高一化学自然界中的元素 碳的多样性.docx

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高一化学自然界中的元素碳的多样性

2019-2020年高一化学自然界中的元素碳的多样性

一.教学内容：

第3章第1节碳的多样性

二.教学目的

1、了解同素异形体的概念，知道碳的三种同素异形体和其物理性质的差异及其原因；

2、知道含碳化合物种类及其分类，认识碳酸钠和碳酸氢钠的性质并体会其差异；

3、据生产、生活实例，了解碳单质、一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐、碳酸氢盐之间的转化，能解释水垢的形成与消除、木炭燃烧的现象、工业上炼铁的原理等。

三.教学重点、难点

碳元素之间的转化，碳酸钠和碳酸氢钠的性质

四.知识分析

碳在自然界中的存在：

游离态和化合态，化石燃料是指：

煤、石油、天然气。

（一）多种多样的碳单质

1、金刚石：

（1）性质及应用：

硬度极高、无色的晶体。

可用于做装饰品、切割玻璃及大理石等。

（2）结构：

每个碳原子都与相邻的四个碳原子以较强的相互作用直接连接，形成正四面体结构。

2、石墨：

（1）性质及应用：

深灰色、质软、不透明、易导电的片状固体。

常用于做电极、铅笔芯等。

（2）结构：

碳原子呈层状排列，每一层上的碳原子以较强的相互作用形成平面六边形结构，层与层作用较弱，可以相对滑动。

3、C60分子：

（1）性质及应用：

灰黑色的固体。

在材料科学、超导体等方面有广泛的用途。

（2）结构：

由60个碳原子构成的形似足球的分子，碳原子位于球的表面，呈正六边形和正五边形排列，球内是空的。

4、碳纳米管及其他碳单质：

碳纳米管——管状单质。

同素异形体定义：

由同种元素组成的性质不同的单质。

思考：

①同素异形体的成因是什么？

②你所知道的其他元素的同素异形体还有哪些？

（解答：

①原子的排列方式不同，结构不同。

②O2与O3、红磷和白磷等）

小结：

1、判断同素异形体的要素：

（1）必须由同一元素组成

（2）必须是单质（3）必须结构不同

2、不同的同素异形体，物理性质不同，化学性质相似

（二）广泛存在的含碳化合物

1、分类：

有机物和无机物

2、常见的碳酸盐及其成分

大理石方解石CaCO3白云石CaMgCO3菱锌矿ZnCO3菱镁矿MgCO3菱铁矿FeCO3

3、重要的两种盐——Na2CO3（碳酸盐）和NaHCO3（碳酸氢盐）

（1）主要的物理性质和应用：

化学式

学名

俗名

状态

颜色

溶解度比较

应用

NaHCO3

碳酸氢钠

小苏打

细小晶体

白色

较小

做发酵粉、胃药

Na2CO3

碳酸钠

苏打、纯碱

粉末

白色

较大

制玻璃、造纸

Na2CO3•10H2O

十水合碳酸钠

结晶碳酸钠

晶体

无色

最大

同Na2CO3

（2）主要的化学性质

a碳酸钠的化学性质

①与酸Na2CO3+HClNa2CO3+CO2+H2O

Na2CO3+CH3COOH

CO32-+2H+=CO2↑+H2O;CO32-+CO2+H2O=2HCO3-

CO32-+CH3COOH=CO2↑+H2O+2CH3COO-

②与碱Na2CO3+Ca（OH）2Na2CO3+Ba（OH）2

CO32-+Ca2+=CaCO3↓;CO32-+Ba2+=BaCO3↓

③与盐Na2CO3+CaCl2Na2CO3+BaCI2

CO32-+Ca2+=CaCO3↓;CO32-+Ba2+=BaCO3↓

b碳酸氢钠的性质

①与酸NaHCO3+HCI＝HCO3-+H+=CO2↑+H2O

②与碱NaHCO3+NaOH＝HCO3-+OH-=CO32-+H2O

③受热易分解NaHCO3＝2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O

cNa2CO3与Na2CO3•10H2O之间的转化

Na2CO3溶液结晶生成Na2CO3•10H2O,Na2CO3•10H2O风化失水变为Na2CO3。

Na2CO3与Na2CO3•10H2O在水溶液里的溶质都是Na2CO3。

思考：

①如何区分Na2CO3与NaHCO3两种粉末？

请用三种以上的方法。

②向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2气体，有什么现象？

③现有50mL1mol•L的NaOH溶液和足量的CO2气体，简述制取纯Na2CO3溶液的方法。

简答：

①加热法；配成溶液加BaCl2溶液法；配成溶液滴加盐酸法等②溶液变浑浊

③将50mL碱液平分为两等份，向一份中通入过量的CO2，充分反应后，将所得溶液与另一份碱液混和，充分搅拌即可。

）

小结：

Na2CO3和NaHCO3的相互转化

（三）碳及其化合物间的转化

1、自然界中碳及其化合物间的转化

（1）碳的循环图：

（2）溶洞及石笋、钟乳石的形成：

相关的化学方程式为：

CaCO3＋CO2+H2O＝Ca（HCO3）2Ca（HCO3）2=CaCO3＋CO2+H2O

（3）温室效应：

2、生产和生活中碳及其化合物间的转化

（1）高炉炼铁

原料：

焦炭、铁矿石高炉煤气的主要成分：

CO、CO2、Fe2O3、N2等

CO生成的化学方程式：

C+O2=CO2C+CO2=2CO

还原铁的氧化物的化学方程式：

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

（2）木炭燃烧：

C+O2=CO22C+O2=2CO2CO+O2=2CO2C+CO2=2CO

生成水煤气的化学方程式为：

C+H2O=CO+H2

思考：

如何防止煤气中毒？

提示：

要保持室内空气流通；冬季室内燃煤要安装烟囱等

（3）水垢的形成：

有关化学方程式为：

Ca（HCO3）2CaCO3↓＋CO2↑+H2O

思考：

如何除去水壶中的水垢？

提示：

加入酸，可以将CaCO3物质等溶解

（4）无机化合物与有机化合物间的转化

小结：

碳及其化合物的转化，对人的生活、生产来说意义重大。

【典型例题】

例1、金刚石、石墨、C60性质有所不同，是由于（）

A.构成原子不同B.原子的各自排列方式不同

C.具有不同的几何外形D.硬度不同

答案：

B

解析：

金刚石、石墨、C60三者是碳元素的同素异形体，构成原子完全相同，只是其内部碳原子排列方式不同，才导致它们结构不同，进而性质不同。

点评：

“结构决定性质”是化学的重要规律，对此要不断地加深理解，注重应用。

例2、把7.4gNa2CO3•10H2O和NaHCO3组成的混合物溶于水，配成100mLD溶液，其中c（Na+）=0.6mol/L.若把等质量的混合物加热到恒重时，残留物的质量是（）

A.3.18gB.2.21gC.5.28gD.4.22g

答案：

A

解析：

混合物加热最终得到的是Na2CO3，根据Na+守恒，

n（Na2CO3）=1/2n（Na+）＝1/2×0.1L×0.6mol/L=0.03mol

所以，m（Na2CO3）=0.03mol×106g/mol=3.18g

点评：

守恒法是常用的解题方法，使用时关键认真分析题意，要找准不变量，忽略了繁杂过程，使问题变得简单易解。

例3、现有25mL2mol/L的Na2CO3溶液和75mL1mol/L的稀盐酸，①将Na2CO3溶液缓缓滴加到盐酸中②将稀盐酸缓缓滴加到Na2CO3溶液中，在标准状况下产生的气体情况是（）

A.均为0.84LB.均为0.56LC.①＞②D.①＜②

答案：

C

解析：

虽然都是Na2CO3与盐酸反应，但滴加顺序不同，结果产生的CO2的量不一定相同。

①将Na2CO3溶液滴入盐酸中，刚开始盐酸过量：

Na2CO3+2HCl＝2NaCl+CO2+H2O

应按盐酸的量计算气体体积：

V1=22.4L/mol×0.075mol×1/2=0.84L

②将盐酸滴入Na2CO3溶液中，反应分两步：

Na2CO3+HCl＝NaCl+NaHCO3；NaHCO3＋HCl＝NaCl+CO2+H2O

生成的CO2用第二步余下的盐酸计算：

V2=（0.075mol-0.05mol）×22.4L=0.56L

所以V1>V2

点评：

本题考查的是Na2CO3与盐酸反应时，滴加顺序不同时，产生的气体体积也不同，计算时，要分析清楚化学反应的过程，正确写出反应式是关键。

例4、近年来大气中CO2增多引起“温室效应”，请回答有关问题：

（1）空气中CO2的主要来源是什么？

（2）自然界中消耗CO2的主要过程是哪些？

答案：

（1）含碳燃料的大量燃烧。

（2）溶于江水、海水;绿色植物的光合作用；岩石的风化等。

解析：

尽管二氧化碳的产生途径很多，但是大量化石燃料的燃烧是产生二氧化碳的主要来源。

由于江、海的面积大，将溶解大量二氧化碳，光合作用、岩石的风化也将消耗大量二氧化碳。

点评：

本题引导学生要关注生活、关注环境问题，做到学以致用，这是新课程的重要精神。

【模拟试题】

一、选择题（每小题有1～2个选项符合题意）

1、有关C60的下列说法中正确的是（）

A.是一种新型的化合物

B.是由60个碳原子构成的一种单质分子

C.摩尔质量是720g，1摩尔该物质含60摩碳原子

D.该物质能导电

2、下列叙述中正确的是（）

A.由碳元素组成的物质一定是纯净物

B.金刚石和石墨具有相同的元素组成

C.金刚石和石墨的相互转化不属于化学变化

D.将等质量金刚石、石墨、C60分别放在足量氧气中充分燃烧，生成等质量的CO2可证明三者是同素异形体

3、下列各组中是同素异形体的是（）

A.H2O2、H2O

B.Cl2和氯水

C.含中子数分别是1和2的两种氢原子

D.S4、S6

4、下列物质既可以与碳酸钠反应，又可以与碳酸氢钠反应的是（）

A.NaOH溶液B.CaCl2溶液C.Ca（OH）2溶液D.硝酸

5、高温下，6gC和8gO2在密闭容器中反应，当碳、氧气已耗尽时，所得的产物是（）

A.14克CO2B.11克CO2和3克CO

C.CO2、、CO各7克D.14克CO

6、用足量的CO还原32g某种氧化物，将生成的气体通入足量的澄清石灰水中，得到60g沉淀，则该氧化物是（）

A.FeOB.Fe2O3C.CuOD.Cu2O

7、用1L1mol/L的NaOH溶液吸收0.8molCO2，所得溶液中CO32-和HCO3-的物质的量浓度之比约是（）

A.1：

3B.1：

2C.2：

3D.3：

2

8、在一定温度下，向足量的饱和碳酸钠溶液中加入1.06g无水碳酸钠，搅拌后静置，最终所得晶体的质量是（）

A.等于1.06gB.大于1.06g小于2.86g

C.等于2.86gD.大于2.86g

9、为制备干燥、纯净的CO2，将大理石和盐酸反应生成的气体先后通过有下列物质的两个吸收装置，两个装置中应分别盛放（）

A.水；无水CaCl2固体B.饱和NaHCO3溶液；浓H2SO4

C.浓H2SO4;饱和NaHCO3溶液D.饱和NaHCO3溶液;稀H2SO4

10、一氧化碳和氧气的混和气体aL,在密闭容器中用电火花引燃，充分反应后，恢复到原状态，气体体积变为bL,则原混和气体中CO的体积可能是（）

A.bLB.（a-b）LC.2（a-b）LD.（2b-a）L

二、填空题

11、某无色气体可能含有H2、CO、CO2和N2中的一种或几种，当混合气体依次通过紫色石蕊试液时，紫色石蕊试液没有变色；通过灼热的氧化铜时有红色的铜生成；通过澄清的石灰水时，石灰水变浑浊。

该气体一定含有__________，一定不含_________，可能含有______。

12、在25℃.101kPa条件下，将15LO2通入10LCO和H2的混合气中，使其完全燃烧，干燥后，恢复至原来的温度和压强。

（1）若剩余气体的体积是15L则原CO和H2的混和气体中V（CO）=________L,

V（H2）=_______L.

（2）若剩余气体的体积为aL，则原CO和H2的混和气体中V（CO）:

V（H2）=_________。

（3）若剩余气体的体积为aL，则a的取值范围是_____________。

13、吸烟有害健康，科学实验表明香烟所产生的烟雾中，至少有300多种化合物不同程度的对人体有害。

为了检验该烟雾中是否存在CO2和CO，对香烟产生的烟雾进行适当处理后，依次通过足量的以下试剂：

①澄清石灰水，②浓硫酸，③灼热的黑色氧化铜粉末，④澄清石灰水，发现①④变浑浊。

试回答：

（1）①中发生的现象说明___________________；

（2）烟雾中是否存在CO?

___________，作出此判断依据的实验现象为_____________。

三、计算题

14、将一定量的NaOH和NaHCO3的混合物X，放在密闭容器中加热，充分反应后生成CO2V1L（V1≠0）,将反应后的固体残渣Y与过量盐酸反应，又生成CO2V2L（气体体积均在标准状况下测定）

（1）Y的成分是______________;

A.Na2CO3与NaOHB.Na2CO3与NaHCO3

C.Na2CO3D.NaOH

（2）X中NaOH与NaHCO3共_________mol，NaOH与NaHCO3的物质的量之比为_________

15、取一定量的Na2CO3.NaHCO3和Na2SO4的混合物与250mL1.00mol/L过量盐酸反应，生成2.016LCO2（标准状况），然后加入500mL0.100mol/LBa（OH）2溶液，得到沉淀的质量为2.33g,溶液中过量的碱用10ml1.00mol/L盐酸恰好完全中和。

计算混合物中各物质的质量。

参考答案

一、选择题（每题有1或2个正确答案）

1、B2、BD3、D4、CD5、D

6、B7、A8、D9、AB10、AC

二、填空题

11、COCO2H2N2

12、

（1）55

（2）（a-10）/（20-a）（3）10

13、

（1）燃烧产物中存在二氧化碳

（2）存在；④中澄清石灰水变浑浊

三、计算题

14、

（1）C

（2）V2/11.2（V2-V1）/（V2+V1）

15、Na2CO3为7.42g；NaHCO3为1.68g；Na2SO4为1.42g

2019-2020年高一化学葡萄糖蔗糖

●教学目标

1、使学生了解糖类的组成和分类。

2、使学生了解葡萄糖的还原性、蔗糖和麦芽糖的水解反应以及葡萄糖、蔗糖和麦芽糖的用途。

3、简单了解食品添加剂与人体健康的一些知识。

●教学重点

葡萄糖、蔗糖的性质和用途。

●教学难点

葡萄糖的结构

●课时安排

2课时

●教学过程

第一课时

引言：

俗话说：

人是铁饭是钢，一顿不吃饿得慌。

要维持人的正常生命活动，就必须定时补充营养物质。

在这些营养物质中，糖类、油脂、蛋白质是人体必须的三大重要的营养物质。

为此我们本章学习相关知识。

（引出课题）

板书课题

第七章糖类油脂蛋白质

——人类重要的营养物质

第一节葡萄糖蔗糖

讲述：

一提到糖有好多同学已经感觉到了甜昧，哪么糖是不是一定有甜味？

有甜昧的是不是一定是糖呢？

请同学们阅读课本

学生阅读，教师板书：

糖类

讲述：

糖类过去也叫碳水化合物，原因有三个方面：

（1）糖类都是由碳、氢、氧三种元素组成；

（2）当时发现的糖类分子中H、O原子个数比正好是2：

1；

（3）其分子组成满足通式：

Cn（H2O）m

随着人们对糖类的结构的研究发现：

（1）在糖类分子中，H、O原子并不是以水的形式存在；

（2）一些糖类分子中，H、O原子个数比并不一定等于2：

1；（如鼠李糖C6H12O5）

（3）组成符合通式Cn（H2O）m的物质并不一定是糖类；（如甲醛CH2O）。

[讲解]：

糖类俗称碳水化合物，但它不是水与碳直接化合的产物。

糖类大都可用Cn（H2O）m来表示，但符合这一通式的不一定都是糖。

如甲醛HCHO C（H2O）,乙酸CH3COOH C2（H2O）2，而不符合Cn（H2O）m这一通式的一些物质也属于糖类，如脱氧核糖C5H10O4、鼠李糖C6H12O5。

　　[板书]糖类：

从结构上看，它一般是多羟基醛或多羟基酮，以及水解生成它们的物质。

　　糖的分类：

单糖，二糖，多糖。

　　[过渡]在单糖中最重要的是葡萄糖。

　　[板书]二、葡萄糖

　　葡萄糖的分子结构：

　　分子式：

C6H12O6

　　结构简式：

　　 [思考]在葡萄糖分子中同时存在羟基和醛基两种官能团，它将具备什么性质？

　　2．化学性质：

　　学生实验1：

向盛有2ml银氨溶液的试管中加入1ml 10％的葡萄糖溶液，振荡，水浴加热。

　　学生实验2：

向盛有2ml 10％NaOH溶液中滴加5％CuSO4溶液5滴，再加入2ml10％的葡萄糖溶液，加热。

　　根据实验现象，证明葡萄糖中有醛基，具有还原性。

　　按要求写出化学方程式，一学生板书，其它学生在纸上练习然后集中讨论。

（1）氧化反应：

　　①葡萄糖在人体中的氧化

　　②葡萄糖与银氨溶液反应

　　③葡萄糖与新制氢氧化铜反应

（2）还原反应

　　葡萄糖与氢气反应

　　①酯化反应：

葡萄糖与乙酸酯化。

　　3．用途：

医疗，糖果，制镜

　　三、蔗糖、麦芽糖

　　阅读教材187－188页，后填表：

蔗糖

麦芽糖

分子式

物理性质

是否含醛基

水解反应方程式

主要来源

二者关系

　　四、食品添加剂

　　阅读教材188页，讨论回答

　　1．什么是食品添加剂？

　　2．结合实际谈谈为什么食品要加添加剂，对人体健康有什么影响？

　　 作业：

P189  二，四 

板书设计

   葡萄糖  蔗糖

　　糖类的组成与结构特征

　　1．通式：

Cn（H2O）m（大多数糖类符合）

　　2．结构特征：

多羟基醛或多羟基酮及能水解生成它们的化合物。

　　3．分类：

  单糖、二糖、多糖

　　二、葡萄糖

　　1．分子结构

　　2．化学性质

（1）氧化反应

　　①生理氧化反应

　　C6H12O6（s）+6O2（g）→6CO2（g）＋6H2O（l）+放热

　　②与银氨溶液反应

　　③与新制氢氧化铜反应

（2）还原反应

　　（3）酯化反应：

　　3．葡萄糖的制法

　　4．葡萄糖的用途

　　①营养物质 

　　②制药   

　　③制糖果             

　　④制镜或热水瓶胆镀银

　　三、蔗糖，麦芽糖

蔗糖

麦芽糖

分子式

C12H22O11

C12H22O11

物性

无色晶体，溶于水 

白色晶体，易溶于水

结构

分子中无醛基

分子中含醛基

化性

1．与银氨溶液

不反应

有银镜产生

2、水解反应

C12H22O11+H2O→C6H12O6+C6H12O6

葡萄糖   果糖   

C12H22O11+H2O→2C6H12O6

葡萄糖

　　四、食品添加剂与人体健康

　　1．食品添加剂

　　2．食品添加剂与人体健康的关系