碳的多樣性

1、第三章 第1節(jié) 碳的多樣性,非金屬復習思路,氫化物←單質(zhì)→氧化物→對應的水化物→鹽（某些重要）,CH4← C→ CO、CO2 → H2CO3 → Na2CO3 →NaHCO3,同素異形體：由同種元素組成的性質(zhì)不同的幾種單質(zhì)，叫做該元素的同素異形體。,同素 異形 體：,同種元素,結(jié)構(gòu)不同,不同單質(zhì),同素異形體的相互轉(zhuǎn)化是化學變化,3O2→ 2O3,非氧化還原反應,一、單質(zhì)碳的性質(zhì),1、碳的同素異形體,金剛石、石墨、 C60,由同一

2、種元素形成的物質(zhì)，由于同素異形體的存在，不一定為純凈物。,,,,109º28´,,共價鍵,在晶體中，每個碳原子以共價鍵與周圍4個碳原子結(jié)合。形成正四面體結(jié)構(gòu)，這些正四面體向空間發(fā)展，構(gòu)成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。,金剛石是一種具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的原子晶體,金剛石的熔點（>3550℃）和沸點（4827℃）都很高,硬度很大。,1mol金剛石中含有C-C 鍵數(shù)為２NA,,,120º,,共價鍵,,分子間作用力,在層與層之間

3、，是以分子間作用力結(jié)合的。由于同一層的碳原子以較強共價鍵結(jié)合，使石墨的熔點很高 (比金剛石的還要高） ,沸點與金剛石相同。但是硬度很小。,石墨,石墨是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)，碳原子排成正六邊形，每個碳原子與其它3個碳原子以共價鍵結(jié)合，形成平面的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；,碳的第三種同素異形體　　 C60,籠狀分子，固態(tài)時是分子晶體，每個碳原子只跟相鄰的三個碳原子形成共價鍵，60個碳原子構(gòu)成球形，共32面體，包括12個正五邊形，20個正六邊形。,足球烯

4、,,,又名足球烯、富勒烯,2．石墨、金剛石、C60的比較,2、碳的化學性質(zhì),⑴與非金屬單質(zhì)化合：O2,⑵還原金屬氧化物、非金屬氧化物,⑶與強氧化劑反應，如濃H2SO4、濃HNO3,二、碳的氧化物,1、CO,（1）物理性質(zhì)：無色無味氣體，有毒，密度比空氣略小，難溶于水。,（2） 化學性質(zhì)：,①可燃性：,應用：a 作燃料， b 除去CO,②還原性：,③毒性,與血液中的血紅蛋白結(jié)合,使人體缺氧而死亡;,淡藍色火焰,CO的實驗室制法,,2

5、.二氧化碳CO2,二、化學性質(zhì),一、物理性質(zhì),,無色無味氣體，可溶于水，密度比空氣大，固態(tài)時俗稱干冰，易升華。,（1）氧化性：,（2）酸性氧化物：,CO2+H2O H2CO3,CO2通入紫色石蕊試液，紫色石蕊試液變紅,①與H2O反應,Na2O+CO2 Na2CO3,②與堿性氧化物反應,CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2,Na2CO3(飽和) + CO2 + H2O =

6、=== 2NaHCO3?,CO2 + Ca(OH)2 == CaCO3 ? + H2O,CO2＋2NaOH(足量)==Na2CO3＋H2O,CO2＋NaOH(少量)==NaHCO3,③與堿反應,④與某些鹽溶液反應,NaClO+CO2+H2O NaHCO3+2HClO,CO2+ H2O + C6H5ONa → C6H5OH ↓ + NaHCO3,2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2,⑤與Na

7、2O2反應,(1) CO2(少量)＋2Na[Al(OH)4]===2Al(OH)3↓＋Na2CO3＋H2OCO2(足量)＋Na[Al(OH)4]===Al(OH)3↓＋NaHCO3,(3)CO2(少量)＋Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓2CO2(足量)＋Na2SiO3＋2H2O===2NaHCO3＋H2SiO3↓,用途:滅火劑、制純堿、汽水、制冷劑、人工降雨等,(2)CO2 (少量)＋Ca(ClO) 2＋H2

8、O===CaCO3↓＋2HClO2CO2 (過量)＋Ca(ClO) 2＋2H2O===Ca(HCO3) 2＋2HClO,CO2的制法,除雜:,用飽和NaHCO3溶液除HCl,用濃硫酸干燥,② 實驗室制法 CaCO3 + 2HCl ==== CaCl2 + H2O + CO2?,收集:,向上排氣法,反應類型,固+液不加熱,還可以用稀硝酸、但不能用稀硫酸,如何除去CO2中分別混有的CO、O2、SO2、HCl？,CO2中混有CO：通過硬

9、質(zhì)玻璃管中的灼熱的CuO，不能用點燃的方法。,CO2中混有O2：通過硬質(zhì)玻璃管中的灼熱的Cu網(wǎng)。,CO2中混有SO2：通過飽和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液的洗氣瓶。,CO2中混有HCl：通過飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶。,3、碳酸H2CO3,①常見的不穩(wěn)定酸有：,②常見的酸性比碳酸弱的酸有：,H2CO3、H2SO3、HClO、HNO3、H2SiO3，其中H2CO3極不穩(wěn)定；光照也能加快HClO、HNO3的分解，H2SiO3受熱時

10、才分解。,HClO、H2SiO3、C6H5OH 、Al(OH)3等,使用H2CO3常用CO2 + H2O代替,純堿或蘇打,小蘇打,Na2CO3.10H2O,——,白色粉末,白色晶體,碳酸鈉比碳酸氫鈉易溶于水,溶液都顯堿性，碳酸鈉比碳酸氫鈉堿性強,四、Na2CO3與NaHCO3的物理性質(zhì)比較,與 酸 反 應,結(jié)論： 碳酸鈉和碳酸氫鈉都易與酸反應，但是碳酸氫鈉與酸反應比碳酸鈉更劇烈。,,,,,Na2CO3與NaHCO3的化學

11、性質(zhì)比較,Na2CO3+2HCl=2NaCl+ H2O+CO2,CO32 -+2H+= H2O + CO2,NaHCO3+HCl=NaCl+ H2O + CO2,HCO3-+ H+=H2O+CO2,碳酸氫鈉溶液中滴入稀鹽酸立即產(chǎn)生大量氣泡。,Na2CO3與NaHCO3中逐滴加入稀鹽酸反應的比較,現(xiàn)象：碳酸鈉溶液中剛開始滴加稀鹽酸時沒有氣泡產(chǎn)生，隨稀鹽酸滴入量的增加才產(chǎn)生氣泡。,NaHCO3+HCI=NaCI+CO2+H2O,Na2CO3

12、+HCl=NaCl+NaHCO3,NaHCO3+HCI=NaCI+CO2+H2O,(1)放出CO2的速率NaHCO3溶液與稀鹽酸反應放出CO2的速率快。,(2)反應順序問題向Na2CO3和NaHCO3混合溶液中滴加鹽酸，由于CO32-結(jié)合H＋能力較HCO3-強，可理解為H＋先和CO32-反應，只有當CO32-完全轉(zhuǎn)化為HCO3-時,H＋才和HCO3-反應。,(3)Na2CO3溶液與鹽酸的互滴鑒別,①向鹽酸中逐滴加入碳酸鈉溶液，立即有

13、氣體放出：Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋CO2↑＋H2O。②向碳酸鈉溶液中逐滴加入鹽酸，開始無氣體放出：Na2CO3＋HCl=NaHCO3＋NaCl，滴加至過量有氣體放出：NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑。,③等量的鹽酸與足量的Na2CO3、NaHCO3分別反應，NaHCO3產(chǎn)生的CO2多。,②等質(zhì)量的Na2CO3、NaHCO3分別與足量的鹽酸反應，Na2CO3 消耗鹽酸多，NaHCO3產(chǎn)生的CO2多。,④一定量

14、的NaHCO3受熱分解產(chǎn)生的CO2量與受熱分解后的殘留物與酸反應產(chǎn)生的CO2量相等。,(4)CO2生成量比較①等物質(zhì)的量的Na2CO3、NaHCO3分別與足量的鹽酸反應，消耗鹽酸的物質(zhì)的量之比為2:1，產(chǎn)生的CO2的物質(zhì)的量之比為1:1,當n(HCl)<2n(Na2CO3)時，把Na2CO3溶液滴加到鹽酸中比把鹽酸滴加到Na2CO3溶液中產(chǎn)生的CO2多。,⑤當n(HCl)≥2n(Na2CO3)時，無論如何滴加,產(chǎn)生的CO2一樣多

15、；,不反應,NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O,HCO3-+OH -=CO32-+H2O,能與所有可溶堿反應生成碳酸正鹽和水,產(chǎn)生白色沉淀,產(chǎn)生白色沉淀,Ca2+ +HCO3-+OH- = Ca CO3 ↓ +H2O,Ca2+ +2HCO3-+2OH- = Ca CO3 ↓ + CO32- +2H2O,Ca2+ + CO32- = Ca CO3 ↓,與堿反應：,NaHCO3不足：,NaHCO3過量：,與 鹽 反 應

16、,與可溶性的鈣鹽、鋇鹽反應生成白色沉淀,與CaCl2不反應,Al3＋＋3 HCO3 － =Al(OH)3↓＋3CO2↑,2Al3＋＋ 3CO32- ＋3H2O=2Al(OH)3↓＋3CO2↑,與鋁鹽（ Al3＋ ）發(fā)生雙水解,熱 穩(wěn) 定 性,碳酸鈉受熱不分解,結(jié)論：穩(wěn)定性：碳酸鈉>碳酸氫鈉,1、碳酸鈉與碳酸氫鈉相互轉(zhuǎn)化,Na2CO3,NaHCO3,Na2CO3 + CO2 + H2O= 2NaHCO3,NaHCO3+NaOH=N

17、a2CO3+H2O,固體,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？,加適量NaOH溶液,通入過量CO2,3.如何除去Na2CO3固體中的NaHCO3？,加熱固體混合物至質(zhì)量不再改變。,原因有：①因Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3，消耗溶劑H2O；②N

18、aHCO3的溶解度比Na2CO3的溶解度小。,思考 ：CO2通入飽和Na2CO3溶液中有什么現(xiàn)象？,有白色晶體析出,2、Na2CO3與NaHCO3的鑒別,溶液,固體,,,,,2、沉淀法：加入BaCl2或CaCl2溶液產(chǎn)生白色沉淀的是Na2CO3 ，不反應的是NaHCO3,1、加熱法：若產(chǎn)生使澄清石灰水變渾濁的氣體的是NaHCO3，沒有現(xiàn)象的是Na2CO3。,3、氣體法： 加入鹽酸立即產(chǎn)生氣體的是NaHCO3，開始無氣體產(chǎn)生，后來產(chǎn)生氣體

19、的是Na2CO3,4、溶液的堿性測相同濃度溶液的PH值， PH大的是Na2CO3， PH小的是NaHCO3,(1)在水中的溶解性規(guī)律：①含K＋、Na＋、NH4 ＋的正鹽易溶于水，其余碳酸鹽一般不溶于水；酸式鹽均易溶于水。②一般地，在相同溫度下，難溶性正鹽溶解度小于其酸式鹽溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2>CaCO3；可溶性正鹽溶解度大于其酸式鹽溶解度，如溶解度Na2CO3>NaHCO3。,3、碳酸鹽性質(zhì)的一般規(guī)律,(

20、2)熱穩(wěn)定性：①熱穩(wěn)定性順序：正鹽>酸式鹽>碳酸，如 Na2CO3>NaHCO3>H2CO3。②可溶性正鹽>難溶性正鹽，如CaCO3高溫分解，而K2CO3不分解,②可溶性的碳酸鹽遇到Ca2＋、Ba2＋，即可產(chǎn)生沉淀，即CaCO3、BaCO3，加鹽酸或HNO3，沉淀消失。,(4)與強堿反應,①酸式鹽均能與強堿反應HCO3 － ＋OH－=CO3 2 － ＋H2O,2H++CO32－＝CO2↑+H

21、2OH++HCO3－＝CO2↑+H2O,(3)遇酸(較強)均放出CO2,HCO3－ 的檢驗：加入CaCl2或BaCl2溶液，無沉淀生成（排除CO32－ 、SO32－ ），再滴入鹽酸，產(chǎn)生無色無味氣體，能使澄清石灰水變渾濁（排除HSO3－ ） ，說明該溶液中含HCO3－,CO32－的檢驗：加入CaCl2或BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀（排除HCO3－ 、HSO3－ ），再滴入鹽酸，白色沉淀溶解，并產(chǎn)生無色無味氣體，能使澄清石灰水變渾濁（排

22、除SO32－ ），說明該溶液中含CO32－,注意：不能用Ca(OH)2溶液和Ba(OH)2溶液鑒別CO32－、HCO3－ ，因為均生成白色沉淀。,4、 CO32－ 、HCO3－的檢驗：,CO2,NH3,細小的NaCl顆粒,,,CO2,原理：低溫下向飽和食鹽水通入氨氣，再通入二氧化碳（CO2）可析出碳酸氫鈉(NaHCO3)，此時母液中Na+減少而Cl-相對多，此時再加入細鹽末，因同離子效應，低溫氯化銨（NH4Cl）溶解度突然降低，而食鹽(

23、NaCl)的溶解度變化不大，所以氯化銨（NH4Cl）析出而食鹽不析出，再用氨飽和后通二氧化碳（CO2），結(jié)果往返析出NaHCO3和NH4Cl。,5、侯氏制堿法,思考1　往飽和食鹽水中依次通入足量的NH3、CO2(氨堿法)，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使食鹽水呈堿性，能夠吸收大量CO2氣體，產(chǎn)生大濃度的HCO3-，才能析出NaHCO3晶體,食鹽水，CO2,NaCl +NH3＋CO2