【化学】3.1 碳的多样性课件(鲁科版必修1)2

第3章自然界中的元素第1节碳的多样性本节目标：1、了解同素异形体的概念，知道碳有三种同素异形体，以及导致物理性质相异的主要原因。2、知道含碳元素的化合物种类繁多，一般可分有机物和无机物。3、通过活动探究认识碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质及它们之间的相互转化。溶洞中的、石花、石笋、钟乳石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一、多种多样的碳单质游离态：金刚石、石墨等化合态：CO2、大理石、可燃冰、蛋白质等C元素的存在形式金刚石石墨质疑：同是C元素组成的单质性质有什么不同呢？1.C单质的性质：①金刚石：最硬的，无色透明的晶体②石墨：深灰色、不透明、质软、易导电的片状固体③C60：灰墨色的固体这里指的是物理性质活动探究：为什么同种元素组成的不同种单质的性质相差这么大呢？2.C的三种不同单质的结构特点（1）金刚石的结构特点：每个C原子与他周围的4个C原子形成正四面体结构金刚石的结构石墨的结构天然石墨（2）石墨的结构特点：a.C原子呈层状排列，每片上的所有C原子都在同一平面上。b.每层上的每个C原子都与其他的3个C原子相连，层上C原子形成了正六边形（3）C60的结构特点：a.球状结构，形似足球，又称足球烯。b.由12个正五边形和20个正六边形组成C20C40C703.同素异形体：由同一种元素组成的性质不同的单质，叫做该元素的同素异形体。例如：C元素的同素异形体有：金刚石、石墨、C60，O元素的同素异形体有：O2、O3，P元素的同素异形体有：红磷、白磷注意：同素异形体的物理性质不同，化学性质相似。很久以前，人们被金刚石的成分迷惑。1797年，英国化学家钱南为了测出金刚石的成分，做了一个非常昂贵的实验。他将金刚石放在密闭的、充满氧气的箱子里让其燃烧（这只箱子是纯金制的），结果令人非常意外—箱子里的气体成分竟然变成了二氧化碳。这意味着如此奢侈的实验，发生的仅仅是下面台此简单的反应：C+O2==CO2故事点燃总结：1、结构决定性质！2、不同碳单质物理性质存在差异的原因：碳原子的排列方式不同。二、广泛存在的含碳化合物大理石方解石主要成分：CaCO3白云石：CaMg(CO3)2菱锌矿：ZnCO3菱镁矿：MgCO3菱铁矿：FeCO3天然气胡萝卜含碳无机化合物（矿物）有机化合物（几十万种）天然碳酸盐1.种类：无机化合物：大理石、CO2等有机化合物：蛋白质、天然气（CH4）等2.重要的含碳化合物：（Na2CO3和NaHCO3）(1)Na2CO3与NaHCO3物理性质比较名称碳酸钠碳酸氢钠俗名色态水溶性白色固体苏打或纯碱小苏打都易溶于水，但溶解度S碳酸钠＞S碳酸氢钠活动*探究(2)化学性质比较:a.与HCl反应:Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑现象:都有气泡产生，HCl与NaHCO3要比与Na2CO3反应快。设问:为什么有这样的现象发生呢?因为HCl与Na2CO3反应是二步反应:第一步:Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl第二步:NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2思考题:把稀HCl逐滴滴加到Na2CO3(aq)和NaHCO3(aq)现象一样吗?如不一样,有什么差别?不一样,把稀HCl逐滴滴加到Na2CO3(aq)中开始没有气泡,过一段时间出现气泡,而把稀HCl逐滴滴加到NaHCO3(aq)立即出现气泡.因而可以利用这样现象检验Na2CO3(aq)和NaHCO3(aq)与NaOH:无明显现象。Na2CO3与NaOH不反应NaHCO3与NaOH能反应：NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O总结:从上面的几个反应中可以看出HCO3-既不能与H+又不能与OH-共存b.与碱反应:与Ca（OH）2：都有白色沉淀生成。c.与CaCl2或者BaCl2反应:与Na2CO3Na2CO3+CaCl2=CaCO3+2NaCl与NaHCO3不反应Na2CO3很稳定,受热很难分解NaHCO3很不稳定,受热易分解2NaHCO3==Na2CO3+H2O+CO2d.稳定性:(3)Na2CO3与NaHCO3的相互转变(1)Na2CO3转变成NaHCO3_____________________________(2)NaHCO3转变成Na2CO3①______________________________②_______________________________Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO32NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O2NaHCO3===Na2CO3+CO2↑+H2O△▲Na2CO3NaHCO3+H2O+CO2或+H+NaOH或（4）用途:Na2CO3主要用于制造玻璃、造纸业和食用碱;NaHCO3主要用于做糕点时的发酵粉、食用碱。小结：Na2CO3与NaHCO3的化学性质比较实验内容实验现象结论与H+反应与NaOH与Ca(OH)2与CaCl2加热产生气泡CO32-+2H+=CO2↑+H2OHCO3-+H+=CO2↑+H2O无明显现象Na2CO3不反应HCO3-+OH-=CO32-+H2O产生白色沉淀CO32-+Ca2+=CaCO3↓Ca2++HCO3-+OH-=CaCO3↓+H2ONa2CO3产生白色沉淀NaHCO3无现象CO32-+Ca2+=CaCO3↓NaHCO3不反应Na2CO3无现象NaHCO3分解产生CO22NaHCO3===Na2CO3+CO2↑+H2O△Na2CO3不分解(1)逐滴滴加稀盐酸:现象不同,Na2CO3中先没有气泡,后有气泡,而NaHCO3立即产生气泡.(2)加热(固体):NaHCO3加热分解产生了CO2,通入到澄清的石灰水中可变浑浊,而Na2CO3加热不分解.(3)加CaCl2或BaCl2:Na2CO3与它们可以产生白色沉淀,而NaHCO3与它们不反应1、如何鉴别Na2CO3与NaHCO3？2、如何除去Na2CO3中少量的NaHCO3？3、如何除去NaHCO3中少量的Na2CO3？加适量NaOH溶液或加热通入足量CO24、关于Na2CO3与NaHCO3混合物中各成份质量分数的计算。〖例题〗将某碳酸钠和碳酸氢钠的混合物2.74g加热到质量不再变化时，剩余物质量为2.12g。求：⑴混合物中碳酸氢钠与碳酸钠的物质的量；⑵将这种混合物与足量的稀盐酸反应可以生成标准状况下的气体体积。解:用差量法计算：2NaHCO3==Na2CO3+CO2↑+H2O固体质量减少2mol62.0gn(NaHCO3)0.620gn(NaHCO3)=0.02moln(Na2CO3)=（2.74g-0.02mol×84g/mol）/106g·mol-1=0.01molCO32-+2H+=CO2↑+H2OHCO3-+H+=CO2↑+H2O∴n(CO2)=n(NaHCO3)+n(Na2CO3)=0.03molV(CO2)=0.03mol×22.4L·mol-1=0.672L碳及其化合物间的转化•张家界黄龙洞本节目标：1、了解碳单质、一氧化碳、二氧化碳之间的转化，了解它们的性质。2、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、木炭燃烧的现象、工业上炼铁的原理等。三、碳及其化合物间的转化1、自然界中碳及其化合物间的转化（1）二氧化碳是通过哪些途经进入大气中的？（2）海水中的含碳物质是从哪里来的？（3）若大气中没有二氧化碳会怎么样？二氧化碳过量又会怎样？大气中的二氧化碳绿色植物海洋光合作用呼吸动物呼吸排泄岩石风化溶解光合作用森林草原化石燃料喷发火山燃烧燃烧动植物遗体演变自然界中碳及其化合物间的转化大自然的精美绝伦的奇观：张家界黄龙洞实验内容实验现象实验结论取少量CaCO3粉末于试管中，加入适量蒸馏水CaCO3不溶解，溶液浑浊通入足量CO2随着CO2得通入白色沉淀减少最终消失所得溶液加热又得到白色沉淀且有气泡产生CaCO3与Ca(HCO3)2可以相互转化，碳酸氢盐不稳定，受热分解CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2有关反应方程式：Ca(HCO3)2===CaCO3↓+H2O+CO2↑△2、生产和生活中碳及其化合物间的转化,⑴高炉炼铁是将铁矿石用焦炭还原成金属铁的过程。在此过程中，CO是如何产生的？碳元素发生了哪些变化？用方程式如何表示？C+O2==CO2CO2+C==2CO高温高温Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2高温在生产和生活中还有哪些碳及其化合物间转化的实例？⑵木炭在燃烧时产生淡蓝色的火焰，这是CO燃烧产生的。在木炭燃烧的过程中发生着单质C、CO、CO2之间的转化：用化学方程式描述上述过程，并指出氧化剂与还原剂。CCO2CO⑶水壶、输送热水的管道内壁常积有水垢，你知道水垢的成分是什么吗？它是怎样形成的，又如何除掉？水垢的主要成分是CaCO3,是Ca(HCO3)2分解形成的，常用CH3COOH除掉。CaCO3+2CH3COOH=Ca(CH3COO)2+CO2↑+H2O碳及其化合物间的转化自然界中碳及化合物的转化人类生产、生活中的转化溶洞的形成植物的光合作用CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)26CO2+6H2O=C6H12O6+6O2高炉炼铁木炭的燃烧Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2C+O2=CO21、下列物质，分别加入CH3COOH时，会产生相同气体的是（）①大理石②钟乳石③锅垢④贝壳⑤蛋壳A、①②B、④⑤C、①②③D、①②③④⑤D2、除去CO2气体中的CO，常用的方法是（）A、通过澄清的石灰水B、通过灼热碳C、通过水D、通过灼热的氧化铜粉末D【活动·探究】模拟“溶洞的形成”实验方案及实验记录：实验内容实验现象离子方程式澄清石灰水持续通入CO2开始出现白色沉淀CO2过量时沉淀溶解澄清溶液加热出现白色沉淀Ca2++2OH-+CO2=CaCO3↓+H2OCaCO3+CO2+H2O=Ca2++2HCO3-Ca2++2HCO3-==CaCO3↓+CO2+H2O△生产和生活中碳及其化合物间的转化1、工业炼铁2、木炭燃烧CCO2CO碳“三角”碳的同素异形体和碳的化合物金刚石C60石墨碳单质一氧化碳二氧化碳碳酸碳酸盐无机化合物有机化合物含碳化合物碳元素概括·整合2NaHCO3===Na2CO3+CO2↑+H2O△碳酸氢钠受热分解实验装置：家庭小实验1在两个玻璃罐里倒入温水。在每个罐里都尽量多溶解一些洗涤碱。材料：两个玻璃罐、毛线、洗涤碱。2把两个罐子放在温暖的地方，中间放个盘子。把几条毛线扭成一条，两端分别放入两个罐子里，线中间垂下来一点。两边的溶液会沿着线向上流动，然后在线中间聚合，最后滴落在盘中。3把罐子留在原地几天，你会看到在毛线中间形成了很小的钟乳石和石笋。而当水蒸发之后，就形成了一根结晶柱。