值得拥有精品教案课题1碳循环.docx
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值得拥有精品教案课题1碳循环
精品教案——碳循环
知识回顾:
知识点1:
碳单质的多样性
1.同素异性体
(1)定义:
由同种元素组成的不同单质,互称为同素异形体
(2)常见的同素异形体
O2和O3红磷和白磷金刚石、石墨和C60
2.碳的三种单质
(1)石墨
结构
性质
碳原子层状排列层与层结合力较弱
易滑动、质软
层内每个碳原子与周围的三个碳原子相连(每个碳原子还余一个电子没有参与形成单质)
可导电
层内最小的碳环为平面正六边形
*(相邻的线线的夹角为1200)
每个六边形实际占有原子数为6×1/3=2(个)
(2)金刚石
结构
性质
网状空间结构
硬度较大
每个碳原子与周围的四个碳原子相连(每个碳原子还余一个电子没有参与形成质)
可导电
最小的一个单元是正四面体
*(相邻的线线的夹角为109028’)
(3)C60分子
是一个大的分子
分子中每个碳原子与周围的三个原子相连
分子中含有正五边形和正六边形
规律:
碳原子的多种连接方式造成了碳单质的多样性。
例1:
关于金刚石、石墨的说法不正确的是()
A它们都是由碳元素组成的单质。
B它们都是电的良导体。
C金刚石质硬,石墨质软。
D他们的碳原子的排列方式不同。
例2:
下列各组物质中,不属于同素异形体的是
A金刚石、石墨B水、重水C氧气、臭氧D白磷、红磷
例3:
将石墨在一定条件下转化为金刚石的变化说法正确的是()
A、不是化学变化B、金刚石和石墨性质相同
C、是氧化还原反应D、是化学变化但不是氧化还原反应
知识点2:
含碳化合物的多样性
含碳元素的单质成千上万,为研究方便我们习惯上将它们分成无机化合物和有机化合物
1.无机化合物和有机化合物
无机化合物:
CO、CO2、碳酸及其盐
有机化合物:
由C与H、O、N等元素组成的化合物
2.CO和CO2
CO的性质
(1)强还原性:
在高温下具有还原性
FeO、Fe2O3、CuO
Fe、Cu
(2)可燃性
2CO+O2→2CO2
(3)与水蒸气反应
CO+H2O(g)
CO2+H2
CO2的性质
(1)酸性氧化物的通性
CO2+NaOH→(产物不一,与量有关)CO2+Ca(OH)2→
CO2+H2O→CO2+Na2O→
(2)弱氧化性
CO2+C
2CO
3.Na2CO3(苏打)和NaHCO3(小苏打)
一、物理性质
比较Na2CO3和NaHCO3在水中的溶解性
实验步骤
Na2CO3
NaHCO3
结论
①
称取2g固体,用药匙放入试管中,观察其外观。
称取2g固体,用药匙放入入试管中,观察并与NaHCO3比较。
碳酸钠与碳酸氢钠均为粉末状固体,碳酸钠的固体颗粒较大
②
用胶头滴管滴入十滴水,振荡,固体溶解,触试管底部,感觉到热。
用胶头滴管滴入十滴水,振荡,少量固体沉淀在底部,手触试管底,热感不明显。
,碳酸钠溶于水会放热。
③
在试管中继续滴水,记下滴数。
根据上步数据在试管中滴入与碳酸钠相同的水,碳酸氢钠固体减少。
碳酸氢钠溶解度较小。
小结
①碳酸钠与碳酸氢钠均为粉末状固体,碳酸钠的固体颗粒较大
②碳酸钠与碳酸氢钠都能溶于水,碳酸钠溶于水会放出热量,而碳酸氢钠则不明显。
③碳酸氢钠的溶解度比碳酸钠小很多。
二、化学性质
1与盐酸反应
反应原理Na2CO3+2HCl==H2O+NaCl+CO2↑
NaHCO3+HCl==NaCl+H2O+CO2↑
①0.05molNa2CO3和0.05molNaHCO3固体,应取得Na2CO35.3g,NaHCO34.2g;
②在两个烧瓶中加入约50ml2mol/L盐酸;
③在气球中加入上述Na2CO3、NaHCO3固体
④安装好装置
实验步骤
Na2CO3
NaHCO3
结论
①
当提起球时,球中固体落入试管中,马上发生反应。
当提起球时,球中固体落入试管中,马上发生反应。
碳酸钠与碳酸氢钠能与盐酸反应
②
反应激烈,放出气体,气球胀大。
反应更激烈,放出气体,气球胀大。
碳酸氢钠与盐酸的反应比碳酸钠与盐酸激烈。
③
将气球中的气体通入澄清石灰水。
将气球中的气体通入澄清石灰水。
澄清石灰水变浑浊。
小结
①碳酸钠与碳酸氢钠能与盐酸反应。
②碳酸氢钠与盐酸的反应比碳酸钠的反应激烈。
2.Na2CO3与盐酸的互滴反应
实验原理
Na2CO3+2HCl==H2O+NaCl+CO2↑
NaHCO3+HCl==NaCl+H2O+CO2↑
实验步骤
①称取Na2CO3固体1.1g,溶于10ml水中,备用
②量取5ml2mol/L盐酸,溶于10ml水中,备用
③取上述3mlNa2CO3,逐滴滴加在上述盐酸5ml中,观察现象;
④取上述3ml稀盐酸,逐滴滴加在上述Na2CO35ml中,观察现象;
实验步骤
Na2CO3
NaHCO3
结论
①
将稀盐酸逐滴入烧杯中(边滴边搅拌),刚开始,无气体冒出
将稀盐酸逐滴入烧杯中(边滴边搅拌),刚开始,即有气体冒出。
当碳酸钠相对于盐酸过量时,并不立刻反应。
②
继续滴入稀盐酸(大概20滴时),开始有气体冒出。
继续滴入稀盐酸,继续冒出气体
稀盐酸分别滴入碳酸钠与碳酸氢钠中现象不同。
③
将碳酸钠溶液逐滴滴入稀盐酸,马上有气泡冒出。
将碳酸钠溶液逐滴滴入稀盐酸,马上有气泡冒出。
当稀盐酸对于碳酸钠过量时,立刻反应。
④
继续滴入稀盐酸,继续有气体冒出。
继续滴入稀盐酸,继续冒出气体。
碳酸钠与盐酸反应现象与它们相对的量有关。
小结
①当稀盐酸相对于碳酸钠不足量时,并不会马上发出气体,先发生Na2CO3+HCl==NaHCO3+NaCl,再发生NaHCO3+HCl==NaCl+H2O+CO2↑
②当稀盐酸相对于碳酸钠过量时,马上放出气体。
碳酸钠与稀盐酸互滴现象不同实质是两者相对量的不同。
利用此,可以鉴别稀盐酸与碳酸钠,碳酸钠与碳酸氢钠。
3.Na2CO3和NaHCO3的鉴别方法
离子鉴别方法
实验原理
BaCl2+Na2CO3==BaCO3↓+2NaCl
Na2CO3+2HCl==H2O+NaCl+CO2↑
NaHCO3+HCl==NaCl+H2O+CO2↑
OH-+ HCO3-=H2O+CO32-
碳酸的酸式盐可溶于水
实验步骤
操作过程,
实验现象,结论
①
将NaHCO3、Na2CO3混合物置于试管中,加入过量氯化钡溶液,观察试管中的现象,有白色沉淀生成。
。
CO32-
与Ba2+形成BaCO3白色沉淀。
②
取上层清液,在清液中滴入氯化钡溶液。
若有白色沉淀生成,则氯化钡不足量。
若无白色沉淀,则氯化钡以使所有CO32-沉淀。
③
在步骤②的溶液中滴入NaOH溶液。
因为在步骤①②中氯化钡溶液过量,所以有少量白色沉淀。
④
再滴入氯化钡溶液。
继续生成白色沉淀。
小结
1鉴别Na2CO3,NaHCO3混合粉末,可采取溶液离子鉴定法,利用碳酸盐与碳酸氢盐溶解度的不同,进行辨别。
固体鉴别法
实验原理
NaHCO3===Na2CO3+CO2↑+H2O
实验步骤
操作过程
①
取干冷的大试管,用药匙将适量NaHCO3粉末铺满试管底部,用高锰酸钾产生氧气的发生装置进行安装,另备一支盛有澄清石灰水的试管。
②
点燃酒精灯,在试管底部来回移动,稍后,集中对底部加热。
然后将导管插入盛有澄清石灰水的试管中。
③
加热直至盛有澄清石灰水的试管不再产生沉淀。
产物检验
实验步骤
操作过程
结论
①
将加热生成气体通入澄清石灰水,澄清石灰水变浑浊。
生成物有CO2。
②
在大试管的导管处接一个内装有无水硫酸铜的U形管,硫酸铜变蓝。
生成物有H2O
③
取出大试管中剩余的固体,制成溶液,加入氯化钡溶液,有沉淀生成。
④
再滴入H+,将生成气体通入澄清石灰水,澄清石灰水变浑浊。
剩余固体为碳酸纳。
小结
①碳酸氢钠分解的产物有二氧化碳,水,碳酸钠
如何判断反应完全
实验步骤
操作过程
结论
①
在对NaHCO3粉末加热的过程中,三次停止加热,待大试管降回室温后,进行称量,记下重量。
②
比较记录。
若三次记录相同,则反应完全
③
在加热一段时间后中,停止加热,多次称量石灰水及试管的质量,记录数据。
④
比较记录。
若三次记录相同,则反应完全
小结
①判断反应完全与否,可通过测质量,测生成物,进行判断。
②此实验可在导管后套上一个气球,气球体积不变,可判断进行完全
4.Na2CO3与NaHCO3的相互转化
H+CO2H2O
实验原理
OH-▲
Na2CO3NaHCO3
相关化学方程式为
1Na2CO3+HCl(稀)=NaHCO3+NaCl
▲
②Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3
③2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O
④NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H20
Na2CO3转化为NaHCO3
实验步骤
操作过程
结论
①
取适量Na2CO3溶液,逐滴滴入稀HCl,当有少量气泡冒出时,停止。
Na2CO3+HCl(稀)=NaHCO3+NaCl
在碳酸钠溶液中滴入稀酸,可将碳酸钠转化为碳酸氢钠
②
取适量饱和Na2CO3溶液(有过量的碳酸钠在底部),通入过量二氧化碳。
原来的不溶物消失Na2CO3+CO2+H2O==2NaHCO3
在碳酸钠溶液中通入过量二氧化碳,可将碳酸钠转化为碳酸氢钠
小结(两个实验方案的评价)
实验一,滴入盐酸必须适量,而且盐酸要稀释。
实验二,比实验一好,因为操作方便、简单。
NaHCO3转化为Na2CO3
实验步骤
操作过程
结论
①
取适量NaHCO3溶液,逐滴滴入烧碱溶液。
OH-+ HCO3-=H2O+CO32-
通过加碱方法可使碳酸氢钠转化为碳酸钠。
②
加热碳酸氢钠固体,
2NaHCO3==Na2CO3+CO2↑+H2O
通过加热方法可使碳酸氢钠转化为碳酸钠。
小结(两个实验方案的评价)
实验一,理论上可行,但在实验中现象不明显,所以,若采用此法,必须通过计算,可采用滴定。
实验二,现象明显,建议采用,但操作所须器材较多。
例4:
要除去二氧化碳气体中的一氧化碳,常用的方法是()
A、通过澄清的石灰水B、通过灼热的炭C、通过水D、通过灼热的氧化铜
例5:
关于Na2CO3和NaHCO3的下列说法中正确的是()
A、Na2CO3不如NaHCO3易溶于水。
B、NaHCO3比Na2CO3稳定。
C、石灰水能和NaHCO3反应,不于Na2CO3反应。
D、等物质的量的Na2CO3和NaHCO3与足量的盐酸反应,消耗HCl的物质的量之比为2:
1。
例6:
实验室可用图7-2所示的装置将二氧化碳和一氧化碳进行分离和干燥。
已知a、b均为活塞,试回答:
(1)甲瓶装的是__________溶液,乙瓶装的是_________溶液,分液漏斗装的是________。
(2)当
与
的混合气体通过该装置时,先分离得到的是________,活塞操作是__________;然后得到____________,活塞操作是__________
(1)
、浓
、稀
溶液
(2)
;关a开b;
;关b开a
思考总结:
问题1.鉴别Na2CO3和NaHCO3:
(1)BaCl2溶液
(2)加热(3)加入同种浓度的盐酸
问题2.Na2CO3和NaHCO3之间的转化
Na2CO3→NaHCO3
(1)溶液中通入CO2气体正盐+相应的酸可生成酸式盐
(2)加适量的盐酸
Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl
NaHCO3→Na2CO3:
(1)加热:
(2)加入碱
问题3:
将碳酸钠和碳酸氢钠固体混合物19g
①将该固体加热至质量不再变化时,剩余固体质量为15.9g;
②将该固体与足量的盐酸反应,产生的气体通入足量的石灰水中得到沉淀20g.
计算原混合物中碳酸钠和碳酸氢钠的质量。
方法一:
方程组法
分析题意、找出等式有三:
1.碳酸钠和碳酸氢钠的质量和为19g
2.剩余固体质量15.9g
3.产生的CaCO3为20g
明确思路:
由以上任意两个等式组成成方程组后皆可求解
求解过程:
设Na2CO3和NaHCO3的物质的量分别为x、y
2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑
yy/2
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
xx
NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑
yy
CO2+Ca(OH)2→CaCO3+H2O
x+yx+y
方程组①:
x·106g·mol-1+y·84g·mol-1=19g
方程组②:
x·106g·mol-1+y/2·106g·mol-1=15.9g
方程组③:
(x+y)·100g·mol-1=20g
解得:
x=0.1moly=0.1mol
所以m(Na2CO3)=0.1mol·106g·mol-1=10.6gm(NaHCO3)=0.1mol·84g·mol-1=8.4g
方法二:
差量法
“加热至固体质量不再变化”,就指明其中NaHCO3已完全分解,而固体减少的质量是放出CO2和H2O(气)的质量之和。
设原混合物中NaHCO3的质量为x
2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑
2×84g(18+44)g
x(3.24g-2.51g)
168g:
62g=x:
(3.24g-2.51g)
解得x=8.4g
则Na2CO3的质量为:
19g-8.4g=10.6g
方法三:
平均组成法
固体盐酸反应产生的CO2为:
20g/100g·mol-1=0.2mol
由Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑和NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑知,固体的总的物质的量为0.2mol
所以固体的平均式量为:
19g/0.2mol=95g·mol-1
Na2CO3:
10611
95
NaHCO3:
8411
即n(Na2CO3):
n(NaHCO3)=1:
1
则n(Na2CO3)=n(NaHCO3)=0.2mol×1/2=0.1mol
m(Na2CO3)=0.1mol·106g·mol-1=10.6g
m(NaHCO3)=0.1mol·84g·mol-1=8.4g
知识点3:
碳及其化合物间的转化
来源
减少
火山喷发
溶解
光合作用
森林、草原燃烧
化石燃料(煤、石油、天然气)燃烧
动、植物的呼吸
岩石风化
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