高中化學(xué) 3.1.1 多種多樣的碳單質(zhì) 廣泛存在的含碳化合物（探究導(dǎo)學(xué)課型）課件 魯科版必修1.ppt

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第1課時多種多樣的碳單質(zhì)廣泛存在的含碳化合物,1．了解同素異形體的概念。2．知道含碳元素的化合物種類繁多，一般分為含碳的無機化合物與有機化合物兩大類。3．通過活動探究認(rèn)識碳酸鈉和碳酸氫鈉的主要性質(zhì)，初步體會它們性質(zhì)的差異。,碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)。,一、多種多樣的碳單質(zhì)1．同素異形體由_________元素組成的_____不同的幾種單質(zhì)。,同一種,性質(zhì),2．碳的同素異形體,無色透明晶體,深灰色、不透明的片狀固體,灰黑色固體,正四面,空間網(wǎng),正六邊,平面層,正五邊,正六邊,足球,很大,質(zhì)軟,不導(dǎo)電,良好,不導(dǎo)電,二、廣泛存在的含碳化合物1．種類繁多的含碳化合物有機物：如_____________________等。氧化物：如_________等。碳酸鹽：MgCO3、FeCO3,,無機物,,蛋白質(zhì)、淀粉、甲烷,CO、CO2,用連線的方式找出下列每種物質(zhì)所對應(yīng)的化學(xué)式,2．Na2CO3和NaHCO3,,,Na2CO3,NaHCO3,蘇打/純堿,小蘇打,白色固體,白色固體,易溶于水,易溶(比Na2CO3溶解度小),穩(wěn)定，受熱難分解,受熱分解，化學(xué)方程式為2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,,,Na2CO3+2HCl====2NaCl+H2O+CO2↑,NaHCO3+HCl====NaCl+H2O+CO2↑,Na2CO3+Ca(OH)2====CaCO3↓+2NaOH,2NaHCO3+Ca(OH)2====CaCO3↓+Na2CO3+2H2O,1．有單質(zhì)參與或生成的化學(xué)反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)嗎？提示：不一定。置換反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，而同素異形體之間的轉(zhuǎn)化屬于非氧化還原反應(yīng)，如金剛石和石墨之間的轉(zhuǎn)化。2．能否用Ca(OH)2或者Ba(OH)2鑒別CO32-和HCO3-？提示：不能。含有CO32-或者HCO3-的溶液中加入Ca(OH)2或者Ba(OH)2均有白色沉淀生成，應(yīng)該使用CaCl2或者BaCl2溶液。,一、同素異形體的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化璀璨奪目的鉆石與不起眼的石墨一樣都是由碳元素形成的，在超導(dǎo)領(lǐng)域有著重要應(yīng)用的足球烯其組成元素也是碳元素。,1．同一種元素構(gòu)成的物質(zhì)一定是純凈物嗎？【思路分析】同一種元素可能形成多種同素異形體，多種單質(zhì)形成混合物。提示：不一定?？赡苁羌儍粑镆部赡苁腔旌衔铮缃饎偸褪幕旌衔?。,2．組成元素相同的物質(zhì)一定是同素異形體嗎？【思路分析】同素異形體是由同一元素形成的不同單質(zhì)，而組成元素相同的物質(zhì)也可能是不同的化合物。提示：不一定。同素異形體研究的對象是單質(zhì)，而不是化合物，也不是混合物。如CO、CO2雖然其組成元素相同，但它們不是單質(zhì)，故不是同素異形體。金剛石和石墨組成的混合物只由碳元素組成，與C60也不能互稱同素異形體。,1．構(gòu)成同素異形體的三個要素(1)從物質(zhì)類別方面看：都屬于______。(2)從元素組成方面看：由_____________組成。(3)從物質(zhì)性質(zhì)方面看：_________。2．構(gòu)成同素異形體的兩種形式(1)單質(zhì)中原子的排列方式不同，如金剛石、石墨、足球烯。(2)單質(zhì)中原子數(shù)目不同(如O2和O3)。,單質(zhì),同一種元素,性質(zhì)不同,【典題訓(xùn)練】近年來，科學(xué)家在氦的氣氛中給石墨通電，使石墨揮發(fā)，在石墨揮發(fā)的黑煙中發(fā)現(xiàn)了C60，它的金屬滲入物具有超導(dǎo)性質(zhì)。北京大學(xué)首先將C60滲錫，獲超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為37K的好成績。試回答下列各題：(1)下列關(guān)于C60敘述正確的是________。A．是一種新型化合物B．是碳元素的一種同素異形體C．摩爾質(zhì)量是720,(2)最近日本科學(xué)家認(rèn)為世界上還存在著另一種“分子足球”N60，它與C60結(jié)構(gòu)相似，并且在高溫下或機械撞擊后，其中積蓄的巨大能量會在一瞬間釋放出來，對于C60和N60，下列說法正確的是________。A．N60沒有同素異形體B．C60和N60均可做新型能源材料C．N60的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可充入燈泡內(nèi)做保護氣,【解題指南】解答該題時要注意以下兩點：(1)判斷該物質(zhì)的組成元素，判斷應(yīng)該屬于單質(zhì)還是化合物。(2)注意題干中的條件，如“高溫下”、“巨大能量”等關(guān)于該新物質(zhì)的有關(guān)性質(zhì)的描述。,【解析】(1)C60的組成元素只有碳元素，因此是碳的一種同素異形體，不屬于化合物，其摩爾質(zhì)量為720gmol-1。(2)自然界中廣泛存在的N2與N60均是由氮元素形成的，二者屬于同素異形體，但是N60在高溫下會釋放大量能量，因此不適合做燈泡內(nèi)保護氣，而與C60一樣適合做新型能源材料。答案：(1)B(2)B,二、碳酸鈉與碳酸氫鈉結(jié)合下表所提供的內(nèi)容，完成以下探究問題,1．碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)(1)碳酸鈉、碳酸氫鈉固體與等濃度等體積足量鹽酸反應(yīng)時現(xiàn)象有何異同？【精講點撥】碳酸鈉與鹽酸的反應(yīng)可以分兩步：第一步：CO32-+H+====HCO3-，第二步：HCO3-+H+====CO2↑+H2O。提示：相同點是均可以與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，不同點是碳酸氫鈉產(chǎn)生二氧化碳的速率快，反應(yīng)更劇烈。,(2)碳酸鈉與碳酸氫鈉能否相互轉(zhuǎn)化？【思路分析】碳酸鈉與適量酸或者二氧化碳和水反應(yīng)生成碳酸氫鈉，而碳酸氫鈉加熱分解或者與堿反應(yīng)生成碳酸鈉。提示：能。向碳酸鈉溶液中通入足量CO2,可以生成碳酸氫鈉，將碳酸氫鈉固體充分加熱使其分解可以得到碳酸鈉。,2．碳酸鈉與碳酸氫鈉的檢驗、提純(1)在有HCO3-存在時，如何檢驗溶液中是否含CO32-？【思路分析】可以利用CO32-與Ca2+或者Ba2+生成難溶性沉淀，加入CaCl2或BaCl2溶液后通過有無沉淀生成加以檢驗。但是不能使用Ca(OH)2或Ba(OH)2溶液進行檢驗。提示：加入CaCl2或BaCl2溶液，若產(chǎn)生沉淀，過濾，洗滌沉淀后，向沉淀中加稀鹽酸，若產(chǎn)生無色無味且能使澄清石灰水變渾濁的氣體，則原溶液中含CO32-；若加入CaCl2溶液或BaCl2溶液不產(chǎn)生沉淀，則原溶液中不含CO32-。,(2)在有CO32-存在時，如何檢驗溶液中是否含HCO3-？【精講點撥】檢驗HCO3-通常用鹽酸，但是CO32-也可以與酸反應(yīng)生成氣體，加入酸之前需先加入足量的CaCl2溶液或BaCl2溶液將其沉淀完全，過濾后再加入鹽酸。提示：應(yīng)先加入足量的CaCl2溶液或BaCl2溶液，靜置后取上層清液，然后再向清液中滴加稀鹽酸，看是否產(chǎn)生無色無味且能使澄清石灰水變渾濁的氣體,若產(chǎn)生,則原溶液中含HCO3-,若不產(chǎn)生,則原溶液中不含HCO3-。,(3)如何除去固體Na2CO3中的NaHCO3雜質(zhì)？【思路分析】NaHCO3受熱分解的產(chǎn)物是碳酸鈉固體、二氧化碳?xì)怏w和水蒸氣，可以通過加熱的方法除去。提示：利用碳酸氫鈉受熱分解生成碳酸鈉、二氧化碳、水的性質(zhì)，將含有雜質(zhì)的碳酸鈉充分加熱至質(zhì)量不再減少，即可除去混有的碳酸氫鈉雜質(zhì)。,1．Na2CO3與NaHCO3相互轉(zhuǎn)化寫出上述轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式：(1)Na2CO3NaHCO3。①___________________________②________________________________(2)NaHCO3Na2CO3。①___________________________②___________________________,,Na2CO3+CO2+H2O====2NaHCO3,Na2CO3+HCl(少量)====NaCl+NaHCO3,,NaHCO3+NaOH====Na2CO3+H2O,2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,2．NaHCO3和Ca(OH)2的反應(yīng)方程式(1)少量的Ca(OH)2。__________________________________________________(2)足量的Ca(OH)2。__________________________________________________,2NaHCO3+Ca(OH)2====Na2CO3+CaCO3↓+2H2O,NaHCO3+Ca(OH)2====NaOH+CaCO3↓+H2O,【典題訓(xùn)練】下面關(guān)于Na2CO3和NaHCO3性質(zhì)的敘述，正確的是()A．受熱時NaHCO3比Na2CO3穩(wěn)定B．在水中NaHCO3比Na2CO3溶解度大C．質(zhì)量相等的Na2CO3和NaHCO3分別與足量鹽酸反應(yīng)，NaHCO3放出的CO2比Na2CO3多D．物質(zhì)的量相等的Na2CO3和NaHCO3分別與足量鹽酸反應(yīng)，放出CO2的物質(zhì)的量之比為2∶1,【解析】選C。NaHCO3受熱容易分解，因此A項錯誤；Na2CO3和NaHCO3均可溶于水，前者的溶解度稍大些，B項錯誤；等質(zhì)量的Na2CO3和NaHCO3與足量鹽酸充分反應(yīng)時，NaHCO3生成的氣體多，C項正確；而等物質(zhì)的量的Na2CO3和NaHCO3完全反應(yīng)生成的CO2的物質(zhì)的量之比應(yīng)為1∶1，D項錯誤。,【互動探究】若向飽和Na2CO3溶液中通入足量CO2氣體，有何現(xiàn)象發(fā)生？提示：溶液變渾濁。向飽和Na2CO3溶液中通入足量CO2氣體時發(fā)生以下反應(yīng)：Na2CO3+CO2+H2O====2NaHCO3，該反應(yīng)中溶質(zhì)質(zhì)量增加、溶劑質(zhì)量減小，且由于NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，故會有NaHCO3晶體析出。,【變式備選】將含0．1molHCl的稀鹽酸逐滴加入含10．6gNa2CO3的稀溶液中，與10．6gNa2CO3投入含0．1molHCl的稀鹽酸相比，能否生成等量的CO2氣體？提示：不相等。當(dāng)向Na2CO3的稀溶液中逐滴加入稀鹽酸時，此時反應(yīng)是：CO32-+H+====HCO3-，HCl與Na2CO3恰好反應(yīng)，所以此時沒有氣體生成；而向稀鹽酸中加入Na2CO3的稀溶液時，開始發(fā)生的反應(yīng)是：CO32-+2H+====CO2↑+H2O，因此開始即有氣體生成，由于鹽酸不足，碳酸鈉過量，因此生成的CO2為0．05mol。,一、選擇題1．兩種互為同素異形體的物質(zhì)是()A．氧氣和二氧化錳B．雙氧水和水C．紅磷和五氧化二磷D．C60和石墨,【解析】選D。氧氣是由氧元素組成的物質(zhì)，屬于單質(zhì)，而二氧化錳是由錳和氧兩種元素組成的物質(zhì)，屬于化合物，故A錯誤；雙氧水和水都是由H和O兩種元素組成的物質(zhì)，都屬于化合物，故B錯誤；紅磷是由磷元素組成的物質(zhì)，屬于單質(zhì)，而五氧化二磷是由P和O兩種元素組成的物質(zhì)，屬于化合物，故C錯誤；C60和石墨都是由碳元素組成的物質(zhì)，都屬于單質(zhì)，為同素異形體，故D正確。,2．純堿和小蘇打是廚房中兩種常見的日用品，它們都是白色固體。下列區(qū)分這兩種物質(zhì)的方法正確的是()A．分別用炒鍋加熱兩種樣品，全部分解揮發(fā)，沒有殘留物的是小蘇打B．放入水中，能溶于水的為小蘇打C．等質(zhì)量的碳酸鈉和碳酸氫鈉分別與足量的鹽酸反應(yīng)，前者產(chǎn)生二氧化碳少D．先將兩樣品配成溶液，再分別加入石灰水，無白色沉淀生成的是小蘇打,【解析】選C。NaHCO3分解后生成Na2CO3，也有殘留物，A錯。Na2CO3和NaHCO3均能溶于水且均能與Ca(OH)2反應(yīng)生成沉淀，B、D均錯。,3．在10mL0．01molL-1的純堿溶液中，不斷攪拌并逐滴加入1．2mL0．05molL-1的鹽酸，完全反應(yīng)后，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成CO2的體積為()A．1．344mLB．0mLC．2．24mLD．0．67mL【解析】選B。Na2CO3的物質(zhì)的量為0．0001mol,HCl的物質(zhì)的量為0．00006mol,向Na2CO3的稀溶液中逐滴加入稀鹽酸時，開始的反應(yīng)是：CO32-＋H+====HCO3-，因為鹽酸不足，所以此時沒有氣體生成。,【規(guī)律方法】Na2CO3溶液與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體情況的分析Na2CO3溶液與鹽酸相互滴加時，滴加順序不同，產(chǎn)生CO2的量可能相同，也可能不同，可用下述方法快速判斷產(chǎn)生氣體情況：(1)當(dāng)n(HCl)≥2n(Na2CO3)時，無論如何滴加，產(chǎn)生的CO2氣體一樣多；(2)當(dāng)n(HCl)<2n(Na2CO3)時，把Na2CO3溶液滴到鹽酸中產(chǎn)生的CO2氣體多。,4．(雙選)能用來鑒別Na2CO3和NaHCO3兩種白色固體的方法的是()A．分別取少量放入試管中加熱，觀察能否產(chǎn)生使澄清石灰水變渾濁的氣體B．分別取少量加入到澄清石灰水中，觀察有無沉淀生成C．分別取少量溶于水后，滴入足量鹽酸觀察有無氣體生成D．分別取少量溶于水后，滴入CaCl2溶液觀察有無沉淀生成,【解析】選A、D。2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑，Na2CO3受熱不分解，A正確；Na2CO3和NaHCO3均能與澄清石灰水反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀，Na2CO3+Ca(OH)2====CaCO3↓+2NaOH，2NaHCO3+Ca(OH)2====CaCO3↓+Na2CO3+2H2O，B錯誤；Na2CO3和NaHCO3均能與足量鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體，Na2CO3+2HCl====2NaCl+H2O+CO2↑，NaHCO3+HCl====NaCl+H2O+CO2↑，C錯誤；Na2CO3+CaCl2====CaCO3↓+2NaCl，NaHCO3與CaCl2溶液不反應(yīng)，D正確。,5．現(xiàn)有NaOH、Na2CO3和Ba(OH)2三種無色溶液，用一種試劑就可將它們鑒別出來，這種試劑是()A．HClB．H2SO4C．Na2SO4D．CaCl2,【解析】選B。向NaOH、Na2CO3和Ba(OH)2三種無色溶液中分別加入上述四種物質(zhì)的現(xiàn)象如下：,6．1mol過氧化鈉與2mol碳酸氫鈉固體混合后，在密閉容器中加熱充分反應(yīng)，排出氣體物質(zhì)后冷卻，殘留的固體物質(zhì)是()A．Na2CO3B．Na2O2、Na2CO3C．NaOH、Na2CO3D．Na2O2、NaOH、Na2CO3,【解析】選A。NaHCO3受熱分解產(chǎn)生CO2和H2O兩種氣體，Na2O2先與CO2反應(yīng)，再與H2O反應(yīng)，其反應(yīng)關(guān)系如下：2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑2mol1mol1mol1mol2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O21mol1mol1mol故殘留固體為2molNa2CO3。,二、非選擇題7．實驗室中氫氧化鈉溶液在空氣中放置，因密封不好會變質(zhì)，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為_________________________；為了檢測一瓶氫氧化鈉溶液是否已變質(zhì)，可取少量該溶液向其中加入_______________，若有_______________現(xiàn)象發(fā)生，則說明燒堿溶液已經(jīng)變質(zhì)。為了除去燒堿溶液中的雜質(zhì)，應(yīng)加入適量的_______________，并進行過濾。,【解析】氫氧化鈉容易吸收空氣中的CO2生成碳酸鈉，反應(yīng)的離子方程式為2OH－＋CO2====CO32-＋H2O；檢測氫氧化鈉溶液是否變質(zhì)，即檢驗氫氧化鈉溶液中是否含有碳酸鈉，可選用氯化鈣溶液、氫氧化鈣溶液或者氯化鋇溶液、氫氧化鋇溶液，若有白色沉淀生成，則證明氫氧化鈉中含有碳酸鈉。答案：2OH－＋CO2====CO32-＋H2O氯化鈣溶液或氫氧化鈣溶液(其他合理答案也可)白色沉淀氫氧化鈣溶液,8．有一包白色粉末可能由K2SO4、NaHCO3、BaCl2、FeCl3、KCl五種物質(zhì)中的某幾種組成，現(xiàn)進行如下實驗：①將白色粉末加水溶解，得無色溶液。②向①中所得的無色溶液中加入NaOH溶液，觀察到有白色沉淀A生成，過濾后，向濾液中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，又得到白色沉淀B。根據(jù)上述現(xiàn)象判斷：(1)A的化學(xué)式是__________，B的化學(xué)式是__________。(2)原白色粉末中一定含有_________，可能含有_________。,【解析】白色粉末溶于水得無色溶液，說明沒有FeCl3，加入NaOH溶液生成白色沉淀，說明含有NaHCO3、BaCl2，白色沉淀A為BaCO3，由于K2SO4可與BaCl2生成沉淀，故K2SO4不存在；溶液中加AgNO3溶液后生成的白色沉淀應(yīng)為AgCl，KCl不確定。答案：(1)BaCO3AgCl(2)NaHCO3、BaCl2KCl,9．某活動課程小組擬用50mLNaOH溶液吸收CO2氣體，制備Na2CO3溶液。為了防止通入過量的CO2氣體生成NaHCO3，設(shè)計了如下實驗步驟：a．取25mLNaOH溶液吸收過量的CO2氣體，至CO2氣體不再溶解；b．小火煮沸溶液1min～2min，趕走溶解在溶液中的CO2氣體；c．在得到的溶液中加入另一半(25mL)NaOH溶液，使其充分混合反應(yīng)。,(1)此方案能制得較純凈的Na2CO3，寫出c步驟的離子方程式________________________________________________。此方案第一步的實驗裝置如圖所示：,(2)加入反應(yīng)物前，如何檢驗整個裝置的氣密性：_________。(3)若用大理石與鹽酸制CO2，則裝置B中盛放的試劑是___________，作用是_______________________________。(4)在實驗室通常制法中，裝置A還可作為下列_________(填序號)氣體的發(fā)生裝置。①O2②H2③Cl2④HCl(5)已知所用NaOH溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%，室溫下該溶液密度為1．44gmL-1，假設(shè)反應(yīng)前后溶液的體積不變，不考慮實驗誤差，計算用此種方法制備所得Na2CO3溶液的物質(zhì)的量濃度為__________molL-1。,【解析】(1)NaOH溶液吸收過量的CO2氣體后生成NaHCO3，然后與等量的NaOH溶液混合后發(fā)生反應(yīng)：NaHCO3＋NaOH====Na2CO3＋H2O。(2)方法一：用止水夾夾住B、C間的乳膠管，然后從長頸漏斗中注入一定量的水，使長頸漏斗中的水面高于錐形瓶內(nèi)的水面。過一會兒，觀察長頸漏斗內(nèi)與錐形瓶中的液面差，若保持不變，說明裝置不漏氣。,方法二：用止水夾夾住A、B間的乳膠管，先檢查A的氣密性：塞緊橡皮塞，從長頸漏斗注入一定量的水，使長頸漏斗中的水面高于錐形瓶內(nèi)的水面，停止加水后，長頸漏斗內(nèi)與錐形瓶中的液面差保持不變，說明裝置不漏氣。然后檢查B的氣密性：向燒杯中注入少量水，使導(dǎo)管口浸入水中，雙手捂住廣口瓶片刻有氣泡冒出，松開手后，有少量水進入導(dǎo)管形成水柱，說明裝置不漏氣。,(3)用大理石與鹽酸制取的CO2中含有HCl氣體，可以通過飽和NaHCO3溶液除去；(4)裝置A適用于固體與液體或者液體與液體在常溫下制取氣體，實驗室通常用二氧化錳常溫下催化過氧化氫的分解來制取O2或者用稀鹽酸與鋅常溫下反應(yīng)來制取H2，而Cl2、HCl的制取均需要加熱；(5)溶液中共含有NaOH的物質(zhì)的量為50mL1．44gmL-140%40gmol-1=0．72mol，根據(jù)鈉原子守恒可知Na2CO3的物質(zhì)的量為0．36mol，則所得Na2CO3溶液的物質(zhì)的量濃度為0．36mol0．05L=7．2molL-1。,答案：(1)HCO3－＋OH－====CO32－＋H2O(2)方法一：可一次檢查A、B的氣密性：用止水夾夾住B、C間的乳膠管，然后從長頸漏斗中注入一定量的水，使長頸漏斗中的水面高于錐形瓶內(nèi)的水面。過一會兒，觀察長頸漏斗內(nèi)與錐形瓶中的液面差，若保持不變，說明裝置不漏氣,方法二：可分別檢查A、B的氣密性：用止水夾夾住A、B間的乳膠管，先檢查A的氣密性：塞緊橡皮塞，從長頸漏斗注入一定量的水，使長頸漏斗中的水面高于錐形瓶內(nèi)的水面，停止加水后，長頸漏斗內(nèi)與錐形瓶中的液面差保持不變，說明裝置不漏氣。然后檢查B的氣密性：向燒杯中注入少量水，使導(dǎo)管口浸入水中，雙手捂住廣口瓶片刻有氣泡冒出，松開手后，有少量水進入導(dǎo)管形成水柱，說明裝置不漏氣(3)飽和碳酸氫鈉溶液吸收HCl氣體(4)①②(5)7．2,