全程学习方略学高中化学 3.1.1 多种多样的碳单质 广泛存在的含碳化合物(探究导学课型)课件 鲁科必修1.ppt
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1、第1课时 多种多样的碳单质 广泛存在 的含碳化合物 1 1了解同素异形体的概念。了解同素异形体的概念。2 2知道含碳元素的化合物种类繁多,一般分为含碳的无机化知道含碳元素的化合物种类繁多,一般分为含碳的无机化合物与有机化合物两大类。合物与有机化合物两大类。3 3通过活动探究认识碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质,初步体通过活动探究认识碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质,初步体会它们性质的差异。会它们性质的差异。碳酸钠与碳酸氢钠的性质。碳酸钠与碳酸氢钠的性质。一、多种多样的碳单质一、多种多样的碳单质1 1同素异形体同素异形体由由_元素组成的元素组成的_不同的几种单质。不同的几种单质。同一种同一种性质性质2 2碳
2、的同素异形体碳的同素异形体物质物质内容内容金刚石金刚石(C)(C)石墨石墨(C)(C)C C6060外观外观 _结构结构由由_体体构成的构成的_状结构状结构由由_形构成形构成的的_状结构状结构由由_形和形和_形排列而形排列而成的成的_状分子状分子 硬度硬度_,在纸上,在纸上可留痕迹可留痕迹导电性导电性_无色透明晶体无色透明晶体深灰色、不透明深灰色、不透明的片状固体的片状固体灰黑色固体灰黑色固体正四面正四面空间网空间网正六边正六边平面层平面层正五边正五边正六边正六边足球足球很大很大质软质软不导电不导电良好良好不导电不导电二、广泛存在的含碳化合物二、广泛存在的含碳化合物1 1种类繁多的含碳化合物种
3、类繁多的含碳化合物 有机物:如有机物:如_等。等。氧化物:如氧化物:如_等。等。碳酸盐:碳酸盐:MgCOMgCO3 3、FeCOFeCO3 3无无机机物物蛋白质、淀粉、甲烷蛋白质、淀粉、甲烷COCO、COCO2 2用连线的方式找出下列每种物质所对应的化学式用连线的方式找出下列每种物质所对应的化学式2 2NaNa2 2COCO3 3和和NaHCONaHCO3 3 物质物质内容内容 碳碳 酸酸 钠钠 碳碳 酸酸 氢氢 钠钠 化化 学学 式式 俗名俗名 颜色状态颜色状态 溶溶 解解 性性 稳稳 定定 性性 NaNa2 2COCO3 3 NaHCONaHCO3 3 苏打苏打/纯碱纯碱 小苏打小苏打 白
4、色固体白色固体 白色固体白色固体 易溶于水易溶于水 易溶易溶(比比NaNa2 2COCO3 3溶解度小溶解度小)稳定,受热难分解稳定,受热难分解 受热分解,化学方程式为受热分解,化学方程式为2NaHCO2NaHCO3 3 Na Na2 2COCO3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2 =物质物质内容内容 碳碳 酸酸 钠钠 碳碳 酸酸 氢氢 钠钠 与盐酸反应与盐酸反应 与与Ca(OH)Ca(OH)2 2反应反应NaNa2 2COCO3 3+2HCl+2HCl=2NaCl+H2NaCl+H2 2O+COO+CO2 2NaHCONaHCO3 3+HCl+HCl=NaCl+HNaCl+H2 2O+
5、COO+CO2 2NaNa2 2COCO3 3+Ca(OH)+Ca(OH)2 2=CaCOCaCO3 3+2NaOH+2NaOH2NaHCO2NaHCO3 3+Ca(OH)+Ca(OH)2 2=CaCO=CaCO3 3+Na+Na2 2COCO3 3+2H+2H2 2O O1 1有单质参与或生成的化学反应一定是氧化还原反应吗?有单质参与或生成的化学反应一定是氧化还原反应吗?提示:提示:不一定。置换反应属于氧化还原反应,而同素异形体之不一定。置换反应属于氧化还原反应,而同素异形体之间的转化属于非氧化还原反应,如金刚石和石墨之间的转化。间的转化属于非氧化还原反应,如金刚石和石墨之间的转化。2 2能
6、否用能否用Ca(OH)Ca(OH)2 2或者或者Ba(OH)Ba(OH)2 2鉴别鉴别COCO3 32-2-和和HCOHCO3 3-?提示:提示:不能。含有不能。含有COCO3 32-2-或者或者HCOHCO3 3-的溶液中加入的溶液中加入Ca(OH)Ca(OH)2 2或者或者Ba(OH)Ba(OH)2 2均有白色沉淀生成,应该使用均有白色沉淀生成,应该使用CaClCaCl2 2或者或者BaClBaCl2 2溶液。溶液。一、同素异形体的性质及转化一、同素异形体的性质及转化璀璨夺目的钻石与不起眼的石墨一样都是由碳元素形成的,在璀璨夺目的钻石与不起眼的石墨一样都是由碳元素形成的,在超导领域有着重要
7、应用的足球烯其组成元素也是碳元素。超导领域有着重要应用的足球烯其组成元素也是碳元素。1 1同一种元素构成的物质一定是纯净物吗?同一种元素构成的物质一定是纯净物吗?【思路分析思路分析】同一种元素可能形成多种同素异形体,多种单质同一种元素可能形成多种同素异形体,多种单质形成混合物。形成混合物。提示:提示:不一定。可能是纯净物也可能是混合物,如金刚石和石不一定。可能是纯净物也可能是混合物,如金刚石和石墨的混合物。墨的混合物。2 2组成元素相同的物质一定是同素异形体吗?组成元素相同的物质一定是同素异形体吗?【思路分析思路分析】同素异形体是由同一元素形成的不同单质,而组同素异形体是由同一元素形成的不同单
8、质,而组成元素相同的物质也可能是不同的化合物。成元素相同的物质也可能是不同的化合物。提示:提示:不一定。同素异形体研究的对象是单质,而不是化合物,不一定。同素异形体研究的对象是单质,而不是化合物,也不是混合物。如也不是混合物。如COCO、COCO2 2虽然其组成元素相同,但它们不是虽然其组成元素相同,但它们不是单质,故不是同素异形体。金刚石和石墨组成的混合物只由碳单质,故不是同素异形体。金刚石和石墨组成的混合物只由碳元素组成,与元素组成,与C C6060也不能互称同素异形体。也不能互称同素异形体。1 1构成同素异形体的三个要素构成同素异形体的三个要素(1)(1)从物质类别方面看:都属于从物质类
9、别方面看:都属于_。(2)(2)从元素组成方面看:由从元素组成方面看:由_组成。组成。(3)(3)从物质性质方面看:从物质性质方面看:_。2 2构成同素异形体的两种形式构成同素异形体的两种形式(1)(1)单质中原子的排列方式不同,如金刚石、石墨、足球烯。单质中原子的排列方式不同,如金刚石、石墨、足球烯。(2)(2)单质中原子数目不同单质中原子数目不同(如如O O2 2和和O O3 3)。单质单质同一种元素同一种元素性质不同性质不同【典题训练典题训练】近年来,科学家在氦的气氛中给石墨通电,使石墨挥发,在石近年来,科学家在氦的气氛中给石墨通电,使石墨挥发,在石墨挥发的黑烟中发现了墨挥发的黑烟中发现
10、了C C6060,它的金属渗入物具有超导性质。北,它的金属渗入物具有超导性质。北京大学首先将京大学首先将C C6060渗锡,获超导转变温度为渗锡,获超导转变温度为37 K37 K的好成绩。试回的好成绩。试回答下列各题:答下列各题:(1)(1)下列关于下列关于C C6060叙述正确的是叙述正确的是_。A A是一种新型化合物是一种新型化合物B B是碳元素的一种同素异形体是碳元素的一种同素异形体C C摩尔质量是摩尔质量是720720(2)(2)最近日本科学家认为世界上还存在着另一种最近日本科学家认为世界上还存在着另一种“分子足球分子足球”N N6060,它与,它与C C6060结构相似,并且在高温下
11、或机械撞击后,其中结构相似,并且在高温下或机械撞击后,其中积蓄的巨大能量会在一瞬间释放出来,对于积蓄的巨大能量会在一瞬间释放出来,对于C C6060和和N N6060,下列说,下列说法正确的是法正确的是_。A AN N6060没有同素异形体没有同素异形体B BC C6060和和N N6060均可做新型能源材料均可做新型能源材料C CN N6060的化学性质稳定,可充入灯泡内做保护气的化学性质稳定,可充入灯泡内做保护气【解题指南解题指南】解答该题时要注意以下两点:解答该题时要注意以下两点:(1)(1)判断该物质的组成元素,判断应该属于单质还是化合物。判断该物质的组成元素,判断应该属于单质还是化合
12、物。(2)(2)注意题干中的条件,如注意题干中的条件,如“高温下高温下”、“巨大能量巨大能量”等关于等关于该新物质的有关性质的描述。该新物质的有关性质的描述。【解析解析】(1)C(1)C6060的组成元素只有碳元素,因此是碳的一种同素的组成元素只有碳元素,因此是碳的一种同素异形体,不属于化合物,其摩尔质量为异形体,不属于化合物,其摩尔质量为720 gmol720 gmol-1-1。(2)(2)自然界中广泛存在的自然界中广泛存在的N N2 2与与N N6060均是由氮元素形成的,二者属均是由氮元素形成的,二者属于同素异形体,但是于同素异形体,但是N N6060在高温下会释放大量能量,因此不适合在
13、高温下会释放大量能量,因此不适合做灯泡内保护气,而与做灯泡内保护气,而与C C6060一样适合做新型能源材料。一样适合做新型能源材料。答案:答案:(1)B (2)B(1)B (2)B二、碳酸钠与碳酸氢钠二、碳酸钠与碳酸氢钠结合下表所提供的内容,完成以下探究问题结合下表所提供的内容,完成以下探究问题 NaNa2 2COCO3 3NaHCONaHCO3 3加盐酸加盐酸 现象现象 有气体生成有气体生成有气体生成有气体生成解释解释 COCO3 32-2-+2H+2H+=COCO2 2+H+H2 2O O HCOHCO3 3-+H+H+=COCO2 2+H+H2 2O O 加热加热现象现象无现象无现象有
14、气体生成有气体生成解释解释2NaHCO2NaHCO3 3 Na Na2 2COCO3 3+COCO2 2+H+H2 2O O 加石加石灰水灰水现象现象生成白色沉淀生成白色沉淀生成白色沉淀生成白色沉淀解释解释COCO3 32-2-+Ca+Ca2+2+=CaCOCaCO3 3 2HCO2HCO3 3-+Ca+Ca2+2+2OH+2OH-=COCO3 32-2-+CaCO+CaCO3 3+2H+2H2 2O O =1 1碳酸钠与碳酸氢钠的性质碳酸钠与碳酸氢钠的性质(1)(1)碳酸钠、碳酸氢钠固体与等浓度等体积足量盐酸反应时现碳酸钠、碳酸氢钠固体与等浓度等体积足量盐酸反应时现象有何异同?象有何异同?【
15、精讲点拨精讲点拨】碳酸钠与盐酸的反应可以分两步:碳酸钠与盐酸的反应可以分两步:第一步第一步:COCO3 32-2-+H+H+=HCO=HCO3 3-,第二步:第二步:HCOHCO3 3-+H+H+=CO=CO2 2+H+H2 2O O。提示:提示:相同点是均可以与盐酸反应生成二氧化碳气体,不同点相同点是均可以与盐酸反应生成二氧化碳气体,不同点是碳酸氢钠产生二氧化碳的速率快,反应更剧烈。是碳酸氢钠产生二氧化碳的速率快,反应更剧烈。(2)(2)碳酸钠与碳酸氢钠能否相互转化?碳酸钠与碳酸氢钠能否相互转化?【思路分析思路分析】碳酸钠与适量酸或者二氧化碳和水反应生成碳酸碳酸钠与适量酸或者二氧化碳和水反应
16、生成碳酸氢钠,而碳酸氢钠加热分解或者与碱反应生成碳酸钠。氢钠,而碳酸氢钠加热分解或者与碱反应生成碳酸钠。提示:提示:能。向碳酸钠溶液中通入足量能。向碳酸钠溶液中通入足量COCO2 2,可以生成碳酸氢钠,可以生成碳酸氢钠,将碳酸氢钠固体充分加热使其分解可以得到碳酸钠。将碳酸氢钠固体充分加热使其分解可以得到碳酸钠。2 2碳酸钠与碳酸氢钠的检验、提纯碳酸钠与碳酸氢钠的检验、提纯(1)(1)在有在有HCOHCO3 3-存在时,如何检验溶液中是否含存在时,如何检验溶液中是否含COCO3 32-2-?【思路分析思路分析】可以利用可以利用COCO3 32-2-与与CaCa2+2+或者或者BaBa2+2+生成
17、难溶性沉淀,生成难溶性沉淀,加入加入CaClCaCl2 2或或BaClBaCl2 2溶液后通过有无沉淀生成加以检验。但是不溶液后通过有无沉淀生成加以检验。但是不能使用能使用Ca(OH)Ca(OH)2 2或或Ba(OH)Ba(OH)2 2溶液进行检验。溶液进行检验。提示:提示:加入加入CaClCaCl2 2或或BaClBaCl2 2溶液,若产生沉淀,过滤,洗涤沉淀溶液,若产生沉淀,过滤,洗涤沉淀后,向沉淀中加稀盐酸,若产生无色无味且能使澄清石灰水变后,向沉淀中加稀盐酸,若产生无色无味且能使澄清石灰水变浑浊的气体,则原溶液中含浑浊的气体,则原溶液中含COCO3 32-2-;若加入;若加入CaClC
18、aCl2 2溶液或溶液或BaClBaCl2 2溶溶液不产生沉淀,则原溶液中不含液不产生沉淀,则原溶液中不含COCO3 32-2-。(2)(2)在有在有COCO3 32-2-存在时,如何检验溶液中是否含存在时,如何检验溶液中是否含HCOHCO3 3-?【精讲点拨精讲点拨】检验检验HCOHCO3 3-通常用盐酸,但是通常用盐酸,但是COCO3 32-2-也可以与酸反应也可以与酸反应生成气体,加入酸之前需先加入足量的生成气体,加入酸之前需先加入足量的CaClCaCl2 2溶液或溶液或BaClBaCl2 2溶液溶液将其沉淀完全,过滤后再加入盐酸。将其沉淀完全,过滤后再加入盐酸。提示:提示:应先加入足量
19、的应先加入足量的CaClCaCl2 2溶液或溶液或BaClBaCl2 2溶液,静置后取上层溶液,静置后取上层清液,然后再向清液中滴加稀盐酸,看是否产生无色无味且能清液,然后再向清液中滴加稀盐酸,看是否产生无色无味且能使澄清石灰水变浑浊的气体使澄清石灰水变浑浊的气体,若产生若产生,则原溶液中含则原溶液中含HCOHCO3 3-,若不若不产生产生,则原溶液中不含则原溶液中不含HCOHCO3 3-。(3)(3)如何除去固体如何除去固体NaNa2 2COCO3 3中的中的NaHCONaHCO3 3杂质?杂质?【思路分析思路分析】NaHCONaHCO3 3受热分解的产物是碳酸钠固体、二氧化碳受热分解的产物
20、是碳酸钠固体、二氧化碳气体和水蒸气,可以通过加热的方法除去。气体和水蒸气,可以通过加热的方法除去。提示:提示:利用碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳、水的性利用碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳、水的性质,将含有杂质的碳酸钠充分加热至质量不再减少,即可除去质,将含有杂质的碳酸钠充分加热至质量不再减少,即可除去混有的碳酸氢钠杂质。混有的碳酸氢钠杂质。1 1NaNa2 2COCO3 3与与NaHCONaHCO3 3相互转化相互转化写出上述转化的化学方程式:写出上述转化的化学方程式:(1)Na(1)Na2 2COCO3 3 NaHCONaHCO3 3。_(2)NaHCO(2)NaHCO3 3 N
21、aNa2 2COCO3 3。_NaNa2 2COCO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O O=2NaHCO2NaHCO3 3NaNa2 2COCO3 3+HCl(+HCl(少量少量)=NaCl+NaHCONaCl+NaHCO3 3NaHCONaHCO3 3+NaOH+NaOH=NaNa2 2COCO3 3+H+H2 2O O2NaHCO2NaHCO3 3 NaNa2 2COCO3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2=2 2NaHCONaHCO3 3和和Ca(OH)Ca(OH)2 2的反应方程式的反应方程式(1)(1)少量的少量的Ca(OH)Ca(OH)2 2。_(2)(2)足量的足量的
22、Ca(OH)Ca(OH)2 2。_2NaHCO2NaHCO3 3+Ca(OH)+Ca(OH)2 2=NaNa2 2COCO3 3+CaCO+CaCO3 3+2H+2H2 2O ONaHCONaHCO3 3+Ca(OH)+Ca(OH)2 2=NaOH+CaCO=NaOH+CaCO3 3+H+H2 2O O【典题训练典题训练】下面关于下面关于NaNa2 2COCO3 3和和NaHCONaHCO3 3性质的叙述,正确的是性质的叙述,正确的是()()A A受热时受热时NaHCONaHCO3 3比比NaNa2 2COCO3 3稳定稳定B B在水中在水中NaHCONaHCO3 3比比NaNa2 2COCO
23、3 3溶解度大溶解度大C C质量相等的质量相等的NaNa2 2COCO3 3和和NaHCONaHCO3 3分别与足量盐酸反应,分别与足量盐酸反应,NaHCONaHCO3 3放出放出的的COCO2 2比比NaNa2 2COCO3 3多多D D物质的量相等的物质的量相等的NaNa2 2COCO3 3和和NaHCONaHCO3 3分别与足量盐酸反应,放出分别与足量盐酸反应,放出COCO2 2的物质的量之比为的物质的量之比为2121【解析解析】选选C C。NaHCONaHCO3 3受热容易分解,因此受热容易分解,因此A A项错误;项错误;NaNa2 2COCO3 3和和NaHCONaHCO3 3均可溶
24、于水,前者的溶解度稍大些,均可溶于水,前者的溶解度稍大些,B B项错误;等质量项错误;等质量的的NaNa2 2COCO3 3和和NaHCONaHCO3 3与足量盐酸充分反应时,与足量盐酸充分反应时,NaHCONaHCO3 3生成的气体生成的气体多,多,C C项正确;而等物质的量的项正确;而等物质的量的NaNa2 2COCO3 3和和NaHCONaHCO3 3完全反应生成的完全反应生成的COCO2 2的物质的量之比应为的物质的量之比应为1111,D D项错误。项错误。一、选择题一、选择题1 1两种互为同素异形体的物质是两种互为同素异形体的物质是()()A A氧气和二氧化锰氧气和二氧化锰B B双氧
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