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Na

2CO

3

、NaHCO

3

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Na

2CO

3

、NaHCO

3

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3O

2=====

放电

2O

3

，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、C

60

；氧元素的同素异形体：氧气、臭

氧(O

3)；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C

60

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C

60

在氧气中完全燃烧都生成二氧化碳

C．C

60和P

4

互为同素异形体

D．H

2O和H

2

O

2

互为同素异形体

答案 B

解析金刚石、石墨和C

60

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C

60和P

4

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；H

2

O和

H 2O

2

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(Na

2

CO

3

)，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Na

2CO

3

在蒸镘头的过程中起什么作用？

提示：Na

2CO

3

能与酸反应，使面团不再有酸味，且生成CO

2

，使馒头膨松变大，

熟了以后松软可口.

[点拨提升]

1．Na

2

CO

3

、NaHCO

3

都能与强酸反应产生CO

2

，但把相同质量的Na

2

CO

3

、NaHCO

3

粉末分别加入相同浓度，相同体积的稀H

2

SO

4

中时，NaHCO

3

产生CO

2

的速率快.

2．Na

2

CO

3

比NaHCO

3

稳定，实验可用如下图所示装置来探究NaHCO

3

不如Na

2

CO

3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

2NaHCO

3

=====

△

Na

2

CO

3

＋H

2

O＋CO

2

↑，纯碱工业用该原理由NaHCO

3

制纯碱，实验室用此

原理除去Na

2

CO

3

固体中少量的NaHCO

3

.

3．水溶液中Na

2

CO

3

能吸收CO

2

生成NaHCO

3

，即Na

2

CO

3

＋H

2

O＋CO

2

===2NaHCO

3

.因

此，实验室除去CO

2

中的HCl时，要用饱和NaHCO

3

溶液，不能用Na

2

CO

3

溶液.

4．NaHCO

3

不能与CaCl

2

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－===H

2

O＋CO2－

3

，然后CO2－

3

＋Ca2＋===CaCO

3

↓.因此，NaHCO

3

溶液、Na

2

CO

3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Na

2

CO

3

溶液时，反应一步完成：CO2－

3

＋2H＋===CO

2

↑＋H

2

O，

而向Na

2

CO

3

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＋===H

2

O＋CO

2

↑.

2．向Na

2

CO

3

溶液、NaHCO

3

溶液、NaOH与Na

2

CO

3

的混合溶液、Na

2

CO

3

与NaHCO

3

的混合溶液中分别滴加稀盐酸时，产生的CO

2

的体积与滴加稀盐酸的体积曲线如下