第一节碳的多样性第一课时.

第3章自然界中的元素第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`学习目标了解同素异形体的概念；了解碳元素的多种存在形态及碳的多种同素异形体；掌握碳酸钠与碳酸氢钠的主要性质及二者的相互转化、区别与鉴定。溶洞中的石花、石笋、钟乳图中的钻石重约五十克拉价值高达五百万美元在一九三四年芝加哥世界博览会上被评为美国最完美的钻石。世界上最大的钻石——库利南一号美丽的珊瑚煤C1、这些物质都含有什么元素，以什么形态存在？2、你身边还有什么物质含有这种元素？金刚石C一、多种多样的碳单质石墨深灰色、硬度小、不透明、易导电的片状固体，熔点极高。金刚石硬度最大，熔点最高的单质，无色透明的晶体，无自由电子，不导电。C60灰黑色的固体,不导电，又名富勒烯由同一种元素组成的性质不同的几种单质，叫做该元素的同素异形体。金刚石、石墨、和C60是碳元素的同素异形体。氧气和O3是氧元素的同素异形体为什么同是碳元素能组成不同的碳单质？335pm核间距142pm结论：碳原子的排列方式不同K3C60由球碳可以合成出品种繁多的各种化合物（1）碳的各种单质的化学性质是否相同？化学性质相似（2）金刚石和石墨在一定条件下可以相互转化，此转化是物理变化还是化学变化？是否是氧化还原反应？化学变化非氧化还原反应【提示】【提示】【自我小测】(1)组成元素相同的物质互为同素异形体。()分析:×。组成元素相同的不同单质互为同素异形体。(2)由石墨制取金刚石属于物理变化。()分析:×。石墨与金刚石属于不同物质,二者之间的转化属于化学变化。大理石溶洞二、广泛存在的含碳化合物纳米自净玻璃肥皂纺织品面包灭火剂药含碳化合物无机化合物有机化合物根据学过的碳酸钙的性质预测碳酸钠和碳酸氢钠的性质1、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？活动探究碳酸钠与碳酸氢钠都属于盐，是否具有盐的部分通性，盐的通性有哪些？Na2CO3NaHCO3俗名结晶水合物纯碱或苏打小苏打Na2CO3.10H2O——颜色状态溶解性（比较）白色粉末白色晶体碳酸钠比碳酸氢钠易溶于水物理性质二、化学性质1、与酸反应探究实验Ⅰ：在两支试管中分别加入3ml稀盐酸，在两个各装有0.3克碳酸钠或碳酸氢钠粉末的小气球分别套在两支试管口。将气球内碳酸钠和碳酸氢钠同时倒入试管中，观察其现象。现象：都有气泡产生，且红色气球比绿色气球膨胀的快、大。结论：Na2CO3和NaHCO3都能与稀盐酸反应，但等质量的NaHCO3与稀盐酸反应要比Na2CO3与稀盐酸剧烈得多，且产生的气体多。CO32-+2H+=H2O+CO2HCO3-+H+=H2O+CO2问题1：为什么等质量的碳酸氢钠与足量稀盐酸反应比碳酸钠与足量稀盐酸反应放出的气体多？Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2106g44g0.3gm184g44g0.3gm2探究实验Ⅱ：先用两支试管分别取相同体积相同浓度的碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液，然后向试管中分别逐滴加入相同浓度的稀盐酸，边滴边振荡。观察其现象。现象：碳酸钠溶液中刚开始滴加稀盐酸时没有气泡产生，随稀盐酸滴入量的增加才产生气泡。碳酸氢钠溶液中滴入稀盐酸立即产生大量气泡。问题2：碳酸氢钠与稀盐酸反应为什么比碳酸钠与稀盐酸反应剧烈得多？演示微观机理：反应原理（化学方程式）：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO32、与碱反应Na2CO3NaHCO3Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2NaOHCO32-+Ca2+=CaCO3能与所有可溶碱反应生成碳酸正盐和水NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2OHCO3-+OH-=CO32-+H2O易与Ba2+、Ca2+的碱反应生成碳酸盐沉淀和NaOHNaHCO3和Ca(OH)2的反应方程式：(1)少量的Ca(OH)2__________________________________________________(2)足量的Ca(OH)2__________________________________________________2NaHCO3+Ca(OH)2====Na2CO3+CaCO3↓+2H2ONaHCO3+Ca(OH)2====NaOH+CaCO3↓+H2O3、与盐反应Na2CO3NaHCO3Na2CO3+CaCl2=CaCO3+2NaCl与可溶性的钙盐、钡盐反应生成沉淀CO32-+Ca2+=CaCO3可与NaHSO4反应4、热稳定性问题4:如果要同时判断碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性强弱，请问如何设计一整套实验装置进行验证?现象：小试管内有水珠，导管口有气泡，烧杯中的溶液由无色变浑浊，最后又变澄清。与大试管相连的导管口有少量的气泡，烧杯中的溶液无变化。结论：碳酸钠比碳酸氢钠更稳定。问题5：这套验证实验装置具有什么优点？为什么与小试管连接的烧杯中的溶液由无色变浑浊，最后又变澄清？试用化学方程式解释其原因。CO2+Ca（OH）2=CaCO3+H2OCaCO3+CO2+H2O=Ca（HCO3）21、如何鉴别碳酸钠和碳酸氢钠①如果为固体时，分别取少量固体加热，能产生使澄清石灰水变浑浊的气体的为碳酸氢钠。②如果为溶液时，滴加盐酸，一开始无明显现象且产生气体速率较慢的为碳酸钠，产生气体速率较快的为碳酸氢钠。③如果为液体时，滴加氯化钙或氯化钡溶液，产生白色沉淀的为碳酸钠。④等浓度Na2CO3和NaHCO3溶液中滴入几滴酚酞溶液,溶液变红较深的是Na2CO3,较浅的是NaHCO3。向等浓度的碳酸钠、碳酸氢钠的水溶液中滴入酚酞溶液2、如何除去碳酸氢钠中的碳酸钠3、如何除去碳酸钠中的碳酸氢钠在混合物溶液中通入足量的二氧化碳加热固体混合物至质量不再改变4、如何除去Na2CO3溶液中少量的NaHCO3？加适量NaOH溶液使NaHCO3转化为Na2CO3。问题6：碳酸钠与碳酸氢钠在什么条件下可以相互转化。Na2CO3NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3或NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O2NaHCO3=NaCO3+H2O+CO2化学方程式：或Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl用途制玻璃、制皂、造纸、纺织等Na2CO3中国古代造纸流程发酵剂、制药、灭火剂等NaHCO3金刚石石墨C60碳元素有机物无机物游离态碳单质化合态含碳化合物氧化物酸盐CO2、COH2CO3Na2CO3NaHCO3五、小结碳酸钠与碳酸氢钠一、物理性质二、化学性质与酸反应与碱反应与盐反应热稳定性三、相互转化四、用途Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO22NaHCO3=NaCO3+H2O+CO2Na2CO3NaHCO3纳米玻璃日前，美国两大玻璃制造商皮尔金顿和PPG分别宣布，他们利用纳米技术研制成功了新型的“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、氨气等有害气体，杀灭室内空气中的各种细菌和病毒，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。候德榜，著名化工专家。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。1862年，比利时人索尔维以食盐、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，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。该法生产的碱质量优良，纯白如雪，在1926年获美国费城“万国博览会金质奖章”。侯氏制碱法