[学习目标]1.能依据物质类别列举碳单质的多样性,辨识Na2CO3、NaHCO3的物理性质和化学性质及其实验现象,能用化学方程式、离子方程式正确表示其主要化学性质。2.能利用Na2CO3、NaHCO3的性质和转化关系,设计制备、分离、检验简单任务的方案;能从物质类别的视角说明转化路径。23自主学习一、多种多样的碳单质1.同素异形体由同一种_______________________________________,叫做该元素的同素异形体。如碳元素的同素异形体主要有__________________等;氧元素的同素异形体主要有_____________等。□01元素组成的性质不同的几种单质□02金刚石、石墨、C60□03O2、O32.碳的同素异形体二、广泛存在的含碳化合物1.种类繁多的含碳化合物(1)有机化合物中都含有碳元素:如_________________________等。(2)无机物□01蛋白质、淀粉、甲烷2.碳酸钠和碳酸氢钠23课堂探究一、多种多样的碳单质[交流研讨]1.由一种元素组成的物质一定是纯净物吗?举例说明。提示:不一定。如:由C元素组成的物质可以是金刚石和石墨的混合物。提示2.有单质参加的反应一定是氧化还原反应吗?举例说明。提示:不一定。如3O2=====放电2O3,就不是氧化还原反应。提示[点拨提升]1.“同素”指同种元素,“异形”指结构不同,“体”指单质;形成同素异形体的原因是形成单质的原子排列方式不同。2.常见的同素异形体碳元素的同素异形体:金刚石、石墨、C60;氧元素的同素异形体:氧气、臭氧(O3);磷元素的同素异形体:红磷、白磷。知识拓展同素异形体之间可以相互转化,如金刚石石墨;同素异形体间的转化是化学变化,但不是氧化还原反应。[练习与活动]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.一定条件下,石墨转化为金刚石属于物理变化C.一定条件下,石墨和金刚石充分燃烧所得产物均为二氧化碳D.石墨易导电,金刚石不导电解析石墨和金刚石是由碳元素形成的两种不同的单质,二者之间在一定条件下可以相互转化,属于化学变化。由于二者都只含有碳元素,因此,充分燃烧的产物为二氧化碳。解析答案B答案2.下列说法中正确的是()A.金刚石、石墨和C60性质不同的根本原因是分子中所含碳原子的数目不同B.金刚石、石墨和C60在氧气中完全燃烧都生成二氧化碳C.C60和P4互为同素异形体D.H2O和H2O2互为同素异形体答案B答案解析金刚石、石墨和C60性质不同的根本原因是它们的结构不同,与其分子中所含碳原子数的多少无关,A错误;同素异形体是由同种元素组成的不同单质,而C60和P4是由不同元素组成的不同单质,二者不属于同素异形体,C错误;H2O和H2O2都属于化合物而非单质,D错误。解析二、广泛存在的含碳化合物[交流研讨]老面发酵的面团发酸后蒸馒头时,需加入适量的纯碱(Na2CO3),使面团不再有酸味,馒头在蒸的过程中由小逐渐变大,熟了以后松软可口。仔细阅读上面文字,你认为Na2CO3在蒸镘头的过程中起什么作用?提示:Na2CO3能与酸反应,使面团不再有酸味,且生成CO2,使馒头膨松变大,熟了以后松软可口。提示[点拨提升]1.Na2CO3、NaHCO3都能与强酸反应产生CO2,但把相同质量的Na2CO3、NaHCO3粉末分别加入相同浓度,相同体积的稀H2SO4中时,NaHCO3产生CO2的速率快。2.Na2CO3比NaHCO3稳定,实验可用如下图所示装置来探究NaHCO3不如Na2CO3稳定的性质。加热一段时间后,会发现烧杯B中澄清石灰水变浑浊,而A无变化,说明2NaHCO3=====△Na2CO3+H2O+CO2↑,纯碱工业用该原理由NaHCO3制纯碱,实验室用此原理除去Na2CO3固体中少量的NaHCO3。3.水溶液中Na2CO3能吸收CO2生成NaHCO3,即Na2CO3+H2O+CO2===2NaHCO3。因此,实验室除去CO2中的HCl时,要用饱和NaHCO3溶液,不能用Na2CO3溶液。4.NaHCO3不能与CaCl2反应但能与Ca(OH)2反应,该反应可看做分两步完成,首先HCO-3+OH-===H2O+CO2-3,然后CO2-3+Ca2+===CaCO3↓。因此,NaHCO3溶液、Na2CO3溶液都能使澄清石灰水变浑浊。知识拓展1.向强酸溶液中滴加Na2CO3溶液时,反应一步完成:CO2-3+2H+===CO2↑+H2O,而向Na2CO3溶液中滴加强酸溶液时,反应分两步完成,第一步先发生反应:CO2-3+H+===HCO-3,当CO2-3完全变为HCO-3时,再发生反应:HCO-3+H+===H2O+CO2↑。2.向Na2CO3溶液、NaHCO3溶液、NaOH与Na2CO3的混合溶液、Na2CO3与NaHCO3的混合溶液中分别滴加稀盐酸时,产生的CO2的体积与滴加稀盐酸的体积曲线如下所示:(1)将稀盐酸逐滴滴入碳酸钠溶液中。OA段发生反应:Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl;AB段发生反应:NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O;OA段与AB段消耗的盐酸的体积相等。(2)将稀盐酸逐滴滴入碳酸氢钠溶液中。只发生反应NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O。(3)将稀盐酸逐滴滴入碳酸钠和碳酸氢钠的混合溶液中。OA段发生反应:Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl;AB段发生反应:NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O;AB段参与反应的NaHCO3既有OA段反应生成的,又有原溶液中含有的,因此OA段消耗的盐酸的体积小于AB段消耗的盐酸的体积。(4)将稀盐酸逐滴滴入氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液中。OA段发生反应:NaOH+HCl===NaCl+H2O,Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl;AB段发生反应:NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O;OA段消耗的盐酸的体积大于AB段消耗的盐酸的体积。[练习与活动]3.下列有关Na2CO3和NaHCO3性质的比较中,正确的是()A.热稳定性:Na2CO3>NaHCO3B.常温时的溶解度:Na2CO3<NaHCO3C.等物质的量浓度的两种溶液,与稀盐酸反应的快慢:Na2CO3>NaHCO3D.Na2CO3和NaHCO3都属于碱答案A答案解析Na2CO3不易分解,NaHCO3受热易分解;常温时,NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的;等物质的量浓度时,NaHCO3与稀盐酸反应较快;二者水溶液都显碱性,但都属于盐。解析4.化学活动课上,三组同学分别用如图所示甲、乙两装置探究“NaHCO3和Na2CO3与稀盐酸的反应”,按表中的试剂用量,在相同条件下,将两个气球中的固体粉末同时倒入试管中(装置的气密性已检查)。请回答:(1)各组反应开始时,________装置中的气球体积先变大,该试管中反应的离子方程式是________________________________。(2)当试管中不再有气体生成时,三组实验出现不同的现象,填写下表的空格。答案(1)甲HCO-3+H+===CO2↑+H2O(2)答案解析(1)甲中发生反应:HCO-3+H+===CO2↑+H2O;乙中发生反应:CO2-3+H+===HCO-3,HCO-3+H+===CO2↑+H2O。故甲中气球先变大。(2)由试剂用量可知:第②组盐酸均过量,由于NaHCO3的物质的量大于Na2CO3的物质的量,与盐酸反应时,NaHCO3产生的气体多,致使甲中气球的体积大;第③组盐酸均不足,而等量的盐酸分别与足量NaHCO3和Na2CO3反应时,NaHCO3产生的CO2多,因此,甲中气球的体积大;又因为Na2CO3过量,发生反应:Na2CO3+H2O+CO2===2NaHCO3,吸收部分CO2,故片刻后乙中气球又缩小。解析本课小结