自然界中的元素第节碳的多样性

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1、第第3 3章章 自然界中的元素自然界中的元素 第第1 1节节 碳的多样性碳的多样性C60金刚石金刚石石墨石墨无色透明、无色透明、坚硬的晶体坚硬的晶体深灰色、质软、不透深灰色、质软、不透明、导电的片状固体明、导电的片状固体灰黑色固体灰黑色固体一、多种多样的碳单质一、多种多样的碳单质由同一种元素组成的性由同一种元素组成的性质不同的单质，叫做该质不同的单质，叫做该元素的元素的同素异形体。同素异形体。10928 金刚石是一种具有金刚石是一种具有空间网状结构空间网状结构的的原子晶体原子晶体，在晶体中，每，在晶体中，每个碳原都被相邻的个碳原都被相邻的4个碳原子包围，处于个碳原子包围，处于4个碳原子的个碳原

2、子的中心中心，以，以共价键与共价键与4个碳原子结合。成为个碳原子结合。成为正四面体结构正四面体结构，这些正四面体向，这些正四面体向空间发展，构成彼此联结的空间发展，构成彼此联结的立体网状结构立体网状结构。金刚石的熔点。金刚石的熔点（3550）和沸点（和沸点（4827）都很高都很高,硬度硬度很大。很大。金刚石金刚石-120共价键共价键范德华力范德华力 石墨是石墨是层状结构层状结构，在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳原子与其它，在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳原子与其它3个个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构；碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构；在层与层之间在层与层之间，是以是以分子

3、间作用分子间作用力力结合的。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，使石墨的熔点很高熔点很高(比金比金刚石的还要高）刚石的还要高）,沸点与金刚石相同沸点与金刚石相同。但由于层与层之间的分子间作用力很弱，。但由于层与层之间的分子间作用力很弱，容易滑动，使石墨的容易滑动，使石墨的硬度很小硬度很小。石墨石墨C60分子结构示意图分子结构示意图共共价价键键二、含碳化合物的多样性二、含碳化合物的多样性含含碳碳化化合合物物无机物：无机物：有机物：有机物：CO、CO2、H2CO3、碳酸盐等、碳酸盐等除了以上物质，含碳除了以上物质，含碳的化合物。的化合物。三、碳单

4、质的化学性质三、碳单质的化学性质还原性还原性1 1、二氧化碳的性质、二氧化碳的性质 氧化性：氧化性：CO2+C=2 CO CO2+2 Mg=2 MgO+C 点燃点燃 酸性氧化物：酸性氧化物：CO2+Ca(OH)2=CaCO3 +H2O CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2Na2CO3(饱和饱和)+CO2+H2O=2NaHCO3 注意：不能用注意：不能用CO2扑灭扑灭Mg、Na火火 2CO2+2Na=Na2CO3+CONa2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3（02上海）将足量上海）将足量CO2通人通人KOH和和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量（的混合稀

5、溶液中，生成沉淀的物质的量（n）和通入和通入CO2体积（体积（y）的关系正确的是）的关系正确的是DCOCOCOCO2 2物物理理性性质质无色、无味气体，同无色、无味气体，同比空气密度略小，标比空气密度略小，标准密度准密度1.25g1.25gL L，难，难溶于水，溶于水，COCO有毒。有毒。无色、无味气体，同况比空气密度无色、无味气体，同况比空气密度大，密度大，密度1.977g/L1.977g/L，1 1体积水可溶体积水可溶解解1 1体积体积COCO2 2，加压、降温变为雪状，加压、降温变为雪状固体固体“干冰干冰”。化化学学性性质质 3.主要表现还原性：主要表现还原性：CO+CuO=Cu+CO2

6、4.CO有剧毒有剧毒是大气污染物是大气污染物点燃点燃 点燃3、CO、CO2的制取方法的制取方法COCO2原理原理HCOOHH2O+COCaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2药品药品甲酸、浓硫酸甲酸、浓硫酸大理石、稀盐酸大理石、稀盐酸(稀硝酸稀硝酸)装置装置液液加热液液加热启普发生器启普发生器除杂除杂碱石灰碱石灰饱和小苏打液、浓硫酸饱和小苏打液、浓硫酸收集收集排水法排水法向上排空气法向上排空气法检验检验燃烧的木条燃烧的木条(澄清石灰水澄清石灰水)尾气尾气点燃点燃(或通过灼或通过灼热热CuO)排空或者碱吸收排空或者碱吸收实验室制实验室制 CO装置装置实验室制实验室制CO2装置装置 碳酸钠

7、碳酸钠 碳酸氢钠碳酸氢钠俗俗 名名色、态色、态水溶性水溶性热稳定性热稳定性与酸反应与酸反应与碱反应与碱反应转化关系转化关系白色晶体，易溶于水白色晶体，易溶于水白色晶体，溶于水（小）白色晶体，溶于水（小）Na2CO3受热难分解受热难分解CO32-+2H+=CO2+H2OHCO3-+H+=CO2+H2O相同条件下放出相同条件下放出CO2的速度的速度NaHCO3比比Na2CO3快快Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2NaOHNaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O2NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3+Na2CO3+2H2O2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O Na2CO3N

8、aHCO3CO2+H2O加热或加加热或加NaOH碳酸钠碳酸钠和和碳酸氢钠碳酸氢钠的化学性质的化学性质纯碱、苏打纯碱、苏打小苏打小苏打五、碳酸盐的热稳定性规律五、碳酸盐的热稳定性规律 Na2CO3、K2CO3的热稳定性极强，在高温熔化下的热稳定性极强，在高温熔化下也难分解。也难分解。CaCO3、BaCO3、MgCO3、CuCO3等热稳定性很等热稳定性很强，但在高温下能分解，生成金属氧化物和二氧化碳。强，但在高温下能分解，生成金属氧化物和二氧化碳。NaHCO3、KHCO3、NH4 HCO3、（NH4）2CO3、Ca（HCO3）2的热稳定性较差，在固态时加热易分的热稳定性较差，在固态时加热易分解：解

9、：2NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O 2KHCO3 K2CO3+CO2+H2O NH4 HCO3 NH3+CO2+H2O（NH4）2CO3 2NH3+CO2+H2O Ca（HCO3）2 CaCO3+CO2+H2O六、硅酸根离子、碳酸根离子离子检验 CO32-原理：原理：CO32-+Ca2+=CaCO3 CaCO3为白色固体，不溶于水但溶于盐酸或为白色固体，不溶于水但溶于盐酸或硝酸，且生成无色、无味的气味。硝酸，且生成无色、无味的气味。CaCO3+2H+=Ca 2+CO2+H2O 方法：向待检溶液中加入过量的方法：向待检溶液中加入过量的CaCl2溶液，若溶液，若生成白色沉淀，再加入稀盐

10、酸或稀硝酸，若白色生成白色沉淀，再加入稀盐酸或稀硝酸，若白色 沉淀又溶解，且生成无色、无味气体，则待检溶沉淀又溶解，且生成无色、无味气体，则待检溶液中有液中有CO32-。注意：试剂注意：试剂CaCl2溶液也可用溶液也可用Ca（NO3）2、BaCl2、Ba（NO3）2等的溶液代之，等的溶液代之，但不能用但不能用Ca（OH）2溶液或溶液或Ba（OH）2溶液，原因是无法排除溶液，原因是无法排除HCO3-的干扰；的干扰；对白色沉淀要加入稀盐酸或稀硝酸溶对白色沉淀要加入稀盐酸或稀硝酸溶之以排除之以排除Ag+的干扰。但不可用硫酸溶的干扰。但不可用硫酸溶液，原因是液，原因是H2 SO4溶解溶解CaCO3 或

11、或BaCO3的效果不佳；的效果不佳；HCO3-原理：原理：HCO3-的盐易溶于水，易与的盐易溶于水，易与H+反应；反应；HCO3-+H+=CO2+H2O CO2为无色无味气味。为无色无味气味。方法：向待检溶液中加入足量的方法：向待检溶液中加入足量的Ca2+或或Ba2+的可的可溶性盐溶液。若无明显现象，再向溶液中加入足溶性盐溶液。若无明显现象，再向溶液中加入足量的酸（如盐酸、硝酸、醋酸等）溶液，若溶液量的酸（如盐酸、硝酸、醋酸等）溶液，若溶液中逸出无色、无味的气体，则待检溶液中有中逸出无色、无味的气体，则待检溶液中有HCO3-。注意：注意：Ca2+或或Ba2+的溶液不可用的溶液不可用Ca（OH）

12、2溶液溶液或或Ba（OH）2溶液，原因是溶液，原因是OH-将将HCO3-转化为转化为CO32-；加酸后要通过气体的气味排除；加酸后要通过气体的气味排除HSO3-的干的干扰。扰。作业作业：写出下列反应的化学方程式：写出下列反应的化学方程式CCO2Na2CO3NaHCO3COCaCO3Ca(HCO3)2注：不能重复注：不能重复1.C+O2=CO2点燃点燃2.2C+O2=2CO点燃点燃3.CO2+2Mg =C+2MgO点燃点燃4.C+CO2=2CO高温高温5.CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O6.CO2+Ca（OH）2=CaCO3+H2O7.2CO+O2=2CO2燃烧燃烧8.CO2+H2O+N

13、a2CO3=2NaHCO313.2NaHCO3+Ca（OH）2=CaCO3+Na2CO3+2H2O 9.2HCl+Na2CO3=2NaCl+CO2+H2O10.CaCl2+Na2CO3=2NaCl+CaCO311.2NaHCO3=Na2CO3 +CO2+H2O12.NaHCO3+HCl=NaCl +CO2+H2O14.CO2+H2O+CaCO3=Ca（HCO3）215.CaCO3+2HCl=CaCl2 +CO2+H2O16.Ca（HCO3）2=CaCO3+CO2+H2O1 1、下列各溶液中，分别通入过量的、下列各溶液中，分别通入过量的COCO2 2气体后，有气体后，有沉淀生成的是沉淀生成的是A

14、 A漂白粉溶液漂白粉溶液 B B石灰水石灰水C CCaClCaCl2 2溶液溶液 D D硅酸钠溶液硅酸钠溶液2、下列对碳的同素异形体：金刚石、石墨、和、下列对碳的同素异形体：金刚石、石墨、和C60的说法中，错误的是的说法中，错误的是A.C60的摩尔质量是的摩尔质量是720B.硬度金刚石比石墨大硬度金刚石比石墨大C.在一定条件下与在一定条件下与O2反应生成反应生成CO2D.在一定条件下它们可能相互转化在一定条件下它们可能相互转化DA3、下列关于下列关于Na2CO3和和NaHCO3说法中不正确的是说法中不正确的是A.Na2CO3更易溶于水更易溶于水 B.Na2CO3比比NaHCO3稳定稳定C.跟酸

15、反应跟酸反应Na2CO3比比NaHCO3更剧烈更剧烈D.都能跟石灰水反应得到白色沉淀都能跟石灰水反应得到白色沉淀4、除去混在碳酸钠粉末中的少量碳酸氢钠，最合、除去混在碳酸钠粉末中的少量碳酸氢钠，最合理的方法是理的方法是A.加热加热 B.加加NaOH溶液溶液C.加盐酸加盐酸 D.加加CaCl2溶液溶液CA5、等体积等物质的量浓度的等体积等物质的量浓度的NaHCO3和和Ba OH 2溶溶液混合离子方程式正确的是液混合离子方程式正确的是 HCO3-+OH-=H2O +CO32-2 HCO3-+Ba OH 2=BaCO3+2H2O+HCO32-HCO3-+Ba2+OH-=BaCO3+H2O 2 HCO

16、3-+Ba2+2OH-=BaCO3+2H2O+CO32-C6、COX中气体杂质的除去方法：中气体杂质的除去方法：（1）CO中混有中混有CO2 通过盛有澄清石灰水的洗气瓶。通过盛有澄清石灰水的洗气瓶。（2）CO2中混有中混有CO 通过硬质玻璃管中灼热的通过硬质玻璃管中灼热的CuO。（3）CO2中混有中混有HCl 通过盛饱和通过盛饱和NaHCO3溶液的洗气瓶。溶液的洗气瓶。7、锡、铅两种元素的主要化合价是、锡、铅两种元素的主要化合价是+2价和价和+4价，价，其中其中+2价锡和价锡和+4价铅的化合物是不稳定的，价铅的化合物是不稳定的，+2价锡价锡离子有强还原性，离子有强还原性，+4价铅化合物有强氧化

17、性。如价铅化合物有强氧化性。如Sn2+比比Fe2+还原性强，还原性强，PbO2比比Cl2氧化性强，写出氧化性强，写出下列反应的化学方程式。下列反应的化学方程式。（1）FeCl3溶液滴入溶液滴入SnCl2溶液；溶液；（2）PbO2遇浓盐酸。遇浓盐酸。（1）2 FeCl3+SnCl22 FeCl2+SnCl4（2）PbO2+4HClPbCl2+2H2O+Cl2已知：还原性已知：还原性Sn2+Fe2+，氧化性，氧化性PbO2Cl2。试写出下列化学方程式：试写出下列化学方程式：氯气与锡共热：氯气与锡共热：_氯气与铅共热：氯气与铅共热：_PbO2浓盐酸共热浓盐酸共热_能说明能说明Sn2+还原性比还原性比Fe2+还原性强的离子方程式还原性强的离子方程式是是_.把棕色的把棕色的PbO2投入亚硫酸溶液中充分反应，可投入亚硫酸溶液中充分反应，可观察到把棕色的观察到把棕色的PbO2逐渐变成白色固体物质逐渐变成白色固体物质 _Sn+2Cl2=SnCl4Pb+Cl2=PbCl2PbO2+4HCl=PbCl2+Cl2+2H2OPbO2+H2SO3=PbSO4+H2OSn2+2Fe3+=Sn4+2Fe2+例题评讲：