高中化學 3.1.1 多種多樣的碳單質 廣泛存在的含碳化合物（探究導學課型）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。,碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質。,一、多種多樣的碳單質1．同素異形體由_________元素組成的_____不同的幾種單質。,同一種,性質,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,正六邊,平面層,正五邊,正六邊,足球,很大,質軟,不導電,良好,不導電,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、淀粉、甲烷,CO、CO2,用連線的方式找出下列每種物質所對應的化學式,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．有單質參與或生成的化學反應一定是氧化還原反應嗎？提示：不一定。置換反應屬于氧化還原反應，而同素異形體之間的轉化屬于非氧化還原反應，如金剛石和石墨之間的轉化。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，應該使用CaCl2或者BaCl2溶液。,一、同素異形體的性質及轉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，在超導領域有著重要應用的足球烯其組成元素也是碳元素。,1．同一種元素構成的物質一定是純凈物嗎？【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，而組成元素相同的物質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，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，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．構成同素異形體的三個要素(1)從物質類別方面看：都屬于______。(2)從元素組成方面看：由_____________組成。(3)從物質性質方面看：_________。2．構成同素異形體的兩種形式(1)單質中原子的排列方式不同，如金剛石、石墨、足球烯。(2)單質中原子數(shù)目不同(如O2和O3)。,單質,同一種元素,性質不同,【典題訓練】近年來，科學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性質。北京大學首先將C60滲錫，獲超導轉變溫度為37K的好成績。試回答下列各題：(1)下列關于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．摩爾質量是720,(2)最近日本科學家認為世界上還存在著另一種“分子足球”N60，它與C60結構相似，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的化學性質穩(wěn)定，可充入燈泡內做保護氣,【解題指南】解答該題時要注意以下兩點：(1)判斷該物質的組成元素，判斷應該屬于單質還是化合物。(2)注意題干中的條件，如“高溫下”、“巨大能量”等關于該新物質的有關性質的描述。,【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合下表所提供的內容，完成以下探究問題,1．碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(1)碳酸鈉、碳酸氫鈉固體與等濃度等體積足量鹽酸反應時現(xiàn)象有何異同？【精講點撥】碳酸鈉與鹽酸的反應可以分兩步：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生成二氧化碳氣體，不同點是碳酸氫鈉產生二氧化碳的速率快，反應更劇烈。,(2)碳酸鈉與碳酸氫鈉能否相互轉化？【思路分析】碳酸鈉與適量酸或者二氧化碳和水反應生成碳酸氫鈉，而碳酸氫鈉加熱分解或者與堿反應生成碳酸鈉。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，若產生沉淀，過濾，洗滌沉淀后，向沉淀中加稀鹽酸，若產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，看是否產生無色無味且能使澄清石灰水變渾濁的氣體,若產生,則原溶液中含HCO3-,若不產生,則原溶液中不含HCO3-。,(3)如何除去固體Na2CO3中的NaHCO3雜質？【思路分析】NaHCO3受熱分解的產物是碳酸鈉固體、二氧化碳氣體和水蒸氣，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，將含有雜質的碳酸鈉充分加熱至質量不再減少，即可除去混有的碳酸氫鈉雜質。,1．Na2CO3與NaHCO3相互轉化寫出上述轉化的化學方程式：(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,【典題訓練】下面關于Na2CO3和NaHCO3性質的敘述，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．質量相等的Na2CO3和NaHCO3分別與足量鹽酸反應，NaHCO3放出的CO2比Na2CO3多D．物質的量相等的Na2CO3和NaHCO3分別與足量鹽酸反應，放出CO2的物質的量之比為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；等質量的Na2CO3和NaHCO3與足量鹽酸充分反應時，NaHCO3生成的氣體多，C項正確；而等物質的量的Na2CO3和NaHCO3完全反應生成的CO2的物質的量之比應為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：Na2CO3+CO2+H2O====2NaHCO3，該反應中溶質質量增加、溶劑質量減小，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。當向Na2CO3的稀溶液中逐滴加入稀鹽酸時，此時反應是：CO32-+H+====HCO3-，HCl與Na2CO3恰好反應，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，屬于單質，而二氧化錳是由錳和氧兩種元素組成的物質，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，都屬于化合物，故B錯誤；紅磷是由磷元素組成的物質，屬于單質，而五氧化二磷是由P和O兩種元素組成的物質，屬于化合物，故C錯誤；C60和石墨都是由碳元素組成的物質，都屬于單質，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．等質量的碳酸鈉和碳酸氫鈉分別與足量的鹽酸反應，前者產生二氧化碳少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，完全反應后，在標準狀況下生成CO2的體積為()A．1．344mLB．0mLC．2．24mLD．0．67mL【解析】選B。Na2CO3的物質的量為0．0001mol,HCl的物質的量為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溶液與鹽酸反應產生氣體情況的分析Na2CO3溶液與鹽酸相互滴加時，滴加順序不同，產生CO2的量可能相同，也可能不同，可用下述方法快速判斷產生氣體情況：(1)當n(HCl)≥2n(Na2CO3)時，無論如何滴加，產生的CO2氣體一樣多；(2)當n(HCl)<2n(Na2CO3)時，把Na2CO3溶液滴到鹽酸中產生的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產生白色沉淀，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產生氣體，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，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，排出氣體物質后冷卻，殘留的固體物質是()A．Na2CO3B．Na2O2、Na2CO3C．NaOH、Na2CO3D．Na2O2、NaOH、Na2CO3,【解析】選A。NaHCO3受熱分解產生CO2和H2O兩種氣體，Na2O2先與CO2反應，再與H2O反應，其反應關系如下：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，有關反應的離子方程式為_________________________；為了檢測一瓶氫氧化鈉溶液是否已變質，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變質。為了除去燒堿溶液中的雜質，應加入適量的_______________，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，反應的離子方程式為2OH－＋CO2====CO32-＋H2O；檢測氫氧化鈉溶液是否變質，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的化學式是__________，B的化學式是__________。(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。,(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溶液中溶質的質量分數(shù)為40%，室溫下該溶液密度為1．44gmL-1，假設反應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：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的水面。過一會兒，觀察長頸漏斗內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的水面，停止加水后，長頸漏斗內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的物質的量為50mL1．44gmL-140%40gmol-1=0．72mol，根據(jù)鈉原子守恒可知Na2CO3的物質的量為0．36mol，則所得Na2CO3溶液的物質的量濃度為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的水面。過一會兒，觀察長頸漏斗內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的水面，停止加水后，長頸漏斗內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,