碳的多样性
高一化学知识点总结必修一3.1碳的多样性.
3.1 碳的多样性一、多种多样的碳单质:1.同素异形体由同一种元素组成的性质不同的几种单质,如氧元素的同素异形体有氧气和臭氧,碳元素的同素异形体有石墨、金刚石、 C 60等。
2.碳的同素异形体注意事项:经常采用燃烧的办法来验证金刚石和石墨均由碳元素组成二、广泛存在的含碳化合物- 1 -- 2 -三、碳的化合物Na 2CO 3和 NaHCO 3性质的比较注意事项:Na 2CO 3溶液与盐酸作用时,滴加顺序不同,实验现象可能会有所不同,产生的 CO 2的量也可能不同(1把 Na 2CO 3溶液逐滴滴到盐酸中,开始时盐酸就已经相对过量,则发生反应:Na 2CO 3+2HCl===2NaCl+CO2↑ +H2O ,即一滴加就有 CO 2气体产生(2把盐酸逐滴滴到 Na 2CO 3中, 开始时 Na 2CO 3相对过量, 则发生反应 Na 2CO 3+ HCl=== NaHCO 3+CO2↑,继续滴加盐酸时,才发生反应 NaHCO 3+HCl=== NaCl+CO2↑,即一开始没有 CO 2气体,后来才有气体放出四、碳及其化合物间的转化1.自然界中的转化形式(1 自然界中 CO 2的产生和消耗⎪⎪⎪⎪⎪化石燃料燃烧—动物遗体分解—火山喷发—动植物呼吸—――→ 产生大气的CO2――→ 消耗⎪⎪⎪⎪—光合作用—溶解(2溶洞及钟乳石、石笋的形成 :A 、溶洞形成的化学方程式为 :CaCO3+CO2+H2O===Ca(HCO 3 2B 、钟乳石、石笋形成的化学方程式为: Ca (HCO 3 2===CaCO3+CO2↑ +H2O2、生产和生活中碳及其化合物间的转化(1高炉炼铁A 、原料:焦炭和铁矿石 (主要包括赤铁矿和磁铁矿。
B 、过程 (实际起还原作用的是 CO① CO的产生 :②铁矿石被还原(2木炭燃烧 (用化学方程式表示(3 水垢A 、主要成分:CaCO 3和 Mg(OH2B 、形成过程:Ca (HCO 3 2 ===CaCO3+CO2↑ +H2O(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。
碳的多样性
【预习检测】 预习检测】
写出下列反应的化学方程 式，是离子反应的 写出离子方程式 1. CO2通入澄清石灰水至过量 2. 将NaHCO3溶液与稀盐酸混合 3. 向Na2CO3溶液中逐滴滴入稀盐酸至过量 4. 向NaHCO3溶液中加入 溶液中加入NaOH溶液 溶液 5. NaHCO3固体受热分解 6. CO与Fe2O3反应 与
7.溶洞及石笋、钟乳石的形成 溶洞及石笋、 溶洞及石笋 CaCO3+H2O+CO2==Ca(HCO3)2 水滴石穿 Ca(HCO3)2 == CaCO3↓+H2O+CO2↑ 滴水成石 8.锅炉水垢的产生 锅炉水垢的产生 Ca(HCO3)2 === CaCO3↓+CO2↑ +H2O 9.预习自测 预习自测4 预习自测 CaCl2 、BaCl2与CO2不发生反应
A
⑵通入足量CO2 通入足量 ⑶加入适量盐酸 ⑷加入适量Ca(OH)2 溶液 加入适量
探究点三： 探究点三：Na2CO3、NaHCO3的鉴别
【例3】 】 能用Ca(OH)2溶液或Ba(OH)2溶液鉴别 ⑴能用 溶液或 Na2CO3、NaHCO3溶液吗？为什么？ 溶液吗？为什么？ 因为Na 不能 因为 2CO3、NaHCO3与Ca(OH)2溶 液或Ba(OH)2溶液都发生反应，产生白色沉 溶液都发生反应， 液或 淀 ⑵有两瓶无色溶液，分别为稀盐酸和Na2CO3溶 有两瓶无色溶液，分别为稀盐酸和 不用任何试剂能鉴别吗？如何鉴别？ 液，不用任何试剂能鉴别吗？如何鉴别？写出 反应的化学方程式。 反应的化学方程式。 ⑴能鉴别 采用互相滴加的方法：滴加顺序不同， ⑵采用互相滴加的方法：滴加顺序不同，现 象不同，化学方程式不同。 象不同，化学方程式不同。
【练习3】 练习 】 【练习4】 练习 】
碳的多样性
①Na2CO3 + CO2 + H2O= 2NaHCO3 ②2NaHCO3= NaCO3+H2O+CO2 NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
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或
问题2：（1）如何除去碳酸钠固体中的碳酸氢钠？
（2）如何除去碳酸氢钠溶液中的碳酸钠？ （1）加热固体混合物至质量不再改变
活动探究：碳酸钠和碳酸氢钠性质探究
［方法导引］：碳酸钠和碳酸钙都属于碳酸盐，你 已经知道碳酸钙的化学性质，碳酸钠和碳酸氢钠是否 具有类似的化学性质呢？
讨论提出假设 讨论实验方案 实验并做好记录 解释和结论
请根据所提供的实验药品和仪器设计实验方案验 证你的预测 实验药品：碳酸钠固体
碳酸氢钠固体 0.1moL/L碳 酸钠溶液 0.1moL/L 碳酸氢钠溶液 稀盐酸 CaCl2溶 液 NaOH溶液 澄清石灰水
为什么都是都碳原子构成的单质性质 差别如此之大？
金刚石
石 墨
C60
碳原子排列方式的不同
资料在线
碳纳米管具有优秀的力学 性能，其强度比钢大100 倍，但重量不及钢的1/6。
是一种绝好的纤维材料，它的性能优于当前的任何纤维， 它既有碳纤维固有的性质，又具有金属材料的导电导热性， 陶瓷材料的耐热抗腐蚀性，纺织纤维的柔软可编性，以及 高分子材料的轻度易加工性，是一种一材多能和一材多用的 材料。可望应用于材料领域的多个方面。
实验仪器：试管（若干支）、胶头滴管
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实验过程
实验内容
在两只洁 净的试管 里分别加 入1mL碳 酸钠溶液 和1mL碳 酸氢钠溶 液，然后 同时往两 支试管中 滴加 ①稀盐酸 ②NaOH溶液
碳的多样性与有机化合物分类
碳的多样性与有机化合物分类在自然界中，碳是最为常见的元素之一，与生命息息相关，因其独特的性质和相对丰富的存在形式，更是成为人类活动中的重要工具和资源。
而有机化合物作为碳与其他元素组成的化合物，同样具有极大的多样性。
在此文章中，我们将会探讨碳的多样性以及有机化合物的分类。
一、碳的多样性碳的多样性主要体现在其构成方式上。
碳的四个电子外壳都能与其他元素形成化学键，可以形成单键、双键、三键，以及其他多种碳键类型，从而为千变万化的化学反应和化合物结构提供了可能。
此外，同一种碳原子还能与多个其他原子相连，形成分支或环状结构等不同结构类型，从而产生更加多样的化合物种类。
二、有机化合物的分类由于有机化合物种类繁多，根据其结构特征可以将其分类。
常见的有机化合物分类方法包括以下几种：1.按照碳原子数目分类根据有机化合物中碳原子数目的不同，可以将其分为烷烃、烯烃、炔烃、芳香族化合物、杂环族化合物等多种类型。
2.按照官能团分类有机化合物中的官能团决定了其化学性质，因此，按照官能团分类是十分常用的分类方法。
例如，可以按照羟基、氨基、羰基、酮基等区分有机化合物。
3.按照功能团分类有机化合物的功能团是指具有某种特定化学性质的官能团。
按照功能团分类可以将有机化合物分为酯类、醇类、酮类、醛类等多种类型。
4.按照同分异构体分类同分异构体是指分子式相同，结构不同的化合物。
按照同分异构体分类可以将有机化合物分为立体异构体、位置异构体、环构异构体等多种类型。
以上分类方法并不是互相独立的，有机化合物的分类通常采取综合分类的方法。
例如，一种化合物可以同时根据其碳原子数目、官能团、功能团，以及同分异构体等特征进行分类。
综上所述，碳作为一种重要元素，拥有极大的多样性，为千变万化的有机化合物提供了基础。
而有机化合物因其多样的结构和性质，是化学、生物、医药等领域中不可或缺的重要化合物类型。
高中化学必修碳的多样性(课时)课件
实验操作
按照规定的步骤进行实验 ，注意观察和记录实验现 象。
实验结束
清洗实验器具，整理实验 台，确保实验室整洁。
安全注意事项
佩戴防护眼镜
实验过程中，务必佩戴防护眼镜以防止化学 试剂溅入眼睛。
避免直接接触化学试剂
不要让皮肤直接接触化学试剂，若不慎接触 ，应立即用大量清水冲洗。
保持实验室通风
确保实验室有良好的通风设施，以防有毒气 体聚集。
烷烃的化学性质
烷烃的化学性质相对稳定，在通常情 况下不与强酸、强碱、强氧化剂反应 。但在特定条件下，如光照或高温， 烷烃可以发生取代反应。
烯烃的性质
烯烃的物理性质
烯烃通常为气体或低沸点的液体，具有特殊的气味。其熔点和沸点随分子量的 增加而升高。
烯烃的化学性质
烯烃容易发生加成反应和聚合反应。在催化剂存在下，烯烃可以与氢气、卤素 单质等发生加成反应。
高中化学必修碳的多样性(课时)课件
目录 Contents
• 碳的多样性简介 • 碳的化合物的性质 • 碳的化合物的合成与反应 • 碳的化合物的应用 • 实验操作与安全注意事项
01
碳的多样性简介
碳元素的基本性质
原子序数为6，位于周期表第IVA族， 是元素周期表中非常重要的一员。
碳原子最外层有4个电子，既不容易 完全失去电子，也不容易得到电子， 因此常以共价键与其他原子结合。
碳是非金属元素，具有非金属的一般 性质，如电负性较强、能形成共价键 等。
碳的化合物种类
有机化合物
由碳和氢两种元素组成的化合物 ，如烷烃、烯烃、炔烃等。
无机化合物
不含碳和氢两种元素的化合物， 如二氧化碳、一氧化碳等。
碳的化合物在自然界中的存在
碳的多样性
第三章自然界中的元素第一节碳的多样性一、多种多样的碳单质1、同素异形体由相同的组成的的几种单质，叫做该元素的同素异形体。
碳的同素异形体有、、，氧的同素异形体有、，磷的同素异形体有、。
解读：同素异形体的性质不同是指具有不同的物理性质不同的单质具有不同的结构(1)与O2反应O2充足：_______________。
O2不足：_________________。
(2)与金属氧化物反应(如CuO)化学方程式为________________________。
(3)与非金属氧化物(如H2O、CO2等)反应化学方程式分别为_________________ ___，________________ ________。
二、广泛存在的含碳化合物碳元素是组成化合物最多的元素。
1．CO__色、__味的气体，__毒，__溶于水，密度比空气略小。
(2)化学性质①可燃性化学方程式为________________ ___，现象是_______________。
②还原性___________________ ____(3)用途作为_______的主要成分，冶炼金属的还原剂。
2．CO2(酸性氧化物)(1)物理性质色、无味的气体，__溶于水，密度比空气__，固体时俗称____。
(2)化学性质①不能燃烧，一般情况下不助燃。
②氧化性CO2与C、Mg等反应的化学方程式分别为_________________和________________________。
③具有酸性氧化物的通性。
④与Na2O2反应化学方程式为_______________________________。
⑤与某些盐溶液反应_____________________________________。
______________________________________。
_______________________________。
(3)实验室制法①反应原理：__________________________________。
碳的多样性
作业：写出下列反应的化学方程式
C CO2 Na2CO3 NaHCO3
CO
注：不能重复
CaCO3
Ca(HCO3)2
在水溶液中的反应写出离子方程式
与酸反 应 与碱NaOH 反应 与碱 Ca(OH)2 反应
与 盐 CaCl2 BaCl2反应
NaHCO3 H++HCO3ˉ =H2O+CO2↑ OH-+HCO3ˉ=H2O+CO32白色沉淀 不反应 不反应
△
2H++CO32-=H2O+CO2 ↑ 与OH-不反应 Ca2++CO32-=CaCO3↓ Ca2++CO32-=CaCO3↓ Ba2++CO32-=BaCO3↓ CO32-+H2O+CO2=2HCO3稳定
第3章
自然界中的元素
碳的多样性
第1节
美丽的
珊瑚
世界上最大的钻石 ——库利南一号
CaCO3
溶洞中的 石花、石笋、钟乳
一、多种多样的碳单质
金刚石
硬度最大，熔点最高的单质， 无色透明、不导电晶体
石墨
深灰色、质软、不透明、导电的 片状固体，熔点极高
C60
灰黑色固体不导电，又名足球烯， 富勒烯
金刚石
金刚石：网状结构的原子晶体，在晶体中，每个碳原子都被相 邻的4个碳原子包围，以共价键与4个碳原子结合，正四面体型。
CO2+H2O
碳酸盐
加热；加碱
碳酸氢盐
〖讨
论〗
1、如何鉴别Na2CO3与NaHCO3 ？
加热；加CaCl2或BaCl2溶液；加稀盐酸
2、如何除去Na2CO3溶液中少量的NaHCO3？
碳的多样性
练习
1、 下列不属于同素异形体 的是（D
A、金刚石 、石墨
B、氧气 、臭氧
）
C、红磷 、白磷
D、一氧化碳 、二氧化碳
游离态
碳元素
化合态
碳单质
含碳化合物
金刚石
石 墨
C60
无机化合物
有机化合物
CO、CO2 碳 酸 碳酸盐、碳酸氢盐 （盐） （氧化物） （酸）
糖类
脂类
蛋白质
碳元素是构成有机物质的最基本元素。
思考：为什么金刚石，石墨、C60化学性质相似？
碳的单质都是只由同种元素碳组成，所以化 学性质基本相同。
常见的同 素异形体
金刚石、石墨、富勒烯（C60、C70等） 氧气、臭氧 红磷、白磷 单斜硫、斜方硫、弹性硫
下列物质组别，属于同素异形体的是： A.CO和CO2 B.O2和O3 C.石墨和C70 D.氯化氢和盐酸
天然石墨
金 刚 石 的 结 构
结构特点：
每个C原子都以一种强的相互 作用与周围的四个C原子直接相连 形成正四面体结构； 所有C原子按一定的方式连成 一个向空间无限伸展的网络。
性质与用途：
具有极高的硬度，高熔点，色 彩斑斓用于制作装饰品和磨具。
结构特点：
C60分子呈球状排列，每60个
C原子构成一个分子，形似足球， 碳原子位于球的表面呈正五边形
广泛存在的碳酸盐
白云石 CaMg(CO3)2 菱镁矿MgCO3 菱铁矿FeCO3
方解石（CaCO3）
菱锌矿ZnCO3
游离态
碳元素
化合态
碳单质
含碳化合物
金刚石
石 墨
C60
无机化合物
有机化合物
CO、CO2 碳 酸 碳酸盐、碳酸氢盐 （盐） （氧化物） （酸）
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都易溶于水 但溶解度S碳酸钠＞S碳酸氢钠
碳酸氢钠 小苏打
Na2CO3与NaHCO3的化学性质比较 与酸反应
Na2CO3+2HCl=2NaCl+ H2O+CO2 Na2CO3 CO32 -+2H+= H2O + CO2 NaHCO3+HCl=NaCl+ H2O + CO2
NaHCO3
HCO3-+ H+=H2O+CO2
美丽的
珊瑚
世界上最大的钻石 ——库利南一号
国芝 高 图 最加 达 中 完哥 五 的 美世 百 钻 的界 万 石 钻博 美 重 石览 元 约 。会 在 五 上一十 被九克 评三拉 为四价 美年值
第一节 碳的多样性
溶洞中的 石花、石笋、钟乳
一体，熔点极高。
实验方案及实验记录：
实验内容
澄清石灰水
持续通入CO2
实验现象
开始出现白色沉淀 CO2过量时沉淀溶解
澄清溶液
加热
出现白色沉淀
Ca2+ + 2 H CO3- == Ca CO3 ↓ +CO2+ H2O
△
生产和生活中碳及其化合物间的转化
1、工业炼铁
碳“三角”
C
2、木炭燃烧
CO
CO2
概括· 整合
碳的同素异形体和碳的化合物
思考：为什么同是碳元素能组成不同的碳单质？
结论：
碳原子的 排列方式 不同
335pm
核间距142pm
二 广泛存在的碳的化合物
天 然 碳 酸 盐 天 然 气 含碳无机化合物 （矿物）
有机化合物 （几千万种）
大理石
溶洞
Na2CO3与NaHCO3物理性质比较
名 俗 称 名 色态 水溶性 碳酸钠 纯碱、苏打
Na2CO3
CO32-+Ca2+=CaCO3
与可溶性的钙盐、钡盐反应生成沉淀
NaHCO3
与CaCl2 、BaCl2不反应
习 题 二
有一瓶无色的碳酸氢钠溶液，如何证明碳酸氢钠 溶液中是否混有碳酸钠？
加入可溶性的钙盐和钡盐，生成白色 的沉淀。
碳酸氢钠受热分解实验装置：
2NaHCO3===Na2CO3+CO2↑+H2O
易与Ba2+、Ca2+的碱反应生成碳酸 盐沉淀和NaOH
NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
NaHCO3
HCO3-+OH -=CO32-+H2O
能与所有可溶碱反应生成碳酸正盐和水
思考： NaHCO3与Ca(OH)2是否反应？若反应，反应
用量不同，离子方程式是否相同？
与盐反应
Na2CO3+CaCl2=CaCO3 +2NaCl
结论： 碳酸钠和碳酸氢钠都易与酸反应，但是 碳酸氢钠与酸反应比碳酸钠更剧烈。
为什么？
反应原理（离子方程式）：
Na2CO3： CO32 - + H+ = HCO3 -
HCO3 - + H += H2O + CO2 NaHCO3： HCO3 - + H += H2O + CO2
习 题 一
有两瓶无色溶液，分别是稀盐酸(a)和碳酸钠(b)溶液， 不用任何试剂，如何鉴别这两种溶液？
碳元素
碳单质 金刚石 石墨
一氧化碳 二氧化碳
含碳化合物
C60
无机化合物
有机化合物
碳酸
碳酸盐
作业：写出下列反应的化学方程式
C CO2 Na2CO3 NaHCO3
CO
注：不能重复
CaCO3
Ca(HCO3)2
△
热稳定性
Na2CO3
NaHCO3
碳酸钠受热不分解
2NaHCO3= Na2CO3+H2O+CO2
结论： 加热时，Na2CO3不分解，而NaHCO3则分解。 即：碳酸钠比碳酸氢钠更稳定。 所以可以利用它们对热的稳定性来鉴别它们。
习 题 三
有一包白色碳酸钠粉末，如何证明里面是否混
有碳酸氢钠？如果有碳酸氢钠，如何除去？
金刚石 金刚石是硬度
最大，熔点最高的单质，
无色透明的晶体，无自
由电子，不导电。
世界上最大的钻石 ——库利南一号
C60 灰黑 色的固体, 不导电， 又名足球 烯
C60分子模型
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。
金刚石、石墨、和C60 是碳元素 的同素异形体。
氧气和 O3 是氧元素的同素异形体。
a滴入b：
CO32 - + H+ = HCO3 HCO3 - + H += H2O + CO2
刚开始没有气泡，随a滴入量的增加才产生气泡。 b滴入a： CO32 - + 2H += H2O + CO2 一滴入就有气泡产生
与碱的反应
Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3 +2NaOH
Na2CO3
CO32 -+Ca2+=CaCO3
加热，产生气体，而且气体能使澄清石灰水变混浊 则证明碳酸钠粉末中含有碳酸氢钠。 加热直到没有气体放出，碳酸氢钠就已除尽。
三、Na2CO3与NaHCO3的相互转变 ⒈ Na2CO3转变成 NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O = 2NaHCO3 _____________________________ ⒉ NaHCO3转变成Na2CO3 △ 2NaHCO3===Na2CO3+CO2↑+H2O ①______________________________ 2NaHCO3+NaOH = Na2CO3+H2O ②_______________________________
碳酸
碳酸盐
加热；加碱
碳酸氢盐
自然界中碳及其化合物间的转化
大 气 中 的 二 氧 化 碳
光合作用
绿色植物
呼吸 光合作用 呼吸排泄 风化溶解
火山
森林草原
喷发
燃烧
海洋 动物 岩石
化石燃料
燃烧
动植物遗体演变
【活动· 探究】
模拟“溶洞的形成”
离子方程式
Ca2+ + 2OH- + CO2 = Ca CO3↓+ H2O Ca CO3 +CO2+ H2O = Ca2+ + 2 H CO3-