1、第 1 页 共 5 页 互动课堂疏导引导 一、碳在自然界的存在形态在自然界中有游离态的碳元素，有化合态的碳元素。二、多种多样的碳单质1.同素异形体的定义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。如：氧气和臭氧；金刚石、石墨和 C60。疑难突破 怎样理解同素异形体的含义？同素异形体可从字面理解其含义， “同素”即同种元素， “异形 ”即不同的外形或不同的结构，当然具有不同的性质。同素异形体中只含 1 种元素，是单质，不是原子，更不是化合物。 2.碳的两种同素异形体 （1）石墨的结构及性质：在石墨中，碳原子呈层状排列，每一层上的碳原子以强的相互作用形成平面六边形结构；层与层之间
2、的相互作用较弱，容易发生相对滑动。石墨较软，能导电。 （2）金刚石的结构及性质：在金刚石中，每个碳原子都与相邻的四个碳原子以强的相互作用直接连接，形成正四面体结构。金刚石硬度大，不导电。方法点拨 碳的各种单质的物理性质相异的主要原因的理解 方法碳原子的排列不同，在这里可以采用比喻的方法，把碳原子比喻为建筑用的砖，把金刚石、石墨、C 60 比喻成用砖盖成的建筑物，用相同的砖但不同的方式盖成的建筑物，其外形不同，牢固程度可能会存在较大差异。疑难突破 如何比较碳元素的三种同素异形体的物理性质及化学性质？ （1）物理性质的比较：由于在石墨、金刚石、C 60 中碳原子的排列方式不同，其中石墨是层状结构，
3、层与层之间可以滑动，金刚石每一个碳与其他四个碳原子形成正四面体，向空间发展的空间立体网状结构，C 60 是球状结构。由于结构不同，所以物理性质相差很大。（2）化学性质的比较：由于都是碳元素的单质，所以，化学性质相似。案例 1 金刚石和石墨的物理性质不同，是由于（ ）A.构成它们的碳原子结构不同 B.它们有不同的用途C.构成它们的碳原子相同，但碳原子之间的排列方式不同D.它们在一定条件下可以相互转化，但是物理变化 【剖析】 金刚石和石墨是碳的两种同素异形体，组成它们的碳原子的排列方式不同，使二者的物理性质不同，化学性质相同。在一定条件下，石墨可以转化为金刚石，但这种物质变化的性质却是化学性质。因
4、此，C 选项是正确的。 【答案】 C【借题发挥】 物质的性质除了与组成其元素的原子种类和数量有关外，还决定于它的晶体结构，即原子的排列情况。原子种类决定了物质的化学性质，而原子数量和排列情况则决定了物质的物理性质。物质的用途则由性质来决定。三、碳的化合物1.碳的氧化物（1）一氧化碳:无色无味气体，有毒，难溶于水；易燃烧，高温下有还原性。2CO+O2=2CO2CuO+CO Cu+CO2第 2 页 共 5 页 （2）CO 2：无色无味气体，无毒，能溶于水的酸性氧化物；不能燃烧，常作灭火剂，固态时俗称干冰。CO2+H2O2=H2CO3Ca(OH)2+CO22=CaCO3+H2O2.碳酸的盐（1）Na
5、 2CO3：俗称纯碱或苏打，白色固体。与酸反应：Na 2CO3+2HCl2=2NaCl+CO2+H2ONa2CO3+Ba(OH)22=BaCO3+2NaOH（2）NaHCO 3：俗称小苏打，白色固体。受热易分解：2NaHCO 3 Na2CO3+CO2+H2O问题探究 如何用实验探究溶洞形成的化学原理？不溶性的 CaCO3 受 H2O 和 CO2 作用能转化为可溶性的 Ca(HCO3)2。由于石灰岩层各部分所含碳酸钙的多少不同，石灰岩就逐渐被溶解成互不相依、千姿百态、奇异壮观的溶洞。（1）形成 CaCO3 的实验探究：可在 Ca(OH)2（aq ）中通入 CO2，如果观察到澄清石灰水变浑浊，则可
6、说明有 CaCO3 生成。（2）不溶性的 CaCO3 转化为可溶性的 Ca(HCO3)2 的实验探究：可在 CaCO3 浊液中通入足量 CO2，如果观察到 CaCO3 浊液变澄清，则可说明有 Ca（HCO 3） 2 生成。（3）Ca(HCO 3)2 分解而析出 CaCO3 的实验探究：可加热 Ca(HCO3)2（aq） ，如果观察到 Ca(HCO3)2（ aq）变浑浊，则可说明有 CaCO3 生成。知识拓展 NaHCO3 的热稳定性不仅固体 NaHCO3 受热易分解，所有的碳酸氢盐固体受热都易发生分解，但是溶液中NaHCO3 受热不分解。与酸碱反应：NaHCO3+HCl2=NaCl+CO2+H
7、2ONaHCO3+NaOH2=Na2CO3+H2O2NaHCO3+Ba（OH） 22=BaCO3+Na2CO3+2H2O（3）Na 2CO3 与 NaHCO3 的转化：Na2CO3+CO2+H2O2=2NaHCO32NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2ONaHCO3+NaOH2=Na2CO3+H2O方法点拨 Na 2CO3 和 NaHCO3 的鉴别方法（1）颜色、状态的比较：观察固体外观状态的粗细，初步断定细小者是 NaHCO3。(2)用加热及石灰水鉴别：加热固体，将生成的气体通入石灰水中，石灰水变浑浊的是NaHCO3。(3)与盐酸反应速率的比较：固体中加同浓度盐酸，观察气体的速率。快者是
8、NaHCO3。 (4)与 BaCl2 溶液反应的比较：配置水溶液，向其中加入 BaCl2 溶液。能生成白色沉淀的是 Na2CO3 溶液，无明显现象的是 NaHCO3 溶液。案例 2 在实验室中，要除去一氧化碳中混有的二氧化碳，可采用什么办法？要除去二氧化碳中混有的一氧化碳，则可采取什么办法？【剖析】 除去气体中混有的杂质气体，可根据气体性质的差别，选取除杂试剂对杂质加以吸收或转化。由于 CO2 能与石灰水(或 NaOH 溶液反应而 CO 不能；C 能与 CO2 反应第 3 页 共 5 页 生成 CO 则既可除去 CO2 又可增加 CO，可一举两得。CO 具有还原性而 CO2 无，故可用氧化铜来
9、氧化 CO，使它变成 CO2，也可一举 两得。【答案】 可将混合气体通过石灰水或 NaOH 溶液或灼热的碳 可把混合气体通过灼热的氧化铜【借题发挥】 除杂试剂的选择原则是：（1）不增加新的杂质 ;（2）不减少主要成分的含量;（3）操作方法简单，易于进行分离 ;（4）如果将主要成分进行了转化，最后要能将其还原过来。可以归纳为“不增、不减、易分、复原”。活学巧用1.下列说法正确的是（ ）A.木炭和石墨都是由碳元素组成的纯净物 B.石墨能导电，木炭有吸附能力C.造成金刚石和石墨物理性质的差异是由于组成两种物质的元素不同D.C60 是一种新化合物【思路解析】 石墨是由碳元素组成的单质，属于纯净物；而木
10、炭是由石墨和少量杂质组成的混合物，故 A 错。金刚石和石墨都是由碳元素组成的不同单质，由于碳原子的排列方式不同而造成了它们物理性质上的差异。C 也是错的。C 60 是由 60 个碳原子组成的分子，由于同种元素组成的纯净物是单质，D 也不正确。【答案】 B2.下列有关物质的用途，由物质的化学性质决定的是( )A.用活性炭吸附有色物质 B,用金刚石作钻头 C.用氢气充灌气球作广告D.用盐酸除铁锈【思路解析】 、三项物质的用途与物理性质有关;项盐酸的酸性是化学性质。【答案】 3.欲除去 CuO 粉末中混有的少量炭粉，可采用的方法是( )A.将混合物隔绝空气加强热B.采用先溶解后过滤混合物C.将 H2
11、 不断通过灼热的混合物D.将 O2 不断通过灼热的混合物【思路解析】 CuO 具有氧化性，炭粉具有还原性，如果隔绝空气强热，则将发生氧化还原反应，生成铜和二氧化碳，故 A 错。CuO 和 C 都不溶于水，故不能采用 B 法。若将其灼热时通 H2，则会使 CuO 还原成 Cu，与题意相违背。只有灼热时通 O2，将 C 转变为CO2 除去，可得纯净的 CuO。【答案】 D4.下列物质属于纯净物的是( )A.金刚石与石墨的混合物B.冰和水的混合物C.无定形碳D.加热纯净高锰酸钾后的剩余物 【思路解析】 A 项是碳的两种同素异形体,是混合物;B 项冰是水的固体形态,二者是一种物质;C 项无定形碳是混合
12、物,主要成分是碳 ;项加热后的物质是二氧化锰和锰酸钾的混合物。【答案】 B第 4 页 共 5 页 5.自然界中，硬度最大的物质是（ ）A.特种钢 B.石墨C.金刚石 D.钠【思路解析】 金刚石是自然界中硬度最大的物质，石墨和钠很软，B 、D 不可选。特种钢有的硬度较大，有的硬度一般，指代不明确，A 不可选。金刚石硬度最大。通常规定金刚石的硬度为 10，其他物质的硬度是跟金刚石硬度相比较而确定的。如铬的硬度为 9，它是最硬的金属。石墨呈片状结构，决定了其硬度不大。有一点应该注意，石墨和金刚石的熔沸点都很高，其中沸点二者相同，但熔点石墨大于金刚石。【答案】 C6.下列反应或作用中不产生二氧化碳的是
13、（ ）A.用赤热的木炭还原氧化铜B.大理石与稀盐酸反应C.在空气中点燃木炭D.绿色植物的光合作用【思路解析】 A 项赤热的木炭还原氧化铜 ,生成铜和二氧化碳，故 A 错;B 项是实验室制取二氧化碳的方法;C 项木炭在空气中燃烧可生成二氧化碳 ;项绿色植物的光合作用是把二氧化碳转化为氧气。【答案】 7.把燃着的木条放入盛满气体的集气瓶中，木条立即熄灭，则该气体（ ）A.一定是 CO2 B.一定是 O2C.一定是空气D.可能是 CO2【思路解析】 在通常情况下，CO 2 不可燃，也不支持燃烧，所以燃着的木条在 CO2 中会熄灭。但是，不支持燃烧的气体除了 CO2 外，还有一些气体，如 N2 等也能
14、使燃烧的木条熄灭。所以，使木条熄灭的气体不一定是 CO2，只能说有可能是 CO2 气体。【答案】 D8.实验室制取二氧化碳常用的方法是（ ）A.木炭与空气反应 B.大理石与稀盐酸反应C.煅烧石灰石D 石灰石与稀硫酸反应【思路解析】 实验室制备某气体，要符合以下原则：装置简单，反应条件易行，反应速率适中，便于操作和控制，产品较纯，便于分离。木炭燃烧虽可生成 CO2，但空气中还有N2，因而所得气体不纯。煅烧石灰石太难，不适合于实验室操作。由于碳酸钙与稀硫酸反应生成微溶的硫酸钙会把反应物包裹起来，阻止了反应的进一步发生，因此不能选用。实验室里一般选用石灰石或大理石与 15 的稀盐酸反应来制取 CO2
15、，符合反应速率和产品纯度的要求。【答案】 B9.大气中 CO2 的含量增多会引起“温室效应”，你认为目前大气中 CO2 的主要来源是（ ）A.植物的呼吸与腐烂放出 CO2B.人类和动物呼吸放出 CO2C.工业上大量燃烧含 C 燃料第 5 页 共 5 页 D.建筑工业的发展使大量碳酸盐分解 【思路解析】 所列选项都能产生 CO2，但造成温室效应的主要是含 C 燃料燃烧的结果。【答案】 C10.可用来鉴别 Na2CO3 溶液和 NaHCO3 溶液的最好方法是（ ）A.加入澄清的石灰水 B.分别加热C.加稀盐酸D.加 CaCl2 溶液【思路解析】 A 不可选，因为澄清石灰水既能与 Na2CO3 作用
16、生成沉淀，又能与 NaHCO3作用生成沉淀：Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3+2NaOHCa(OH)2+2NaHCO3=2H2O+CaCO3+Na2CO3Ca(OH)2+NaHCO3=H2O+CaCO3+NaOHB 因为 Na2CO3 溶液受热无化学变化，NaHCO 3 溶液受热发生分解反应，但是在溶液中，现象不明显，不可用。C 不可选，加入稀盐酸溶液，都产生 CO2 气体，虽同浓度 Na2CO3 溶液放出 CO2 的速率比NaHCO3 溶液慢，但这里浓度不明确，故不能将二者分别开来：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2D 可选，Na 2CO3 溶液中出现沉淀，NaHCO 3 与 CaCl2 不反应：Na2CO3+CaCl2=CaCO3+2NaCl【答案】 D
