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文档简介
绪
言绪言主题1原子结构与化学键主题2化学反应及其规律主题3溶液与水溶液中的离子反应主题4常见无机物及其应用主题5简单有机化合物及其应用主题6常见生物分子及合成高分子化合物全套可编辑PPT课件绪言通过初中化学课程的学习,我们知道化学是一门在原子、分子水上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的基础自然科学。人们通过化学科学来认识自然界中的物质同时也通过化学变化创造出了一个美轮美奂、五彩缤纷的人工世界。化学是推动人类社会进步的重要力量。绪言化学科学经历了漫长的发展过程。早在远古时代,我们的祖先开始用火之时,化学实践活动就开始了。随着时代的发展,人们在长期的生产和生活实践中逐渐学会了烧制陶瓷、冶金、造纸、酿酒等,由此积累了大量的化学实用知识和技能同时也发明了许多化学实验器具为近代化学的形成奠定了基础。绪言绪言进入20世纪,量子力学的诞生、放射性元素的发现、化学热力学与动力学研究的突破等推动了化学科学的飞速发展。化学研究逐渐呈现出由宏观向微观、由定性向定量、由静态向动态不断深入的研究趋势。与此同时,多种分析和测试物质结构的仪器和技术也相继出现,X射线衍射仪、质谱仪、核磁共振仪等精密实验仪器成为现代学研究的重要工具。绪言如今,化学已成为一门中心的、实用的和创造性的科学,在能源、环境、医药、国防、信息技术等方面发挥着越来越重要的作用。例如,以硅及其化合物为原料制造的芯片和光导纤维将人类带入信息时代,疾病诊断和药物研发为人类提供了健康保障,新型材料与高能燃料的研制助力人类实现了航天梦。绪言作为世界四大文明古国之一,我国的化学科学取得了辉煌的成就。火药、造纸、印染等工艺的发明和应用,《本草纲目》《天工开物》等书籍对化学知识经验的记载,都充分展现了我国古代人民的智慧。进入近代,1943年侯德榜发明的联合制碱法,享誉世界化工界。新中国成立后,我国化学基础理论研究和化学工业得到进一步发展。绪言化学科学在漫长的发展过程中积累了丰富的知识,也沉淀了化学家们认识、改造和应用物质的思想、观点和方法。实验是化学家们进行科学研究的重要工具,也是同学们学习化学的基本方法和途径。在化学科学研究中,化学家们从宏观和微观相结合的视角来认识和研究物质,这也是同学们学习化学的重要思维方式。绪言纵览人类发展的历史长河,元论是从钻木取火的石器时代到青铜时代、铁器时代,还是从化石燃料广泛应用的工业时代到计算机、互联网飞速发展的信息时代,是化学科学助力人类从蒙昧走向文明,是化学科学推动世界从荒芜驶向繁荣。拥抱化学,就是拥抱科学的未来!祝愿同学们通过化学课程的学习,能够学会用化学的知识和方法分析和解决实际问题,能够用化学的思维方式认识多姿多彩的物质世界、培养科学态度与社会责任感,在未来的职业生涯中乘风远航!谢
谢
观
看主题一原子结构与化学键主题一:原子结构与化学键我们生活在缤纷多彩的物质世界中。物质是由原子、分子、离子等微观粒子构成的。如水是由水分子构成的,食盐(主要成分为氯化钠)是由钠离子和氯离子构成的。那么这些微观粒子是怎样相互结合形成多种多样的物质的呢?主题一:原子结构与化学键原子的发现以及对微观粒子间相互作用的研究揭开了物质构成的奥秘F而元素周期律的发现则使人们能够系统地解释并预测元素的宏观性质。本主题将从原子结构入手介绍原子核外电子排布、元素周期律与元素周期表化学键等基本知识F认识物质结构与性质的关系及其在科学研究和生产实践中的应用。学习目标
认识原子的结构,的原子结构示意图。了解原子核外电子的排布规律,能画出1-20号元素化学是变化之学,化学改变世界的途径就是使物质发生化学变化。原子是化学变化中的基本微粒,在化学变化中不可再分。因此,想要探寻化学变化的奥秘,就必须深入认识原子。第1节:原子结构一、原子结构原子由带正电的原子核和带负电的核外电子构成。原子核很小,体积只占原子体积的几千亿分之一,它居于原子的中心,由更小的粒子一一质子和中子构成。通过表1-1可以看出一个质子带一个单位的正电荷,中子不带电;一个电子带一个单位的负电荷。整个原子呈电中性,这是因为核电荷数、质子数、核外电子数之间存在如下关系:第1节:原子结构一、原子结构由于电子的质量很小可以忽略不计,因此原子的质量主要集中在原子核上。质子和中子的相对质量都近似为1,原子核中质子数和中子数之和与原子的相对原子质量的数值接近。据此,人们把原子中质子数和中子数之和称为质量数用符号A表示。第1节:原子结构一、原子结构第1节:原子结构第1节:原子结构一、原子结构下图展示了氢元素的三种原子构成情况。仔细观察,比较他们之间的异同,你能得到那些结论?一、原子结构第1节:原子结构二、原子核外电子的排布我们知道,电子在原子核外的“巨大”空间里高速运动,其运动规律与宏观物体不同,并没有确定的方向和轨迹。现代物质结构理论认为,在含有多个电子的原子里,由于电子的能量不相同,它们运动的区域也不相同。通常,能量低的电子在离核较近的区域运动,而能量高的电子就在离核较远的区域运动。人们将这些不同的“区域”称作电子层,并分别用n=1,2,3,4,5,6,7或K,L,M,N,0,P,Q来表示,如图1-4所示。第1节:原子结构二、原子核外电子的排布为了方便,人们常用原子结构示意图表示电子的分层排布情况。图1-5所示为氧原子的原子结构示意图。第1节:原子结构二、原子核外电子的排布仔细观察图1-6可以发现,原子的核外电子排布是有一定规律的。它们总是尽可能地先从内层排起,排满一层后再排下一层。原子核外第n层最多能容钠2n2个电子最外层最多能容钠8个电子(当最外层为K层时,最多能容钠2个电子)。原子最外层有8个电子时,结构稳定(最外层是K层时,有2个电子即达到稳定结构)。这也意味着元素的性质与其原子的最外层电子数密切相关。第1节:原子结构二、原子核外电子的排布一般来说,稀有气体元素的原子最外层电子数为8(氮元素的原子最外层电子数为2),结构稳定,既不容易得到电子,也不容易失去电子,因而稀有气体元素化学性质不活泼·金属元素的原子最外层电子数大多少于4个,易失去电子形成阳离子,因此金属元素具有金属性(表现为原子的失电子能力);非金属元素的原子最外层电子多于或等于4个,易得到电子形成阴离子,因此非金属元素具有非金属性(表现为原子的得电子能力)。第1节:原子结构1.认识元素性质的递交规本及其内在原因,初步形成结构决定性质的观念2.了解元素周期表的结构,体会元素周期律(表)对化学科学和人类社会发展的重要价值。第2节:元素周期律学习目标从17世纪波义耳提出化学元素的概念至今,科学家已经发现了110多种元素。这110多种元素组成了上亿种物质。那么,这些元素之间是否存在着某种联系?这些元素的性质变化是否遵循着某种规律?在长期的科学研究和生产实践中,人们逐渐发现了元素之间的内在联系及元素性质的变化规律,并利用这些规律创造出了崭新的物质世界第2节:元素周期律一、元素周期律为了方便研究,化学家把元素按照核电荷数从小到大的顺序编号,这个序号称为元素的原子序数,其数值等于它的原子的核电荷数。通过分析原子序数为1-18的元素原子的核外电子排布可以发现,随着核电荷数的递增,元素原子最外层电子数重复出现从1递增到8的周期性变化(H、He除外)如图1-7所示。第2节:元素周期律一、元素周期律表1-2给出了1-18号元素的部分信息,请将表中内容填写完整,并运用作图的方法对表中内容进行比较、分析,看看还能从中找到哪些规律。第2节:元素周期律一、元素周期律通过分析比较我们可以发现:除了元素原子的最外层电子数之外,原子半径、元素的化合价等也都随着原子序数的递增而呈现周期性变化。第2节:元素周期律一、元素周期律不仅如此,化学家研究发现元素的金属性和非金属性也随原子序数的递增而呈现出一定的变化规律。下面我们就以11-17号元素为例来进行探究。第2节:元素周期律一、元素周期律实验探究:比较钠、镁、铝三种元素的会属性强弱第2节:元素周期律一、元素周期律第2节:元素周期律一、元素周期律实验表明:
钠、镁、铝三种金属单质在与水或酸反应时,反应的剧烈程度按钠、镁、铝的顺序逐渐减弱,这说明钠、镁、铝元素的金属性依次减弱。第2节:元素周期律一、元素周期律表1-3给出了硅、磷、硫、氯最高价氧化物对应水化物的酸性强弱,依据“方法导引”能得出什么结论?第2节:元素周期律一、元素周期律通过表1-3可以看出硅、磷、硫、氯四种元素的最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强,由此可以推断它们的非金属性依次增强。概括起来,对于11-17号元素,从左到右,元素的金属性逐渐减弱、非金属性逐渐增强。这是因为11-17号元素原子的核外电子层数相同,但从左到右,核电荷数依次增大,原子半径逐渐减小,元素原子的失电子能力逐渐减弱、得电子能力逐渐增强,因此元素的金属性逐渐减弱、非金属性逐渐增强。第2节:元素周期律一、元素周期律大量科学研究表明随着原子序数的递增,元素的原子半径、化合价、元素的金属性和非金属性均呈现周期性变化。人们将元素的性质随着原子序数递增而呈周期性变化的规律叫作元素周期律。元素周期律是元素原子的核外电子排布周期性变化的必然结果它深刻揭示了元素之间的内在联系。第2节:元素周期律二、元素周期表元素周期律揭示了元素之间的内在联系与变化规律。
作为元素周期律的具体表现形式,元素周期表的诞生使人们对物质世界的认识变得更加系统和规律,开创了化学科学的新纪元。第2节:元素周期律二、元素周期表1869年,俄国科学家门捷列夫在前人研究的基础上,将元素按照原子量(现称“相对原子质量”)由小到大的顺序排列,并分成几行,使化学性质相似的元素排在同一行中,从而制得了第一张元素周期表(图1-9)。第2节:元素周期律二、元素周期表此后,化学家对这张元素周期表进行了不断丰富和完善。如今的元素周期表有许多种,最常见的是依据元素周期律,将原子核外电子层数相同的元素按照原子序数递增的顺序从左到右排成行,将原子核外最外层电子数相同的元素按照电子层数递增的顺序自上而下排成列,如图1-10所示。第2节:元素周期律二、元素周期表第2节:元素周期律二、元素周期表元素周期表共有7个横行,每一个横行叫作一个周期。其中,第一周期最短,只有两种元素,第二、三周期各有8种元素。由于前三周期元素种类较少,因此被称为短周期,而第四至第七周期称为长周期。同一周期中元素原子的电子层数相同且电子层数与周期的序数相同。第2节:元素周期律二、元素周期表元素周期表共有18个纵列,每一个纵列叫作一个族(8、9、10三个纵列共同组成VIII族)。族有主族(用A表示)和副族(用B表示)之分,如IA族-VIIA族是主族,IB族-VIIB族是副族。而稀有气体由于其元素原子结构稳定,化学性质不活泼,以单原子形式存在,化合价通常为0,因此叫作0族。同一主族的元素原子最外层电子数相同,且最外层电子数与族序数相同。第2节:元素周期律二、元素周期表对于同周期元素(稀有气体元素除外)来说,原子的电子层数相同,从左至右,核电荷数依次增多,原子半径逐渐减小,金属元素原子失电子能力逐渐减弱,非金属元素原子得电子能力逐渐增强,因此,元素的金属性逐渐减弱、非金属性逐渐增强。这可以从11-17号元素的性质递变规律中得到证明。第2节:元素周期律二、元素周期表对于同周期元素(稀有气体元素除外)来说原子的电子层数相同,从左至右,核电荷数依次增多,原子半径逐渐减小,金属元素原子失电子能力逐渐减弱,非金属元素原子得电子能力逐渐增强,因此,元素的金属性逐渐减弱、非金属性逐渐增强。这可以从11-17号元素的性质递变规律中得到证明。第2节:元素周期律二、元素周期表同主族元素的性质也存在着递变规律例如,IA族中的金属元素鲤(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr)等被称为碱金属元素。实验表明从锂到铯,元素的单质越来越容易与水反应,这表明元素的金属性依次增强。又如,VIIA族中的非金属元素氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、腆(I)、砹(At)等被称为卤素。第2节:元素周期律二、元素周期表实验证明从氟到碘,元素的单质越来越难与氢气发生反应,这表明元素的非金属性逐渐减弱。这些性质都是由元素的原子结构决定的。同主族元素原子从上到下,尽管核电荷数依次增大,但核外电子层数依次增多,原子半径逐渐增大,元素原子的失电子能力逐渐增强、得电子能力逐渐减弱,所以元素的金属性逐渐增强、非金属性逐渐减弱。第2节:元素周期律二、元素周期表实验证明尽管同主族元素性质有所差异,但由于它们原子的最外层电子数相间,因此也具有相似的性质。如前所述,碱金属元素的单质都能与水反应,其最高价氧化物对应的水化物都具有较强的碱性等。第2节:元素周期律二、元素周期表我们可以在元素周期表中将元素的金属性和非金属性递变规律表示出来,如图1-11所示,分界线左侧是金属元素,右侧是非金属元素。第2节:元素周期律二、元素周期表实验证明尽管同主族元素性质有所差异,但由于它们原子的最外层电子数相间,因此也具有相似的性质。如前所述,碱金属元素的单质都能与水反应,其最高价氧化物对应的水化物都具有较强的碱性等。第2节:元素周期律二、元素周期表元素在周期表中的位置不仅反映了元素的原子结构特点,同时也反映了元素的性质特征。元素周期律和元素周期表为研究物质的性质、发现新元素、合成新物质等提供了重要指导。例如,门捷列夫依据元素周期律(表)成功预言了类铝(嫁)、类棚(统)和类硅(错)三种元素的存在;人们利用元素周期表中位置相近的元素具有相似的性质的规律,在金属元素和非金属元素的交界处寻找新型半导体材料,在非金属元素区域寻找制造出新品种农药的元素在过渡元素区域寻找制造优良的催化剂、耐高温和耐腐蚀合金的元素等。第2节:元素周期律二、元素周期表元素在周期表中的位置不仅反映了元素的原子结构特点,同时也反映了元素的性质特征。元素周期律和元素周期表为研究物质的性质、发现新元素、合成新物质等提供了重要指导。例如,门捷列夫依据元素周期律(表)成功预言了类铝(嫁)、类棚(统)和类硅(错)三种元素的存在;人们利用元素周期表中位置相近的元素具有相似的性质的规律,在金属元素和非金属元素的交界处寻找新型半导体材料,在非金属元素区域寻找制造出新品种农药的元素在过渡元素区域寻找制造优良的催化剂、耐高温和耐腐蚀合金的元素等。第2节:元素周期律二、元素周期表硅与半导体材料硅是化学性质稳定的半导体材料,主要用于制造芯片和太阳能电池。实际上,半导体器件的研制始于绪,后来才发展到了与其同族且位置相近的硅。自然界没有游离态的硅,硅元素主要以氧化物和硅酸盐的形式存在于沙子、土壤和地壳的岩石中。工业上一般通过焦炭在电炉中还原二氧化硅得到粗硅(含杂质),后将其提纯得到高纯硅。第2节:元素周期律二、元素周期表硅与半导体材料硅是化学性质稳定的半导体材料,主要用于制造芯片和太阳能电池。实际上,半导体器件的研制始于绪,后来才发展到了与其同族且位置相近的硅。自然界没有游离态的硅,硅元素主要以氧化物和硅酸盐的形式存在于沙子、土壤和地壳的岩石中。工业上一般通过焦炭在电炉中还原二氧化硅得到粗硅(含杂质),后将其提纯得到高纯硅。第3节:化学键1.知道微观粒子之间存在着相互作用,建立化学键的概念。2.认识离子键与共价键的形成过程知道离子化合物与共价化合物。3.理解化学反应的实质。学习目标学习目标目前人类发现和合成的物质已超过1亿种,这些物质归根结底都是由原子通过一定的方式相互结合形成的。那么,一个个小小的原子为什么能够相互结合,又是怎样结合形成了世界上如此丰富多彩的物质呢?第3节:化学键食盐是我们十分熟悉的物质,它的主要成分是氯化钠。下面,我们就以氯化钠的形成过程为例来探索物质构成的奥秘。学习目标一、离子键第3节:化学键钠和氯气在点燃的条件下反应,生成了氯化钠。从微观角度分析,这一反应过程是如何发生的呢?学习目标一、离子键第3节:化学键我们知道,金属钠是由钠原子构成的,氯气分子是由氯原子构成的,而氯化钠固体则是由带正电荷的钠离子(Na+)和带负电荷的氯离子(Cl一)结合形成的(图1-14)。学习目标一、离子键第3节:化学键依据钠原子和氯原子的核外电子排布,钠原子最外层电子数为1,容易失去1个电子达到8电子稳定结构;氯原子最外层电子数为7,容易得到1个电子达到8电子稳定结构。因此,在氯化钠的形成过程中,钠原子最外层的1个电子转移到了氯原子的最外层上,由此形成带正电荷的Na+和带负电荷的Cl-。这两种带相反电荷的离子通过静电作用结合在一起,从而形成了稳定的化合物一一氧化钠,如图1-15所示。学习目标一、离子键第3节:化学键如果用电子式(由元素符号及用于表示最外层电子的“·”或“×”组成的式子)来表示氯化铀的形成过程:学习目标一、离子键第3节:化学键人们将这种存在于阴、阳离子之间的强烈的相互作用称为离子键,由离子键结合而形成的化合物叫作离子化合物。通常,活泼的金属(如钾、钠、镁等)与活泼的非金属(如氯、澳、腆等)化合时,能形成离子键。绝大多数盐、强碱和活泼金属氧化物都是离子化合物,如KCl、NaOH、MgO等。学习目标一、离子键第3节:化学键观看氯化氢分子形成的动画,并运用原子结构的知识,从核外电子排布的角度出发,分析当氢原子与氯原子结合形成氯化氢分子时,其原子最外层电子发生了怎样的变化?学习目标二、共价键第3节:化学键与氯化铀的形成不同氢分子、氯分子、氯化氢分子等并不能通过原子间得失电子来形成。以氯分子为例进行分析,氯原子的最外层电子数为7,两个氯原子各获得1个电子才可达到最外层8电子稳定结构,而氯原子间又难以发生电子的得失。那么,它们是怎样结合在一起的呢?在这种情况下,两个氯原子各提供1个电子,形成一对共用电子,如此,二者就都能形成最外层8电子稳定结构。用电子式表示这一过程为:学习目标二、共价键第3节:化学键像氯分子这样原子之间通过共用电子所形成的强烈的相互作用叫作共价键。以共价键形成的化合物叫作共价化合物。非金属氢化物(如HCl、H20、NH3)、非金属氧化物(如CO2、S02)、含氧酸(如H2S04、HN03)、大多数有机化合物(如甲烷、乙醇)都是共价化合物。通常,在化学上用短线“一”表示1对共用电子,如氯分子可以表示为Cl-Cl、水分子可以表示为H-0-H。这种表示分子组成的方式称为结构式。学习目标二、共价键第3节:化学键通过对NaCl、Cl2形成过程的分析我们可以看到,原子结合成分子时原子之间存在着相互作用。人们把这种相邻原子之间的强烈的相互作用叫作化学键。离子键和共价键是两种常见的化学键。学习目标二、共价键第3节:化学键分子间作用力降温加压时气体会液化,降温时液体会凝固,这些事实表明分子之间也存在着相互作用,这种相互作用称为分子间作用力。荷兰物理学家范德华最早对其进行了研究,所以最初人们把这类分子间作用力称为范德华力。范德华力比化学键弱很多,它对物质的熔点、沸点等有重要影响。学习目标二、共价键第3节:化学键氢键是除范德华力之外的另一种分子间作用力。它比一般的范德华力强,但比化学键弱。水分子之间存在着氢键,且因态水中相邻水分子间通过氢键形成规则的网状结构,导致水分子间平均距离交大,因此,冰的微观结构中空隙较大,表现在宏观性质上即与等质量的液态水相比,冰的体积膨胀。结合信息资料,思考一下,冰为什么能浮在水面上?学习目标二、共价键第3节:化学键氢气与氯气反应可以生成氯化氢,而从化学键的角度来看,该反应包括H2和Cl2中的H-H和Cl-Cl两种旧化学键的断裂和H-Cl这一新化学键的形成。所以,化学反应的过程,本质上是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。学习目标二、共价键知识归钠一、原子结构与化学键质量数:质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。核外电子排布:电子是按照一定规律在不同的电子层上运动的,它总是尽可能地先从内层排起,排满一层后再填充下一层。离子键:存在于阴、阳离子之间的强烈的相互作用。共价键:原子之间通过共用电子所形成的强烈的相互作用。知识归钠二、元素周期律元素周期表是元素周期律的具体表现形式,元素的原子结构与元素在元素周期表中的位置、元素的性质紧密相关。学生实验:化学实验基本操作1.学会药品的取用、物质的加热等基本操作技能,形成良好的实验习惯。2.能识别常见易燃、易爆化学品的安全标识,了解防火与灭火常识。3.知道常见化学实验废弃物的处理方法,树立安全和环保意识。学习目标实验目的学生实验:化学实验基本操作1.药品的取用(1)固体药品的取用取用粉末状固体需使用药匙或纸槽,取用块状固体需使用镊子。取用时,首先将试管平放,再将盛有药品的药匙(纸槽)或夹持块状固体的镊子伸入试管中,然后将试管直立,使药品缓缓滑至试管底部。学习目标一、练习基本实验技能学生实验:化学实验基本操作1.药品的取用(2)液体药品的取用向试管中倾倒液体时应先取下瓶塞,并将其倒放在桌面上然后手心对着标签拿起瓶子,使瓶口紧靠试管口,再将液体缓缓倒入试管。用胶头滴管滴加液体时,胶头滴管应垂悬在试管口上方避免接触试管。用量筒量取液体时应使量筒倾斜且紧挨瓶口,缓缓倒入液体至接近所量刻度时将量筒放平,视线平视所量刻度,改用胶头滴管逐滴滴加直至达到所要量取的体积,注意视线要与量筒内凹液面的最低点保持水平。学习目标一、练习基本实验技能学生实验:化学实验基本操作学习目标一、练习基本实验技能学生实验:化学实验基本操作2.物质的加热液体加热时需注意试管中液体的体积不得超过试管容积的1/3,将试管夹夹持在离试管口约1/3处,使试管倾斜,随后将试管预热,加热过程中应不断上下稍稍移动试管。学习目标一、练习基本实验技能学生实验:化学实验基本操作2.物质的加热固体加热时应先放置好酒精灯,然后根据酒精灯火焰高度将盛有药品的试管固定在铁架台上,试管口应略向下倾斜;加热时先将试管均匀加热,然后将酒精灯固定在有药品的部位加热。学习目标一、练习基本实验技能学生实验:化学实验基本操作安全提示!!1.在使用酒精灯前务必认真检查酒精灯内酒精的量一般控制在酒精灯容量的1/3至2/3。切忌向燃着的酒精灯内添加酒精,也不能用燃着的酒精灯点燃另一个酒精灯。2.给试管中液体力口热时切忌将管口对准自己或他人,避免液体沸腾溅出伤人。不要碰触刚加热完的试管,以免烫伤。学习目标一、练习基本实验技能学生实验:化学实验基本操作探究碳酸钙的热稳定性实验用品:碳酸钙粉末,石灰水,试管,烧杯,药匙,酒精灯,导管,橡胶塞,铁架台。实验步骤:1.取适量碳酸钙粉末于干燥洁净的试管中,再向烧杯中倒入一定量的澄清石灰水。按照自下而上、从左到右的顺序组装好实验装置(如图所示),然后用酒精灯加热试管,观察并记录实验现象。2.实验结束后,先将导管从液体中移出,再熄灭酒精灯,以防止出现倒吸学习目标二、探究实验训练学生实验:化学实验基本操作化学品具有各种各样的性质,其中一些性质可能会带来危险,如燃烧、爆炸、腐蚀、毒害等。为了避免危险的发生,我们需要认识一些化学品安全使用标识。学习目标三、认识化学晶安全使用标识学生实验:化学实验基本操作1.着火实验室一旦发生火情,应立即切断电源,并将附近的可燃物移走,防止燃烧继续扩大。如果火势不大,可用石棉布、湿抹布等材料盖灭;若火势较大,应选择合适的灭火器进行灭火,并及时与消防部门联系。学习目标四、了解实验室突发事件应对措施学生实验:化学实验基本操作安全提示!!1.实验室应时刻准备好灭火物品,包括灭火器、灭火沙、防火毯飞石棉布等,进入实验室后应认真观察,了解这些灭火物品的摆放位置和使用方法。2.灭火应在确保自身安全的情况下进行。如果身上衣物不慎着火,应立即将其脱掉,并浸入水中或用湿布盖灭;若燃烧面积较大且不易脱掉,需躺在地上翻滚以达到灭火效果。学习目标四、了解实验室突发事件应对措施学生实验:化学实验基本操作2.烫伤或烧伤烫伤或烧伤时,较轻微的情况下可用洁净冷水做降温处理,然后涂上烫伤药膏(若出现水泡,尽量不要弄破);情况严重需及时就医。学习目标四、了解实验室突发事件应对措施学生实验:化学实验基本操作3.酸或碱等腐蚀性药品灼伤若不慎被酸灼伤,应立即用大量水冲洗,然后用3%-5%的NaHC03溶液冲洗;若不慎被碱灼伤,应立即用大量水冲洗,然后涂抹1%的硼酸。学习目标四、了解实验室突发事件应对措施学生实验:化学实验基本操作化学实验中产生的废气、废液、废渣(简称“三废”),不可随意排放到空气或下水道中,应根据其性质特点进行吸收处理或收集在指定的容器中,集中安全处置。1.废气的处理对于少量的废气,可通过通风橱经空气稀释后直接排出。对于大量有毒、有害的废气,应通过溶解法、燃烧法、吸附法等进行吸收处理,不得直接向室内外排放。学习目标五、知道常见废弃物处理办法学生实验:化学实验基本操作2.废液的处理对于酸、碱、氧化剂或还原剂的废液应分别收集,在混合无危险时利用酸碱中和或氧化还原法少量多次混合后再排放。对于有机废液不需要回收利用的可做焚烧处理注意含卤素的有机废液需处理焚烧后的尾气;具有回收利用价值的,可萃取分液或蒸馆后回收。学习目标五、知道常见废弃物处理办法学生实验:化学实验基本操作3.废渣的处理对于钠、钾、自磷等易燃物,不可随意丢弃,以免引起火灾,可以回收至原试剂瓶。对于难溶物或含有重金属的固体废渣,应送至环保部门进一步处理,不可随意排放。学习目标五、知道常见废弃物处理办法谢
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看主题二
化学反应及其规律主题二:化学反应及其规律利用化学反应实现物质间的相互转化是人类改造物质世界的重要手段。化学科学研究的重要任务之一是深刻揭示化学反应的实质,探知化学反应发生的条件,掌握化学反应的规律,从而更好地控常材口利用化学反应,以满足人类对物质变化和能量转化的需求。主题二:化学反应及其规律本主题将带领同学们认识氧化还原反应的本质,研究影响化学反应快慢和反应限度的因素,了解控制化学反应这率和改变化学反应限度的基本方法,体会化学科学对促进工业生产和改善人类生活的重要价值。学习目标1.了解氧化还原反应的概念、特征及实质。2.了解常见的氧化剂和还原剂及其氧化、还原能力。当物质发生化学反应时,组成物质的元素种类不变,但原子之间会重新组合。在这一过程中,有些化学反应会伴随电子的转移,如金属钠在氯气中的燃烧。那么,哪些物质之间的化学反应会伴随电子转移?怎样判断一个化学反应是否发生了电子转移?第1节:氧化还原反应一、氧化还原反应的实质在初中化学中,我们已经从得氧和失氧的角度初步认识了氧化反应和还原反应。例如:第1节:氧化还原反应一、氧化还原反应的实质在上述反应中,氢气中原来不含有氧元素,反应后变成的水中含有氧元素,人们把这种得到氧的变化称为氧化反应(即氢气被氧化)。相应地,氧化铜失氧变成单质铜的变化就被称为还原反应(即氧化铜被还原)。像这样一种物质被氧化,同时另一种物质被还原的反应叫作氧化还原反应。甲烷在氧气中燃烧的反应也是氧化还原反应。第1节:氧化还原反应一、氧化还原反应的实质第1节:氧化还原反应标出上述两个氧化还原反应中各元素的化合价,观察同一元素的化合价在反应前后有什么变化。观察思考一、氧化还原反应的实质第1节:氧化还原反应上述的氧化还原反应过程都发生了某些元素化合价的变化。实际上,不仅得氧失氧的化学反应伴有元素的化合价变化,许多没有得氧失氧的化学反应也伴有元素化合价的变化。例如,在金属钠与氯气的反应中,钠元素的原子(Na)失去1个电子(e一)形成带1个单位正电荷的钠离子(Na+),钠元素就由0价变为+1价·氯元素的原子(Cl)得到1个电子(e一),形成带1个单位负电荷的氯离子(Cl一),氯元素就由0价变为一1价。在这一反应中,元素化合价之所以会发生变化,是因为有关元素原子间发生了电子的转移。一、氧化还原反应的实质第1节:氧化还原反应与之不同的是在氯气与氢气的反应中氢原子和氯原子通过共用电子结合在一起形成氯化氢分子时由于氯原子对共用电子的吸引力比氢原子强,所以共用电子偏离氢原子而偏向氯原子。因此,氢元素的化合价从0价升高到+1价,氯元素的化合价由0价降低为一1价。也就是说,在这一反应中,共用电子的偏移导致了元素化合价的变化。一、氧化还原反应的实质第1节:氧化还原反应化学上把有电子转移(电子得失或共用电子偏移)的反应称为氧化还原反应。氧化还原反应的实质是电子转移,而元素化合价的变化则是电子转移的外在表现。我们可以根据反应中是否有元素发生了化合价变化来判断化学反应是否为氧化还原反应并可以根据元素化合价升降的数据分析该元素原子的电子转移数目。一、氧化还原反应的实质第1节:氧化还原反应在初中阶段,我们学习了四种基本反应类型一一化合反应、分解反应、置换反应和复分解反应。交流讨论哪种反应属于氧化还原反应?请尝试用图示来展现四种基本反应类型与氧化还原反应的关系并给出具体的化学反应加以说明。课外实践一、氧化还原反应的实质第1节:氧化还原反应氧化还原反应概念的建立与发展经历了一个相对浸长的阶段。18世纪70年代,法国科学家拉瓦锡通过系列实验,提出燃烧是物质与空气中的氧气发生反应的过程,建立了氧化学说。在此基础上,人们把物质与氧结合的反应叫作氧化反应,把物质失去氧的反应叫作还原反应。1852年,英国化学家弗兰克兰(E.企ankland)提出金属或其他元素的每一个原子倾向于和一定数目的其他原子结合,这种性质叫作“化合能力’后来被称为“化合价”。随着相关理论的完善,人们把化合价升高的反应叫作氧化反应,将化合价降低的反应叫作还原反应。科学史话一、氧化还原反应的实质第1节:氧化还原反应1897年,英国物理学家汤姆孙发现了电子,人类对原子结构的认识更加深入。在这一过程中,人们将化合价的升降与原子外层电子的转移联系起来,将元素的原子失去电子的反应叫作氧化反应,元素的原子得到电子的反应叫作还原反应。科学史话二、氧化剂与还原剂第1节:氧化还原反应在氧化还原反应中,直接参与氧化还原反应的反应物分为氧化剂和还原剂。如图2-1所示,氧化剂是得到电子(或共用电子偏向)的物质,所含元素化合价降低,被还原。氧化剂具有氧化性,能氧化其他物质。还原剂是失去电子(或共用电子偏离)的物质,所含元素化合价升高,被氧化。还原剂具有还原性,能还原其他物质。二、氧化剂与还原剂第1节:氧化还原反应例如,下列两反应中氧化铜、氯气为氧化剂,氢气、金属钠为还原剂。二、氧化剂与还原剂第1节:氧化还原反应常见的氧化剂有氧气、氯气等活泼的非金属单质,浓硫酸、硝酸等含有较高价态元素的含氧酸,以及高锚酸饵(KMn04)、氯酸饵(KC103)、氯化铁(FeC13)等含有较高价态元素的盐。常见的还原剂有金属铝、辞、铁等活泼的金属单质,碳、氢气等非金属单质,以及一些含有较低价态元素的氧化物(如co、S02等)和盐(如Kl、Na2S03、FeS04等)。二、氧化剂与还原剂第1节:氧化还原反应高锰酸钾的用途高锰酸钾(KMn04)俗称灰锰氧,是一种有结晶光泽的紫黑色固体,易溶于水,溶液呈鲜艳的紫红色(图2-2)。高锰酸钾中锰元素显其最高化合价+7价,具有强氧化性。高锰酸钾水溶液能使细菌、病毒等微生物组织因氧化而被破坏,因而具有杀菌消毒作用,且不同浓度的溶液具有不同的消毒杀菌作用:二、氧化剂与还原剂第1节:氧化还原反应高锰酸钾的用途1.深紫色溶液(KMn04质量分数约为0.3%),具有强氧化性,杀茵能力较强,可用于消毒浴具、痰孟;2.紫红色溶液(KMn04质量分数约为0.05%),有止痒、消炎和防感染扩散之用,可用于浸洗足癣;3.玫瑰红色溶液(KMn04质量分数约为0.01%),用途广泛,可用来浸洗水果、蔬菜以达到杀茵目的。二、氧化剂与还原剂第1节:氧化还原反应不同的氧化剂或还原剂,因其得失电子的能力不同,氧化性或还原性的强弱会有所不同。借助氧化还原反应,我们可以比较不同物质氧化性或还原性的强弱。二、氧化剂与还原剂第1节:氧化还原反应实验探究Cl2、Br2、I2的氧化性强弱实验用品:锥形瓶、胶头滴管、滤纸、新制饱和氯水、饱和NaBr溶液、饱和KI溶液。实验步骤:(1)在锥形瓶中加入少量新制饱和氯水,并在瓶口盖上一张滤纸。在滤纸中央滴加一滴饱和NaBr溶液,观察滤纸中央有什么变化。(2)换一张滤纸盖在瓶口,在滤纸中央滴力口一滴饱和KI溶液,观察滤纸中央有什么变化。二、氧化剂与还原剂第1节:氧化还原反应实验探究(3)把一张滴有饱和KI溶液的滤纸放在(1)步骤产生现象的滤纸上,使二者接触,观察滤纸中央有什么变化。分析上述实验现象,并解释可能的原因。二、氧化剂与还原剂第1节:氧化还原反应实验探究实验表明,氯气能把溴离子、碘离子氧化成单质溴和单质碘,溴也能把碘离子氧化成单质碘。这说明Cl2,Br2、I2的氧化性依次减弱,Cl-、Br-、I-的还原性依次增强。上述反应的化学方程式分别为:二、氧化剂与还原剂第1节:氧化还原反应氧化还原反应是一类重要的化学反应在日常生活、工农业生产以及科学研究中都有着广泛的应用。例如木炭燃烧、植物的光合作用、金属的腐蚀等都发生了氧化还原反应;工业生产中所需要的很多金属都是通过氧化还原反应从矿石中提炼而得到的,许多重要化工产品的合成(如氨、硫酸、烧碱等)也都有氧化还原反应的参与·火箭的发射、航天器材料的研制等也都与氧化还原反应息息相关。利用好氧化还原反应,才能更好地满足人类对物质变化和能量转化的需求促进社会的可持续发展。二、氧化剂与还原剂第1节:氧化还原反应化学与职业环保工程师环保工程师是从事环保工程设计及相关业务活动的专业技术人员。他们在环境保护领域中担任顾问,对有关生产过程中环境技术的改善和发展方面给出合理化建议,努力将各生产领域的生产设施对环境带来的影响降到最低限度,保持环境生态平衡。二、氧化剂与还原剂第1节:氧化还原反应化学与职业例如,汽车尾气处理是环境污染治理的重要方面。汽车发动机在燃烧过程中产生的有害成分主要为一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、硫氧化物、铅化合物和细颗粒物等。20世纪70年代初,环保技术专家沃尔曼(S.Wallman)开发出的三元催化转换器(图2-5)是汽车排放控制方面最重要的发明之一。它可同时将废气中的三种主要有害物质转化为无害物质。通过氧化还原反应,一氧化碳被氧化成二氧化碳,碳氢化合物被氧化成水和二氧化碳,氮氧化物被还原成氮气。学习目标1.了解化学反应速率的概念及其表示方法。2.了解温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响在自然界和生产、生活中存在着各种各样的化学反应。有些化学反应进行得很快,如爆炸反应瞬间完成,绚丽多彩的烟花稍纵即逝;有些化学反应进行得较慢,如钢铁的生锈可能需要数周的时间,溶洞的形成则需要上百年甚至更长的时间。快、慢都是对化学反应速率的定性描述,那么,如何定量描述化学反应的快慢呢?哪些因素会对化学反应的快慢产生影响呢?第2节:化学反应速率第2节:化学反应速率第2节:化学反应速率化学反应速率(符号v)是定量描述化学反应进行快慢的物理量,通常用单位时间内反应物或生成物物质的量浓度的变化来表示。第2节:化学反应速率物质的量浓度常以mol/L为单位,时间常以min(分)或s(秒)为单位。化学反应速率的单位通常为mol/(L·min)或mol/(L·s)。不同的化学反应具有不同的反应速率,这说明参与反应的物质的性质是决定化学反应速率的重要因素。由于受其他因素的影响,同一个化学反应在不同条件下的反应速率也会不同。第2节:化学反应速率日常生活中,人们经常根据需求来改变化学反应速率。例如,烧煤时以煤屑代替煤块来加速煤炭的燃烧,制作面食时使用适量酵母粉来缩短发酵时间,将食物放入冰箱中以延长保鲜期,在食物包装中加入除氧剂和干燥剂来延缓食物变质。那么,哪些因素会影响化学反应的速率呢?我们通过下面的实验来进行探究。第2节:化学反应速率温度、浓度对化学反应速率的影响实验探究Na2S203溶液与硫酸反应,产生的单质硫会使溶液变浑浊,浑浊出现的快慢反映了化学反应速率的大小。第2节:化学反应速率实验一:温度对化学反应速率的影响实验探究(1)取两只250mL烧杯分别盛放l00mL热水和l00mL冷水。(2)取两支试管,分别加入2mL0.1mol/LNaiS203溶液;另取两支试管,分别加入2mL0.1mol/L硫酸。(3)将试管中的硫酸分别同时加入盛有Na2S203溶液的试管中,然后将试管分别放入盛有热水、冷水的两只烧杯中,记录浑浊出现的时间。第2节:化学反应速率实验一:温度对化学反应速率的影响实验探究第2节:化学反应速率实验二:浓度对化学反应速率的影响实验探究(1)取两支试管,分别加入2mL0.01mol/L和0.1mol/LNa2S2O3溶液;另取两支试管,分别加入2mL0.1mol/L硫酸。(2)将试管中的硫酸分别同时加入盛有Na2S2O3溶液的试管中,记录浑浊出现的时间。第2节:化学反应速率催化剂对化学反应速率的影响观察实验取两支试管,分别加入5mL3%H202溶液;用湿润的玻璃棒蘸取少许二氧化锰粉末,伸入其中一支试管的H202溶液中,观察两支试管气泡冒出的速度。第2节:化学反应速率实验证明,当其他条件不变时,升高温度、增大反应物浓度、使用催化剂都能提高化学反应速率·反之,化学反应速率降低。对于有气体参与的化学反应,压强是影响化学反应速率的重要因素。在一定温度下,一定质量的气体所占的体积与压强成反比。如图2-8所示,当温度一定时压强越大一定质量的气体的体积就越小,单位体积内的气体分子数就越多,即气体的浓度就越大;反之,压强越小,一定质量的气体的体积就越大单位体积内的气体分子数就越少,即气体的浓度就越小。所以,增大压强,相当于增大反应物的浓度,化学反应速率增大;减小压强,相当于减小反应物的浓度化学反应速率减小。第2节:化学反应速率化学与社会催化剂与化学工业在现代化学工业中,催化剂占有极其重要的地位。目前的化工生产中,80%以上的反应要使用催化剂。硫酸和硝酸分别被称为“化学工业之母”和“炸药工业之母’,它们在工业生产和国防科技中都具有重要的价值。S02转化为S03是硫酸生产过程中的关键反应,最初使用N02作催化剂,但设备庞大,所得硫酸浓度低。后来,活性高、抗毒性好、价格低廉的机催化剂的成功开发,使得硫酸的产量、质量大幅度提高,成本大大下降。第2节:化学反应速率化学与社会催化剂与化学工业硝酸生产最早使用硝土法和高温电弧法,生产成本高,生产能力弱,能耗大,后来被氨催化氧化法所代替(使用的催化剂是在铂—铑合金网),硝酸的现代化生产得以快速发展。我国化学家闵恩泽院士在石油炼制催化剂制造技术领域作出了重大贡献,被誉为“中国炼油催化剂之父”。请自主查阅资料,了解闵恩泽院士在催化剂技术领域取得的卓越成就,体会催化剂在化学工业发展中的重要作用。第2节:化学反应速率拓展视野飞秒化学1999年,诺贝尔化学奖授予了埃及化学家泽维尔,以表彰他应用超短激光(飞秒激光)闪光成相技术观测到分子中的原子在化学反应中如何运动,从而帮助人们理解和预期重要的化学反应。他为整个化学及其相关科学带来了一场革命。上网查阅“飞秒化学”资料,进一步认识化学反应这率,了解现代科学技术的发展。利用课余时间以小组为单位,将资料制作成演示文稿,进行交流展示。第3节:化学平衡1.了解可逆反应和化学平衡的概念。2.知道温度、浓度、压强对化学平衡的影响。学习目标有些化学反应一旦发生,便能够不断地进行下去,反应物几乎全部转化为生成物。例如,续条燃烧生成白色的氧化续(图2-10),NaOH溶液与CuS04溶液反应生成氢氧化铜沉淀(图2-11)……那么,是不是所有的化学反应都能进行得很完全呢?第3节:化学平衡答案是否定的。例如,二氧化硫与氧气的反应进行得就不完全。在一定条件下,二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫的同时,部分三氧化硫又分解为二氧化硫和氧气,致使二氧化硫和氧气的反应不能进行到底。像这种在同一条件下能同时向正、反两个方向进行的化学反应叫作可逆反应。第3节:化学平衡在可逆反应的化学方程式中,用代替其中,由左向右的反应称为正反应,由右向左的反应称为逆反应第3节:化学平衡在上述反应中,开始时,二氧化硫和氧气的浓度最大,因此它们化合生成三氧化硫的正反应速率最大;而此刻三氧化硫的浓度为0,它分解生成二氧化硫和氧气的逆反应速率也为0。随着反应的进行,反应物的浓度逐渐减小,正反应速率也逐渐减小;生成物的浓度逐渐增大,逆反应速率也逐渐增大。第3节:化学平衡经过一段时间,将会出现正反应速率和逆反应速率相等的情况(图2-12)。此时,正反应和逆反应都依然在进行,只是在同一瞬间,正反应生成的三氧化硫的物质的量与逆反应消耗的三氧化硫的物质的量相等。第3节:化学平衡在一定条件下,可逆反应进行到一定程度时,反应物和生成物的浓度不再随时间的延长而发生变化,正反应速率和逆反应速率相等,这种状态称为化学平衡状态,简称化学平衡。一定条件下,化学平衡状态将体现出该反应条件下化学反应可以完成的最大限度。当可逆反应达到化学平衡时,无论是正反应还是逆反应都在继续进行着,但各物质的浓度保持不变,因而化学平衡是一种动态平衡。第3节:化学平衡化学平衡状态只有在一定的条件下才能保持。当一个可逆反应达到平衡状态后,如果化学反应的条件改变,原来的平衡状态就可能被打破,正、逆反应速率不再相等,反应混合物里各组分的浓度随之改变,最终在新的条件下达到新的平衡状态,这个过程叫作化学平衡的移动。第3节:化学平衡温度对化学平衡的影响二氧化氮(N02)转化为四氧化二氮(N204)的反应是放热反应且是可逆反应:观察实验第3节:化学平衡温度对化学平衡的影响如图2-13所示,达到平衡的N02和N204混合气体被封装在两个相互连远的球形容器中。用夹子夹住两个容器连接软管的中间位置,把一个容器浸入冷水中、另一个容器浸入热水中,此时可观察到什么现象?由此可得出什么结论?观察实验第3节:化学平衡温度对化学平衡的影响由实验观察到,浸入冷水的球形容器里的气体混合物颜色变浅,即平衡混合物中N02的浓度减小、N204的浓度增加。这说明温度降低时原平衡状态被破坏,平衡向正反应方向即放热反应的方向移动。浸入热水的球形容器里的气体混合物颜色变深,即平衡混合物中N02的浓度增加、N204的浓度减小。这说明温度升高时原平衡状态被破坏,平衡向逆反应方向即吸热反应的方向移动。由此可知,在其他条件不变的情况下,温度降低,化学平衡向放热反应方向移动;温度升高,化学平衡向吸热反应方向移动。观察实验第3节:化学平衡放热反应与吸热反应物质发生化学变化时,不仅会生成其他物质,还伴随着能量变化。热量的释放或吸收通常是化学反应中能量变化的主要形式,像燃烧、酸碱中和等反应会释放出热量,而像碳酸钙分解等反应则会吸收热量。人们将放出热量的反应称为放热反应,将吸收热量的反应称为吸热反应。拓宽视野第3节:化学平衡放热反应与吸热反应从化学键的角度来看,这主要是因为在化学反应过程中旧化学键断裂会吸收能量,而新化学键形成会释放能量,旧化学键断裂吸收的能量和新化学键形成释放的能量决定着反应是放热反应还是吸热反应。图2-14展示了氯化氢分子形成过程中旧化学键断裂和新化学键形成的能量变化,据图分析,氢气与氯气生成氯化氢的反应是吸热反应还是放热反应呢?拓宽视野第3节:化学平衡放热反应与吸热反应拓宽视野第3节:化学平衡浓度对化学平衡的影响实验探究第3节:化学平衡浓度对化学平衡的影响实验探究(1)在一个试管里分别加入10mL0.01mol/LFeC13溶液和10mL0.03mol/LKSCN溶液,溶液立即变成血红色。如图2-15所示。(2)将血红色的Fe(SCN)3溶液平均分装在3支试管中:向第一支试管中加入0.5mL1mol/LFeC13溶液;向第二支试管中加入0.5mL1mol/LKSCN溶液;向第三支试管中加入0.5mL水。观察并记录实验现象。第3节:化学平衡浓度对化学平衡的影响实验探究第3节:化学平衡浓度对化学平衡的影响实验探究实验表明,在平衡混合物里,加入FeC13溶液或KSCN溶液,反应体系的颜色均变深,说明增大任何反应物的浓度都能使化学平衡向正反应方向移动。由此可知,在其他条件不变的情况下,增大反应物的浓度(或减小生成物的浓度)可以使化学平衡向正反应方向移动,增大生成物的浓度(或减小反应物的浓度)可以使化学平衡向逆反应方向移动。第3节:化学平衡压强对化学平衡的影响拓展视野合成氨反应是指由氮气和氢气在高温、高压和催化剂存在下直接化合生成氨气的反应,该反应为可逆反应。第3节:化学平衡压强对化学平衡的影响拓展视野由合成氨反应的化学方程式可知,反应前后气体体和、发生了变化,正反应方向是气体体积减小的方向。表2-1为450℃时N2与H2反应生成NH3的实验数据。第3节:化学平衡压强对化学平衡的影响拓展视野从上述实验数据可以看出,在其他条件不变的情况下,增大压强,化学平衡向着气体体积减小的方向移动,减小压强,化学平衡向着气体体积增大的方向移动。需要注意的是,并不是所有的化学平衡体系都会受到压强改变的影响。对于反应前后气体体积不变的反应,增大或减小压强都不能使化学平衡移动。进一步思考,如果平衡混合物都是团体或液体,改变压强时,化学平衡是否移动?第3节:化学平衡拓展视野法国化学家勒·夏特列对外界条件影响化学平衡移动进行了比较深入的研究,总结概括出化学平衡移动原理:如果改变影晌化学平衡的一个条件,则平衡会向着减弱这种改变的方向移动。这又称为“勒·夏特列原理”。第3节:化学平衡拓展视野化学平衡是在一定条件下建立起来的。当条件改变时,原来的化学平衡将被破坏,并在新的条件下建立起新的化学平衡。根据化学平衡移动原理,我们可以更加科学有效地调控和利用化学反应,尽可能地让化学反应按照人们需要的方向进行。第3节:化学平衡课外实践查阅资料,了解汽水生产工艺和原理。观察摇动后立即开启和未经摇动立即开启的两瓶汽水产生气泡的差异,讨论可能的原因。运用化学平衡的相关知识,分析汽水生产、开启和饮用过程中二氧化碳、水与碳酸之间的转化。第3节:化学平衡化学与社会合成氨工艺中的条件控制选择适宜的反应条件是合成氨工业中一个非常重要的问题第3节:化学平衡化学与社会合成氨工艺中的条件控制合成氨反应具有可逆、放热和气体分子数减小的特点。氧气的化学性质极其不活泼,只有在高温下才能与氢气化合,但合成氨的反应为放热反应,压强一定时,温度升高,氨的平衡浓度会降低,不利于氨的生成。合成氨反应的正方向是气体分子数减小的反应,从理论上看,当温度一定时,增大压强有利与氨的合成。但是,压强越大,合成氨需要的动力必然越大,对材料的强度和设备制造的安求就会越高,压力过高对设备损坏严重。第3节:化学平衡化学与社会合成氨工艺中的条件控制同时,为了缩短达到化学平衡所需的时间,还需使用催化剂。经过若干年的研究,人们最终选定的合成条件是500C的温度,20~50MPa的高压,以铁为主体的多成分催化剂;另外,应及时将生成的氨从平衡混合物中分离出去,并不断地向循环气中补充氮气,氢气等,以提高合成氨的生产效率(图2-16)第3节:化学平衡化学与社会合成氨工艺中的条件控制合成氯的工业生产是人类科学技术上的一项重大突破,缓解了地球上因粮食不足而导致的饥饿和死亡问题,体现了化学在促进社会发展方面发挥的重大作用。历史上与合成象工业相关的研究成展曾三次获得诺贝尔化学奖。请进一步查阅资料,了解与合成氨工业相关的三项诺贝尔奖的重要贡献。第3节:化学平衡知识归钠一、氧化还原反应氧化还原反应都伴随着元素化合价的变化,而引起这种变化的根本原因是原子间发生了电子转移。第3节:化学平衡知识归钠二、化学反应速率化学反应速率由反应物本身的性质所决定,同时也受到温度、浓度、压强、催化剂等外部因素的影响。在实际生产和生活中,人们可以根据需求,通过改变这些条件来调控化学反应的快慢。第3节:化学平衡知识归钠三、化学平衡化学平衡是一种动态平衡,只有在一定的条件下才能保持。如果改变影响化学平衡的一个条件,则平衡会向着减弱这种改变的方向移动。谢
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看主题三溶液与水溶液中的离子反应主题三:溶液与水溶液中的离子反应无论是在自然界里r边是在人类的生产、生活、科学研究中F以水作溶剂的溶液是物质主要的存在形式。在水溶液形成的过程中,不仅仅存在溶质向水中的扩散,还会因为溶质性质的不同而发生多种方式的变化。主题三:溶液与水溶液中的离子反应本主题将以电解质的水溶液为对象,从溶液组成的表示方法入手,讨论电解质的解离过程和水溶液中的离子反应。认识电解质的水溶液对人类生产生活的重大影响。学习目标1.认识物质的量、摩尔质量和物质的量浓度的概念。2.知道溶液组成的表示方法,并能进行相关的计算;学会一定物质的量浓度溶液的配制方法。第1节:溶液组成的表示方法学习目标溶液的组成可用多种方法来表示。初中阶段,我们用溶质的质量分数来表示一定质量溶液中所含溶质的质量。但在科学研究和生产实践中,我们取用溶液时一般并不是称量它的质量,更多的时候是量取它的体积。因此,可以用一定体积溶液所含溶质的量来表示溶液的组成,使得溶液的计量和使用更加便利。第1节:溶液组成的表示方法一、物质的量及其单位
第1节:溶液组成的表示方法一、物质的量及其单位像长度、质量、时间等物理量一样,物质的量也是一个物理量,它表示含有一定数目粒子的集合体,符号为n。物质的量的单位是摩尔,简称摩,符号为molº“摩尔”起源于希腊文mole原意为“堆量”。第1节:溶液组成的表示方法一、物质的量及其单位
第1节:溶液组成的表示方法一、物质的量及其单位第1节:溶液组成的表示方法学以致用
一、物质的量及其单位
第1节:溶液组成的表示方法一、物质的量及其单位物质的量的引人,为研究化学反应中各物质之间的数量关系提供了方便。如通过化学方程式中各物质的化学计量数之比可以直接知道各物质的粒子数及物质的量之间的关系。第1节:溶液组成的表示方法二、摩尔质量和物质的量浓度(一)摩尔质量对于1mol任何粒子而言,其所含的粒子数目相同。但由于不同粒子的质量不同,所以1mol不同物质的质量通常也不同,见表3-10第1节:溶液组成的表示方法二、摩尔质量和物质的量浓度(一)摩尔质量通过表3-1我们还能够看出,当以g为单位时,1mol任何物质的质量在数值上等于它的相对原子质量或相对分子质量。人们将单位物质的量的物质所具有的质量叫作摩尔质量,符号为M,常用单位为g/mol(或kg·mol-l)。第1节:溶液组成的表示方法二、摩尔质量和物质的量浓度(一)摩尔质量物质的量(n)、物质的质量(m)与摩尔质量(M)之间存在如下关系:第1节:溶液组成的表示方法二、摩尔质量和物质的量浓度例题:36g水的物质的量是多少?若给36g水通电,反应生成的氢气和氧气的物质的量各是多少?第1节:溶液组成的表示方法二、摩尔质量和物质的量浓度
第1节:溶液组成的表示方法二、摩尔质量和物质的量浓度例题:第1节:溶液组成的表示方法二、摩尔质量和物质的量浓度气体摩尔体积科学研究或实际生产生活常常会涉及气态物质。由于气态物质不便称量,因此一般都使用体积而非质量来计量。那么,气体的体积与物质的量之间是否存在联系呢?第1节:溶液组成的表示方法拓展视野二、摩尔质量和物质的量浓度气体摩尔体积研究发现,在相同温度和压强下,相同物质的量的任何气体体积都相同。人们将一定温度和压强下,单位物质的量的气体所占的体积称为气体摩尔体积,符号为Vm,常用单位为L/mol(或L·mol-1)和m3/mol(或m3·mol-1)。0℃、101kPa的条件下(一般称为标准状况),气体摩尔体积均为22.4L/mol。物质的量(n)、气体的体积(V)与气体摩尔体积、(Vm)之间存在如下关系:第1节:溶液组成的表示方法拓展视野二、摩尔质量和物质的量浓度(二)物质的量浓度观察下列定量表示溶液组成的方法,说一说其数值分别表示什么意义?(1)10%的NaOH溶液(2)75%的医用酒精(3)1mol/L的稀硫酸第1节:溶液组成的表示方法观察思考二、摩尔质量和物质的量浓度(二)物质的量浓度人们通常用溶质质量分数、溶质体积分数或物质的量浓度来定量表示溶液的组成。物质的量浓度是单位体积的溶液中所含溶质的物质的量,符号为c,单位为mol/L(或mol·L-1)。如果lL溶液中含有1mol溶质,那么该溶液中溶质的物质的量浓度就是1mol/Lº其数学表达式为:第1节:溶液组成的表示方法二、摩尔质量和物质的量浓度(二)物质的量浓度第1节:溶液组成的表示方法二、摩尔质量和物质的量浓度例题:配制100mL2.00mol/LNaCl溶液,需要NaCl的质量是多少?分析:根据题干获取信息,知道溶液的体积以及溶质的物质的量浓度。依据n=c•V,可求得溶质的物质的量;然后,依据质量与物质的量之间的关系(m=n·M),求得溶质的质量。第1节:溶液组成的表示方法二、摩尔质量和物质的量浓度例题:第1节:溶液组成的表示方法二、摩尔质量和物质的量浓度(二)物质的量浓度第1节:溶液组成的表示方法在实际工作中,有时需要将一定浓度的浓溶液稀释为一定浓度的稀溶液,这时只是增加了溶剂(水),改变了溶液的体积,而溶质的物质的量不变。即二、摩尔质量和物质的量浓度(二)物质的量浓度第1节:溶液组成的表示方法式中:C1、V1分别为稀释前浓溶液的物质的量浓度和体积;C2、V2只分别为稀释后稀溶液的物质的量浓度和体积。依据该公式即可计算出所需液体试剂的体积。二、摩尔质量和物质的量浓度检验报告单中的浓度如图3-2所示的检验报告单中,有一些指标用物质的量浓度来表示(1mmol/L=10-3mol/L),还有一些用质量浓度来表示。单位体积溶液里所含溶质B的质量叫作溶质B的质量浓度,符号为ρ(B)。物质的量浓度ρ(B)与溶质的质量m(B)和溶液体积V之间的关系可表示为常用单位为g/L(或g·L一1)。第1节:溶液组成的表示方法拓展视野二、摩尔质量和物质的量浓度第1节:溶液组成的表示方法拓展视野三、配制-定物质的量浓度的溶液依据溶质的物质的量浓度、溶液体积和物质摩尔质量之间的关系,我们可以在实验室里直接用固体或液体试剂配制一定物质的量浓度的溶液。在用固体试剂配制溶液时,依据所要配制溶液的体积和溶质的物质的量浓度,计算出所需溶质的质量;然后根据所要配制溶液的体积,选择合适的容量瓶。第1节:溶液组成的表示方法三、配制-定物质的量浓度的溶液配制100mL2.00mol/LNaCl溶液,实验步骤如图3-3所示,主要包括:(1)计算所需NaCl固体的质量并称量。(2)溶解。将称好的NaCl固体转移至100mL烧杯中,加适量蒸馏水,用玻璃棒搅拌至完全溶解。(3)转移。将烧杯中的溶液用玻璃棒小心引流到100mL容量瓶中,用少量蒸馆水洗涤烧杯内壁和玻璃棒2-3次,洗涤液也全部注入容量瓶中;轻轻振荡容量瓶,使溶液混合均匀。第1节:溶液组成的表示方法三、配制-定物质的量浓度的溶液(4)定容。继续向容量瓶中缓慢加入蒸馏水,当液面距离容量瓶刻度线1-2cm时,改用胶头滴管加蒸馆水至溶液的凹液面与刻度线相切;盖好瓶塞,反复上下颠倒,摇匀。第1节:溶液组成的表示方法三、配制-定物质的量浓度的溶液容量瓶配制一定体积、浓度准确的溶液,要用到一种特殊的仪器一一容量瓶(图3-4)。容量瓶是细颈、梨形的平底玻璃瓶,瓶口自己有磨口玻璃塞。瓶身上标有温度和容积、,表示在所指温度下瓶内液体的凹液面与容量瓶颈部的刻度线相切时,溶液体积恰好与瓶上标注的容积相等。第1节:溶液组成的表示方法拓展视野学习目标1.了解电解质的解离,知道常见的强电解质和弱电解质。2.了解弱电解质的解离平衡,认识影响弱电解质解离平衡的因素。第2节:弱电解质的解离平衡在生产实践和科学研究中,很多化学反应都是在水溶液中进行的,而参加这些反应的物质主要是电解质。那么,电解质有什么性质和特点呢?一、强电解质和弱电解质氯化钠的导电性实验观察如图3-5所示的不同状态下氯化钩的导电性实验记录实验现象并分析原因。第2节:弱电解质的解离平衡观察实验一、强电解质和弱电解质我们知道,电流是由带电荷的粒子定向移动形成的,当电路中存在持续稳定的电流时,闭合回路中的灯泡会亮。固态氯化专内是由带正电荷的钠离子(Na+)和带负电荷的氯离子(Cl一)通过离子键有序结合所形成的固体。第2节:弱电解质的解离平衡一、强电解质和弱电解质由于其中的钠离子(Na+)和氯离子(Cl一)不能自由移动,所以固态氯化钠不导电。固态氯化钠溶于水或受热熔化时,受到水分子作用或高温的影响,钠离子(Na+)和氯离子(Cl一)克服了离子键的作用,变成能自由移动的钠离子(Na+)和氯离子(Cl一)它们在外加电场的作用下发生定向移动形成电流,从而使NaCl溶液或熔融氯化钠具有导电性。第2节:弱电解质的解离平衡一、强电解质和弱电解质像氯化钠这样溶于水或受热熔融时形成能自由移动的离子的过程叫作解离。这种在水溶液里或熔融状态下能够导电的化合物叫作电解质。常见的酸、碱、盐都是电解质。第2节:弱电解质的解离平衡一、强电解质和弱电解质电解质的解离可以用解离方程式表示如氯化钠的解离方程式可表示为:第2节:弱电解质的解离平衡另有一类化合物,在水溶液中和熔融状态下均不能导电这类化合物叫作非电解质。有机化合物大多是非电解质,如蔗糖、酒精等。一、强电解质和弱电解质氯化钠是人体汗液和体液的主要成分之一,试解释为什么禁止用手直接接触电源。第2节:弱电解质的解离平衡学以致用一、强电解质和弱电解质比较电解质溶液的导电能力在如图3-7所示的装置中,将等体积、浓度均为0.5mo/L的CH3COOH溶液、稀硝酸,分别倒入2个烧杯中,连接电源并闭合开关。注意观察A、B两个同种规格的灯泡的明亮程度,试解释发生该现象的原因第2节:弱电解质的解离平衡实验探究一、强电解质和弱电解质通过观察可以发现,通电时,与烧杯中盛有稀硝酸连接的灯泡较亮,与烧杯中盛有CH3COOH溶液连接的灯泡较暗(图3-8),说明相同浓度的稀硝酸的导电能力比CH3COOH溶液的强。这是由于HN03在水分子的作用下全部解离,而CH3COOH在水分子作用下只发生部分解离。第2节:弱电解质的解离平衡一、强电解质和弱电解质强酸、强碱和大多数的盐在水溶液中能全部解离,这样的电解质称为强电解质,如HN03、NaOH和KCI等,它们的解离方程式分别为:第2节:弱电解质的解离平衡一、强电解质和弱电解质弱酸和弱碱在水溶液中只能部分解离,这样的电解质称为弱电解质,如CH3COOH、H2C03和NH3·H2O等。第2节:弱电解质的解离平衡弱电解质在水溶液中只有很少一部分解离成离子,大部分仍以分子形式存在,通常用表示部分解离。CH3COOH、NH3·H20的解离方程式可表示为:二、弱电解质的解离平衡第2节:弱电解质的解离平衡弱电解质溶于水时,只有一部分解离成阴、阳离子。同时溶液中的阴、阳离子又相互碰撞重新结合成弱电解质分子。因此,弱电解质的解离是一个可逆过程。以CH3COOH为例,在一定条件下,CH3COOH解离成CH3COO一和H+的速率与CH3COO一和H+结合CH3COOH的速率相等时,解离过程达到平衡状态。二、弱电解质的解离平衡第2节:弱电解质的解离平衡弱电解质解离平衡状态建立过程如图3-9所示。二、弱电解质的解离平衡第2节:弱电解质的解离平衡碳酸属于二元弱酸解离过程分步进行,其中第一步解离程度要远远大于第二步的解离程度,解离方程式为:二、弱电解质的解离平衡第2节:弱电解质的解离平衡影响弱电解质解离平衡的因素实验探究二、弱电解质的解离平衡第2节:弱电解质的解离平衡实验探究弱电解质解离程度的大小主要是由电解质本身的性质决定的,但同时也受温度、浓度等外界条件的影响。通常,弱电解质的解离过程为吸热过程温度升高,解离平衡向解离的方向移动。在一定温度下,同一弱电解质溶液越稀,弱电解质的解离程度越大。因此,稀释溶液会促使弱电解质的解离平衡向解离的方向移动。二、弱电解质的解离平衡第2节:弱电解质的解离平衡学以致用羟基磷酸钙是牙釉质的主要组成成分,作为一层坚硬的物质附着在我们的牙齿表面。该物质的化学式为Ca5(P04)OH,它在唾液中存在下列平衡:二、弱电解质的解离平衡第2节:弱电解质的解离平衡学以致用当口腔中的细菌和酶开始消化分解食物时,会产生有机酸,从而会使发羟基磷酸钙溶解;如果不及时处理,牙齿会产生蛀洞。请解释为什么酸会使羟基磷酸钙溶解。在此基础上思考日常生活中可以通过哪些方法来保护牙齿健康。学习目标第3节:水的离子积和溶液的pH1.了解水的离子积常数,认识溶液的酸碱性与pH的关系。2.掌握用试纸测定溶液pH的方法。酸、碱、盐等电解质加入水中形成的溶液能够导电。那么,纯水是否导电呢?纯水是全部以分子形式存在于溶液中还是部分以离子形式存在呢?一、水的离子积第3节:水的离子积和溶液的pH实验发现,纯水具有极弱的导电性。纯水中,大部分水以H20分子的形式存在,极少量的水以H+(水合氢离子一H30+)和OH一的形式存在。这表明水是一种极弱的电解质,能够发生微弱解离,如图3-10所示。一、水的离子积第3节:水的离子积和溶液的pH通常,水的解离方程式可写为:当水的解离达到平衡时,水中的氢离子浓度c(H+)与氢氧根离子浓度c(OH一)的乘积是一个常数,用Kw来表示。一、水的离子积第3节:水的离子积和溶液的pHKw称为水的离子积常数,简称水的离子积。Kw与温度有关,不同温度下几数值不同(表3-2)。一、水的离子积第3节:水的离子积和溶液的pH由表3-2可以看出,当温度升高时,水的离子积增大,所以水的解离过程是吸热过程;还可以看出KW的数值很小,可知水的解离程度很小,水中存在的主要
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