碳的多样性：PPT.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,碳的多样性,碳及其化合物间的转化,复习目标,:,1,、了解碳元素的单质及某些氧化 物、碳酸盐、碳酸氢盐的性质,2,、,了解碳及其化合物间的转化,3,、了解碳的氧化物对大气污染及其防治，增强环保意识,一、碳的同素异形体：,同素异形体的概念：,同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,想一想？,你知道的碳有哪些同素异形体？它们属于什么晶体？,金刚石（原子晶体）石墨（混合型晶体）,60,(,分子晶体,),科学家研制得到一种新的分子，它具有空心的类似足球状结构，分子式为,C,60,，,下列关于,C,60,分子的说法正确的是（）,A,C,60,是一种新型的化合物,B,C,60,和石墨、金刚石等都是碳的同素异形体,C,C,60,是灰黑色固体，物理性质与金刚石很相似,D,C,60,的相对分子质量是,720gmol,1,B,考考你,生产和生活中碳及其化合物间的转化,冬天烧炭的取暖炉中在炉底、炉中和火焰上方分别发生了哪些化学反应？写出有关的化学方程式。,C,O,2,CO,2,（,炉底）,CO,2,C,2CO,（炉中）,2CO,O,2,2CO,2,（火焰上方）,点燃,高温,点燃,放在炭火炉上的水壶中的水沸腾而溢出时火焰不但没灭反而更旺的原因是什么,?,C+H,2,O=CO+H,2,(,制取水煤气,),高温,试一试？,如何,除去,下列气体中的杂质？,（,1,）,CO,（,CO,2,）,（,2,）,CO,2,（,CO,）,（,3,）,CO,2,（,SO,2,）,（,4,）,CO,2,（,HCl,）,通过盛有氢氧化钠溶液的洗气瓶,通过盛放灼热氧化铜的硬质玻璃管,通过盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶,通过盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶,走进高考,1,.,(2007,全国,),水蒸气通过灼热的焦炭后，流出气体的主要成分是,CO,和,H,2,，还有,CO,2,和水蒸气等。请用下图中提供的仪器，选择必要的试剂，设计一个实验，证明上述混合气中有,CO,和,H,2,。,(,加热装置和导管等在图中略去,),回答下列问题：,(1),盛浓,H,2,SO,4,的装置用途是 ，盛,NaOH,溶液的装置用途是 。,除去,H,2,O,气,除去,CO,2,(2),仪器,B,中需加入试剂的名称,(,或化学式,),是氧化铜,(,或,CuO,),，所发生反应的化学方程式是,CuO+H2 H2O+Cu,，,CuO+CO,CO2+Cu,无水硫酸铜,(CuSO,4,),(3),仪器,C,中需加入试剂的名称,(,或化学式,),是,，其目的是验证,水蒸气,1,.,(2007,全国,),水蒸气通过灼热的焦炭后，流出气体的主要成分是,CO,和,H,2,，还有,CO,2,和水蒸气等。请用下图中提供的仪器，选择必要的试剂，设计一个实验，证明上述混合气中有,CO,和,H,2,。,(,加热装置和导管等在图中略去,),回答下列问题：,(4),按气流方向连接各仪器，用字母表示接口的连接顺序：,g-ab-,kj-hi-cd,(,或,dc)-,fe,-lm,(5),能证明混合气中含有,CO,，,H,2,的实验依据分别是,-,高考回放,【,解析,】,让,CO,、,H,2,通过灼热氧化铜，氧化铜被还原，同时产生,CO,2,和,H,2,O,，再用石灰水和无水硫酸铜分别检验它们，从而得出结论。但是流出的气体中含有,CO,2,和,H,2,O,会干扰检验，因此必须先把它们除去。由于气体通过溶液后又会混有水蒸气，因此本实验中必须先检验反应生成的水蒸气，后检验生成的二氧化碳。,自然界中碳及其化合物的转化,化学与生活,【,例,2】,“,温室效应”是全球关注的环境问题之一。,CO,2,是目前大气中含量最高的一种温室气体。因此，控制和治理,CO,2,是解决温室效应的有效途径。,(1),下列措施中，有利于降低大气中,CO,2,浓度的有：。,(,填字母,),a.,减少化石燃料的使用,b.,植树造林，增大植被面积,c.,采用节能技术,d.,利用太阳能、风能,abcd,植物能吸收二氧化碳，减少化石燃料的使用、采用节能技术、利用太阳能、风能都能减少化石燃料使用，减少二氧化碳的产生。,化学与生活,(2),将,CO,2,转化成有机物可有效实现碳循环。,CO,2,转化成,有机物的例子很多，如：,a.,6CO,2,+6H,2,O C,6,H,12,O,6,+6O,2,b.,CO,2,+3H,2,CH,3,OH+H,2,O,c.,CO,2,+CH,4,CH,3,COOH,d.,2CO,2,+6H,2,+4H,2,O,以上反应中，最节能的是 ，原子利用率最高 的是 。,光合作用,催化剂,催化剂,催化剂,a,c,不需要加热的反应即最节能；反应物所有原子全部,进入目标产物时，原子利,用率最高,【,例,2】,“,温室效应”是全球关注的环境问题之一。,CO,2,是目前大气中含量最高的一种温室气体。因此，控制和治理,CO,2,是解决温室效应的有效途径。,(3),文献报道某课题组利用,CO,2,催化氢化制甲烷的研究过程如下：,【,例,2】,“,温室效应”是全球关注的环境问题之一。,CO,2,是目前大气中含量最高的一种温室气体。因此，控制和治理,CO,2,是解决温室效应的有效途径。,化学与生活,反应结束后，气体中检测到,CH,4,和,H,2,，滤液中检测到,HCOOH,，固体中检测到镍粉和,Fe,3,O,4,。,CH,4,、,HCOOH,、,H,2,的产量和镍粉用量的关系如下图所示,(,仅改变镍粉用量，其他条件不变,),：,图中可知，,Ni,粉越多，最后剩余甲酸越少，生成的氢气也越少，说明,Ni,粉是两个反应的催化剂。当镍粉用量从,1,mmol,增加到,10,mmol,甲烷的量越来越多，表明催化剂对反应,更加有效,研究人员根据实验结果得出结论：,HCOOH,是,CO,2,转化为,CH,4,的中间体，即：,CO,2,HCOOH CH,4,写出产生,H,2,的反应方程式,由图可知，镍粉是 。,(,填字母,),a.,反应,的催化剂,b.,反应,的催化剂,c.,反应,、,的催化剂,d.,不是催化剂,c,3Fe+4H,2,O Fe,3,O,4,+2H,2,300,研究人员根据实验结果得出结论：,HCOOH,是,CO,2,转化为,CH,4,的中间体，即：,CO,2,HCOOH CH,4,当镍粉用量从,1,mmol,增加到,10,mmol,反应速率的变化情况是 。,(,填字母,),a.,反应,的速率增加，反应,的速率不变,b.,反应,的速率不变，反应,的速率增加,c.,反应,、,的速率均不变,d.,反应,、,的速率均增加，且反应,的速率增加得快,e.,反应,、,的速率均增加，且反应,的速率增加得快,f.,反应,的速率减小，反应,的速率增加,e,【,评注,】,迅速获取图中有效信息，得出变化规律才能正确解题。,Ni,粉增加，氢气量减少，说明水转化为甲酸的速率加快；,Ni,粉增加，甲酸量减少，说明甲酸转化为甲烷速率加快。,典例精析,变式,2,二氧化碳的过量排放，严重影响人类的自下而上环境，处理和利用二氧化碳是全球关注的重大问题。,(1),大气中二氧化碳增加的原因有,(2),大气中二氧化碳增加，影响植物的生长，例如水果越,来越大。这提示我们：随着大气中二氧化碳含量升高,(),A.,植物中的有机物含量降低,B.,植物的生长速率降低,C.,植物光合作用减弱,D.,植物光合作用增强,绿色植物减少、汽车排放尾气、森林大火、工厂排放大量二氧化碳等。,D,典例精析,变式,2,二氧化碳的过量排放，严重影响人类的自下而上环境，处理和利用二氧化碳是全球关注的重大问题。,(3),钟乳石和石笋的主要成分是碳酸钙。随着旅游人数的增加，潮湿溶洞中的钟乳石和石笋受到二氧化碳侵蚀，其化学方程式为：,(4),某学生提出一个修复溶洞底部受损石笋的研究方案，由以下五步组成，正确的实验步骤依次是,将盛有碱溶液的容器置于石笋的上部；,配制一定浓度的碱溶液；,选择合适的碱；,调节碱溶液下滴的速度；,观察石笋表面复原情况,CaCO,3,+CO,2,+H,2,O Ca(HCO,3,),2,钟乳石和石笋主要成分是碳酸钙，受到二氧化碳侵蚀是因为与二氧化碳、水反应生成碳酸氢钙,修复溶洞底部受损石笋，可以将适量的碱溶液滴到石笋上，是碳酸氢钙与碱溶液反应重新生成碳酸钙,典例精析,【,例,3,】,将足量,CO,2,通入,KOH,和,Ca(OH),2,的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量,(,n,),和通入,CO,2,体积,(,V,),的关系正确的是 （）,D,【,解析,】,混合溶液中有,KOH,和,Ca(OH),2,，反应过程按顺,序如下：,Ca(OH),2,+CO,2,CaCO,3,+H,2,O,2KOH+CO,2,K,2,CO,3,+H,2,O,K,2,CO,3,+H,2,O+CO,2,2KHCO,3,CaCO,3,+H,2,O+CO,2,Ca(HCO,3,),2,方法指导,1,.,证明几种酸性强弱的方法,HCl,CH,3,COOHH,2,CO,3,HClO,H,2,SiO,3,证明酸性相对强弱常用的原理就是：,较强的酸,+,盐,=,较弱的酸,+,新盐,例如要证明酸性,CH,3,COOHH,2,CO,3,H,2,SiO,3,(,或,HClO,),，可以采用如下装置：,方法指导,知识引申,已知碳酸,K,a1=4.210,7,，,K,a2=5.610,11,，次氯酸,K,a=4.710,8,。,写出,CO,2,通入,Na,2,SiO,3,溶液，,Ca(ClO),2,溶液 ，,N,aClO,溶液苯酚钠溶液，,NaAlO2,溶液中的化学方程式,方法指导,2,.,同温同浓度的Na,2,CO,3,、NaHCO,3,、NaClO溶液的pH比较,Na,2,CO,3,、,NaHCO,3,、,NaClO,溶液都由于水解显碱性，由于碳酸酸性强于次氯酸，所以常常误认为碳酸钠溶液碱性比次氯酸钠弱。,事实上：,碳酸,K,a1,=4.210,7,，,K,a2,=5.610,11,，,K,a,=4.710,8,。所以,Na,2,CO,3,水解生成,NaHCO,3,的程度比,NaClO,水解程度大，因此,Na,2,CO,3,溶液碱性比,NaClO,强。相同条件下三种溶液的,pH,关系是：,Na,2,CO,3,NaClO,NaHCO,3,下列叙述正确的是,(,),A,因为,Na,2,CO,3,SiO,2,Na,2,SiO,3,CO,2,，所以硅酸的酸性比碳酸强,B,碳和硅都是,A,族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似,C,二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧化硅是两性氧化物,D,二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反应生成硅酸,方法指导,3.,实验室制取少量碳酸钠的方法,(1),将足量二氧化碳通入,NaOH,溶液中，将所得溶液低温蒸干，灼烧固体，再将固体溶于水即可；,(2),将一定量的,NaOH,溶液分成等体积两份，一份通入足量二氧化碳后再与另一份溶液混合即得。,典例精析,【,备选题,】,纯净的,Ca(HCO,3,),2,试样在高温下分解，当剩余,固体是原试样质量的一半时，它的分解率为 （）,A.,50%,B.,75%,C.,92.5%,D.,100%,【,解析,】,若,Ca(HCO,3,),2,按下式完全分解：,Ca(HCO,3,),2,CaCO,3,+CO,2,+H,2,O,162 100,剩余固体质量为原试样的,100/162,，大于,1/2,，故伴随着发生进一步分解：,CaCO,3,CaO+CO,2,方法指导,1.,二氧化碳与氢氧化钠反应产物的确定,二氧化碳与氢氧化钠反应可能产生碳酸钠，也可能生成碳酸氢钠；可以通过如下方法进行确定,(1),依据两者比例确定设,n,(OH,),n,(CO,2,)=,x,若,x,2,，则生成碳酸盐；,若,x,1,则生成碳酸氢盐；,若,1,x,2,，则同时产生两种盐，而且碳酸盐的物质的量就等于,n,(OH,),n,(CO,2,),。,方法指导,1.,二氧化碳与氢氧化钠反应产物的确定,二氧化碳与氢氧化钠反应可能产生碳酸钠，也可能生成碳酸氢钠；可以通过如下方法进行确定,(2),依据产物质量确定设一定量二氧化碳与,1 mol,氢氧化钠溶液反应，将水分低温蒸干，最后获得无水固体,b,g,。此固体组成可能有四种情况：,Na,2,CO,3,NaHCO,3,Na,2,CO,3,和,NaHCO,3,NaOH,和,Na,2,CO,3,因为,“,1 mol NaOH,质量是,40 g,，如果,NaOH,全部转化为碳酸钠，其质量应该是,53 g,；如果,NaOH,全部转化为碳酸氢钠，其质量应该是,84 g”,；所以：,如果,b,=53,，产物是,Na,2,CO,3,；,如果,b,=84,，产物就是,NaHCO,3,；,如果,53,b,84,产物就是,NaHCO,3,和,Na,2,CO,3,；,如果,40,b,53,产物就是,NaHCO,3,和,NaOH,；,例,已知,Mg,与,CO,2,可反应生成,MgO,与,C,；,SiO,2,、,SO,2,和,CO,2,都是酸性氧化物，化学性质具有一定的相似性；镁和钠的化学性质也有一定的相似性两个研究性学习小组分别根据不同的微型课题进行研究，其方案如下：,【,实验方案,】,第一个研究性学习小组用如图所示的装置进行镁与二氧化硫反应的实验,实验药品：实验室制取二氧化硫类似于制取二氧化碳，在下列物质中选择合适的试剂制取二氧化硫：,_.,A,80%,的硫酸,B,浓盐酸,C,稀硝酸,D,亚硫酸钠固体,E,亚硫酸钙固体,F,饱和亚硫酸钠溶液,实验现象：反应后，发现,B,管壁有淡黄色粉末产生，取反应后,B,中固体溶于稀盐酸中产生具有臭鸡蛋气味的气体，写出,B,管中发生的有关反应的化学方程式：,_,_.,实验改进：你认为该装置是否有不足之处？,_.,如果有，请写出改进方法：,_,_.,【,实验方案,】,第二个研究性学习小组进行了,“,实验室制硅,”,的研究，他们以课本为基础，查阅资料得到以下可供参考的信息：,镁在点燃条件下即可与二氧化硅反应制取硅,金属硅化物与稀硫酸反应生成硫酸盐与硅烷,硅烷在空气中能自燃,他们在研究报告中记载着,“,用,Mg,和,SiO,2,在适宜的条件下充分反应；再用足量稀硫酸溶解固体产物；然后过滤、洗涤、干燥、最后称量,在用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，其产率也只有预期值的,63%,左右,”,实验探究：,(1),该小组,“,实验室制硅,”,的化学方程式是,_,_.,(2),你估计,“,用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花,”,的原因是,_,_.,解析,【,实验方案,】,实验室制取,CO,2,气体的反应原理为：,CaCO,3,2HCl,=,CaCl,2,H,2,O,CO,2,，即强酸制弱酸，按照这一规律，因浓盐酸具有较强的挥发性，导致产生的,SO,2,气体不纯，浓,HNO,3,具有强氧化性，会氧化,SO,2,气体，均不可选用，应选用,80%,的浓,H,2,SO,4,；这样固体就只能选,Na,2,SO,3,，而不能选,CaSO,3,，因反应会生成,CaSO,4,(,微溶,),，附着在,CaSO,3,表面上，使反应停止,据题意知淡黄色粉末是单质,S,，另有产物与稀盐酸反应产生具有臭鸡蛋气味的气体，只能为,MgS,.,