《碳多樣性》PPT課件

1、第第3 3章章自然界中的元素自然界中的元素第第1 1節(jié)節(jié) 碳的多樣性1.1.通過介紹各種碳單質(zhì)，使學生了解同素異形體的概念，知道通過介紹各種碳單質(zhì)，使學生了解同素異形體的概念，知道碳有三種同素異形體，它們的物理性質(zhì)有較大的差別，導致物碳有三種同素異形體，它們的物理性質(zhì)有較大的差別，導致物理性質(zhì)相異的主要原因是碳原子的排列不同。理性質(zhì)相異的主要原因是碳原子的排列不同。2.2.知道含碳元素的化合物種類巨大，一般分為無機含碳化合物知道含碳元素的化合物種類巨大，一般分為無機含碳化合物與有機含碳化合物兩大類。通過活動探究認識碳酸鈉和碳酸氫與有機含碳化合物兩大類。通過活動探究認識碳酸鈉和碳酸氫鈉的重要性質(zhì)

2、，初步體會它們性質(zhì)的差異。鈉的重要性質(zhì)，初步體會它們性質(zhì)的差異。3.3.根據(jù)生產(chǎn)、生活中碳元素轉(zhuǎn)化實例，了解碳單質(zhì)、一氧化碳、根據(jù)生產(chǎn)、生活中碳元素轉(zhuǎn)化實例，了解碳單質(zhì)、一氧化碳、二氧化碳、碳酸鹽、碳酸氫鹽之間的相互轉(zhuǎn)化，進一步了解它二氧化碳、碳酸鹽、碳酸氫鹽之間的相互轉(zhuǎn)化，進一步了解它們的性質(zhì)。使學生能夠解釋與含碳物質(zhì)有關的現(xiàn)象和解決簡單們的性質(zhì)。使學生能夠解釋與含碳物質(zhì)有關的現(xiàn)象和解決簡單的問題，如水垢的形成與消除，煤燃燒的現(xiàn)象的原理等，體會的問題，如水垢的形成與消除，煤燃燒的現(xiàn)象的原理等，體會化學在人類生產(chǎn)、生活中的應用，激發(fā)學生學習化學的情趣?；瘜W在人類生產(chǎn)、生活中的應用，激發(fā)學生學習

3、化學的情趣。本節(jié)教材的教學目標本節(jié)教材的教學目標本節(jié)教材的重點難點本節(jié)教材的重點難點知識：知識：碳元素之間的相互轉(zhuǎn)化，碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)。碳元素之間的相互轉(zhuǎn)化，碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)。方法：方法：應用各類物質(zhì)之間的反應關系和氧化還原反應的知識，應用各類物質(zhì)之間的反應關系和氧化還原反應的知識，探討物質(zhì)的性質(zhì)，以及含有相同元素的物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)探討物質(zhì)的性質(zhì)，以及含有相同元素的物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化?；?。 教材框架教材框架活動探究活動探究活動探究活動探究交流研討交流研討方解石方解石珊瑚珊瑚CaCO3 CaCO3煤煤 金剛石金剛石 這些物質(zhì)都含有什么元素，以什么形態(tài)存在？這些物質(zhì)都含有什么元素，以什么形態(tài)存

4、在？可燃冰 一、多種多樣的碳單質(zhì)一、多種多樣的碳單質(zhì)石石 墨墨 深灰色、質(zhì)軟、深灰色、質(zhì)軟、不透明、不透明、易導電易導電的片狀的片狀固體，用作鉛筆芯固體，用作鉛筆芯 金剛石金剛石 硬度極高，無硬度極高，無色透明的晶體，色透明的晶體，不導電不導電，制作玻璃刀制作玻璃刀C C6060灰黑色的固體灰黑色的固體, ,不導電不導電，又名富勒烯或足球，又名富勒烯或足球烯烯碳納米管碳納米管 由由同一種元素同一種元素組成的組成的性質(zhì)不同性質(zhì)不同的的幾種幾種單質(zhì)單質(zhì)，叫做該元素的，叫做該元素的同素異同素異形體形體碳元素（碳元素（C C）的同素異形體：金剛石、石墨、）的同素異形體：金剛石、石墨、C60 、碳納米管

5、碳納米管氧元素（氧元素（O O）的同素異形體：氧氣和臭氧（）的同素異形體：氧氣和臭氧（O O3 3）磷元素（磷元素（P P）的同素異形體：紅磷和白磷）的同素異形體：紅磷和白磷為什么同是碳元素能組成不同的碳單質(zhì)？為什么同是碳元素能組成不同的碳單質(zhì)？335pm核間距142pm原因：原因：碳原子的碳原子的排列方式排列方式不同不同結論：結構決定性質(zhì)結論：結構決定性質(zhì) K3C60由球碳可以合成出由球碳可以合成出品種繁多的各種化品種繁多的各種化合物合物對同素異形體的理解：對同素異形體的理解： 同素異形體同素異形體 同種元素 單質(zhì) 結構不同 性質(zhì)不同 （指物理性質(zhì)）同素異形體的化學性質(zhì)幾乎相同 同素異形體同

6、素異形體 同素異形體同素異形體 同種元素 同素異形體同素異形體 同種元素 同素異形體同素異形體 結構不同 同種元素 同素異形體同素異形體 結構不同 同種元素 同素異形體同素異形體 單質(zhì) 結構不同 同種元素 同素異形體同素異形體 同素異形體之間的轉(zhuǎn)化是化學變化例 ：石墨（C）= 金剛石（C）元素化合價沒有發(fā)生變化，是非氧化還原反應大理石大理石 溶洞溶洞二、廣泛存在的含碳化合物二、廣泛存在的含碳化合物 NaNa2 2COCO3 3NaHCONaHCO3 3 俗俗 名名純堿或蘇打純堿或蘇打小蘇打小蘇打 類類 別別用用 途途溶溶 解解 性性白色白色白色白色 Na2CO3 NaHCO3物物 理理 性性

7、質(zhì)質(zhì)顏顏 色色 玻璃、造紙 發(fā)酵粉 正鹽 酸式鹽 106 84 106 84 根據(jù)學過的碳酸鈣的性質(zhì)預測碳酸鈉和碳酸氫鈉的根據(jù)學過的碳酸鈣的性質(zhì)預測碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)性質(zhì)1、碳酸鈉可能與哪些物質(zhì)反應？、碳酸鈉可能與哪些物質(zhì)反應？2、碳酸氫鈉可能與哪些物質(zhì)反應？、碳酸氫鈉可能與哪些物質(zhì)反應？活動探究活動探究 納米自凈玻璃肥皂紡織品面包滅火劑制胃藥二、化學性質(zhì)二、化學性質(zhì) 1 1、與酸反應、與酸反應 探究實驗探究實驗:等質(zhì)量鹽加入足量酸中（注意加入順序）等質(zhì)量鹽加入足量酸中（注意加入順序）現(xiàn)象：現(xiàn)象：都有氣泡產(chǎn)生，裝有都有氣泡產(chǎn)生，裝有NaHCONaHCO3 3的氣球比裝有的氣球比裝有NaNa

8、2 2COCO3 3的氣球膨脹的的氣球膨脹的快、大?？?、大。結論：結論：兩者都能與稀鹽酸反應，但等兩者都能與稀鹽酸反應，但等質(zhì)量的質(zhì)量的NaHCONaHCO3 3與稀鹽酸反應要比與稀鹽酸反應要比NaNa2 2COCO3 3與稀鹽酸與稀鹽酸劇烈得多，且產(chǎn)生的氣體多。劇烈得多，且產(chǎn)生的氣體多。CO32 -+2H+= H2O + CO2HCO3-+H+=H2O+CO2等質(zhì)量 等質(zhì)量 NaHCO3+HCl=NaCl +H2O+CO2Na2CO3+2HCl=2NaCl+ H2O+CO2問題：問題：為什么等質(zhì)量的為什么等質(zhì)量的NaHCONaHCO3 3與足量稀鹽酸與足量稀鹽酸反應比反應比NaNa2 2CO

9、CO3 3與足量稀鹽酸反應放出的氣體與足量稀鹽酸反應放出的氣體多？多？Na2CO3+2HCl=2NaCl+ H2O+CO2NaHCO3+HCl=NaCl+ H2O + CO2106 1 mol mol 106 1 mol mol 1mol 1mol 1mol 1mol 1mol 1mol 1mol 1mol 84 1 mol mol 84 1 mol mol 問題問題2 2：碳酸氫鈉與稀鹽酸反應為什么比碳碳酸氫鈉與稀鹽酸反應為什么比碳酸鈉酸鈉與稀鹽酸反應與稀鹽酸反應劇烈得多？劇烈得多？探究實驗探究實驗：酸加入鹽溶液中：酸加入鹽溶液中 現(xiàn)象：現(xiàn)象：Na2CO3溶液中剛?cè)芤褐袆傞_始滴加稀鹽酸時沒有

10、氣開始滴加稀鹽酸時沒有氣泡產(chǎn)生，一段時間后才產(chǎn)泡產(chǎn)生，一段時間后才產(chǎn)生氣泡。生氣泡。NaHCO3溶液中滴入稀鹽溶液中滴入稀鹽酸立即產(chǎn)生大量氣泡。酸立即產(chǎn)生大量氣泡。問題：問題：NaHCONaHCO3 3與稀鹽酸反應為什么比與稀鹽酸反應為什么比NaNa2 2COCO3 3與與稀鹽酸反應稀鹽酸反應劇烈得多？劇烈得多？NaHCO3+HCl=NaCl+ H2O + CO2Na2CO3+HCl=NaCl+Na HCO3HClHCl加入加入NaNa2 2COCO3 3溶液中時，溶液中時，NaNa2 2COCO3 3與與HClHCl反應反應分兩步進行：分兩步進行：第一步：第一步： 第二步：第二步： 有氣泡有

11、氣泡 無氣泡無氣泡 HCl與Na2CO3溶液反應時，滴加順序不同，現(xiàn)象不同，方程式也不同HCl滴加到Na2CO3中Na2CO3滴加到HCl中現(xiàn) 象 方程式 剛開始無氣泡，一段時間后有氣泡產(chǎn)生Na2CO3+HCl=NaCl+Na HCO3 NaHCO3+HCl=NaCl+ H2O + CO2一開始就產(chǎn)生氣泡Na2CO3 +2HCl = 2NaCl + CO2 +H2O 問題問題3 3：碳酸鈉和碳酸氫鈉除能與酸反應外碳酸鈉和碳酸氫鈉除能與酸反應外還具有哪些化學性質(zhì)？還具有哪些化學性質(zhì)？能與堿反應能與堿反應能與鹽反應能與鹽反應二、化學性質(zhì)二、化學性質(zhì) 2 2、與堿反應、與堿反應Na2CO3 Na2C

12、O3+Ca(OH)2=CaCO3 +2NaOHCO32 -+Ca2+=CaCO3NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2OHCO3-+OH -=CO32-+H2ONaHCO3強調(diào)強調(diào)：HCOHCO3 3- -既不能與既不能與H H+ +共存，也不能與共存，也不能與OHOH- -共存共存 二、化學性質(zhì)二、化學性質(zhì) 3 3、與鹽反應、與鹽反應Na2CO3NaHCO3Na2CO3+CaCl2=CaCO3 +2NaClCO32-+Ca2+=CaCO3 可與可與NaHSO4反應反應二、化學性質(zhì)二、化學性質(zhì) 4 4、熱穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性探究實驗探究實驗：把少量把少量NaHCO3NaHCO3固體放在試管里，

13、往燒杯里倒入澄清的固體放在試管里，往燒杯里倒入澄清的石灰水，然后加熱，如圖。觀察澄清的石灰水是否起變化。石灰水，然后加熱，如圖。觀察澄清的石灰水是否起變化。現(xiàn)象：現(xiàn)象：導管口有氣泡產(chǎn)生，燒導管口有氣泡產(chǎn)生，燒杯中杯中澄清石灰水先變渾濁后又澄清石灰水先變渾濁后又變?yōu)槌吻迦芤?。試管口有水珠變?yōu)槌吻迦芤骸Ｔ嚬芸谟兴楫a(chǎn)生。產(chǎn)生。結論：結論：NaHCONaHCO3 3受熱易分解，受熱易分解，即具有不穩(wěn)定性。即具有不穩(wěn)定性。2NaHCO3= Na CO3+H2O+CO2為什么燒杯中澄清石灰水先變渾濁后變澄清？試用化學為什么燒杯中澄清石灰水先變渾濁后變澄清？試用化學方程式解釋其原因。方程式解釋其原因。CO

14、2+Ca（OH）2=CaCO3 +H2OCaCO3 + CO2 + H2O= Ca（HCO3）2 ( (固體固體) ) 現(xiàn)象：現(xiàn)象：小試管內(nèi)有水珠，小試管內(nèi)有水珠，導管口有氣泡，燒杯中的導管口有氣泡，燒杯中的溶液由無色變渾濁，最后溶液由無色變渾濁，最后又變澄清。又變澄清。二、化學性質(zhì)二、化學性質(zhì) 4 4、熱穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性結論：結論： 碳酸鈉比碳酸氫鈉更穩(wěn)定。碳酸鈉比碳酸氫鈉更穩(wěn)定。問題問題4:如果要如果要同時判斷同時判斷碳酸鈉和碳酸氫鈉的碳酸鈉和碳酸氫鈉的穩(wěn)定性強弱穩(wěn)定性強弱，請，請問如何設計問如何設計一整套一整套實驗裝置進行實驗裝置進行驗證驗證?1 1、如何鑒別、如何鑒別NaNa2 2CO

15、CO3 3和和NaHCONaHCO3 3固固 體體 方方 法法 加熱法：加熱能產(chǎn)生使澄清石灰水變渾濁的氣體的是加熱法：加熱能產(chǎn)生使澄清石灰水變渾濁的氣體的是（ ）NaHCO3 溶溶 液液 氣體法：向兩種溶液中分別滴加鹽酸，立即產(chǎn)生氣氣體法：向兩種溶液中分別滴加鹽酸，立即產(chǎn)生氣泡的是（泡的是（ ）NaHCO3 沉淀法：滴加沉淀法：滴加CaClCaCl2 2溶液，產(chǎn)生白色沉淀的是溶液，產(chǎn)生白色沉淀的是（ ）NaNa2 2COCO3 3 碳酸鈉與碳酸氫鈉在什么條件下可以相互轉(zhuǎn)碳酸鈉與碳酸氫鈉在什么條件下可以相互轉(zhuǎn)化?；?。Na2CO3NaHCO3向溶液中通入過量向溶液中通入過量CO2加熱或加適量加熱或

16、加適量NaOHNa2CO3 + CO2 + H2O= 2NaHCO3 或或 NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O2NaHCO3= NaCO3+H2O+CO2化學方程式：化學方程式：加熱固體混合物加熱固體混合物 除雜問題除雜問題：（括號內(nèi)為雜質(zhì)）：（括號內(nèi)為雜質(zhì)）通入足量的二氧化碳通入足量的二氧化碳 NaHCONaHCO3 3(Na(Na2 2COCO3 3 ) )NaNa2 2COCO3 3(NaHCO(NaHCO3 3) )討論：討論：如何鑒別碳酸鈉、碳酸氫鈉和氯化鈉如何鑒別碳酸鈉、碳酸氫鈉和氯化鈉固體。固體。、用三支小試管分別取少量的碳酸鈉、碳酸氫鈉和氯、用三支小試管分別取少量的碳

17、酸鈉、碳酸氫鈉和氯化鈉固體，加熱。如果有使澄清石灰水變渾濁的氣體產(chǎn)化鈉固體，加熱。如果有使澄清石灰水變渾濁的氣體產(chǎn)生，則為碳酸氫鈉。再向另外兩支試管中加入稀鹽酸。生，則為碳酸氫鈉。再向另外兩支試管中加入稀鹽酸。有氣體產(chǎn)生則為碳酸鈉。無現(xiàn)象的為氯化鈉。有氣體產(chǎn)生則為碳酸鈉。無現(xiàn)象的為氯化鈉。、用三支小試管分別取少量的碳酸鈉、碳酸氫鈉和氯、用三支小試管分別取少量的碳酸鈉、碳酸氫鈉和氯化鈉固體，加少量的水配成溶液。然后逐滴加入稀鹽酸，化鈉固體，加少量的水配成溶液。然后逐滴加入稀鹽酸，反應劇烈者為碳酸氫鈉，剛滴入稀鹽酸時無氣體產(chǎn)生，反應劇烈者為碳酸氫鈉，剛滴入稀鹽酸時無氣體產(chǎn)生，隨滴入量的增加才有氣體

18、產(chǎn)生則為碳酸鈉，無現(xiàn)象者為隨滴入量的增加才有氣體產(chǎn)生則為碳酸鈉，無現(xiàn)象者為氯化鈉。氯化鈉。用用 途途制玻璃、制玻璃、制皂、制皂、造紙、造紙、紡織等紡織等 Na2CO3中國古代造紙流程中國古代造紙流程發(fā)酵劑、發(fā)酵劑、制藥、制藥、滅滅火劑等火劑等NaHCO3納納 米米 玻玻 璃璃 日前，美國兩大玻璃制造商皮爾金頓和PPG分別宣布，他們利用納米技術納米技術研制成功了新型的“自凈玻璃自凈玻璃” 。新型玻璃會自動“洗臉”、“美容”，保持明凈。 這種玻璃的神奇之處全在于它穿上了40納米厚的二氧化鈦“外套”，相當于頭發(fā)絲粗細的1/1500。自凈玻璃上的納米膜與太陽光線中的紫外線反應，會產(chǎn)生雙重作用：其一是催

19、化作用催化作用，即可以使可見光中的遠紫外線分解落在玻璃上的有機物，使有機污物化為烏有；其二它能使玻璃表面變成親水性成親水性的，能把雨點或霧氣變成一個薄層而使玻璃表面濕潤，并洗掉玻璃表面的臟物。通常，這個涂層被光照“充電”5日后，夜間也能工作。 在自潔的同時，這種納米涂層還能不斷分解甲醛、苯、氨氣等甲醛、苯、氨氣等有害氣體有害氣體，殺滅室內(nèi)空氣中的各種細菌和病毒細菌和病毒，有效地凈化空氣，減少污染。不過生產(chǎn)商承認，如果消費者所住的地區(qū)灰塵和油污極重，這種玻璃的效果可能不盡如人意。但對除去普通灰塵，納米自凈玻璃得心應手。鑒于其巨大的市場需求，目前美國、愛爾蘭、英國等國家已經(jīng)開始批量生產(chǎn)這種新產(chǎn)品。

20、 候德榜，著名化工專家。 古代古代，人們從草木灰中提取碳酸鉀，后來又從鹽堿地和鹽湖等天然資源中獲取碳酸鈉，但量太小。 18621862年年，比利時人索爾維以食鹽、氨、二氧化碳食鹽、氨、二氧化碳原料發(fā)明的制堿法，即索爾維制堿法。該法實現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)，食鹽利用率得到提高，使純堿價格大大降低，并且產(chǎn)品質(zhì)量純凈，故被稱純堿。 候氏制堿法候氏制堿法，對上述方法做了較大的改進，此法的最大特點是不從固體碳酸氫銨(NH4HCO3)，而是由鹽鹵先吸收氨后再碳酸化以進行連續(xù)生產(chǎn)，此法的原理是：低溫下用氨飽和的飽和食鹽水通入二氧化碳（CO2）可析出碳酸氫鈉(NaHCO3)，此時母液中Na+減少而Cl-相對多，此時再

21、加入細鹽末，因同離子效應，低溫氯化銨（NH4Cl）溶解度突然降低，而食鹽(NaCl)的溶解度變化不大，所以氯化銨（NH4Cl）析出而食鹽不析出，再用氨飽和后通二氧化碳（CO2），結果往返析出NaHCO3和NH4Cl，其中氨由氮與水中的氫化合制成，CO2是提取氫氣和氮氣的半水煤氣之副產(chǎn)品，這樣巧妙的把氮氣工業(yè)和制堿工業(yè)聯(lián)合起來，故候氏制堿法又稱聯(lián)合制堿法候氏制堿法又稱聯(lián)合制堿法。該法生產(chǎn)的堿質(zhì)量優(yōu)良，純白如雪，在1926年獲美國費城“萬國博萬國博覽會金質(zhì)獎章覽會金質(zhì)獎章”。侯侯 氏氏 制制 堿堿 法法五、小結五、小結碳碳酸酸鈉鈉與與碳碳酸酸氫氫鈉鈉一、物理一、物理性質(zhì)性質(zhì)二、化學二、化學性質(zhì)性質(zhì)

22、與酸反應與酸反應與堿反應與堿反應與鹽反應與鹽反應熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性三、相互三、相互轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化四、用途四、用途Na2CO3+2HCl=2NaCl+ H2O+CO2NaHCO3+HCl=NaCl+ H2O + CO22NaHCO3= NaCO3+H2O+CO2Na2CO3NaHCO3習 題 一 有一包白色碳酸鈉粉末，如何證明里面是否混有一包白色碳酸鈉粉末，如何證明里面是否混有碳酸氫鈉？如果有碳酸氫鈉，如何除去？有碳酸氫鈉？如果有碳酸氫鈉，如何除去？ 加熱，產(chǎn)生氣體，而且氣體能使澄清石灰水變混濁加熱，產(chǎn)生氣體，而且氣體能使澄清石灰水變混濁則證明碳酸鈉粉末中含有碳酸氫鈉。則證明碳酸鈉粉末中含有碳酸氫鈉。 加熱直到?jīng)]有氣體放出，碳酸氫鈉就已除盡。加熱直到?jīng)]有氣體放出，碳酸氫鈉就已除盡。習 題 二 有兩瓶無色溶液，分別是稀鹽酸有兩瓶無色溶液，分別是稀鹽酸(a)(a)和碳酸鈉和碳酸鈉(b)(b)溶液，溶液，不用任何試劑，如何鑒別這兩種溶液？不用任何試劑，如何鑒別這兩種溶液？CO32 - + H+ = HCO3 -HCO3 - + H += H2O + CO2CO32 - + 2H += H2O + CO2a滴入滴入b：b滴入滴入a：剛開始沒有氣泡，隨a滴入量的增加才產(chǎn)生氣泡。一滴入就有氣泡產(chǎn)生習 題 三 有一瓶無色的碳酸氫鈉溶液，如何證明碳酸氫鈉有一瓶無色的碳酸氫