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11 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)?!绢I悟整合】由于同素異形體由同種元素構成,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(即結構不同),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)結構金剛石: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,形成正四面體結構,向空間伸展形成空間網(wǎng)狀結構。石墨:石墨晶體是層狀結構。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)狀結構,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合,但層與層之間以一種較弱的相互作用相結合。C60:C60分子是由60個碳原子構成的,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】 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),結果卻令人非常意外-子里的氣體成分竟然是二氧化碳。 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)藥科學各領域。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Na2CO3NaHCO3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2NaHCO3Na2CO3CO2H2O與HCl反應Na2CO32HClCO2H2O(較快)NaHCO3HClCO2H2O(劇烈)與NaOH反應不反應HCO3-OHCO32-H2O與CO2反應Na2CO3CO2H2O2NaHCO3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。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。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:Na2CO3HClNaHCO3NaCl, NaHCO3HClCO2H2O(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化1自然界中碳及其化合物的轉化(1)碳及其化合物在自然界中的轉化示意圖(2)模擬溶洞的形成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。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CaCO3CO2+H2OCa(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)2CaCO3CO2+H2O【梳理總結】自然界在永不停息的進行著碳的轉化,這種轉化形式多種多樣,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: CO2CO2;CCO2 2CO還原鐵的氧化物的化學方程式:Fe2O3 3CO2 Fe 3CO2(2)木炭燃燒:CO2 CO2 2CO22CO 2COO22CO2 CCO2 2CO生成水煤氣的化學方程式為:CH2OCOH2【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:有關化學方程式為:Ca(HCO3)2CaCO3 CO2H2O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。碳及其化合物的轉化,對人的生活、生產(chǎn)來說意義重大。- 配套講稿:
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