高中化學(xué) 第1課時　多種多樣的碳單質(zhì)、廣泛存在的含碳化合物 魯科必修1

.第1節(jié)碳的多樣性第1課時多種多樣的碳單質(zhì)廣泛存在

的含碳化合物.1．了解同素異形體的概念。2．了解碳的多種存在形態(tài)及碳的各種同素異形體的特點。3．掌握Na2CO3、NaHCO3的性質(zhì)及二者的區(qū)別與鑒定。.一、多種多樣的碳單質(zhì)1．碳在自然界中的存在形態(tài)：

(如金剛石、石墨、C60)和

(如CO2、CaCO3)。2．同素異形體概念：

，叫做該元素的同素異形體。游離態(tài)化合態(tài)由同一種元素組成的性質(zhì)不同的幾種單質(zhì).3．碳的同素異形體間的比較同素異形體主要性質(zhì)碳原子的排列方式主要用途金剛石(1)硬度極高(2)無色透明的晶體(3)熔點

，不能導(dǎo)電每個碳原子均與相鄰的

個碳原子以強(qiáng)的相互作用直接連接，形成

結(jié)構(gòu)鉆具、裝飾品石墨(1)深灰色、質(zhì)軟、不透明的片狀固體(2)

導(dǎo)電碳原子呈

狀排列，每一層上的碳原子以強(qiáng)的相互作用形成

結(jié)構(gòu)；層與層之間的相互作用較弱，容易發(fā)生相對滑動潤滑劑、電極、鉛筆芯、耐火材料C60(1)灰黑色的固體(2)易與金屬摻雜形成超導(dǎo)體由

個碳原子構(gòu)成的分子，形似足球，碳原子在球的

，呈正六邊形和正五邊形排列，球內(nèi)是空的高溫潤滑劑，耐熱防火材料高能正四面體平60表面層面六邊形4.二、廣泛存在的含碳化合物1．種類繁多的含碳化合物碳的化合物有機(jī)物：如

等無機(jī)物氧化物：如

等碳酸鹽：如方解石

、白云石

、菱鎂礦

、菱鐵礦

等CH4、C2H2OHCO、CO2CaCO3CaMg(CO3)2MgCO3FeCO3.2．Na2CO3和NaHCO3化學(xué)式Na2CO3NaHCO3俗名或蘇打

顏色狀態(tài)

色粉末(Na2CO3·10H2O為晶體)

色晶體溶解性

溶于水

溶于水(比Na2CO3溶解度小)熱穩(wěn)定性

受熱易分解：

NaHCO3

與酸反應(yīng)

與NaOH反應(yīng)HCO3－＋OH－===H2O＋CO32－用途玻璃、造紙發(fā)酵粉、治療胃病純堿小蘇打白白易能穩(wěn)定2Na2CO3＋H2O＋CO2↑CO32－＋2H＋===CO2↑＋H2OHCO3－＋H＋===H2O＋CO2↑.金剛石、石墨、C60的物理性質(zhì)差別很大，其化學(xué)性質(zhì)也差別很大嗎？如何證明金剛石、石墨、C60都是由碳元素組成的？【提示】金剛石、石墨、C60由于其原子的排列方式不同，使其物理性質(zhì)差別很大，但由于它們都是由碳原子構(gòu)成的單質(zhì)，其化學(xué)性質(zhì)是相似的。三者在氧氣中的燃燒產(chǎn)物均為二氧化碳。證明三者都是由碳元素組成的。.一、實驗探究碳酸鈉、碳酸氫鈉的化學(xué)性質(zhì)

1．探究Na2CO3、NaHCO3與鹽酸的反應(yīng)

(1)實驗原理

2HCl＋Na2CO3===2NaCl＋H2O＋CO2↑

HCl＋NaHCO3===NaCl＋H2O＋CO2↑.(2)實驗操作如下圖所示(裝置氣密性合格)，進(jìn)行鹽酸與Na2CO3、NaHCO3的實驗操作：在兩支試管中分別加入3mL稀鹽酸，將兩個各裝有0.3gNa2CO3和0.3gNaHCO3粉末的小氣球分別套在兩支試管口。將氣球內(nèi)的Na2CO3和NaHCO3同時倒入試管中，觀察反應(yīng)現(xiàn)象。.(3)實驗現(xiàn)象①兩組試劑分別混合后，都生成無色氣體，氣球膨脹。②NaHCO3與鹽酸混合比Na2CO3與鹽酸混合使氣球膨脹得快且大。(4)實驗結(jié)論NaHCO3與鹽酸反應(yīng)比Na2CO3與鹽酸反應(yīng)劇烈(快)。(5)實驗注意事項①試管與氣球的組合體事先都要檢查其氣密性。②兩組實驗所用鹽酸，要體積相同、濃度相同。③進(jìn)行試劑混合時，兩組實驗的動作要同時。.2．探究Na2CO3、NaHCO3的熱穩(wěn)定性

(1)實驗原理碳酸鈉比碳酸氫鈉穩(wěn)定，碳酸氫鈉受熱易分解：2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O。

(2)實驗操作按如下圖所示裝置進(jìn)行實驗，小試管內(nèi)塞有沾有無水硫酸銅的棉花球。.(3)實驗現(xiàn)象B燒杯內(nèi)澄清石灰水變渾濁，A燒杯內(nèi)澄清石灰水無明顯現(xiàn)象，小試管內(nèi)棉花球變成藍(lán)色。(4)實驗結(jié)論碳酸鈉比碳酸氫鈉穩(wěn)定，碳酸氫鈉受熱易分解：2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O。.

(1)Na2CO3與鹽酸反應(yīng)是分步進(jìn)行的：Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl，NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。而NaHCO3跟HCl的反應(yīng)是一步完成的，所以NaHCO3跟HCl的反應(yīng)比Na2CO3跟HCl的反應(yīng)放出CO2的速度快。(2)穩(wěn)定性：難溶性的碳酸鹽在高溫下能分解，如CaCO3；(NH4)2CO3及酸式鹽受熱易分解；可溶性的碳酸鹽較穩(wěn)定，受熱難分解。(3)碳酸鈉和碳酸氫鈉的相互轉(zhuǎn)化。溶液中：NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O，Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3。固體：NaHCO3＋NaOH

Na2CO3＋H2O，2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O。.下列說法中不正確的是(

)A．Na2CO3比NaHCO3易溶于水B．Na2CO3比NaHCO3穩(wěn)定C．石灰水能與Na2CO3反應(yīng)，而不能與NaHCO3反應(yīng)D．Na2CO3、NaHCO3與NaOH溶液均不反應(yīng)【名師解析】石灰水能與Na2CO3反應(yīng)，也能與NaHCO3反應(yīng)，現(xiàn)象相同，均產(chǎn)生白色沉淀，NaHCO3與NaOH反應(yīng)而Na2CO3與NaOH不反應(yīng)?！敬鸢浮?/p>

CD.

1.現(xiàn)有25mL2mol·L－1的Na2CO3溶液和75mL1mol·L－1的稀鹽酸，①將Na2CO3溶液緩緩滴加到鹽酸中；②將稀鹽酸緩緩滴加到Na2CO3溶液中，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生氣體的情況是(

)A．均為0.84L

B．均為0.56LC．①＞②

D．①＜②.【解析】雖然都是Na2CO3與鹽酸反應(yīng)，但滴加順序不同，結(jié)果產(chǎn)生CO2的量不一定相同。①將Na2CO3溶液滴入鹽酸中，剛開始鹽酸過量：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O應(yīng)按鹽酸的量計算氣體體積：V1＝22.4L·mol－1×0.075mol×1/2＝0.84L②將鹽酸滴入Na2CO3溶液中，反應(yīng)分兩步：Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3；NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。生成的CO2用第二步余下的鹽酸計算：V2＝(0.075mol－0.05mol)×22.4L＝0.56L所以V1＞V2【答案】

C.二、Na2CO3和NaHCO3的鑒別.

(1)Na2CO3粉末中混有NaHCO3采用加熱的方法，利用NaHCO3受熱分解除去。(2)Na2CO3溶液中混有NaHCO3為了不引入新雜質(zhì)，應(yīng)向溶液中滴加適量NaOH溶液：NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O。(3)NaHCO3粉末中混有Na2CO3先配成溶液，再向溶液中通入過量CO2。.可以肯定溶液中存在大量CO32－的理由是(

)A．加入AgNO3溶液，有白色沉淀產(chǎn)生B．加入鹽酸有無色無味的氣體放出C．加入Ba(OH)2溶液，有白色沉淀產(chǎn)生D．加入BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀，再加入硝酸，沉淀全部溶解，產(chǎn)生一種無色無味的氣體，該氣體能使澄清石灰水變渾濁【思路點撥】解答本題應(yīng)注意以下兩點：(1)排除HCO3－的干擾。(2)排除與Ag＋、Ba2＋形成白色沉淀的其他陰離子的干擾。.【隨堂筆記】與Ag＋反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀的陰離子除CO32－外還有其他離子，故A項不符合題意；HCO3－干擾CO32－的檢驗，B、C項不符合題意；加入BaCl2溶液產(chǎn)生白色沉淀排除HCO3－，加HNO3溶解時產(chǎn)生CO2氣體，說明溶液中一定含有CO32－?！敬鸢浮?/p>

D.

2.可以用來斷定碳酸鈉粉末中混有碳酸氫鈉的實驗方法是(

)A．加熱時有無色氣體放出B．滴加鹽酸時有氣泡產(chǎn)生C．溶于水后，滴加稀氯化鈣溶液有沉淀生成D．溶于水后，滴加澄清石灰水有白色沉淀生成【解析】含有碳酸氫鈉的固體，加熱分解產(chǎn)生無色氣體。這是檢驗碳酸氫鈉的基本方法?！敬鸢浮?/p>

A..1．金剛石、石墨、C60性質(zhì)有所不同，是由于(

)A．構(gòu)成原子的元素種類不同B．各自原子的排列方式不同C．具有不同的幾何外形D．硬度不同【解析】

金剛石、石墨、C60是碳元素的同素異形體，只是其內(nèi)部碳原子的排列方式不同，才導(dǎo)致它們的結(jié)構(gòu)不同，進(jìn)而性質(zhì)不同，與其幾何外形和硬度無關(guān)?！敬鸢浮?/p>

B.2.炭雕(如右圖所示)是一種集觀賞與空氣凈化為一體的產(chǎn)品，這種產(chǎn)品可對車內(nèi)及室內(nèi)空氣中的一氧化碳、苯、甲醛、煙霧等有害氣體進(jìn)行有效吸附。取一塊制作炭雕的下腳料，進(jìn)行下面的實驗。下列有關(guān)敘述不正確的是(

)A．將炭雕下腳料在空氣中加熱，可以得到使澄清石灰水變渾濁的氣體B．炭雕中含有的活性炭成分也是碳元素的一種同素異形體C．將炭雕下腳料研成粉末，與氧化銅粉末混合加熱，可以得到紅色固體D．將炭雕下腳料加入到盛有氯氣的集氣瓶中，靜置一段時間，黃綠色變淺，其原因是炭雕下腳料中的物質(zhì)與氯氣發(fā)生氧化還原反應(yīng).【解析】含有活性炭的炭雕具有活性炭的性質(zhì)，活性炭是碳元素的一種同素異形體，在空氣中能夠燃燒生成二氧化碳，具有吸附性，既能吸附氣體，也能吸附有色液體，加熱條件下還具有碳的還原性，故選項A、B、C正確，選項D錯誤。【答案】

D.3．有兩個無標(biāo)簽的試劑瓶，分別裝有Na2CO3和NaHCO3，有四位同學(xué)為鑒別它們，分別采用了以下不同方法，其中不可行的是(

)A．分別將它們配制成溶液，再加入澄清石灰水B．分別取相同質(zhì)量的兩種固體于試管中，再滴加等濃度的稀鹽酸C．分別將它們配制成溶液，再加入CaCl2溶液D．分別加熱，再用澄清石灰水檢驗是否有CO2產(chǎn)生【解析】

A項中發(fā)生的反應(yīng)分別為Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH,2NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，兩者現(xiàn)象相同(均產(chǎn)生白色沉淀)，不能鑒別；B項中NaHCO3與鹽酸反應(yīng)較Na2CO3反應(yīng)快，可以鑒別；C項中Na2CO3與CaCl2發(fā)生反應(yīng)：Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl，產(chǎn)生白色沉淀，NaHCO3與CaCl2不反應(yīng)，可以鑒別；D項將固體物質(zhì)分別加熱后，只發(fā)生反應(yīng)：2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，產(chǎn)生的CO2能使澄清石灰水變渾濁，可以鑒別?！敬鸢浮?/p>

A.4．向NaOH溶液中通入過量CO2后，溶液中存在的主要離子是(

)A．Na＋、CO32－

B．Na＋、HCO3－C．HCO3－、CO32－

D．Na＋、OH－【解析】

NaOH溶液中通入少量CO2發(fā)生反應(yīng)：2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，通入過量CO2時發(fā)生反應(yīng)：NaOH＋CO2===NaHCO3，可以看出Na＋反應(yīng)前后不發(fā)生變化，當(dāng)CO2過量時，CO32－轉(zhuǎn)化為HCO3－。【答案】

B.5．某實驗小組擬用50mLNaOH溶液吸收CO2氣體，制備Na2CO3溶液。為防止通入的CO2氣體過量而生成NaHCO3，設(shè)計了如下實驗步驟：①用25mLNaOH溶液吸收CO2氣體至CO2不再溶解；②小火煮沸溶液1～2min；③在得到的溶液中加入另一半(25mL)NaOH溶液，使其充分混合。此方案能制得較純凈的Na2CO3。(第一步的實驗裝置如下圖所示).(1)將塊狀大理石加入試管中的正確方法是____________________