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1、第第1 1节节 碳的多样性第1页/共42页1.通过介绍各种碳单质，使学生了解同素异形体的概念，知道碳有三种同素异形体，它们的物理性质有较大的差别，导致物理性质相异的主要原因是碳原子的排列不同。2.知道含碳元素的化合物种类巨大，一般分为无机含碳化合物与有机含碳化合物两大类。通过活动探究认识碳酸钠和碳酸氢钠的重要性质，初步体会它们性质的差异。3.根据生产、生活中碳元素转化实例，了解碳单质、一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐、碳酸氢盐之间的相互转化，进一步了解它们的性质。使学生能够解释与含碳物质有关的现象和解决简单的问题，如水垢的形成与消除，煤燃烧的现象的原理等，体会化学在人类生产、生活中的应用，激发学生学
2、习化学的情趣。本节教材的教学目标本节教材的教学目标第2页/共42页本节教材的重点难点本节教材的重点难点知识：知识：碳元素之间的相互转化，碳酸钠与碳酸氢钠的性质。碳元素之间的相互转化，碳酸钠与碳酸氢钠的性质。方法：方法：应应用用各各类类物物质质之之间间的的反反应应关关系系和和氧氧化化还还原原反反应应的的知知识识，探探讨讨物物质质的的性性质质，以以及及含含有有相相同同元元素素的的物物质质之之间间的转化。的转化。第3页/共42页 教材框架教材框架活动探究活动探究交流研讨第4页/共42页方解石珊瑚CaCO3CCaCO3第5页/共42页金刚石C煤 C1、这些物质都含有什么元素，以什么形态存在？2、你身边
3、还有什么物质含有这种元素？第6页/共42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7页/共42页由同一种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（allotrope)金刚石、石墨、和C60 是碳元素的同素异形体。氧气和 O3 是氧元素的同素异形体为什么同是碳元素能组成不同的碳单质？第8页/共42页335pm核间距142pm结论：碳原子的排列方式不同第9页/共42页K3C60由球碳可以合成出品种繁多的各种化合物第10页/共42
4、页大理石溶洞二、广泛存在的含碳化合物第11页/共42页第12页/共42页含碳化合物无机化合物有机化合物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13页/共42页纳米自净玻璃肥皂纺织品面包灭火剂制胃药第14页/共42页Na2CO3NaHCO3俗俗 名名结晶水合物结晶水合物纯碱或苏打小苏打Na2CO3.10H2O颜色状态颜色状态溶解性（比较）溶解性（比较）白色粉末白色晶体碳酸钠比碳酸氢钠易溶于水物 理 性 质第15页/共42页二、化学性质二、化学性质 1 1、与酸反应、与酸反应探究实验探究实验：在两支试管中分别加入在两支
5、试管中分别加入3ml3ml稀稀 盐酸，在盐酸，在两个各装有两个各装有0.30.3克碳酸钠或碳酸氢钠克碳酸钠或碳酸氢钠 粉末的小气球分别套在粉末的小气球分别套在两支试管口。将气球内碳酸钠和碳酸氢钠同时倒入试管中，两支试管口。将气球内碳酸钠和碳酸氢钠同时倒入试管中，观察其现象。观察其现象。现象：现象：都有气泡产生，且红色都有气泡产生，且红色气球比绿色气球膨胀的快、大。气球比绿色气球膨胀的快、大。结论：结论：NaNa2 2COCO3 3和和NaHCONaHCO3 3都能与稀都能与稀盐酸反应，但等质量的盐酸反应，但等质量的NaHCONaHCO3 3与稀盐酸反应要比与稀盐酸反应要比NaNa2 2COCO
6、3 3与稀与稀盐酸剧烈得多，且产生的气体盐酸剧烈得多，且产生的气体多。多。CO32-+2H+=H2O+CO2HCO3-+H+=H2O+CO2第16页/共42页问题问题1 1：为什么等质量的碳酸氢钠与足量稀为什么等质量的碳酸氢钠与足量稀盐酸反应比碳酸钠与足量稀盐酸反应放出的盐酸反应比碳酸钠与足量稀盐酸反应放出的气体多？气体多？Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2106g44g0.3gm184g44g0.3gm2第17页/共42页问题问题2 2：碳酸氢钠与稀盐酸反应为什么比碳碳酸氢钠与稀盐酸反应为什么比碳酸钠酸钠与稀盐酸反应与稀盐酸反应剧
7、烈得多？剧烈得多？第18页/共42页探究实验探究实验：先用两支试管分别取先用两支试管分别取相同体积相同体积相同浓度相同浓度的碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液，然后向试管中分别的碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液，然后向试管中分别逐滴逐滴加入加入相同浓度的稀盐酸，相同浓度的稀盐酸，边滴边振荡边滴边振荡。观察其现象。观察其现象。现象：现象：碳酸钠溶液中刚开碳酸钠溶液中刚开始滴加稀盐酸时没有气泡始滴加稀盐酸时没有气泡产生，随稀盐酸滴入量的产生，随稀盐酸滴入量的增加才产生气泡。增加才产生气泡。碳酸氢钠溶液中滴入稀盐碳酸氢钠溶液中滴入稀盐酸立即产生大量气泡。酸立即产生大量气泡。问题问题2 2：碳酸氢钠与稀盐酸反应为什么比
8、碳碳酸氢钠与稀盐酸反应为什么比碳酸钠酸钠与稀盐酸反应与稀盐酸反应剧烈得多？剧烈得多？第19页/共42页演示微观机理：演示微观机理：反应原理（化学方程式）：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2Na2CO3+HCl=NaCl+Na HCO3第20页/共42页问题问题3 3：碳酸钠和碳酸氢钠除能与酸反应外碳酸钠和碳酸氢钠除能与酸反应外还具有哪些化学性质？还具有哪些化学性质？能与碱反应能与碱反应能与盐反应能与盐反应第21页/共42页二、化学性质二、化学性质 2 2、与碱反应、与碱反应Na2CO3NaHCO3 Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2NaOHCO32-+Ca2+=CaCO3
9、能与所有可溶碱反应生成碳酸正盐和水NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2OHCO3-+OH-=CO32-+H2O 易与Ba2+、Ca2+的碱反应生成碳酸盐沉淀和NaOH 第22页/共42页二、化学性质二、化学性质 3 3、与盐反应、与盐反应Na2CO3NaHCO3 Na2CO3+CaCl2=CaCO3 +2NaCl与可溶性的钙盐、钡盐反应生成沉淀CO32-+Ca2+=CaCO3可与NaHSO4反应第23页/共42页二、化学性质二、化学性质 4 4、热稳定性、热稳定性探究实验探究实验：把少量把少量NaHCONaHCO3 3固体放在试管里，往烧杯固体放在试管里，往烧杯里倒入澄清的石灰水，然后加
10、热，如图。观察澄清的石灰水里倒入澄清的石灰水，然后加热，如图。观察澄清的石灰水是否起变化。是否起变化。现象：现象：加热，导管口有气加热，导管口有气泡产生，烧杯中泡产生，烧杯中澄清石灰澄清石灰水变浑浊。最后又变为澄水变浑浊。最后又变为澄清溶液。试管口有水珠产清溶液。试管口有水珠产生。生。结论：结论：NaHCONaHCO3 3受热易分解，即具有不稳定性。受热易分解，即具有不稳定性。2NaHCO3=Na CO3+H2O+CO2第24页/共42页问题问题4:如果要如果要同时判断同时判断碳酸钠和碳酸氢钠的碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性强弱稳定性强弱，请，请问如何设计问如何设计一整套一整套实验装置进行实验装置进
11、行验证验证?二、化学性质二、化学性质 4 4、热稳定性、热稳定性第25页/共42页二、化学性质二、化学性质 4 4、热稳定性、热稳定性问题问题4:如果要如果要同时判断同时判断碳酸钠和碳酸氢钠的碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性强弱稳定性强弱，请，请问如何设计问如何设计一整套一整套实验装置进行实验装置进行验证验证?第26页/共42页现象：现象：小试管内有水珠，小试管内有水珠，导管口有气泡，烧杯中的导管口有气泡，烧杯中的溶液由无色变浑浊，最后溶液由无色变浑浊，最后又变澄清。又变澄清。与大试管相连的导管口有与大试管相连的导管口有少量的气泡，烧杯中的溶少量的气泡，烧杯中的溶液无变化。液无变化。二、化学性质二、化
12、学性质 4 4、热稳定性、热稳定性结论：结论：碳酸钠比碳酸氢钠更稳定。碳酸钠比碳酸氢钠更稳定。问题问题4:如果要如果要同时判断同时判断碳酸钠和碳酸氢钠的碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性强弱稳定性强弱，请，请问如何设计问如何设计一整套一整套实验装置进行实验装置进行验证验证?第27页/共42页问题问题5 5：这套验证实验装置具有什么优点？这套验证实验装置具有什么优点？为什么与小试管连接的烧杯中的溶液由无色为什么与小试管连接的烧杯中的溶液由无色变浑浊，最后又变澄清？试用化学方程式解变浑浊，最后又变澄清？试用化学方程式解释其原因。释其原因。CO2+Ca（OH）2=CaCO3 +H2OCaCO3 +CO2+H2
13、O=Ca（HCO3）2 第28页/共42页1、如何鉴别碳酸钠和碳酸氢钠2、如何除去碳酸氢钠中的碳酸钠3、如何除去碳酸钠中的碳酸氢钠 分别取少量固体加热，能产生使澄清石灰水变浑浊的气体的为碳酸氢钠在混合物溶液中通入足量的二氧化碳加热固体混合物至质量不再改变第29页/共42页问题问题6 6：碳酸钠与碳酸氢钠在什么条件下可碳酸钠与碳酸氢钠在什么条件下可以相互转化。以相互转化。Na2CO3NaHCO3向溶液中通入过量CO2加热或加适量NaOHNa2CO3 +CO2+H2O=2NaHCO3 或 NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O2NaHCO3=NaCO3+H2O+CO2化学方程式：第30页/共
14、42页讨论：讨论：如何鉴别碳酸钠、碳酸氢钠和氯化钠如何鉴别碳酸钠、碳酸氢钠和氯化钠固体。固体。、用三支小试管分别取少量的碳酸钠、碳酸氢钠和氯、用三支小试管分别取少量的碳酸钠、碳酸氢钠和氯化钠固体，加热。如果有使澄清石灰水变浑浊的气体产化钠固体，加热。如果有使澄清石灰水变浑浊的气体产生，则为碳酸氢钠。再向另外两支试管中加入稀盐酸。生，则为碳酸氢钠。再向另外两支试管中加入稀盐酸。有气体产生则为碳酸钠。无现象的为氯化钠。有气体产生则为碳酸钠。无现象的为氯化钠。、用三支小试管分别取少量的碳酸钠、碳酸氢钠和氯、用三支小试管分别取少量的碳酸钠、碳酸氢钠和氯化钠固体，加少量的水配成溶液。然后逐滴加入稀盐酸，
15、化钠固体，加少量的水配成溶液。然后逐滴加入稀盐酸，反应剧烈者为碳酸氢钠，刚滴入稀盐酸时无气体产生，反应剧烈者为碳酸氢钠，刚滴入稀盐酸时无气体产生，随滴入量的增加才有气体产生则为碳酸钠，无现象者为随滴入量的增加才有气体产生则为碳酸钠，无现象者为氯化钠。氯化钠。第31页/共42页用 途制玻璃、制皂、造纸、纺织等 Na2CO3中国古代造纸流程中国古代造纸流程第32页/共42页发酵剂、制药、灭火剂等NaHCO3第33页/共42页纳 米 玻 璃日前，美国两大玻璃制造商皮尔金顿和PPG分别宣布，他们利用纳米技术研制成功了新型的“自净玻璃”。新型玻璃会自动“洗脸”、“美容”，保持明净。这种玻璃的神奇之处全在
16、于它穿上了40纳米厚的二氧化钛“外套”，相当于头发丝粗细的1/1500。自净玻璃上的纳米膜与太阳光线中的紫外线反应，会产生双重作用：其一是催化作用，即可以使可见光中的远紫外线分解落在玻璃上的有机物，使有机污物化为乌有；其二它能使玻璃表面变成亲水性的，能把雨点或雾气变成一个薄层而使玻璃表面湿润，并洗掉玻璃表面的脏物。通常，这个涂层被光照“充电”5日后，夜间也能工作。在自洁的同时，这种纳米涂层还能不断分解甲醛、苯、氨气等有害气体，杀灭室内空气中的各种细菌和病毒，有效地净化空气，减少污染。不过生产商承认，如果消费者所住的地区灰尘和油污极重，这种玻璃的效果可能不尽如人意。但对除去普通灰尘，纳米自净玻璃
17、得心应手。鉴于其巨大的市场需求，目前美国、爱尔兰、英国等国家已经开始批量生产这种新产品。第34页/共42页 候德榜，著名化工专家。古代，人们从草木灰中提取碳酸钾，后来又从盐碱地和盐湖等天然资源中获取碳酸钠，但量太小。1862年，比利时人索尔维以食盐、氨、二氧化碳原料发明的制碱法，即索尔维制碱法。该法实现了连续化生产，食盐利用率得到提高，使纯碱价格大大降低，并且产品质量纯净，故被称纯碱。候氏制碱法，对上述方法做了较大的改进，此法的最大特点是不从固体碳酸氢铵(NH4HCO3)，而是由盐卤先吸收氨后再碳酸化以进行连续生产，此法的原理是：低温下用氨饱和的饱和食盐水通入二氧化碳（CO2）可析出碳酸氢钠(
18、NaHCO3)，此时母液中Na+减少而Cl-相对多，此时再加入细盐末，因同离子效应，低温氯化铵（NH4Cl）溶解度突然降低，而食盐(NaCl)的溶解度变化不大，所以氯化铵（NH4Cl）析出而食盐不析出，再用氨饱和后通二氧化碳（CO2），结果往返析出NaHCO3和NH4Cl，其中氨由氮与水中的氢化合制成，CO2是提取氢气和氮气的半水煤气之副产品，这样巧妙的把氮气工业和制碱工业联合起来，故候氏制碱法又称联合制碱法。该法生产的碱质量优良，纯白如雪，在1926年获美国费城“万国博览会金质奖章”。侯 氏 制 碱 法第35页/共42页五、小结五、小结碳酸钠与碳酸氢钠一、物理性质二、化学性质与酸反应与碱反应
19、与盐反应热稳定性三、相互转化四、用途Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO22NaHCO3=NaCO3+H2O+CO2Na2CO3NaHCO3第36页/共42页习 题 一 有一包白色碳酸钠粉末，如何证明里面是否混有一包白色碳酸钠粉末，如何证明里面是否混有碳酸氢钠？如果有碳酸氢钠，如何除去？有碳酸氢钠？如果有碳酸氢钠，如何除去？加热，产生气体，而且气体能使澄清石灰水变混浊加热，产生气体，而且气体能使澄清石灰水变混浊则证明碳酸钠粉末中含有碳酸氢钠。则证明碳酸钠粉末中含有碳酸氢钠。加热直到没有气体放出，碳酸氢钠就已除尽。加热直到没有气体放出，碳
20、酸氢钠就已除尽。第37页/共42页习 题 二 有两瓶无色溶液，分别是稀盐酸有两瓶无色溶液，分别是稀盐酸(a)(a)和碳酸钠和碳酸钠(b)(b)溶液，溶液，不用任何试剂，如何鉴别这两种溶液？不用任何试剂，如何鉴别这两种溶液？CO32-+H+=HCO3-HCO3-+H+=H2O+CO2CO32-+2H+=H2O+CO2a滴入b：b滴入a：刚开始没有气泡，随a滴入量的增加才产生气泡。一滴入就有气泡产生第38页/共42页习 题 三 有一瓶无色的碳酸氢钠溶液，如何证明碳酸氢钠溶液中是否混有碳酸钠？加入可溶性的钙盐和钡盐，生成白色的沉淀。第39页/共42页六、巩固六、巩固 拓展拓展、有两瓶无色溶液，分别是
21、稀盐酸和碳酸钠溶液，不用任何试剂，如何鉴别这两种溶有两瓶无色溶液，分别是稀盐酸和碳酸钠溶液，不用任何试剂，如何鉴别这两种溶液？液？、苏打和小苏打有着广泛的应用。试从反应物的用量等角度，回答下列问题：苏打和小苏打有着广泛的应用。试从反应物的用量等角度，回答下列问题：做面条时，防止面团较长时间储存变酸味，常加入适量的面碱，选用做面条时，防止面团较长时间储存变酸味，常加入适量的面碱，选用。作为泡沫灭火器的药品，选用作为泡沫灭火器的药品，选用。用于洗涤餐具及实验室的玻璃仪器等，选用用于洗涤餐具及实验室的玻璃仪器等，选用。胃溃疡（胃壁溃烂或穿孔）病人的胃酸过多，医生给用胃溃疡（胃壁溃烂或穿孔）病人的胃酸
22、过多，医生给用Al(OH)Al(OH)3 3乳胶，既不用苏打，乳胶，既不用苏打，也不用小苏打，其原因是也不用小苏打，其原因是。第40页/共42页五、巩固五、巩固 拓展拓展、为证明有关物质的性质，某学生设计了下图所示的装置。当打开活塞、为证明有关物质的性质，某学生设计了下图所示的装置。当打开活塞C C，使液体，使液体A A与搁板与搁板H H上的固体上的固体B B相遇时，即有气体产生，并发现相遇时，即有气体产生，并发现D D中的蜡烛慢慢熄灭；关闭中的蜡烛慢慢熄灭；关闭C C打开打开E E时，时，则看到则看到G G中的蜡烛燃烧更亮。中的蜡烛燃烧更亮。请写出该生在装置中有请写出该生在装置中有关仪器内盛放的物质关仪器内盛放的物质:A A B B F F ;用用化学方程式表示上述实验中化学方程式表示上述实验中发生的有关反应。发生的有关反应。第41页/共42页感谢您的观看。第42页/共42页