高中化学-多种多样的碳单质 广泛存在的含碳化合物学案

高中化学-多种多样的碳单质广泛存在的含碳化合物学案[学习目标] 1.能依据物质类别列举碳单质的多样性，辨识Na2CO3、NaHCO3的物理性质和化学性质及其实验现象，能用化学方程式、离子方程式正确表示其主要化学性质.2.能利用Na2CO3、NaHCO3的性质和转化关系，设计制备、分离、检验简单任务的方案；能从物质类别的视角说明转化路径.一、多种多样的碳单质1．同素异形体由同一种□01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.如碳元素的同素异形体主要有□02金刚石、石墨、C60等；氧元素的同素异形体主要有□03O2、O3等.2．碳的同素异形体二、广泛存在的含碳化合物1．种类繁多的含碳化合物(1)有机化合物中都含有碳元素：如□01蛋白质、淀粉、甲烷等.(2)无机物2．碳酸钠和碳酸氢钠一、多种多样的碳单质[交流研讨]1．由一种元素组成的物质一定是纯净物吗？举例说明.提示：不一定.如：由C元素组成的物质可以是金刚石和石墨的混合物. 2．有单质参加的反应一定是氧化还原反应吗？举例说明.提示：不一定.如3O2=====放电2O3，就不是氧化还原反应.[点拨提升]1．“同素”指同种元素，“异形”指结构不同，“体”指单质；形成同素异形体的原因是形成单质的原子排列方式不同.2．常见的同素异形体碳元素的同素异形体：金刚石、石墨、C60；氧元素的同素异形体：氧气、臭氧(O3)；磷元素的同素异形体：红磷、白磷.知识拓展同素异形体之间可以相互转化，如金刚石石墨；同素异形体间的转化是化学变化，但不是氧化还原反应.[练习与活动]1．关于金刚石、石墨的说法不正确的是( )A．它们都是由碳元素组成的单质B．一定条件下，石墨转化为金刚石属于物理变化C．一定条件下，石墨和金刚石充分燃烧所得产物均为二氧化碳D．石墨易导电，金刚石不导电答案 B解析石墨和金刚石是由碳元素形成的两种不同的单质，二者之间在一定条件下可以相互转化，属于化学变化.由于二者都只含有碳元素，因此，充分燃烧的产物为二氧化碳.2．下列说法中正确的是( )A．金刚石、石墨和C60性质不同的根本原因是分子中所含碳原子的数目不同B．金刚石、石墨和C60在氧气中完全燃烧都生成二氧化碳C．C60和P4互为同素异形体D．H2O和H2O2互为同素异形体答案 B解析金刚石、石墨和C60性质不同的根本原因是它们的结构不同，与其分子中所含碳原子数的多少无关，A错误；同素异形体是由同种元素组成的不同单质，而C60和P4是由不同元素组成的不同单质，二者不属于同素异形体，C错误；H2O和H 2O2都属于化合物而非单质，D错误.二、广泛存在的含碳化合物[交流研讨]老面发酵的面团发酸后蒸馒头时，需加入适量的纯碱(Na2CO3)，使面团不再有酸味，馒头在蒸的过程中由小逐渐变大，熟了以后松软可口.仔细阅读上面文字，你认为Na2CO3在蒸镘头的过程中起什么作用？提示：Na2CO3能与酸反应，使面团不再有酸味，且生成CO2，使馒头膨松变大，熟了以后松软可口.[点拨提升]1．Na2CO3、NaHCO3都能与强酸反应产生CO2，但把相同质量的Na2CO3、NaHCO3粉末分别加入相同浓度，相同体积的稀H2SO4中时，NaHCO3产生CO2的速率快.2．Na2CO3比NaHCO3稳定，实验可用如下图所示装置来探究NaHCO3不如Na2CO3稳定的性质.加热一段时间后，会发现烧杯B中澄清石灰水变浑浊，而A无变化，说明2NaHCO3=====△Na2CO3＋H2O＋CO2↑，纯碱工业用该原理由NaHCO3制纯碱，实验室用此原理除去Na2CO3固体中少量的NaHCO3.3．水溶液中Na2CO3能吸收CO2生成NaHCO3，即Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3.因此，实验室除去CO2中的HCl时，要用饱和NaHCO3溶液，不能用Na2CO3溶液.4．NaHCO3不能与CaCl2反应但能与Ca(OH)2反应，该反应可看做分两步完成，首先HCO－3＋OH－===H2O＋CO2－3，然后CO2－3＋Ca2＋===CaCO3↓.因此，NaHCO3溶液、Na2CO3溶液都能使澄清石灰水变浑浊.知识拓展1．向强酸溶液中滴加Na2CO3溶液时，反应一步完成：CO2－3＋2H＋===CO2↑＋H2O，而向Na2CO3溶液中滴加强酸溶液时，反应分两步完成，第一步先发生反应：CO2－3＋H＋===HCO－3，当CO2－3完全变为HCO－3时，再发生反应：HCO－3＋H＋===H2O＋CO2↑.2．向Na2CO3溶液、NaHCO3溶液、NaOH与Na2CO3的混合溶液、Na2CO3与NaHCO3的混合溶液中分别滴加稀盐酸时，产生的CO2的体积与滴加稀盐酸的体积曲线如下所示：(1)将稀盐酸逐滴滴入碳酸钠溶液中.OA段发生反应：Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl；AB段发生反应：NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O；OA段与AB段消耗的盐酸的体积相等.(2)将稀盐酸逐滴滴入碳酸氢钠溶液中.只发生反应NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O.(3)将稀盐酸逐滴滴入碳酸钠和碳酸氢钠的混合溶液中.OA段发生反应：Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl；AB段发生反应：NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O；AB段参与反应的NaHCO3既有OA段反应生成的，又有原溶液中含有的，因此OA 段消耗的盐酸的体积小于AB 段消耗的盐酸的体积.(4)将稀盐酸逐滴滴入氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液中.OA 段发生反应：NaOH ＋HCl===NaCl ＋H 2O ， Na 2CO 3＋HCl===NaHCO 3＋NaCl ；AB 段发生反应：NaHCO 3＋HCl===NaCl ＋CO 2↑＋H 2O ； OA 段消耗的盐酸的体积大于AB 段消耗的盐酸的体积.[练习与活动]3．下列有关Na 2CO 3和NaHCO 3性质的比较中，正确的是( ) A ．热稳定性：Na 2CO 3＞NaHCO 3 B ．常温时的溶解度：Na 2CO 3＜NaHCO 3C ．等物质的量浓度的两种溶液，与稀盐酸反应的快慢：Na 2CO 3＞NaHCO 3D ．Na 2CO 3和NaHCO 3都属于碱 答案 A解析 Na 2CO 3不易分解，NaHCO 3受热易分解；常温时，NaHCO 3的溶解度小于Na 2CO 3的；等物质的量浓度时，NaHCO 3与稀盐酸反应较快；二者水溶液都显碱性，但都属于盐.4．化学活动课上，三组同学分别用如图所示甲、乙两装置探究“NaHCO 3和Na 2CO 3与稀盐酸的反应”，按表中的试剂用量，在相同条件下，将两个气球中的固体粉末同时倒入试管中(装置的气密性已检查).请回答：(1)各组反应开始时，________装置中的气球体积先变大，该试管中反应的离子方程式是________________________________.(2)当试管中不再有气体生成时，三组实验出现不同的现象，填写下表的空格.答案(1)甲HCO－3＋H＋===CO2↑＋H2O(2)解析(1)甲中发生反应：HCO－3＋H＋===CO2↑＋H2O；乙中发生反应：CO2－3＋H＋===HCO－3，HCO－3＋H＋===CO2↑＋H2O.故甲中气球先变大.(2)由试剂用量可知：第②组盐酸均过量，由于NaHCO3的物质的量大于Na2CO3的物质的量，与盐酸反应时，NaHCO3产生的气体多，致使甲中气球的体积大；第③组盐酸均不足，而等量的盐酸分别与足量NaHCO3和Na2CO3反应时，NaHCO3产生的CO2多，因此，甲中气球的体积大；又因为Na2CO3过量，发生反应：Na2CO3＋H2O＋CO 2===2NaHCO 3，吸收部分CO 2，故片刻后乙中气球又缩小.本课小结。