高中化学 第三章 自然界中的元素 第1节 碳的多样性学案（1）鲁科版必修1-鲁科版高一必修1化学学案VIP专享VIP免费

第1节碳的多样性互动课堂疏导引导一、碳在自然界的存在形态在自然界中有游离态的碳元素，有化合态的碳元素。二、多种多样的碳单质1.同素异形体的定义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。如：氧气和臭氧；金刚石、石墨和C60。疑难突破怎样理解同素异形体的含义？同素异形体可从字面理解其含义，“同素”即同种元素，“异形”即不同的外形或不同的结构，当然具有不同的性质。同素异形体中只含1种元素，是单质，不是原子，更不是化合物。2.碳的两种同素异形体（1）石墨的结构及性质：在石墨中，碳原子呈层状排列，每一层上的碳原子以强的相互作用形成平面六边形结构；层与层之间的相互作用较弱，容易发生相对滑动。石墨较软能导电。（2）金刚石的结构及性质：在金刚石中，每个碳原子都与相邻的四个碳原子以强的相互作用直接连接，形成正四面体结构。金刚石硬度大，不导电。方法点拨碳的各种单质的物理性质相异的主要原因的理解方法碳原子的排列不同，在这里可以采用比喻的方法，把碳原子比喻为建筑用的砖，把金刚石、石墨、C60比喻成用砖盖成的建筑物，用相同的砖但不同的方式盖成的建筑物，其外形不同，牢固程度可能会存在较大差异。疑难突破如何比较碳元素的三种同素异形体的物理性质及化学性质？（1）物理性质的比较：由于在石墨、金刚石、C60中碳原子的排列方式不同，其中石墨是层状结构，层与层之间可以滑动，金刚石每一个碳与其他四个碳原子形成正四面体，向空间发展的空间立体网状结构，C60是球状结构。由于结构不同，所以物理性质相差很大。（2）化学性质的比较：由于都是碳元素的单质，所以，化学性质相似。案例1金刚石和石墨的物理性质不同，是由于（）A.构成它们的碳原子结构不同B.它们有不同的用途C.构成它们的碳原子相同，但碳原子之间的排列方式不同D.它们在一定条件下可以相互转化，但是物理变化【剖析】金刚石和石墨是碳的两种同素异形体，组成它们的碳原子的排列方式不同，使二者的物理性质不同，化学性质相同。在一定条件下，石墨可以转化为金刚石，但这种物质变化的性质却是化学性质。因此，C选项是正确的。【答案】C【借题发挥】物质的性质除了与组成其元素的原子种类和数量有关外，还决定于它的晶体结构，即原子的排列情况。原子种类决定了物质的化学性质，而原子数量和排列情况则决定了物质的物理性质。物质的用途则由性质来决定。三、碳的化合物1.碳的氧化物（1）一氧化碳:无色无味气体，有毒，难溶于水；易燃烧，高温下有还原性。2CO+O2====2CO2CuO+COCu+CO2（2）CO2：无色无味气体，无毒，能溶于水的酸性氧化物；不能燃烧，常作灭火剂，固态时俗称干冰。CO2+H2O2====H2CO3Ca(OH)2+CO22====CaCO3↓+H2O2.碳酸的盐（1）Na2CO3：俗称纯碱或苏打，白色固体。与酸反应：Na2CO3+2HCl2====2NaCl+CO2↑+H2ONa2CO3+Ba(OH)22====BaCO3↓+2NaOH（2）NaHCO3：俗称小苏打，白色固体。受热易分解：2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O问题探究如何用实验探究溶洞形成的化学原理？不溶性的CaCO3受H2O和CO2作用能转化为可溶性的Ca(HCO3)2。由于石灰岩层各部分所含碳酸钙的多少不同，石灰岩就逐渐被溶解成互不相依、千姿百态、奇异壮观的溶洞。（1）形成CaCO3的实验探究：可在Ca(OH)2（aq）中通入CO2，如果观察到澄清石灰水变浑浊，则可说明有CaCO3生成。（2）不溶性的CaCO3转化为可溶性的Ca(HCO3)2的实验探究：可在CaCO3浊液中通入足量CO2，如果观察到CaCO3浊液变澄清，则可说明有Ca（HCO3）2生成。（3）Ca(HCO3)2分解而析出CaCO3的实验探究：可加热Ca(HCO3)2（aq），如果观察到Ca(HCO3)2（aq）变浑浊，则可说明有CaCO3生成。知识拓展NaHCO3的热稳定性不仅固体NaHCO3受热易分解，所有的碳酸氢盐固体受热都易发生分解，但是溶液中NaHCO3受热不分解。与酸碱反应：NaHCO3+HCl2====NaCl+CO2↑+H2ONaHCO3+NaOH2====Na2CO3+H2O2NaHCO3+Ba（OH）22====BaCO3↓+Na2CO3+2H2O（3）Na2CO3与NaHCO3的转化：Na2CO3+CO2+H2O2====2NaHCO32NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O...