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1、第一节 碳的多样性石笋和钟乳石第1页/共33页方解石珊瑚CaCO3CCaCO3第2页/共33页金刚石C煤碳这些物质都含有什么元素，以什么形态存在？碳元素游离态：金刚石、石墨、C60、木炭、焦炭等；化合态：CO、CO2、CaCO3、CH4等。第3页/共33页一、多种多样的碳单质石 墨 深灰色、硬度小、不透明、易导电的片状固体，熔点极高。金刚石 金刚石是硬度最大，熔点最高的单质，无色透明的晶体，无自由电子，不导电。C60灰黑色的固体,不导电，又名富勒烯 第4页/共33页1.定义：由同一种元素组成的性质不同 的几种单质。例：C元素的同素异形体有：金刚石、石墨、C60；O元素的同素异形体有：O2、O3
2、；P元素的同素异形体有：红磷、白磷为什么同是碳元素能组成而性质不同呢？同素异形体:第5页/共33页335pm核间距142pm结论：碳原子的排列方式不同第6页/共33页10928 金刚石是一种具有空间网状结构的原子晶体，在晶体中，每个碳原都被相邻的4个碳原子包围，处于4个碳原子的中心，以共价键与4个碳原子结合。成为正四面体结构，这些正四面体向空间发展，构成彼此联结的立体网状结构。金刚石的熔点（3550）和沸点（4827）都很高,硬度很大。金刚石第7页/共33页-120共价键范德华力 石墨是层状结构，在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳原子与其它3个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构；在层与层
3、之间，是以分子间作用力结合的。由于同一层的碳原子以较强共价键结合，使石墨的熔点很高(比金刚石的还要高）,沸点与金刚石相同。但由于层与层之间的分子间作用力很弱，容易滑动，使石墨的硬度很小。石墨第8页/共33页C60分子结构示意图共价键12个正五边形20个正六边形第9页/共33页二、广泛存在含碳的化合物天然气天然碳酸盐含碳无机化合物（矿物）含碳有机化合物（几十万种）第10页/共33页含碳化合物无机物：有机物：CO、CO2、H2CO3及碳酸盐，HCN、HSCN及其盐。除了以上物质，含碳的化合物。第11页/共33页(一)Na2CO3与NaHCO3物理性质比较名名 称称碳酸钠碳酸钠碳酸氢钠碳酸氢钠俗俗
4、名名 色色 态态水溶性水溶性用途用途白色固体纯碱、苏打小苏打都易溶于水（呈碱性）但溶解度S碳酸钠S碳酸氢钠用于制玻璃、肥皂、造纸、纺织等工业发酵剂、灭火剂制药第12页/共33页练习：向饱和Na2CO3溶液中通入CO2,写出产生的现象及化学方程式。现象：产生白色沉淀。方程式：Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3第13页/共33页根据学过的碳酸钙的性质预测碳酸钠和碳酸氢钠的性质1、碳酸钠可能与哪些物质反应？2、碳酸氢钠可能与哪些物质反应？活动探究第14页/共33页（二）Na2CO3与NaHCO3的化学性质比较实验内容实验内容实验现象实验现象结论结论与与H+与与NaOH与与CaCl2与与Ca
5、(OH)2加热加热都产生气泡CO32-+2H+=CO2+H2OHCO3-+H+=CO2+H2O无明显现象Na2CO3不反应HCO3-+OH-=CO32-+H2O都产生白色沉淀都产生白色沉淀CO32-+Ca2+=Ca CO3Ca2+HCO3-+OH-=Ca CO3 +H2ONaNa2 2COCO3 3产生白色沉淀产生白色沉淀NaHCONaHCO3 3无现象无现象CO32-+Ca2+=Ca CO3NaHCO3不反应Na2CO3无现象NaHCO3分解产生CO22NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2ONa2CO3不分解第15页/共33页2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O碳酸氢钠受热分解实
6、验装置：第16页/共33页（三）（三）NaNa2 2COCO3 3与与NaHCONaHCO3 3的相互转变的相互转变 Na2CO3转变成 NaHCO3 _ NaHCO3转变成Na2CO3_Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O第17页/共33页讨 论1、如何鉴别Na2CO3与NaHCO3？2、如何除去Na2CO3中少量的NaHCO3？3、如何除去NaHCO3中少量的Na2CO3？加加CaClCaCl2 2溶液；溶液；加热加热加热；加热；加适量加适量NaOHNaOH溶液；溶液；通入足量通入足量COCO2
7、 2第18页/共33页Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2106g 2mol 1molNaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2思考：1、等物质的量的Na2CO3和NaHCO3与盐酸反应，消耗盐酸的物质的量之比为：_；产生的CO2的物质的量之比为：_2、等质量的 Na2CO3（106 gmol-1）和 NaHCO3（84 gmol-1）与盐酸反应，_消耗盐较多；_产生的CO2多。产生的CO2较快。2：11：1Na2CO3 84g 1mol 1molNaHCO3 NaHCO3第19页/共33页1、自然界中碳及其化合物间的转化大气中的二氧化碳绿色植物海洋光合作用呼吸动物呼吸排泄岩
8、石风化溶解光合作用森林草原化石燃料喷发火山燃烧燃烧动植物遗体演变三、碳及其化合物之间的转化三、碳及其化合物之间的转化第20页/共33页温室效应（厄尔尼诺效应）：CO2气体（罪魁祸首）还有CH4、CO、SO2等气体。危害：气候变暖，冰川融化，海平面上升，陆地减少。措施：植树造林，减少化石燃料使用。第21页/共33页【活动探究】通过阅读材料，讨论溶洞形成的原因，设计和实施简单的实验-模拟溶洞的形成。【实施步骤】1、讨论溶洞形成的原因2、设计模拟实验的方案3、实施模拟实验4、完成P67表格第22页/共33页模拟“溶洞的形成”实验方案及实验记录：实验内容实验内容实验现象实验现象离子方程式离子方程式澄清
9、石灰水持续通入CO2开始出现白色沉淀,CO2过量时沉淀溶解澄清溶液加热出现白色沉淀CaCa2+2+2OH+2OH-+CO+CO2 2 =Ca Ca COCO3 3+H+H2 2O OCaCa COCO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O O=Ca Ca2+2+2 H+2 H COCO3 3-CaCa2+2+2 H+2 H COCO3 3-=CaCa COCO3 3 +CO +CO2 2+H+H2 2O O 第23页/共33页2、生产和生活中碳及其化合物间的转化写出高炉炼铁过程中碳元素所发生化学反应方程式 高炉炼铁主要的反应原理高炉炼铁主要的反应原理 C+O2=CO2 C+CO2=2CO F
10、e2O3+3CO=2Fe+3CO2碳“三角”C+O2=CO2 2C+O2=2CO C+CO2=2CO 2CO+O2=2CO2水垢的主要成分是什么？它是怎样形成的？如何除去水壶中的水垢？Ca(HCO3)2=CaCO3+CO2+H2O CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O高温高温高温第24页/共33页水垢的主要成分：CaCO3与Mg(OH)2 除去水垢：日常生活：食醋工业：浓盐酸第25页/共33页1828年，德国化学家维勒用无机化合物氰酸铵(NH4CNO)合成出有机化合物CO（NH2）2,由此突破了无机化合物与有机化合物之间的界限。第26页/共33页关于Na2CO3与NaHCO3混合物
11、中各成份的计算。例题将某碳酸钠和碳酸氢钠的混合物 2.74g 加热到质量不再变化时，剩余物质量为 2.12g 。求：混合物中碳酸氢钠与碳酸钠的物质的量；将这种混合物与足量的稀盐酸反应可以 生成标准状况下的气体体积。第27页/共33页解:用差量法计算：2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O 固体质量减少 2mol 62.0g n(NaHCO3)0.620gn(NaHCO3)=0.02mol n(Na2CO3)=（2.74g-0.02mol84g/mol）/106gmol-1 =0.01molCO32-+2H+=CO2+H2O HCO3-+H+=CO2+H2O n(CO2)=n(NaHCO3
12、)+n(Na2CO3)=0.03mol V(CO2)=0.03mol 22.4L mol-1=0.672L第28页/共33页碳的多样性具体表现:碳单质的多样性-石墨金刚石C60含碳化合物的多样性-有机物无机物碳转化的多样性-自然界转化生产中转化碳及其化合物应用的多样性-炼铁能源材料第29页/共33页【概括整合】碳及其化合物间的转化碳及其化合物间的转化碳及其化合物间的转化自然界中碳及其自然界中碳及其化合物间的转化化合物间的转化人类生产生活中碳及人类生产生活中碳及其化合物间的转化其化合物间的转化光合作用光合作用 钟乳石钟乳石 的形成的形成高炉炼铁高炉炼铁 水垢的形成水垢的形成 和去除和去除第30页/共33页【概括整合】碳的同素异形体和碳的化合物碳元素碳元素碳单质碳单质 含碳化合物含碳化合物游离态游离态化合态化合态同素异形体同素异形体金刚石金刚石 石墨石墨 C C6060无机化合物无机化合物 有机化合物有机化合物CO HCO H2 2COCO3 3 Na Na2 2COCO3 3COCO2 2 NaHCO NaHCO3 3第31页/共33页请写出下列反应的化学方程式：CCO2Na2CO3NaHCO3COCaCO3Ca(HCO3)2 第32页/共33页感谢您的观看！第33页/共33页