1、第三章 第1节 碳的多样性,非金属复习思路,氢化物单质氧化物对应的水化物盐（某些重要）,CH4 C CO、CO2 H2CO3 Na2CO3 NaHCO3,同素异形体：由同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。,同素 异形 体：,同种元素,结构不同,不同单质,同素异形体的相互转化是化学变化,3O2 2O3,非氧化还原反应,一、单质碳的性质,1、碳的同素异形体,金刚石、石墨、 C60,由同一种元素形成的物质，由于同素异形体的存在，不一定为纯净物。,10928,共价键,在晶体中，每个碳原子以共价键与周围4个碳原子结合。形成正四面体结构，这些正四面体向空间发展，构成立体网状结构。,金
2、刚石是一种具有空间网状结构的原子晶体,金刚石的熔点（3550）和沸点（4827）都很高,硬度很大。,1mol金刚石中含有C-C 键数为NA,120,共价键,分子间作用力,在层与层之间，是以分子间作用力结合的。由于同一层的碳原子以较强共价键结合，使石墨的熔点很高 (比金刚石的还要高） ,沸点与金刚石相同。但是硬度很小。,石墨,石墨是层状结构，在每一层内，碳原子排成正六边形，每个碳原子与其它3个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构；,碳的第三种同素异形体 C60,笼状分子，固态时是分子晶体，每个碳原子只跟相邻的三个碳原子形成共价键，60个碳原子构成球形，共32面体，包括12个正五边形，20个正六
3、边形。,足球烯,又名足球烯、富勒烯,2石墨、金刚石、C60的比较,2、碳的化学性质,与非金属单质化合：O2,还原金属氧化物、非金属氧化物,与强氧化剂反应，如浓H2SO4、浓HNO3,二、碳的氧化物,1、CO,（1）物理性质：无色无味气体，有毒，密度比空气略小，难溶于水。,（2） 化学性质：,可燃性：,应用：a 作燃料， b 除去CO,还原性：,毒性,与血液中的血红蛋白结合,使人体缺氧而死亡;,淡蓝色火焰,CO的实验室制法,2.二氧化碳CO2,二、化学性质,一、物理性质,无色无味气体，可溶于水，密度比空气大，固态时俗称干冰，易升华。,（1）氧化性：,（2）酸性氧化物：,CO2+H2O H2CO3
4、,CO2通入紫色石蕊试液，紫色石蕊试液变红,与H2O反应,Na2O+CO2 Na2CO3,与碱性氧化物反应,CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2,Na2CO3(饱和) + CO2 + H2O = 2NaHCO3,CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O,CO22NaOH(足量)=Na2CO3H2O,CO2NaOH(少量)=NaHCO3,与碱反应,与某些盐溶液反应,NaClO+CO2+H2O NaHCO3+2HClO,CO2+ H2O + C6H5ONa C6H5OH + NaHCO3,2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2,与Na2O2反应,(1) C
5、O2(少量)2NaAl(OH)4=2Al(OH)3Na2CO3H2OCO2(足量)NaAl(OH)4=Al(OH)3NaHCO3,(3)CO2(少量)Na2SiO3H2O=Na2CO3H2SiO32CO2(足量)Na2SiO32H2O=2NaHCO3H2SiO3,用途:灭火剂、制纯碱、汽水、制冷剂、人工降雨等,(2)CO2 (少量)Ca(ClO) 2H2O=CaCO32HClO2CO2 (过量)Ca(ClO) 22H2O=Ca(HCO3) 22HClO,CO2的制法,除杂:,用饱和NaHCO3溶液除HCl,用浓硫酸干燥, 实验室制法 CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + C
6、O2,收集:,向上排气法,反应类型,固+液不加热,还可以用稀硝酸、但不能用稀硫酸,如何除去CO2中分别混有的CO、O2、SO2、HCl？,CO2中混有CO：通过硬质玻璃管中的灼热的CuO，不能用点燃的方法。,CO2中混有O2：通过硬质玻璃管中的灼热的Cu网。,CO2中混有SO2：通过饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液的洗气瓶。,CO2中混有HCl：通过饱和NaHCO3溶液的洗气瓶。,3、碳酸H2CO3,常见的不稳定酸有：,常见的酸性比碳酸弱的酸有：,H2CO3、H2SO3、HClO、HNO3、H2SiO3，其中H2CO3极不稳定；光照也能加快HClO、HNO3的分解，H2SiO3受热时才
7、分解。,HClO、H2SiO3、C6H5OH 、Al(OH)3等,使用H2CO3常用CO2 + H2O代替,纯碱或苏打,小苏打,Na2CO3.10H2O,白色粉末,白色晶体,碳酸钠比碳酸氢钠易溶于水,溶液都显碱性，碳酸钠比碳酸氢钠碱性强,四、Na2CO3与NaHCO3的物理性质比较,与 酸 反 应,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。,Na2CO3与NaHCO3的化学性质比较,Na2CO3+2HCl=2NaCl+ H2O+CO2,CO32 -+2H+= H2O + CO2,NaHCO3+HCl=NaCl+ H2O + CO2,HCO3-+ H+=H2O+C
8、O2,碳酸氢钠溶液中滴入稀盐酸立即产生大量气泡。,Na2CO3与NaHCO3中逐滴加入稀盐酸反应的比较,现象：碳酸钠溶液中刚开始滴加稀盐酸时没有气泡产生，随稀盐酸滴入量的增加才产生气泡。,NaHCO3+HCI=NaCI+CO2+H2O,Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3,NaHCO3+HCI=NaCI+CO2+H2O,(1)放出CO2的速率NaHCO3溶液与稀盐酸反应放出CO2的速率快。,(2)反应顺序问题向Na2CO3和NaHCO3混合溶液中滴加盐酸，由于CO32-结合H能力较HCO3-强，可理解为H先和CO32-反应，只有当CO32-完全转化为HCO3-时,H才和HCO3-反应。
9、,(3)Na2CO3溶液与盐酸的互滴鉴别,向盐酸中逐滴加入碳酸钠溶液，立即有气体放出：Na2CO32HCl=2NaClCO2H2O。向碳酸钠溶液中逐滴加入盐酸，开始无气体放出：Na2CO3HCl=NaHCO3NaCl，滴加至过量有气体放出：NaHCO3HCl=NaClH2OCO2。,等量的盐酸与足量的Na2CO3、NaHCO3分别反应，NaHCO3产生的CO2多。,等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量的盐酸反应，Na2CO3 消耗盐酸多，NaHCO3产生的CO2多。,一定量的NaHCO3受热分解产生的CO2量与受热分解后的残留物与酸反应产生的CO2量相等。,(4)CO2生成量比较等物质
10、的量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量的盐酸反应，消耗盐酸的物质的量之比为2:1，产生的CO2的物质的量之比为1:1,当n(HCl)碳酸氢钠,1、碳酸钠与碳酸氢钠相互转化,Na2CO3,NaHCO3,Na2CO3 + CO2 + H2O= 2NaHCO3,NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O,固体,溶液,CO3 2- + CO2 + H2O= 2HCO3 -,HCO3 OH=CO3 2 H2O,1.如何除去Na2CO3溶液中少量的NaHCO3？2.如何除去NaHCO3溶液中少量的Na2CO3？,加适量NaOH溶液,通入过量CO2,3.如何除去Na2CO3固体中的NaHCO3？,加热
11、固体混合物至质量不再改变。,原因有：因Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3，消耗溶剂H2O；NaHCO3的溶解度比Na2CO3的溶解度小。,思考 ：CO2通入饱和Na2CO3溶液中有什么现象？,有白色晶体析出,2、Na2CO3与NaHCO3的鉴别,溶液,固体,2、沉淀法：加入BaCl2或CaCl2溶液产生白色沉淀的是Na2CO3 ，不反应的是NaHCO3,1、加热法：若产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3，没有现象的是Na2CO3。,3、气体法： 加入盐酸立即产生气体的是NaHCO3，开始无气体产生，后来产生气体的是Na2CO3,4、溶液的碱性测相同浓度溶液的PH值， PH大的是N
12、a2CO3， PH小的是NaHCO3,(1)在水中的溶解性规律：含K、Na、NH4 的正盐易溶于水，其余碳酸盐一般不溶于水；酸式盐均易溶于水。一般地，在相同温度下，难溶性正盐溶解度小于其酸式盐溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2CaCO3；可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度，如溶解度Na2CO3NaHCO3。,3、碳酸盐性质的一般规律,(2)热稳定性：热稳定性顺序：正盐酸式盐碳酸，如 Na2CO3NaHCO3H2CO3。可溶性正盐难溶性正盐，如CaCO3高温分解，而K2CO3不分解,可溶性的碳酸盐遇到Ca2、Ba2，即可产生沉淀，即CaCO3、BaCO3，加盐酸或HNO3，沉淀消失。,(4)与强
13、碱反应,酸式盐均能与强碱反应HCO3 OH=CO3 2 H2O,2H+CO32CO2+H2OH+HCO3CO2+H2O,(3)遇酸(较强)均放出CO2,HCO3 的检验：加入CaCl2或BaCl2溶液，无沉淀生成（排除CO32 、SO32 ），再滴入盐酸，产生无色无味气体，能使澄清石灰水变浑浊（排除HSO3 ） ，说明该溶液中含HCO3,CO32的检验：加入CaCl2或BaCl2溶液，产生白色沉淀（排除HCO3 、HSO3 ），再滴入盐酸，白色沉淀溶解，并产生无色无味气体，能使澄清石灰水变浑浊（排除SO32 ），说明该溶液中含CO32,注意：不能用Ca(OH)2溶液和Ba(OH)2溶液鉴别CO
14、32、HCO3 ，因为均生成白色沉淀。,4、 CO32 、HCO3的检验：,CO2,NH3,细小的NaCl颗粒,CO2,原理：低温下向饱和食盐水通入氨气，再通入二氧化碳（CO2）可析出碳酸氢钠(NaHCO3)，此时母液中Na+减少而Cl-相对多，此时再加入细盐末，因同离子效应，低温氯化铵（NH4Cl）溶解度突然降低，而食盐(NaCl)的溶解度变化不大，所以氯化铵（NH4Cl）析出而食盐不析出，再用氨饱和后通二氧化碳（CO2），结果往返析出NaHCO3和NH4Cl。,5、侯氏制碱法,思考1往饱和食盐水中依次通入足量的NH3、CO2(氨碱法)，而不先通CO2再通NH3的原因是,由于CO2在NaCl溶液中的溶解度很小，先通入NH3使食盐水呈碱性，能够吸收大量CO2气体，产生大浓度的HCO3-，才能析出NaHCO3晶体,食盐水，CO2,NaCl +NH3CO2H2O = NaHCO3 + NH4Cl,思考2从生产流程图可知，可循环的物质是_,小结：碳及其化合物之间的转化关系,
