【导学案】2021年高中化学鲁科必修2教师用书-2.3化学反应的利用

第3节化学反应的利用1.把握试验室制备氯气的原理和尾气处理方法,了解制备氯气的装置及收集方法。2.培育观看力量、试验力量和分析推理力量。3.把握原电池的工作原理。4.通过“活动·探究——原电池的工作原理”,培育观看力量、试验力量和分析推理力量。1.本课时教材除了要求同学把握“氯气的试验室制法”外,还应使他们从大视野、高观点、多角度了解化学在人类社会进展中的作用,以及化学争辩的前沿,因此老师在教学过程中要充分利用网络资源,多方面查找素材,丰富教学内容。2.通过同学生疏的化学反应,让同学体会物质制备的基本思路是这部分的主要教学任务。建议老师从“如何利用化学反应制造新物质”这一角度开放探究活动——氯气的制取的教学。氯气有毒、有刺激性气味,因此有关氯气的试验,建议由老师在通风状况良好的环境中进行试验。3.建议老师充分利用“沟通·研讨”中供应的素材,组织同学开放争辩,进行“化学能与热能的转化”的教学。此外,老师还可以组织同学就以下问题开放争辩:①在你的四周有哪些化学能转化成热能的实例?②为提高能量转化效率和热能利用率供应建设性意见。③猜测将化学能转化为热能的应用前景。4.化学能的利用包括化学能与热能、光能、电能的转化,其中化学能与电能的转化(原电池的工作原理)是重点;化学能与光能的转化属介绍性内容,只需要同学初步了解,知道有这种能量转化形式;化学能与热能的转化则侧重与实践相结合,解决生产、生活中的实际问题。5.本课时还有一个重要的任务是挂念同学总结化学反应的分类方法(本部分内容支配在“概括·整合”中)。老师在教学过程中,可以为同学设计如下预习任务:①从不同的角度分析化学反应有哪些分类方式;②举例说明对化学反应进行分类对我们争辩和利用化学反应有哪些挂念,在课堂上,组织同学进行沟通争辩。一、氯气的工业制法工业上接受电解饱和食盐水的方法制备①氢氧化钠、氯气和氢气,反应的化学方程式为2NaCl+2H2O②2NaOH+Cl2↑+H2↑。利用生成的氢气和氯气合成③盐酸,用氯气与熟石灰制④漂白粉等。二、氯气的试验室制法1.反应原理化学方程式:⑤MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。2.仪器和试剂(1)仪器:⑥圆底烧瓶、⑦分液漏斗、⑧酒精灯、⑨集气瓶、⑩铁架台、石棉网、烧杯。(2)试剂:浓盐酸、MnO2、NaOH溶液。3.装置设计(如图所示)4.试验步骤(1)“连”:依据装置图,按从下到上、从左到右挨次连接。(2)“检”:检查装置气密性。方法是关闭分液漏斗活塞,导管伸入水中,用手捂热或微热烧瓶,导管口若有气泡冒出,且停止加热后导管内上升一段水柱,则说明装置气密性好。(3)“装”:装药品,先向烧瓶里加固体MnO2,再向分液漏斗中加浓盐酸。(4)“制”:点燃酒精灯,加热制备气体。(5)“集”:向上排空气法或排饱和食盐水法收集。(6)“验”:观看集气瓶中气体的颜色,瓶中布满黄绿色气体或用潮湿的淀粉碘化钾试纸放在瓶口,试纸变蓝。5.尾气处理尾气用NaOH溶液吸取,防止污染空气。三、利用化学反应制备其他物质试验室制法工业制法氢气Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑C+H2O(g)CO+H2CO+H2O(g)CO2+H2二氧化碳CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑CaCO3CaO+CO2↑生铁Fe2O3+3CO2Fe+3CO2Fe2O3+3CO2Fe+3CO2硫酸-S+O2SO2,2SO2+O22SO3,SO3+H2OH2SO4氨气2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑N2+3H22NH3利用化学反应制备物质,应当依据物质的性质,选择科学合理的反应原理、合适的仪器和药品;假如是工业生产,还需考虑原料是否经济、步骤是否简便、操作是否平安。试验室中制备物质还要考虑切实可行和简洁易行。四、化学反应为人类供应能量1.化学反应中能量转化的主要形式2.化学能与其他形式能间的转化(1)物质燃烧发光是化学能转化为光能,植物的光合作用是光能转化为化学能。(2)人类生命活动所需能量是养分物质在体内发生各种化学反应释放出来的。五、化学能转化为电能1.原电池原理演示试验装置现象铜片上有气泡产生,锌片不断溶解,灯泡发亮结论导线中有电流通过,化学反应中化学能转化为电能解释当铜片与锌片一同浸入稀硫酸时:Ⅰ.锌原子失去电子被氧化为Zn2+进入溶液Ⅱ.电子由锌片通过导线流向铜片Ⅲ.溶液中的H+从铜片上获得电子被还原为氢气而逸出,就这样电子在导线上做定向移动,形成电流2.原电池(1)定义:利用氧化还原反应将化学能转变为电能的装置。(2)构成:Ⅰ.相对活泼的金属作负极;Ⅱ.相对不活泼的金属或导电的非金属作正极;Ⅲ.插入电解质溶液中;Ⅳ.用导线连接构成闭合回路。(3)工作原理:发生氧化还原反应。负极发生氧化反应,正极发生还原反应,电子由负极通过导线流向正极,使化学能转化为电能。3.常见电池(1)干电池:又称一次电池,如锌锰干电池。(2)蓄电池:又称二次电池,如铅蓄电池、锂离子电池。(3)燃料电池:其能量转化率高,对环境无污染。六、化学反应在其他领域中的应用1.确定物质的组成、结构。2.测定物质有关组分的含量。1.现代化学工业中用电解饱和食盐水的方法制备氯气,你能找出氯气的试验室制法和工业制法的共同点吗?【答案】①都是通过氧化还原反应制取;②都是将-1价的氯氧化为0价的氯。2.制取氯气时要留意什么问题?在向仪器内装入药品前,应对整套装置进行哪些方面的检查?【答案】氯气有毒,对试验室制取氯气的尾气要进行回收处理,避开污染环境;装置的气密性要好;拆卸装置要在通风橱内进行。装入药品前要首先检查装置的气密性。3.理论上Cu-Zn原电池工作时负极锌溶解,正极Cu上有气泡冒出。实际上在锌片上也能看到很多小气泡,为什么?【答案】主要缘由之一是所用的锌片不是纯锌,锌片自身在硫酸中形成了原电池。4.原电池工作时,负极失去电子的总数与正极得到电子的总数有何关系,为什么?【答案】原电池中,负极失去电子发生氧化反应,在正极上得到电子发生还原反应。依据氧化还原反应中电子守恒定律可知:正极上得电子总数与负极失去电子总数相等。1.原电池产生电流的本质缘由是()。A.原电池中溶液能电离出自由移动的离子B.有两根导线将两个活泼性不同的电极连接C.电极上进行的氧化还原反应的生成物为电子D.电极上进行的氧化还原反应中会有电子的转移【解析】原电池产生电流的本质缘由是在原电池的一极进行氧化反应,另一极进行还原反应,发生氧化反应的一极所失去的电子沿导线流向另一极从而形成电流。【答案】D2.下列关于原电池的叙述正确的是()。A.构成原电池的正极和负极的材料必需是两种不同的金属B.原电池是将化学能转化为电能的装置C.在原电池中,电子流出的一极是正极D.原电池工作时,电路中的电流是从负极到正极【解析】构成原电池的电极可以是金属与金属,也可以是金属与非金属等,A项错误;原电池中电子流出的一极是负极,C项错误;原电池工作时,电流的流向从正极到负极,D项错误。【答案】B3.将锌片和铜片插入某种电解质溶液,锌片和铜片用导线相连,形成原电池装置。(1)若电解质溶液是稀硫酸,则发生氧化反应的是极(填“锌”或“铜”),铜极发生的反应是,该电池的总反应式是。

(2)若电解质溶液是硫酸铜溶液,在导线中电子是由极流向极,铜极上反应的电极反应式是,该电池总反应式是。

【答案】(1)锌;2H++2e-H2↑;Zn+2H+H2↑+Zn2+(2)负;正;Cu2++2e-Cu;Cu2++ZnZn2++Cu探究:热化学方程式的书写已知在1×105Pa、298K条件下,2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ的热量,下列热化学方程式书写正确的是()。A.H2O(g)H2(g)+QUOTEO2(g) ΔH=+242kJ·mol-1B.2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-484kJ·mol-1C.H2(g)+QUOTEO2(g)H2O(g) ΔH=+242kJ·mol-1D.2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=+484kJ·mol-1【解析】表明反应所放出或吸取的热量的化学方程式叫作热化学方程式,在热化学方程式中要注明反应的温度和压强(101kPa和25℃时不特殊注明),要注明反应物和生成物的状态,ΔH值要正确且注明“+”与“-”,物质的化学计量数可用分数。结合以上原则分析:H2燃烧放热(ΔH为负值),H2O分解吸热(ΔH为正值),A项正确。【答案】A1.对于同一热化学反应,影响反应热大小的因素有哪些?【答案】各物质的状态、反应物的物质的量。2.保持各物质的状态不变,将各物质的化学计量数扩大2倍,反应热如何变化?【答案】反应热也增大2倍。3.其他条件不变,将原反应的反应物变成生成物,生成物变成反应物,反应热如何转变?【答案】数值不变,符号相反。热化学方程式的书写正确书写热化学方程式,除了遵循书写化学方程式的要求外,还要留意以下几点:(1)留意物质的状态:反应物和生成物的聚集状态不同,反应热ΔH的数值以及符号都可能不同。因此,必需注明物质(反应物和生成物)的聚集状态(气体:g;液体:l;固体:s;稀溶液:aq),才能完整地体现出热化学方程式的意义。热化学方程式中,不用标明反应条件及“↑”和“↓”等。(2)留意ΔH的符号及单位:反应热ΔH只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的最终,其单位一般为kJ·mol-1。若为放热反应,ΔH为“-”;若为吸热反应,ΔH为“+”。(3)留意ΔH与化学计量数的关系:热化学方程式中,各物质的化学计量数,只表示该物质的物质的量,可以是整数、分数或小数。相同的化学反应,化学计量数与反应热成正比。(4)留意ΔH的符号与反应方向的关系:相同条件(温度、压强),相同物质的化学反应(互逆反应,不肯定是可逆反应),正向进行的反应和逆向进行的反应,其反应热ΔH数值相等,符号相反。(5)留意“kJ·mol-1”的意义:kJ·mol-1中的“mol-1”是指化学反应整个体系(即指“每摩尔化学反应”),而不是指该反应中的某种物质。例如:C8H18(l)+QUOTEO2(g)8CO2(g)+9H2O(l)ΔH=-5518kJ·mol-1是指每摩尔C8H18(l)+QUOTEO2(g)8CO2(g)+9H2O(l)反应,放出5518kJ的热量,而不是指该反应中具体物质的量。(6)留意ΔH的大小与可逆反应的关系:不论化学反应是否可逆,热化学方程式中的反应热ΔH表示反应进行到底(完全转化)时的能量变化。例如:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1是指1molN2(g)和3molH2(g)完全转化为2molNH3(g)时放出的热量为92.4kJ。1.已知丁烷燃烧的热化学方程式为4C4H10(g)+26O2(g)16CO2(g)+20H2O(l)ΔH=-11507.2kJ·mol-1,则58g丁烷燃烧放出的热量为()。A.11507.2kJB.2876.8kJC.5713.6kJ D.1438.4kJ【解析】58gC4H10为1mol,则1mol可燃物完全燃烧生成稳定化合物时放出的热量为11507.2kJ÷4=2876.8kJ。【答案】B2.沼气是一种能源,它的主要成分是CH4。0.5molCH4完全燃烧生成CO2和H2O时,放出445kJ的热量,则下列热化学方程式中正确的是()。A.2CH4(g)+4O2(g)2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=+890kJ·mol-1B.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+890kJ·mol-1C.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890kJ·mol-1D.QUOTECH4(g)+O2(g)QUOTECO2(g)+H2O(l) ΔH=-890kJ