2019-2020年高考化學一輪復習 碳的多樣性教案 魯科版必修1.doc
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2019-2020年高考化學一輪復習 碳的多樣性教案 魯科版必修1 1 碳單質(zhì)的多樣性 1.同素異形體 (1)同素異形體的概念:由同一種元素組成的性質(zhì)不同的幾種單質(zhì),叫做該元素的同素異形體。 (2)常見的同素異形體:碳:金剛石、石墨、C60;氧:氧氣、臭氧(O3)。 【領(lǐng)悟整合】 由于同素異形體由同種元素構(gòu)成,所以同素異形體往往具有相似的化學性質(zhì);但由于組成同素異形體各種單質(zhì)的原子間連接的方式不同(即結(jié)構(gòu)不同),因此同素異形體的物理性質(zhì)往往有很大差別。 2.金剛石、石墨、C60 (1)結(jié)構(gòu) ①金剛石:每個碳原子與另外4個碳原子以一種較強的相互作用相連接,形成正四面體結(jié)構(gòu),向空間伸展形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 ②石墨:石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)。在同一層內(nèi),碳原子排列成正六邊形(碳原子位于正六邊形的頂點上),一個個正六邊形排列成平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),每一個碳原子都跟其他3個碳原子相連。在同一層內(nèi),相鄰的碳原子以較強的相互作用相結(jié)合,但層與層之間以一種較弱的相互作用相結(jié)合。 ③C60:C60分子是由60個碳原子構(gòu)成的,它的形狀像足球,由12個正五邊形和20個正六邊形組成。分子內(nèi)部,碳原子間以較強的相互作用結(jié)合,但分子間的相互作用較弱。 (2)性質(zhì) 同素異形體 金剛石 石墨 C60 主要物理性質(zhì) 硬度大、熔沸點高 硬度小、熔沸點高,易導電 硬度小、熔沸點低 主要化學性質(zhì) 相似,如在一定條件下都可與氧氣反應,生成CO2 【知識鏈接】 ① 昂貴的實驗:1797年英國化學家錢南為了測出金剛石的成分,做了一個非常昂貴的實驗。他將金剛石放在密閉的、充滿氧氣的箱子里進行燃燒(箱子是純金制的),結(jié)果卻令人非常意外-——子里的氣體成分竟然是二氧化碳。 ② 碳-60家族:這一類物質(zhì)的分子式可以表示為Cn,n為28到540之間的整數(shù)值,有C50、C60、C70、C84、C240等,科學家預言C540有可能實現(xiàn)室溫超導;也有設(shè)想將某些藥物置入C60球體空腔內(nèi),成為緩釋型的藥物。碳-60家族已經(jīng)廣泛地影響到物理、化學、材料科學、生命及醫(yī)藥科學各領(lǐng)域。 ③碳納米管:碳納米管可分單層及多層的碳納米管,它是由單層或多層同心軸石墨層卷曲而成的中空碳管。碳納米管非常微小,5萬個并排起來才有人的一根頭發(fā)絲寬。利用碳納米管可以制成高強度碳纖維材料和復合材料,如其強度為鋼的100倍,重量則只有鋼的1/6,被科學家稱為未來的“超級纖維”。 碳納米管在航天、電子、儲氫等諸多領(lǐng)域有廣泛的應用前景。 2 廣泛存在的含碳化合物 1.常見的含碳化合物 (1)有機化合物:如蛋白質(zhì)、淀粉、油脂、以及石油、液化氣、天然氣等的主要成分; (2)無機化合物:CO、CO2、H2CO3、碳酸鈉、碳酸氫鈉、大理石、方解石、白云石、菱鋅礦、菱鎂礦、菱鐵礦等。 2.碳酸鈉和碳酸氫鈉 (1)碳酸鈉和碳酸氫鈉的比較 化學式 Na2CO3 NaHCO3 俗名 純堿、蘇打 小蘇打 色態(tài) 白色粉末 細小白色晶體 溶解性 易溶于水 較易溶于水(溶解度較Na2CO3小) 熱穩(wěn)定性 不易分解 受熱易分解2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O 與HCl反應 Na2CO3+2HCl=CO2↑+H2O(較快) NaHCO3+HCl=CO2↑+H2O(劇烈) 與NaOH反應 不反應 HCO3-+OH-=CO32-+H2O 與CO2反應 Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 不反應 用途 用于玻璃、肥皂、造紙、紡織等工業(yè);洗滌劑 發(fā)酵劑、滅火器,醫(yī)療上用于治胃酸過多 (2)碳酸鈉和碳酸氫鈉的鑒別方法 ①熱穩(wěn)定性不同。分別加熱少量固體,若發(fā)生分解反應,將產(chǎn)生的氣體通入澄清的石灰水中,石灰水變渾濁的原試劑是NaHCO3,另一個為Na2CO3。 ②和酸反應生成氣體的速率不同。分別取一定量的固體,加入等濃度等體積的鹽酸,反應快、產(chǎn)生氣體相應多的為碳酸氫鈉,另一個為碳酸鈉。 ③陰離子不同。分別取其稀溶液,滴加氯化鋇稀溶液或CaCl2溶液,產(chǎn)生沉淀的原試劑為碳酸鈉,另一個為碳酸氫鈉(特別注意:該方法必須取極稀溶液)。 (3)Na2CO3和NaHCO3在一定條件下的相互轉(zhuǎn)化: 溶液中:NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O, Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 固體中:NaOH+NaHCO3Na2CO3+H2O,2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O 【品思感悟】 Na2CO3與鹽酸反應是分步進行的:Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl, NaHCO3+HCl=CO2↑+H2O (1)由于NaHCO3跟HCl反應一步完成,所以NaHCO3跟HCl反應比Na2CO3跟HCl反應放出CO2的速率快。 (2)當Na2CO3溶液與稀鹽酸反應時,加入試劑的次序不同,產(chǎn)生的現(xiàn)象不同.若往碳酸鈉溶液中滴加鹽酸,由于碳酸鈉的量多,而加入的酸(氫離子)少,第二步反應尚未進行,產(chǎn)生的氣體較少(有可能在滴加的局部范圍內(nèi)完成二步反應,看到有氣體產(chǎn)生)。滴加一定量以后,溶液已轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉溶液,再加入鹽酸,很快反應產(chǎn)生氣體,量也較多.若將碳酸鈉溶液滴加到鹽酸中,則情況大不一樣,試管中酸充足過量,滴入碳酸鈉溶液很快完成上述二步反應,因此很容易觀察到氣體產(chǎn)生。利用上述現(xiàn)象,可以不用任何試劑鑒別二者。 3碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化 1.自然界中碳及其化合物的轉(zhuǎn)化 (1)碳及其化合物在自然界中的轉(zhuǎn)化示意圖 (2)模擬溶洞的形成 ①溶洞的形成原理 石灰?guī)r的主要成分是碳酸鈣。碳酸鈣遇到溶有二氧化碳的水時,會慢慢變成可溶于水的碳酸氫鈣[Ca(HCO3)2]。 當受熱或壓強突然變小時,水中碳酸氫鈣會分解,重新變成碳酸鈣沉積下來。 在自然界里不斷發(fā)生上述反應,石灰?guī)r逐漸變成碳酸氫鈣而溶解掉,形成溶洞;碳酸氫鈣不斷分解,生成的碳酸鈣逐漸沉積,形成千姿百態(tài)的鐘乳石、石筍和石柱。 ②實驗報告: 實驗目的:探究溶洞的形成原理 實驗準備:將CO2通入澄清石灰水中,得到CaCO3白色沉淀,備用。 實驗方案及實驗記錄: 實驗步驟 實驗現(xiàn)象 化學方程式 向得到的懸濁液中繼續(xù)通入足量的CO2氣體 CaCO3白色沉淀逐漸溶解 CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2 將所得溶液小心加熱 溶液重新變渾濁并冒出氣泡 Ca(HCO3)2CaCO3↓+CO2+H2O 【梳理總結(jié)】 自然界在永不停息的進行著碳的轉(zhuǎn)化,這種轉(zhuǎn)化形式多種多樣,速度也有快有慢,總體上處于平衡狀態(tài)。 但是,由于現(xiàn)代化工業(yè)社會過多燃燒煤炭、石油和天然氣,這些燃料燃燒后放出大量的二氧化碳氣體進入大氣,破壞了這種平衡,造成了“溫室效應”。 2.生產(chǎn)和生活中碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化 (1)高爐煉鐵 原料:焦炭、鐵礦石;高爐煤氣的主要成分:CO、CO2、Fe2O3、N2等; CO生成的化學方程式: C+O2CO2;C+CO2 2CO 還原鐵的氧化物的化學方程式:Fe2O3 +3CO2 Fe +3CO2 (2)木炭燃燒:C+O2= CO2 2C+O2=2CO 2CO+O2=2CO2 C+CO2 =2CO 生成水煤氣的化學方程式為:C+H2OCO+H2 【聯(lián)想發(fā)散】 碳作還原劑的特殊性 碳作還原劑,溫度越高,還原性越強,在反應中碳的氧化產(chǎn)物可以是CO2和CO。 當溫度較低時(理論上小于710℃),碳傾向生成穩(wěn)定的CO2(如:實驗室用C還原CuO),一般溫度超過1000℃,只要有固態(tài)碳存在,生成的氣體是CO.而CO作還原劑,溫度越低還原性越強,如CO只有在低于600℃時,才能還原FeO,所以在高爐中主要的出鐵反應是在爐體上部(低溫區(qū))發(fā)生的。 (3)水垢的形成: ① 有關(guān)化學方程式為:Ca(HCO3)2CaCO3 ↓+CO2↑+H2O ② 如何除去水壺中的水垢?加入醋酸,可以將CaCO3物質(zhì)等溶解。 (4)無機化合物與有機化合物間的轉(zhuǎn)化 1828年,德國化學家維勒用無機物氰酸銨合成出有機化合物——尿素,打破了無機物和有機物之間的界限。碳及其化合物的轉(zhuǎn)化,對人的生活、生產(chǎn)來說意義重大。- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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