《碳的多樣性》導(dǎo)學(xué)案

第3章自然界中的元素第1節(jié)碳的多樣性第1課時(shí)碳的單質(zhì)和化合物主備人:李超審核人：使用時(shí)間:編號(hào)：3-1-1班級(jí)：姓名：【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.能記住同素異形體的概念，知道碳的三種同素異形體，它們的物理性質(zhì)有較大的差別，導(dǎo)致物理性質(zhì)相異的主要原因是碳原子的排列方式不同。2.知道含碳元素的化合物種類繁多，一般分為含碳的無機(jī)化合物和有機(jī)化合物兩大類，通過活動(dòng)探究認(rèn)識(shí)碳酸鈉和碳酸氫鈉的主要性質(zhì)，初步體會(huì)它們性質(zhì)的差異?！緦W(xué)習(xí)重難點(diǎn)】碳酸鈉和碳酸氫鈉的化學(xué)性質(zhì)【學(xué)法指導(dǎo)】自主學(xué)習(xí)合作探究知識(shí)點(diǎn)一多種多樣的碳單質(zhì)【互動(dòng)探究】1．自然界中的碳元素既有游離態(tài)又有化合態(tài)，舉例說明哪些物質(zhì)中碳元素以游離態(tài)存在？哪些物質(zhì)中碳元素以化合態(tài)存在？2．下面分別是石墨、金剛石和C60的圖片將三者的對(duì)比填入下表中。物質(zhì)性質(zhì)金剛石(C)石墨(C)C60外觀無色透明晶體______色、不透明的片狀固體灰黑色固體結(jié)構(gòu)由__________構(gòu)成的__________結(jié)構(gòu)由____________構(gòu)成的______結(jié)構(gòu)由________和____________排列而成的“________________________________________________________________________”分子硬度很大____，在紙上可留痕跡導(dǎo)電性不導(dǎo)電良好不導(dǎo)電3.同素異形體是指由同一種元素組成的性質(zhì)不同的幾種單質(zhì)。根據(jù)所學(xué)知識(shí)，你認(rèn)為形成同素異形體的原因是什么？你能證明金剛石和石墨是同素異形體嗎？如何證明？4．同素異形體之間的轉(zhuǎn)化是否屬于氧化還原反應(yīng)？以O(shè)2與O3之間的轉(zhuǎn)化為例加以說明。【達(dá)標(biāo)檢測(cè)】1．下列說法中正確的是()A．木炭和石墨都是由碳元素組成的純凈物B．石墨能導(dǎo)電，木炭有吸附能力C．造成金剛石和石墨物理性質(zhì)的差異是由于組成兩種物質(zhì)的元素不同D．C60是一種新型化合物知識(shí)點(diǎn)二廣泛存在的含碳化合物【探究活動(dòng)】1．下列含碳元素的物質(zhì)中，哪些屬于有機(jī)物？哪些屬于無機(jī)物？(1)酒精(2)二氧化碳(3)甲烷(4)大理石(5)淀粉(6)碳酸鎂(7)小蘇打2.如上圖，按裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，然后將球泡內(nèi)的等質(zhì)量的碳酸鈉和碳酸氫鈉的粉末同時(shí)倒入等體積、等濃度的稀鹽酸中。仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)，完成下列填空。(1)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________；________________________________________________________________________。(3)離子方程式：_________________________________________________________；________________________________________________________________________。(4)問題思考①為什么Na2CO3與稀鹽酸的反應(yīng)不如NaHCO3與稀鹽酸的反應(yīng)劇烈？②滴加鹽酸后產(chǎn)生無色無味且能使澄清石灰水變渾濁的氣體的溶液中是否一定含有COeq\o\al(2－,3)？3.實(shí)驗(yàn)裝置：如右圖，用大試管盛裝固體進(jìn)行加熱，用澄清石灰水對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行檢驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)步驟：①按裝置圖進(jìn)行儀器連接，②在燒杯內(nèi)加入水，用酒精燈微熱大試管進(jìn)行氣密性檢驗(yàn)，③在大試管中裝入NaHCO3固體(或Na2CO3固體)，在燒杯內(nèi)加入澄清石灰水，④用酒精燈加熱藥品，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。(1)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：_____________________________________________________________________________________________________________________________。(2)結(jié)論：_________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)化學(xué)方程式：_________________________________________________________________________________________________________________________________。4．實(shí)驗(yàn)：將Ba(OH)2溶液分別滴入Na2CO3溶液和NaHCO3溶液中。(1)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：________________。(2)反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________________________________________________________；________________________________________________________________________。(3)離子方程式：Ba2＋＋COeq\o\al(2－,3)=BaCO3↓；2HCOeq\o\al(－,3)＋Ba2＋＋2OH－=BaCO3↓＋2H2O＋COeq\o\al(2－,3)。5．實(shí)驗(yàn)：將BaCl2溶液分別逐滴滴入Na2CO3和NaHCO3溶液中。(1)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：___________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________________________________________________________________________________________________________。(3)離子方程式：_________________________________________________________________________________________________________________________。6．綜合以上分析將Na2CO3和NaHCO3的比較填入下表物質(zhì)內(nèi)容碳酸鈉碳酸氫鈉化學(xué)式俗名______或______顏色、狀態(tài)____色____體____色____體溶解性____溶于水______溶于水，但溶解度比同溫下Na2CO3的______穩(wěn)定性不穩(wěn)定、受熱分解，化學(xué)方程式為________________________________________________________________________與鹽酸反應(yīng)NaHCO3＋HCl=NaCl＋CO2↑＋H2O與NaOH反應(yīng)不反應(yīng)主要用途玻璃、造紙發(fā)酵粉、治胃病相互轉(zhuǎn)化Na2CO3NaHCO3【達(dá)標(biāo)檢測(cè)】2．下列關(guān)于Na2CO3和NaHCO3的說法正確的是()A．Na2CO3比NaHCO3更易溶于水B．NaHCO3比Na2CO3穩(wěn)定C．石灰水能和Na2CO3反應(yīng)，不能與NaHCO3反應(yīng)D．等物質(zhì)的量的Na2CO3和NaHCO3與足量鹽酸反應(yīng)，消耗鹽酸的物質(zhì)的量之比為1∶2【知識(shí)鏈接】1．同素異形體的判斷要注意三個(gè)要點(diǎn)(1)必須由同一元素組成；(2)必須是不同的單質(zhì)；(3)必須結(jié)構(gòu)不同。例如：金剛石、石墨與C60；O2與O3；白磷與紅磷等。2．Na2CO3和NaHCO3的鑒別與除雜(1)鑒別狀態(tài)鑒別方法Na2CO3NaHCO3固態(tài)加熱無明顯變化分解產(chǎn)生無色氣體(CO2)溶液逐滴滴加鹽酸開始無明顯現(xiàn)象，一段時(shí)間后有氣體產(chǎn)生一滴加就有氣體產(chǎn)生滴加CaCl2溶液產(chǎn)生白色沉淀(CaCO3)無明顯變化(2)除雜(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì))Na2CO3(NaHCO3)NaHCO3(Na2CO3)固體加熱2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑加水制成飽和溶液，通入足量CO2，結(jié)晶過濾溶液加適量NaOH溶液NaHCO3＋NaOH=Na2CO3＋H2O通入CO2Na2CO3＋H2O＋CO2=2NaHCO3注意(1)區(qū)別Na2CO3和NaHCO3不能用Ba(OH)2[或Ca(OH)2]溶液，原因是二者均能產(chǎn)生沉淀，Na2CO3＋Ba(OH)2=BaCO3↓＋2NaOH,2NaHCO3＋Ba(OH)2=BaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O。(2)除雜或鑒別時(shí)，要特別注意二者的相互轉(zhuǎn)化：【學(xué)習(xí)小結(jié)和反思】第2課時(shí)碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化主備人:李超審核人：使用時(shí)間:編號(hào)：3-1-2班級(jí)：姓名：【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.根據(jù)生產(chǎn)、生活中的碳元素轉(zhuǎn)化的實(shí)例，了解碳單質(zhì)、一氧化碳、二氧化碳、碳酸鹽、碳酸氫鹽之間的轉(zhuǎn)化，從而進(jìn)一步了解它們的性質(zhì)。2.能夠解釋與含碳物質(zhì)有關(guān)的現(xiàn)象和問題，如水垢的形成與消除、木炭燃燒的現(xiàn)象、工業(yè)上煉鐵的原理等?！緦W(xué)習(xí)重難點(diǎn)】碳單質(zhì)、一氧化碳、二氧化碳、碳酸鹽、碳酸氫鹽之間的轉(zhuǎn)化【學(xué)法指導(dǎo)】自主學(xué)習(xí)合作交流實(shí)驗(yàn)探究知識(shí)點(diǎn)一自然界中碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化【互動(dòng)探究】1．自然界中，碳及其化合物間進(jìn)行著永不停息的轉(zhuǎn)化，這些轉(zhuǎn)化是非常重要的。觀察下圖，分析下列問題：(1)二氧化碳有哪些途徑進(jìn)入大氣中？(2)水體中的含碳物質(zhì)是從哪里來的？(3)自然界消耗CO2的過程有哪些？(4)溫室效應(yīng)是怎樣產(chǎn)生的？有什么危害？2．碳的化合物在自然界中的轉(zhuǎn)化創(chuàng)造了許多奇跡，請(qǐng)看下面一幅圖片。(1)①溶洞形成的化學(xué)方程式為_____________________________________________________________。②鐘乳石、石筍形成的化學(xué)方程式為_______________________________________________________。(2)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)M溶洞的形成，完成下列表格實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有關(guān)化學(xué)方程式(或離子方程式)Ca(OH)2(aq)中通入CO2澄清石灰水變渾濁Ca(OH)2＋CO2=CaCO3↓＋H2O(Ca2＋＋2OH－＋CO2=CaCO3↓＋H2O)CaCO3濁液中通入足量CO2CaCO3濁液變澄清CaCO3＋H2O＋CO2=Ca(HCO3)2(CaCO3＋H2O＋CO2=Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3))將澄清溶液加熱澄清溶液變渾濁Ca(HCO3)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCO3↓＋CO2↑＋H2O(Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up7(△))CaCO3↓＋CO2↑＋H2O)【達(dá)標(biāo)檢測(cè)】1．以下屬于自然界中碳及其化合物間轉(zhuǎn)化過程的是()①植物通過光合作用吸收二氧化碳形成葡萄糖②以無機(jī)化合物氰酸銨(NH4CNO)為原料合成尿素[CO(NH2)2]③鐘乳石、石筍的形成④石油、天然氣等化石燃料的形成A．①②③④B．只有②③④C．只有①②③D．只有①③④2．A、B、C、D、E五種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示。已知A為二元堿，微溶于水且溶解度隨溫度升高而降低。(1)寫出各物質(zhì)的化學(xué)式：A．________________；B.________________；C.________________；D.________________；E．________________。(2)寫出下列兩個(gè)變化的離子方程式：BD_________________________________________________________________。BE__________________________________________________________________。知識(shí)點(diǎn)二生產(chǎn)和生活中碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化【互動(dòng)探究】1．分析教材第68頁圖描述高爐煉鐵過程中碳元素所發(fā)生的化學(xué)變化，寫出相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。2．用化學(xué)反應(yīng)方程式描述下面轉(zhuǎn)化過程。3．我們使用的自來水中往往含有碳酸氫鈣，因此水壺、傳送熱水的管道內(nèi)壁常常積有水垢。由此你推測(cè)水垢中一定含有哪種物質(zhì)？它是怎樣形成的？如何除去水壺中的水垢？寫出相關(guān)的化學(xué)方程式。4．在生產(chǎn)和生活中還有哪些碳及其化合物間轉(zhuǎn)化的實(shí)例？【達(dá)標(biāo)檢測(cè)】3．長期存放石灰水的試劑瓶，液面處內(nèi)壁常附著一層白色固體物質(zhì)，該物質(zhì)是()A．Ca(OH)2B．CaOC．CaCO3D．Ca(HCO3)24．無色氣體X和灼熱的碳反應(yīng)得到一無色氣體Y，Y和灼熱的氧化銅反應(yīng)又得到無色氣體X，則X、Y分別是()A．O2、CO2B．CO2、COC．CO、CO2D．O2、CO【知識(shí)鏈接】1．CO2與堿反應(yīng)產(chǎn)物的確定(1)CO2與堿反應(yīng)的原理CO2與堿反應(yīng)時(shí)產(chǎn)物與二者的相對(duì)量有關(guān)，當(dāng)堿足量時(shí)生成碳酸鹽，當(dāng)CO2足量時(shí)，生成碳酸氫鹽。如：①CO2不足時(shí)：CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O②CO2足量時(shí)：CO2＋NaOH=NaHCO3(2)CO2與NaOH反應(yīng)有關(guān)量和產(chǎn)物的分析eq\f(nCO2,nNaOH)反應(yīng)情況生成物＜1∶2NaOH過量，只發(fā)生反應(yīng)①(余NaOH)Na2CO3＝1∶2CO2與NaOH恰好按①反應(yīng)Na2CO3eq\f(1,2)＜eq\f(nCO2,nNaOH)＜1①②兩個(gè)反應(yīng)均有NaHCO3、Na2CO3＝1∶1恰好發(fā)生反應(yīng)②NaHCO3＞1∶1只發(fā)生反應(yīng)②，CO2剩余NaHCO3(3)依據(jù)產(chǎn)物的量來確定產(chǎn)物若已知溶液蒸干后所得固體質(zhì)量，可采用極值法，假設(shè)固體全部是Na2CO3或NaHCO3，即CO2與NaOH全部轉(zhuǎn)化為Na2CO3或NaHCO3，將已知條件與計(jì)算所得結(jié)果比較，即可確定其成分。根據(jù)固體質(zhì)量和碳原子(或鈉原子)守恒建立方程。2．CO2、COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)間的相互轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)上述六個(gè)轉(zhuǎn)化的反應(yīng)有：(1)與活潑金屬氧化物反應(yīng)：CO2＋Na2O=Na2CO3；與過量堿反應(yīng)：CO2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋H2O；與少量堿反應(yīng)：CO2＋OH－=HCOeq\o\al(－,3)；與COeq\o\al(2－,3)、H2O反應(yīng)：CO2＋COeq\o\al(2－,3)＋H2O=2HCOeq\o\al(－,3)。(2)與過量酸反應(yīng)：COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2O＋CO2↑；與少量酸反應(yīng)：COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)；與CO2、H2O反應(yīng)：COeq\o\al(2－,3)＋H2O＋CO2=2HCOeq\o\al(－,3)。(3)與堿反應(yīng)：HCOeq\o\al(－,3)＋OH－=H2O＋COeq\o\al(2－,3)；與酸反應(yīng)：HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑；受熱分解：Ca(HCO3)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCO3＋CO2↑＋H2O。注意①酸式碳酸鹽一般受熱易分解為碳酸鹽、CO2和H2O(但也有例外情況，如NH4HCO3eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋CO2↑＋H2O)。②K2CO3、Na2CO3受熱一般不分解，除(NH4)2CO3eq\o(=,\s\up7(△))2NH3↑＋CO2↑＋H2O外，其他不溶性碳酸鹽受熱一般分解為金屬氧化物和CO2，如CaCO3eq\o(=,\s\up7(高溫))CaO＋CO2↑。③CO2、COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)之間相互轉(zhuǎn)化時(shí)，生成的產(chǎn)物不但與反應(yīng)物種類有關(guān)，而且與反應(yīng)物之間相對(duì)量的多少有關(guān)，這是做相關(guān)習(xí)題應(yīng)特別注意的地方?！緦W(xué)習(xí)小結(jié)與反思】第3章自然界中的元素第1節(jié)碳的多樣性第1課時(shí)碳的單質(zhì)和化合物知識(shí)點(diǎn)一探究活動(dòng)1．金剛石、石墨、C60中的碳元素是以游離態(tài)存在。Na2CO3、NaHCO3、CO2、CO、H2CO3中的碳元素是以化合態(tài)形式存在。2．深灰正四面體空間網(wǎng)狀平面六邊形層狀正五邊形正六邊形足球質(zhì)軟3．形成同素異形體的原因是原子之間的排列方式不同?？梢宰C明金剛石和石墨是同素異形體，將石墨和金剛石充分燃燒，都生成CO2。4．打雷放電時(shí)，空氣中有極少量氧氣會(huì)轉(zhuǎn)化成臭氧。3O2eq\o(=,\s\up7(通電))2O3。因?yàn)檠鯕馀c臭氧的化合價(jià)都是零，沒有化合價(jià)的升降，所以是非氧化還原反應(yīng)。同素異形體之間的轉(zhuǎn)化均屬于非氧化還原反應(yīng)。學(xué)以致用1．B知識(shí)點(diǎn)二探究活動(dòng)1．(1)(3)(5)屬于有機(jī)物，(2)(4)(6)(7)屬于無機(jī)物。2．(1)劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣泡，球泡鼓起，盛NaHCO3的球泡鼓起的速度比盛Na2CO3的快得多(2)Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑(3)COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2O＋CO2↑HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑(4)①1molCOeq\o\al(2－,3)要結(jié)合2molH＋才生成二氧化碳，而1molHCOeq\o\al(－,3)只需結(jié)合1molH＋即可生成二氧化碳，故Na2CO3與稀鹽酸不如NaHCO3與稀鹽酸反應(yīng)劇烈。②不一定，也可能含有HCOeq\o\al(－,3)。3．(1)加熱NaHCO3時(shí)試管口有水珠產(chǎn)生，澄清石灰水中先有氣泡產(chǎn)生，然后產(chǎn)生白色沉淀；加熱Na2CO3時(shí)，無明顯現(xiàn)象產(chǎn)生(2)NaHCO3固體對(duì)熱不穩(wěn)定，受熱易分解；而Na2CO3對(duì)熱很穩(wěn)定(3)2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑4．(1)都有白色沉淀產(chǎn)生(2)Na2CO3＋Ba(OH)2=BaCO3↓＋2NaOH2NaHCO3＋Ba(OH)2(少量)=BaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O5．(1)在Na2CO3溶液中有白色沉淀生成，而在NaHCO3溶液中無現(xiàn)象(2)Na2CO3＋BaCl2=BaCO3↓＋2NaCl(3)Ba2＋＋COeq\o\al(2－,3)=BaCO3↓6．Na2CO3NaHCO3純堿蘇打小蘇打白晶白晶易易小穩(wěn)定2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2ONa2CO3＋2HCl=2NaCl＋CO2↑＋H2ONaHCO3＋NaOH=Na2CO3＋H2O學(xué)以致用2．A[從溶解度看，20℃時(shí)，Na2CO3的溶解度為21.5g，NaHCO3的溶解度為9.6g，故A正確；從熱穩(wěn)定性看，Na2CO3要851℃以上才能分解，而NaHCO3加熱至270℃就開始分解，故B不正確；石灰水均能與Na2CO3、NaHCO3反應(yīng)，所以C不正確；Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋CO2↑＋H2O，NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑，所以D不正確。]第2課時(shí)碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化知識(shí)點(diǎn)一探究活動(dòng)1．(1)二氧化碳進(jìn)入大氣的途徑有：①植物eq\o(→,\s\up7(光合作用),\s\do5(吸收CO2))葡萄糖→淀粉eq\o(→,\s\up7(動(dòng)物),\s\do5(吸收))葡萄糖eq\o(→,\s\up7(被氧化))CO2②動(dòng)物、植物呼吸作用→CO2③動(dòng)植物遺體經(jīng)微生物分解→CO2④化石燃料燃燒、火山噴發(fā)→CO2(2)eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(CO2\o(→,\s\up7(海水吸收))巖石,水生生物的貝殼和骨骼))eq\o(→,\s\up7(轉(zhuǎn)移到),\s\do5(陸地))碳酸鹽eq\o(→,\s\up7(CO2和H2O))碳酸氫鹽eq\o(→,\s\up7(溶于水))海洋(3)自然界中能夠消耗CO2的過程有：①植物的光合作用；②在海水中的溶解等。(4)一般情況下，二氧化碳的產(chǎn)生和消耗是趨于平衡的，但是由于人類的活動(dòng)，特別是生產(chǎn)和生活中化石燃料燃燒量的大幅度增加，使大氣中二氧化碳的含量猛增，破壞了自然界中碳及其化合物