2022-2023学年新教材高中化学第6章化学反应与能量实验活动与科学探究课件新人教版必修第二册

第六章化学反应与能量实验活动与科学探究一、人教版新教材章末“实验活动”挖掘实验活动6——化学能转化成电能实验目的1.理解氧化还原反应在化学能转化成电能过程中的作用，体会化学的价值。2．认识原电池的构成要素及其作用。实验用品实验仪器烧杯、导线、电流表实验试剂锌片、铜片、石墨棒、稀硫酸实验步骤实验(一)电极材料的实验1．用导线将电流表分别与锌片、铜片相连接，使锌片与铜片接触，观察电流表指针是否发生偏转；用石墨棒代替铜片进行上述实验。解释所观察到的现象。电极材料电流表指针是否发生偏转解释锌片、铜片_______偏转导线中无电流通过锌片、石墨棒_______偏转不发生

不发生

2.将锌片插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察现象；再插入铜片，观察现象；取出铜片，插入石墨棒，观察现象。电极材料实验现象解释锌片锌片表面产生气泡锌是活泼金属，与稀硫酸发生______反应生成______锌片、铜片锌片表面产生气泡，铜片表面无明显现象锌是活泼金属，与稀硫酸发生______反应生成______，铜与稀硫酸_________锌片、石墨棒锌片表面产生气泡，石墨棒无明显现象锌是活泼金属，与稀硫酸发生______反应生成______，石墨棒与稀硫酸_________置换

氢气

置换

氢气

不反应

置换

氢气

不反应

实验(二)原电池实验如下表所示，选择不同的电极材料以及稀硫酸、导线和电流表，组装成原电池，试验其能否产生电流，并作解释。电极材料实验现象解释锌片、铜片电流表指针发生偏转，铜片上产生______该装置构成________，铜片为______，锌片为_______锌片、石墨棒电流表指针发生偏转，石墨棒上产生气泡该装置构成________，石墨棒为______，锌片为______铜片、石墨棒电流表指针不偏转，铜片、石墨棒均无_______________构成原电池，_____电流产生气泡

原电池

正极

负极

原电池

正极

负极

明显现象

不能

无

问题设计1．试着描述一下原电池的工作原理？提示：负极失电子发生氧化反应，电子通过导线流向正极，正极得电子发生还原反应；溶液中的阳离子移向正极，阴离子移向负极，这样外电路中的电子和溶液中的阴阳离子分别发生定向移动，构成闭合回路产生电流，使化学能转化为电能。2．思考原电池的构成需要哪些条件？提示：①有一个能自发进行的放热的氧化还原反应；②具有两个活动性不同的电极，一般为金属或石墨；③要有电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。3．组装原电池时的操作应注意哪些问题？提示：①电极材料活动性不同，且至少有一极能与电解质溶液发生氧化还原反应；②电极可用导线连接或直接接触。4．能否用铁片作为电极代替铜锌原电池中的锌片？为什么？提示：可以，因为Fe也能与稀硫酸发生氧化还原反应；铁片作负极发生氧化反应，铜片作正极发生还原反应，同样可以形成原电池。实验活动7——化学反应速率的影响因素实验目的1.体验浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响。2．理解改变反应条件可以调控化学反应的速率。实验用品实验仪器烧杯、试管、量筒、试管架、胶头滴管、温度计、药匙、秒表实验试剂0.1mol·L－1Na2S2O3溶液、0.1mol·L－1H2SO4溶液、10%H2O2溶液、1mol·L－1FeCl3溶液、MnO2粉末、蒸馏水实验原理1．硫代硫酸钠与硫酸的反应硫代硫酸钠与硫酸反应会生成不溶于水的硫：Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，反应生成的硫使溶液出现乳白色浑浊，比较浑浊现象出现所需时间的长短，可以判断该反应进行的快慢。在不同浓度和温度条件下分别进行上述反应，并比较其反应快慢，可以看出反应物浓度和温度对该反应速率的影响。2．过氧化氢分解会产生氧气，在有或无催化剂存在下进行对比实验，通过观察氧气产生的快慢可以看出催化剂对该反应速率的影响。实验步骤实验(一)探究浓度对化学反应速率的影响取两支大小相同的试管，分别加入2mL和1mL0.1mol·L－1Na2S2O3溶液，向盛有1mLNa2S2O3溶液的试管中加入1mL蒸馏水，摇匀。再同时向上述两支试管中加入2mL0.1mol·L－1H2SO4溶液，振荡，观察、比较两支试管中溶液出现浑浊的快慢。实验编号加入0.1mol·L－1Na2S2O3溶液的体积/mL加入水的体积/mL加入0.1mol·L－1H2SO4溶液的体积/mL出现浑浊的快慢1202快2112慢实验(二)探究温度对化学反应速率的影响取两支大小相同的试管，各加入2mL0.1mol·L－1Na2S2O3溶液，分别放入盛有冷水和热水的两个烧杯中。再同时向上述两支试管中加入2mL0.1mol·L－1H2SO4溶液，振荡。观察、比较两支试管中溶液出现浑浊的快慢。实验编号加入0.1mol·L－1Na2S2O3溶液的体积/mL加入0.1mol·L－1H2SO4溶液的体积/mL水浴温度/℃出现浑浊的快慢12220慢22280快实验(三)探究催化剂对化学反应速率的影响向三支大小相同的试管中各加入2mL10%H2O2溶液，再向其中的两支试管中分别加入少量MnO2粉末和2滴1mol·L－1FeCl3溶液，观察、比较三支试管中气泡出现的快慢。试管编号加入10%H2O2溶液的体积/mL催化剂的种类及用量气泡出现的快慢12少量MnO2粉末快222滴1mol·L－1FeCl3溶液快32无慢问题设计1．在通常情况下，铁与冷水或热水都不发生反应，但红热的铁与水蒸气则可发生反应，生成Fe3O4和H2。试从反应条件的角度思考并解释这一事实。提示：铁与冷水或热水不发生反应是因为温度低，反应太慢，所以看不到明显反应，红热的铁温度较高与水蒸气反应较快，所以发生反应生成Fe3O4和H2。2．外界条件对化学反应速率有怎样的影响？提示：浓度越大，温度越高反应速率越快，使用催化剂能改变化学反应速率。3．完成该实验应注意哪些问题？提示：为了使实验获得的结论正确，在研究某一影响因素时要保证其他因素相同，即注意控制变量。二、鲁科版新教材章末“微项目”探究体验微项目——研究车用燃料及安全气囊(利用化学反应解决实际问题)项目学习目标1．了解汽车燃料，尝试选择、优化车用燃料，建立化学反应中物质变化与能量变化的关联，初步形成利用化学反应中的物质变化和能量变化指导生产实践的基本思路。2．通过设计安全气囊，初步形成从化学反应中的物质变化和能量变化及反应速率的视角科学解决问题的思路。一、选择车用燃料1．车用燃料的历史变迁第一阶段：1769年，法国人居纽制造了利用煤燃烧产生的蒸汽驱动三轮汽车。第二阶段：1885年，德国工程师卡尔·本茨制造了第一辆汽油机三轮汽车。时至今日：人们依然在探索、优化车用燃料，各种新能源汽车层出不穷，未来更优的车用燃料值得期待。2．化学反应中能量的变化原因：化学反应中旧化学键断裂吸收的能量小于新化学键形成释放的能量，则化学反应整体表现为释放能量的反应，利用释放能量的化学反应能更好的服务于生活。3．车用燃料的选择探究。问题设计1．庚烷(C7H16)是汽油的主要成分之一，试利用图示的方法说明庚烷燃烧过程中发生能量变化的根本原因。提示：断裂旧键吸收的能量(E1)小于形成新键释放的能量(E2)如图2．某同学根据所查阅的资料，绘制了三种可燃物在空气中发生燃烧反应的能量变化示意图。根据示意图，你认为哪种物质更适合作为车用燃料，为什么？提示：放出热量越多越好，所以不考虑可燃物C，可燃物A与可燃物B放出的热量差不多，但是可燃物A达到燃点所需能量少，所以A更适合作为车用燃料。3．从化学反应中能量变化的角度分析，选择车用燃料时主要应考虑哪些因素？除此之外，从环保角度分析还需要考虑哪些问题？提示：选择车用燃料要考虑的问题：①燃料燃烧放出能量的多少；②燃料是否易燃，燃烧是否充分；③燃料是否易于储存和运输；④燃料的安全问题。从环保角度还要考虑燃料燃烧时对环境的影响，尽量减少对环境的污染。项目总结车用燃料的选择应考虑的问题(1)选择发生化学反应时放出能量多的燃料作为车用燃料。(2)达到燃料燃点需要吸收的能量少的燃料。(3)选择来源广，价格低，燃烧生成物对环境危害小或无污染的燃料。二、设计安全气囊1．现代安全气囊系统由碰撞传感器、缓冲气囊、气体发生器及其控制系统等组成。如图所示：2．目前，汽车安全气囊系统中使用的气体发生剂主要由叠氮化钠(NaN3)、三氧化二铁、硝酸铵等物质按一定比例混合而成。叠氮化钠受到撞击后迅速分解，产生氮气和金属钠，同时释放大量的热，硝酸铵吸收反应释放的热，金属钠会与铁的氧化物反应生成铁和较为安全的氧化钠。问题设计1．气体发生器中的物质应具有哪些性质？提示：①产气量大，产气速度快；②产物清洁无毒、低腐蚀或无腐蚀。2．如何选择安全气囊的气体发生剂？提示：选择安全气囊的气体发生剂时，不仅要考虑所选物质的性质，还需要关注所发生反应中的物质变化、能量变化和反应的化学反应速率，科学、合理的利用化学