碳及其化合物间的转化[核心素养发展目标]1.了解碳元素在自然界及生产、生活中的转化。2.能从原理上解释钟乳石、溶洞的形成，能用化学方程式表示高炉炼铁、木炭燃烧过程中的相关反应。3.了解碳单质、碳的氧化物及碳酸盐的性质及转化关系。4.通过了解CO2的排放对环境的影响，增强环保意识。一、自然界中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过程(1)动植物间碳的化合物间的转化植物的光合作用、植物和动物的呼吸过程以及动植物遗骸形成的化石燃料燃烧三方面碳的化合物间的转化。(2)海水中碳的化合物间的转化空气中的二氧化碳一部分被海水吸收，溶于水的二氧化碳逐渐转变为碳酸盐沉积海底形成新的岩石。这些碳酸盐又与空气中的二氧化碳和水反应，生成碳酸氢盐而溶于水中归于海洋。(3)自然现象中的碳的转化火山把大量的二氧化碳喷发到大气中，地壳剧烈变化后，死亡的热带植物经过漫长的过程转化成煤。2.实验探究——溶洞的形成原理实验操作实验现象澄清石灰水先变浑浊，后变澄清，加热时该溶液又变浑浊化学方程式①Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O；②CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2；③Ca(HCO3)2=====CaCO3↓＋CO2↑＋H2OCO2、碳酸盐、碳酸氢盐之间的转化(1)少量CO2与Ca(OH)2溶液(或NaOH溶液)反应生成CaCO3(或Na2CO3)，足量CO2与Ca(OH)2溶液(或NaOH溶液)反应生成Ca(HCO3)2(或NaHCO3)。(2)碳酸正盐与CO2、H2O反应生成酸式盐。(3)稳定性Na2CO3＞CaCO3＞NaHCO3。例1CO2通入下列溶液中，不可能产生沉淀的是()A.CaCl2溶液B.Ca(OH)2溶液C.Ba(OH)2溶液D.Ca(ClO)2溶液答案A解析A项，因为碳酸的酸性比盐酸弱，不可能生成CaCO3；B项，二氧化碳少量则生成CaCO3，二氧化碳过量则生成Ca(HCO3)2；C项，二氧化碳少量则生成BaCO3，二氧化碳过量则生成Ba(HCO3)2；D项，因为碳酸的酸性比次氯酸强，二氧化碳少量时生成CaCO3和HClO，二氧化碳过量时生成Ca(HCO3)2和HClO。思维启迪二氧化碳通入钙或钡的盐酸盐或硝酸盐溶液中不能生成碳酸钙，而通入过量的次氯酸钙溶液中生成白色沉淀。假如CO2与CaCl2溶液反应CaCl2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HCl，CaCO3与HCl反应，不能通过弱酸H2CO3制备强酸盐酸。例2用1L1.0mol·L－1NaOH溶液吸收0.8molCO2，所得溶液中的CO与HCO的物质的量浓度之比约是()A.1∶3B.1∶2C.2∶3D.3∶2答案A解析因CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O，CO2＋NaOH===NaHCO3，设生成Na2CO3、NaHCO3的物质的量分别为x，y。即解得，因溶液体积相同，则溶液中CO与HCO的物质的量浓度之比即为其物质的量之比，即x∶y＝0.2∶0.6＝1∶3。规律总结(1)CO2与碱反应的原理CO2与碱反应时产物与二者的相对量有关，当碱足量时生成碳酸盐，当CO2足量时，生成碳酸氢盐。如：①CO2不足时：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O②CO2足量时：CO2＋NaOH===NaHCO3(2)CO2与NaOH反应有关量和产物分析反应情况反应产物<1∶2NaOH足量，只发生反应①(剩余NaOH)Na2CO3＝1∶2恰好发生反应①Na2CO3<<1①②两个反应均有NaHCO3、Na2CO3＝1∶1恰好发生反应②NaHCO3>1∶1只发生反应②，CO2剩余NaHCO3其上述转化关系可用数轴表示：二、生产和生活中碳及其化合物间的转化1.高炉炼铁(1)主要原料：焦炭和铁矿石(主要成分是Fe2O3)。(2)过程(实际起还原作用的是CO)：①还原剂的生成：C＋O2=====CO2；CO2＋C=====2CO。②铁矿石被还原：Fe2O3＋3CO=====2Fe＋3CO2。2.木炭燃烧木炭在燃烧过程中，发生着碳单质、一氧化碳和二氧化碳之间的转化，具体转化的过程如图：写出各步反应的化学方程式：①2C＋O2(不足)=====2CO或C＋CO2=====2CO；②2CO＋O2=====2CO2；③C＋O2=====CO2；④CO2＋C=====2CO。3.水垢中CaCO3的形成反应方程式：Ca(HCO3)2=====CaCO3↓＋H2O＋CO2↑。4.碳在无机物和有机物间的转化1828年，德国化学家维勒用无机物氰酸铵(NH4CNO)首次合成了有机物尿素[分子式为CO(NH2)2]，开创了以含碳无机化合物合成有机化合物的先河。碳及其化合物间的转化有的属于单质、氧化物和盐之间的转化，有的属于盐与盐、氧化物与氧化物之间的转化，其转化关系为例3某实验工作者欲使1.6gFe2O3完全还原为Fe，则他实验前应准备的CO的体积(标准状况下)为()A.672mLB.336mLC...
