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文档简介
人教版(2019)高中化学必修第二册全册教案第五章化工生产中的重要非金属元素第一节第一课时硫及其化合物【教学目标和核心素养】宏观辨识和微观探析:从不同层次认识S及SO2的性质的多样性,形成“结构决定性质,性质决定用途”的观念,从宏观和微观相结合的角度分析和解决问题。证据推理与模型认识:基于组成和用途对于S和S02的性质提出假设,通过实验加以证实。实验探究与创新意识:从问题和假设出发,设计探究方案,探究SO2的性质,在探究中学会合作。科学精神和社会责任:在探究中增养严谨科学的研究精神:肯定SO2对人类生活做出的巨大贡献,但是要各观分析其对环境和人类健康造成的负面影响,做出正确的价值判断,积极寻找化学在解决环境问题中的作用,培养可持续发展观念和绿色化学的意识。【教学重难点】硫及其化合物的相互转化关系的实验设计与评价。硫及其化合物各代表物性质的综合运用。【教学方法】类比,问题引导【教学过程】〖引入〗:观看多媒体,播放有关酸雨的资料片或者图片,其中涉及酸雨危害森林、河流、湖泊、古建筑物、工厂设备等的内容,及不法商贩利用硫燃烧来熏蒸漂白馒头、黄色银耳等的镜头及对人体的危害。〖教师〗从刚才的短片我们知道淡黄色的硫燃烧可以生成二氧化硫,要学习这种新物质,我们应该从哪些方面入手呢?请大家根据刚才的短片和生活见闻来推测硫和二氧化硫有哪些性质。板书一、硫(S)展示:单质硫图片或实物1.硫的物理性质淡黄色固体,不溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳。2.存在形式:在自然界中硫既有游离态,又有化合态存在。举例说明3.硫的化学性质硫的常见价态、0、、思考:单质硫可能具有什么样的性质?能与什么样的物质发生反应呢?(1)氧化性与铜反应:思考:为什么不是价铜?回忆:S与钠、铝、铁的反应与氢气反应:(2)还原性与氧气反应:演示燃烧视频?(1)与碱反应与氢氧化钠的反应:提示:歧化反应的特点,如比例问题,电子转移问题,另外注意离子方程式的写法4、用途:用于制取硫酸引入:单质硫与氧气反应可以得到二氧化硫,它是一种与我们日常生活息息相关的物质,例如草编织物的漂白,某些商人的漂白馒头,再比如酸雨等,那二氧化硫到底是什么样的物质呢?板书:二、二氧化硫(),应从哪几方面入手?[讲解]首先研究其物理性质让学生思考了解物理性质应注意什么,观察,闻气味(注意操作方法)1.物理性质:无色有刺激性气味的气体,密度大于空气,易液化,有毒。[引言]那么在水中的溶解性如何?怎样通过实验证明?[投影]易溶于水实验视频:二氧化硫的水溶性实验思考:从哪里入手研究的化学性质?它可能具有哪些化学性质?[板书]二、二氧化硫的化学性质[引言]刚才有同学认为是酸性氧化物,如何通过实验证明?实验视频:二氧化硫的酸性思考:出现该现象的原因是什么?1.是酸性氧化物(1)跟水反应〖实验〗:将充满SO2的试管倒立于盛水的大烧杯中,仔细观察试管内的变化〖学生〗小组成员相互讨论,找出水不能充满整支试管的可能原因:〖学生〗一同学板书SO2+H2O==H2SO3方程式“==”应改为““,因为二氧化硫与水的反应为可逆反应。〖教师〗强调可逆反应的特点(板书):同条件、不同方向、同时并存。中间为可逆号。〖提问〗H2+O2==H2O,H2O==H2+O2是可逆反应吗?二氧化硫溶于水,其成分是否只有H2SO3?〖学生〗不是可逆反应,〖教师提问〗从组成上看二氧化硫和二氧化碳相似,它是不是酸性氧化物呢?我们如何用实验来验证?请同学们根据现有的药品和仪器设计实验,并将你的设计思路讲给同学们听听。强调:二氧化硫是使石蕊试液变红,不褪色。(2)和碱的反应SO2+NaOH=NaHSO3SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O思考:该反应的情况与谁相似?思考:中S元素化合价为价,处于中间价态,由此推断还可能有哪些性质?如何通过实验证明?2、氧化性3、还原性回忆:在学习氧化还原反应时,我们列举过一些常见的氧化剂和还原剂,其中二氧化硫就是常见的还原剂之一。因此它能与多种强氧化性物质反生反应,例如:高锰酸钾、三价铁离子、氯气等。强调:将二氧化硫气体通入上述溶液中的现象实验视频二氧化硫的漂白性将气体通入品红试液,然后再加热[提示]观察溶液颜色变化[提问]比较和氯水、、的漂白有何不同?与活性炭有何区别?与上述表现还原性有何区别?4、漂白性〖学生〗学生分组讨论、设计实验,并动手验证,组内一同学代表发言。学生甲:我们将二氧化硫的水溶液中滴加品红,结果品红褪色,再加热结果溶液又变红,由此我们知道二氧化硫具有漂白性,且漂白性是不稳定的,是可逆的。而氯水中次氯酸的漂白是不能再复色的,是不可逆的。〖教师〗工业上常用SO2来漂白纸浆、毛、丝、草帽辫等,也可用于杀菌消毒。但SO2漂白的原理是它与有色物质反应生成不稳定的无色物质,这种无色物质见光遇热易分解,从而使有色物质恢复原色。所以用SO2漂白的纸浆制成纸,印刷成报纸后,存放时间长的时候会变黄色。该反应实质是非氧化还原反应,这种漂白结果是暂时的。而上学期所学的HClO的漂白,则是利用了HClO的强氧化性,将有色物质氧化成无色物质,其反应实质是氧化还原反应,故漂白效果是永久的,加热不会恢复原色。所以一些不法厂商利用SO2的这一性质来加工食品,使其增白。食用这样的食品,会对人体的肝、肾等有严重损害,并有致癌作用。思考:湿润的氯气、二氧化硫都具有漂白性,若二者混合,通过品红试液,会有什么现象出现?5、二氧化硫对大气的污染[引言]是有毒气体,对环境危害很大。[讲解]是主要的大气污染物之一,对人、动物、植物、建筑物危害很大。视频展示对环境危害[讲解]一旦污染空气,危害非常严重,而且这种污染也很难消除。为了我们唯一的家园,为了人类自己,保护环境。酸雨的定义以及成因。三、三氧化硫()标况固态,与水反应生成硫酸,是硫酸的酸酐。四,硫化氢(H2S )常温下为无色有臭鸡蛋气味的剧毒气体,溶于水成为氢硫酸(二元弱酸)氧气不足:2H2S+O2=2S+2H2O氧气充足:2H2S+3O2=2SO2+2H2O作业:板书设计:一、硫1、硫的存在2、硫的物理性质:物理性质:黄色晶体,俗称硫黄,质脆,易研成粉末。不溶于水,微溶于酒精,易溶于CS23、硫的化学性质:Fe+S△=FeS2Cu+S△=Cu2SH2+S△=H2SS+O2点燃=SO2二、二氧化硫(SO2)物理性质:无色、有刺激性气味的有毒气体,密度比空气大,易溶于水(1∶40),易液化(-10℃)。化学性质:(1)与水反应(2)酸性氧化物:SO2+H2OH2SO3(可逆反应)(3)氧化性和还原性(4)漂白性。第五章化工生产中的重要非金属元素第一节第二课时硫及其化合物【教学目标和核心素养】宏观辨识和微观探析:从稀硫酸的化学性质及硫酸的结构出发,掌握浓硫酸的性质(吸水性、脱水性和强氧化性);从宏观和微观相结合的角度分析和解决问题。证据推理与模型认识:学会通过观察、思考发现问题.通过实验加以证实。实验探究与创新意识:从问题和假设出发,通过学生分组讨论、实验探究,培养学生分析问题、解决问题能力、实验操作的能力,培养团队合作精神。科学精神和社会责任:对学生进行“现象与本质”、“量变与质变”等辩证唯物主义观点的教育;激发学生的爱国热情和培养他们的环保意识;及培养学生严谨求实的科学态度和勇于求异的创新精神。【教学重难点】重点:
浓硫酸的吸水性、脱水性和强氧化性。
难点
:浓硫酸的强氧化性
【教学方法】实验探究式教学法、启发式。【教学过程】硫酸(H2SO4)-------现代工业之母硫酸在化学、冶金、医药、染料等有极为广泛的应用。生产10t青霉素要消耗2.5t硫酸,生产1t有机玻璃要消耗3t硫酸,生产1kg金属锆,要消耗20t硫酸。有人称硫酸是化学工业生产的“发动机”。世界上常把硫酸的产量作为衡量一个国家工业发达程度的标志。硫酸是一种用途广泛的化工产品,在初中已学过它的一些性质,这一节我们将继续学习硫酸的其它性质。[提问]稀硫酸具有哪些化学性质?为什么具有这些性质?[复习投影]描述下列的实验(见附图)现象,并说明稀H2SO4的性质。硫酸的电离方程式:有关反应的离子方程式:紫色石蕊变红Zn+H2SO4---Zn+2H+=Zn2++H2↑Fe2O3+H2SO4----Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2ONaOH+H2SO4-----OH-+H+=H2O(红色消失)Na2CO3+H2SO4---CO32-+2H+=H2O+CO2↑[设问]实验室制氢气时选用稀硫酸或盐酸,而不用浓硫酸,为什么?[板书]第一节硫及其化合物二、硫酸[引言]浓硫酸和稀硫酸在性质上有什么区别呢?[板书](一)硫酸的物理性质纯硫酸是无色粘稠的油状液体(常用的浓硫酸质量分数为98.3%)。纯硫酸难挥发,沸点338℃(高沸点酸)。密度:质量分数为98.3%的硫酸的密度为1.84g/cm3(高密度酸)。能以任意比与水混溶(浓硫酸溶解时放出大量的热)。设疑:浓硫酸溶解时放出大量的热,如何稀释浓硫酸呢?学生:思考,回答:把浓硫酸沿着烧杯壁缓慢注入水中并用玻璃棒不断搅拌散热。(酸入水)老师:化学上都是将密度大的液体加入到密度小的液体中。(二)浓硫酸的特性1、难挥发性—制挥发性酸[提问]在实验室里常用浓硫酸干燥气体,说明浓硫酸有什么性质?[板书]2、吸水性用途:干燥剂(一般是吸收现成的水分子)可干燥与它不反应的气体:如:O2、H2、N2、Cl2、CO2、SO2、HCl等不能干燥:NH3、H2S、HBr、HI等还原性气体。3、脱水性(炭化)观看视频实验:潮湿的纸屑、棉花、木屑中分别滴入几滴浓硫酸。现象:三种物质都发生了变化,生成了黑色的物质。[演示实验]:在200mL烧杯中放入20g蔗糖,加入几滴水,搅拌均匀。然后再加入15mL溶质的质量分数为98%的浓硫酸,迅速搅拌。观察实验现象。现象:蔗糖逐渐变黑,体积膨胀,形成疏松多孔的海绵状的物质,有刺激性气味气体生成。分析:蔗糖含C、H、O元素,分子式为C12H22O11,浓硫酸让有蔗糖H、O元素按水的组成(2﹕1)从有机物中“脱离”出来,结合成水分子,生成了黑色的C。体现了浓硫酸的脱水性。说明:<1>脱水性是浓硫酸的特性之一。<2>物质被浓硫酸脱水的过程是化学变化的过程。反应时,浓硫酸按水分子中氢、氧原子数的比为夺取有机物中的氢原子和氧原子。<3>可被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物,其中蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质被脱水后生成了黑色的炭(炭化)。思考:浓硫酸对皮肤有很强的腐蚀性,若不慎沾上,怎样处理?学生:立即用大量水冲洗,在患处涂上3%~5%的NaHCO3,严重者送医院。小结:1、吸水性:是指吸收水分或夺取结晶水合物中的结晶水,形成一系列稳定的硫酸水合物,但是被干燥的物质本质未变。2、脱水性:是指将有机物中的氢、氧元素的原子按水的组成(2:1)脱去,生成水分子。思考:蔗糖炭化现象中刺激性气味的气体是怎么形成的,生成的是什么气体?[讲解]浓硫酸使蔗糖脱水炭化后,又吸水放热,使其继续被浓H2SO4氧化。[板书]4、强氧化性A、[实验]铜与浓硫酸反应,并检验生成的气体?[观察现象]加热时产生的气体能使品红,溶液褪色。溶液底部有灰黑色固体析出。冷却稀释后溶液呈蓝色。(浓)强调:铜是还原剂,浓硫酸是氧化剂,浓硫酸既表现出氧化性又体现出了酸性。生成的气体使品红溶液褪色,证明是SO2,应用碱液吸收尾气,防止污染空气。对比讨论出:稀硫酸的弱氧化性表现在它电离的H+,而浓硫酸的强氧化性表现在硫酸分子中+6价的硫上。[板书]:氧化大多数金属:生成物中金属显高价,同时生成二氧化硫。[讲述]常温下,Al,Fe遇浓硫酸发生钝化。学生阅读课文有关内容。教师启发钝化在实际中的应用:铝铁容器盛装浓硫酸。B、浓硫酸与木炭反应,分析上述反应中元素化合价的变化情况,指出氧化剂和还原剂。木炭是还原剂,浓硫酸是氧化剂,浓硫酸表现出强氧化性。思考:请设计实验证明浓硫酸与炭反应的三种产物,画出实验装置图。蔗糖炭化中的刺激性气味就是浓硫酸与木炭反应生成的二氧化硫。讨论:通过刚才的学习我们了解浓硫酸具有强的氧化性,请利用氧化还原反应规律分析为什么浓硫酸作干燥剂时不能干燥H2S、HI、HBr气体?小结:<1>浓硫酸有强氧化性,包括还原性很弱的银在内的很多物质,都能在一定条件下被浓硫酸氧化。<2>浓硫酸在作氧化剂时,主要是+6价硫的原子得电子,被还原为含低价硫元素的物质,一般不会有+1价氢被还原,即一般不会生成氢气。(三)硫酸的用途阅读教材,了解硫酸的用途[课堂小结]这节课我们重点探究的浓硫酸的化学特性。因为量变导致质变,所以浓硫酸体现的以下与稀硫酸不同的特性:吸水性、脱水性、强氧化性。[作业]课后习题板书设计:第一节硫及其化合物二、硫酸(一)硫酸的物理性质(二)浓硫酸的特性1难挥发性—制挥发性酸2吸水性3脱水性4强氧化性(浓)(三)硫酸的用途第五章化工生产中的重要非金属元素第一节第三课时硫及其化合物【教学目标和核心素养】宏观辨识和微观探析:掌握硫酸根离子的检验;认识含硫物质可以实现相互转化,从宏观和微观相结合的角度,认识到各物质转化的化学本质。证据推理与模型认识:能从物质类别和元素价态变化的视角,说明硫及其化合物的转化路径,设计实验进行初步验证,并能分析、解释有关实验现象。科学探究与创新意识:能与同伴合作进行实验探究,如实观察、记录实验现象,能根据实验现象形成初步结论。在探究中互相合作思考,培养团队意识,养成合作探究的习惯。科学精神和社会责任:在实验中培养动手能力,形成理论结合实际的价值观念,能运用硫及其化合物知识分析讨论生产、生活中简单的化学问题(如环境保护等),认识化学科学对社会可持续发展的贡献。认识到化学在现代工业中的实际应用,积极运用新技术,在未来的学习中,要实现理论和实际结合,成为一名化工工程师。【教学重难点】1.硫酸根离子的检验:2.含硫物质的转化。板书:一、的检验1.实验探究(教师演示实验)实验操作实验现象先产生白色沉淀,加入盐酸后沉淀不溶解先产生白色沉淀,加入盐酸后沉淀不溶解产生白色沉淀,加入盐酸后沉淀溶解实验结论与反应生成不溶于盐酸的白色沉淀,离子方程式:SO42-+Ba2+=BaSO4↓与反应生成白色沉淀BaCO3,可溶于盐酸检验SO42-可能用到的方法:①现象(产生白色沉淀)现象(沉淀不消失)结论:可能含有、、。②现象(产生白色沉淀)现象(沉淀不消失)结论:可能含、。③现象(产生白色沉淀)现象(沉淀不消失)结论:可能含、。④现象(产生白色沉淀)现象(沉淀不消失)结论:可能含、、、。同学归纳归纳的检验方法。教师:在中学化学里常常先用盐酸把溶液酸化,以排除、、等可能造成的干扰,再加入溶液,根据是否有白色沉淀出现来阐明原溶液中是否有存在。(不要用硝酸,硝酸会把亚硫酸根氧化为硫酸根而干扰实验。)2.检验的正确操作方法:被检液取清液有无白色沉淀产生(判断有无)。先加稀盐酸的目的是:排除CO32-、SO32-、Ag+等离子的干扰。因此在实验室里,通常将溶液先用稀盐酸酸化,然后加人溶液来检验的存在。——注意药品加入的先后顺序。真实情景思考:现在我们炒菜用的精盐又细又白,你知道精盐是由粗盐经过什么样的程序制得的吗?粗盐经溶解、过滤和蒸发后还含有硫酸盐及CaCl2、MgCl2等杂质。如何进行粗盐提纯吗?强调: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过量的试剂除去,由此可知碳酸钠溶液要在氯化钡溶液之后加入。通常加入试剂的几种顺序:①BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→盐酸②NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→盐酸③BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→盐酸资料卡片:硫酸盐硫酸盐结晶水合物的俗名主要用途生石膏熟石膏制粉笔、模型、塑像等芒硝制玻璃、造纸工业皓矾收剑剂、防腐剂、颜料——重晶石医疗上用作“钡餐”绿矾补血剂、制蓝黑墨水蓝矾、胆矾制农药、镀铜液明矾净水剂二、不同价态含硫物质的转化1、自然界中硫的存在和转化阅读课本:总结硫的存在和转化(一)硫的存在:(1)游离态:火山喷口附近、地壳的岩层内。硫化物:黄铁矿FeS2、黄铜矿CuFeS2(2)化合态硫酸盐:石膏CaSO4·2H2O、芒硝Na2SO4·10H2O(二)硫的转化:2、实验室不同价态含硫物质的转化=1\*ROMANI、转化原理(1)硫元素常见价态及其转化关系(2)通过氧化还原反应实现不同价态含硫物质的互相转化。(3)低价态的硫向高价态转化时需加入氧化剂,高价态的硫向低价态转化时需要加入还原剂。=2\*ROMANII、实验设计,方法引导:设计实验实现不同价态硫转化,遵循的原则是科学性、可行性、安全性和绿色化学。Ⅲ、硫单质及其化合物之间的转化规律(1)邻位价态原则不同价态的硫的转化是通过氧化还原反应实现的。(2)相邻价态的粒子不发生氧化还原反应,如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应(可用浓硫酸干燥SO2)。(3)归中规律当硫元素的高价态粒子与低价态粒子反应时,一般生成中间价态。如2H2S+SO2===3S+2H2O。2Na2S+Na2SO3+3H2SO4===3Na2SO4+3S↓+3H2O。(4)含硫物质的连续氧化规律小结:本节课通过学生自主设计实验,探究硫元素之间的相互转化,设计实验进行初步验证,并能分析、解释有关实验现象。加深理解从而牢固地掌握含硫物质的相互转化,提升了学习化学的兴趣作业:课后习题板书设计:一、的检验被检液取清液有无白色沉淀产生(判断有无)。先加稀盐酸的目的是:排除CO32-、SO32-、Ag+等离子的干扰。二、不同价态含硫物质的转化1、自然界中硫的存在和转化2、实验室不同价态含硫物质的转化第二节氮及其化合物【教学目标】【核心素养】(1)了解氮元素在自然界中循环的基本过程,宏观辨识与微观探析认识氮循环过程中的重要物质,了解生物固氮和人工固氮,认识氮气的性质。
(2)通过对NO、NO2的性质及相互转化的学习,变化观念与平衡思想了解相关计算。
(3)通过实验探究氨气、铵盐的性质。(4)掌握氨气实验室制备(制法、干燥、收集)。科学探究与创新意识(5)通过实验探究浓硝酸.浓硫酸的强氧化性及差异。
(6)了解硫、氮及其化合物对环境的影响和环境保护科学态度与社会责任的重要意义,增强环保的意识和责任感。
【教学难点】氮及其重要化合物的性质及相关实验【教学难点】1.搭建数学思维模型,体验并掌握“守恒”关系是解决化学问题的重要工具。2.设计性质实验将化学性质和制备物质,验证性质的内在知识联系起来,激发学习兴趣,结合化工生产与应用让化学回归真实,同时提高实验的设计和答题能力【教学方法】实验法、问题法【教学过程】第一课时氮气和氮的固定一氧化氮和二氧化氮引入:闪电是大家非常熟悉的一种自然现象。俗话说“一场雷雨一场肥",雷雨过后,人们发现有些地方的小草长得更茂盛了,叶子绿油油的,就像刚施了氧肥一样。在雷电交加的时候,空气里的氮气和有关的含氮化合物发生了哪些化学反应?产生了哪些物质?
板书:一、氮气()1.结构:
原子结构示意图:N:第二周期第VA族。
讲解: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,氮原子般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。
、在自然界里,氮元素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。氮是自然界各种生物体生命活动不可缺少还能以蛋自质等有机物形式存在。
的重要元素
板书:电子式:结构式:2.物理性质
无色无味的气体,难溶于水,密度比空气略小。3.化学性质:常温下性质稳定,可作保护气
讲解:由于氮分子内氮氮三键断开需要较多的能量,故氮气的化学性质很稳定,通常情况下难与其他物质发生化学反应,但在高温放电等条件下,也能反应。
板书:①与反应:(放热反应,工业合成氨原理)②与反应:③与活泼金属反应:4.工业制法:工业上从液态空气中,利用液态氮的沸点比液态氧的沸点低加以分离而制得氮气。5.氮的固定:将游离态的氮转变为化合态的氮的方法。板书:二、氮的氧化物氮元素有、、、、等五种正价,对应六种氧化物:、、、、、其中和分别是和的酸酐,它们都是大气污染物,空气中的是造成光化学烟雾的主要因素。氧化物物理性质无色、无味、难溶于水,有毒气体红棕色,有刺激性气味的有毒气体,密度比空气的大,易液化,易溶于水。化学性质与反应与水反应与水、反应收集方法排水法向上排空气法尾气处理:收集,(或NO、混合气体):碱液(如溶液)【例题精析】例题1.判断下列说法是否正确,正确的划“√”,错误的划“×”13C:CO、、都是大气污染气体,在空气中都能稳定存在()可用于某些疾病的治疗()例题2.将某气态氮氧化合物与足量的灼热铜粉完全反应后,气体体积变为(体积均在相同条件下测定),则该氮氧化合物的化学式为()A. B. C. D.例题3.研究、、等大气污染气体的处理具有重要意义。可用水吸收,相应的化学反应方程式为___________________________。利用反应也可处理。当转移电子时,消耗的在标准状况下是________L。【课堂小结】学会1、氮气的性质及用途2、氮氧化合物的性质【板书设计】一、氮气()1.结构:
原子结构示意图:N:第二周期第VA族。
电子式:结构式:2.物理性质
3.化学性质:①与反应:(放热反应,工业合成氨原理)②与反应:③与活泼金属反应:4.工业制法:5.氮的固定:将游离态的氮转变为化合态的氮的方法。二、氮的氧化物【教学反思】第二课时氨和铵盐板书:一、氨气:1.物理性质:氨气是无色,有刺激性气味的气体,密度比空气小,极易溶于水,常温常压下,1体积水中溶解700体积氨气。2.化学性质:是一种碱性气体【问题1】.作为碱性气体氨气应该具有什么性质,请思考并用方程式表示问题【问题2】.请描述一下氨水的成分和理由:【问题3】.氨水是一种弱碱,能发生什么反应呢?(1)与水反应溶液呈弱碱性,氨水的成份为:、、、、、,氨水易挥发;【实验1】.喷泉实验1.形成喷泉的原理形成喷泉最根本的原因是瓶内外存在压强差。当烧瓶内气体溶于液体或与之反应时,瓶内气体大量减少,压强降低,外界的大气压将液体压入烧瓶内,如此持续,最后液体将充满烧瓶。2.常见喷泉的形成主要有以下两类:(1)极易溶于水的气体(、、等)与水可形成喷泉。(2)酸性气体(、、、、等)与(aq)也能形成喷泉。(2)与酸与挥发性酸(如浓盐酸、硝酸):,现象:产生白烟与硫酸反应:蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近,其现象为白烟,将浓盐酸改为浓酸,也会出现相同的现象。(3)与盐反应向溶液中滴加氨水反应的离子方程式为:(4)还原性(催化氧化):中的N呈价,所以具有还原性,能被、、、等物质氧化。(工业制硝酸的基础)3.实验室制法。【实验2】氨气的实验室制法(1)装置:“固体+固体eq\o(――→,\s\up7(△))气体”(与用或制的装置相同)。(2)收集:只能用向下排空气法。【问题4】.如何检验和干燥?讲解:氨气是唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体,常用此性质检验氨气。氨气是碱性气体,不能用浓硫酸干燥,也不能用无水干燥,可用碱性干燥剂碱石灰干燥。(3)干燥:用碱石灰(和固体的混合物)。(4)验满方法:①用湿润的红色石蕊试纸置于试管口,试纸变蓝色;②将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口,有白烟产生。(5)尾气处理:一般在管口塞一团用水或稀浸湿的棉花球,可避免污染空气。【问题5】.从氨水中获得氨气,有哪些办法?什么原理?方法化学方程式(或原理)气体发生装置加热浓氨水浓氨水+固体溶于水放热,促使氨水分解,且浓度的增大有利于的生成浓氨水+固体与水反应,使溶剂(水)减少;反应放热,促使氨水分解。化学方程式为二、铵盐:1.物理性质:白色晶体,易溶于水;2.化学性质:①受热分解:(以上可分解),【问题6】.能不能用直接加热铵盐制取氨气?讲解:硝酸铵、碳酸氢铵、氯化铵。因为加热过程中可能发生爆炸而有危险;受热极易分解产生,使生成的中混有较多的杂质;受热分解生成的和遇冷后立即化合又生成。②与碱反应:【实验3】铵盐与碱溶液反应的离子方程式:(该性质可用于氨气的制取和铵根离子的检验)。3.的检验检验NHeq\o\al(+,4)的方法是加入强碱反应,加热能够产生使湿润的红色石蕊试液变蓝的刺激性气体。【例题精析】例题1只用一种试剂就能将、、、四种溶液区分开,这种试剂是()A.溶液 B.溶液C.溶液 D.溶液【答案】C【解析】分析四种盐溶液,两种铵盐,可以用碱液区分,两种硫酸盐都可用区分,故选用即可区分。例题2下列关系图中,A是一种正盐,B是气态氢化物,C是单质,F是强酸。当X无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系(其他反应产物及反应所需条件均已略去),当X是强碱时,过量的B跟反应除生成C外,另一产物是盐酸盐。eq\x(A)eq\o(→,\s\up17(X))eq\x(B)eq\o(→,\s\up17(CL2))eq\x(C)eq\o(→,\s\up17(O2))eq\x(D)eq\o(→,\s\up17(O2))eq\x(E)eq\o(→,\s\up17(H2O))eq\x(F)下列说法中不正确的是()A.当X是强酸时,A、B、C、D、E、F中均含同一种元素,F可能是B.当X是强碱时,A、B、C、D、E、F中均含同一种元素,F是C.B和的反应是氧化还原反应D.当X是强酸时,C在常温下是气态单质【答案】D【解析】A是正盐,既可以与强酸反应又可以与强碱反应,并且生成产物B都是氢化物,A必须是铵盐,B如果是酸根离子形成的氢化物能与反应,说明其有还原性,有还原性的氢化物常见的是,故A是,A项,当X是强酸时,B就是,那么C是S,D是,E是,F就是,A对;B项,当X是强碱时,B就是,C就是,D就是NO,E就是、F就是,故B对;C项,不管B是还是,与氯气发生的都是氧化还原反应,C对;D项,当X是强酸时C是S,是固态单质,D错。例题3用如图装置制取、提纯并收集表中的4种气体(A、B、C表示相应仪器中加入的试剂),其中可行的是()气体ABCA浓硝酸铜片溶液B浓硫酸铜片酸性C稀硫酸固体浓硫酸D浓氨水生石灰浓硫酸【答案】C【解析】由装置图可知,制取气体采用固体与液体常温下反应,且采用向上排空气法收集。C为净化提纯装置。A项不能用溶液作干燥剂,因为不仅与挥发出的反应,也与发生反应;B项Cu与浓硫酸只能在加热条件下才能发生反应,且不能用酸性干燥;D项不能用浓硫酸干燥,且收集应用向下排空气法收集。【课堂小结】学习目标定位:知道的物理性质特点以及氨水显碱性的原因;学会氨气的实验室制取、收集和检验方法;学会铵盐的性质及的检验方法【板书设计】一、氨气:1.物理性质:2.化学性质:(1)与水反应(2)与酸,现象:产生白烟(3)与盐反应(4)还原性(催化氧化):(工业制硝酸的基础)3.实验室制法。二、铵盐:1.物理性质:2.化学性质:①受热分解:②与碱反应:3.的检验【教学反思】第三课时硝酸酸雨及防治板书:一、硝酸()1.物理性质:无色、刺激性气味、易挥发液体,能与水以任意比例互溶,常用浓硝酸的质量分数大约为69%。2.化学性质硝酸为强酸,具有以下性质:①具有酸的通性;②不稳定性:;③强氧化性:无论浓、稀硝酸均具有强氧化性,与金属反应时不放出氢气。(1)与金属反应:;3;;常温下浓硝酸与铁、铝发生钝化。讲解:硝酸与金属反应的一般规律(1)金属与反应一般不生成,浓一般被还原为,稀一般被还原为。(2)足量金属与一定量浓硝酸反应时,随着硝酸浓度的降低,产物也发生改变。(2)与非金属反应:。硝酸与非金属反应的规律(1)浓硝酸能与碳、硫、磷等非金属单质反应,一般生成最高价含氧酸或最高价氧化物、二氧化氮和水。(2)与非金属反应,表现强氧化性,不表现酸性。(3)与其他还原剂反应,如H2S、SO2、Fe2+等。3.工业制法氨的催化氧化法,;;;尾气处理:4.用途:制硝酸盐、氮肥、炸药、染料等【活动1】金属与硝酸反应1.建立思维模型2.讨论确定守恒关系⑴电子守恒:金属失电子数=生成气体时得电子数⑵物料守恒:消耗的量==盐中的量(表现酸性的)+气体中N原子(被还原的)的量⑶电荷守恒:过量时反应后溶液中(不考虑)则有:(代表金属离子)。2、金属与反应时,有关、pH、金属与、混合液的计算,常用离子方程式进行分析。【即时巩固】【例1】、将铜与一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解产生的和混合气体在标准状况下的体积为。请回答:(1)的体积为______L,的体积为______L。(2)原硝酸溶液的浓度为________。【例2】某溶液,其中含硫酸,硝酸,若在该溶液中投入铜粉微热,反应后放出气体约为()A. B.C. D.无法计算【活动2】硝酸氧化性的实验探究金属与的反应一直是高考的热点,主要考查方式有现象的描述、装置的选择、实验的设计是否符合环保、化学计算等。【例3】(09北京卷)某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱的,按下图装置进行试验(夹持仪器已略去)。实验表明浓硝酸能将氧化成,而稀硝酸不能氧化。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。可选药品:浓硝酸、稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳已知:氢氧化钠溶液不与反应,能与反应(1)实验应避免有害气体排放到空气中,装置③、④、⑥中盛放的药品依次是________(2)滴加浓硝酸之前的操作时检验装置的气密性,加入药品,打开弹簧夹后________(3)装置①中发生反应的化学方程式是________(4)装置②的作用是________,发生反应的化学方程式是________(5)该小组得出的结论所依据的实验现象是________(6)试验结束后,同学们发现装置①中溶液呈绿色,而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致,而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别涉及了一下4个试验来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是(选填序号字母)a.加热该绿色溶液,观察颜色变化b.加水稀释绿色溶液,观察颜色变化c.向该绿色溶液中通入氮气,观察颜色变化d.向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反映产生的气体,观察颜色变化二、酸雨及防治1.主要来源和危害S0,NO2来源主要来自煤石油和某些金属矿物中含硫或硫的化合物的燃烧
和冶炼主要来自石油产品和煤燃烧的产物汽车尾气以及制硝酸工厂的废气危害(D)直接危害人体健康,引起呼吸道(直接危害人体健康,引起疾病,严重时会致人死亡:(2)形成酸雨(D)直接危害人体健康,引起呼吸道(直接危害人体健康,引起疾病,严重时会致人死亡:(2)形成酸雨(3)形成光化学烟雾(4)破坏臭氧层2.酸雨
(1)正常雨水略显酸性,是由于溶解了空气中的C02,pH约为5.6把pH<5.6的降水称为酸雨
(2)硫酸型酸雨硝酸型酸雨(3)直接破坏农作物、森林、草原,使士壤、胡泊酸化加快建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀
3.防治措施
(1)调整能源结构,发展清洁能源。
(2)研究煤的脱硫技术,改进燃烧技术
【例题精析】例题1物质的量之比为的锌与稀硝酸反应,若硝酸被还原的产物为,反应结束后锌没有剩余,则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是()A. B.C. D.【答案】A【解析】设参与反应,因Zn无剩余,则最终生成了,显然含有,这部分是没有参与氧化还原反应的;过程中N元素的化合价价→价,根据得失电子守恒有:,则,即有1MOLHNO3被还原。例题2.物质氧化性、还原性的强弱,不仅与物质的结构有关,还与物质的浓度和反应温度有关。下列各组物质在反应中的产物与物质的浓度有关的是()①Cu与溶液②Cu与溶液③Zn与溶液④Fe与HCl溶液A.①③ B.③④C.①② D.①③④【答案】A【解析】本题考查物质氧化性和还原性的影响因素。铜与浓硝酸反应生成,与稀硝酸反应生成NO,硝酸氧化性的强弱与浓度有关;铜与氯化铁溶液反应,与浓度和温度无关,产物唯一;锌与硫酸反应:稀硫酸生成氢气,浓硫酸则生成二氧化硫,硫酸氧化性的强弱与其浓度有关;铁与盐酸反应只生成氯化亚铁和氢气。例题3.下列关于浓硝酸和浓硫酸的叙述中正确的是()①常温下都可用铝制容器贮存②露置在空气中,容器内酸液的质量都减轻③常温下都能与铜较快反应④露置在空气中,容器内酸液的浓度都降低A.①② B.③④C.②③ D.①④C.①② D.①③④【答案】D【解析】常温下,二者均能使铝钝化,①正确;露置在空气中,浓硫酸吸水质量增加,②错误;浓硫酸在常温下与铜没有明显的反应,③错误;在空气中,浓硝酸挥发、浓硫酸吸水,二者浓度都降低,④正确。【课堂小结】通过浓硫酸、硝酸分别与不活泼金属、非金属的反应,认识浓硫酸、硝酸的强氧化性;通过比较浓硫酸与稀硫酸,浓硝酸与稀硝酸性质的差异,认识浓度、反应条件对反应产物的影响。【板书设计】一、硝酸()1.物理性质:2.化学性质①具有酸的通性;②不稳定性:;③强氧化性:(1)与金属反应:3;;(2)与非金属反应:二、酸雨及防治1.主要来源和危害2.酸雨3.防治措施【教学反思】第五章化工生产中的重要非金属元素第三节无机非金属材料核心素养:宏观辨识与微观探析:水泥、玻璃、陶瓷工业的发展及其在现代国民经济中的主要地位,新型无机非金属材料的特点、用途和发展。变化观念与平衡思想:了解硅和二氧化硅的性质,认识碳化硅、氮化硅、纳米材料等新型无机非金属材料的主要性能和用途。证据推理与模型认知:了解硅和二氧化硅的结构,从而推导出硅和二氧化硅的性质。科学探究与创新意识:了解新型无机非金属材料的性质,感受科学技术的重大应用科学精神与社会责任:知道硅及其化合物在材料家族中的应用,增强关注社会的意识和责任感。教学重点:1、玻璃、水泥、硅、二氧化硅、新型陶瓷等无机非金属材料的主要性能和用途;2、玻璃的主要成分。教学过程:【板书】:一、硅酸盐工业【讲解】:材料是人类赖以生存和发展的物质基础,人类使用的材料除了金属材料,还有无机非金属材料等。从组成上看,许多无机非金属材料含有硅、氧等元素,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。随着工业生产和社会发展对材料性能要求的提高,一批新型无机非金属材料相继诞生,成为航空、航天、信息和新能源等高技术领域必需的材料。传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料,在日常生活中随处可见,如制作餐具的陶瓷、窗户上的玻璃、建筑用的水泥等。【板书】:1、陶瓷原料:黏土反应条件:高温【讲解】:在新石器时代,我们的祖先已能烧制陶器,至唐宋时期,我国的陶瓷制品已经享誉海内外。目前,陶瓷仍然在人类的生产和生活中扮演着重要的角色,得到了广泛应用,如:用于生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等。2、玻璃原料:纯碱、石灰石和石英砂(SiO2)主要成分:Na2SiO3、CaSiO3、SiO2反应条件:高温反应原理:Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑主要设备:玻璃窑【讲解】:玻璃可用于生产建筑材料、光学仪器和各种器皿还可制造玻璃纤维用于高强度复合材料等。在制造普通玻璃繁荣过程中,如果加入某些金属氧化物,还可以制成有色玻璃,也可以根据需要,制成有各种各样性能的特种玻璃,如石英玻璃、光学玻璃玻璃纤维、钢化玻璃等。3、水泥原料:黏土和石灰石主要设备:水泥回转窑反应条件:高温主要成分:硅酸三钙:3CaO·SiO2硅酸二钙:2CaO·SiO2铝酸三钙:3CaO·Al2O3【讲解】:水泥的特点是水泥具有水硬性,与水搀和搅拌并静置后,很容易凝固变硬。常加入适量石膏调节水泥硬化速率。水泥砂浆是指水泥、沙子和适量水的混合物,混凝土是指水泥、沙子和碎石的混合物,混凝土常用钢筋作结构,这就是通常所说的钢筋混凝土。【板书】:二、新型无机非金属材料1、硅和二氧化硅【讲解】:随着科学技术的发展,无机非金属材料突破了传统的硅酸盐体系,一系列新型无机非金属材料相继问世。其中有一些是高纯度的含硅元素的材料,如单晶硅、二氧化硅等,具有特殊的光学和电学性能,是现代信息技术的基础材料;还有一些含有碳、氮等其他元素,在航天、能源和医疗等领域有着广泛的应用。=1\*ROMANI、硅(1)硅元素位于元素周期表中第三周期、第ⅣA族,处于金属与非金属的过渡位置其单质的导电性介于导体与绝缘体之间,是应用最为广泛的半导体材料。(2)硅在自然界主要以硅酸盐(如地壳中的大多数矿物)和氧化物(如水晶、石英、玛瑙)的形式存在。单质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅呈灰黑色,有金属光泽,硬而脆,熔点很高(1410℃),是良好的半导体材料。制粗硅:SiO2+2CSi+2CO↑制高纯硅:【讲解】:高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。利用其半导体性能可以制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片,以及光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池。=2\*ROMANII、二氧化硅【讲解】:二氧化硅可用来生产光导纤维。光导纤维的通信容量大,抗干扰性能好,传输的信号不易衰减,能有效提高通信效率。2、新型陶瓷类别示例特性用途高温结构陶瓷氮化硅陶瓷硬度极高,耐磨损,耐高温,抗腐蚀,抗氧化能力强,电绝缘性好汽轮机叶片、轴承、发动机部件、永久性模具碳化硅陶瓷硬度仅次于金刚石,耐高温,且在室温下能导电电热元件生物陶瓷氧化铝陶瓷氧化锆陶瓷强度高,耐磨,无毒,不溶于水,对人体组织有较好的适应性,可直接植于人体人造牙齿、人造骨骼压电陶瓷钛酸钡陶瓷钛酸铅陶瓷锆酸盐陶瓷可将极其微弱的机械振动转换成信号,具有电学特性。滤波器、扬声器、超声波探伤仪和点火器。透明陶瓷氧化铝、氧化钇透明陶瓷和氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷。优异的光学性能,耐高温,绝缘性好高压钠灯、激光器和高温探测窗。超导陶瓷超导陶瓷超导性电力、交通、医疗3.碳纳米材料:主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等,,在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。(1)富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总体称,C60是富勒烯的代表物。(2)碳纳米管可以看成是由石墨片层卷成的管状物,具有纳米尺度的直径。(3)石墨烯是只有-一个碳原子直径厚度的单层石墨,其独特的结构使其电阻率低、热导率高,具有很高的强度。知识补充:(1)硅的化学性质:常温下不活泼,只与F2及HF和强碱反应。在加热时纯硅与某些非金属单质发生反应。Si与氧气反应:______________________________________;Si与氯气反应:______________________________________;Si与氟气反应:______________________________________;Si与氢氟酸反应:______________________________________;Si与氢氧化钠溶液反应:______________________________________。(2)纯净的二氧化硅晶体呈无色,熔点高,硬度大,不溶于水,二氧化硅广泛存在与自然界中,常见的有沙子石英和水晶,另外二氧化硅也是构成岩石的重要成分。二氧化硅与氢氧化钠溶液反应:______________________________________;(盛放碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞)二氧化硅与氢氟酸反应:______________________________________。(用于刻蚀玻璃)(3)硅酸为白色粉末状固体,不溶于水,其酸性比碳酸还弱(也可由硅的非金属性比碳弱推出),其化学式为H2SiO3。SiO2是硅酸的酸酐,但SiO2不溶于水,所以不能用SiO2与水直接反应得到H2SiO3而只能用可溶性硅酸盐与酸反应制得。如:Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓H2SiO3在加热条件下失水变为SiO2:H2SiO3SiO2+H2O(4)硅酸钠的水溶液俗称水玻璃,它是一种矿物胶,具有粘合性。可用作防火剂板书设计:第三节无机非金属材料一、硅酸盐工业1、陶瓷2、玻璃3、水泥二、新型无机非金属材料1、硅和二氧化硅=1\*ROMANI、硅制粗硅:SiO2+2CSi+2CO↑制高纯硅:=2\*ROMANII、二氧化硅2、新型陶瓷课后作业:教材习题课堂练习:1.下列叙述错误的是()A.硅在自然界中主要以单质形式存在B.硅是应用最广泛的半导体材料C.高纯度的硅可用于制造计算机芯片D.二氧化硅可用于生产玻璃2.有关硅元素的下列叙述中正确的是()A.常温时硅可和所有碱溶液反应B.硅与任何酸都不反应C.硅是构成矿物岩石的主要原料,其化合态硅几乎全部是氧化物和硅酸盐D.硅的性质很稳定,能以游离态存在于自然界3.在反应SiO2+3CSiC+2CO↑中,氧化剂与还原剂的质量比是()A.36:60 B.60:36 C.1:2 D.1:34.下列叙述正确的是()A.自然界中存在大量单质硅B.石英、水晶、硅石的主要成分是二氧化硅C.二氧化硅的化学性质活泼,能跟酸碱发生化学反应D.自然界中二氧化硅都存在于石英矿中5.可制造熔化烧碱的坩锅材料是()A.铁 B.陶瓷 C.氧化铝 D.石英6.在玻璃、水泥工业生产中,都需要的原料是()。
A.石灰石B.纯碱
C.黏土D.石英7.下列物质中,可做光导纤维重要原料的有A.硅酸B.硅C.二氧化硅D.硅酸钠8.据报导我国科学家近年来研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料,其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。下列相关叙述不正确的是()A.它耐高温抗氧化B.它比钢铁轻、硬,但质地较脆C.它没有固定熔点D.它是一种新型无机非金属材料9.下列物品或设施:①陶瓷餐具②砖瓦③混凝土桥墩④门窗玻璃⑤水晶镜片⑥石英钟⑦水晶项链⑧硅太阳能电池⑨光导纤维10计算机芯片(1)使用了硅单质的是:__________________________(填序号,下同)。(2)使用了二氧化硅的是:_______________________。(3)使用了硅酸盐材料的是:___________________________。10.氮化硅是一种性能优异的无机非金属材料,它的熔点高,硬度大,电绝缘性好,化学性质稳定,但生产成本较高。(1)根据以上描述,推测氮化硅可能有哪些用途:_______________(填字母)。a.制作坩埚b.用作建筑陶瓷c.制作耐高温轴承d.制作切削刀具(2)请画出氮和硅的原子结构示意图,并根据元素周期律的知识,写出氮化硅的化学式。(3)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强,除氢氟酸外,它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式_________________________________________。(4)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下,加强热发生反应,可得较高纯度的氮化硅,反应的化学方程式为_____________________。(2)Si3N4+12HF=3SiF4↑+4NH3↑(3)3SiCl4+2N2+6H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si3N4+12HCl
第六章化学反应与能量第一节化学反应与能量变化第一课时化学反应与热能核心素养:1、通过实验和已有知识、经验感受化学反应中的能量变化,知道常见的吸热反应和放热反应,树立物质变化中伴随能量变化的观念。2、能从反应物与生成物所具有的能量、化学键的断裂与形成两个角度理解化学反应中能量变化的主要原因,提升证据推理能力。3、通过多种渠道了解人类对化学反应中能量的利用情况,了解节能的意义和方法,感受化学学科的社会价值,培养科学态度与社会责任。教学目标:1.知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因2.通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化3.理解吸热反应、放热反应的概念,学会定性和定量的研究化学反应中热量变化的科学方法4.拓宽学生的科学视野,使学生建立正确的能量观,提高节能意识。重点难点:1、化学反应中能量的变化2、从化学键角度和反应物与生成物总能量相对大小的角度分析能量变化教学方法:启发式.类比、实验法。小组合作探究法。教学过程:【谈话导入】1、师:现代社会中,人类的一切活动(从衣食住行到文化娱乐。从社会生产到科学研究等都离不开能量,而许多能量的利用与化学反应中的能量变化密切相关。从煤.石油和天然气等提供的热能,到各种化学电池提供的电能,都是通过化学反应获得的。今天我们就来探究化学反应与能量的关系知识。2、板书课题:一、化学反应与热能【讲授新课】一、化学反应与热能(一)吸热反应与放热反应1、师:指导生做两个实验.(1)实验6-1:在一支试管中加入2ml2mol/L盐酸,并用温度计测量其温度。再向试管中放入用砂纸打磨光亮的铁条,观察现象,并测量溶液温度的变化。(2)实验6-2:将20gBa(OH)2﹒8H20晶体研细后与10gNH4CI晶体一起放入烧杯中,并将烧杯放在滴有儿滴水的木片上,用玻璃样快速搅拌,闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯,用手触揽杯壁下部。试着用手拿起烧杯。观察现象。2、生:小组内交流问题:①上述两个实验中,反应前后的温度变化说明了什么?②化学反应过程中为什么会有能量变化?为什么有的化学反应释放热量,有的化学反应吸收热量?3、师:讲解归纳:①上述两个实验中。反应前后的温度变化说明反应过程中作有热量的释放或吸收化学上把释放热量的化学反应称为放热反应。如铁条、铝片与盐酸的反应;木炭、氢气。甲烷等在氧气中的燃烧;氢气与氯气的化合等都是放热反应;把吸收热量的化学反应称为吸热反应,如氢氧化银与氯化铵的反应,盐酸与碳酸氢钠的反应,灼热的炭与二氧化碳的反应等都是吸热反应。②物质中的原子之间是通过化学键相结合的,当化学反应发生时,反应物的化学键断裂要吸收能量,而生成物的化学键形成要放出能量.=3\*GB3③各种物质都具有能量,物质的组成。结构与状态不同,所具有的能量也不同。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。吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存"。因此,一个化学反应是释放热量还是吸收热量,与反应物总能量和生成物总能量的相对大小有关.如果反应物的总能量高于生成物的总能量,发生反应时会向环境释放能量:如果反应物的总能量低于生成物的总能量。发生反应时需要从环境吸收能量.4、常见的放热反应和吸热反应放热反应吸热反应①所有燃烧反应②酸碱中和反应③大多数化合反应④活泼金属跟水或酸的反应⑤物质的缓慢氧化①大多数分解反应②C+CO2(以C、H2为还原剂的氧化还原反应)③Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl(固态铵盐与碱的反应)④NaHCO3与盐酸的反应注:①吸热反应和放热反应均是化学反应。NaOH固体溶于水、浓硫酸的稀释,属于放热过程,不属于放热反应;NH4NO3固体溶于水,升华、蒸发等属于吸热过程,不属于吸热反应。②需要加热的反应不一定是吸热反应③在可逆反应中,如果正反应为吸热,则逆反应为放热(二)化学反应中能量变化的原因1、微观:化学键的断裂与形成反应物→断键→吸收能量>生成物→成键→释放能量吸收能量→吸热反应反应物→断键→吸收能量<生成物→成键→释放能量释放能量→放热反应断开化学键吸收的总能量为:436kJ+243kJ=679kJ,形成化学键放出的总能量为:431kJ+431kJ=862kJ,整个反应过程表现为放热,放出的热量为862kJ一679kJ=183kJ。注:①化学反应的实质是旧键断裂和新键形成②有化学键断裂的过程不一定是化学反应,如氯化钠溶于水的过程③化学反应一定伴随能量变化,但有能量变化的过程不一定是化学反应,如物质的三态变化2、宏观:反应物与生成物的总能量反应物的总能量>生成物的总能量→放热反应反应物的总能量<生成物的总能量→吸热反应3、吸热反应和放热反应的判断方法(1)根据反应物和生成物的总能量大小判断(2)根据化学键断裂和形成时能量变化大小关系判断(3)根据经验判断——常见的吸放热反应(4)根据生成物和反应物的相对稳定性判断——由稳定的物质(能量低)生成不稳定的物质(能量高)的反应为吸热反应,反之为放热反应(三)人类对能源的利用及能源现状1、人类对化学反应中热能的利用——燃烧(1)发现:始于火的发现(2)早期:以树枝杂草为主要能源(3)现代:以煤、石油和天然气为主要能源2、利用最多的化石燃料面临的两个亟待解决的问题(1)能源短缺问题日益突出(2)燃烧排放的粉尘、SO2、NOX、CO等造成了大气污染。3、节能减排,寻找清洁的新能源(1)节能:主要是充分有效地利用资源。如在燃料利用的过程中,节能的主要环节有两个:一是燃料燃烧阶段,提高燃料的燃烧效率;二是能量利用阶段,提高能源利用率(2)理想新能源应具有资源丰富、可以再生、对环境无污染的特点。如太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能【板书设计】一、化学反应与热能(一)吸热反应与放热反应(二)化学反应中能量变化的原因(三)人类对能源的利用及能源现状【课堂小结】化学反应不仅生成新物质,而且伴随着能量变化。化学键的断裂和形成是化学反应中发生能量变化的主要原因,而化学反应是吸收能量还是放出能量决定于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小,我们从微观结构和宏观表现两方面对化学反应中的能量变化进行了探究。【作业设计】预习课本内容。
第二课时化学反应与电能核心素养:1.通过对比火力发电,认识化学能直接转变为电能的装置——原电池的优势,了解化学电源在实际生活中的应用及废旧电池的处理和利用。培养科学态度与社会责任的学科核心素养。2、能从氧化还原反应的角度理解原电池的工作原理,提升证据推理能力。3.通过实验探究,掌握构成原电池装置的条件。培养科学探究与创新意识的学科核心素养。教学目标:1、通过实验探究和搭建模型,了解可直接使化学能变为电能的装置----原电池。2、通过实验探究认识化学能与电能之间转化的实质。3、理解原电池的概念及工作原理。4、了解原电池的构成与设计,并且结合社会背景,了解原电池的社会价值。教学重点:原电池的工作原理,原电池的构成条件教学难点:原电池的工作原理教学过程:投影展示:2015年我国电力生产量构成图。学生活动:思考与交流我国为什么以火力发电为主,优缺点有哪些?教师小结:优点:煤炭我国资源丰富,廉价方便;电能清洁安全,又快捷方便。缺点:产生大量温室气体;废气可能导致酸雨;废料、废水;能量转换效率低。板书:一、化学能转化为电能1.化学能间接转化为电能(1)过程:化学能eq\o(——→,\s\up7(燃料燃烧))热能eq\o(——→,\s\up7(蒸汽轮机))机械能eq\o(——→,\s\up7(发电机))电能(2)关键——燃烧(氧化还原反应)。教师小结:要想使氧化还原反应释放的能量直接转化为电能,就要设计一种装置,使反应中的电子转移在一定条件下形成电流。化学电池就是这样一种装置。教师师:指导学生做实验6-3,边做边观察现象。(1)将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中,观察现象。(2)用导线连接锌片和铜片,观察。比较导线连接前后的现象。(3)用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表。观察电流表的指针是否偏转。实验装置实验现象实验结论__锌片上有气泡,铜片上无气泡__锌与稀硫酸__反应__,铜与稀硫酸__不反应____锌片上无气泡,铜片上有气泡__产生H2(还原反应)的位置发生了改变__锌片上无气泡,铜片上有气泡,电流表指针偏转__该装置将__化学能__转化为__电能__教师小结:2、原电池(1)定义:原电池:将化学能转化成电能的装置。(2)Zn-Cu-H2SO4原电池的工作原理:负极:Zn-2e-=Zn2+正极:2H++2e-=H2↑总反应:Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑电子流出的一极称为负极,该极发生氧化反应,电子流入的一极叫正极,该极发生还原反应。原电池中电子流动的方向为:从负极经外电路流向正极。溶液中:阴离子→负极,阳离子→正极外电路—电子导电,内电路—离子导电(3)构成原电池的条件:两极一液一连线,氧化还原是条件=1\*ROMANI、两个能导电的电极——正极和负极:两极的构成情况:①活泼性不同的两种金属②金属和非金属③金属和化合物④惰性电极:Pt、C注:1、很活泼的金属单质一般不作原电池的负极,如:K、Ca、Na等2、有些原电池的两极活泼性相同,如燃料电池=2\*ROMANII要有电解质溶液或熔融的电解质电解质溶液的情况:①电解质溶液一般要能够与负极发生反应②电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如:O2)=3\*ROMANIII形成闭合回路的情况:①导线相连②电极直接接触=4\*ROMANIV氧化还原反应:氧化还原反应是自发进行的,但自发进行的氧化还原反应不一定都能设计成原电池(4)、原电池正负极的判断方法=1\*GB3①可由组成原电池的电极材料来判断。一般活泼的金属为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极;=2\*GB3②根据电流的方向或电子流动的方向来判断。电流是由正极流经外电路流向负极,电子流动方向正好相反。3、化学电池——新能源和可再生能源的重要组成部分=1\*ROMANI、分类:(1)一次电池:又叫干电池,活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度,就不能使用了,即放电后不能充电(内部的氧化还原反应是不可逆)。(2)二次电池:又称充电电池,放电后可以再充电使活性物质获得再生。即它在放电时所进行的氧化还原反应,在充电时可以逆向进行(一般通过充电器将交流电转变为直流电进行充电),使电池恢复到放电前的状态。这样可以实现将化学能转变为电能(放电),再由电能转变为化学能(充电)的循环。(3)燃料电池:是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。=2\*ROMANII、常见化学电池有:一次电池:锌锰干电池二次电池:铅酸蓄电池电池、镍氢电池、锂离子电池、氢氧燃料电池:甲烷燃料电池、乙醇燃料电池。正极负极电解质溶液锌锰干电池石墨棒(二氧化锰被还原)锌筒(锌被氧化)氯化铵糊铅酸蓄电池PbO2Pb硫酸氢氧燃料电池氧气氢气酸或碱板书设计:一、化学能转化为电能1.化学能间接转化为电能2、原电池3、化学电池——新能源和可再生能源的重要组成部分小结:引导学生自己总结归纳本节课所学知识设计意图:透过现象引发学生深层次的思考,培养学生的归纳能力。培养学生思维的深刻性,提升对元素及其化合物知识的认知水平。课堂作业:书后习题
第六章化学反应与能量第二节化学反应的速率与限度第一课时化学反应的速率核心素养:
1.变化观念与平衡思想:知道化学变化需要一定的条件,并遵循一定规律;认识化学变化有一定限度,是可以调控的。能多角度、多动态地分析化学反应,运用化学反应原理解决实际问题。2.证据推理与模型认知:建立观点、结论和证据之间的逻辑关系;知道可以通过分析.推理等方法认识化学平衡的特征及其影响因素,建立模型。能运用模型解释化学现象,揭示现象的本质和规律。3.科学态度与社会责任:具有可持续发展意识和绿色化学观念,能运用化学平衡原理对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。教学目标:1.了解可逆反应的含义,知道可逆反应在--定条件下达到化学平衡。2.能够简要描述化学平衡建立的过程。3.利用化学平衡状态的标志进行化学平衡状态的判断。4.通过数据分析和图像处理,提升分析解决问题的能力。教学重难点:1.教学重点:化学反应限度的概念和本质2.教学难点:化学反应限度的概念和本质教学过程:[导入]从化学反应知道,不同的反应有快慢之分,而有些反应需要加热或使用催化剂,这是为什么呢?这就是我们这节要学习的从一个全新的角度去认识化学反应————化学反应速率与限度。【板书】一、化学反应速率【讲授】在物理学上,物体运动的速率是怎么界定的?(单位时间内通过的路程),计算公式是……那化学反应速率可以表示为单位时间内什么物理量的改变呢?[教师讲解]化学反应速率的表示方法1、概念:化学反应速率用来衡量化学反应进行的快慢程度。2、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或生成物浓度的增加来表示。(通常用符号v表示)例如:某反应的反应物浓度在5min内由6mol/L变为2mol/L,则这段反应的反应速率为0.8mol/(L•min)。[特别提醒]对于有固体或纯液体参加的反应,由于固体或纯液体的浓度为常数,即△c=0无意义,所以不用固体或纯液体表示反应速率。3、意义化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量,同一化学反应用不同的物质来表示化学反应速率时,其数值可能不同,但这些数值所表示的意义相同。4.规律对于同-反应,用不同的物质来表示反应速率,其比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比。即:aA+bB=cC+dD,速率关系式:v(A):v(B):v(C):v(D)=a:b:c:d。注:比较反应速率快慢的方法:根据速率关系式,转化成同一种物质的速率,再比较大小。【例1】反应:3A(g)+B(g)=2C(g)+2D(g),在不同条件下,用不同物质表示其反应速率,分别为:①v(A)=0.6mol/(L·min)②v(B)=0.45mol/(L·min)③v(C)=0.015mol/(L·min)④v(D)=0.45mol/(L·min)则此反应在不同条件下进行最快的是()A.②③B.①C.②④D.②【思考】在相同条件下,等质量(金属颗粒大小相当)的下列金属与足量同浓度的盐酸反应,反应速率最快的是()A.铁B.镁C.铝D.钠【讨论】为什么钠的反应速率是最快的,即决定某化学反应反应速率大小的主要因素是什么?外界条件能否改变化学反应速率?即内因和外因是怎样的关系?【小结】反应物的性质是决定其反应速率的主要因素,外界条件的改变可以影响化学反应速率。二、影响化学反应速率的因素1.内因:化学反应速率的大小主要取决于反应物本身的性质。2.外因【学生】分组实验:做教材P43探究实验——影响化学反应速率的因素,并填表。注意观察实验现象并比较和思考。(注意反应物的用量要尽可能的相同,试管规格也要相同。)现象结论热水气泡多而快,产生的气体使带火星的木条复燃升温,反应速率增大常温气泡均匀H2O2分解,FeCl3作催化剂冷水气泡较少降温,反应速率减小【学生】分组实验:做实验,并填表。注意观察实验现象并比较和思考。现象结论加入MnO2气泡多而快加入MnO2,反应速率加快加入FeCl3气泡均匀加入FeCl3,反应速率加快不加其他试剂无明显现象H2O2分解反应中,MnO2和FeCl3做催化剂,加快了反应速率小结:1、升高温度,化学反应速率加快;降低温度,化学反应速率减慢。2、催化剂能改变化学反应速率。【讨论】教材P44的思考与交流。除此之外,请你结合生活经验,举例说明其他影响化学反应速率的外界因素。教师:教师总结:1.浓度(1)只适用于有气体参加或在溶液中进行的化学反应。(2)在--定温度下,固体或纯液态物质的浓度是一个常数,改变其用量,对化学反应速率无影响。(3)化学反应速率与固体颗粒的大小有关,颗粒越小,表面积越大,化学反应速率越大。2.温度(1)对任何化学反应都适用,且不受反应物状态的影响。(2)不论是吸热反应还是放热反应,升高温度都能增大化学反应速率,降低温度都能减小化学,反应速率。3.压强(1)压强对化学反应速率的影响实质是通过改变浓度对化学反应速率的影响实现的。(2)由于固体或液体的体积受压强的影响很小,所以压强只影响有气体参加的化学反应的反应速率。(3)改变压强必须引起反应物或生成物的浓度改变才能改变化学反应速率,否则,化学反应速率不变。(4)压强改变的常见方式①恒温恒容:充入稀有气体→容器压强增大→各反应物的浓度不变-→化学反应速率不变。②恒温恒压:充入稀有气体-→容器体积增大→各反应物的浓度减小→化学反应速率减小。③恒温:缩小容器体积→容器压强增大-→反应物浓度增大→化学反应速率增大。④恒温恒容:充入一种反应物→增大反应物浓度→化学反应速率增大。4.催化剂(1)催化剂参与化学反应,但其化学性质在反应前后保持不变。(2)催化剂只有在适宜的温度下才能最大限度地显示其催化作用,不同的催化剂所需要的适宜温度不一定相同。(3)使用催化剂,可逆反应的正、逆反应速率增大的倍数相同。5、固体接触面积最大,反应速率最大。6、是否形成原电池:形成原电池可加快反应。课堂小结:本节课主要学习了化学反应速率的概念和影响反应速率的因素两个内容,这两个内容本身并不难理解,但它对我们现实生活具有很强的指导意义,有的反应我们需要它快些,如工业上生产其些产品;有些则要求慢一些,如食物腐败、塑料老化、钢铁生锈等。通过学习影响化学反应速率的因素,我们能够很快找到解决这些问题的办法,如改变温度、浓度等条件。板书设计:化学反应的速率与限度第2节化学反应的速率化学反应速率的定义及表示影响化学反应速率的因素化学反应速率的计算作业:课后习题。
第二课时化学反应的限度化学反应条件的控制核心素养:
1.变化观念与平衡思想:知道化学变化需要一定的条件,并遵循一定规律;认识化学变化有一定限度,是可以调控的。能多角度、多动态地分析化学反应,运用化学反应原理解决实际问题。2.证据推理与模型认知:建立观点、结论和证据之间的逻辑关系;知道可以通过分析.推理等方法认识化学平衡的特征及其影响因素,建立模型。能运用模型解释化学现象,揭示现象的本质和规律。3.科学态度与社会责任:具有可持续发展意识和绿色化学观念,能运用化学平衡原理对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。教学目标:1.了解可逆反应的含义,知道可逆反应在--定条件下达到化学平衡。2.能够简要描述化学平衡建立的过程。3.利用化学平衡状态的标志进行化学平衡状态的判断。4.通过数据分析和图像处理,提升分析解决问题的能力。教学重难点:1.教学重点:化学反应限度的概念和本质2.教学难点:化学反应限度的概念和本质教学过程:[引入]:思考:我们知道在化学反应中,反应物之间是按照化学方程式中的系数比进行反应的,那么,在实际反应中,反应物能否按相应的计量关系完全转化为生成物呢?学生活动:思考与交流:一个化学反应在实际进行时,反应物能否完全转变为生成物?阅读:P48科学史话,从这一材料中,你得到什么启示?炼铁高炉尾气之谜:炼制1t生铁所需要的焦炭的实际用量,远高于按照化学方程式计算所需用量,且从高炉炉顶出来的气体中含有没有利用的CO气体。教师小结:化学反应中有可逆反应,存在化学反应限度。板书:一、可逆反应1、定义:在同一条件下既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的
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