高中化学 第3章 第1节 课时1 多种多样的碳单质 广泛存在的含碳化合物教案化学教案

课时1 多种多样的碳单质 广泛存在的含碳化合物 目标与素养：1.了解碳单质的多样性以及同素异形体的概念，会判断同素异形体。

(宏观辨识)2.了解自然界中含碳化合物的多样性。

(宏观辨识)3.掌握碳酸钠和碳酸氢钠的性质。

(变化观念)
一、多种多样的碳单质
1．同素异形体
(1)定义：由同一种元素组成的性质不同的单质。

(2)几种元素的同素异形体：氧元素有O 2和O 3；碳元素有金刚石、石墨、C 60等。

2．性质不同的原因：碳原子的排列方式不同。

同素异形体之间的转化是化学变化吗？
【提示】 是。

同素异形体是性质不同的物质，相互间的转化
属于化学变化，如3O 2=====放电2O 3等，但无化合价变化， 不是氧化还
原反应。

二、广泛存在的含碳化合物
1．种类繁多的含碳化合物
碳的化合物⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧有机物：如CH 4、蛋白质、淀粉等无机物⎩⎪⎨⎪⎧氧化物：如CO 、CO 2等碳酸盐：如方解石CaCO 3、白云石CaMg （CO 3）2、菱镁矿MgCO 3、菱铁矿FeCO 3
、纯碱或苏打Na 2CO 3
等 微点拨：(1)有机化合物一定含有碳元素，含碳元素的化合物
不一定是有机化合物。

(2)碳元素是形成物质种类最多的元素。

2．Na2CO3和NaHCO3
(1)金刚石和石墨物理性质的差异是由于组成两种物质的元素不同。

( )
(2)C60是一种新化合物。

( )
(3)稳定性：Na2CO3>NaHCO3。

( )
(4)某溶液中滴加足量盐酸产生使澄清石灰水变浑浊的气体，
则该溶液中一定含有CO2－3。

( ) [答案](1)×(2)×(3)√(4)×
2．下列物质的化学名称、化学式和俗名一致的是( )
A．碳酸钙、CaCO3、生石灰
B．氢氧化钠、NaOH、纯碱
C．碳酸钠、Na2CO3、苏打
D．碳酸氢钠、NaHCO3、苏打
C[A项中，生石灰是CaO；B项中，纯碱是Na2CO3；D项中，苏打是Na2CO3。

]
3．下列既能跟NaOH溶液反应，又能跟盐酸反应的是( ) A．Na2CO3溶液B．CaCO3
C．NaHCO3溶液D．Na2SO4溶液
[答案]C
同素异形体
(1)必须由同一种元素组成。

(2)必须是单质。

(3)必须具有不同的结构。

2．构成同素异形体的两种形式
(1)单质中原子的排列方式不同，如金刚石、石墨、C60等；
(2)单质中原子数目不同：如O2、O3等。

3．同素异形体的性质
(1)物理性质：由于结构上的差异，同素异形体的物理性质，如颜色、熔沸点、硬度等有较大的差异。

(2)化学性质：由于同素异形体组成元素相同，因此化学性质基本相同，如金刚石、石墨在高温下与氧气反应都生成二氧化碳。

【典例1】下列说法中，正确的是( )
A．某物质经检测只含一种元素，该物质一定是纯净物
B．C60与P4互为同素异形体
C．金刚石、石墨和C60在氧气中完全燃烧都生成二氧化碳
D．有单质参加或有单质生成的化学反应一定是氧化还原反应C[某物质只含一种元素，该物质不一定是纯净物，如金刚石和石墨的混合物就只含有碳元素；C60与P4不是由同一种元素组成，故不互为同素异形体；因金刚石、石墨和C60都是由碳元素构成的单质，故它们在氧气中完全燃烧都生成二氧化碳；同素异形体之间的转化有单质参加或生成，属于化学变化，但不属于氧化还原反应。

]
1．下列各组物质，不属于同素异形体的是( )
A．金刚石和石墨B．白磷和红磷
C．Na2O和Na2O2D．氧气和臭氧
[答案]C
2．金刚石、石墨、C60性质有所不同，是由于( )
A．构成原子不同
B．原子的各自排列方式不同
C．具有不同的几何外形
D．硬度不同
B[金刚石、石墨、C60三者是碳元素的同素异形体，构成原子完全相同，只是其内部碳原子排列方式不同，才导致它们的结构不同，进而性质也不同。

]
Na2CO3和NaHCO3
233
(1)固体鉴别法——加热法
给固体加热时产生使澄清石灰水变浑浊气体的为NaHCO3，无明显现象的为Na2CO3。

(2)溶液鉴别方法
①沉淀法：向溶液中滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成的为Na2CO3，无明显现象的为NaHCO3；
②气体法：向溶液中逐滴加入稀盐酸，立即产生气泡的是NaHCO3，过一会才产生气泡的是Na2CO3。

2．Na2CO3与NaHCO3的除杂
混合物(括号内的为杂质) 除杂方法或所用试剂
Na2CO3固体(NaHCO3) 加热
NaHCO3溶液(Na2CO3) 通入足量CO2
Na2CO3溶液(NaHCO3) 加入适量的NaOH溶液233
涉及反应：Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3
【典例2】不能用来鉴别Na2CO3和NaHCO3两种白色固体的实
验操作是( )
A．分别加热这两种固体物质，并将生成的气体通入澄清的石灰水中
B．分别在这两种物质的溶液中加入CaCl2溶液
C．分别在这两种固体中加入同浓度的稀盐酸
D．分别在这两种物质的溶液中加入少量澄清的石灰水
D[A项，利用Na2CO3和NaHCO3的稳定性可鉴别；B项，利用Na2CO3和NaHCO3的化学性质差异，Na2CO3能与CaCl2反应生成白色沉淀而NaHCO3不能，可鉴别；C项，利用Na2CO3和NaHCO3的化学性质差异，NaHCO3与等浓度盐酸反应比Na2CO3剧烈，可鉴别；D项，CO2－3、HCO－3均与Ca(OH)2反应生成白色沉淀CaCO3，不能鉴别。

]
(1)向Na2CO3、NaHCO3溶液中同时加入相同浓度的盐酸，有何现象？试用离子方程式说明其原因。

(2)不用其他试剂，只用试管、胶头滴管能否区别盐酸和Na2CO3溶液？说明理由。

[答案](1)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸，开始时无气体生成，继续滴加则出现大量无色气泡；向NaHCO3溶液中滴加盐酸，立即产生大量无色气泡。

有关的离子方程式为CO2－3＋H＋===HCO－3，HCO－3＋H＋===H2O＋CO2↑。

(2)能。

向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸时，开始无现象，后产生气泡；向盐酸中逐滴加入Na2CO3溶液时，立即产生气泡。

(1)Na2CO3溶液与盐酸反应时，滴加方式不同，反应不同，现象
不同，产生CO2的量也不一定相同。

(2)不能利用Ca(OH)2或Ba(OH)2溶液来鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液，因两者现象相同，都产生白色沉淀。

1．除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3可采取的方法是( ) A．通入过量的二氧化碳气体
B．加入氢氧化钡溶液
C．加入澄清石灰水
D．加入稀盐酸
A[二氧化碳与Na2CO3反应而不与NaHCO3反应，A正确；Na2CO3溶液、NaHCO3溶液与氢氧化钡溶液、澄清石灰水、盐酸均能发生反应，B、C、D错误。

]
2．下列有关Na2CO3和NaHCO3的叙述中正确的是( )
A．相同质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸作用时，产生的气体质量相同
B．Na2CO3比NaHCO3热稳定性强
C．Na2CO3不能与澄清石灰水反应
D．Na2CO3和NaHCO3均可与NaOH溶液反应
B[Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O，NaHCO3＋HCl===NaCl ＋CO2↑＋H2O，相同质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸作用时，产生的气体质量不同，A项错误；NaHCO3在80 ℃左右即分解，而Na2CO3的热稳定性很好，B项正确；Na2CO3能与澄清石灰水反应，不能与氢氧化钠反应，C、D项错误。

]
1．下列关于同素异形体的理解正确的是( )
A．同素异形体是不同的物质，性质完全不同
B．组成元素相同而结构不同的物质就是同素异形体
C．同素异形体一定是单质
D．任何元素都有同素异形体
C[同素异形体的物理性质不同，但化学性质基本相同，A错误；水和过氧化氢组成元素相同，但二者是化合物，不互为同素异形体，B错误；同素异形体是对单质而言的概念，C正确；大多数元素没有同素异形体，D错误。

]
2．下列化学方程式中，可用离子方程式2H＋＋CO2－3===CO2↑＋H2O表示的是( )
A．稀硫酸中滴加小苏打溶液
B．稀盐酸中滴加纯碱溶液
C．稀盐酸与石灰石反应
D．碳酸钾与足量醋酸反应
B[小苏打中的HCO－3不能拆；石灰石是固体，所以碳酸钙不能拆；醋酸是弱酸不能拆。

]
3．现有25 mL 2 mol·L－1的Na2CO3溶液和75 mL 1 mo l·L－1的稀盐酸，①将Na2CO3溶液缓缓滴加到稀盐酸中，②将稀盐酸缓缓滴加到Na2CO3溶液中，在标准状况下产生的气体体积是( ) A．均为0.84 L B．均为0.56 L
C．①>②D．①<②
C [①将Na 2CO 3溶液滴入盐酸中：
Na 2CO 3＋2HCl===2NaCl ＋CO 2↑＋H 2O ，应按盐酸的量计算气体体积V 1：
V 1＝0.075 mol×12
×22.4 L·mol －1＝0.84 L 。

②将盐酸滴入Na 2CO 3溶液中，反应分两步：
Na 2CO 3＋HCl===NaCl ＋NaHCO 3
NaHCO 3＋HCl===NaCl ＋CO 2↑＋H 2O ，生成的CO 2体积V 2用第二步余下的盐酸计算：
V 2＝(0.075 mol －0.05 mol)×22.4 L·mol －1＝0.56 L 。

所以V 1>V 2。

]
4．下列说法中，不正确的是( )
A ．可用加热的方法除去Na 2CO 3固体中混有的少量NaHCO 3
B ．可通入过量的CO 2除去NaHCO 3溶液中混有的Na 2CO 3
C ．可用相互滴加的方法来鉴别Na 2CO 3溶液和稀盐酸
D ．可用Na 2CO 3溶液除去CO 2气体中混有的少量HCl 气体
D [因为Na 2CO 3＋CO 2＋H 2O===2NaHCO 3，所以不能用Na 2CO 3溶液除去CO 2中HCl 气体，D 项错误。

]
5．除去下列物质中的少量杂质：
(1)Na 2CO 3固体中的NaHCO 3，方法是____________________， 反应方程式：________________________________________。

(2)NaCl 溶液中的Na 2CO 3，方法是_______________________， 反应方程式：________________________________________。

(3)NaOH 溶液中的Na 2CO 3，方法是_____________________， 反应方程式：_______________________________________。

(4)NaHCO 3溶液中的Na 2CO 3，方法是__________________， 反应方程式：_______________________________________。

[解析] 根据除杂原理，不能引入新杂质，不能减少主要成分。

(1)用加热的方法即可。

(2)只要加入适量盐酸除去CO 2－3即可。

(3)只要加入Ba(OH)2或Ca(OH)2即可。

(4)通入过量CO 2气体即可。

[答案] (1)加热 2NaHCO 3=====△Na 2CO 3＋CO 2↑＋H 2O
(2)加适量盐酸
Na 2CO 3＋2HCl===2NaCl ＋CO 2↑＋H 2O
(3)加适量Ca(OH)2
Na 2CO 3＋Ca(OH)2===CaCO 3↓＋2NaOH
(4)通入过量的CO 2气体
Na 2CO 3＋CO 2＋H 2O===2NaHCO 3。