第3章自然界中的元素第1節碳的多樣性第1課時碳的單質和化合物主備人:李超審核人：使用時間:編號：3-1-1班級：姓名：【學習目標】1.能記住同素異形體的概念，知道碳的三種同素異形體，它們的物理性質有較大的差別，導致物理性質相異的主要原因是碳原子的排列方式不同。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和有機化合物兩大類，通過活動探究認識碳酸鈉和碳酸氫鈉的主要性質，初步體會它們性質的差異。【學習重難點】碳酸鈉和碳酸氫鈉的化學性質【學法指導】自主學習合作探究知識點一多種多樣的碳單質【互動探究】1．自然界中的碳元素既有游離態又有化合態，舉例說明哪些物質中碳元素以游離態存在？哪些物質中碳元素以化合態存在？2．下面分別是石墨、金剛石和C60的圖片將三者的對比填入下表中。物質性質金剛石(C)石墨(C)C60外觀無色透明晶體______色、不透明的片狀固體灰黑色固體結構由__________構成的__________結構由____________構成的______結構由________和____________排列而成的“________________________________________________________________________”分子硬度很大____，在紙上可留痕跡導電性不導電良好不導電3.同素異形體是指由同一種元素組成的性質不同的幾種單質。根據所學知識，你認為形成同素異形體的原因是什么？你能證明金剛石和石墨是同素異形體嗎？如何證明？4．同素異形體之間的轉化是否屬于氧化還原反應？以O2與O3之間的轉化為例加以說明。【達標檢測】1．下列說法中正確的是()A．木炭和石墨都是由碳元素組成的純凈物B．石墨能導電，木炭有吸附能力C．造成金剛石和石墨物理性質的差異是由于組成兩種物質的元素不同D．C60是一種新型化合物知識點二廣泛存在的含碳化合物【探究活動】1．下列含碳元素的物質中，哪些屬于有機物？哪些屬于無機物？(1)酒精(2)二氧化碳(3)甲烷(4)大理石(5)淀粉(6)碳酸鎂(7)小蘇打2.如上圖，按裝置進行實驗準備，然后將球泡內的等質量的碳酸鈉和碳酸氫鈉的粉末同時倒入等體積、等濃度的稀鹽酸中。仔細觀察實驗，完成下列填空。(1)實驗現象：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)反應的化學方程式：________________________________________________________________________；________________________________________________________________________。(3)離子方程式：_________________________________________________________；________________________________________________________________________。(4)問題思考①為什么Na2CO3與稀鹽酸的反應不如NaHCO3與稀鹽酸的反應劇烈？②滴加鹽酸后產生無色無味且能使澄清石灰水變渾濁的氣體的溶液中是否一定含有COeq\o\al(2－,3)？3.實驗裝置：如右圖，用大試管盛裝固體進行加熱，用澄清石灰水對產物進行檢驗。實驗步驟：①按裝置圖進行儀器連接，②在燒杯內加入水，用酒精燈微熱大試管進行氣密性檢驗，③在大試管中裝入NaHCO3固體(或Na2CO3固體)，在燒杯內加入澄清石灰水，④用酒精燈加熱藥品，觀察實驗現象。(1)實驗現象：_____________________________________________________________________________________________________________________________。(2)結論：_________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)化學方程式：_________________________________________________________________________________________________________________________________。4．實驗：將Ba(OH)2溶液分別滴入Na2CO3溶液和NaHCO3溶液中。(1)實驗現象：________________。(2)反應的化學方程式：______________________________________________________________________；________________________________________________________________________。(3)離子方程式：Ba2＋＋COeq\o\al(2－,3)=BaCO3↓；2HCOeq\o\al(－,3)＋Ba2＋＋2OH－=BaCO3↓＋2H2O＋COeq\o\al(2－,3)。5．實驗：將BaCl2溶液分別逐滴滴入Na2CO3和NaHCO3溶液中。(1)實驗現象：___________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)反應的化學方程式：___________________________________________________________________________________________________________________________。(3)離子方程式：_________________________________________________________________________________________________________________________。6．綜合以上分析將Na2CO3和NaHCO3的比較填入下表物質內容碳酸鈉碳酸氫鈉化學式俗名______或______顏色、狀態____色____體____色____體溶解性____溶于水______溶于水，但溶解度比同溫下Na2CO3的______穩定性不穩定、受熱分解，化學方程式為________________________________________________________________________與鹽酸反應NaHCO3＋HCl=NaCl＋CO2↑＋H2O與NaOH反應不反應主要用途玻璃、造紙發酵粉、治胃病相互轉化Na2CO3NaHCO3【達標檢測】2．下列關于Na2CO3和NaHCO3的說法正確的是()A．Na2CO3比NaHCO3更易溶于水B．NaHCO3比Na2CO3穩定C．石灰水能和Na2CO3反應，不能與NaHCO3反應D．等物質的量的Na2CO3和NaHCO3與足量鹽酸反應，消耗鹽酸的物質的量之比為1∶2【知識鏈接】1．同素異形體的判斷要注意三個要點(1)必須由同一元素組成；(2)必須是不同的單質；(3)必須結構不同。例如：金剛石、石墨與C60；O2與O3；白磷與紅磷等。2．Na2CO3和NaHCO3的鑒別與除雜(1)鑒別狀態鑒別方法Na2CO3NaHCO3固態加熱無明顯變化分解產生無色氣體(CO2)溶液逐滴滴加鹽酸開始無明顯現象，一段時間后有氣體產生一滴加就有氣體產生滴加CaCl2溶液產生白色沉淀(CaCO3)無明顯變化(2)除雜(括號內為雜質)Na2CO3(NaHCO3)NaHCO3(Na2CO3)固體加熱2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑加水制成飽和溶液，通入足量CO2，結晶過濾溶液加適量NaOH溶液NaHCO3＋NaOH=Na2CO3＋H2O通入CO2Na2CO3＋H2O＋CO2=2NaHCO3注意(1)區別Na2CO3和NaHCO3不能用Ba(OH)2[或Ca(OH)2]溶液，原因是二者均能產生沉淀，Na2CO3＋Ba(OH)2=BaCO3↓＋2NaOH,2NaHCO3＋Ba(OH)2=BaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O。(2)除雜或鑒別時，要特別注意二者的相互轉化：【學習小結和反思】第2課時碳及其化合物間的轉化主備人:李超審核人：使用時間:編號：3-1-2班級：姓名：【學習目標】1.根據生產、生活中的碳元素轉化的實例，了解碳單質、一氧化碳、二氧化碳、碳酸鹽、碳酸氫鹽之間的轉化，從而進一步了解它們的性質。2.能夠解釋與含碳物質有關的現象和問題，如水垢的形成與消除、木炭燃燒的現象、工業上煉鐵的原理等。【學習重難點】碳單質、一氧化碳、二氧化碳、碳酸鹽、碳酸氫鹽之間的轉化【學法指導】自主學習合作交流實驗探究知識點一自然界中碳及其化合物間的轉化【互動探究】1．自然界中，碳及其化合物間進行著永不停息的轉化，這些轉化是非常重要的。觀察下圖，分析下列問題：(1)二氧化碳有哪些途徑進入大氣中？(2)水體中的含碳物質是從哪里來的？(3)自然界消耗CO2的過程有哪些？(4)溫室效應是怎樣產生的？有什么危害？2．碳的化合物在自然界中的轉化創造了許多奇跡，請看下面一幅圖片。(1)①溶洞形成的化學方程式為_____________________________________________________________。②鐘乳石、石筍形成的化學方程式為_______________________________________________________。(2)設計實驗模擬溶洞的形成，完成下列表格實驗內容實驗現象有關化學方程式(或離子方程式)Ca(OH)2(aq)中通入CO2澄清石灰水變渾濁Ca(OH)2＋CO2=CaCO3↓＋H2O(Ca2＋＋2OH－＋CO2=CaCO3↓＋H2O)CaCO3濁液中通入足量CO2CaCO3濁液變澄清CaCO3＋H2O＋CO2=Ca(HCO3)2(CaCO3＋H2O＋CO2=Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3))將澄清溶液加熱澄清溶液變渾濁Ca(HCO3)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCO3↓＋CO2↑＋H2O(Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up7(△))CaCO3↓＋CO2↑＋H2O)【達標檢測】1．以下屬于自然界中碳及其化合物間轉化過程的是()①植物通過光合作用吸收二氧化碳形成葡萄糖②以無機化合物氰酸銨(NH4CNO)為原料合成尿素[CO(NH2)2]③鐘乳石、石筍的形成④石油、天然氣等化石燃料的形成A．①②③④B．只有②③④C．只有①②③D．只有①③④2．A、B、C、D、E五種物質的轉化關系如下圖所示。已知A為二元堿，微溶于水且溶解度隨溫度升高而降低。(1)寫出各物質的化學式：A．________________；B.________________；C.________________；D.________________；E．________________。(2)寫出下列兩個變化的離子方程式：BD_________________________________________________________________。BE__________________________________________________________________。知識點二生產和生活中碳及其化合物間的轉化【互動探究】1．分析教材第68頁圖描述高爐煉鐵過程中碳元素所發生的化學變化，寫出相關反應的化學方程式。2．用化學反應方程式描述下面轉化過程。3．我們使用的自來水中往往含有碳酸氫鈣，因此水壺、傳送熱水的管道內壁常常積有水垢。由此你推測水垢中一定含有哪種物質？它是怎樣形成的？如何除去水壺中的水垢？寫出相關的化學方程式。4．在生產和生活中還有哪些碳及其化合物間轉化的實例？【達標檢測】3．長期存放石灰水的試劑瓶，液面處內壁常附著一層白色固體物質，該物質是()A．Ca(OH)2B．CaOC．CaCO3D．Ca(HCO3)24．無色氣體X和灼熱的碳反應得到一無色氣體Y，Y和灼熱的氧化銅反應又得到無色氣體X，則X、Y分別是()A．O2、CO2B．CO2、COC．CO、CO2D．O2、CO【知識鏈接】1．CO2與堿反應產物的確定(1)CO2與堿反應的原理CO2與堿反應時產物與二者的相對量有關，當堿足量時生成碳酸鹽，當CO2足量時，生成碳酸氫鹽。如：①CO2不足時：CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O②CO2足量時：CO2＋NaOH=NaHCO3(2)CO2與NaOH反應有關量和產物的分析eq\f(nCO2,nNaOH)反應情況生成物＜1∶2NaOH過量，只發生反應①(余NaOH)Na2CO3＝1∶2CO2與NaOH恰好按①反應Na2CO3eq\f(1,2)＜eq\f(nCO2,nNaOH)＜1①②兩個反應均有NaHCO3、Na2CO3＝1∶1恰好發生反應②NaHCO3＞1∶1只發生反應②，CO2剩余NaHCO3(3)依據產物的量來確定產物若已知溶液蒸干后所得固體質量，可采用極值法，假設固體全部是Na2CO3或NaHCO3，即CO2與NaOH全部轉化為Na2CO3或NaHCO3，將已知條件與計算所得結果比較，即可確定其成分。根據固體質量和碳原子(或鈉原子)守恒建立方程。2．CO2、COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)間的相互轉化實現上述六個轉化的反應有：(1)與活潑金屬氧化物反應：CO2＋Na2O=Na2CO3；與過量堿反應：CO2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋H2O；與少量堿反應：CO2＋OH－=HCOeq\o\al(－,3)；與COeq\o\al(2－,3)、H2O反應：CO2＋COeq\o\al(2－,3)＋H2O=2HCOeq\o\al(－,3)。(2)與過量酸反應：COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2O＋CO2↑；與少量酸反應：COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)；與CO2、H2O反應：COeq\o\al(2－,3)＋H2O＋CO2=2HCOeq\o\al(－,3)。(3)與堿反應：HCOeq\o\al(－,3)＋OH－=H2O＋COeq\o\al(2－,3)；與酸反應：HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑；受熱分解：Ca(HCO3)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCO3＋CO2↑＋H2O。注意①酸式碳酸鹽一般受熱易分解為碳酸鹽、CO2和H2O(但也有例外情況，如NH4HCO3eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋CO2↑＋H2O)。②K2CO3、Na2CO3受熱一般不分解，除(NH4)2CO3eq\o(=,\s\up7(△))2NH3↑＋CO2↑＋H2O外，其他不溶性碳酸鹽受熱一般分解為金屬氧化物和CO2，如CaCO3eq\o(=,\s\up7(高溫))CaO＋CO2↑。③CO2、COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)之間相互轉化時，生成的產物不但與反應物種類有關，而且與反應物之間相對量的多少有關，這是做相關習題應特別注意的地方。【學習小結與反思】第3章自然界中的元素第1節碳的多樣性第1課時碳的單質和化合物知識點一探究活動1．金剛石、石墨、C60中的碳元素是以游離態存在。Na2CO3、NaHCO3、CO2、CO、H2CO3中的碳元素是以化合態形式存在。2．深灰正四面體空間網狀平面六邊形層狀正五邊形正六邊形足球質軟3．形成同素異形體的原因是原子之間的排列方式不同。可以證明金剛石和石墨是同素異形體，將石墨和金剛石充分燃燒，都生成CO2。4．打雷放電時，空氣中有極少量氧氣會轉化成臭氧。3O2eq\o(=,\s\up7(通電))2O3。因為氧氣與臭氧的化合價都是零，沒有化合價的升降，所以是非氧化還原反應。同素異形體之間的轉化均屬于非氧化還原反應。學以致用1．B知識點二探究活動1．(1)(3)(5)屬于有機物，(2)(4)(6)(7)屬于無機物。2．(1)劇烈反應，產生大量氣泡，球泡鼓起，盛NaHCO3的球泡鼓起的速度比盛Na2CO3的快得多(2)Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑(3)COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2O＋CO2↑HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑(4)①1molCOeq\o\al(2－,3)要結合2molH＋才生成二氧化碳，而1molHCOeq\o\al(－,3)只需結合1molH＋即可生成二氧化碳，故Na2CO3與稀鹽酸不如NaHCO3與稀鹽酸反應劇烈。②不一定，也可能含有HCOeq\o\al(－,3)。3．(1)加熱NaHCO3時試管口有水珠產生，澄清石灰水中先有氣泡產生，然后產生白色沉淀；加熱Na2CO3時，無明顯現象產生(2)NaHCO3固體對熱不穩定，受熱易分解；而Na2CO3對熱很穩定(3)2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑4．(1)都有白色沉淀產生(2)Na2CO3＋Ba(OH)2=BaCO3↓＋2NaOH2NaHCO3＋Ba(OH)2(少量)=BaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O5．(1)在Na2CO3溶液中有白色沉淀生成，而在NaHCO3溶液中無現象(2)Na2CO3＋BaCl2=BaCO3↓＋2NaCl(3)Ba2＋＋COeq\o\al(2－,3)=BaCO3↓6．Na2CO3NaHCO3純堿蘇打小蘇打白晶白晶易易小穩定2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2ONa2CO3＋2HCl=2NaCl＋CO2↑＋H2ONaHCO3＋NaOH=Na2CO3＋H2O學以致用2．A[從溶解度看，20℃時，Na2CO3的溶解度為21.5g，NaHCO3的溶解度為9.6g，故A正確；從熱穩定性看，Na2CO3要851℃以上才能分解，而NaHCO3加熱至270℃就開始分解，故B不正確；石灰水均能與Na2CO3、NaHCO3反應，所以C不正確；Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋CO2↑＋H2O，NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑，所以D不正確。]第2課時碳及其化合物間的轉化知識點一探究活動1．(1)二氧化碳進入大氣的途徑有：①植物eq\o(→,\s\up7(光合作用),\s\do5(吸收CO2))葡萄糖→淀粉eq\o(→,\s\up7(動物),\s\do5(吸收))葡萄糖eq\o(→,\s\up7(被氧化))CO2②動物、植物呼吸作用→CO2③動植物遺體經微生物分解→CO2④化石燃料燃燒、火山噴發→CO2(2)eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(CO2\o(→,\s\up7(海水吸收))巖石,水生生物的貝殼和骨骼))eq\o(→,\s\up7(轉移到),\s\do5(陸地))碳酸鹽eq\o(→,\s\up7(CO2和H2O))碳酸氫鹽eq\o(→,\s\up7(溶于水))海洋(3)自然界中能夠消耗CO2的過程有：①植物的光合作用；②在海水中的溶解等。(4)一般情況下，二氧化碳的產生和消耗是趨于平衡的，但是由于人類的活動，特別是生產和生活中化石燃料燃燒量的大幅度增加，使大氣中二氧化碳的含量猛增，破壞了自然界中碳及其化合物