化学：2.3《化学反应的利用》学案（鲁科版必修2）

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课题： 第三节 化学反应的利用
（编写人：全本新 王显罡）
一、学习目标
1、 对“利用化学反应造福人类”认识进一步具体化。
2、 掌握实验室制备氯气的原理和尾气处理方法，了解制备装置及收集方法，以及原电池的工作原理。
3、 通过“活动·探究—氯气的制取和原电池的工作原理”，培养观察能力，实验能力和分析推理能力。
4、利用“化学前沿”、“资料在线”等拓展性栏目，提供丰富的材料，开拓视野，从更多角度体会化学科学与人类文明和社会发展的密切关系。
二、课时安排 2课时
三、教学过程
第3节 化学反应的利用
【第1课时】
一、利用化学反应制备新物质
【提问】一种新物质是怎样利用化学反应制备出来的呢？
1、探究实验室制取氯气
【思考】回忆氯气的物理性质和化学性质？
【活动 探究】分析以下四个制取氯气的反应原理:
1、 从氧化-还原反应知识的角度分析，有什么共同之处？
2、 你认为哪个反应原理适合工业生产，哪些反应原理可以用在实验室中？
①
②
③
④
【归纳·总结】上述四个反应都是利用了氧化剂把 价的Cl变成了 价的Cl 。
工业上利用反应④通过电解食盐水制备 。反应①是历史上曾经使用过的地康法制氯气。反应②是瑞典化学家舍勒在研究软锰矿石时，把盐酸和软锰矿矿石混合在一起加热，意外地发现有一种令人窒息的黄绿色气体生成，产生的就是氯气。至今，实验室中仍用这种方法制取氯气。反应③也是实验室中常用的制取氯气的方法之一。
实验室制取氯气的反应方程式为：
【思考、讨论】回忆实验室制取氢气、二氧化碳、氨气时所用的发生装置和收集方法，比较得出在气体发生装置和收集方法的选取上遵循的一般原则。
【小结】
物质 发生装置 收集装置
氢气 固—液 不加热型 向下排空气法、排水法
二氧化碳 固—液 不加热型 向上排空气法
氨气 固—固 加热型 向下排空气法
【讨论】选择哪些实验仪器组装成制取氯气的发生和收集装置较为合适？
可以采用固—液混合加热制气装置，向上排空气法。
仪器有：铁架台、酒精灯、烧瓶、分液漏斗、导气管、集气瓶等。
【提问】氯气有毒、有刺激性气味，对环境有污染。那么，多余的氯气应该如何处理？
【演示实验】实验室制取氯气的一般方法。
（如下图所示，在烧瓶里加入少量的二氧化锰粉末，通过分液漏斗向烧瓶中加入适量密度为1.19g/cm3的浓盐酸，缓缓加热，使反应加速进行。观察实验现象。用向上排空气法收集氯气，多余的氯气用氢氧化钠溶液吸收）
试剂
装置
实验现象
【小结】填写实验报告。
2、制备物质的一般思路
根据物质的性质选择适当的反应原理及发生装置，设计实验过程应符合科学性、安全性、可行性、简约性等。
3、化学前沿——分子设计与新物质的合成
【阅读理解】教材49页的“化学前沿——分子设计与新物质的合成”。
【练习】1、请填写下表中实验室或工厂里制备下列物质的化学反应方程式：
制备物质 化学方程式
氢气
二氧化碳
生铁（以赤铁矿为原料）
硫酸（以硫为原料）
氨
硝酸（以氨为原料）
2、实验室制备H2和Cl2通常采用下列反应：
Zn＋H2SO4====ZnSO4＋H2↑ MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
据此，从下列所给仪器装置中选择制备并收集H2的装置 （填代号）和制备并收集干燥、纯净Cl2的装置 （填代号）。
可选用制备气体的装置：
【布置作业】21世纪教育网
【课题】 第3节 化学反应的利用
【第2课时】
【交流·研讨】
1.请从能量转化的角度说明“即热饭盒”的原理。
2.铁路工人利用铝热剂来焊接钢轨，原理是什么？
【讲述】
即热饭盒的原理：1molMg(24.30g)和水混合反应产生的热量足可以把1L水从室温加热到
100℃。焊接钢轨是铝与铁的氧化物反应时释放出大量的热，使生成的铁熔化成铁水。
即热饭盒能加热食物，铝热剂能焊接钢轨，都是化学反应过程中产生的能量以热能的形式释放出来（被人们所利用）。
放热反应：
吸热反应：
化学反应所产生的热能是人类生产和生活所需能量的重要来源之一。
化学能不仅可以转变成热能，人们还可以通过氧化还原反应将化学能转化成电能。电池就是利用化学反应产生电能的装置。
下面我们通过原电池的工作原理来认识化学能是如何转化成电能的。
二、化学反应为人类提供能源
【活动·探究】 原电池的工作原理：
按要求完成以下实验，通过对实验现象的观察和分析初步了解原电池的工作原理。
【演示实验】将铜片、锌片插入稀硫酸中，然后用导线将铜片、锌片连接起来，并接入一支电流表，观察发生的现象,填写下表：
实验过程 铜片上发生的现象 锌片上发生的现象 电流表指针
铜片、锌片连接前
铜片、锌片连接后
结论
【分析】在实验中，当把铜片和锌片同时浸入稀硫酸时，由于金属锌比金属铜活泼，锌原子容易失去电子被氧化成Zn2+进入溶液中，锌片上的电子通过导线流向铜片，溶液中的H+从铜片获得电子而被还原成氢原子，氢原子再结合成氢分子从铜片上逸出。这样，在连接锌片和铜片的导线中电子做定向移动，形成电流。
原电池：（利用氧化还原反应）
电极反应：
负极（Zn极）：Zn - 2e- = Zn2+ （氧化反应）
正极（Cu极）：2H+ + 2e- = 2H2 ↑ （还原反应）
电池总反应： Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑ （氧化-还原反应）
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑ （氧化-还原反应）
【提醒】书写电极反应式时注意：
标出电极材料、电极名称、遵循电子得失守恒、质量守恒、电荷守恒原则。
【讲述】在原电池中电子流出的一极是 （如锌片），发生氧化反应；
电子流入的一极是 （如铜片），发生还原反应。
【展示】原电池的工作原理图：
【问题】指出常用的干电池的正负极。分析为什么干电池用久了外壳会变软？
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【阅读】课本P.51.“追根寻源”铜片在原电池中的作用。
【原电池形成电流的条件】：
①
②
③
【注意】形成原电池，使反应速率加快，能量转化率提高。
【电池的分类】① 干电池（一次电池）：日常使用的锌锰电池
② 蓄电池（二次电池）：汽车用的铅蓄电池、手机用的镍氢电池、锂电池
③ 燃料电池：用于航天、军事领域。
【阅读理解】教材52页第二段：化学能与光能之间的相互转化。
【阅读】教材52页“资料在线”：合理利用化学能源、太阳能利用的前景、安全利用能源。图2-3-13、图2-3-14。
【概括、整合】
1、面临纷繁复杂的化学反应，为了研究和应用的方便，人们从不同的角度进行了分类。
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举例说明以上对于化学反应的划分原则。
2、反应有许多重要的应用。
⑴在实验室里和工业上各是利用什么化学反应来制备氯气的？你还能举出实验室里和工业上利用化学反应制备物质的实例吗？
可以利用氧化还原反应的原理，设计能够产生0价的氯单质的化学反应。
⑵怎样证明化学能与热能、电能或光能之间能发生相互转化？
利用化学反应中温度的变化，电流计和光敏计的测定等方法。
⑶根据你对化学反应的规律、实质及应用的认识，进一步丰富以上有关化学反应的图示。
如：总结中使用的图示，可以再丰富。
【练习】本节练习1、2。
【布置作业】
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△
4HCl+O2＝ ２H2O+2Cl2↑
CuCl2
MnO2+4HCl(浓)＝MnCl2+Cl2↑+2H2O
△
2KMnO4+16HCl(浓) ＝2MnCl2+2KCl+8Cl2↑+5H2O
2NaCl +2H2O＝2NaOH+H2↑+Cl2↑
通电
食物
底层
水
隔板
“即热饭盒”的结构示意图
镁粉、铁粉和固
体食盐的混合物
阳离子
阴离子
化学反应的利用
确定物质的组成、结构，测定物质有关组分的含量
为人类提供能源
制造新物质
如何利用化学反应制造新物质
如何将化学能转化为电能
原电池的工作原理
物
质
变
化
能量
变化
案例：氯气的制取
化学反应
化合、分解、置换和复分解四种基本反应
有些反应
为可逆反应
有些反应为
氧化还原反应
吸热反应和放热反应
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