2024_2025学年高中化学第3章自然界中的元素第1节第1课时多种多样的碳单质广泛存在的含碳化合物学案鲁科版必修1.docxVIP

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多种多样的碳单质广泛存在的含碳化合物

[核心素养发展目标]1.了解碳单质的多样性及同素异形体的概念。2.了解自然界中含碳化合物的多样性。3.相识碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质，初步体会它们性质的差异。

一、多种多样的碳单质

1.碳在自然界中的存在

碳元素的存在形态eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(游离态：如金刚石、石墨等,化合态：如二氧化碳、大理石等))

2.同素异形体

(1)定义：由同一种元素组成的性质不同的几种单质。

(2)实例：O2与O3，白磷与红磷，金刚石与石墨及C60。

3.碳的同素异形体的比较

物质

性质

金刚石(C)

石墨(C)

C60

外观

无色透亮晶体

深灰色、不透亮的片状固体

灰黑色固体

结构

由正四面体构成的空间网状结构

由平面六边形构成的层状结构

由正五边形和正六边形排列而成的“足球”分子

硬度

很大

质软，在纸上可留痕迹

导电性

不导电

良好

不导电

(1)构成同素异形体的三个要素

①必需由同一种元素构成；

②必需是单质；

③必需具有不同的结构。

(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；

②单质中原子数目不同，如O2和O3。

(3)同素异形体之间的转化是化学改变，但不属于氧化还原反应。

例1下列说法中正确的是()

A.仅由碳元素组成的物质肯定是纯净物

B.金刚石、石墨、足球烯(C60)互为同素异形体

C.金刚石转化为石墨，有单质生成，该反应属于氧化还原反应

D.金刚石和石墨的物理性质不同，化学性质也不相同

答案B

解析碳元素的单质有金刚石、石墨、C60等，金刚石是纯净物，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，由于反应物与生成物不同，应属化学改变，碳在反应前后元素化合价不变，该反应不是氧化还原反应；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，但化学性质是相同的。

思维启迪

(1)金刚石和石墨都是由碳原子构成的，足球烯是由C60分子构成的，C60是由60个碳原子构成的分子。

(2)由于结构上的差异，同素异形体的物理性质不同；由于同素异形体的组成元素相同，化学性质相像，而且同素异形体之间的转化是化学改变。

(3)有单质参与或生成的反应不肯定是氧化还原反应。犹如素异形体之间的转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

含碳化合物eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(有机化合物：如蛋白质、淀粉、油脂以及石油、,液化气、自然气等的主要成分,无机化合物\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(氧化物：CO、CO2,含氧酸：H2CO3,含氧酸盐：如方解石CaCO3、白云石,[CaMg?CO3?2]、菱锌矿ZnCO3、,菱铁矿?FeCO3?、菱镁矿?MgCO3?等))))

2.Na2CO3和NaHCO3分别与盐酸反应及热稳定性试验探究

试验内容

试验现象

两组化学试剂分别混合后都生成无色气体，气球体积膨胀，盛有NaHCO3的气球膨胀的快且大

棉花球变蓝色，刚加热时A中导管有气泡冒出，一会儿停止冒气泡，无浑浊出现，B中持续出现气泡，溶液出现白色浑浊

试验结论

NaHCO3与盐酸反应比Na2CO3与盐酸反应猛烈

Na2CO3受热不分解，NaHCO3受热易分解，生成H2O和CO2

化学反应方程式

Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑，NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑

2NaHCO3eq\o(=====,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑

Na2CO3和NaHCO3的性质比较

碳酸钠

碳酸氢钠

俗名

苏打或纯碱

小苏打

颜色状态

白色固体

白色固体

溶解性

易溶于水

易溶于水(比Na2CO3的溶解度小)

与酸反应

放出二氧化碳气体

反应猛烈，放出二氧化碳气体

与碱反应

能与Ba(OH)2、Ca(OH)2溶液反应生成沉淀

与碱溶液都能反应

与CaCl2溶液反应

生成白色沉淀

不反应

热稳定性

稳定、受热不易分解

受热易分解

例2除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3可实行的方法是()

A.通入足量二氧化碳

B.加入适量氢氧化钠溶液

C.加入适量澄清石灰水

D.加入适量稀盐酸

答案A

解析向该溶液中通入CO2发生反应Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，CO2与NaHCO3不反应，A项可实行；NaOH、Ca(OH)2和稀盐酸都能与NaHCO3反应，B、C、D项不能实行。

规律总结

(1)Na2CO3、NaHCO3的相互转化

Na2CO3eq\o(,\s\up7(①CO2、H2O；②H＋?少量?),\