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1、碳的多样性 _1了解同素异形体的概念，了解碳的多样性。知道碳有三种同素异形体以及导致它们物理性质相异的主要原因。2. 了解碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质，体会它们性质的差异。3. 了解碳及其化合物间的相互转化；能够解释与含碳物质有关的现象，能够解决简单的问题4. 了解碳及其化合物在人类生产、生活中的应用。知识点一.多种多样的碳单质知识回顾：初中已讲过碳元素有金刚石、石墨两种单质，氧元素有O2、O3两种单质，磷元素有白磷、红磷两种单质。一种元素组成几种不同单质的现象叫同素异形现象。 1.同素异形体 (1)概念：同种元素组成的性质不同的几种单质互称同素异形体。 (2)与同位素的比较： 2.碳元素的同素
2、异形体：金刚石、石墨、C60。 (1)金刚石：正四面体结构。每个碳原子与另外4个C原子形成正四面体结构。碳原子都以这种方式一直排列，形成具有空间网状结构的原子晶体。该方式决定了金刚石的硬度相当大。(2)石墨：层状结构。石墨中的碳原子呈片层结构，每一层内碳原子都形成正六边形结构，每个C原子能形成 3个正六边形，碳原子一直以这种方式排列，决定了石墨的熔点、沸点相当高，但层与层之间的作用较弱，易被破坏，故石墨的硬度不大。 (3)C60：球形结构，每60个C原子构成一个C60分子，C60分子形似足球，又名“足球烯”或“富勒烯”。60个 C原子位于球的表面，呈正五边形和正六边形排列，C60的式量为720
3、。 要点解释： 金刚石、石墨、C60的结构不同，晶体类型也不同，前两个为原子晶体(石墨结构又稍特殊，有时又叫混合晶体)，C60为分子晶体。，它们是由于碳原子排列方式不同，形成了三种性质不同的碳的同素异形体。 碳元素之所以在自然界有稳定存在的碳单质，主要是因为C原子最外层4个电子，得失电子都不容易，在自然界中能稳定存在，不过，碳元素在自然界中还主要是以化合态的形式存在。知识点二.广泛存在的含碳化合物 1. 含碳元素的矿石 大理石或石灰石或方解石(CaCO3)、菱锌矿(ZnCO3)、菱镁矿(MgCO3)、菱铁矿(FeCO3)、白云石(CaMg(CO3)2) 等，这些矿石是自然界中的典型无机物。自然
4、界中的有机物都含有碳元素，以后再专门分析有机物。下面主要以Na2 CO3、NaHCO3为代表物，分析含碳无机化合物的性质。 2.Na2CO3、NaHCO3性质 预测一：CaCO3与 HCl反应放出CO2，Na2CO3、NaHCO3也应与HCl反应，生成CO2气体。验证：Na2CO3、NaHCO3分别溶于水配成溶液，然后各取少许于两支试管中，分别滴加盐酸，两试管均能产生无色无味气体，把气体分别通入澄清石灰水中，石灰水都变浑浊。 结论：Na2CO3、NaHCO3都能与盐酸反应生成CO2。反应的离子方程式分别为：CO32-2H+H2OCO2，HCO3-H+H2OCO2 故用该法可检验碳酸盐或碳酸氢盐
5、。 利用上述预测及验证得到Na2CO3、NaHCO3的性质：(1)Na2CO3、NaHCO与盐酸反应 Na2CO32HCl2NaClH2OCO2 NaHCO3HClNaClH2OCO2 由上述方程可知，1molNa2CO3消耗2molHCl，1molNaHCO3消耗1molHCl。1molNa2CO3消耗2molHCl，可以理解为 1molNa2CO3先消耗1molHCl生成1molNaHCO3，1molNaHCO3再消耗1molHCl生成CO2。 预测二：Na2CO3滴加少量盐酸放不出CO2实验验证：在Na2CO3溶液中逐滴滴入盐酸,现象为：开始无气泡生成，后来产生气泡，在盐酸中逐滴滴入Na
6、2CO3 溶液，立即产生气泡。 现象分析：Na2CO3溶液中逐滴滴入少量盐酸，开始无气泡，说明先生成NaHCO3，反应为：CO32-H+HCO3-，后来产生气泡，反应为：HCO3-H+H2OCO2；盐酸中滴入Na2CO3溶液，立即产生气泡,是因为酸的量多，反应为：CO32-2H+H2OCO2 结论：Na2CO3与少量盐酸反应不放出CO2，生成NaHCO3。化学方程式为：Na2CO3HCl(少量)NaClNaHCO3利用Na2CO3与盐酸相互滴加产生的现象不同，可鉴别二者。 预测三：根据CaCO3难溶而Ca(HCO3)2可溶，推测Na2CO3应能与可溶性钙盐发生复分解反应，而NaHCO3不反应。
7、 实验验证：Na2CO3、NaHCO3 溶液中分别滴加 CaCl2溶液，Na2CO3溶液中产生白色浑浊，NaHCO3溶液中无现象。 结论：Na2CO3与CaCl2生成CaCO3沉淀，NaHCO3与CaCl2不反应。 利用上述预测及验证得到Na2CO3、NaHCO3的性质： (2)Na2CO3、NaHCO3与可溶性盐的反应 Na2CO3CaCl2CaCO32NaCl Na2CO3Ba(NO3)2BaCO32NaNO3利用该性质可鉴别Na2CO3、NaHCO3。 预测四：NaHCO3为酸式盐，NaHCO3应能与碱反应生成正盐。 实验验证：在上述 NaHCO3、CaCl2的混合溶液中加入 NaOH
8、溶液，产生白色沉淀。 现象分析：产生的白色沉淀应为CaCO3，反应原理是HCO3-与 OH-结合生成CO32-、H2O，CO32-与Ca2+生成CaCO3沉淀，离子方程式为： HCO3-OH-Ca2+CaCO3H2O，该反应相当于在NaHCO3溶液中滴加Ca(OH)2溶液。 结论：NaHCO3能与碱反应 利用上述预测及验证得到Na2CO3、NaHCO3的性质： (3)NaHCO3与可溶性碱的反应 2NaHCO3Ca(OH)2CaCO3Na2CO32H2O(NaHCO3足量) 或NaHCO3Ca(OH)2CaCO3NaOHH2O(NaHCO3少量) 利用NaOH可实现NaHCO3与Na2CO3的
9、转化，即NaHCO3和NaOH反应生成Na3CO3和水。 预测五：Ca(HCO3)2受热可分解为CaCO3；NaHCO3受热也应能分解。 实验验证：取NaHCO3固体少许于试管中，加热，导气管通入石灰水，可看到石灰水变浑浊，证明生成了CO2，试管壁上有水滴出现，证明生成了H2O，反应后的固体溶于水，滴加CaCl2溶液，生成白色沉淀,说明NaHCO3变成为Na2CO3。 结论：NaHCO3固体受热可分解。 利用上述预测及验证得到Na2CO3、NaHCO3的性质： (4)NaHCO3的不稳定性 2NaHCO3Na2CO3H2OCO2 该反应可把 NaHCO3固体变为 Na2CO3固体，而且该反应在
10、差量计算中经常用到，反应前后用固体质量的差值为 NaHCO3生成的H2O、CO2的质量和。要点解释：Na2CO3与 NaHCO3 的相互转化： 者的相互转化常用于除杂，如除去Na2CO3中的少量 NaHCO3，若为固体，可加热，若为溶液，可加入适量的NaOH，除去 NaHCO3 中的少量Na2CO3，可往溶液中通入过量的CO2。 除了在实验室能进行Na2CO3、NaHCO3的相互转化外，自然界及日常生活中还存在着很多含碳物质间的转化。知识点三.碳及其化合物间的转化 1.自然界中碳及其化合物间的转化 自然中的上述转化使碳及其化合物的转化处于平衡状态，但由于人类活动的加剧，破坏了上述平衡，出现“温
11、室效应”等问题。 2.生产和生活中的碳及其化合物间的转化 高炉炼铁中碳的转化 原理：碳的化合物还原铁矿石得到Fe单质。原料：焦炭、铁矿石(Fe2O3或Fe3O4)、石灰石。 反应： 还原剂的生成： CO2CO2，CO2C2CO 。Fe2O3被还原： 3Fe2O3CO2Fe3O4CO2Fe3O4CO3FeOCO2， FeOCOFeCO2三个反应合并得总反应：Fe2O33CO2Fe3CO2平时写Fe2O3被还原的方程式就是该总反应方程式。 辅助反应：SiO2CaCO3CaSiO3CO2。该反应可以除去矿石中的SiO2杂质，因SiO2的熔点很高，转化为CaSiO3后熔点降低，从而使SiO2变为CaS
12、iO3炉渣而除去。 要点解释： C、CO2、CO之间的相互转化上述转化中涉及到的典型反应有： (1)CCO： 2CO22CO CH2O(气)COH2(工业制水煤气) 2CSiO2Si2CO(工业制硅) (2)CCO2： CO2CO2C2CuO2CuCO2(3)CO2C： CO22Mg2MgOC(镁条在CO2中燃烧的反应) (4)COCO2： 2COO22CO23COFe2O32Fe3CO2(5)CO2CO：CO2C2CO 类型一.石墨的性质 例1.下列关于石墨的性质和用途的说法中，不正确的是() A熔点高，有滑腻感，可用于制润滑剂 B质软，在纸上划过留痕迹，可用于制铅笔芯 C有良好的导电性，可
13、用于制干电池的电极 D耐高温，可用于制作刻画玻璃的工具解析：物质的用途与性质是紧密联系的。由于石墨有滑腻感，可减小物质间的摩擦力，可作润滑剂，又由于耐高温，因此可作耐高温的润滑剂。作电池电极材料，要求必须要有良好的导电性。玻璃较硬，刻画玻璃的工具必须是硬度很大的物质。答案：D类型二.Na2CO3、NaHCO3性质 例2.关于Na2CO3和NaHCO3的下列说法中，正确的是 () ANaHCO3比Na2CO3更易溶于水 BNaHCO3比Na2CO3稳定 C石灰水能与Na2CO3反应，不与NaHCO3反应 D等物质的量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸反应时， 消耗盐酸的物质的量之比为21解析：NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的溶解度，A项错误；从热稳定性看，Na2CO3受热不能分解，而NaHCO3受热易分解，选项B错误；石灰水与Na2CO3、NaHCO3均能反应，选项C错误；Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的方程式分别为Na2CO32HCl = 2NaClCO2H2O，NaHCO3HCl = NaClCO2H2O，故选项D正确。答案:D 例3.下列各组物质相互作用，生成物不随反应条件或反应物的用量变化而变化的是 () ANa和O2BNaOH和CO2 CNaHCO3和NaOH DNa2
