水变浑浊的气体；再向原溶液中加入CaCl2溶液，产生白色沉淀，则溶液中含有CO32－。先加入稀盐酸，产生无色、无味且能使澄清石灰水变浑浊的气体；再向原溶液中加入CaCl2溶液，不产生白色沉淀，则溶液中含有HCO3－。第二十三页第二十四页，共41页。

比较归纳是学习化学常用的一种方法。对以下三种物质的转化关系：①C→CO2

②CH4→CO2

③CO→CO2比较归纳正确的是 (

)。A．三种转化关系中发生的反应都属于化合反应B．三种转化关系中所有的生成物在常温下都是气体C．三种物质都只能跟氧气反应转化为二氧化碳D．三种物质都能在点燃条件下转化为二氧化碳解析在三种转化关系中，②不属于化合反应，选项A错；②中的生成物水在常温下是液体，选项B错；C、CO和其他的氧化剂反应也可能转化为CO2，选项C错。答案

D【体验1】►第二十四页第二十五页，共41页。

下列叙述中正确的是 (

)。A．向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解，

再向溶液中加入NaHCO3饱和溶液，又有CaCO3沉淀

生成B．向Na2CO3溶液中逐滴加入与Na2CO3等物质的量的稀

盐酸，生成的CO2与原Na2CO3的物质的量之比为1∶1C．等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应，在

同温同压下，生成CO2的体积相同D．向Na2CO3饱和溶液中通入CO2，有NaHCO3结晶析出【体验2】►第二十五页第二十六页，共41页。解析向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解，生成Ca(HCO3)2，Ca(HCO3)2与NaHCO3不能发生反应，选项A错；向Na2CO3溶液中逐滴加入与Na2CO3等物质的量的稀盐酸，生成NaHCO3，不产生CO2，选项B错；等质量的NaHCO3和Na2CO3的物质的量n(NaHCO3)＞n(Na2CO3)，据碳原子守恒，在同温同压下，生成CO2的体积不同，NaHCO3生成的CO2较多，选项C错；由于NaHCO3的溶解度较小，向Na2CO3饱和溶液中通入CO2，有NaHCO3结晶析出，选项D正确。答案

D第二十六页第二十七页，共41页。CO2与NaOH溶液反应产物的判断CO2与NaOH溶液可发生的反应为：CO2(少量)＋2NaOH===Na2CO3＋H2O

①CO2(过量)＋NaOH===NaHCO3

②要点二|

碳及其重要化合物相关计算1．第二十七页第二十八页，共41页。Na2CO3溶液与盐酸反应的现象分析Na2CO3溶液与盐酸作用时，滴加顺序不同，则实验现象不同，产生的CO2的量也可能不同。①Na2CO3溶液逐滴加入到盐酸中，盐酸相对过量，则发生反应：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O，即一滴加就有CO2气体放出。②盐酸逐滴滴加到Na2CO3溶液中，开始时Na2CO3相对过量，则发生反应：Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，继续滴加盐酸，发生反应：NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，即开始阶段无明显现象，后来才有CO2气体放出。2．第二十八页第二十九页，共41页。③综上所述，只有在盐酸相对于Na2CO3溶液过量时，两种滴加方式最终产生的CO2的量才会相同。否则，后一种滴加方式产生的CO2比前一种滴加方式产生的CO2要少。根据滴加顺序不同时的不同现象，可在不另加试剂的前提下鉴别Na2CO3溶液和盐酸。第二十九页第三十页，共41页。

现有25mL2mol·L－1的Na2CO3溶液和75mL1mol·L－1的稀盐酸：①将Na2CO3溶液缓慢滴加到稀盐酸中；②将稀盐酸缓慢滴加到Na2CO3溶液中。这两种滴加方式，在标准状况下产生气体的体积分别为V1、V2，则 (

)。A．V1、V2均为0.84L B．V1、V2均为0.56LC．V1＞V2 D．V2＞V1解析虽然都是Na2CO3与HCl反应，但是滴加顺序不同，最后产生的CO2的量也可能不同。①将Na2CO3溶液缓慢滴加到稀盐酸中，HCl过量，有关反应：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑1mol

2mol

22.4L0．05mol0.075mol

V1【例2】►第三十页第三十一页，共41页。②将稀盐酸缓慢滴加到Na2CO3溶液中，开始时，Na2CO3过量，反应分两步进行：Na2CO3＋HCl===

NaHCO3＋NaCl1mol

1mol

1mol0．05mol0.05mol0.05molNaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑1mol

1mol

22.4L0．05mol

(0.075－0.05)mol

V2生成的CO2用参与第二步反应的HCl的量计算：第三十一页第三十二页，共41页。答案

C第三十二页第三十三页，共41页。(1)利用Na2CO3溶液和盐酸相互滴加时的现象不同，可在不另加试剂的前提下鉴别二者。而NaHCO3溶液和盐酸相互滴加时现象相同，在不另加试剂的前提下无法鉴别二者。(2)向Na2CO3和NaHCO3的混合溶液中滴加盐酸，由于CO32－结合H＋能力较HCO3－强，可理解为H＋先和CO32－反应，只有当CO32－完全转化为HCO3－时，H＋才和HCO3－反应。第三十三页第三十四页，共41页。

有15mL2mol·L－1的H2SO4溶液与15mL3mol·L－1的Na2CO3溶液，欲使其反应产生CO2的量最多，则正确的操作是 (

)。A．把两种溶液快速混合并不断搅拌B．把两种溶液缓慢混合并不断搅拌C．把H2SO4溶液滴加到Na2CO3溶液中D．把Na2CO3溶液缓慢滴加到H2SO4溶液中解析因为H2SO4相对于Na2CO3溶液来说未过量，所以将Na2CO3溶液缓慢滴加到H2SO4溶液中产生的CO2的量才最多。答案

D【体验3】►第三十四页第三十五页，共41页。

用1L1.0mol·L－1NaOH溶液吸收0.8molCO2，所得溶液中CO32－和HCO3－的物质的量浓度之比是(

)。A．1∶3 B．2∶1 C．2∶3 D．3∶2解析设反应生成的Na2CO3的物质的量为x，生成的NaHCO3的物质的量为y，则根据Na原子个数守恒，有：2x＋y＝1.0mol·L－1×1L，根据C原子个数守恒，有：x＋y＝0.8mol。解得：x＝0.2mol，y＝0.6mol。c(CO32－)∶c(HCO3－)＝1∶3。答案

A

【体验4】►第三十五页第三十六页，共41页。温室效应是全球关注的问题，温室效应是由温室气体造成的。温室气体不仅仅是二氧化碳，其他的如甲烷(CH4)、氟氯碳化物(氟利昂是其中一种)、全氟化碳