鲁科版高中化学必修一多种多样的碳单质广泛存在的含碳化合物教学设计

鲁科版高中化学必修一多种多样的碳单质广泛存在
的含碳化合物教学设计
第1节碳的多样性
第1课时多种多样的碳单质普遍存在的含碳化合物
三维目的
1. 知识目的
〔1〕经过引见各种碳单质，使先生了解同素异形体的概念，知道碳有三种同素异形体，它们的物理性质有较大的差异，招致物理性质相异的主要缘由是碳原子的陈列不同。

〔2〕知道含碳元素的化合物种类单一，普通分为含碳的无机化合物和无机化合物两大类，经过活动探求看法碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质，初步体会它们性质的差异。

〔3〕依据消费、生活中的碳元素转化的实例，了解碳单质、一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐、碳酸氢盐之间的转化，从而进一步了解它们的性质。

使先生可以解释与含碳化合物有关的现象和处置复杂效果，如水垢的构成与消弭、木炭熄灭的现象、工业上炼铁的原理等，体会化学在人类消费、生活中的运用，激起先生学习化学的兴味。

2. 才干目的
〔1〕经过探求碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质，进一步熟习研讨物质性质的基本顺序，培育先生应用实验迷信探求的才干。

〔2〕体会将自然界中的转化与实验室中的转化一致同来的迷信思想方法。

3. 情感目的
〔1〕经过实验探求激起先生探求化学的兴味，发扬协作学习的肉体，养成严谨迷信的学习习气。

〔2〕了解人们经常应用迷信知识完成碳元素的转化，体会化学迷信的伟大，增强求知愿望。

〔3〕经过引见人类的活动破坏了自然界中碳转化的平衡所形成的结果，激起先生运用化学知识，维护生态平衡的热情和责任。

教学重点
同素异形体的概念及判别，碳酸钠和碳酸氢钠的性质。

教学难点
碳酸钠和碳酸氢钠的有关性质。

教学进程
一、教材剖析
〔一〕知识头绪
碳及其化合物在自然界中的普遍存在以及在我们的消费、生活中的普遍运用与碳的多样性严密相关。

本节教材在初中化学知识的基础上，经过引见、归结金刚石、石墨、C60、碳纳米管的物理性质和用途，表达碳单质的多样性；经过探求碳酸钠、碳酸氢钠的化学性质，看法碳酸盐与碳酸氢盐这些含碳化合物的性质及转化关系,表达碳的化合物的多样性；经过引见自然界和消费、生活中碳及其化合物间的转化，看法碳单质、一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐、碳酸氢盐之间的转化，表达碳元素转化的多样性。

〔二〕知识框架
在初中我们接触过碳，知道碳既是构成生物体的基本元素，又是构成地壳中岩石和化石燃料的主要元素。

碳以多种形状存在于自然界中。

明天，我们一同来感受碳的多样性。

二、多种多样的碳单质
经过初中的学习和刚才的阅读，你已取得了有关碳单质的哪些内容？你还有哪些疑问？〔该局部外容由先生归结，教员点评〕
曾经了解的知识和能够提出的效果归结如下：
〔1〕三者的结构特点。

〔复杂引见碳原子的陈列状况〕
〔2〕同素异形体的概念。

〔由同一种元素组成的性质不同的几种单质，叫做该元素的同素异
形体〕
〔3〕碳的各种单质的物理性质相异的主要缘由。

〔碳原子的陈列不同，在这里可以采用比喻的方法，把碳原子比喻为修建用的砖，把金刚石、石墨、C60比喻成用砖盖成的修建物，用相反的砖但不同的方式盖成的修建物，其外型不同，结实水平能够会存在较大差异〕
〔4〕碳的各种单质化学性质能否相反？为什么？〔相反。

由于由同种元素组成〕
〔5〕如何证明石墨、金刚石都是由碳元素组成？〔引见史实：1797年英国化学家钱南为了测出金刚石的成分，做了一个十分昂贵的实验。

他将金刚石放在密闭的、充溢氧气的箱子里停止熄灭〔箱子是纯金制的〕，结果却令人十分不测—箱子里的气体成分居然是二氧化碳〕〔6〕【思索】为了证明金刚石是由碳元素组成的，钱南测出生成气体的成分是CO2后，还需测定其他数据吗？
〔7〕了解C60、碳纳米管的相关知识。

[过渡] 虽然碳元素有多种同素异形体，但它在自然界主要是以化合物的方式存在的。

例如：蛋白质、淀粉、自然气等无机化合物；CO2、碳酸盐等无机化合物。

下面，我们一同来讨论有着重要用途的两种含碳化合物。

[方法导引] 你曾经知道了碳酸钙的化学性质，碳酸钠和碳酸氢钠能否具有相似的化学性质呢？〔引导先生经过对比相似物质性质的方法来预测和设计实验方案，防止实验的自觉性〕三、普遍存在的含碳化合物
1．种类单一的无机物：蛋白质，淀粉、纤维素、自然气、煤、石油等。

2．碳的氧化物：CO、CO2
3．碳酸盐：CaCO3、ZnCO3、MgCO3、Na2CO3、NaHCO3、Ca(HCO3)2等。

〔阅读〕课本P64图
〔活动探求〕碳酸钠与碳酸氢钠的化学性质。

实验药品：碳酸钠、碳酸氢钠、盐酸、廓清石灰水、Ba(OH)2溶液、BaCl2溶液、氢氧化钠溶液。

〔1〕思索：碳酸钠与碳酸氢钠区分属于什么类型的化合物？预测它们能与哪些物质反响？ 〔2〕方法引导：回想碳酸钙的有关性质。

〔3〕先生讨论并设计实验方案，分组讨论。

〔4〕交流讨论设计方案。

〔5〕分组实验：要求记载实验现象并写出有关反响的化学方程式及离子方程式。

〔6〕各组汇报实验结果。

〔7〕整合：
碳酸钠〔纯碱、苏打〕Na 2CO 3
碳酸氢钠〔小苏打〕NaHCO 3
物理性质 白色粉末 白色粗大晶体 与酸反响
H ++ CO 2－
3=== HCO －
3 H ++ HCO －
3 ===H 2O+CO 2↑
H ++ HCO －
3===H 2O+CO 2↑
与碱反响
与OH -不反响
OH -+ HCO －3===H 2O+CO 2－
3 Ca 2++OH -+ HCO －
3===CaCO 3↓+H 2O
与盐反响 Ba 2++ CO 2－3===BaCO 3↓ 不反响 水溶液与CO 2反响 CO 2－
3+H 2O+CO 2===2HCO －
3
不反响
热动摇性
动摇
2NaHCO 3=====△
Na 2CO 3+H 2O+CO 2↑
〔提问〕通以上探求，思索Na 2CO 3 与NaHCO 3间的相互转化关系。

Na 2CO 3
NaHCO 3
〔讨论、归结〕
〔1〕如何鉴别一种无色溶液是Na 2CO 3溶液还是NaHCO 3溶液？
罕见方法：往溶液中滴加氯化钙溶液。

〔2〕如何证明NaHCO3与碱有发作反响？
罕见方法：检验反响后溶液中的CO2－3。

板书设计
一、教材剖析
二、多种多样的碳单质
同素异形体的概念：由同一种元素组成的性质不同的几种单质，叫做该元素的同素异形体。

三、普遍存在的含碳化合物
1．同素异形体的判别要留意三个要点
(1)必需由同一元素组成；(2)必需是不同的单质；(3)必需结构不同。

例如：金刚石、石墨与C60；O2与O3；白磷与红磷等。

2．Na 2CO 3和NaHCO 3的鉴别与除杂 (1)鉴别
形状
鉴别方法
Na 2CO 3
NaHCO 3 固态
加热
无清楚变化
分解发生无
色气体(CO 2)
溶液
逐滴滴加盐酸
末尾无清楚现象，一段时间后有气体发生 一滴加就有气体发生
滴加CaCl 2溶液
发生白色沉淀(CaCO 3)
无清楚变化
Na 2CO 3(NaHCO 3) NaHCO 3(Na 2CO 3) 固体
加热
2NaHCO 3=====△
Na 2CO 3＋H 2O ＋CO 2↑
加水制成饱和溶液，通入足量CO 2，结晶过滤
溶液
加过量NaOH 溶液
NaHCO 3＋NaOH===Na 2CO 3＋H 2O
通入CO 2
Na 2CO 3＋H 2O ＋CO 2 === 2NaHCO 3
23322沉淀，Na 2CO 3＋Ba(OH)2===BaCO 3↓＋2NaOH,2NaHCO 3＋Ba(OH)2===BaCO 3↓＋Na 2CO 3＋2H 2O 。

(2)除杂或鉴别时，要特别留意二者的相互转化：
当堂检测
1. 以下说法中，正确的选项是( ) A ．仅由碳元素组成的物质一定是纯真物 B ．金刚石、石墨、足球烯(C 60)互为同素异形体
C．同素异形体之间的转化属于物理变化
D．金刚石和石墨的物理性质不同，化学性质也不相反
【解析】碳元素的单质有金刚石、石墨、C60等，金刚石是纯真物，但金刚石与石墨组成的物质就是混合物；同素异形体间的转化，由于反响物与生成物不同，应属化学变化；金刚石、石墨、C60是碳元素的三种同素异形体，它们的物理性质有差异，但化学性质是相反的。

【答案】B
2. 以下说法中正确的选项是()
A．金刚石、石墨和C60性质不同的基本缘由是所含碳原子的数目不同
B．金刚石、石墨和C60在氧气中完全熄灭都生成二氧化碳
C．C60和P4互为同素异形体
D．H2O和H2O2互为同素异形体
【解析】金刚石、石墨和C60性质不同是由于它们的结构不同，A错误。

三者均由碳元素组成，完全熄灭都生成CO2，B正确。

同素异形体是同种元素组成的不同单质，C中C60和P4组成元素不同，D中H2O和H2O2均为化合物，故C、D错误。

【答案】B
3. 以下关于碳酸钠和碳酸氢钠的比拟中正确的选项是()
A．碳酸氢钠的溶解度大于碳酸钠
B．与盐酸反响放出等量的二氧化碳消耗碳酸钠的质量小于碳酸氢钠
C．与等浓度的盐酸反响，碳酸氢钠反响的速率快
D．等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反响，碳酸钠消耗盐酸少
【答案】C
4. 现有两瓶白色固体化学药品，一瓶为Na2CO3，另一瓶为NaHCO3。

无法将其鉴别开来的方法是()
A．加热
B．两者区分与同浓度的稀盐酸反响
C ．溶于水，参与CaCl 2溶液
D ．两者区分参与氢氧化钠溶液或Ba(OH)2溶液
【解析】加热时，试管内壁有较多水珠生成，且生成使廓清石灰水变混浊的气体的是NaHCO 3，A 项正确。

与同浓度的稀盐酸反响，可依据发生气泡的速度不同鉴别，B 项正确。

Na 2CO 3与CaCl 2反响生成沉淀，NaHCO 3与CaCl 2不反响，C 项正确。

两者与氢氧化钠溶液混合后均没有清楚现象，与Ba(OH)2都能反响生成白色沉淀，现象完全相反，D 项不能鉴别。

【答案】D
5. 如下图，往某Na 2CO 3溶液中滴入稀盐酸发生CO 2的进程。

(1)写出a 点以前发作反响的离子方程式：______________________。

(2)写出a 点到b 点发作反响的离子方程式：________________________。

(3)假定某Na 2CO 3溶液中含m mol Na 2CO 3，滴入一定量的稀盐酸，恰恰使溶液中Cl －
和HCO －
3的物质的量之比为2∶1，那么滴入稀盐酸的物质的量等于_______mol(用m 表示)。

【解析】(1)a 点以前无CO 2发生，发作的反响：Na 2CO 3＋HCl===NaCl ＋NaHCO 3。

(2)a 点到b 点发生CO 2的量随参与盐酸的量的增大而逐渐添加，发作的反响：NaHCO 3＋HCl===NaCl ＋CO 2↑＋H 2O 。

(3)当溶液中n (Cl －)∶n (HCO －3)＝2∶1时，设n (Cl －)＝x mol ，那么n (HCO －
3)＝x 2 mol ，此时溶
液中的溶质离子为Na ＋
，Cl －
、HCO －
3，据电荷守恒规律可得： x mol ＋x 2 mol ＝n (Na ＋
)＝2m mol ，解得x ＝43m mol 。

由物料守恒n (HCl)＝n (Cl －
)＝4m 3
mol 。

【答案】 (1)CO 2－3＋H ＋===HCO －3 (2)HCO －3＋H ＋
===CO 2↑＋H 2O (3)4m 3。