《化学反应的利用》

1、1 化学反应的利用化学反应的利用 （第（第1课时）课时） 2 钻木取钻木取火火 : 人类接人类接 触到化学现象触到化学现象 现代化学现代化学-神州神州”五号隔热层和航天员穿的航天服，是用一种五号隔热层和航天员穿的航天服，是用一种 特殊材料特殊材料制成的制成的 4 合成新材料合成新材料 现 代 通 信 用 光 缆 5 化学在社会发展中的作用 目前人工合成的物质已经超过3500万 种，而且仍以每年合成几百万种新物质 的速度继续增长着。这些物质极大的丰 富了人类赖以生存和发展着的物质世界。 从这个意义上可以说，化学科学是社会 生活和发展的基础，一点都不为过。 6 7 2、化学反应与人们的日常生活和化

2、、化学反应与人们的日常生活和化 工生产有着密切的联系。请你举例说工生产有着密切的联系。请你举例说 明，在日常生活中和化工生产中，化明，在日常生活中和化工生产中，化 学反应有哪些应用？学反应有哪些应用？ 合成新物质，开发新能源。合成新物质，开发新能源。 8 讨论讨论 根据根据氯气的性质，氯气的性质，若以浓盐酸为若以浓盐酸为 主要原料来制氯气，试从氧化主要原料来制氯气，试从氧化-还还 原反应的角度分析这一思路是否原反应的角度分析这一思路是否 可行？可行？ 如何利用化学反应制备如何利用化学反应制备氯气氯气？ 一、利用化学反应制备新物质一、利用化学反应制备新物质 一、氯气的实验室制法一、氯气的实验室制

3、法 MnO2+4HCl(浓浓) = MnCl2+2H2O+Cl2 1、实验原理：、实验原理： 氧化剂氧化剂还原剂还原剂 离子反应方程式：离子反应方程式： MnO2+4H+2Cl- = Mn2+2H2O+Cl2 注注：反应条件：反应条件: HCl作用：作用： 转移电子数：转移电子数： “浓盐酸浓盐酸”和和“加热加热” 还原性和酸性，两者比例为还原性和酸性，两者比例为1:1。 1molMnO2参加反应转移参加反应转移2mole- 固体固体固体固体 固体液体固体液体固体固体(液体液体)液体液体 2KClO3 = 2KCl+3O2 MnO2 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2 问题问题1：根据制氯气所

4、使用的原料和反应条件，根据制氯气所使用的原料和反应条件， 你会选用什么样的发生装置呢？你会选用什么样的发生装置呢？ 气气 体体 发发 生生 装装 置置 分液漏斗分液漏斗 圆底烧瓶圆底烧瓶 酒精灯酒精灯 铁架台铁架台(带带 铁圈铁夹铁圈铁夹) 石棉网石棉网 导管导管 双孔双孔 塞塞 12 净净 化化 装装 置置 液态试剂液态试剂 固态试剂固态试剂 饱和饱和NaCl:除去除去Cl2中的中的HCl 浓硫酸：干燥浓硫酸：干燥Cl2 14 收集比空气重收集比空气重 的气体的气体 例如：氧气、例如：氧气、 氯气氯气 收集难溶或微溶收集难溶或微溶 于水的气体于水的气体 例如：氧气、氢气例如：氧气、氢气 一氧

5、化碳一氧化碳 收集比空气轻收集比空气轻 的气体的气体 例如：氢气、例如：氢气、 氨气氨气 问题问题2：根据制氯气的性质，你会选用什么样的气体收集装置？根据制氯气的性质，你会选用什么样的气体收集装置？ 选用排空气法的依据是：选用排空气法的依据是： 若选用排空气法则应当要的验满措施若选用排空气法则应当要的验满措施 方法是：方法是： 1、与空气的密度有较大的差别、与空气的密度有较大的差别 2、与空气不发生化学反应、与空气不发生化学反应 1、氯气黄绿色，观察颜色变化来判、氯气黄绿色，观察颜色变化来判 别别2、用湿润的淀粉碘化钾试纸、用湿润的淀粉碘化钾试纸 问题问题3：根据制氯气的性质，你会选用什么样的

6、尾气体处理装置？根据制氯气的性质，你会选用什么样的尾气体处理装置？ A B 尾气处理：尾气处理： 2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O 尾气处理：尾气处理： 2NaOH+Cl2 = NaCl+NaClO+H2O NaOH溶液溶液 装置设计：装置设计： 19 思考： 一般说来，实验室制备气体的装置 要包括几个部分？ 1、发生装置、发生装置 2、除杂装置、除杂装置 3、收集装置、收集装置 4、尾气处理装置、尾气处理装置 1、氯气的实验室制法、氯气的实验室制法 请观察实验操作，填写探究报告 实验现象实验现象 装置装置 试剂试剂 有黄绿色的气体产生有黄绿色的气体产生 浓盐酸、二氧化锰固体浓

7、盐酸、二氧化锰固体 发生装置：发生装置： 21 1、原理：、原理： 2、试剂：、试剂： 3、装置：、装置： 4、除杂：、除杂： 5、干燥：、干燥： 6、收集：、收集： 7、尾气处理：、尾气处理： 向上排空气法向上排空气法 MnO2+4HCl(浓浓) = MnCl2+Cl2+2H2O 二氧化锰、浓盐酸二氧化锰、浓盐酸 发生装置发生装置-净化装置净化装置-收集装置收集装置 -尾气处理装置尾气处理装置 饱和食盐水饱和食盐水 浓硫酸浓硫酸 通入氢氧化钠溶液中通入氢氧化钠溶液中 氯气的实验室制法氯气的实验室制法 问题讨论问题讨论 还能选用其他试剂反应制取氯气吗？还能选用其他试剂反应制取氯气吗？ 答：可以

8、用高锰酸钾答：可以用高锰酸钾(氯酸钾氯酸钾)和浓盐酸反应和浓盐酸反应 2KMnO4 16HCl 2KCl 2MnCl2 5Cl2 8H2O 也可以氯化钠、浓硫酸和也可以氯化钠、浓硫酸和MnO2混合制取氯气混合制取氯气 2NaCl 3H2SO4 MnO2 2NaHSO4 MnSO4 Cl2 2H2O 二、氯气的工业制法：二、氯气的工业制法： 电解电解 2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2 + CI2 化学方程式：化学方程式： 离子方程式：离子方程式： 2CI- + 2H2O = 2OH- + H2 + CI2 电解电解 三、利用化学反应制备其他物质三、利用化学反应制备其他物质 物质

9、物质 实验室制法实验室制法工业制法工业制法 氢气氢气C+H2O(g)= CO+H2 CO+H2O(g)=CO2+H2 二氧二氧 化碳化碳 CaCO3=CaO+CO2 生铁生铁 Fe2O3+3CO=2Fe+CO2 CaCO3+2HCl= CaCl2+CO2 +H2O 高温 高温 高温 Zn+H2SO4= ZnSO4+H2 高温 化学方程式化学方程式 物物 质质 催化剂催化剂 高温、高压高温、高压 S + O2 SO2 点燃点燃 Fe2O3+ 3H2 2Fe + 3H2O 高温高温 你知道在实验室中或工厂里是利用哪你知道在实验室中或工厂里是利用哪 些化学反应来制备下表所列的物质的吗？些化学反应来制

10、备下表所列的物质的吗？ 练习：练习： 物物 质质 化学方程式化学方程式 Ca(OH)2+2NH4Cl CaCl2+2NH3+2H2O 催化剂催化剂 高温、高压高温、高压 2NO+O2 2NO2 催化剂催化剂 高温、高压高温、高压 你知道在实验室中或工厂里是利用哪你知道在实验室中或工厂里是利用哪 些化学反应来制备下表所列的物质的吗？些化学反应来制备下表所列的物质的吗？ 练习：练习： 27 请思考图示的装置都有哪些用途？请思考图示的装置都有哪些用途？ 洗气和收集作用洗气和收集作用 讨论讨论 1.从从A口进气，从口进气，从B口排出瓶内的空气，口排出瓶内的空气， 可收集可收集O2、Cl2等比空气重的气

11、体等比空气重的气体 2.从从B口进气，从口进气，从A口排出瓶内的空气，可收集口排出瓶内的空气，可收集H2、NH3 等比空气轻的气体。等比空气轻的气体。 5.在瓶内充满水，从在瓶内充满水，从B口进气，将瓶内水从口进气，将瓶内水从A口压出，可作为口压出，可作为 排水取气装置。排水取气装置。 3. 在瓶内加入适量液态净化剂，从在瓶内加入适量液态净化剂，从A口进气，口进气，B口出气，可作口出气，可作 为气体净化装置。为气体净化装置。 4.瓶内加入适量浓硫酸，从瓶内加入适量浓硫酸，从A口进气，口进气，B口出气，可作为气体口出气，可作为气体 干燥装置。干燥装置。 ! ! 可以用排可以用排饱和食盐水饱和食盐

12、水的方法收集的方法收集ClCl2 2 1二氧化锰与浓盐酸作用制氯气的反应中，作为还原剂的二氧化锰与浓盐酸作用制氯气的反应中，作为还原剂的 HCl和参加反应的和参加反应的HCl物质的量之比是物质的量之比是 A1 1 B2 1 C1 2 D任意比任意比 课堂练习课堂练习 C 2、下列实验装置图有那些错误？、下列实验装置图有那些错误？ 长颈漏斗应改成分液漏斗长颈漏斗应改成分液漏斗 烧瓶下应垫石棉网烧瓶下应垫石棉网 应用酒精灯加热应用酒精灯加热 稀盐酸应改为浓盐酸稀盐酸应改为浓盐酸 多余多余Cl2应通入应通入NaOH溶液中溶液中 31 练习 1、实验室制取氯气的试管壁上粘附有MnO2，除去粘附 的 M

13、nO2可用的试剂是（ ） A、蒸馏水B、氢氧化钾溶液 C、稀盐酸 D、热的浓盐酸 2、实验室要制得干燥纯净的氯气，应让产生的氯气依次 通过的试剂是（） A、浓H2SO4,碱石灰 B、饱和食盐水,浓H2SO4 C、碱石灰,浓H2SO4 D、水,饱和食盐水 D B 二、化学反应为人类提供二、化学反应为人类提供 能量能量 交流交流研讨研讨 1. 1. 你知道即热饭你知道即热饭 盒的原理吗？盒的原理吗？ 2. 2. 铁路工人经常铁路工人经常 用利用铝热剂来用利用铝热剂来 焊接铁轨，你能焊接铁轨，你能 解释其中的原因解释其中的原因 吗？吗？ 在化学反应中，物质中的化学能变化通常表现为热在化学反应中，物质

14、中的化学能变化通常表现为热 量的变化，即量的变化，即化学能转变为热能化学能转变为热能。 电池的广泛应用 那么，物质变化中的化学能在什么条件下转化为电能呢？那么，物质变化中的化学能在什么条件下转化为电能呢？ 二、化学反应为人类提供能量二、化学反应为人类提供能量 1.1.化学能转变为热能化学能转变为热能 将将Zn片插入片插入H2SO4溶液溶液 中有什么现象？为什么？中有什么现象？为什么？ 将将Cu片插入片插入H2SO4溶液溶液 中有什么现象？为什么？中有什么现象？为什么？ 2.2.化学能转变为电能化学能转变为电能 Zn表面有气泡产生表面有气泡产生 无现象无现象 若将若将Zn片片,Cu片用一导线连片

15、用一导线连 接再浸在接再浸在H2SO4溶液中，有什溶液中，有什 么现象？为什么？么现象？为什么？ 将一将一Zn片片,Cu片平行插入片平行插入 H2SO4溶液中，有什么现象？溶液中，有什么现象？ 为什么？为什么？ Zn表面有气泡产生表面有气泡产生 Cu表面有气泡产生表面有气泡产生 铜片与稀硫酸不反应，但铜片与稀硫酸不反应，但 与锌片相连后，铜片上为与锌片相连后，铜片上为 什么有气泡产生？气体是什么有气泡产生？气体是 什么？怎样产生的？导线什么？怎样产生的？导线 间接一电流计有何现象产间接一电流计有何现象产 生？为什么？生？为什么？ 用一干电池连接电流计验用一干电池连接电流计验 证电子流向，确定证

16、电子流向，确定Zn片片, Cu 片的正负极是怎样的？片的正负极是怎样的？ 【思考讨论】【思考讨论】 1 1、怎样通过电流表指针的偏转确定铜锌原电池的正、怎样通过电流表指针的偏转确定铜锌原电池的正 负极负极？ G 指针的偏转方向始终指向正极一端指针的偏转方向始终指向正极一端 Cu 稀稀H2SO4 正极正极 负极负极 原电池原电池 1.1.定义：这种将定义：这种将化学能化学能转化为转化为电能电能 的装置称为原电池。的装置称为原电池。 Cu Zn - - - Zn2+ H+ H+ 氧氧 化化 反反 应应 还还 原原 反反 应应 负极负极正极正极 电子沿导线传递，产生电流电子沿导线传递，产生电流 活泼

17、金属活泼金属 失去电子失去电子 溶液中阳离溶液中阳离 子得到电子子得到电子 SO42- 原电池工作原理原电池工作原理 42 原电池中正负极和电极反应原电池中正负极和电极反应 (Zn):Zn-2e-=Zn2+ (Cu):2H+ + 2e- = H2 电极反应电极反应： 原电池正负极的判断：原电池正负极的判断： 负极：负极：电子流电子流 的一极，的一极， 电子，电子， 发生发生 反应。反应。 正极：正极： 电子流电子流 的一极，的一极， 电子，电子， 发生发生 反应。反应。 负极负极 正极正极 出出 失失 氧化氧化 入入得得 还原还原 总反应：总反应：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2(离子

18、方程式离子方程式) 氧化还原反应氧化还原反应 原电池的工作原理原电池的工作原理 较活泼的金属发生较活泼的金属发生氧化反应氧化反应,电子从较电子从较 活泼的金属活泼的金属(负极负极)通过外电路流向较通过外电路流向较 不活泼的金属不活泼的金属(正极正极)。 电子流向： 负极 正极 导线导线 实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件 （可以）（可以） （可以）（可以）（可以）（可以） （不可以）（不可以） 形成条件一：形成条件一： 活泼性不同的两个电极活泼性不同的两个电极 负极：较活泼的金属负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属、石墨等正极：较不活泼的金属、石墨等 第一组实验第一组实验 （

19、可以）（可以）（不可以）（不可以） 形成条件二：电极需插进电解质溶液中形成条件二：电极需插进电解质溶液中 第二组实验第二组实验 实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件 第三组实验第三组实验 实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件 形成条件三：必须形成闭合回路形成条件三：必须形成闭合回路 （不可以）（不可以） 两极相连形成闭合电路两极相连形成闭合电路 组成原电池的条件组成原电池的条件 有两种活动性不同的金属（或有两种活动性不同的金属（或 一种是非金属导体）作电极一种是非金属导体）作电极 电极材料均插入电解质溶液中电极材料均插入电解质溶液中 水果电池 1.1.铜片上的气体是什么

20、？铜片上的气体是什么？ 2.2.氢元素原来以什么形式存在？氢元素原来以什么形式存在？ 3. 从电子得失的角度分析，从电子得失的角度分析，H H+ +如何如何 转变成氢气？转变成氢气？ 思考：思考： 1. 1. 电子从何而来？电子从何而来？ 2. 2. H 为何不直接在锌片上 为何不直接在锌片上 得电子而在铜片上得电子？得电子而在铜片上得电子？ 讨论讨论： ZnCu ZnCu ABCD E F 下列哪些装置能构成原电池？下列哪些装置能构成原电池？ G 水果水果 未构成闭合回路未构成闭合回路 负极（锌片）：负极（锌片）： Zn 2e - = Zn 2+ 负极（锌片）：负极（锌片）： Zn 2e -

21、 = Zn 2+ 正极（石墨）：正极（石墨）： 2H+2e - = H2 正极（铜片）：正极（铜片）： Cu2+ + 2e - = Cu 54 原电池的应用：原电池的应用： 1.比较金属的活动性。比较金属的活动性。 2.防止金属被腐蚀。防止金属被腐蚀。 3.加快化学反应速率。加快化学反应速率。 4.提供能源提供能源 【知识拓展】【知识拓展】 1 1：什么样的化学反应可以设计成原电池？：什么样的化学反应可以设计成原电池？ 电子流动电子流动 氧化还原反应氧化还原反应 2 2：如果把铜锌原电池中的硫酸溶液换：如果把铜锌原电池中的硫酸溶液换 成硫酸铜溶液会有什么变化？成硫酸铜溶液会有什么变化？ 锌片失

22、去电子生成锌离子进入溶液，锌片失去电子生成锌离子进入溶液，锌锌 片质量减少片质量减少；溶液中的铜离子在铜片上得；溶液中的铜离子在铜片上得 到电子生成铜单质，到电子生成铜单质，铜片质量增加铜片质量增加。 56 设计设计原电池：原电池： 例如：请设计总反应为：例如：请设计总反应为： Fe+2H+ = H2+Fe2+的原电池的原电池 方法：找出合适的电极材料和电解质溶液。方法：找出合适的电极材料和电解质溶液。 请将氧化还原反应：请将氧化还原反应：Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+ Fe 比比Fe不活泼的金属或石墨不活泼的金属或石墨 CuSO 4 、CuCl2等等 设计成一个原电池。设计成一个

23、原电池。 负极：负极： 正极：正极： 电解质溶液：电解质溶液： 3.化学能与光能的相互转化化学能与光能的相互转化 化学能化学能 燃烧燃烧 光合作用光合作用 光能光能 如：光化学电池如：光化学电池 太阳能分解水制氢气太阳能分解水制氢气 热能热能 电能电能 光能光能 化学反应提供能源化学反应提供能源 60 锌锰干电池是日常生活中常用的干电池。 正极材料：石墨棒正极材料：石墨棒 负极材料：锌片负极材料：锌片 电解质：化学糊状物电解质：化学糊状物 61 锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极， 跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿 命大大延长。命大大延长。 锂电池锂电池 蓄电池蓄电池 63 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部 贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界 输入，同时将电极反应产物不断排出电池输入，同时将电极反应产物不断排出电池 新型燃料电池新型燃料电池 请你当个小医生请你当个小医生 68 2、原电池的应用：原电池的应用： 原电池原电池 1、构成原电池的条件构成原电池的条件 利用氧化还原反应将利用氧化还原反应将化学能化学能转化成转化成电能电能的装