碳的多樣性導(dǎo)學(xué)案

1、第3章自然界中的元素第1節(jié)碳的多樣性第1課時(shí)碳的單質(zhì)和化合物【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.能記住同素異形體的概念，知道碳的三種同素異形體，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方式不同。2.知道含碳元素的化合物種類繁多，一般分為含碳的無機(jī)化合物和有機(jī)化合物兩大類，通過活動探究認(rèn)識碳酸鈉和碳酸氫鈉的主要性質(zhì)，初步體會它們性質(zhì)的差異?！緦W(xué)習(xí)重難點(diǎn)】碳酸鈉和碳酸氫鈉的化學(xué)性質(zhì)【學(xué)法指導(dǎo)】自主學(xué)習(xí) 合作探究知識點(diǎn)一多種多樣的碳單質(zhì)【互動探究】1自然界中的碳元素既有游離態(tài)又有化合態(tài)，舉例說明哪些物質(zhì)中碳元素以游離態(tài)存在？哪些物質(zhì)中碳元素以化合態(tài)存在？2下面分別是石墨、金剛石和C60的圖片

2、將三者的對比填入下表中。物質(zhì)性質(zhì)金剛石(C)石墨(C)C60外觀無色透明晶體_色、不透明的片狀固體灰黑色固體結(jié)構(gòu)由_構(gòu)成的_結(jié)構(gòu)由_構(gòu)成的_結(jié)構(gòu)由_和_排列而成的“_”分子硬度很大_，在紙上可留痕跡導(dǎo)電性不導(dǎo)電良好不導(dǎo)電3.同素異形體是指由同一種元素組成的性質(zhì)不同的幾種單質(zhì)。根據(jù)所學(xué)知識，你認(rèn)為形成同素異形體的原因是什么？你能證明金剛石和石墨是同素異形體嗎？如何證明？4同素異形體之間的轉(zhuǎn)化是否屬于氧化還原反應(yīng)？以O(shè)2與O3之間的轉(zhuǎn)化為例加以說明?！具_(dá)標(biāo)檢測】1下列說法中正確的是()A木炭和石墨都是由碳元素組成的純凈物B石墨能導(dǎo)電，木炭有吸附能力C造成金剛石和石墨物理性質(zhì)的差異是由于組成兩種物質(zhì)

3、的元素不同DC60是一種新型化合物知識點(diǎn)二廣泛存在的含碳化合物【探究活動】1下列含碳元素的物質(zhì)中，哪些屬于有機(jī)物？哪些屬于無機(jī)物？(1)酒精(2)二氧化碳(3)甲烷(4)大理石(5)淀粉(6)碳酸鎂(7)小蘇打2.如上圖，按裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，然后將球泡內(nèi)的等質(zhì)量的碳酸鈉和碳酸氫鈉的粉末同時(shí)倒入等體積、等濃度的稀鹽酸中。仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)，完成下列填空。(1)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：_。(2)反應(yīng)的化學(xué)方程式：_；_。(3)離子方程式：_；_。(4)問題思考為什么Na2CO3與稀鹽酸的反應(yīng)不如NaHCO3與稀鹽酸的反應(yīng)劇烈？滴加鹽酸后產(chǎn)生無色無味且能使澄清石灰水變渾濁的氣體的溶液中是否一定含有CO？3.實(shí)驗(yàn)裝置：如

4、右圖，用大試管盛裝固體進(jìn)行加熱，用澄清石灰水對產(chǎn)物進(jìn)行檢驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)步驟：按裝置圖進(jìn)行儀器連接，在燒杯內(nèi)加入水，用酒精燈微熱大試管進(jìn)行氣密性檢驗(yàn)，在大試管中裝入NaHCO3固體(或Na2CO3固體)，在燒杯內(nèi)加入澄清石灰水，用酒精燈加熱藥品，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。(1)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：_。(2)結(jié)論：_。(3)化學(xué)方程式：_。4實(shí)驗(yàn)：將Ba(OH)2溶液分別滴入Na2CO3溶液和NaHCO3溶液中。(1)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：_。(2)反應(yīng)的化學(xué)方程式：_；_。(3)離子方程式：Ba2CO=BaCO3；2HCOBa22OH=BaCO32H2OCO。5實(shí)驗(yàn)：將BaCl2溶液分別逐滴滴入Na2CO3和NaHCO3溶液中。(1)

5、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：_。(2)反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(3)離子方程式：_。6綜合以上分析將Na2CO3和NaHCO3的比較填入下表物質(zhì)內(nèi)容碳酸鈉碳酸氫鈉化學(xué)式俗名_或_顏色、狀態(tài)_色_體_色_體溶解性_溶于水_溶于水，但溶解度比同溫下Na2CO3的_穩(wěn)定性不穩(wěn)定、受熱分解，化學(xué)方程式為_與鹽酸反應(yīng)NaHCO3HCl=NaClCO2H2O與NaOH反應(yīng)不反應(yīng)主要用途玻璃、造紙發(fā)酵粉、治胃病相互轉(zhuǎn)化Na2CO3NaHCO3【達(dá)標(biāo)檢測】2下列關(guān)于Na2CO3和NaHCO3的說法正確的是()ANa2CO3比NaHCO3更易溶于水BNaHCO3比Na2CO3穩(wěn)定C石灰水能和Na2CO3反應(yīng)，不能與NaHCO3反應(yīng)

6、D等物質(zhì)的量的Na2CO3和NaHCO3與足量鹽酸反應(yīng)，消耗鹽酸的物質(zhì)的量之比為12【知識鏈接】1同素異形體的判斷要注意三個(gè)要點(diǎn)(1)必須由同一元素組成；(2)必須是不同的單質(zhì)；(3)必須結(jié)構(gòu)不同。例如：金剛石、石墨與C60；O2與O3；白磷與紅磷等。2Na2CO3和NaHCO3的鑒別與除雜(1)鑒別狀態(tài)鑒別方法Na2CO3NaHCO3固態(tài)加熱無明顯變化分解產(chǎn)生無色氣體(CO2)溶液逐滴滴加鹽酸開始無明顯現(xiàn)象，一段時(shí)間后有氣體產(chǎn)生一滴加就有氣體產(chǎn)生滴加CaCl2溶液產(chǎn)生白色沉淀(CaCO3)無明顯變化(2)除雜(括號內(nèi)為雜質(zhì))Na2CO3(NaHCO3)NaHCO3(Na2CO3)固體加熱2N

7、aHCO3Na2CO3H2OCO2加水制成飽和溶液，通入足量CO2，結(jié)晶過濾溶液加適量NaOH溶液NaHCO3NaOH=Na2CO3H2O通入CO2 Na2CO3H2OCO2=2NaHCO3注意(1)區(qū)別Na2CO3和NaHCO3不能用Ba(OH)2或Ca(OH)2溶液，原因是二者均能產(chǎn)生沉淀，Na2CO3Ba(OH)2=BaCO32NaOH,2NaHCO3Ba(OH)2=BaCO3Na2CO32H2O。(2)除雜或鑒別時(shí)，要特別注意二者的相互轉(zhuǎn)化：【學(xué)習(xí)小結(jié)和反思】第2課時(shí)碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.根據(jù)生產(chǎn)、生活中的碳元素轉(zhuǎn)化的實(shí)例，了解碳單質(zhì)、一氧化碳、二氧化碳、碳酸鹽、碳酸氫鹽

8、之間的轉(zhuǎn)化，從而進(jìn)一步了解它們的性質(zhì)。2.能夠解釋與含碳物質(zhì)有關(guān)的現(xiàn)象和問題，如水垢的形成與消除、木炭燃燒的現(xiàn)象、工業(yè)上煉鐵的原理等。【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】碳單質(zhì)、一氧化碳、二氧化碳、碳酸鹽、碳酸氫鹽之間的轉(zhuǎn)化【學(xué)法指導(dǎo)】自主學(xué)習(xí) 合作交流 實(shí)驗(yàn)探究知識點(diǎn)一自然界中碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化【互動探究】1自然界中，碳及其化合物間進(jìn)行著永不停息的轉(zhuǎn)化，這些轉(zhuǎn)化是非常重要的。觀察下圖，分析下列問題：(1)二氧化碳有哪些途徑進(jìn)入大氣中？(2)水體中的含碳物質(zhì)是從哪里來的？(3)自然界消耗CO2的過程有哪些？(4)溫室效應(yīng)是怎樣產(chǎn)生的？有什么危害？2碳的化合物在自然界中的轉(zhuǎn)化創(chuàng)造了許多奇跡，請看下面一幅圖片。(1)

9、溶洞形成的化學(xué)方程式為_。鐘乳石、石筍形成的化學(xué)方程式為_。(2)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)M溶洞的形成，完成下列表格實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有關(guān)化學(xué)方程式(或離子方程式)Ca(OH)2(aq)中通入CO2澄清石灰水變渾濁Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O(Ca22OHCO2=CaCO3H2O)CaCO3濁液中通入足量CO2CaCO3濁液變澄清CaCO3H2OCO2=Ca(HCO3)2(CaCO3H2OCO2=Ca22HCO)將澄清溶液加熱澄清溶液變渾濁Ca(HCO3)2CaCO3CO2H2O(Ca22HCOCaCO3CO2H2O)【達(dá)標(biāo)檢測】1以下屬于自然界中碳及其化合物間轉(zhuǎn)化過程的是()植物通過光合作用吸收二

10、氧化碳形成葡萄糖以無機(jī)化合物氰酸銨(NH4CNO)為原料合成尿素CO(NH2)2鐘乳石、石筍的形成石油、天然氣等化石燃料的形成A B只有C只有 D只有2A、B、C、D、E五種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示。已知A為二元堿，微溶于水且溶解度隨溫度升高而降低。(1)寫出各物質(zhì)的化學(xué)式：A_；B._；C._；D._；E_。(2)寫出下列兩個(gè)變化的離子方程式：BD_。BE_。知識點(diǎn)二生產(chǎn)和生活中碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化【互動探究】1分析教材第68頁圖描述高爐煉鐵過程中碳元素所發(fā)生的化學(xué)變化，寫出相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。2用化學(xué)反應(yīng)方程式描述下面轉(zhuǎn)化過程。3我們使用的自來水中往往含有碳酸氫鈣，因此水壺、傳送熱水的管

11、道內(nèi)壁常常積有水垢。由此你推測水垢中一定含有哪種物質(zhì)？它是怎樣形成的？如何除去水壺中的水垢？寫出相關(guān)的化學(xué)方程式。4在生產(chǎn)和生活中還有哪些碳及其化合物間轉(zhuǎn)化的實(shí)例？【達(dá)標(biāo)檢測】3長期存放石灰水的試劑瓶，液面處內(nèi)壁常附著一層白色固體物質(zhì)，該物質(zhì)是()ACa(OH)2 BCaOCCaCO3 DCa(HCO3)24無色氣體X和灼熱的碳反應(yīng)得到一無色氣體Y，Y和灼熱的氧化銅反應(yīng)又得到無色氣體X，則X、Y分別是()AO2、CO2 BCO2、COCCO、CO2 DO2、CO【知識鏈接】1CO2與堿反應(yīng)產(chǎn)物的確定(1)CO2與堿反應(yīng)的原理CO2與堿反應(yīng)時(shí)產(chǎn)物與二者的相對量有關(guān)，當(dāng)堿足量時(shí)生成碳酸鹽，當(dāng)CO2

12、足量時(shí)，生成碳酸氫鹽。如：CO2不足時(shí)：CO22NaOH=Na2CO3H2OCO2足量時(shí)：CO2NaOH=NaHCO3(2)CO2與NaOH反應(yīng)有關(guān)量和產(chǎn)物的分析反應(yīng)情況生成物12NaOH過量，只發(fā)生反應(yīng)(余NaOH)Na2CO312CO2與NaOH恰好按反應(yīng)Na2CO31兩個(gè)反應(yīng)均有NaHCO3、Na2CO311恰好發(fā)生反應(yīng)NaHCO311只發(fā)生反應(yīng)，CO2剩余NaHCO3(3)依據(jù)產(chǎn)物的量來確定產(chǎn)物若已知溶液蒸干后所得固體質(zhì)量，可采用極值法，假設(shè)固體全部是Na2CO3或NaHCO3，即CO2與NaOH全部轉(zhuǎn)化為Na2CO3或NaHCO3，將已知條件與計(jì)算所得結(jié)果比較，即可確定其成分。根據(jù)固

13、體質(zhì)量和碳原子(或鈉原子)守恒建立方程。2CO2、CO、HCO間的相互轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)上述六個(gè)轉(zhuǎn)化的反應(yīng)有：(1)與活潑金屬氧化物反應(yīng)：CO2Na2O=Na2CO3；與過量堿反應(yīng)：CO22OH=COH2O；與少量堿反應(yīng)：CO2OH=HCO；與CO、H2O反應(yīng)：CO2COH2O=2HCO。(2)與過量酸反應(yīng)：CO2H=H2OCO2；與少量酸反應(yīng)：COH=HCO；與CO2、H2O反應(yīng)：COH2OCO2=2HCO。(3)與堿反應(yīng)：HCOOH=H2OCO；與酸反應(yīng)：HCOH=H2OCO2；受熱分解：Ca(HCO3)2CaCO3CO2H2O。注意酸式碳酸鹽一般受熱易分解為碳酸鹽、CO2和H2O(但也有例外情況，

14、如NH4HCO3NH3CO2H2O)。K2CO3、Na2CO3受熱一般不分解，除(NH4)2CO32NH3CO2H2O外，其他不溶性碳酸鹽受熱一般分解為金屬氧化物和CO2，如CaCO3CaOCO2。CO2、CO、HCO之間相互轉(zhuǎn)化時(shí)，生成的產(chǎn)物不但與反應(yīng)物種類有關(guān)，而且與反應(yīng)物之間相對量的多少有關(guān)，這是做相關(guān)習(xí)題應(yīng)特別注意的地方?！緦W(xué)習(xí)小結(jié)與反思】答案：第3章自然界中的元素第1節(jié)碳的多樣性第1課時(shí)碳的單質(zhì)和化合物知識點(diǎn)一探究活動1金剛石、石墨、C60中的碳元素是以游離態(tài)存在。Na2CO3、NaHCO3、CO2、CO、H2CO3中的碳元素是以化合態(tài)形式存在。2深灰正四面體空間網(wǎng)狀平面六邊形層狀正

15、五邊形正六邊形足球質(zhì)軟3形成同素異形體的原因是原子之間的排列方式不同?？梢宰C明金剛石和石墨是同素異形體，將石墨和金剛石充分燃燒，都生成CO2。4打雷放電時(shí)，空氣中有極少量氧氣會轉(zhuǎn)化成臭氧。3O22O3。因?yàn)檠鯕馀c臭氧的化合價(jià)都是零，沒有化合價(jià)的升降，所以是非氧化還原反應(yīng)。同素異形體之間的轉(zhuǎn)化均屬于非氧化還原反應(yīng)。學(xué)以致用1B知識點(diǎn)二探究活動1(1)(3)(5)屬于有機(jī)物，(2)(4)(6)(7)屬于無機(jī)物。2(1)劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣泡，球泡鼓起，盛NaHCO3的球泡鼓起的速度比盛Na2CO3的快得多(2)Na2CO32HCl=2NaClH2OCO2NaHCO3HCl=NaClH2OCO2(3

16、)CO2H=H2OCO2HCOH=H2OCO2(4)1 mol CO要結(jié)合2 mol H才生成二氧化碳，而1 mol HCO只需結(jié)合1 mol H即可生成二氧化碳，故Na2CO3與稀鹽酸不如NaHCO3與稀鹽酸反應(yīng)劇烈。不一定，也可能含有HCO。3(1)加熱NaHCO3時(shí)試管口有水珠產(chǎn)生，澄清石灰水中先有氣泡產(chǎn)生，然后產(chǎn)生白色沉淀；加熱Na2CO3時(shí)，無明顯現(xiàn)象產(chǎn)生(2)NaHCO3固體對熱不穩(wěn)定，受熱易分解；而Na2CO3對熱很穩(wěn)定(3)2NaHCO3Na2CO3H2OCO24(1)都有白色沉淀產(chǎn)生(2)Na2CO3Ba(OH)2=BaCO32NaOH2NaHCO3Ba(OH)2(少量)=B

17、aCO3Na2CO32H2O5(1)在Na2CO3溶液中有白色沉淀生成，而在NaHCO3溶液中無現(xiàn)象(2)Na2CO3BaCl2=BaCO32NaCl(3)Ba2CO=BaCO36Na2CO3NaHCO3純堿蘇打小蘇打白晶白晶易易小穩(wěn)定2NaHCO3Na2CO3CO2H2ONa2CO32HCl=2NaClCO2H2ONaHCO3NaOH=Na2CO3H2O學(xué)以致用2A從溶解度看，20時(shí)，Na2CO3的溶解度為21.5 g，NaHCO3的溶解度為9.6 g，故A正確；從熱穩(wěn)定性看，Na2CO3要851以上才能分解，而NaHCO3加熱至270就開始分解，故B不正確；石灰水均能與Na2CO3、NaH

18、CO3反應(yīng)，所以C不正確；Na2CO32HCl=2NaClCO2H2O，NaHCO3HCl=NaClH2OCO2，所以D不正確。第2課時(shí)碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化知識點(diǎn)一探究活動1(1)二氧化碳進(jìn)入大氣的途徑有：植物葡萄糖淀粉葡萄糖CO2動物、植物呼吸作用CO2動植物遺體經(jīng)微生物分解CO2化石燃料燃燒、火山噴發(fā)CO2(2)碳酸鹽碳酸氫鹽海洋(3)自然界中能夠消耗CO2的過程有：植物的光合作用；在海水中的溶解等。(4)一般情況下，二氧化碳的產(chǎn)生和消耗是趨于平衡的，但是由于人類的活動，特別是生產(chǎn)和生活中化石燃料燃燒量的大幅度增加，使大氣中二氧化碳的含量猛增，破壞了自然界中碳及其化合物間的原有平衡。大氣中二氧化碳濃度的增大會影響大氣溫度，導(dǎo)致溫室效應(yīng)。而溫室效應(yīng)會導(dǎo)致冰川融化，海平面上升等一系列的環(huán)境問題，危及