高一化學(xué)永安一中碳的多樣性

第3章自然界中的元素第1節(jié)

碳的多樣性1.通過介紹各種碳單質(zhì)，使學(xué)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(dǎo)致物理性質(zhì)相異的主要原因是碳原子的排列不同。2.知道含碳元素的化合物種類巨大，一般分為無機(jī)含碳化合物與有機(jī)含碳化合物兩大類。通過活動(dòng)探究認(rèn)識(shí)碳酸鈉和碳酸氫鈉的重要性質(zhì)，初步體會(huì)它們性質(zhì)的差異。3.根據(jù)生產(chǎn)、生活中碳元素轉(zhuǎn)化實(shí)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(jìn)一步了解它們的性質(zhì)。使學(xué)生能夠解釋與含碳物質(zhì)有關(guān)的現(xiàn)象和解決簡(jiǎn)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(huì)化學(xué)在人類生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的情趣。本節(jié)教材的教學(xué)目標(biāo)第1節(jié)碳的多樣性本節(jié)教材的重點(diǎn)難點(diǎn)知識(shí)：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：應(yīng)用各類物質(zhì)之間的反應(yīng)關(guān)系和氧化還原反應(yīng)的知識(shí)，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。

教材框架活動(dòng)探究活動(dòng)探究交流研討方解石珊瑚CaCO3CCaCO3金剛石C煤C1、這些物質(zhì)都含有什么元素，以什么形態(tài)存在？2、你身邊還有什么物質(zhì)含有這種元素？一、多種多樣的碳單質(zhì)石墨深灰色、硬度小、不透明、易導(dǎo)電的片狀固體，熔點(diǎn)極高。金剛石金剛石是硬度最大，熔點(diǎn)最高的單質(zhì)，無色透明的晶體，無自由電子，不導(dǎo)電。C60灰黑色的固體,不導(dǎo)電，又名富勒烯

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（allotrope)金剛石、石墨、和C60是碳元素的同素異形體。氧氣和O3是氧元素的同素異形體為什么同是碳元素能組成不同的碳單質(zhì)？思考335pm核間距142pm結(jié)論：碳原子的排列方式不同K3C60由球碳可以合成出品種繁多的各種化合物碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)還原性

大理石溶洞二、廣泛存在的含碳化合物二、含碳化合物的多樣性含碳化合物無機(jī)物：有機(jī)物：CO、CO2、H2CO3、碳酸鹽等除了以上物質(zhì)，含碳的化合物。根據(jù)學(xué)過的碳酸鈣的性質(zhì)預(yù)測(cè)碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)1、碳酸鈉可能與哪些物質(zhì)反應(yīng)？2、碳酸氫鈉可能與哪些物質(zhì)反應(yīng)？納米自凈玻璃肥皂紡織品面包滅火劑制胃藥Na2CO3NaHCO3俗名結(jié)晶水合物純堿或蘇打小蘇打Na2CO3.10H2O——顏色狀態(tài)溶解性（比較）白色粉末白色晶體碳酸鈉比碳酸氫鈉易溶于水物理性質(zhì)二、化學(xué)性質(zhì)1、與酸反應(yīng)探究實(shí)驗(yàn)Ⅰ：在兩支試管中分別加入3ml稀鹽酸，在兩個(gè)各裝有0.3克碳酸鈉或碳酸氫鈉粉末的小氣球分別套在兩支試管口。將氣球內(nèi)碳酸鈉和碳酸氫鈉同時(shí)倒入試管中，觀察其現(xiàn)象?，F(xiàn)象：都有氣泡產(chǎn)生，且紅色氣球比綠色氣球膨脹的快、大。結(jié)論：Na2CO3和NaHCO3都能與稀鹽酸反應(yīng)，但等質(zhì)量的NaHCO3與稀鹽酸反應(yīng)要比Na2CO3與稀鹽酸劇烈得多，且產(chǎn)生的氣體多。CO32-+2H+=H2O+CO2HCO3-+H+=H2O+CO2問題1：為什么等質(zhì)量的碳酸氫鈉與足量稀鹽酸反應(yīng)比碳酸鈉與足量稀鹽酸反應(yīng)放出的氣體多？Na2CO3+2HCl=2NaCl+

H2O+CO2NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2106g44g0.3gm184g44g0.3gm2問題2：碳酸氫鈉與稀鹽酸反應(yīng)為什么比碳酸鈉與稀鹽酸反應(yīng)劇烈得多？探究實(shí)驗(yàn)Ⅱ：先用兩支試管分別取相同體積相同濃度的碳酸鈉溶液和碳酸氫鈉溶液，然后向試管中分別逐滴加入相同濃度的稀鹽酸，邊滴邊振蕩。觀察其現(xiàn)象?，F(xiàn)象：碳酸鈉溶液中剛開始滴加稀鹽酸時(shí)沒有氣泡產(chǎn)生，隨稀鹽酸滴入量的增加才產(chǎn)生氣泡。碳酸氫鈉溶液中滴入稀鹽酸立即產(chǎn)生大量氣泡。問題2：碳酸氫鈉與稀鹽酸反應(yīng)為什么比碳酸鈉與稀鹽酸反應(yīng)劇烈得多？演示微觀機(jī)理：反應(yīng)原理（化學(xué)方程式）：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2Na2CO3+HCl=NaCl+Na

HCO3問題3：碳酸鈉和碳酸氫鈉除能與酸反應(yīng)外還具有哪些化學(xué)性質(zhì)？能與堿反應(yīng)能與鹽反應(yīng)二、化學(xué)性質(zhì)2、與堿反應(yīng)Na2CO3NaHCO3

Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2NaOHCO32-+Ca2+=CaCO3能與所有可溶堿反應(yīng)生成碳酸正鹽和水NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2OHCO3-+OH-=CO32-+H2O

易與Ba2+、Ca2+的堿反應(yīng)生成碳酸鹽沉淀和NaOH二、化學(xué)性質(zhì)3、與鹽反應(yīng)Na2CO3NaHCO3

Na2CO3+CaCl2=CaCO3+2NaCl與可溶性的鈣鹽、鋇鹽反應(yīng)生成沉淀CO32-+Ca2+=CaCO3可與NaHSO4反應(yīng)二、化學(xué)性質(zhì)4、熱穩(wěn)定性探究實(shí)驗(yàn)Ⅲ：把少量NaHCO3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?，F(xiàn)象：加熱，導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，燒杯中澄清石灰水變渾濁。最后又變?yōu)槌吻迦芤?。試管口有水珠產(chǎn)生。結(jié)論：NaHCO3受熱易分解，即具有不穩(wěn)定性。2NaHCO3=NaCO3+H2O+CO2２問題4:如果要同時(shí)判斷碳酸鈉和碳酸氫鈉的穩(wěn)定性強(qiáng)弱，請(qǐng)問如何設(shè)計(jì)一整套實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行驗(yàn)證?二、化學(xué)性質(zhì)4、熱穩(wěn)定性二、化學(xué)性質(zhì)4、熱穩(wěn)定性問題4:如果要同時(shí)判斷碳酸鈉和碳酸氫鈉的穩(wěn)定性強(qiáng)弱，請(qǐng)問如何設(shè)計(jì)一整套實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行驗(yàn)證?現(xiàn)象：小試管內(nèi)有水珠，導(dǎo)管口有氣泡，燒杯中的溶液由無色變渾濁，最后又變澄清。與大試管相連的導(dǎo)管口有少量的氣泡，燒杯中的溶液無變化。二、化學(xué)性質(zhì)4、熱穩(wěn)定性結(jié)論：碳酸鈉比碳酸氫鈉更穩(wěn)定。問題4:如果要同時(shí)判斷碳酸鈉和碳酸氫鈉的穩(wěn)定性強(qiáng)弱，請(qǐng)問如何設(shè)計(jì)一整套實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行驗(yàn)證?問題5：這套驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)裝置具有什么優(yōu)點(diǎn)？為什么與小試管連接的燒杯中的溶液由無色變渾濁，最后又變澄清？試用化學(xué)方程式解釋其原因。CO2+Ca（OH）2=CaCO3+H2OCaCO3+CO2+

H2O=

Ca（HCO3）2

1、如何鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉？2、如何除去碳酸氫鈉中的碳酸鈉？3、如何除去碳酸鈉中的碳酸氫鈉？

分別取少量固體加熱，能產(chǎn)生使澄清石灰水變渾濁的氣體的為碳酸氫鈉在混合物溶液中通入足量的二氧化碳加熱固體混合物至質(zhì)量不再改變問題6：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CO2加熱或加適量NaOHNa2CO3+CO2+

H2O=

2NaHCO3

或NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O2NaHCO3=NaCO3+H2O+CO2化學(xué)方程式：討論：如何鑒別碳酸鈉、碳酸氫鈉和氯化鈉固體。１、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。有氣體產(chǎn)生則為碳酸鈉。無現(xiàn)象的為氯化鈉。２、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，反應(yīng)劇烈者為碳酸氫鈉，剛滴入稀鹽酸時(shí)無氣體產(chǎn)生，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。用途制玻璃、制皂、造紙、紡織等

Na2CO3中國(guó)古代造紙流程發(fā)酵劑、制藥、滅火劑等NaHCO3納米玻璃

日前，美國(guó)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(shù)研制成功了新型的“自凈玻璃”。新型玻璃會(huì)自動(dòng)“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(dāng)于頭發(fā)絲粗細(xì)的1/1500。自凈玻璃上的納米膜與太陽光線中的紫外線反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生雙重作用：其一是催化作用，即可以使可見光中的遠(yuǎn)紫外線分解落在玻璃上的有機(jī)物，使有機(jī)污物化為烏有；其二它能使玻璃表面變成親水性的，能把雨點(diǎn)或霧氣變成一個(gè)薄層而使玻璃表面濕潤(rùn)，并洗掉玻璃表面的臟物。通常，這個(gè)涂層被光照“充電”5日后，夜間也能工作。

在自潔的同時(shí)，這種納米涂層還能不斷分解甲醛、苯、氨氣等有害氣體，殺滅室內(nèi)空氣中的各種細(xì)菌和病毒，有效地凈化空氣，減少污染。不過生產(chǎn)商承認(rèn)，如果消費(fèi)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(duì)除去普通灰塵，納米自凈玻璃得心應(yīng)手。鑒于其巨大的市場(chǎng)需求，目前美國(guó)、愛爾蘭、英國(guó)等國(guó)家已經(jīng)開始批量生產(chǎn)這種新產(chǎn)品。

候德榜，著名化工專家。

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。

1862年，比利時(shí)人索爾維以食鹽、氨、二氧化碳原料發(fā)明的制堿法，即索爾維制堿法。該法實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)，食鹽利用率得到提高，使純堿價(jià)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，對(duì)上述方法做了較大的改進(jìn)，此法的最大特點(diǎn)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(jìn)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(shí)母液中Na+減少而Cl-相對(duì)多，此時(shí)再加入細(xì)鹽末，因同離子效應(yīng)，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(jié)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?dú)獾陌胨簹庵碑a(chǎn)品，這樣巧妙的把氮?dú)夤I(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。該法生產(chǎn)的堿質(zhì)量?jī)?yōu)良，純白如雪，在1926年獲美國(guó)費(fèi)城“萬國(guó)博覽會(huì)金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)隆?。侯氏制堿法五、小結(jié)碳酸鈉與碳酸氫鈉一、物理性質(zhì)二、化學(xué)性質(zhì)與酸反應(yīng)與堿反應(yīng)與鹽反應(yīng)熱穩(wěn)定性三、相互轉(zhuǎn)化四、用途Na2CO3+2HCl=2NaCl+

H2O+CO2NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO22NaHCO3=NaCO3+H2O+CO2Na2CO3NaHCO3習(xí)題一

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？

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。加熱直到?jīng)]有氣體放出，碳酸氫鈉就已除盡。習(xí)題二

有兩瓶無色溶液，分別是稀鹽酸(a)和碳酸鈉(b)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b：b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(xí)題三

有一瓶無色的碳酸氫鈉溶液，如何證明碳酸氫鈉溶液中是否混有碳酸鈉？

加入可溶性的鈣鹽和鋇鹽，生成白色的沉淀。六、鞏固·拓展

１、有兩瓶無色溶液，分別是稀鹽酸和碳酸鈉溶液，不用任何試劑，如何鑒別這兩種溶液？

２、蘇打和小蘇打有著廣泛的應(yīng)用。試從反應(yīng)物的用量等角度，回答下列問題：

①做面條時(shí)，防止面團(tuán)較長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存變酸味，常加入適量的面堿，選用

。

②作為泡沫滅火器的藥品，選用

。

③用于洗