《碳的多樣性》解析

第三章自然界中的元素安徽省靈璧第一中學(xué)第一節(jié)碳的多樣性石筍和鐘乳石方解石珊瑚CaCO3CCaCO3金剛石C煤碳這些物質(zhì)都含有什么元素，以什么形態(tài)存在？碳元素游離態(tài)：金剛石、石墨、C60、木炭、焦炭等；化合態(tài)：CO、CO2、CaCO3、CH4等。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，熔點極高。金剛石金剛石是硬度最大，熔點最高的單質(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

1.定義：由同一種元素組成的性質(zhì)不同

的幾種單質(zhì)。例：C元素的同素異形體有：金剛石、

石墨、C60；

O元素的同素異形體有：O2、O3；

P元素的同素異形體有：紅磷、白磷為什么同是碳元素能組成而性質(zhì)不同呢？思考同素異形體:335pm核間距142pm結(jié)論：碳原子的排列方式不同109o28'

金剛石是一種具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的原子晶體，在晶體中，每個碳原都被相鄰的4個碳原子包圍，處于4個碳原子的中心，以共價鍵與4個碳原子結(jié)合。成為正四面體結(jié)構(gòu)，這些正四面體向空間發(fā)展，構(gòu)成彼此聯(lián)結(jié)的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。金剛石的熔點（>3550℃）和沸點（4827℃）都很高,硬度很大。金剛石------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------120o共價鍵范德華力石墨是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)，碳原子排成六邊形，每個碳原子與其它3個碳原子以共價鍵結(jié)合，形成平面的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；在層與層之間，是以分子間作用力結(jié)合的。由于同一層的碳原子以較強共價鍵結(jié)合，使石墨的熔點很高(比金剛石的還要高）,沸點與金剛石相同。但由于層與層之間的分子間作用力很弱，容易滑動，使石墨的硬度很小。石墨C60分子結(jié)構(gòu)示意圖共價鍵12個正五邊形20個正六邊形二、廣泛存在含碳的化合物天然氣天然碳酸鹽含碳無機化合物（礦物）含碳有機化合物（幾十萬種）含碳化合物無機物：有機物：CO、CO2、H2CO3及碳酸鹽，HCN、HSCN及其鹽。除了以上物質(zhì)，含碳的化合物。(一)Na2CO3與NaHCO3物理性質(zhì)比較名稱碳酸鈉碳酸氫鈉俗名色態(tài)水溶性用途白色固體純堿、蘇打小蘇打都易溶于水（呈堿性）但溶解度S碳酸鈉＞S碳酸氫鈉用于制玻璃、肥皂、造紙、紡織等工業(yè)發(fā)酵劑、滅火劑制藥練習(xí)：向飽和Na2CO3溶液中通入CO2,寫出產(chǎn)生的現(xiàn)象及化學(xué)方程式。現(xiàn)象：產(chǎn)生白色沉淀。方程式：Na2CO3+CO2+H2O==2NaHCO3根據(jù)學(xué)過的碳酸鈣的性質(zhì)預(yù)測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)？活動探究（二）Na2CO3與NaHCO3的化學(xué)性質(zhì)比較實驗內(nèi)容實驗現(xiàn)象結(jié)論與H+與NaOH與CaCl2與Ca(OH)2加熱都產(chǎn)生氣泡CO32-+2H+=CO2↑

+H2OHCO3-+H+=CO2↑+H2O無明顯現(xiàn)象Na2CO3不反應(yīng)HCO3-+OH-=CO32-+H2O都產(chǎn)生白色沉淀CO32-+Ca2+=Ca

CO3↓Ca2++HCO3-+OH-=Ca

CO3

↓+H2ONa2CO3產(chǎn)生白色沉淀NaHCO3無現(xiàn)象CO32-+Ca2+=Ca

CO3↓NaHCO3不反應(yīng)Na2CO3無現(xiàn)象NaHCO3分解產(chǎn)生CO22NaHCO3===Na2CO3+CO2↑+H2O△Na2CO3不分解2NaHCO3===Na2CO3+CO2↑+H2O△碳酸氫鈉受熱分解實驗裝置：（三）Na2CO3與NaHCO3的相互轉(zhuǎn)變⒈Na2CO3轉(zhuǎn)變成NaHCO3_____________________________⒉NaHCO3轉(zhuǎn)變成Na2CO3①______________________________②_______________________________Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O2NaHCO3===Na2CO3+CO2↑+H2O△〖討論〗1、如何鑒別Na2CO3與NaHCO3？2、如何除去Na2CO3中少量的NaHCO3？3、如何除去NaHCO3中少量的Na2CO3？加CaCl2溶液；加熱加熱；加適量NaOH溶液；通入足量CO2Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑106g2mol1molNaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑思考：1、等物質(zhì)的量的Na2CO3和NaHCO3與鹽酸反應(yīng)，消耗鹽酸的物質(zhì)的量之比為：______；產(chǎn)生的CO2的物質(zhì)的量之比為：______2、等質(zhì)量的Na2CO3（106g·mol-1）和NaHCO3（84g·mol-1）與鹽酸反應(yīng)，______消耗鹽較多；______產(chǎn)生的CO2多?！a(chǎn)生的CO2較快。2：11：1Na2CO3

84g1mol1molNaHCO3

NaHCO31、自然界中碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化大氣中的二氧化碳綠色植物海洋光合作用呼吸動物呼吸排泄巖石風(fēng)化溶解光合作用森林草原化石燃料噴發(fā)火山燃燒燃燒動植物遺體演變?nèi)?、碳及其化合物之間的轉(zhuǎn)化溫室效應(yīng)（厄爾尼諾效應(yīng)）：CO2氣體（罪魁禍首）還有CH4、CO、SO2等氣體。危害：氣候變暖，冰川融化，海平面上升，陸地減少。措施：植樹造林，減少化石燃料使用?！净顒犹骄俊客ㄟ^閱讀材料，討論溶洞形成的原因，設(shè)計和實施簡單的實驗--模擬溶洞的形成。【實施步驟】1、討論溶洞形成的原因2、設(shè)計模擬實驗的方案3、實施模擬實驗4、完成P67表格溶洞桂林石筍模擬“溶洞的形成”實驗方案及實驗記錄：實驗內(nèi)容實驗現(xiàn)象離子方程式澄清石灰水持續(xù)通入CO2開始出現(xiàn)白色沉淀,CO2過量時沉淀溶解澄清溶液加熱出現(xiàn)白色沉淀Ca2++2OH-

+CO2

=

Ca

CO3↓+H2OCa

CO3+CO2+H2O=Ca2++2H

CO3-Ca2++2H

CO3-

==Ca

CO3↓+CO2↑+H2O△2、生產(chǎn)和生活中碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化①寫出高爐煉鐵過程中碳元素所發(fā)生化學(xué)反應(yīng)方程式高爐煉鐵主要的反應(yīng)原理C+O2==CO2C+CO2==2COFe2O3+3CO==2Fe+3CO2②碳“三角”C+O2==CO22C+O2==2COC+CO2==2CO2CO+O2==2CO2③水垢的主要成分是什么？它是怎樣形成的？如何除去水壺中的水垢？Ca(HCO3)2==CaCO3↓+CO2↑+H2OCaCO3+2HCl==CaCl2+CO2↑+H2O高溫高溫高溫水垢的主要成分：CaCO3與Mg(OH)2

除去水垢：日常生活：食醋工業(yè)：濃鹽酸1828年，德國化學(xué)家維勒用無機化合物氰酸銨(NH4CNO)合成出有機化合物[CO（NH2）2],由此突破了無機化合物與有機化合物之間的界限。關(guān)于Na2CO3與NaHCO3混合物中各成份的計算?！祭}〗將某碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物2.74g加熱到質(zhì)量不再變化時，剩余物質(zhì)量為2.12g。求：⑴混合物中碳酸氫鈉與碳酸鈉的物質(zhì)的量；⑵將這種混合物與足量的稀鹽酸反應(yīng)可以生成標準狀況下的氣體體積。解:用差量法計算：2NaHCO3==Na2CO3+CO2↑+H2O

固體質(zhì)量減少

2mol62.0g

n(NaHCO3)0.620gn(NaHCO3)=0.02moln(Na2CO3)=（2.74g-0.02mol×84g/mol）/106g·mol-1=0.01molCO32-+2H+=CO2↑+H2OHCO3-+H+=CO2↑+H2O∴n(CO2)=n(NaHCO3)+n(Na2CO3)=0.03mol

V(CO2)=0.03mol×22.4L·mol-1=0.672L碳的多樣性具體表現(xiàn):碳單質(zhì)的多樣性----石墨\金剛石\C60含碳化合物的多樣性----有機物\無機物碳轉(zhuǎn)化的多樣性----自然界轉(zhuǎn)化\生產(chǎn)中轉(zhuǎn)化碳及其化合物應(yīng)用的多樣性----

煉鐵\能源\材料【概括·整合】——碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化自然界中碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化人類生產(chǎn)生活中碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化光合作用鐘乳石的形成高爐煉鐵水垢的形成和去除【