




版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
高中化学必修第二册全册知识点汇总TOC\o"1-5"\h\z第五章化工生产中的重要非金属元素-2-第一节硫及其化合物-2-第1课时硫和二氧化硫-2-第2课时硫酸硫酸根离子的检验-6-第3课时不同价态含硫物质的转化-11-微专题1常见漂白剂的归类分析-13-第二节氮及其化合物-13-第1课时氮气与氮的氧化物-13-第2课时氨和铵盐-16-第3课时硝酸酸雨及防治-20-微专题2常见气体的实验室制法-24-第三节无机非金属材料-25-微专题3常见无机物间的相互转化-29-实验活动4用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子-30-实验活动5不同价态含硫物质的转化-31-第六章化学反应与能量-32-第一节化学反应与能量变化-32-第1课时化学反应与热能-32-第2课时化学反应与电能-36-第二节化学反应的速率与限度-40-第1课时化学反应的速率-40-第2课时化学反应的限度化学反应条件的控制-45-微专题4控制变量法探究化学反应速率的影响因素-50-微专题5化学反应速率与平衡的图像分析-51-实验活动6化学能转化成电能-53-实验活动7化学反应速率的影响因素-55-第七章有机化合物-57-第一节认识有机化合物-57-第1课时碳原子的成键特点与烷烃的结构-57-第2课时烷烃的性质-63-微专题6烷烃的同分异构体及其取代物种类-66-第二节乙烯与有机高分子材料-69-第1课时乙烯-69-第2课时烃有机高分子材料-72-微专题7烃燃烧的有关计算-77-第三节乙醇与乙酸-79-第1课时乙醇-79-第2课时乙酸官能团与有机化合物的分类-82-第四节基本营养物质-88-第1课时糖类-88-第2课时蛋白质油脂-93-微专题8常见有机反应类型的判断-99-实验活动8搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点-100-实验活动9乙醇、乙酸的主要性质-103-第八章化学与可持续发展-107-第一节自然资源的开发利用-107-第1课时金属矿物与海水资源的开发利用-107-第2课时煤、石油和天然气的综合利用-111-第二节化学品的合理使用-114-第三节环境保护与绿色化学-118-第五章化工生产中的重要非金属元素第一节硫及其化合物第1课时硫和二氧化硫—、硫硫元素的位置、结构与性质硫元素位于元素周期表的第三周期、第込族,硫原子的最外电子层有6个电子,在化学反应中容易得到2个电子,形成二2价硫的化合物。与氧元素相比,得电子能力相对较弱,非金属性比氧的弱。故在富含02的地表附近的含硫化合物中,硫常显+4价或+6价,而氧显一2价。2•硫单质的物理性质硫(俗称硫黄)是一种黄色晶体,质脆,易研成粉末。硫难溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳。3•硫单质的化学性质氧化性表现为与金属、H2反应:与Fe、Cu、H2反应的化学方程式分别为S+Fe==^==eS、S+2Cu====£u2S、S+H2==^==i2S,在这些反应,S均作氧化剂。占燃(2)还原性表现为与02反应,其化学方程式为S+O2====SO2,反应中S作还222原剂。点拨:(1)硫的氧化性较弱,与变价金属反应,生成低价态的金属硫化物。硫与氧气反应,无论氧气是否过量,只生成S02。二、二氧化硫物理性质二氧化硫是一种无色、有刺激性气味的有毒气体,密度比空气的大,易溶于水。在通常情况下,1体积的水可以溶解约40体积的so2。化学性质具有酸性氧化物的性质与h2o反应的化学方程式为sq2+h2o__H2SO3。与碱(如NaQH)反应的化学方程式为so2+2“&0日==“事03+H2Q。还原性心n催化剂…亡介sq2在一定条件下与q2反应的化学方程式为,生成的SQ3也是酸性氧化物,与H2Q反应的化学方程式为SQg+HpnWSQ/氧化性SQ2与H2S反应的化学方程式为SQ2+2H2S==3S+2HQ。22222漂白性SQ2通入品红溶液中,品红溶液褪色,加热时,溶液又变红色。SQ2的漂白原理:SQ2与某些有色物质生成不稳定的无色物质。这些无色物质容易分解又使有色物质恢复原来的颜色。应用:SQ2在工业上应用于漂白纸浆、毛、丝等;此外SQ2可用于杀菌消毒,还是一种食品添加剂。可逆反应正反应:向生成物方向进行的反应。逆反应:向反应物方向进行的反应。可逆反应:在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应。点拨:可逆反应要注意“两同”:同一条件、同时进行。so2的漂白性[实驗探究实验操作实验现象实验结论用试管取2mLSO2的水溶液,向其中滴入1〜2滴品红溶液,振荡,观察溶液的颜色变化溶液褪色SO2或亚硫酸溶液能使品红溶液褪色加热试管,注意通风,再观察溶液的颜色变化溶液恢复原来的颜色so2与品红溶液结合生成的无色物质不稳定,加热易分解而使溶液恢复原来的颜色1.若将Cl2通入品红溶液中,现象是什么?若再加热,又有什么现象?提示:品红溶液褪色;再加热时,不能恢复原来的颜色。若将等物质的量的SO2和Cl2同时通入品红溶液中,溶液的漂白性是“强强联合”吗?为什么?提示:不是。若将等物质的量的SO?和C1?相混合后,在溶液中发生反应:SO+Cl2+2H2O===H,SO4+2HC1,从而失去漂白能力。1.物质具有漂白性是指物质能使有机色素褪色,如新制氯水使有色花瓣褪色,SO2使品红溶液褪色等。SO2的漂白原理与新制氯水的不同,其原理是SO2能与某些有色物质结合生成不稳定的无色物质,这些无色物质容易分解而使有色物质恢复原来的颜色。2.虽然SO2具有漂白性,但SO2使某些溶液褪色并不都是由于其漂白性。SO使有机色素褪色属于漂白,SO2使无机物褪色不属于漂白。新制氯水褪色、I高锰酸钾溶液褪色*还原性so212与淀粉的混合液褪色丿品红溶液褪色——漂白性含NaOH的酚酞溶液褪色——酸性氧化物的通性SO2虽具有漂白性,但不能漂白指示剂。因此将SO2通入紫色石蕊溶液中,溶液只会变红,不会褪色。SO2、CO2的性质比较与检验实验探究]分别将SO2、CO2通入澄清石灰水中,有什么现象?石灰水能鉴别SO2和CO2气体吗?提示:澄清石灰水均变浑浊;若继续通入,浑浊均变澄清,不能用石灰水鉴别SO2和CO2气体。2•举例说明可以用于检验SO2的试剂有哪些?提示:品红溶液、溴水、酸性KMnO4等。3.若要证明某气体是CO2和SO2的混合气体,需用哪些试剂?顺序如何确定?提示:可用品红溶液、酸性KMnO4溶液和澄清石灰水。混合气体-品红溶液-酸性KMnO4溶液-品红溶液-澄清石灰水。[核心突破1.CO2与SO2的主要化学性质比较物质SO2CO2与碱反应通入澄清石灰水中先生成沉淀,当气体过量时沉淀又溶解:Ca(OH)2+SO2===CaSO3J+H2OCaSO3+SO2+H2O===Ca(HSO3)2通入澄清石灰水中,先生成沉淀,当气体过量时沉淀又溶解:Ca(OH)2+CO2二二二CaCO3J+H2OCaCO3+CO2+H2O===Ca(HCO3)2氧化性SO2+2H2S===3S+2H2OCO2+C高温2CO还原性能被酸性高锰酸钾溶液、HNO3、NO2、氧气、氯水、溴水、碘水、Na2O2、H2O2、Ca(ClO)2等氧化剂氧化无漂白性能与某些有色物质生成不稳定的无色物质而使有色物质褪色无2.鉴别SO2和CO2的常用方法(1用品红溶液鉴别:褪色的是SO2,不褪色的是CO2。(2用酸性KMnO4溶液鉴别:褪色的是SO2,不褪色的是CO2,原理:SO2被
氧化。用溴水(或氯水)鉴别:褪色的是SO2,不褪色的是CO2,原理:Br2+SO2+2H2O===H,SO4+2HBr(或Cl2+SO2+2H2O===H,SO4+2HC1)。用H2S溶液鉴别:出现淡黄色浑浊的是S02,无明显现象的是CO2,原理:2H2S+SO2===3S+2H2O。3.SO2和CO2混合气体的检验和除杂方法(1)除去CO2中混有的SO2,常将混合气体通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶洗气。⑵检验so2和co2混合气体中co2的方法CO2SO.品红
溶液酸性KMnO4溶液CO2SO.品红
溶液酸性KMnO4溶液品红
溶液澄清石灰水混合气体证明有SO?除去so2验证so2是否除尽检验co2第2第2课时硫酸硫酸根离子的检验—、硫酸工业制硫酸的原理示意图占燃燃烧上述流程涉及的化学方程式为S+O2====SO2或4FeS2+11O2=====>Fe2O3+8SO2,2SO2+O^-Vs°52SO3,S03+H20===H1S0jO222400〜500C33224硫酸的酸性电离方程式:H2SO4===2H++SO4-0写出稀硫酸与Zn、CuO、NaOH溶液、NaHCO3溶液反应的离子方程式分别为Zn+2H+==Zn2++H2仁CuO+2H+===Cu2++H2O、Ht+OHurrHO、HCO-2223+H+===CO,f+HQ。3•浓硫酸的特性吸水性:浓硫酸能吸收存在于周围环境中的水分,可用于作干燥剂。脱水性:浓硫酸能将蔗糖、纸张、棉布和木材等有机物中的氢元素和氧元素按水的组成比脱去。强氧化性与金属Cu反应的化学方程式为2H2SO4(浓)+Cu==^=£uSO4+S02f+2H2O。反应中氧化剂是浓硫酸,还原剂是Q,还原产物为so2。与非金属的反应浓硫酸与木炭反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓)==△二£022SO2f+2H2O。反应中氧化剂为浓硫酸,还原剂为C,还原产物为S02O实验制H2时,往往用稀硫酸而不用浓硫酸的原因是什么?提示:浓硫酸具有强氧化性与金属反应时不产生h2而是产生so2。二、常见的硫酸盐1.石膏(化学式为CaS04・2H2O),加热失水变为熟石膏(化学式为2CaSO4・H20),应用于制作各种模型和医疗用的石膏绷带,工业上还用于调节水泥的硬化速率。2.硫酸钡又称“重晶石”或“钡餐”,用于生产其他钡盐的原料或消化系统X射线检查的内服药剂。3•硫酸铜为白色粉末,CuSO4结合水后变为蓝色晶体胆矶(化学式为CuSO4•5H2O),又称蓝矶。无水CuSO4可用于检验H20的存在。胆矶和石灰乳混合制成一种常用的农药——波尔多液。三、硫酸根离子的检验1.S04-的检验BaCl溶液稀土卜酸实验探究:①稀硫酸或Na2SO4溶液一一――燮4――豎现象为有白色沉淀生成,加盐酸后白色沉淀不溶解BaCl溶液稀土卜酸②Na2CO3溶液一一――绞空―豎现象为有白色沉淀生成,加盐酸后白色沉淀溶解且放出气体SO4-的检验一般思路:待测液―加―化―酸无沉淀无气体生成―――溶液白色酸化
沉淀生成2.粗盐中可溶性杂质的除去杂质加入的试剂化学方程式Na2SO4BaCl2溶液厶Na2SO4+BaCl2===BaSO4l+2NaClMgCl2NaOH溶液MgCl2+2NaOH===Mg(OH」l+2NaClCaCl2Na2CO3溶液CaCl2+Na2CO3===CaCO3l+2NaCl2233浓硫酸的三大特性实验探究探究1:蔗糖的脱水实验现象1:蔗糖逐渐变黑。原因是浓硫酸具有脱水性:浓硫酸,C12H22O11-―12C+11H20o现象2:蔗糖体积膨胀,形成黑色疏松多孔的海绵状的炭,并放出有刺激性气味的气体。原因是浓硫酸具有强氧化性,把C氧化成CO2,并有SO2气体放出。探究2:浓硫酸与Cu的反应需腋的棉团也烷rA衆常需腋的棉团也烷rA衆常曹一"-Ml71^曲!■•!....I[问题思考]a、b、c试管中的现象分别是什么?提示:a中铜丝变黑,有气体逸出;b中品红溶液逐渐变为无色;c中溶液变为红色。2•浸NaOH溶液棉团的作用是什么?写出反应的离子方程式。提示:吸收尾气SO2,防止污染空气。so2+2OH-===SO3-+H2o。b中现象说明了什么?提示:浓硫酸与Cu共热生成SO2,同时说明SO2具有漂白性。Cu与浓硫酸的反应中,浓H2SO4表现了什么性质?提示:强氧化性和酸性。核心突破浓硫酸的三大特性吸水性可吸收周围环境中的水分或结晶水作吸水剂,可以用来干燥o2、n2、co2、Cl2等气体,不能干燥碱性气体(NH3)和还原性气体(h2s、HI等)脱水性将有机物中的氢、氧兀素按水的组成比例脱去浓硫酸如向蔗糖中加入浓硫酸:C12H22O1/—―12C+11H2O强氧化性与金属反应常温与Fe、Al接触,金属表面会生成一层致密的氧化膜而钝化加热大多数金属(Au、Pt除外)可被浓硫酸氧化,如亠△Cu+2H2SO4(浓)====£uSO4+SO2f+2H2O与非金属反应可以和C、S、P等非金属反应,如:C+亠△2H2SO4(浓)=====CO2t+2SO2t+2H2O与某些还原性物质(h2s、HI等)反应H2S+H2SO4(浓)===Sl+SO2f+2H2O点拨:(1)常温下与活泼金属反应(铁、铝除外)表现强氧化性和酸性,生成硫酸盐和so2,硫酸变稀后,生成的气体为h2。(2)加热与不活泼金属(如Cu)反应时,即使金属过量也不能使H2SO4完全反应,也不会产生h2。(3)浓硫酸与金属反应时,既表现酸性又表现强氧化性,而与非金属反应时,只表现强氧化性。SO]-的检验和粗盐的提纯[问題探究]1■分析下列说法是否正确?不正确的说明原因。⑴溶液中加入BaCl2溶液,若有白色沉淀生成,说明溶液中含有SO]-。溶液中加入盐酸酸化的BaCl2溶液,若有白色沉淀生成,说明溶液中含有SO4-O溶液中先加入盐酸,无沉淀生成,再加BaCl2溶液有白色沉淀生成,说明溶液中含SO]-。溶液中加入硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液,有白色沉淀生成,说明溶液含SO]-。提示:(1)错误,Ag+、CO/、SO2-等离子干扰。错误,Ag+干扰。正确。错误,SO2-干扰。2.如何除去NaCl溶液中的Ca2+提示:溶液中加入过量的Na2CO3溶液,过滤,再向滤液中加入适量稀盐酸,调节溶液pH为中性。[核心突破SO]-的检验一般思路加足量稀盐酸酸化待检验溶液―屿无明显现象(若有沉淀,则静置后取上层清液)滴加———溶液观察有无白色沉淀产生(若有白色沉淀产生,则说明待检验溶液中含有SO2-;若无白色沉淀产生,则说明待检验溶液中不含SO]-)。排除干扰Ag+干扰:用盐酸酸化可排除Ag+的干扰。CO2->SO2-.PO3-干扰:BaCO3、BaSO3、Ba3(PO])2都是白色沉淀,与BaSO]白色沉淀不同的是,这些沉淀可溶于强酸中,因此检验SO2-时,必须先用盐酸酸化。不能用硝酸酸化,因在酸性条件下,SO2-.HSO-等会被溶液中的NO-氧化为SO]-,从而干扰检验结果。除去粗盐中可溶性杂质的步骤
过至NiiUH—剩余NaOH—过谑叵
加适益过城一
Bad;严剩余BaCI过至NiiUH—剩余NaOH—过谑叵
加适益过城一
Bad;严剩余BaCI:期余g过駅NMD"NajCOj沉淀、DaCOj沉淀点拨:粗盐提纯时为使杂质离子完全除去,要加入过量的试剂,后续试剂要能够将前面所加的过量试剂除去,由此可知碳酸钠溶液要在氯化钡溶液之后加入,碳酸钠既要除去杂质钙离子还要除去过量的钡离子。物质的分离和提纯的“三个必须”和“四个原则”三个必须除杂试剂必须稍过量。过量试剂必须除尽,且容易除去。除杂途径选最佳,有多种杂质时除杂顺序必须合理。四个原则&塢一不増如新的奉馬0疸1不现少祉甚也的抽质〔蒜◎—祓提炖覆质与秦质易务离試惑1粳義炖荷廉要界易裳思第3课时不同价态含硫物质的转化-、自然界中硫的存在和转化硫的存在(1)在自然界中硫元素主要以化合态形式存在,如组成生命体的蛋白质中含有硫。在岩层深处和海底的无氧环境下,通常以硫化物的形式存在,如黄铁矿(FeS2)、黄铜矿(CuFeS2)。在地表附近,硫化物转化为硫酸盐,如石膏(CaSO4・2H2O)、芒242硝(Na2S04・10HQ)等。~r七(2)游离态的硫存在于火山口附近或地壳的岩层中。硫的转化
火山口附近的硫单质会被大气中的氧气氧化成二氧化硫,二氧化硫可被进步氧化成二氧化硫。二、常见硫的价态及转化硫元素常见的化合价有一2、0、+4和+6,可以通过氧化还原反应实现不同价态含硫物质的相互转化。利用氧化剂,可将硫元素从低价态转化到高价态;利用还原剂,可将硫元素从高价态转化到低价态。硫的不同价态所对应的常见化合物含有一2价硫的物质有酸:H2S,盐:Na2S、NaHS等。含有+4价硫的物质有氧化物:SO^,酸:H2SO3,盐:Na2SO3、NaHSO3(3)含有+(3)含有+6价硫的物质有氧化物:SO3,酸:H2SO4,盐:Na2SO4、NaHSO4等。含硫物质之间的转化[问題探究下图是人们总结的不同价态硫元素的转化关系,请分析各种元素在氧化还原反应中表现氧化性还是还原性,并举例说明。-2D曾4曾石提示:&只表现还原性,&只表现氧化性,S、&既表现氧化性又表现还原性。举例略。以硫元素为基础原料,合成硫酸,请设计合成路线。O2O2H2O提示:S—-so2—-so3—―—h2so4或O2h2oo2S—-SO2———H2SO3—-H2SO4o[核心突破不同价态硫元素之间的相互转化~2»<Hfr+4址川禹仙.~2»<Hfr+4址川禹仙.H虧①不同价态硫元素之间的相互转化主要通过氧化还原反应实现。上述转化中,从左到右,硫元素化合价升高,需加入氧化剂。从右到左,硫元素化合价降低,需加入还原剂。相同价态硫元素之间的转化以上两种转化关系均属于相同价态硫元素之间的转化,从左到右的转化,加入碱可以实现;从右到左的转化,加入酸可以实现。微专题1常见漂白剂的归类分析三类漂白剂的比较类型原理举例特点备注氧化型将有机色质内部“生色团”破坏掉HC10、NaClO、Ca(C10)2、Na2O2、UO3等不可逆、持久无选择性加合型与有机色质内部“生色团”化合成无色物质SO2可逆、不持久有选择性吸附型将有色物质吸附而褪色活性炭物理变化吸附色素点拨:当Cl2与so2(体积比为1:1)混合后通入品红溶液时,品红溶液不褪色,因为SO2+Cl2+2H2O===H,SO4+2HCl0第二节氮及其化合物第1课时氮气与氮的氧化物―、氮气与氮的固定氮元素的位置、结构与存在氮元素位于元素周期表的第二周期、第VA族。氮原子的最外电子层有5个电子,既不容易得到3个电子,也不容易失去5个电子。因此,氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。氮元素在自然界中主要以氮分子的形式存在于空气中,部分氮元素存在于动植物体内的蛋白质中,还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。氮气的物理性质N2是一种无色、无味的气体,P(N2)VP(空气难溶于水。氮气的结构与化学性质N2的结构n2的结构式为NbN,氮氮键很难断裂,化学性质很稳定。化学性质N2在高温、放电等条件下,N2获得足够的能量,使N三N断裂。写出N2与Mg、H2、O2反应的化学方程式。-,点燃-,高温、高压①3Mg+N2=三岂沁;②N±3H2催化剂2NH3;高温或放电③N+O—2N0。氮的固定:将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。(1)自然固氮:大自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮的化合物,或者通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化成氨。(2)人工固氮:人类通过控制条件,将氮气氧化或还原为氮的化合物,最重要的人工固氮途径就是工业合成氨。思琴Mg在空气中燃烧时可以发生的反应有哪些?写出化学方程式。思琴占燃占燃提示:2Mg+O2==^MgO,3Mg+N2=====Mg3N2,占燃八、、丿八、、2Mg+CO2==£MgO+C。二、一氧化氮和二氧化氮物理性质颜色状态气味毒性水溶性
NO无色气态无味有毒丕溶NO2红棕色气态有刺激性气味有毒易溶化学性质NO在空气中易转化为红棕色的N02,反应方程式为2NO+O2===2NQ。NO2与H2O反应生成HNO3和NO,反应方程式为3NO2+H2O===2HNQ+NO。223N2的性质与NO、NO2的相互转化实验探究no2、no溶于水的实验探究,根据探究填下表中的空白。YuIIPIII|iin|iiii|hIII打z!1020304050mL实验操作实验现象实验结论如图所示,在一支50mL的注射器里充入20mLNO,然后吸入5mL水,用乳胶管和弹簧夹封住管口,振荡注射器无明显现象NO不溶于水打开弹簧夹,快速吸入10mL空气后夹上弹簧夹注射器中气体由无色变为红棕色,注射器塞子向左移动NO与空气中的O2发生反应生成红棕色的NO2:2NO+O2==2NQ(填化学方程式)振荡注射器注射器中气体由红棕色变为无色,注射器塞子继续向左移动no2与水发生反应生成了无色的NO:3NO2+H2O==2HNQ+NO[fit心突破1.n2的性质与氮的固定
工业合歳區黑杵髙谥.高压、榨化剂—[釜杵:放电或頁温IN=N分子稳定工业合歳區黑杵髙谥.高压、榨化剂—[釜杵:放电或頁温IN=N分子稳定氯的固定2.NO、NO2的相互转化qHQ2N0十=22N0十=2NO,3NO,+H.02HNO,+亠反应(I4IN0430:+2H.0=^4HNO34N0,+0.+2H,0=4m(Ji第2课时氨和铵盐―、氨11H]\\}\氨的电子式为,结构式为二一h—I氨的物理性质氨是无色、有刺激性气味的气体,密度比空气的小,很容易液化。氨极易溶于水:在常温常压下,1体积水大约可溶解700体积氨。可利用喷泉实验证明nh3极易溶于水。提示:氨易液化,液氨汽化时要吸收大量的热,使周围温度急剧降低。氨的化学性质NH3与水反应的化学方程式为nh3+h2onh3・h2o。NH3与酸反应生成铵盐①浓氨水挥发出的NH3与浓盐酸挥发出的HCl相遇形成白烟,即NH4C1晶体小颗粒,其反应的方程式为NH3+HC1==NH4C1。②氨通入稀硫酸中反应的离子方程式为NH3+H+===NH+q氨的催化氧化
写出氨催化氧化制HNO3的系列反应方程式依次为4NH3+5O2催化剂4NO+为什么蘸有浓氨水和浓盐酸的两支玻璃棒靠近时会产生白烟?蘸有6H2O,2NO+O2===2Nq,3NO2+H2O===2HNQ+NO。为什么蘸有浓氨水和浓盐酸的两支玻璃棒靠近时会产生白烟?蘸有浓氨水和浓硫酸的两支玻璃棒靠近时是否也产生白烟?提示:浓氨水和浓盐酸均有挥发性,挥发出来的NH3和HC1在空气中相遇,化合生成NH4Cl固体小颗粒,即为白烟。浓硫酸没有挥发性,故不可能形成白烟。二、铵盐一一铵根离子(NH:)与酸根离子构成的化合物绝大多数铵盐易溶于水,受热分解,与碱反应生成nh3。不稳定性:nh4ci、nh4hco3受热分解的化学方程式分别为nh4ci==^==nh3△f+HCl仁NH4HCO3=====NH3t+H2O+CO2仁与碱的反应⑴固体反应:NH4C1与NaOH反应的化学方程式为NH0+NaOH==L=NH3f+NaCl+H2O。(2)溶液中铵盐与强碱反应的离子方程式(加热):NH丁+OH—=A==NH3f+HO。稀溶液中铵盐与强碱反应的离子方程式(不加热):NHt+OH-===NH,・h2o。432铵盐与碱反应的两个应用(1)检验NH;:待测液中加NaOH溶液并加热,用湿润的红色石蕊试纸放置于试管口,若试纸变蓝,说明溶液中含NH+O4⑵实验室制备nh3化学反应方程式:2NH卫+取OH.A+2XH[+2H02312—收集方法:向下排空气法—棉花的柞用:开始时防止XH、号空气对流,避免空气进人最后用酸湿润的棉花吸收N也,防污染—大试管管口朝下T防止冷却水倒流导致试管底炸裂用长试管加热nh4ci能制取nh3吗?为什么?提示:不能。因为NH4Cl分解产生的NH3和HCl遇冷会再次化合为NH4C1,不能用于制取nh3。亜难点1氨与氨水的主要性质[问題探究氨气通入水中形成的溶液使酚酞变红的原因是什么?(用相关方程式表示)提示:nh3+h2o^^nh3・h2o^^nh:+oh—。氨水的粒子成分主要有什么?提示:nh3・h2o、nh3、nh+>oh—、h2o。向A1C13、FeCl3溶液中分别加入足量的氨水,分别写出反应的离子方程式。提示:A13++3NH3・H2O===A1(OH\I+3NH扌、Fe3++3NH3・H2O===Fe(OH%I+3NH扌。稀盐酸中通入NH3和将氨水加入稀盐酸中,分别写出反应的离子方程式。提示:h++nh3===nh^,h++nh3・h2o==nhj+h2o。[皱心鑒砥1.工业制hno3的反应原理及流程其主要流程是将氨和空气的混合气(氧:氮~2:1)通入灼热(760〜840°C)的铂铑合金网,在合金网的催化作用下,氨被氧化成一氧化氮(NO),生成的一氧化氮结合反应后残余的氧气继续被氧化为二氧化氮,随后将二氧化氮通入水中制取硝酸。各步反应的化学方程式如下:催化剂4NH3+5O2=====4NO+6H2O32△22NO+O2===2NO23NO2+H2O==2HNQ+NO氨水的主要化学性质
⑴弱碱性:NH3•H2o一NH++OH-⑵不稳定性:NH3・H2O=====NH3f+H2O(3)与某些盐溶液生成沉淀,如A1C13、MgCl2、FeCl3等。nh3的实验室制法核心突破1.氨气的实验室制法原理:2NH4Cl+Ca(OH)2=====CaCl2+2NH3t+2H20o⑵装置发生装置:固体+固体一―一气体,与实验室利用氯酸钾和二氧化锰加热制取氧气的装置相同。净化装置:通常用碱石灰干燥氨气,不能用五氧化二磷、浓硫酸和无水氯化钙干燥。碱石灰碱石灰收集方法:向下排空气法收集,试管口塞一团疏松的棉花团,目的是防止氨气与空气形成对流,以收集到较纯净的氨气。验满方法方法一:用镊子夹住一片湿润的红色石蕊试纸放在试管口,若试纸变蓝,说明已经收集满。方法二:用蘸取浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,若有白烟生成,说明已经收集满。尾气处理:多余的氨气要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸润的棉花球)以避免污染空气。在吸收时要防止倒吸,常采用的装置如图所示:/——'-二“/——'-二“Tirri-水■CCh实验室快速制氨气的方法加热浓氨水法:nh3・h2o不稳定,受热易分解生成nh3:nh3・h2o====NH3f+H2O,故可直接加热浓氨水制备NH3。浓氨水加固体NaOH(或生石灰、碱石灰)法:固体NaOH溶于水放出大量的热,会促使氨水分解,而生石灰可与水反应生成Ca(OH)2,同时反应放热,也会促使氨水分解,故可在常温下向固体NaOH或CaO中滴加浓氨水来制备NH3。反应装置图分别为:第3课时硝酸酸雨及防治一、硝酸物理性质颜色状态气味特性无色液态有刺激性气味易挥发化学性质酸性:属于强酸,具有酸的通性,如CaCO3与HNO3反应的化学方程式为CaCO3+2HNO3(稀)===Ca(NQ)2+CO2f+H2O。⑵不稳定性:见光或者受热易分解,化学方程式为昨或光照皿¥f+2H2O。所以硝酸一般保存在棕色试剂瓶中,并放置在阴凉处。(3)强氧化性
与金属反应:硝酸具有强氧化性,能与除金、铂、钛以外的大多数金属反应。Cu与浓硝酸反应的化学方程式为Cu+4HN03(浓)==Cu(NQ)2+2NOj+2H20oCu与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NQ)2+2NOf+4H2O。与Fe、Al反应:常温下,浓硝酸或浓硫酸可使铁、铝表面形成一层致密的氧化物薄膜,所以可以用铁制容器或铝制容器来盛装浓硝酸或浓硫酸。当加热时,Fe、Al会与浓硝酸或浓硫酸发生反应。浓硝酸和浓盐酸的混合物(体积比为1:)叫做王水,能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。思琴提示:HNO3分解生成的N02溶于浓硝酸中显黄色。3.用途硝酸是重要的化工原料,可用于制造化肥、炸药、染料、农药等。二、酸雨及防治S02、NOx的主要来源xSO2:主要来源于煤亠迪和某些含硫的金属矿物的燃烧或冶炼。NOx:主要来源于机动车产生的尾气。xS02、NOx对人体的危害xSO2与NOX会引起呼吸道疾病,危害人体健康,严重时会使人死亡。酸雨『HU5伍的降水主要是大气巾的呂仇利NCh常于恻水形成的—硫議型:SO:—HzSOj—HzSOa
化学方程式:SO计HiOlHzSO》、ZHzSO卄畠6一硝載型:N6―化学方釋式2HNO5+MOA①直接攔旳农柞物,破坏森林、草原,使土壤、湖泊醱It—②会加越建筑瞅桥梁、工业设益、运输工具和电颐的腐谀
酸雨防治工业废气排放到大气中之前,必须进行适当处理,防止有害物质污染大气。减少化石燃料的直接燃烧,如脱硫处理。硝酸的氧化性及有关计算[问題探究浓硝酸中加入紫色石蕊试液,溶液先变红又褪色,这表现了hno3的什么性质?提示:酸性和强氧化性。酸性条件下,Fe2+、NO亍、Na+能大量共存吗?在NO亍存在的酸性条件下还能氧化哪些离子?提示:不能共存,NO亍在酸性条件下能将Fe2+氧化为Fe3+。S2-、HS-、SO3-、HSO->I-等。3.将7.68g铜与50mL一定浓度的硝酸恰好完全反应,收集到标准状况下4.48L气体。请思考:反应过程中,失去电子的物质的量为多少?被还原的HNO3为多少摩尔?未被还原的HNO3为多少摩尔?硝酸的物质的量浓度为多少?4.48L气体的成分有哪些?各是多少L?768提示:(1)n(e-)=n(Cu)X2=~6^X2mol=0.24mol。(2)n(被还原(2)n(被还原HNO3)=n(气体)=4.48L22.4L・mol—1=0.2mol,n(未被还原HNO3)=n(Cu)X2=0.12molX2=0.24mol。n(HNO3)=0.2mol+0.24mol=0.44mol,c(HNO3)=c(HNO3)=0.44mol0.05L=8.8mol^L—1o⑷成分为no2、no,根据电子守恒和氮原子守恒可知f4.48n(NO)+n(NO2)=22"^mol、3n(NO)+n(NO2)=0.24moln(NO)=0.02mol,n(NO2)=0.18mol,故V(NO)=0.448L,V(NO2)=4.032L。[核心突雀1•硝酸的强氧化性HNO3中的+5价氮元素具有很强的得电子能力。硝酸的浓度越大,反应温度越高,其氧化性越强。硝酸与金属的反应除Au、Pt等少数金属外,硝酸几乎可以氧化所有的金属,如3Ag+4HNO3(稀)===3AgNQ+N0f+2H2O。活泼金属与硝酸反应不生成h2,硝酸的浓度不同,还原产物不同,可能是N02、N2o、NO、N2、NH+等。不活泼金属与硝酸反应的模板为金屆MM(NO3h浓础務-表现氧代性PH3O农现醴性Nf)常温下,浓硝酸能使Fe、Al钝化。加热时可以与Fe、Al发生反应。⑵硝酸与非金属的反应①反应规律:非金属单质+浓硝酸f最高价氧化物或其含氧酸+no2t+H2O;实例:C+4HNO3(浓)====£O2t+4NO2f+2H2O。硝酸与还原性化合物的反应硝酸的强氧化性还表现在可以氧化具有还原性的化合物或离子,如HI、HBr、SO2、Fe2+、FeO、Br-、I-、S2-、SO]-等均能被HNO3氧化。(4)铁与稀硝酸反应,先生成Fe(NO3)3,若Fe过量,Fe(NO3)3再与Fe反应生成Fe(NO3)2。硝酸与金属反应的计算(1)电子守恒法:硝酸与金属反应属于氧化还原反应,氮原子得到的电子总数等于金属原子失去的电子总数。原子守恒法:硝酸与金属反应时,反应前硝酸中的NO亍一部分仍以NO亍的形式存在,一部分转化为还原产物,这两部分中N的物质的量之和与反应消耗的硝酸中N的物质的量相等。电荷守恒法HNO3过量时,反应后溶液中(不考虑OH-)根据电荷守恒有c(NO-)=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金属离子)。利用离子方程式计算硝酸与硫酸混合液跟金属的反应,当金属足量时,不能用硝酸与金属反应的化学方程式计算,应用离子方程式计算,因为生成的硝酸盐中的NO-与硫酸电离出的H+仍能继续与金属反应。如金属铜与混酸的反应方程式为3Cu+8H++2NO-===3Cv2++2NO£+4^0。微专题2常见气体的实验室制法气体制备及其性质探究的基本流程发生净化干燥性质收集吸收装置f装置f装置f探究f装置'装置常见气体的发生装置⑴固+固一△-气(如制02、NH3等)⑵固+液一f气(如制h2、o2、co2、so2、no2、NO等)⑶固+液一气(如制ci2、SO2等)
CO等。CO等。类型液态吸收剂固态吸收剂固态吸收剂固体吸收剂,加热¥装置UIIIIII4•常见气体的收集方法排水法:收集难溶于水的气体,如02、h2、n2、no、排液法:收集难溶于所选溶液的气体,如Cl2用排饱和食盐水法收集。向上排空气法:收集气体密度比空气的大且相差较大的气体,如Cl2、CO2、no2等。向下排空气法:收集气体密度比空气的小的气体,如CH4、H2、NH3等。5.尾气处理装置(如下图a、b、c)撚冰收集式撚冰收集式abc注意:吸收式装置要注意防倒吸。第三节无机非金属材料一、硅酸盐材料无机非金属材料一般含有硅氧元素,具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点,以及特殊的光学、电学等性能。硅酸盐的结构在硅酸盐中,Si和O构成了硅氧四面体,Si在中心,O在四面体的4个顶角;
许多这样的四面体还可以通过顶角的0相互连接。其结构示意图为2.硅酸盐材料产品原料主要设备主要成分用途陶瓷黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)—硅酸盐建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等玻璃(普通)纯碱、石灰石、石英砂玻璃窑Na2SiO3、CaSiO3、建筑材料、光学仪器、各种器皿、高强度复合材料等水泥石灰石、黏土、适里石膏水泥回转窑硅酸盐建筑和水利工程微点拨:由原料和玻璃的成分及反应条件“熔融”,可知反应的化学方程式高温,SiO2+Na2CO3=====Na2SiO3+CO2t高温,SiO2+CaCO3=====CaSiO3+C02t二、新型无机非金属材料硅和二氧化硅(1)硅元素的存在与结构存在原子结构示意图周期表中位置含量存在形态地壳中居第二位氧化物和硅酸盐第三周期、第WA族(2)单质硅的制备
粗硅的制取粗硅的提纯S10,+2C=Si(fi)+2C0t粗硅的制取粗硅的提纯粗硅与HC1反应SiHCl^+比H^OT-SjHCL+h;=Si(^E)+3HC1硅和二氧化硅的用途用途空产光导纤维硅太阳能电池计算机等的芯片用途空产光导纤维硅太阳能电池新型陶瓷(1)新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系,在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。碳化硅(SiC)俗称金刚砂,碳原子和硅原子通过共价键连接,具有类似金刚石的结构,硬度很大,可用作砂纸和砂轮的磨料。碳化硅还耐高温,可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等。碳纳米材料碳纳米材料在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。富勒烯富勒烯结构特点由碳原子构成的一系列笼形分子的总称应用代表物C^开启碳纳米材料研究和应用的新时代碳纳米管由石墨片层卷成的管状物,具有纳米尺度的直径用于生产复合材料、电池和传感器等只有一个碳原子直径厚度的单层应用于光电器件、超级电容器、石墨烯石墨电池和复合材料等高纯硅的制备与重要硅的化合物的性质
高纯硅的工业制备原理流程图[按心突確硅及其重要化合物的主要性质[按心突確rEjci..o,反应生成5iq-hsio⑴勺一占NhOH溶液反应:Si+2NaOH+H^O^N^SiO,十H,fL酸性氧化物:2NaOH+SiO,=NaSiO,+H、02J2—与氢氟酸反应:SiQ+4HFSiFj亠+2比01-与E反应:十2仁聖工Si十2COfL其水溶液称为水玻璃(4)Hz(4)HzS1O3—与co帆0反应:阻观+C02+Hz0^=Na,CO3+H.SiO,I—[九弱酸:酸性比H.CO,弱—与NaOH反应:HSiO,+2NaOH^=2jN^SiO.十2H,0一加热分解:H2SiO3=Sio2+H^O可用于玻璃制点拨:(1)氢氟酸不能用玻璃试剂瓶保存,氢氟酸能腐蚀玻璃,品蚀刻花纹。可用于玻璃制⑵强碱溶液不能用玻璃塞试剂瓶保存,应用橡胶塞。水玻璃在空气中变质生成沉淀。
微专题3常见无机物间的相互转化常见无机物之间的转化关系钠及其化合物NaHCOj§NajCtKj2.2.铁及其化合物广广FP=Fe(0H)a亠FeOui」F小二Fe(OII)i-^FeiOs―H13.3.铝及其化合物A1AlA1Al强、/*AbOiA1(OH)3AlOi4.氯及其化合物NaClOn5.硫及其化合物h4.氯及其化合物NaClOn5.硫及其化合物h2」NaCl—HC1*―CljHiS-^S虫HiS-^S虫S02—SOs—^H2SO4026.氮及其化合物NilaNiJKno6.氮及其化合物NilaNiJKnoq*闯02竺]【no02\7.硅及其化合物SiOaHClSiOaHCl
wotNa2SiOjNa2SiOj»ILSiOj实验活动4用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子[实验目的]用化学沉淀法去除粗盐中的Ca2+、Mg2+和SO;-。熟练掌握溶解、过滤、蒸发等操作,认识化学方法在物质分离和提纯中的重要作用。[实验用品]托盘天平、药匙、量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、漏斗、滤纸、蒸发皿、坩埚钳、铁架台(带铁圈)、石棉网(或陶土网)、酒精灯、火柴。粗盐、蒸馏水、0.1粗盐、蒸馏水、0.1ol/LBaCl2溶液、20%NaOH溶液、饱和Na2CO3溶液、6mol/L盐酸、pH试纸。[实验步骤]实验操作流程[问题和讨论实验操作流程[问题和讨论]步骤(1)中玻璃棒的作用是什么?提示:搅拌、加速粗盐溶解。步骤(2)中表明SO4-沉淀完全的操作方法是什么?提示:静置,取上层清液少量,继续滴加BaCl2溶液,若溶液不出现浑浊则表明沉淀完全。步骤(3)、(4)沉淀的离子有什么?提示:步骤(3)沉淀Mg2+,步骤(4)沉淀Ca2+和Ba2+。步骤⑶与步骤⑷可以颠倒顺序吗?有什么原则?提示:可以颠倒顺序,Na2CO3溶液加入必须在加BaCl2溶液之后。过滤用到的玻璃仪器有哪些?其中玻璃棒作用是什么?
提示:漏斗、烧杯、玻璃棒,引流。6.步骤(5)与步骤(6)可以颠倒顺序吗?为什么?提示:不可以,若颠倒,前面生成的沉淀Mg(OH)2、CaCO3、BaCO3又溶解引入杂质离子。7.蒸发NaCl溶液时,何时停止加热?蒸发时玻璃棒有什么作用?提示:当蒸发皿中出现较多固体时,停止加热,利用余热蒸干。搅拌。8.除杂时,每次所加试剂都要略微过量,为什么?提示:使被除去的离子充分反应。实验活动5不同价态含硫物质的转化[实验目的]1.通过实验加深对硫及其化合物性质的认识。2.应用氧化还原反应原理实现不同价态含硫物质的转化。[实验用品]试管、托盘天平、量筒、酒精灯、铁架台、试管架、橡胶塞、乳胶管、胶头滴管、玻璃导管、石棉网(或陶土网)、玻璃棒、药匙、棉花、镊子、火柴。浓硫酸、铜片、硫粉、铁粉、Na2S溶液、酸性KMnO4溶液、NaOH溶液、H2SO3溶液、品红溶液。[实验步骤]HSO溶液(l)Na2S溶液一―一——^现象为有淡黄色沉淀生成,同时还有少量臭鸡蛋气体生成。(2)Na2S(2)Na2S溶液酸性KMnO—————4现象为紫色溶液褪去。(1)Cu与浓硫酸共热产生的气体通入品红溶液,现象为品红溶液褪色,说明生成了S02O(2)SO2尾气可以用NaOH溶液吸收,其反应离子方程式为SO2+2OH-===SO3-+h2o。将硫粉与铁粉均匀混合置于石棉网(或陶土网)上,用灼热的玻璃棒触及混合粉末的一端,当混合物呈红热状态时,移开玻璃棒,现象是混合物继续保持红热并燃烧。[问题和讨论]步骤1实验涉及了哪些硫的价态变化?-20寻40-20提示:*宀「步骤2中涉及化学反应中,浓硫酸体现了哪些性质?提示:酸性和强氧化性。步骤2中的反应,当Cu过量,H2SO4能完全反应吗?为什么?提示:不能。因为反应过程中,浓硫酸变为稀硫酸,Cu与稀硫酸不反应,故不能完全反应。步骤3反应中Fe变成多少价?写出反应的化学方程式。提示:+2价,Fe+S=====FeS。第六章化学反应与能量第一节化学反应与能量变化第1课时化学反应与热能―、化学反应与热能实验探究向Mg与稀盐酸反应的溶液中插入温度计,温度计显示的温度升高,说明该反应为放热反应。将20gBa(OH)2・8H2O晶体粉末与10gNH4Cl晶体混合放入烧杯中,将烧杯放在滴有几滴水的木片上。用玻璃棒快速搅拌,闻到有刺激性气味时用玻璃片盖上烧杯,用手触摸杯壁下部感觉冰凉,烧杯与木片间有结冰现象,说明该反应为吸热反应。
放热反应与吸热反应(1)放热反应:释放热量的化学反应,如活泼金属与酸的反应,燃烧反应,中和反应等。吸热反应:吸收热量的化学反应,如氢氧化钡与氯化铵的反应,盐酸与碳酸氢钠的反应,灼热的炭与二氧化碳的反应。有的化学反应需要加热,该反应是否为吸热反应?有的化学反应在常温下能够进行,该反应是否为放热反应?提示:都不一定;原因是化学反应放热还是吸热取决于反应物和生成物具有总能量的相对大小,与反应是否需要加热无关。二、化学反应存在能量变化的原因从化学键的变化理解——主要原因反应物IH反应物IH化学銀断製施出龍业从物质储存化学能的角度理解(1)放热反应可以看成是反应物所具有的化学能转化为热能释放出来。(1)放热反应可以看成是反应物所具有的化学能转化为热能释放出来。⑵吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存”。三、人类对能源的利用利用的三个阶段柴草时期——树枝杂草化石能源时期煤、石油化石能源时期煤、石油、天然气多能源结构时期太阳能、氢能、核能、海洋能、风能、地热能等多能源结构时期太阳能、氢能、核能、海洋能、风能、地热能等化石燃料利用过程中亟待解决的两方面问题⑴一是其短期内不可再生,储量有限;(2)二是煤和石油产品燃烧排放的粉尘、S02、NOx、CO等是大气污染物的主2X要来源。在燃料利用过程中,节能的主要环节燃料燃烧阶段——可通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的燃烧效率;能量利用阶段——可通过使用节能灯,改进电动机的材料和结构,以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用,有效提高能源利用率。新能源特点:资源丰富、可以再生、对环境无污染等。人们比较关注的新能源:太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。化学反应中能量变化的原因悄境探究]利用化学键的能量变化可粗略计算化学反应过程中的能量变化。以反应H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)为例:436LJ—一^+放出能港431kJ436LJ—一^+放出能港431kJ+431灯1.断裂1molH—H键形成2molH和1molCl—Cl键形成2molCl,能量有什么变化?数值为多少?提示:吸收能量。数值为(436+243)kJ=679kJ。2.2molH与2molCl形成2molH—Cl,能量有什么变化?数值为多少?提示:放出能量。数值为2X431kJ=862kJ。molH2与1molCl2生成2molHC1气体,能量有什么变化?数值为多少?提示:放出能量。数值为2X431kJ-(436kJ+243kJ)=183kJ。molH2(g)与1molCl2(g)具有的总能量和2molHCl(g)具有的总能量谁高?提示:1molH2(g)与1molCl2(g)具有的总能量较高。1.放热反应与吸热反应的比较放热反应吸热反应形成原因反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量与化学键强弱的关系生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量反应过程图示fS中抨:bin晋甌SWfWi铲。医宜过程示例金属与水或酸的反应燃烧反应中和反应大部分化合反应Ba(OH)2・8H2O与NH4Cl反应C与H2O(g)、CO2的反应大部分分解反应2•化学反应遵循的两条基本规律(1)质量守恒定律:参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。(2)能量守恒定律:一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量,但体系包含的总能量不变。第2课时化学反应与电能一、化学能转化为电能火力发电火力发电原理:通过化石燃料燃烧时发生的氧化还原反应,使化学能转化为热能,加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机,带动发电机发电。间接实现了化学能转化为电能。能量转换过程:化学能燃料燃烧热能蒸汽轮机机械能――机电能。其中能量转换的关键环节是燃烧(氧化还原反应)。化学能直接转化为电能原电池(1)实验探究ZnCu现象:Zn片上有气泡产生,Cu片上无气泡产生离子方程式:Zn+2H+==且t+Zn2+现象:Zn片溶解,Cu片上有大量气泡产生,电流表指针偏转<电极反应:Zn极:Zn—2e-===Zn2+aCu极:2H++2e-===H,t2总反应:Zn+2H+===H,t+Zn2+2结论:导线中有电流通过,化学能转化为电能⑵原电池定义:把化学能转化为电能的装置叫原电池。原理:负极:发生氧化反应,电子流出。正极:发生还原反应,电子流入。
思琴在Zn—H2SO4—Cu形成的原电池中,H+、SO4-如何移动?思琴提示:H+向正极移动,SO2-向负极移动。原电池的生活示例——水果电池水果电池中,水果的作用是提供电解质溶液。水果电池中,选择电极材料时应注意两电极不能相同,其中有一电极为活泼金属如Al、Fe等,另一电极可以是Cu片或石墨棒等。二、常见的化学电源锌锰干电池结构:锌锰干电池是以锌筒作负极,石墨棒作正极,在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质溶液。原理:锌锰干电池属于一次性电池,放电之后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)。负极发生的电极反应为Zn—2e-===Znz+,正极发生的电极反应为2MnO2+2NH++2e-===Mn2O3+2NH3t+H20o充电电池充电电池属于二次电池。有些充电电池在放电时所进行的氧化还原反应,在充电时可以逆向进行,生成物重新转化为反应物,使充电、放电可在一定时间-T放内循环进行。充电电池中能量的转化关系是化学能==充电■电能。常见充电电池:铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。发展中的燃料电池-种将燃料〔如童气、卬烷、乙颦和氧化剂(如氧弋)的生学能直接转化为鬼傩的电化学反应装蛙燃料巾.池能竝转化率町且达到和魅駁上
再同反应物不是储存在起池内部,而是1从外部握供生活中电动车、手机的电池属于次电池还是二次电池?生活中电动车、手机的电池属于次电池还是二次电池?提示:电动车、手机的电池都可以反复充电使用,都属于二次电池。原电池的工作原理及电极反应式书写:实验探究]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?用石墨棒取代铜片进行上述实验呢?提示:电流表指针均不发生偏转。用导线将电流表分别与锌片、铜片相连接,然后将锌片、铜片插入稀硫酸溶液中,预测你可能观察到的现象是什么?用石墨棒取代铜片进行上述实验呢?提示:锌片逐渐溶解,铜片表面有气泡生成,电流表指针发生偏转。用石墨棒取代铜片进行上述实验,现象是锌片逐渐溶解,石墨棒表面有气泡生成,电流表指针发生偏转。将第2题装置中的稀硫酸用乙醇溶液替换,电流表指针还会发生偏转吗?提示:乙醇是非电解质,不导电,因此电流表指针不发生偏转。第2题中锌片发生什么反应?是什么极?写出电极反应方程式。提示:氧化反应,负极,Zn—2e-===Zri2+5•根据第1、2、3题可知,构成原电池的条件有哪些?提示:⑴具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属);两电极均插入电解质溶液中;电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。有一个能自发进行的氧化还原反应。核心突破原电池的工作原理有电渣产生—卑]一罷罟电解瞬我两反应:正极还原反应;负极氧化反应。⑵三方向:①电流方向:正极f负极;电子流动方向(导线中):负极f正极;阴、阳离子移动方向(电解质溶液中);阳离子:负极f正极;阴离子:正极f负极。
确定原电池正、负极应注意的问题构成原电池的两电极材料不一定都是金属,两极材料可以为导电的非金属,例如石墨。两极材料可能参与反应,也可能不参与反应。两个活泼性不同的金属电极用导线连接,共同插入电解质溶液中不一定构成原电池,必须有一个能自发进行的氧化还原反应。在判断原电池正、负极时,既要考虑金属的活泼性强弱也要考虑电解质溶液性质。如Mg—Al—HC1溶液构成的原电池中,负极为Mg;但是Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中,负极为Al,正极为Mg。对于Cu—Fe(或Al)—浓硝酸构成的原电池中,负极为Cu。电极反应式书写的一般步骤类似氧化还原反应方程式的书写列物质_(负极发生氧化反应[参加反应的微粒标得失一(圧极发生还原反应L和得失电子数育环境
配守恒「在电解质溶液的环境中要生成稳定的电
槻产物•即H\OH、耳育环境
配守恒、反应遵守电倚守卫、质量W■亘、电子守•直两式加验总式两式加验总式—两电极反应弍相如,与总反应式对照验证婕雅虑£原电池原理的应用[问题探究1.锌与H2SO4反应制H2时向溶液中加少量CuSO4后为什么反应速率加快?提示:锌置换出铜构成原电池。“A—稀硫酸一B”形成的原电池中,B为正极,则金属A、B的活泼性谁较强?提示:A较强。
3.根据反应:Zn+CuSO4==Cu+ZnSO4,设计简单原电池装置图(注明电极材料和电解质溶液)[核心突破原电池原理三个应用加快反应速率:如实验室制h2用粗锌与酸反应。比较金属的活泼性:原电池中一般负极金属比正极金属活泼。设计原电池(1)依据:已知一个氧化还原反应,首先分析找出氧化剂、还原剂,一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化),氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。(2)选择合适的材料电极材料:电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料,或者在该氧化还原反应中,本身失去电子的材料。电解质溶液:电解质溶液一般能与负极反应。第二节化学反应的速率与限度第1课时化学反应的速率一、化学反应速率表示方法:化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量(均取正值)来表示。2.表达式:2.表达式:v=刍,单位mol/fL-min)或mol/(L・s)。3.示例:某反应的反应物浓度在5min内由6mol/L变成了2mol/L,则以该反应物浓度的变化表示的该反应在这段时间内的平均反应速率为0.8_mol/(L・min)。点拨:(1)无论是用某一反应物表示还是用某一生成物表示,其化学反应速率
都取正值,而且是某一段时间内的平均速率,不是某一时刻的瞬时速率。在一定温度下,对于固体和纯液体物质来说,其单位体积里的物质的量不会改变,即它们的物质的量浓度为常数,故一般不用固体或纯液体物质来表示反应速率。二、影响化学反应速率的因素调控化学反应速率的意义例如,我们希望反应速率变慢的反应有食物的变质、橡胶和塑料的老化、金属的锈蚀等。例如,我们希望反应速率变快的反应有氨、硫酸等化工产品的生产等。化学反应速率的影响因素一般条件下,当其他条件相同时,浓度:增大反应物浓度,化学反应速率壇大。温度:升高温度,化学反应速率增大。压强:对于气体参加的反应,增大压强(减小容器容积),气体反应物浓度增大,化学反应速率增大。催化剂:催化剂可以改变化学反应速率,一般加快反应速率。其他:反应物状态、固体的表面积、溶剂、光照等。化学反应速率的有关计算一一“三段式”[问题探究在一定条件下,向2L密闭容器中充入2molN2和4molH2发生反应N2(g)+3H2(g)—2NH3(g),10min时测定生成NH31mol,则用N2、H2、NH3表示的平均反应速率分别为多少?三者之比为多少?[提示[提示]N2(g)+n(始)2mol△n0.5mol10min时1.5mol3H2(g)2NH3(g)4mol01.5mol1mol2.5mol1mol八0.5mol所以v(N2)=2LX10min=0.025mol/(L^min)°(H2)=2lx10min=0.075mol/(L^min)o(NH3)o(NH3)=1mol2LX10min=0.05mol/(L・min)核心哭破正确理解化学反应速率(1)崔冋一化学反应冋的樹丿或我示的反应速率可能不何.但逹£和同.放描述反应速卒时必緬茹•軻具悴的购质■:f―—777\(2)固怵或匏敕悴的锻度记为常数,af=o..』倉丄「悯比不甲周牡或範潘休表示化学歴应速札(対也洋反应壺率見一段时间内的平均氏应連乐”面不是B0时速申*(.4}用不同匣应制去乔化学反应速审压山ft学反应運牢之比=物质的笊帘业蛮址豈出鞫质的吐交化之出■址学计啟敌之此,2.“三段式”解答模板写出有关反应的化学方程式。找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。⑶根据已知条件列方程式计算。例如,反应mA+nBpCt0s/(mol・L-1)ab0转化/(mol・L-1)Xnxmpxmt1s/(mol・L-1)a—xnxbmpxmn.X贝廿:o(A)=_mol・L—1・s_1、t1_t0o(B尸nxm(to(B尸nxm(t1—10)mol•L—1•s—1、o(C尸px
m(t1—10)mol•L—1•s—1。xa⑴匕"00%。反应速率大小比较的两种方法同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同,比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小,还要进行一定的转化:换算成同一物质、同一单位表示,再比较数值大小。比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应aA+bB一:cC,要比较v(A)与v(B)的相对大小,即比较:)与'詁的相对大小,若'詁,则用v(A)表示的反应速率比用v(B)表示的反应速率大。疋菽难点込影响化学反应速率的因素1.温度对化学反应速率的影响实验操作①/;,f③C彥規釘试管中均为2mL5%的H2O2溶液,同时滴入2滴FeCl3溶液实验现象①产生气泡速率最慢②产生气泡速率较快③产生气泡速率最快实验结论其他条件相同时,升高温度,化学反应速率增大,降低温度,化学反应速率减小2•催化剂对化学反应速率的影响实验操作L1VCI,=H/lb丫;」粉末匸HiQj③①实验现象①有少量气泡出现②产生大量气泡③产生大量气泡实验结论MnO2、FeCl3可以使Eh2o2分解的速率加快3•压强对化学反应速率的影响在一密闭容器中充入1molH2和1molI2,压强为p(Pa),并在一定温度下使其发生反应:H2(g)+I2(g)—2HI(g)。该密闭容器有一个可移动的活塞(如图所示)。向下压缩活塞,容器内气体压强如何变化?气体浓度如何变化?反应速率如何变化?提示:向下压缩活塞,气体压强增大,浓度增大,化学反应速率加快。保持容器的容积不变,向其中充入氦气(He),反应速率如何变化?提示:充入氦气,尽管压强增大,但反应物浓度不变,反应速率不变。保持容器内气体压强不变,向其中充入氦气(He),反应速率如何变化?提示:充入氦气,尽管压强不变,但容器的体积增大,反应物浓度减小,反应速率减小。[檢心璧影响化学反应速率的主要因素——内因反应物本身的性质决定反应速率的大小。影响化学反应速率的外界因素——外因浓度固体或纯液体的浓度为常数,所以增加其用量时,化学反应速率不变。增大固体的表面积或将固体溶于一定溶剂,能增大化学反应速率。温度:对任何反应,升高温度,反应速率增大。催化剂:一般地,使用催化剂能大大加快反应速率。⑷压强压强对反应速率的影响,是通过改变气体的浓度来实现的,故一般意义上的增大压强是指压缩气体的体积。对无气体参加的化学反应,改变压强时,化学反应速率基本不变。女口MgO+2HCl===MgCl2+H2Oo对有气体参加的反应,压强对化学反应速率的影响可简化理解为变J物质浓度改度f反应速率改变压强改变物质浓度不变-反应速率不变一引起引起a.恒容时:增大压强体积缩小反应速率增大。b.气体反应体系中充入惰性气体(不参与反应)时对反应速率的影响恒容:充入“惰性气体”一-总压增大一反应物浓度不变一-反应速率不变。恒压:充入“惰性气体”一-体积增大一反应物浓度减小一-反应速率减小。第2课时化学反应的限度化学反应条件的控制―、化学反应的限度可逆反应概念:在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。特点:①反应不能进行到底;在一定条件下反应物与生成物同时存在;正、逆反应方向同时进行。化学平衡化学平衡的建立①浓度对速率的影响的角度:在一定条件下,向反应容器中加入N2和H2,发生反应:-2NH3o浓度速率变化o、o关系正逆开始反应物浓度最大o最大正o>o正—逆生成物浓度最小o最小逆变化反应物浓度减小o减小正o>o正—逆生成物浓度增大o增大逆平衡反应物浓度不变o不变正o=oHO正—逆生成物浓度不变o不变逆②利用速率一时间(ot)图像分析(如图):0时间
0时间化学平衡状态的概念:在一定条件下,当反应进行到一定程度时,正反应速率与逆反应速率相等,反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变,达到一种表面静止的状态,称之为化学平衡状态,简称化学平衡。化学反应的限度是指可逆反应在一定条件下所能达到或完成的最大程度,即该反应进行的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率。(已被转化的反应物)n(初始反应物)(已被转化的反应物)n(初始反应物)X100%。影响因素:改变反应条件,可以在一定程度上改变该反应的化学平衡状态。思考化学反应达到平衡时,浓度不再改变,反应停止了吗?为什么?思考提示:没有停止,因为v=v丰0。正逆二、化学反应条件的控制化学反应条件的控制目的:促进有利的化学反应,抑制有害的化学反应。基本措施改变化学反应速率:改变反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强、固体的表面积以及催化剂的合理使用等。②改变可逆反应进行的限度:改变可逆反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强等。考虑因素:控制反应条件的成本和实际可能性。提高煤的燃烧效率(1)煤燃烧时,将煤块粉碎成煤粉目的是增大与空气中02的接触面积,煤粉燃烧更充分,反应速率快;通入适当过量的空气可以使煤粉充分燃烧,生成co2,放出更多的热量;若空气不足,会造成煤燃烧不完全,生成co,产生热量减少,且会造成污染。选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料的主要目的是防止热量散失。充分利用煤燃烧后的废气中的热量可采取的措施是将燃烧后的废气通过热交换装置,供其他方面使用。思考根据合成氨的反应特点,温度越低,压强越大,氨的产率越高,为什么合成氨采用压强为10MPa〜30MPa、温度为400〜500°C条件下进行?
思考提示:在合成氨的化工生产中,需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。合成氨的生产在温度较低时,反应速率小,一定时间内生成的NH3少;压强越大,对动力和生产设备的要求越高。综合考虑采用此条件进行。化学平衡状态的特征与判定[问題探究1.一定温度下,在定容的密闭容器中进行反应:N2+3H2—2NH3。下列说法能说明反应达到的平衡状态的是(填序号)。①c(N2①c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2②c(H2)保持不变③压强不再改变密度不变⑤v(N2):v(H2)=1:3⑥v正(N2)=v逆(N2)⑦单位时间内生成1molN2同时生成2molNH3⑧气体的平均相对分子质量不变[答案]②③⑥⑦⑧一定温度下,恒容密闭容器中发生反应:C(s)+H2O(g)—CO(g)+H2(g);下列说法证明反应达平衡状态的是(填序号)。①m(C)保持不变②H2的体积分数不变③气体的密度不变④气体的摩尔质量不变⑤压强不变⑥v(CO)=v(H2O)[答案]①②③④⑤[核心突破1.化学平衡状态的特征一一“五字诀”化学平衡状态的特征概括为逆、等、动、定、变,即⑥-化学平斟聊究的对象是呵逆反症I一这別化学平衡狀輕吋.正反屁盘卒刑建反应罐%11零IIt学焙是--种吉血誅止弑差但反应JF未爲止.是•內I动态平衡⑥一达到化学早衡状态后.各爼讯#陵保持车虫不随吋剛逐)一外■界無件岌生也变吋,麻平衡状态将枝打麒,押在新条件卜■建立斯的平Hi狀态化学平衡状态的判定正、逆反应速率相等①同种物质::严逆H0②不同种物质:v②不同种物质:v(A)_A化学计量数
可甘—B化学计量数各组分的浓度保持一定①各组分的浓度不随时间的改变而改变;各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。间接标志“变量不变”反应体系中的总压强不随时间的改变而变化(适用于反应前后气体体积不等的反应)。对于反应混合物中存在有颜色变化的物质的可逆反应,若体系中颜色不再改变,则反应达到平衡状态。全是气体参加的反应前后化学计量数改变的可逆反应,平均相对分子质量保持不变。对绝热密闭容器,温度保持不变。对恒压容器的非等体积气体反应,密度保持不变。利用“变量”与“不变量”来判断化学平衡状态选变量选定反应中“变量”,即随反应进行而变化的量,当变量不再变化时,反应已达平衡状态。常见的变量气体的颜色;②对于气体体积有变化的反应来说,恒压反应时的体积、恒容反应时的压强;③对于反应体系中全部为气体,且气体物质的量有变化的反应来说,混合气体的平均相对分子质量;④对于反应体系中不全部为气体的反应来说,恒容时混合气体的密度等。在利用~M、p、n(总)、p(总)判断时要注意反应特点和容器的体积变化问题。平衡转化率的有关计算
[典创异航(保留一位小数)。【典例】在一定温度下,发生反应:N2(g)+3H2(g)^2NH3(g),起始时,充入的N2和H2的物质的量分别是3.0mol和6.0mol,平衡时生成NH3的物质的量是2.4mol°已知容器的容积为(保留一位小数)。H2的转化率是。平衡时混合气体中N2的体积分数是.[解析]N2(g)+3H2(g)2NH3(g)起始3.0mol6.0mol0mol转化1.2mol3.6mol2.4mol平衡1.8mol2.4mol2.4mol3.6mol1.8mol(1)H2的转化率=60而X100%=60%。1.8mol⑵%的体积分数=(1.8+2.4匚24)molX100%~27・3%。[答案](1)60%(2)27.3%“三段式”突破平衡转化率计算模型mA(g)+nB(g)——pC(g)+qD(g)起始/mol转化/molmxnxpxqx平衡/mola转化/molmxnxpxqx平衡/mola~mxb~nxpxqx1.转化率:nxmx1.转化率:nxmx.…a(人)=百X100%,a(B)〒X100%°2•气体体积分数(物质的量分数)a_a_mxe(A)S+b+px+qx—mx—nx"00%'qxqx^(D)^a+b+px+qx-mx-nxX100%°微专题4控制变量法探究化学反应速率的影响因素科学研究中,对于多因素(多变量)的问题,常常采用只改变其中的某一个因素,控制其他因素不变的研究方法,使多因素的问题变成几个单因素的问题,分别加以研究,最后再将几个单因素问题的研究结果加以综合。这种变量控制的方法是科学探究中常用的方法。例如,探究温度对化学反应速率的影响时,控制浓度和其他影响因素相同;而比较不同浓度对化学反应速率的影响时,则控制温度和其他影响因素相同;最后综合得出影响化学反应速率的多种因素。常见考查形式以表格的形式给出多组实验数据,让同学们找出每组数据的变化对化学反应速率的影响。给出影响化学反应速率的几种因素,让同学们设计实验并分析各因素对化学反应速率的影响。解题策略确定变量:解答这类题目时首先要认真审题,找出影响实验探究结果的因素。定多变一:在探究时,应先控制其他的因素不变,只改变一种因素,探究这种因素与所探究问题的关系,然后按此方法依次分析其他因素与所探究问题的关系。数据有效:解答时注意选择的数据(或设置的实验)要有效,且变量统一,否则无法作出正确判断。典例导航【典例】下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据。实验序号金属质量/g金属状态c(H2SO4)/(mol・LT)v(h2so4)/mL溶液温度/°c金属消失的时间/s反应前反应后10.10丝0.550203450020.10粉末0.55020355030.10丝0.750203625040.10丝0.850203520050.10粉末0.85020362560.10丝1.050203512570.10丝1.05035505080.10丝1.150203410090.10丝1.150304440分析上述数据,回答下列问题:(1)实验4、5表明对反应速率有影响,,反应速率越TOC\o"1-5"\h\z大,能表明同一规律的实验还有。(2)仅表明反应物浓度会对反应速率产生影响的实验有。本实验中影响反应速率的其他因素还有,其实验序号是。实验中的所有反应,反应前后溶液的温度变化值(约15°C)相近,推测其原因:。[解析](1)比较实验4和5:金属质量相等,硫酸浓度相同,反应前溶液温度相同,粉末状金属比丝状金属反应快,这说明固体反应物的表面积对反应速率有影响,固体与液体的接触面积越大,反应速率越快。类似实验还有1和2。(2)其他条件相同,浓度不同的实验有实验1、3、4、6、8和实验2、5。(3)要表明反应温度对反应速率有影响,应控制其他条件相同,仅温度不同,如实验6、7和实验8、9。(4)由表中数据可知,金属质量相等,即一定质量的金属与足量的稀硫酸反应放出的热量相同。[答案](1)固体反应物的表面积表面积越大1、2(2)1、3、4、6、8和2、5(3)反应温度6、7和8、9(4)稀硫酸过量,等量的金属完全反应,放出的热量相等微专题5化学反应速率与平衡的图像分析化学反应速率与化学反应限度问题常以图像题的形式出现,在相关图像的平面直角坐标系中,可能出现的物理量有物质
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