碳的多样性

第三章自然界中的元素第一节碳的多样性广东省惠东中学张景伟引课在初中我们接触过碳，知道碳既是构成生物体的基本元素，又是构成地壳中岩石和化石燃料的主要元素。碳以多种形态存在于自然界中。今天，我们一起来感受碳的多样性。含碳的化合物种类非常多，有三千多万种,是世界上最庞大的家族,在所已知的化合物中,超过90%的化合物属含碳化合物。可以这样说，假设没有碳，全世界的工厂都要停产，许多交通工具也不能运转。请同学们阅读课本Ｐ６２－６３，思考以下５个问题:1、什么是同素异形体？2、碳的各种单质的物理性质相异的主要原因是什么？3、碳的各种单质化学性质是否相同？为什么？4、如何证明石墨、金刚石都是由碳元素组成？5、这些碳单质的结构是怎么样知道？碳单质金刚石石墨C60一、多种多样的碳单质金刚石物理性质：硬度极高，无色透明，不导电，可用作切割工具，钻头、轴承、手饰。石墨：深灰色，质软，不透明，易导电，片状固体，可用作电极，墨水，铅笔，润滑剂。C60：灰黑色固体一、多种多样的碳单质物质金刚石石墨C60外观无色透明晶体深灰色不透明片状固体灰黑色固体物理性质硬度大不导电质软导电导热质脆几乎不导电用途钻探机钻头、刻刀、装饰品等电极、铅笔芯、润滑剂等超导体、光学材料、功能高分子材料等思考：同是碳元素组成的的这些单质为什么性质不同？同素异形体：同一种元素组成结构性质不同的单质。金刚石石墨C60氧气臭氧过渡尽管碳元素有多种同素异形体，但它在自然界主要是以化合物的形式存在的。例如：蛋白质、淀粉、天然气等有机化合物；CO2、碳酸盐等无机化合物。同学们你们学过的常见含碳化合物有哪些？它们分别属于哪种类型的化合物？二、广泛存在的含碳化合物1、种类最多的有机物蛋白质，淀粉、纤维素、天然气、煤、石油、核糖等2、碳的氧化物COCO23、碳酸盐CaCO3、CaMg(CO3)2、ZnCO3、MgCO3、FeCO3、Na2CO3、NaHCO3、Ca(HCO3)2大理石方解石白云石菱锌矿菱镁矿菱铁矿活动探究：碳酸钠与碳酸氢钠的性质复习：研究物质性质的基本方法和基本程序基本方法：观察、实验、分类、比较基本程序：观察物质的外观性质预测物质的性质实验和观察解释及结论研究Na2CO3和NaHCO3的性质第一步观察Na2CO3和NaHCO3的外观性质Na2CO3：白色固体、易溶于水NaHCO3：白色固体、易溶于水Na2CO3溶解度比NaHCO3大第二步预测Na2CO3和NaHCO3的性质盐的性质：1、盐与金属的反应2、盐与酸的反应3、盐与碱的反应4、盐与盐的反应思考：碳酸钠与碳酸氢钠分别属于哪类物质？预测它们可能与哪些物质反应？方法引导：对比碳酸钙的有关性质第三步实验和观察讨论并设计实验方案：实验药品：碳酸钠、碳酸氢钠、盐酸、澄清石灰水、Ba(OH)2溶液、CaCl2溶液、BaCl2溶液、氢氧化钠溶液。分组实验：要求记录实验现象并写出有关反应的化学方程及离子方程式第四步解释及结论Na2CO3NaHCO3H+、CO2+H2OOH-、△思考讨论：1、如何鉴别一种无色溶液是Na2CO3溶液还是NaHCO3溶液？1、往溶液中缓慢滴加盐酸2、往溶液中滴加氯化钙溶液2.如何证明NaHCO3与碱有发生反应？可以检验反应后溶液中的CO32-。思考：通以上研究大家思考Na2CO3与NaHCO3间可以怎样相互转化关系？碳酸钠（纯碱、苏打）Na2CO3碳酸氢钠（小苏打）NaHCO3物理性质与酸反应与碱反应与盐反应与CO2、H2O反应热稳定性白色粉末白色细小晶体H++HCO3-=H2O+CO2↑OH-+HCO3-=H2O+CO32-Ca2++OH-+HCO3=CaCO3↓+H2OCa2++CO32-=CaCO3↓Ba2++CO32-=BaCO3↓不反应CO32-+H2O+CO2=2HCO3-不反应稳定2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑2H++CO32-=H2O+CO2↑与OH-不反应扩展：Ca(OH)2CaCO3Ca(HCO3)2①③④②用已学知识，你能解释溶洞奇观是怎么样形成的吗？你知道溶洞形成过程所发生的化学反应吗？三、碳及其化合物间的转化活动探究：溶洞是怎样形成的[实验探究]在澄清石灰水中通入适量的CO2再通入过量的CO2，观察现象。实验内容实验现象结论通入适量的CO2通入过量的CO2出现白色沉淀白色沉淀溶解加热得到的澄清溶液出现白色沉淀由于溶洞中含有较高浓度的CO2，发生了CaCO3→Ca(HCO3)2→CaCO3的转化2当通入过量的二氧化碳时，碳酸钙又溶解生成可溶的碳酸氢钙,加热碳酸氢钙又产生碳酸钙沉淀。CaCO3+C02+H2O＝Ca(HCO3)2Ca(HCO3)2＝CaCO3+H2O+C02联系生活实际在生活中我们家里的热水瓶用久了内部都会出现一层水垢，你知道它们的成分吗？你知道它们是怎么形成的吗？你知道用什么办法可以除去吗？Mg（HCO3）2MgCO3↓+H2O+CO2↑MgCO3+H2O＝Mg(OH)2+CO2↑Ca(HCO3)2CaCO3↓+H2O+CO2↑水垢的主要成分是Mg(OH)2和CaCO3可以用酸来除去它们，在家里可以用醋自然界中碳及化合物的转化看P６６图３－１－１１讨论并画出碳循环图1、参考图中所示，大家所知道的自然界中有哪些途径可以产生CO2？又有哪些途径可以吸收CO2？2、海底中碳的化合物是怎能样形成的，你知道吗？植物葡萄糖淀粉动物CO2O2纤维素石油CO2天然气煤海水贝売海底碳酸盐岩石溶洞（石笋、石钟乳、石柱）由于人类的生产活动，特别是大量化石燃料的燃烧，使自然界中碳的化合物的原有平衡被破坏对人类赖以生存的环境受到了一定的破坏。主要是什么物质过多排放造成的？还有哪些因素？对环境造成的是什么样影响？我们可以做些什么？CO2森林、植被破坏温室效应生活、生产中碳及化合物间的转化(1)生活中碳的转化木柴、木炭煤石油天然气煤气燃烧CO2空气中的CO2CO食物人、动物生活中木炭燃烧时主要有发生哪些反应？请你们写出来？C+O2=CO2CO2+C=2COCO+O2=CO2如何防止CO中毒？保持通风看P6８图在炼铁过程中碳发生了哪些变化？起什么作用是氧化剂不是还原剂？C：还原剂CO2：氧化剂CO：还原剂Fe2O3:氧化剂（2）工业中碳的转化焦炭CO2COCO2煤石油CO23、无机有机阅读P66最后一段及资料在线概括整合碳的多样性碳的单质是多样的碳的化合物是多样的金刚石石墨C60无机化合物有机化合物同素异形体Na2CO3NaHCO3多谢指导