第一节 化学能与热能
从容说课
本节课的教学是围绕化学能与热能的关系而展开的。教学分为三个部分:?
在第一部分中,教材先从化学键知识入手,说明化学键与能量之间的密切联系,揭示了化学反应中能量变化的主要原因。然后分析了化学反应过程中反应物和生成物的能量储存与化学反应吸收还是放出能量的关系,为后面强调“与质量守恒一样,能量也是守恒的”的观点奠定了?基础。??
在第二部分中,教材通过三个实验,说明化学反应中能量变化主要表现为热量的形式,提出吸热反应和放热反应的概念。这部分内容强调了科学探究和学生活动,让学生在实验探究中认识和感受化学能与热能之间的相互转化及其研究过程,学会定性和定量地研究化学反应中热量变化的科学方法。?
在第三部分中,教材为了拓宽学生的科学视野,图文并茂地说明了生物体内生命活动过程中的能量转化、能源与人类社会发展的密切关系,使学生建立正确的能量观。?
关于化学反应与能量之间的关系,学生在初中化学中已经有所了解,在他们的生活经验中也有丰富的感性认识。本节教学内容是让学生在学习物质结构初步知识之后,从本质上认识化学反应与能量的关系。?
依据以上分析,建议将本节课的教学分为三个课堂教学单元:理论思考教学,实验探究教学,实际应用教学。这三个教学单元相互联系,同时又各自平行独立,其中任何一个单元都可以作为教学切入点进行课堂整体教学,本节采用以实验探究教学作为切入点的教学思路。
教学时可以从一个燃烧实验入手→启发学生理解物质发生化学反应的同时还伴随着能量的变化,而这些能量变化通常又表现为热能变化→进入实验探究教学→提出“为什么有的化学反应吸热,而有的化学反应放热”的问题→进入理论思考教学→提出人类如何利用化学反应产生的热量问题→进入实际应用教学。?
这一教学思路强调的是科学研究的一般过程,即应用实验创设教学情境,引发学生发现并提出新的问题,设计并进行实验用以收集、整理事实和数据,再得出结论,抽象出吸热反应和放热反应的概念,然后上升到理论高度去理解概念,最后应用到实际中去。整个教学过程即是一个完整的科学探究过程。?
实验探究教学单元中,在探讨化学反应放热、吸热的本质时,要使学生明确三点:1.热量变化是化学反应中能量变化的主要表现形式;2.化学反应过程中的能量守恒;3.化学反应在发生过程中是吸热还是放热,决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。实验21、22、23是教学中非常重要的课内教学资源,为了最大限度地发挥其教学价值,建议将实验21和实验23安排为学生分组实验,因为放热现象不能用眼睛直接观察到,学生亲自动手实验有利于触摸反应器和观察温度计,能增强感性认识。由于实验22中产生氨气,因此要在通风条件好的环境下安排学生分组实验,此实验直观,现象明显、有趣,能很好地调动学生的参与热情。经过分组实验,学生有了完整丰富的感性认识后,引导学生进行高质量的理性分析则是至关重要的。通过学生汇报、小组内交流、填写实验报告等多种多样的形式,给学生创造机会学习对现象的描述和分析、对实验事实和数据的处理、依据事实和数据进行抽象等科学方法。最后,为了能使实验教学进入高层次的创造性实验和创造性思维阶段,可以提出一些富有挑战性的学习问题或任务,供学生在课堂内讨论或课外深入学习。例如,除了触摸、使用温度计和观察少量水是否结冰等方法外,还有没有其他指示反应放热或吸热的方法?将你认为可行的方法列出来,并根据这些方法设计实验;在定性实验的基础上能否定量测定一个反应所放出或吸收的热量?如果能,应该怎样设计实验?你怎样设计实验比较两个反应放出能量的大小???
实际应用教学单元中,注意较多地渗透化学社会学的观点,要求的知识比较浅显但涉及的知识面广,这部分内容在课堂内不要讲得过深、过细和过多,应侧重于调动学生的学习兴趣和学习热情,引导学生充分利用课外教学资源进行学习。在课堂内建议选择有针对性的录像片段、具有说服力的图片、数据资料供学生观看和阅读,然后进行讨论和分析。同时,给学生一些学习问题和学习任务,鼓励学生充分利用课外教学资源进行学习,如上网学习、去图书馆查阅资料、到社会上去调研、寻找日常生活中与能量有关的现象等,也可下发一些课后阅读资料让学生分析并写出报告。?
本节课整体教学结构及流程图为:?
第1课时?
三维目标
知识与技能?
1.了解化学键与化学反应中能量变化之间的关系。?
2.在化学实验的基础上,通过吸热反应和放热反应的概念,理解化学反应中能量变化的主要原因。?
过程与方法?
具有较强的问题意识,能够发现和提出有探究价值的化学问题,敢于质疑,勤于思索,逐步形成独立思考能力,善于与人合作,具有团队精神。?
情感、态度与价值观?
1.发展学习化学的兴趣,乐于探究物质变化的奥秘,体验科学探究的艰辛和喜悦,感受化学世界的奇妙与和谐。?
2.有参与化学科技活动的热情,有将化学能与热能的化学知识应用于生产、生活实践的意识,能够对与化学能有关的社会和生活问题做出合理的判断。树立正确的能源观。?
3.热爱家乡,热爱祖国,树立为中华民族复兴、为人类文明和社会进步而努力学习化学的责任感和使命感。?
要点提示
教学重点 化学键与能量变化的关系。?
教学难点 从本质上(微观结构角度)理解化学反应中能量的变化,从而建立起科学的能量变化观。?
教具准备 投影仪。?
教学过程
导入新课
为什么化学反应有的表现吸热有的表现出放热呢?其主要原因是什么呢??
师 播放动画。例:H2分子的生成。?
在化学反应中,从反应物分子转变为生成物分子,各原子内部并没有多少变化,但原子间的结合方式发生了改变。在这个过程中,反应物分子中的化学键部分或全部遭到破坏,生成物分子中的新化学键形成。?
推进新课
板 书:?
第一节 化学能与热能?
一、化学键与化学反应中能量变化的关系
[学生自学]?
阅读课本P30 第二段?
师 从宏观上看,一个化学反应发生了,通常伴随着发热(有时也吸热)发光等现象。
那么从微观上看化学反应中的最小微粒是什么呢??
生 原子。?
师 原子间是怎样重新排列组合的呢??
生 通过化学键。?
师 通过阅读课本和观看2个H原子生成一个H2动画,化学键的形成和破坏与能量有何关系呢?
板 书:?
破坏化学键要吸收能量;形成化学键时放出能量。
生 化学反应中的能量变化的主要原因是:化学键的断裂和形成。?
师 为什么化学反应有的表现吸热有的表现出放热呢??
生1 化学反应中的能量变化主要表现为热量的变化。所以化学反应有的表现吸热有的表现出放热。?
生2 有时也表现为转化成电能、光能等。?
师 很好!化学能转化成电能将是我们下节课研究的内容。?
化学能转化成热能时,什么时候表现出吸热、什么时候表现出放热呢?
展示图片或播放动画:?
[合作探究]?
学生分组讨论并交流?
师 化学反应过程中的能量守恒;热量变化是化学反应中能量变化的主要表现形式;(其他形式的能不计)相同物质的量的不同物质的化学能不相等。?
生 我明白了。根据能量守恒定律得出:
板 书:?
E(反应物的总能量) =E(生成物的总能量)+E(热能)
所以化学反应在发生过程中是吸热还是放热,决定于E(反应物的总能量)与E(生成物的总能量)的相对大小。
生 E(反应物的总能量)— E(生成物的总能量)>0时,反应为放热反应。 ?
E(反应物的总能量)—E(生成物的总能量)<0时,反应为吸热反应。?
师 请回顾一下,化学反应的特征是什么??
生 有新物质生成。?
师 通过我们上述的学习,你对化学反应的特征有什么新的认识呢??
生 化学反应在物质发生变化的同时,还伴随有能量的变化。所以说,物质的化学反应与体系的能量变化是同时发生的。?
课堂小结
通过本节课的学习,我们了解到,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。反应是放热还是吸热,取决于反应物的总能量与生成物总能量的比较。
布置作业
教材P35 1、5、6?
板书设计
第一节 化学能与热能?
一、化学键与化学反应中能量变化的关系?
破坏化学键要吸收能量;形成化学键时放出能量。?
E(反应物的总能量)=E(生成物的总)+E(热能)?
所以化学反应在发生过程中是吸热还是放热,决定于?E(反应物的总能量)与E(生成物的总能量)的相对大小。??苏教版化学2教学设计第二部分
专题2 化学反应与能量变化
第一单元 化学反应的速率和限度
[教学目标]
知识与技能: 了解化学反应速度的概念及表示方法,知道浓度、温度、催化剂等因素对化学反应速度的影响,初步了解如何调控化学反应的快慢。
过程与方法: 能够在猜想、探究、实验中完成外界因素对化学反应速率影响的探究,通过实验不断总结、发现、归纳知识的要点,使自身的思 维能力和创造能力都得到充分的锻炼。
情感态度与价值观: 培养对化学反应研究的兴趣,能够在对化学反应原理的探究过程中找到成功的喜悦,激发学习化学探究原理的动力;增强学生合作、创新与求实精神。
[教学重点]
化学反应速率概念,了解影响化学反应速率的因素
[教学难点]
影响化学反应速率的因素
[教学过程]
[第一课时]
[引言]:日常生活和生产中有很多化学反应,有的反应进行得轰轰烈烈,而有些反应则是在潜移默化中完成的,你了解下列化学变化过程进行的快慢吗?反应的快慢与我们有什么关系?
[投影图片]: 快慢差别很大的化学变化
[思考]:比较下列反应的快慢
2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑
Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
[疑问]:从这些化学反应我们能看出反应快慢?
[答]:从这些方程式,我们看不出反应快慢,但我们可以从制取氢气反应中气泡产生快慢的宏观现象来判断
[学生实验]:体验上述四个反应的快慢
[小结]:这些反应不仅可以从气泡产生的快慢来判断反应快慢而且,也可以由固体量减少的快慢或者其它宏观现象来判断
Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu 溶液蓝色褪去的快慢
CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl 溶液出现浑浊的快慢
[过渡]:HCl+NaOH=H2O+NaCl 那么中和反应如何描述呢?
有没有更准确的描述反应快慢的方法呢?
化学中还有这样一个物理量专门用来准确描述化学速率的快慢——化学反应速率,让我们一起来学习一下,它是如何规定的
[学生]:阅读课本
[板书] 一、化学反应速率
1、表示方法:化学反应速率用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示
2、表达式:v=△C/△t
3、常用单位:mol/(L·S)、mol/(L·min)、mol/(L·h)
[投影练习]
1、在某一化学反应里,反应物A的浓度在10s内从4.0mol/L变成1.0mol/L,在这10s内A的化学反应速率为_______________.
2、向4L容器中充入0.7molSO2和0.4molO2,4s末测得剩余SO2是0.3mol,
则VSO2=____________.
[小结]:在具体的运用和理解化学反应速率时,还应该注意下面几个问题:
1、化学反应速率是标量,即只有大小而没有方向
2、一般计算出的化学反应速率是一段时间内的平均反应速率
3、不用纯液体和固体表示化学反应速率,因为它们“浓度”是不变的
4、对于同一化学反应速率用不同的的物质表示其化学反应速率,可能不相同,但其化学反应速率比等于化学方程式中化学计量数之比
例如:N2+3H2=2NH3中,VN2 :VH2:VNH3=1:3:2
[过渡]:一个小问题
练习3、下列过程,我们想它更快一点的是 ( )
A.钢铁腐蚀 B.食物腐坏 C.炼钢 D.塑料老化
[思考]:
日常生活和生产中,我们希望某些反应更快一点,而某些反应更慢一点,那我们要做些什么呢?首先我们先明确哪些因素会影响化学反应速率?大家大胆猜想一下,有哪些因素会影响化学反应速率?
[板书]:根据学生回答内容板书
[过渡]:这么多因素可能影响反应速率,如何验证某一个因素是否影响化学反应快慢,又是如何影响的?
[板书]:控制变量法
[设计实验]:学生讨论,要求借助桌上所给器材和药品设计实验。
[分组实验]选择浓度、温度、固体表面积大小、催化剂四个因素,让四组学生分组进行实验。
[汇报结果]
[总结]: 二、影响化学反应速率的因素
1、内因:反应物本身的性质
2、外因:⑴浓度:反应物浓度越大,速率越大
⑵温度:体系温度越高,速率越大
⑶固体表面积:块装固体反应速率小于粉末状固体反应速率
⑷催化剂:能大大改变速率
⑸压强:有气体参与的反应压强越大,速率越大
[思考]:如果我们现在要制取氢气,如何又快又安全的制取呢?
[课堂总结]:本节课我们学习了化学反应速率的定量表示以及影响化学反应速率的因素,是否所有的化学反应都会进行到底,完全转变为生成物呢?我们将在下一节课讨论。
[布置作业]
1、在某一化学反应中,反应物B的浓度在5s内从2.0mol/L变成0.5mol/L,在这5s内B的化学反应速率为____________。
2、一个5L的容器中,盛入8.0mol某气体反应物,5min后,测得这种气体反应物还剩余6.8mol,这种反应物的化学反应速率为_______________。
3、在2L密闭容器中,在一定条件下进行合成氨的反应3H2+N2 = 2NH3,先加入H2和N2各2mol,反应经2min钟后,测得N2的物质的量浓度0.8mol/L。求此反应的化学反应速率是多少?分别用H2、 N2、NH3 的浓度变化来表示。
4、在2SO2+O2 =2SO3 反应中:如果2分钟内SO2的浓度由6 mol/L下降为2 mol/L ,那么,用SO2浓度变化来表示的化学反应速率为 mol/(L·min),用O2浓度变化来表示的化学反应速率为 mol/(L·min)。
5、合成氨反应:3H2+N2 = 2NH3,其反应速率可分别为V(H2),V(N2),V(NH3)[用mol/(L·s)表示],则正确的关系式是( )
A. V(H2)=V(N2)=V(NH3) B. V(N2)=2V(NH3)
C. V(H2)=3/2V(NH3) D. V(N2)=3 V(H2)
6、把0.6molX气体的0.4molY气体混合于2L容器中,做使它们发生如下反应:3X+Y= nZ+2W。5min末已生成0.2molW,若测知V(z)=0.01mol/(L·min),则上述反应中Z气体的计量数n的值是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
7、下列四种X溶液,均能跟盐酸反应,其中反应最快的是 ( )
A.10℃ 20mL 3mol/L的X溶液 B.20℃ 30mL 2molL的X溶液
C.20℃ 10mL 4mol/L的X溶液 D.10℃ 10mL 2mol/L的X溶液
8、在m A + n B p C的反应中,m、n、p为各物质的计量数。现测得C每分钟增加a mol/L,B每分钟减少1.5a mol/L,A每分钟减少0.5a mol/L,则m:n:p为 ( )
A、2:3:2 B、2:3:3 C、1:3:2 D、3:1:2
9、在铝与稀硫酸的反应中,已知10s末硫酸的浓度减少了0.6 mol/L,若不考虑反应过
程中溶液体积的变化,则10s内生成硫酸铝的平均反应速率是 ( )
A、0.02 mol/(L min) B、1.8mol/(L min)
C、1.2 mol/(L min) D、0.18 mol/(L min)
10、在10℃时某化学反应速率为0.1 mol/(L s),若温度每升高10℃反应速率增加到原来的2倍。为了把该反应速率提高到1.6 mol/(L s),该反应需在什么温度下进行? ( )
A、30℃ B、40℃ C、50℃ D、60℃
11、NO和CO都是汽车尾气中的有害物质,它们能缓慢地反应生成氮气和二氧化碳,对此反应,下列叙述正确的是 ( )
A 使用适当的催化剂不改变反应速率 B 降低压强能提高反应速率
C 升高温度能提高反应速率 D 改变压强对反应速率无影响
12、反应4(气)+5(气)4NO(气)+6(气)在10L密闭容器中进行,半分钟后,水蒸气的物质的量增加了0.45mol,则此反应的平均速率(X)(反应物的消耗速率或产物的生成速率)可表示为 ( )
A、 (NH3)=0.0100mol.L-1.s-1 B、 (O2)=0.0010mol.L-1.S-1
C、 (NO)=0.0010mol.L-1.s-1 D、 (H2O)=0.045mol.L-1.s-1
13、已知:4NH3+5O2 4NO+6H 2O,若反应速率分别用、、、 [mol/(L·min)]表示,则正确的关系是 ( )
A. = B. =
C. = D. =
14、可逆反应:A+3B2C+2D在四种不同的情况下,反应速率分别为①VA=0.15mol/(L·S),②VB=0.6mol/(L·S),③VC=0.4mol/(L·S),④VD=0.45mol/(L·S),则以上四种情况下反应速率由小到大排列正确的是 ( )
A.②>④>③>① B.②>③=④>①
C.④>②=③>① D.④>③>②>①
15、盐酸倒在碳酸钠粉末上,能使反应的最初速率加快的是 ( )
A.增加碳酸钠的用量 B.盐酸浓度不变,使用量增加一倍
C.盐酸浓度增加一倍,使用量减半 D.盐酸浓度不变,使用量减半
16、一定的固体硝酸银置于一容积不变的2L密闭容器中,在一定条件下发生如下反应:2AgNO3(固)2Ag(固)+2NO2(气)+O2(气),2NO2(气) N2O4(气),2min末,测得固体减重6.2g,且C(NO2)=0.04mol/L,则下列说法正确的是 ( )
A.2min后容器内C(NO2)=0.04mol/L B.2min内V(O2)= 0.0125mol/(L·min)
C.混合气体的平均密度为3.1g/L D.混合气体中NO2的体积分数为11%
17、已知氯酸钾和亚硫酸氢钠发生氧化还原反应,生成-1价的氯和+6价的硫的化合物,反应速率v和反应时间t的关系如图所示。
已知这个反应速率随溶液中氢离子浓度增大而加快,试解释:
(1)反应开始时,反应速率加快的原因是 。
(2)反应后期,反应速率下降的原因是 。
18、分析下列实例,根据已有的知识和经验,填写下表。
实例 影响速率的因素 如何影响
夏天食物易变质
硫在氧气中比在空气中燃烧快
粉状的碳酸钙与盐酸反应比块状的碳酸钙反应快
氯酸钾与二氧化锰混合共热可快速产生氧气
工业合成氨通常要在高压下进行
19、在2L密闭容器中加入4molA和6molB,发生下列反应:
4A(g)+6B(g)4C(g)+5D(g),经5s后,剩下的A为2.5mol,则B的反应速率是多少?
[第二课时]
化学反应的限度
一、教学目标:
1、认识可逆反应、化学反应限度的涵义
2、初步学会根据反应速率判断化学反应所能达到的限度
3、初步了解影响化学反应限度的因素
二、教学内容:
1、可逆反应和不可逆反应:
(1)可逆反应:在同一条件下,能同时向正、逆两个方向进行的反应。通常把从左向右
进行的反应称为正反应。把从右向左的反应称为逆反应。如:
N2+3H2 2NH3+Q
(2)不可逆反应:在同一条件下,不能同时向两个方向进行的反应。可看成正、逆反应的趋势差别很大,反应“一边倒”。正、逆反应是相对的。
(3)可逆反应的特点:
a.正反应和逆反应之间具有既对立有统一的关系。即正反应和逆反应是两个方向完全相反的不同的化学反应。但他们有同时存在,不可分离。例如:某容器内有SO2和O2合成SO3的化学反应,那么也一定有SO3分解为SO2和O2的化学反应。
b.正反应和逆反应的发生性质相同。例如:SO2具有跟O2合成SO3的性质,SO3也有分解生成SO2和O2的性质。
c.正反应和逆反应发生的条件相同。例如:SO2和O2合成SO3和SO3分解为SO2和O2的条件都是催化剂、高温。如果对反应体系施加影响化学反应速度率的措施,正反应速率和逆反应速率都会受到影响。例如升高或者降低温度,增大或者减小压强,
2 SO2+O2 2SO3 和2 SO3 2 SO2+O2的反应速率都会发生相应的变化。
d.各反应物、生成物同时存在 。方程式两边的物质互为反应物和生成物。任何一种物质的生成率都小于1。任何一种物质的存在量都大于0。但存在量不能无条件的确定。
e.事实上,大部分化学反应都是可逆反应。只不过有的可逆性较弱,有的可逆性很强。
2、化学平衡状态:
定义:在一定条件下,可逆反应中正反应速率与逆反应速率相等,反应混合物中各组成
成分的含量保持不变的状态,叫做化学平衡状态。
注意:
1、化学反应中,只有可逆反应才能形成化学平衡。非可逆反应不能形成化学平衡。
2、可逆反应需要在有关条件(如物质的温度,气体的压强、物质的浓度等)确定的前提下才能够形成化学平衡。
3、化学平衡是可逆反应进行的最大限度。
4、化学平衡的特点:“动、定、变”
a.反应物与生成物处于动态平衡,在化学平衡状态,可逆反应的正反应和逆反应都还在不断的进行着,只是此时V正=V逆(且都大于0)。而不是停止了化学反应。
b.在化学平衡状态,任何反应物与生成物浓度保持一定,百分组成保持一定;(或说反应物与生成物的含量保持一定)
c.影响平衡的外界条件改变,平衡状态即被破坏,发生平衡移动。
3、影响化学平衡的条件:
化学平衡状态是与外界条件有关的。外界某种条件改变时,使正、逆反应速率不等,平
衡混合物中各组成物质的百分含量(或浓度)也随之改变,原来的平衡被破坏直到建立
新条件下的另一种平衡状态。这种改变的过程,叫化学平衡的移动。
影响化学平衡的重要条件有:浓度、压强、温度。
三、例题:
例1、问:点燃氢气和氧气的混合物可剧烈地化合生成水,电解水时又可生成氢气和氧气,这是不是一个可逆反应?为什么?
答:不是。因为反应条件不一样.
问:可逆反应能否进行到底?
答:不能,因而对于任何一个可逆反应都存在一个反应进行到什么程度的问题。
练习
1、对化学反应限度的叙述,错误的是 ( )
A.任何可逆反应都有一定的限度
B.化学反应达到限度时,正逆反应速率相等
C.化学反应的限度与时间的长短无关
D.化学反应的限度是不可改变的
2、一定条件下,可逆反应2AB+3C,在四种状态中处于平衡状态的是 ( )
正反应速率 逆反应速率
A υA=2mol/(L·min) υB=2mol/(L·min)
B υA=2mol/(L·min) υC=2mol/(L·min)
C υA=1mol/(L·min) υB=2mol/(L·min)
D υA=1mol/(L·min) υC=1.5mol/(L·min)
3、在一定温度下,下列叙述不是可逆反应 达平衡状态的( )
(1)生成速率与分解速率相等。
(2)单位时间内生成,同时生成
(3)、、的浓度不再变化。 (4)、、的压强不再变化。
(5)混合气体的总压不再变化。 (6)混合气体的物质的量不再变化。
(7)单位时间内消耗,同时生成
(8)、、的分子数之比为。
A. (2) (8) B. (1) (6) C. (2) (4) D. (3) (8)
一定温度下的定容密闭容器中,当下列物理量不再改变时,表明反应:
A(s)+2B(g) C(g)+D(g)已达平衡的是 ( )
A.混合气体的压强 B.混合气体的密度
C.B的物质的量浓度 D.气体的总物质的量
某体积可变的密闭容器,盛有适量的A和B的混合气体,在一定条件下发生反应:
A+3B 2C 若维持温度和压强不变,当达到平衡时容器的体积为VL,其中C气体的体积占10%。下列推断正确的是 ( )
原混合气体的体积为1.2L;
原混合气体的体积为1.1L;
反应达到平衡时气体A消耗掉0.05VL;
④反应达平衡时气体B消耗掉0.05VL。
A. ②③ B. ②④ C. ①③ D. ①④
6、在恒温下的密闭容器中,有可逆反应2NO(气)+O2(气)2NO2(气)+热量,
不能说明已达到平衡状态的是………… ( )
A.正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率相等
B.反应器中压强不随时间变化而变化
C.混合气体颜色深浅保持不变
D.混合气体平均相对分子质量保持不变
7、在一定温度下,反应A2(气)+ B2(气)2AB(气)达到平衡的标志是( )
A.单位时间生成n mol的A2 同时生成n mol的AB
B.容器内的总压强不随时间变化
C.单位时间生成2n mol的AB同时生成n mol的B2
D.单位时间生成n mol的A2同时生成n mol的B2
8、下列叙述表示可逆反应N2 + 3H2 2NH3一定处于平衡状态的是……… ( )
A.N2、H2、NH3的百分含量相等
B.单位时间,消耗a mol N2的同时消耗3mol H2
C.单位时间,消耗a molN2的同时生成3a mol H2
D.反应若在定容的密器中进行,温度一定时,压强不随时间改变
9、对于固定体积的密闭容器中进行的气体反应可以说明A(气) + B(气) C(气)
+D(气)在恒温下已达到平衡的是 ( )
A.反应容器的压强不随时间而变化 B.A气体和B气体的生成速率相等
C.A、B、C三种气体的生成速率相等 D.反应混合气体的密度不随时间而变化
10、在2NO2N2O4的可逆反应中,下列状态说明达到平衡标志的是……… ( )
A.C(N2O4 )=C(NO2)的状态 B.N2O4处于不再分解的状态
C.NO2的分子数与N2O4分子数比为2∶1的状态
D.体系的颜色不再发生改变的状态
11、已知氯水中有如下平衡: EMBED Equa
常温下,在一个体积为50mL的针筒里吸入40mL氯气后,再吸进10mL水。写出针筒中可能观察到的现象_______________ ______。可将此针筒长时间放置,又可能看到何种变化___ ____;试用平衡观点加以解释 。
12、在高温、高压和催化剂存在的条件下,把3mol氢气和1mol氮气置于密闭容器中反应能够得到2mol氨气吗?说明理由。
第二单元 化学反应中的热量变化
【教学背景及教材分析】
认识化学反应中能量变化并不等同于化学反应中热量的释放与吸收。化学反应中的能量变化,可以以不同的能量形式呈现,如热、光的释放和吸收,电能、电磁波的释放和吸收等。许多化学反应伴随有热量的放出和吸收,在这些反应中,能量的变化也不一定全都以热量的形式呈现。注意帮助学生区分吸热反应与需要加热引发的化学反应。认识可逆反应的正反应和逆反应在能量变化上的区别。不要求学习热效应、燃烧热、中和热、焓变等概念。利用热化学方程式进行有关化学反应中热量的计算时,不涉及盖斯定律的内容。教材通过“你知道吗”栏目,让学生交流和讨论,利用日常生活中观察到的现象认识物质能量转化四处可见、形式多样。在探讨化学反应放热、吸热本质时,要使学生明确三点:1.热量变化是化学反应中能量变化的主要表现形式;2.化学反应过程中的能量守恒;3.化学反应在发生过程中是吸热还是放热,决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。引导学生从能量变化的高度来学习节内容。
【学习目标】
1、认识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、了解化学反应中热量变化的实质;
3、通过生产生活中的实例,了解化学能和热能的相互转化;
【重点】化学能与热能之间的内在联系以及化学能与热能的相互转化。
【难点】从本质上(微观结构角度)理解化学反应中能量的变化,从而建立起科学的能量变化观。
【教学方法】学生自学阅读、教师归纳
【课时安排】
[第一课时] 化学反应中的热量变化
【教学过程】
【导入】1、化学反应按反应物和生成物的种类分可分为:化合反应、分解反应 、置换反应、复分解反应
2、化学反应按是否有电子转移可分为:氧化还原反应、非氧化还原反应
3、化学反应按是否有离子参加可分为:离子反应、非离子反应
4、化学反应按是否有热量的放出和吸收可分为:放热反应、吸热反应
【引导阅读】课本32页
【提问】“你知道吗?”
【板书并讲解】一、化学反应中的热量变化
1、化学反应的基本特征
(1)都有新物质生成,常伴随能量变化及发光、变色、放出气体、生成沉淀等现象发生。
(2)能量的变化通常表现为热量的变化。
2、化学反应的本质(实质)
旧化学键的断裂和新化学键的形成
【指导阅读】课本33页活动与探究
3、化学反应按热量的变化分类
(1)概念
放热反应:有热量放出的化学反应;
吸热反应:吸收热量的化学反应;
(2)分类
放热反应:放出热量的反应〔∑E(反应物)>∑E(生成物)〕
化学反应
吸热反应:吸收热量的反应〔∑E(反应物)<∑E(生成物)〕
【图示法表示】
【补充讲解】化学反应遵循着能量守恒定律:
反应物的总能量 + 断键时吸收的总能量 = 生成物的总能量 + 成键时放出的能量
【练习一】判断下列反应是放热反应还是吸热反应
C(s)+CO2(g)2CO(g)
Ba(OH)28H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(aq)+2NH3(g)+10H2O(l)
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
【板书】4、常见的放热、吸热反应
(1)放热反应:a、所有燃烧反应;b、酸碱中和反应;c、金属与酸生成气体的反应;d、大多数的化合反应
(2)吸热反应:
a、C(s)+CO2(g)2CO(g);
b、Ba(OH)28H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(aq)+2NH3(g)+10H2O(l)
c、C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
d、大多数的分解反应
【练习】关于吸热反应和放热反应,下列说法中错误的是 (A)
A.需要加热才能进行的化学反应一定是吸热反应
B.化学反应中能量变化,除了热量外,还可以是光能、电能等
C.化学反应过程中的能量变化,也服从能量守恒定律
D.反应物的总能量高于生成物的总能量时,发生放热反应
【指导练习】课本33页“问题解决”
【总结】化学反应伴随能量变化是化学反应的一大特征。我们可以利用化学能与热能及其能量的相互转变为人类的生产、生活及科学研究服务。化学在能源的开发、利用及解决日益严重的全球能源危机中必将起带越来越重要的作用,同学们平时可以通过各种渠道来关心、了解这方面的进展,从而深切体会化学的实用性和创造性。
【作业】预习热化学方程式的书写要求;并完成下列练习
一、选择题
1、下列反应是吸热反应的是( )
A. 灼热的炭与二氧化碳反 应
B.铁和稀硫酸的反应
C. 氢氧化钡晶体的粉末和氯化铵晶体混合
D.钢铁制品生锈的反应
2、已知2H2+O2==(条件为“点燃”)2H2O,关于该反应的下列说法错误的是( )
A. 该反应是一个放热反应
B. 参加反应的氢气和氧气的总能量高于反应生成的水的总能量
C. 该反应是一个吸热反应
D.参加反应的氢气和氧气的总能量低于反应生成的水的总能量
3、已知金刚石在一定条件下转化为石墨是放热的。据此,以下判断或说法正确的是( )
A.需要加热方能发生的反应一定是吸热反应
B. 放热反应在常温下一定很容易发生
C. 反应是放热还是吸热,必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小
D. 吸热反应在一定条件下也能发生
4、已知在相同状况下,要使同一化学键断裂需要吸收的能量等于形成该化学键放出的能量。下列说法正确的是( )
A. 电解熔融的Al2O3可以制得金属铝和氧气,该反应是一个放出能量的反应
B. 水分解产生氢气和氧气时放出能量
C. 相同状况下,反应2SO2+O2=2SO3是一个放热反应,则反应2SO3=2SO2+O2是一个吸热反应
D. 氯化氢分解成氢气和氯气时需要吸收能量
[第二、三课时] 热化学方程式和燃料燃烧释放的热量
一、教学目标
1、复习常见的放热反应和吸热反应
2、热化学方程式的含义和热化学方程式的书写
3、标准燃烧热、物质的完全燃烧
二、教学内容
在高考中有关热化学方程式的试题类型主要有3种:
(1)已知一定量的物质参加反应的吸、放热量,写出其热化学方程式或判断所给的热化学方程式的正误。在判断热化学方程式的正误时,一要注意是否标明反应中各物质的状态;二是要注意在热化学方程式右端是否注明热量的变化,△H的“+”、“-”号是否正确,三是热化学方程式中各物质前面的系数只要同后面的热量值相对应,则无论系数为整数、分数还是小数,都应当是正确的。
(2)已知相关的热化学方程式,要求写出新的热化学方程式;这种类型题目的解题思路是:先比较要写的热化学方程式与已知的相关热化学方程式的主要不同,找出无关的物质并变换系数使其相同,再通过对已知热化学方程式加减消去,然后算出新化学方程式的热量。
(3)依据热化学方程式进行有关计算:这类题目是求一定量物质燃烧放出的热量,求混合气体成分或含量,在进行计算时,应把反应热量看成一种产物,按一般化学方程式的计算要求进行计算。
三、典型例题
例1、已知破坏各1mol N≡N键、H—H键和N—H键分别需吸收的能量为946kJ、436kJ、391kJ。计算1molN2(g)和3molH2(g)完全转化为NH3(g)的反应热的理论值。
[分析]N2(g)与H2(g)反应的化学方程式为N2(g)+3H2(g)=2NH3(g),使1mol的N≡N键断裂吸收946kJ的能量,使3molH—H键断裂共需吸收436kJ·mol-1×3mol=1308kJ的能量,因此使1molN2(g)和3molH2(g)反应物的化学键断裂共需吸收的能量为946kJ+1308kJ=2254 kJ。而2molNH3(g)中含6molN-H键,形成6molN-H键时放出能量为391 kJ·mol-1×6mol=2346 kJ 。因此反应热应等于生成物分子形成时所释放的总能量2346kJ·mol-1与反应物分子断裂时所吸收的总能量2254 kJ·mol-1之差,即放出了92 kJ·mol-1的能量。
例2、下列对热化学方程式1/2H2(g)+ 1/2I2(g)====HI(g);△H = +26kJ·mol-1的叙述中,正确的是 ( )
A.1mol氢气和1mol碘蒸气完全反应需要吸收26kJ的热量
B.1个氢分子和1个碘分子完全反应需要吸收52kJ的热量
C.1molH2(g)与1molI2(g)完全反应生成2mol的HI气体需吸收52kJ的热量
D.1molH2(g)与1molI2(g)完全反应放出26kJ的热量
[分析]热化学方程式的具体形式是表示一定物质的量的、一定聚集状态的反应物完全反应生成一定聚集状态的生成物时的放热、吸热情况。只要依据书写热化学方程式的六点注意事项,对于本例题就不难作出判断。在A、B、D三个选项中均未指明生成物的状态;且D将反应错认为是放热反应;A则未将反应的化学计量数与△H正确对应起来;B则无视热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数的前提。因此合理答案只有C。
练习
1、以下反应属于吸热反应的是 ( )
A.生石灰加水制熟石灰 B.氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合
C.氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸 D.化石燃料的燃烧
2、(1)某化学反应,设反应物总能量为E1,生成物总能量为E2。若E1>E2,则该反应为________热反应,该反应过程可看成___ ____________
(2)中和反应都是______热反应,其实质是____________ ___________
3、0.3mol气态高能燃料乙硼烷(分子式B2H6),在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649.5kJ的热量,则其热化学方程式为______ .又已知H2O(l)===H2O(g);△H = +44kJ mol-1,则11.2L标准状况下的乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是__________kJ
4、能源可化分为一级能源和二级能源。自然界以现成方式提供的能源称为一级能源;需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。氢气是一种高效而没有污染的二级能源,它可以由自然界中大量存在的水来制取:2H2O(l)===2H2(g)+O2(g)该反应要吸收大量的热。根据上述内容回答下列问题
(1)、下列叙述正确的是 ( )
A.电能是二级能源 B.水能是二级能源
C.天然气是一级能源 D.水煤气是一级能源
(2)、关于用水制取二级能源氢气,以下研究方向不正确的是 ( )
A.构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质,因此可研究在水不分解的情况下,使氢气成为二级能源
B.设法将太阳光聚集,产生高温,使水分解产生氢气
C.寻找高效催化剂,使水分解产生氢气,同时释放能量
D.寻找特殊催化剂,用于开发廉价能量,以分解水制取氢气
5、已知在发射卫星时可用肼(N2H4)为燃料和NO2作氧化剂,这两者反应生成N2和水蒸气.又已知:①N2(气)+2O2(气)==2NO2(气); △H=+67.7kJ/mol
②N2H4(气)+O2(气)=N2(气)+2H2O(气); △H =-534kJ/mol
试写出肼与NO2反应的热化学方程式______________________________ 。
化学2专题二第二单元练习
1、已知在1×105Pa,298K条件下,2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量,下列热化学方程式正确的是 ( A )
2、已知方程式2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H1=–571.6KJ·mol-1,则关于方程式
2H2O(l) =2H2(g)+O2(g) △H2=?的说法正确的是 ( B )
A.方程式中化学计量数表示分子数
B.该反应△H2大于零
C.该反应的△H2=-571.6kJ·mol-1
D.该反应可表示36g水分解时的热效应
3、25℃、101kPa时,1g甲醇完全燃烧生成CO2和液态H2O,同时放出22.68kJ热量。下列表示该反应的热化学方程式中正确的是 ( A )
CH4O(l)+3/2O2(g) = CO2(g)+2H2O(l) △H=-725.8kJ/mol
2CH4O(l)+3O2(g)= 2CO2(g)+4H2O(l) △H=+1451.6kJ/mol
2CH4O+O2 = 2CO2+4H2O(l) △H=-22.68kJ/mol
CH4O(l)+3/2O2(g) = CO2(g)+2H2O(g) △H=-725.8kJ/mol
4、已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=–566.0kJ/mol.由此判断CO的燃烧热是 ( A )
A.-283.0kJ/mol B.-566.0kJ/mol
C.283.0kJ D.566.0kJ/mol
5、以NA代表阿伏加德罗常数,则关于反应:C2H2(g)+2/5O2(g)=2CO2 (g )+H2O(l) △H=–1300kJ/mol热化学方程式的说法正确的是 ( AD )
A.有10NA个电子转移时,该反应放出1300kJ的能量
B.有NA个水分子生成且为液体时,吸收1300kJ的能量
有2NA个碳氧共用电子对生成时,放出1300kJ的能量
D.有8NA个碳氧共用电子对生成时,放出1300kJ的能量
6、强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应,H+(aq) + OH-(aq) = H2O(液) △H=–57.3kJ/mol,向1L0.5mol/L的NaOH溶液中加入稀醋酸、浓H2SO4、稀硝酸,则恰好完全反应时的热效应△H、△H2、△H3的关系正确的是 ( D )
△H1>△H2>△H3 B. △H1<△H3<△H2
C.△H2>△H1>△H3 D. △H1>△H3>△H2
7、已知CH4(g)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l);△H=-Q1kJ/mol,2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ;△H=-Q2 kJ/mol,2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ;△H=-Q3 kJ/mol,常温下取体积比为4:1的CH4和H2的混合气11.2L(标况)经完全燃烧后恢复至常温,放出的热量是 ( A )
A.0.4Q1+0.05Q3 B.0.4Q1+0.05Q2 C.0.4Q1+0.1Q3 D.0.4Q1+0.2Q2
8、在一定条件下,CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为:
2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g); ΔH =-566 kJ/mol
CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l); ΔH =-890 kJ/mol
由1molCO和3molCH4组成的混和气在上述条件下完全燃烧时,释放的热量为 ( B )
A.2912kJ B.2953kJ C.3236kJ D.3867kJ
9、航天飞机用铝粉与高氯酸铵(NH4ClO4)的混合物为固体燃料,点燃时铝粉氧化引发高氯酸铵反应,其方程式可表示为: NH4ClO4=N2↑+4H2O+Cl2↑+2O2↑;△H<0
下列对此反应的叙述中错误的是 ( D )
A.上述反应属于分解反应
B.上述反应瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行
C.反应从能量变化上说,主要是化学能转变为热能和动能
D.在反应中高氯酸铵只能起氧化剂作用
10、已知3.6 g碳在6.4 g的氧气中燃烧,至反应物耗尽,并放出X kJ热量。已知单质碳的燃烧热为-Y kJ/mol,则C与1mol O2反应生成CO时的反应热ΔH为 ( B )
A.-Y kJ/mol B.-(10X-Y) kJ/mol
C.-(5X-0.5Y) kJ/mol D.+(10X-Y) kJ/mol
二、填空
11、热化学方程式:2H2(g)+O2(g)=2H2O(I) △H= -571.6kJ/mol表示的意义是在250C,101kPa时2mol氢气和1mol氧气反应生成2 mol液态水时放放出571.6kJ的热量
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H= -285.8kJ/mol
12、某不可逆反应的反应进程的能量变化如图所示:
(1)该反应是放热反应,反应热ΔH < 0
(2)反应的活化能为E3 – E1
(3)对反应体系加热,提高了 E1
活化分子数增多,反应速率加快;在反应体系中加入催化剂,
降低了 E3 活化分子数增多,反应速率大大
地加快。(2、3两问用E1、E2、填空)
13、已知下列反应 :
H2(g)=2H(g) ΔH1=+Q1 kJ/mol
O2(g)=2O(g) ΔH2=+Q2 kJ/mol
2H(g)+O(g)=H2O(g) ΔH3=-Q3 kJ/mol
H2O(g)=H2O(l) ΔH4=-Q4 kJ/mol
H2(g)+ 1/2O2(g)=H2O(l);ΔH5=-Q5 kJ/mol
试指出Q1、Q2、Q3、Q4、Q5的等量关系: 2Q5+2Q1+Q2=2Q3+2Q4
14、火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态双氧水。当它们混合反应时,即产生大量氮气和水蒸气,并放出大量的热。已知0.4mol液态肼与足量的液态双氧水反应,生成氮气和水蒸气,放出256.652KJ的热量。
(1)反应的热化学方程式为N2H4(l) +2 H2O2(l)= N2(g)+4 H2O(g) ΔH5=-641.63kJ/mol
(2)又已知H2O(l)=H2O(g);ΔH=+44kJ·mol-1。则16g液态肼与液态双氧水反应生成液态水时放出的热量是408.815KJ。
(3)此反应用于火箭推进,除释放大量热和快速产生大量气体外,还有一个很大的优点是产物是氮气和水,无污染。
15、沼气是一种廉价的能源。农村富有秸秆、杂草等废弃物,它们经微生物发酵之后,便可以产生沼气,可以用来点火做饭。
(1)煤的主要成分是碳,写出煤和沼气中的主要成分燃烧过程的化学方程式:
C+O2=CO2 _____________________________、_ CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l);并指出哪一种燃料对环境的污染小? 沼气 。
(2)我国农村大约有700万个沼气发生池,如果每个沼气池平均每天产生2立方米的沼气(主要是甲烷),1mol甲烷完全燃烧能放出890kJ的热量,计算每天可节约燃烧值为3.36×107J·kg-1的标准煤多少千克?
(1.66×107Kg)
(3)已知:(C6H10O5)n+nH2O 3nCO2+3nCH4; H<0。请设想出这个反应的实际价值与意义: 。
16、某液化石油气由丙烷和丁烷组成,其质量分数分别为80%和20%,它们燃烧的热化学方程式分别为 C3H8(g)+5O2(g)→3CO2(g)+4H2O(g) △H=–2200KJ·mol-1
2C4H10(g)+13O2(g)→8CO2(g)+10H2O(g) △H=–5800KJ·mol-1
有一质量为0.8Kg、容积为4.0L的铝壶,将一壶20℃的水烧开需消耗该液化石油气0.056Kg。试计算该燃料的利用率[已知水的比热为4.2KJ/(Kg·℃),铝的比热为0.88KJ/(Kg·℃) ]
(50%)
第三单元 化学能与电能的转化
[教学目标]
[知识与技能]
1.通过实验探究,认识化学能可以转化为电能,初步认识原电池反应的原理。
2.了解常见的化学电源及其应用。
[过程与方法]
1.通过电能转化为化学能的实例——电解和电镀的教学活动,了解电解和电镀的重要应用。
2.通过反应物之间电子的转移的探究,理解原电池的形成是氧化还原反应的本质的拓展和运用。
[情感态度与价值观]
1.利用伏打电池发明的事例,激发学生学习和发明创造的欲望。
2.感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题,形成较为客观、正确的能源观,提高开发高能清洁燃料的意识。
[重点难点]
1.初步了解原电池的概念、原理、组成及应用。
2.通过实验探究从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质及原电池的构成条件。
[课时分配]3课时
[教学过程]
[第一课时 化学能转化为电能]
[创设问题情景]
电能是现代社会最清洁、也是最重要的二次能源,人类生产、生活的各个方面都离不开它。而火力发电又在电能生产中占有相当大的比重,是电能最主要的来源。
[播放录像或展示图片]
[提问]
燃烧的本质是什么?火力发电中能量的转化方式是怎样的?火力发电又有哪些优点和缺点呢?
[学生讨论、分析]
[激疑]
针对火力发电的缺点,能否通过某些方式将化学能直接转化为电能呢?
[分组实验探究]
锌铜原电池原理
实验1:把一块锌片和铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯里。
实验2:用导线将锌片和铜片连起来。
实验3:在导线中接入一个灵敏电流计。
将实验中观察到的现象和自己的结论记录下来。
[学生交流、讨论]
1.实验1和实验2中的现象有何不同?是什么原因造成的?
2.锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中,铜片表面有气泡产生,你认为这种气体可能是什么?锌片和铜片上可能分别发生什么反应?如何证明?
灵敏电流计的指针发生偏转,说明有电流通过,你如何解释这一现象?该装置的正负极分别是什么?请你再设计一个实验证明之。
[教师补充讲解]
原电池的定义;锌铜原电池的工作原理;电极反应式及电池总反应式的书写。
在原电池中,较活泼的金属极板发生氧化反应,电子经导线从较活泼的金属一极流向较不活泼的金属极板,溶液中易得电子的阳离子在不活泼的金属极板发生还原反应。
在原电池中,相对活泼金属为负极,相对不活泼金属(或石墨电极)为正极。
上述原电池发生的反应是:
在锌电极(负极):Zn - 2e→ Zn2+
在铜电极(正极):Zn - 2e→ Zn2+
反应总方程式 Zn+2H+=Zn2++H2↑
电子流动方向:电子流从原电池的负极经导线流向正极(而电流从原电池的正极经导线流向负极)
[讲述]这一现象早在1799年被意大利的物理学家伏打捕捉到并加以研究,发明了世界上第一个电池──伏打电池,即原电池。
[观看计算机软件]模拟原电池两极的氧化还原反应。
[设疑]
通过刚才的实验我们可以体会到,化学能在原电池装置中可以直接转化为电能,那么,符合什么条件的装置才能构成原电池呢?
[分组实验探究]
原电池的构成条件。
[交流讨论、归纳总结]
原电池的构成条件:
1.两种活泼性不同的金属(或一种金属和另一种非金属导体)构成电极。
2.电解质溶液。
3.构成闭合回路。
4.能发生自发的氧化还原反应。
[反思与评价]
在刚才的分组实验中,同伴或其他组的同学的哪些做法对你有启发?你又提出了哪些好的思路?根据提供的仪器、药品,你现在还能设计出其它的原电池装置吗?
[实践活动]设计其它的原电池装置
[小结]
通过前面的两组分组实验,我们了解了原电池的工作原理和构成条件,同学们对于通过实验来进行化学研究的思路、方法也一定有了更深的体会。为了满足生产、生活、科学研究等各方面的需要,科学家尤其是化学家根据原电池原理设计出了许许多多形状各异、用途不同的实用电池,极大地方便了我们的生活,也有力地促进了科学的发展。那么,你所知道的电池有哪些呢?
[学生举例]
[教师引导学生分析]
常见电池的组成和工作原理。
[巩固练习]
相同条件下,纯锌粒和粗锌粒(含杂质)与同浓度的稀硫酸反应的速率一样吗?为什么?假如要求你设计实验来证明你的观点,你的实验方案是怎样的?证据和结论又是什么?
[第二课时 化学电源]
[实践活动] 水果电池的制作
1.实验准备: 水果样品(柠檬、番茄、桔子、葡萄或其它水果)、金属(铁丝、铜丝、锌片或铝片)、石墨电极、电铃、灯泡、微安电流计、导线若干、小刀、pH试纸
2.学生分小组活动
鼓励学生利用各种自备的水果、金属片制作电池,用微安电流计或耳机测试是否能产生电流,比较电流的大小。若用小刀切开水果,使两个极板分离,观察电流是否消失,将水果重新合拢是否又产生电流?探究其原因。
学生设计实验方案,教师参与活动并适时点拨、鼓励、引导。
[讨论与交流]
小组代表汇报说明实验结果,交流发现的问题与解决方法。
[总结与评价]
说明水果电池的构成,为什么可以产生电流。
[教师补充讲解]
电池在生活、工农业生产和科学技术等方面有广泛的用途,人们利用原电池原理,制作了多种电池,制作了多种电池,如干电池、蓄电池、充电电池、高能电池等,以满足不同的需要。
二、化学电源
依据原电池的反应原理,人们发明并制造了多种多样的化学电源。化学电源有一次电池与二次电池之分。各种干电池是一次电池,用过之后不能复原。蓄电池是二次电池,在充电后能继续多次使用。化学电源的能量转化率是燃料燃烧所不可比拟的。化学电源不仅在生活中得到了广泛的应用,而且在高科技领域乃至航天技术中也是不可或缺的。
请结合生活经验和自己的了解,请同学们说说你所知道的电池的用途。
[投影]各种电池(学生分别述说电池的用途)
1.干电池 2.铅蓄电池
[展示]干电池和铅蓄电池实物。(由学生和教师分别讲述这两种电池的构造和用途)
[阅读]课本中 3.锂电池 4.新型燃料电池(由学生自学完成)
[讲述]生活经验告诉我们,有些金属制品在使用一段时间以后,会失去表面的光泽,严重的会变得锈迹斑斑影响使用,尤其是钢铁制品,在潮湿的空气里,很容易生锈,这实际上是一种被叫做金属腐蚀的现象。下一个问题,我们就要研究一下这个现象。
三、金属的腐蚀 (回顾化学1学过的相关内容) M - ne- = Mn+
[阅读]学生在教师指导下阅读教材相关内容
[投影]阅读要点:1.什么是金属的腐蚀?举例说明。2.金属腐蚀的本质是什么?
3.由于金属接触的介质不同,一般金属的腐蚀可分为几种?各是什么?
4.什么是化学腐蚀?举例说明。
5.什么是电化学腐蚀?
6.?在潮湿的空气里,钢铁制品的表面为什么会形成无数微小的原电池?正、负极各是什么?(学生讨论)
[讲述]在这些微小的原电池里,做负极的铁失去电子被氧化,钢铁表面的水吸收氧气得电子生成OH-,这样钢铁制品被慢慢腐蚀。
1.化学腐蚀
2.电化学腐蚀
钢铁在潮湿空气里腐蚀 负极:Fe - 2e- = Fe2+
正极:2H2O + O2 + 4e- = 4OH-
[小结投影]
化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
化学腐蚀 电化学腐蚀
条件 金属跟氧化剂直接接触 不纯金属或合金跟电解质溶液接触
现象 无电流产生 有微弱电流产生
本质 金属被氧化的过程 较活泼的金属被氧化的过程
相互关系 化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生
[讲述]金属被腐蚀后,在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化,会使机器设备、仪器、仪表的精密度和灵敏度降低,影响使用以至报废,甚至发生严重事故。据估计,每年由于腐蚀而直接损耗的金属材料,约占金属年产量的10%。因此防止金属腐蚀有很重要的意义。金属的防护方法有多种,同学们在课下已做了充分的准备,下面请各组派代表发言。
[讨论发言]
[讲述](教师最后总结。)
[第三课时 电能转变为化学能]
教学过程
[创设学习情景]
电解水能够制得氢气和氧气,电解食盐水能够制取烧碱、氢气和氯气,用于制造日常生活中各种铝制品的铝,是通过电解氧化铝获得的。电流怎样使水、食盐水、 氧化铝发生氧化还原反应,转化为各种产物呢?
[实验探究活动] 在教师指导下,让学生用下图所示简易电解装置进行电解实验,并交流讨论实验结果。
1.取一段棉线约2厘米,置于大片玻璃片上,用3滴食盐水将整根棉线润湿,然后在其左右两边各加数滴食盐水溶液。两端再各加入1滴酚酞试液。
2.将两只鳄鱼夹分别夹住棉线两端,用导线把鳄鱼夹分别与电源(两节2号干电池)相连。约15-20秒后,观察发生的现象,并做好记录。
3.在没有显示红色的一端滴入一滴碘化钾淀粉溶液,观察发生的现象,并做好记录。
学生依据实验结果,汇报如下现象:
实验1--食盐水滴加酚酞试液没有颜色变化;
实验2--跟电源负极相联的一端溶液呈红色,并有细微气泡产生,说明氢氧根离子浓度增大。
实验3--跟电源正极相联的一端溶液显蓝色,声明有氯气产生。
观察到的现象
实验1
实验2
实验3
[教师补充讲解]
我们可以依据大家的实验探究结果来分析电解反应的原理:
一、电解反应
1.电解池与电解
电解池由电源、阴极、阳极和电解质溶液各部分。
跟电源负极相联接的电极称为阴极,在阴极有过剩的负电荷;跟电源正极相联接的一极称为阳极,在阳极有过剩的正电荷。
在食盐水溶液中存在大量的Na+和Cl - ,还有微量的H+ 和OH-。当接通电源时,带正电荷的Na+和H+向阴极定向移动,带负电荷的Cl - 和OH-向阳极定向移动。
在阴极,由于H+比Na+易得电子,H+得电子发生还原反应:2H++2e—=H2↑
在阴极区域由于H+发生还原反应成为H2逸出,溶液中OH—浓度大于H+溶度,溶液显碱性,使酚酞显红色。
在阳极,由于Cl—比OH—易失电子,Cl—失电子生氧化反应:2Cl—-2e—= Cl2↑
在阳极区域由于Cl—发生氧化反应(2Cl—-2e—=Cl2 )成为Cl2。Cl2和碘化钾反应生成碘(Cl2+2KI=2KCl+I2),碘遇淀粉变蓝色。
总之,由于在阴极生成氢气,在阳极生成氯气,没有参加氧化还原反应的Na+和OH—形成氢氧化钠溶液,这就是我们已学的电解食盐水反应的基本原理。
电解食盐水反应的化学方程式为:2NaCl+2H2O电解2NaOH + H2 ↑ +Cl2↑
阴极产物 阳极产物
[实验观察] 用石墨做电极,电解U型管中的氯化铜溶液,在阴极和阳极各发生什么样的变化?
[交流与讨论]试分析氯化铜溶液电解发生的反应,写出电解反应的化学方程式。
学生分析:在氯化铜溶液中,存在Cu2+和Cl—,接通电源后,阴极周围的Cu2+得电子发生还原反应:Cu2++2e=Cu;在阳极Cl—失电子发生氧化反应:2Cl—-2e—=Cl2↑ 。在这一电解过程中,水中电离的H+和OH-。都没有被氧化或还原。
所以电解的化学方程式为:CuCl2电解 Cu + Cl2 ↑
阴极产物 阳极产物
[归纳与小结]
通过我们的分析,可以知道,电解反应是电解质溶液在电流的作用下,在电极上发生的氧化还原反应,得到电解产物,电能转化为化学能。
2.电解反应是电流作用下发生的氧化还原反应,电解过程电能转化为化学能。
请大家通过下表把已学的一些电解实例进行归纳。
实例 电极反应 阴极产物 阳极产物 化学方程式
电解CuCl2溶液 阳极发生 反应;阴极发生 反应。 铜 氯气 CuCl2电解 Cu + Cl2↑
电解食盐水 烧碱、氢气 氯气 2NaCl+2H2电解 2NaOH + H2 ↑+Cl2↑
电解水 氢气 氧气 2H2O电解 2H2↑ +O2↑
[观看影像资料] 电解原理的应用:电解饱和食盐水、氯碱工业;铜的电解精炼。
[交流与讨论] 用硫酸铜溶液做电解质,用含有锌、金、银等金属杂质的粗铜板与电源正极连接做阳极,用纯的铜簿片和电源负极连接做阴极,进行电解反应时,纯的铜簿片在电极上“长大”得到纯度很大的精铜板,相反粗铜板“瘦身”变少,这是为什么?能分析发生的变化吗?
[归纳与小结]
进行电解时,在阳极,粗铜板上的Cu失去电子被氧化:Cu-2e=Cu2+,进入溶液;(粗铜板“瘦身”变小);
在阴极,Cu2+在纯的铜簿片得电子发生还原反应:Cu2++2e—=Cu(纯的铜簿片变大)。
所以,当电路中通过电流时,阳极上的粗铜不断溶解,阴极上不断析出铜,这样得到的精铜又叫做电解铜,其纯度大于99.9%。 这就是工业上铜电解精练的基本原理。
二、电解反应的应用
1.铜的电解精练
[交流与讨论]如果以上电解精炼的装置改为以下装置(用一个铁器件做阴极,用铜板做阳极,仍用硫酸铜溶液为电解质),进行电解,会发生什么样的变化呢?
接通电源时:
在阳极Cu失电子被氧化而进入溶液:Cu-2e—=Cu2+;
在铁阴极Cu2+得电子还原为铜:Cu2++2e—=Cu,镀在铁器件上。
[归纳与小结]
2.电镀
利用电解的方法把一层薄金属覆盖在一件物品表面的过程叫做电镀。电镀的作用是防止物品受侵蚀或使物品外表更美观。在电镀过程中,把清洁后的待镀物品作为阴极,拟镀金属作为阳极,以含有拟镀金属阳离子的溶液作为电解质。
第四单元 太阳能、生物质能和氢能的利用
教学目标:
[知识与技能]
简单了解太阳能、生物质能利用的现状、开发利用太阳能的广阔前景和尚未攻克的一些技术难题。
[过程与方法]
1.采用查阅资料、收集数据等生动活泼的学习形式,调动学生的学习积极性和主动性。
2.联系生产、生活实际学习太阳能、生物质能的利用。
[情感态度与价值观]
认识开发、利用高能清洁能源的重要性和紧迫性。
[重点]太阳能、生物质能利用的现状、开发利用太阳能的广阔前景和尚未攻克的一些技术难题。
[难点]太阳能、生物质能的利用原理。
[课时分配]二课时
[教学过程]
[第一课时 太阳能的利用]
[创设问题情景]从20世纪末统计的非洲、美洲、欧洲和中东地区已经探明的石油储藏量,估计世界各地区蕴藏的石油可以供各地区使用多少年。从估计结果你想到什么?
[展示图片]
[学生讨论]
结论:非洲43年、美洲22.5年、欧洲25.7年、中东100年。
[教师讲解]
化石燃料是不可再生能源。科学家对全球化石燃料何时会被耗尽作了估计,其预测结果是——煤227年,石油40年,天然气61年。
为了解决全球的能源危机和燃烧化石燃料带来的环境污染问题,世界各国都在致力于开发和利用太阳能、生物质能、氢能等洁净高效新能源,而太阳能是最诱人的。
[教师补充讲解]开发、利用太阳能的重大意义:
1.从化石燃料的不可再生和能源危机认识利用太阳能的意义。
2.地球上最根本的能源是太阳能。太阳每年辐射到地球表面的能量约为5*1019KJ,相当于目前全世界能耗的13000倍。
3.太阳能是清洁能源,不污染环境。
4.人类开发和利用太阳能已取得初步而又可喜的成果,改善了人们的生活质量(如太阳能热水器、太阳能电池等)。
[提出问题]迄今为止,自然界中利用太阳能最重要也是最成功的途径是什么?
[交流与讨论]学生各述己见,教师给予引导。
[归纳与小结]植物的光合作用——大自然利用太阳能最成功的途径。
1.太阳能是地球上最基本的能源:P44
2.大自然利用太阳能最成功的是植物的光合作用:P45
(1)光能转化为化学能。在太阳光作用下,植物体内的叶绿素把水、二氧化碳转化为葡萄糖,进而生成淀粉、纤维素。
6H2O+6CO2C6H12O6+6O2
(2)化学能转化为热能。动物体内的淀粉、纤维素在酶的作用下,水解生成葡萄糖,葡萄糖氧化生成二氧化碳和水,又释放出热量。
(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6
C6H12O6(s)+6O2(g)→6H2O(l)+6CO2(g) △H=-2804 kJ·mol-1
科学家估计,地球上每年通过光合作用储藏的太阳能相当于全球能源年耗量的10倍左右。
[提出问题]大自然通过光合作用利用太阳能是如此的成功和美妙。那么,人类通过什么方式开发和利用太阳能?你知道有哪些途径,已经取得哪些成就吗?
[讨论与归纳](在学生讨论后,教师配合讲解,播放影响资料或课件)
1.太阳能发电站收集太阳能的原理。
2.太阳能发电站。
[阅读与思考]
阅读教材中“太阳能的利用方式”,要求学生在阅读时注意以下几点:
1.联系物理、化学、生物等已学过的知识理解太阳能利用的原理。
2.联系日常生活中利用太阳能的实例,体会这些实例利用太阳能的方式以及对改善人们生活质量方面所起的作用。
3.思考人们在太阳能的开发和利用方面还存在哪些困难和问题。
[归纳与小结]
1.利用太阳能的一般方式:
[拓展视野]P45~46
(1)光—热转换:利用太阳辐射能加热物体而获得热能。
(2)光—电转换:
①光—热—电转换
②光—电直接转换
(3)光—化学能转换
(4)光—生物质能转换
2.太阳能利用中存在的问题
(1)太阳能吸热板的装置费用昂贵。
(2)太阳能的利用受季节和天气的影响。
(3)大部分太阳能都是在夏天收集。如何把夏天收集的太阳能储存起来,留待冬天使用,仍然是一个有待解决的问题。
[思考与研究]鼓励学生就下列问题谈谈自己的想法。
据科学家预测,21世纪,化学科学在创造新物质方面将会有更加辉煌的成就。绿色植物能够在太阳光作用下将二氧化碳和水合成为葡萄糖。你认为人类能否模拟绿色植物的光合作用,直接利用太阳能把二氧化碳和水转化为葡萄糖?如能,要做到这一点,你认为需要解决哪些问题?
[第二课时 生物质能的利用 氢能的开发与利用]
[课题引入]P46
二.生物质能的利用 P46
1.直接燃烧:(C6H10O5)n+6nO26nCO2+5nH2O
2.生物化学转换
(1)沼气:
(2)乙醇:(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6
C6H12O62C2H5OH+2CO2↑
3.热化学转换
[拓展视野]P47 生活垃圾中生物质能的利用
三.氢能的开发与利用
1.氢能的三大优点:
(1)燃烧放出的热量多。
(2)燃烧的产物是水,不污染环境。
(3)制备的原料是水,资源不受限制。
[交流与讨论]P48
2.氢能的产生方式:
(1)以天然气、石油和煤为原料,在高温下使之与水蒸气反应而制得。
(2)以天然气、石油和煤为原料,部分氧化法制得。
(3)电解水制得氢气。
(4)生物质气化制氢气。
(5)光解水制得氢气。(后两种应该是最佳方式)
3.氢能的利用途径:
(1)燃烧放热(如以液氢为燃料的液体火箭)
(2)用于燃料电池,释放电能(如氢氧燃料电池)
(3)利用氢的热核反应释放出的核能(如氢弹)
[教师讲解]为进一步开发氢能,推动氢能利用的发展,“氢能技术”已被列入《科技发展“十五”计划和2015年远景规划(能源领域)》。
4.储氢技术:[拓展视野]P48~49
专题三 有机化合物的获得与应用
第一单元 化石燃料与有机化合物
学习目标
1.认识化石燃料与有机物的关系。
2.认识化石燃料的综合利用对于合理利用自然资源、防止污染、保障国民经济可持续发展的意义。
3.了解甲烷、乙烯、乙炔、苯等物质的主要性质和用途,认识取代反应和加成反应。
4.引导学生关注人类面临的与化学相关的能源短缺、环境保护等社会问题,培养学生的社会责任感。
[第一课时 天然气的利用 甲烷]
知识目标:通过甲烷分子式的教学,使学生初步学会确定气态烃分子式的计算方法;复习碳原子结构和共价键的知识,掌握甲烷的电子式、结构式的写法、甲烷的正四面体构型;掌握甲烷的重要化学性质。
德育目标:认识物质结构本质,能透过现象看本质;关心社会、能源等问题;合作学习的精神养成。
能力目标:观察能力、计算过程的逻辑思维能力训练;动手能力、空间想象能力的培养。
重点、难点:甲烷分子式的确定;甲烷分子的空间构型;甲烷的取代反应。
教学用具:实验、多媒体、实物投影
教学过程设计
[录像]: 西气东输
[引入] : 西气东输是我国目前一项巨大工程的示意图,输送的气体就是天然气,天然气的主要成分是甲烷,目前,农村普遍使用的沼气的主要成分也是甲烷,而且,科学家从海底发现了一种新能源—“可燃冰”,实际上是甲烷的水合物,据估计,可燃冰的贮存量能提供人类社会1000年的能源使用.所以,为了合理开发并利用这些新能源,我们今天要来研究天然气的利用以及它的主要成分甲烷的性质.
【板书】: 天然气的利用 甲烷
【讲述】今天共同探讨这个最简单的有机物—甲烷。要认识一个有机物必须先从分子式开始,然后是结构式及性质。
【板书】一、甲烷的分子组成和结构
【思考】历史上人们是怎样知道甲烷的分子式为CH4的?
【讨论】甲烷的分子式。
【讨论】(1)哪些实验事实说明,甲烷中含有氢元素?碳元素?你能设计一个实验吗?
(2)甲烷的燃烧实验现象能否说明甲烷分子中不含有氧元素?
【实验设计】 点燃集气瓶中的甲烷气体,用一个干燥的烧杯罩在火焰上方,然后在集气瓶中加入澄清石灰水
【学生活动】观察现象并总结:火焰颜色是蓝色,烧杯壁上有水雾,澄清石灰水变浑浊,说明产物是H2O和CO2 .所以甲烷中一定含有C元素和H元素.
【提示】要测定分子式不仅要做定性实验,更要做定量实验。
【交流与讨论】根据课本55页数据计算甲烷的分子式
【投影】学生计算甲烷分子式的方法。
【设问】甲烷的结构又如何?
【提问】1.画出碳原子的结构示意图,碳原子有几个价电子,通常与别的原子形成几个共价键?
2.写出甲烷的电子式。
3.若用“—”代表一对共用电子,写出甲烷的结构式。
【投影】学生书写的甲烷电子式、结构式。
【说明】甲烷分子的结构式仅表明甲烷分子中碳原子、氢原子的连结情况,不能表示甲烷分子中碳、氢原子在空间的分布,甲烷分子的空间结构是什么样的?尝试用橡皮泥与牙签摆出甲烷分子的空间构型。
【思考】历史上,科学家们在测定了甲烷分子组成为CH4后,对甲烷的分子结构曾提出了两种猜想:正四面体型与平面正方形,科学家如何判断出甲烷分子是哪种空间构型的?
【演示】分别用2个第三种颜色小球替换两个代表氢原子的小球,思考得到的构型分别有几种。
【讲述】为解决甲烷分子的空间结构问题,科学家们提出:通过研究二氯甲烷是否存在同分异构体确定。——若甲烷分子呈正四面体型,则其二氯代物只可能有一种。
而若甲烷分子呈平面正四边形,则其二氯代物可以有两种:
所以,只要看一下甲烷的二氯代物的种数,即可判断甲烷分子的空间构型。
【多媒体】甲烷分子的正四面体的空间结构及键参数。
【板书小结】:甲烷的分子式、电子式、结构式。
【展示】一瓶用排水集气法收集的纯净的甲烷气体(集气瓶倒放)观察甲烷的物理性质。
【板书】二、甲烷的物理物质
无色无味气体,难溶于水,比空气轻。
【提问】甲烷的化学性质如何?
【讨论】结构决定性质,但我们对碳氢键性质不了解,可以先从熟悉氢化物或从化合价角度提出一些假设,再用实验验证。也可先查阅资料,对它有大概的了解。
【学生讨论】甲烷可能的化学性质及验证实验。
【实验】1.甲烷的燃烧实验,
【提问】1.点燃甲烷前要进行什么操作
2.火焰的颜色如何
3.燃烧后的产物如何检验
【讲述】2005年煤矿爆炸事故从发生的事故类型看,主要是瓦斯爆炸事故,瓦斯爆炸事故665起,死亡2439人。
【板书】三、甲烷的化学性质
氧化反应:CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
【设问】甲烷还有什么化学性质呢?
【观察与思考】2、甲烷与氯气反应
【提醒】重点观察部位:量筒内气体颜色的变化,量筒水面上升情况,量筒内壁的变化。
【回答】量筒内气体黄绿色褪去、有白雾,水位不断上升、内壁有油状物质生成。
【讲述】这说明甲烷与氯气发生了反应。
【多媒体动画、板书、讲述】
【学生练习】学生书写二氯甲烷、三氯甲烷与氯气反应的化学方程式。
【投影】学生书写二氯甲烷、三氯甲烷与氯气反应的方程式。
【讲解】有机化学的反应中往往发生副反应,所以在有机化学方程式中用箭号来代替等号
【讲述】甲烷与氯气发生了反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷和氯化氢。由于氯化氢极易溶于水,产物中只有一氯甲烷是气体,二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷都是不溶于水的液体,所以量筒内气体黄绿色褪去、有白雾,水位不断上升、内壁有油状物质生成。
【讲述】这种反应类型叫取代反应。
【板书】2.取代反应:
【强调】该反应的历程并归纳反应特点。在这些反应里,甲烷分子里的氢原子逐步被氯原子所代替而生成了四种取代产物。 有机物分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应叫做取代反应。
【介绍】四种取代产物的性质和用途
【讲述】甲烷是一种重要的化工原料,利用甲烷可以制取许多化工原料。
【阅读】56页甲烷的利用
【讲解】甲烷中只含有碳元素和氢元素,我们把类似于甲烷的这一类物质称为“烃”,这个字取用了碳中的“火”,和氢中的下半部分,另外还取用了碳的声母及氢的韵母,这样就构成了“烃”.
【多媒体】展示乙烷、丙烷、丁烷的结构式
【提问】1.乙烷、丙烷、丁烷的组成元素是什么?
2.乙烷、丙烷、丁烷的结构式有什么相同点?
【讲述】烃、烷烃的概念,烷烃通式及名称。
【板书】四.烷烃
【学生活动】根据甲烷、乙烷、丙烷的分子式,归纳烷烃的通式
【板书】通式:CnH2n+2 (n≥1)
【提问】结构决定物质的性质,乙烷有什么化学性质?十八烷呢?
【强调】学好有机物要学好典型的、有代表性的物质,就可以学好成百上千种物质。
【实验】
(1)在蒸发皿内滴入3滴己烷,然后把盛己烷的试剂瓶放在远离火源的地方。
(2)用燃着的木条点燃己烷,观察并记录观察现象。
(3)把2 mL己烷分别倒入两支试管内,并分别滴入2滴液溴。
(4)用铝箔包住其中一支试管,避免光线照射。
(5)把两支试管并排放在试管架上,置于强光下5~6 min。
(6)观察并记录两支试管内液体颜色的变化。
【观察结果】
【讨论小结】
(1)写出己烷完全燃烧的化学方程式:
(2)己烷在什么情况下会与溴发生反应 这一反应属于哪一类型
(3)己烷与溴反应生成的无机化合物是什么 试举出在反应中可能生成的两种有机物。
有机化学中的取代反应与无机化学中的置换反应是不同的,下表是它们之间的一些区别:
【小结】甲烷是我们接触有机化学的第一种物质。学习有机化学首先要掌握有机物中碳原子呈四价(即构成四个共价键),再理解有机物的结构和性质。甲烷的分子结构是正四面体,它的主要化学性质是能发生取代反应。对甲烷的学习是我们打开有机化学的金钥匙,请大家体会这节课的探究方法。
【作业】书写甲烷化学性质的方程式。
[巩固练习]
1、“可燃冰”又称“天然气水合物”,它是在海底的高压、低温条件下形成的,外观象冰。1体积“可燃冰”可贮载100~200体积的天然气。下面关于“可燃冰”的叙述不正确的是
A “可燃冰”有可能成为人类未来的重要能源
B “可燃冰”是一种比较洁净的能源
C “可燃冰”提供了水可能变成油的例证
D “可燃冰”的主要可燃成分是甲烷
2、已知天然气的主要成份CH4是一种会产生温室效应的气体,等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应,前者大。下面是有关天然气的几种叙述:①天然气与煤、柴油相比是较清洁的能源;②等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大;③燃烧天然气也是酸雨的成因之一。其中正确的
A 是①、②、③ B 只有① C 是①和② D 只有③
3、1mol甲烷完全与氯气发生取代反应,若生成相同物质的量的四种取代物,则消耗氯气的物质的量为
A 1mol B 2mol C 2.5mol D 4mol
4、等物质量的甲烷和氯气组成的混和气体,经较长时间的光照,最后得到的有机物是
①CH3Cl ②CH2Cl2 ③CHCl3 ④CCl4
A 只有① B 只有② C 只有①②③ D ①②③④
5、一定量的甲烷燃烧之后得到的产物为CO、CO2和水蒸气,此混合气体重49.6g,当其缓缓通过足量无水氯化钙时,CaCl2固体增重25.2g,原混合气体中CO2的质量为
A 12.5g B 13.2g C 19.7g D 24.4g
6、乙烷在光照的条件下与氯气混和,最多可以生成几种物质
A 6种 B 7种 C 9种 D 10种
7、把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中,将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽里,放在光亮处,试推测可观察到的现象是:
①_______________;②_______________;③_______________;④_______________。
8、甲烷的电子式为 ,结构式为 。1g甲烷含 个甲烷分子,4g 甲烷与 g水分子数相等,与 gCO原子数相等。
甲烷参考答案
1、C 2、C 3.C 4D 5B 6D
7.①黄绿色逐渐消失;②试管壁上有黄色油珠;③水位在试管内上升;④水槽内有少量晶体析出。
石油炼制 乙烯
[知识与技能]1、了解乙烯的主要性质。
2、理解加成反应的机理。
[过程与方法]1、运用球棍模型学习乙烯分子的结构
2、运用实验探究法学习乙烯的性质。
[情感、态度与价值观]引导学生关注人类面临的与化学相关的社会问题,如能源短缺、环保等,培养学生的社会责任感。
[教学重点]乙烯的化学性质
[教学难点]乙烯的加成原理
[教学准备]药品:乙烯气体、酸性高锰酸钾溶液、溴的四氯化碳溶液
模型:乙烯的球棍模型
仪器:试管、橡胶导管、注射器
[课时]:2课时
[教学过程]
[第一课时 石油炼制]
[展示]石油样品。
[引言]石油是一种复杂的混合物,主要成分是烃,直接使用的价值不大。石油炼制的方法有两种:一为石油的分馏;二为裂化。
[提问]什么是石油的分馏? P58
[提问]石油分馏可以得到那些物质?
[插图]P58图3-4石油分馏产品示意图
[演示]石油的蒸馏
[观察与思考]P57石油蒸馏
[讨论](1)随着馏分的沸点范围上升,下列性质有何变化?
颜色 ;黏度 ;挥发性 ;易燃性 ;燃烧时火焰的明亮程度和黑烟量 。
(2)馏分的沸点范围与馏分中化合物分子所含的碳原子数目有什么关系?
(3)馏分的黏度与馏分中化合物分子所含的碳原子数目有什么关系?
(4)解释石油可分馏成不同馏分的原理。
(5)在通常条件下,烃分子里的碳原子数: 到 为气态;
到 为液态态; 到 为固态态。
[过渡]从石油分馏获得的轻质液体燃料产量不高。为了提高从石油得到的汽油等轻质油的产量和质量,可以将石油进行加工炼制。
[学生阅读]P58石油的裂解和裂化
[录象]石油的加工炼制——裂解和裂化
[创设情景]让学生阅读这段有趣的文字,了解这种神秘的气体。
1864年,美国人发现一件奇怪的事情,煤气灯泄漏出的气体可使附近的树木提前落叶。
1892年,在亚速尔群岛,有个木匠在温室中工作时,无意中将美人蕉的碎屑当作垃圾烧了起来,结果美人蕉屑燃烧的烟雾弥漫开来后,温室中的菠萝一齐开了花。
1908年,美国有些康乃馨的培育者将这种名贵的花卉移植到装有石油照明灯的芝加哥温室中,结果花一直未开。
[老师提问] 猜想该气体是什么气体呢?为什么会出现这些现象呢?
[老师讲解]针对上述事实,科学家们进行了大量的研究,结果发现原来这都是一一种神秘的气体捣的鬼:煤气灯中漏出来的气体,它能使树叶早落。 美人蕉碎屑燃烧后产生气体,它能促使花儿开放。芝加哥温室中石油照明灯放出的气体,它却抑制了康乃馨花儿的开放。
其实植物在生命周期的许多阶段,如发芽、成长、开花、结果、衰老、凋谢等都会产生一种气体。这种气体可以作为水果的催熟剂。今天我们就来讨论这种神秘的气体—乙烯。
[讲解]在裂化气中除了含低沸点烷烃外,还有一种物质就是乙烯。乙烯的产量是衡量一个国家石化工业发展水平的重要标志。1990年,我国建成了30万吨乙烯工程,标志着我国石化工业又迈向了—个更高的层次。相信我国的石化工业的明天将更加辉煌。
[活动与探究]首先老师在课前准备一些有机分子乙烷、乙烯的球棍模型并将其拆散。然后分发给学生。要求学生根据乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)的分子式以及前面所学的知识(碳原子最外层4个电子,一个碳原子能形成4个共价键,碳碳之间可以形成碳碳单键、碳碳双键、碳碳三键),组装出乙烷和乙烯的分子模型。
[学生活动]学生通过自己亲手操作,组装成乙烷能够很容易找出乙烷、乙烯的分子模型,
乙烯在结构上的差异性,完成下列表格。
[板书]一、结构
乙烯(C2H4) 乙烷(C2H6)
结构式
结构简式
电子式
空间各原子的位置
键能
[讨论]乙烷的结构与乙烯的结构有何不同? 对比
[提问]乙烯属于饱和烃吗 ↓
[板书]不饱和烃:烯烃 结论
[ 第二课时 乙烯的性质]
[提问]乙烯的结构决定了它应具有什么样的性质呢
[板书]一.物理性质。
[学生归纳](1)无色,稍有气味的气体。(2)难溶于水。(3)ρ乙烯略小于ρ空气
[投影]经分析,乙烯中含碳为85.7%,含氢为14.3%,乙烯在标准状态下的密度为1.25%,试通过计算确定乙烯的化学式(学生计算略)。
[板书]三.化学性质。
1、乙烯的氧化反应
(1)、与氧气反应。
[活动与探究]观察并记录下列实验现象,实验事实说明乙烯有什么性质?
实验1:把乙烯气体通入酸性高锰酸钾溶液中。
[板书](2).与酸性高锰酸钾溶液反应,使之褪色。
[活动与探究]观察并记录下列实验现象,实验事实说明乙烯有什么性质?
实验2:把乙烯气体通溴的四氯化碳溶液中。
实验现象
实验1
实验2
引导学生根据实验现象,总结乙烯的性质,让学生发表自己的看法。
2、乙烯的加成反应
H H H H
H—C=C—H +Br-Br →H—C—C—H
Br Br
[电脑模拟]用FLASH模拟Br2和CH2=CH2反应的全过程。体现化学反应本质—旧键的断裂与新键的生成,目的是让学生知道溴为什么会褪色以及反应的机理。
[老师归纳总结]我们把这样的反应又称为加成反应。
[提问] 取代反应和加成反应有何区别?
[问题]乙烯不仅可以与溴发生反应加成,还可以与H2、Cl2、HCl、H2O等物质发生加成反应。你能写出有关反应方程式吗?
①与H2反应 。
②与Cl2反应 。
③与HCl反应 。
④与H2O反应 。
借助这些问题,让学生亲自去体会加成反应的机理,加深对加成反应的理解。
[老师活动]比较乙烯与甲烷的性质。
甲烷 乙烯
氧化反应
取代反应
加成反应
与KMnO4(H+)反应
[问题解决]P60
四、乙烯的应用
[思考与交流]讨论乙烯的下列用途,体会它作为基本化工原料的重要价值
[实践与活动]在塑料袋中放一只成熟的苹果,再放一些青香蕉或青橘子,将塑料袋口扎紧,密封好;同时再用一只塑料袋放一些青香蕉或青橘子,将塑料口袋敞开。每天观察它们的变化(注意对比观察)。
[本课小结]这节课我们学习了乙烯的性质和用途,根据结构知道乙烯有不饱和性,要求重点掌握乙烯的性质,特别是化学性质,理解有机物加成反应含义,注意将所学知识灵活运用于实际问题中去。
[板书设计]
课题:乙烯
一、乙烯的物理性质:常温下为无色、无味的气体,比空气轻,难溶于水。
二、乙烯的分子结构
(1)、分子式:
(2)、结构式:
(3)、电子式:
(4)、键能:
(5)、空间各原子的位置:
三、乙烯的化学性质
1、氧化反应
2、加成反应
四、乙烯的应用
[巩固练习]
1、实验室制取乙烯时,需要用到浓硫酸,它的作用是
①反应的原料 ②脱水剂 ③催化剂 ④干燥剂
A 只有② B 只有②④ C 只有① D 只有②③
2、甲烷中混有乙烯,欲除去乙烯得到纯净的甲烷,最好依次通过盛有 试剂的洗气瓶。
A 澄清石灰水,浓H2SO4 B KMnO4酸性溶液,浓H2SO4
C 溴水,烧碱溶液,浓硫酸 D 浓H2SO4,KMnO4酸性溶液
3、甲烷和乙烯混和气体完全燃烧时,消耗相同状况下的氧气是混和气体的2.4倍,则甲烷与乙烯的体积比是
A 3︰2 B 1︰1 C 2︰3 D 1︰3
4、下列说法正确的是
A 含有双键的物质是烯烃
B 能使溴水褪色的物质是烯烃
C 分子式为C4H8的链烃一定是烯烃
D 分子中所有原子在同一平面的烃是烯烃
5、烯烃跟氢气起加成反应产物是2,2,3,4-四甲基戊烷,则这样的烯烃可能有
A 2种 B 3种 C 4种 D 5种
6、乙烯是石油裂解的主要产物之一。将乙烯通入溴的四氯化碳溶液中,观察到的现象是 ;其反应方程式为 。乙烯在一定条件下发生加聚反应的化学方程式是 ,其产物的名称是 ;乙烯对水果具有 功能。
7、实验室里用乙醇和浓硫酸来制取乙烯
(1)在烧瓶里注入乙醇和浓硫酸的体积比约是 ,反应的化学方程式是: 。
(2)反应中需用到温度计,其水银球的位置应在 。
(3)用酒精灯加热时,要求使液体温度迅速升到170℃,其原因是 。
(4)在生成的乙烯中往往混有刺激性气味的气体,推测该气体是 ,产生这种气体的化学方程式是 。
(5)实验结束后,应将反应后的残液倒入指定的容器中,某学生在未倒去残液的情况下,注入水来洗涤烧瓶,这样做可能造成的后果是 。
8、1mol某有机物A能与1mol氢气发生加成,反应的产物是2,2,3-三甲基戊烷,A可能是 。
乙烯参考答案
1、D 2、C 3、A 4、C 5、C
6、溴的红棕色褪去 Br2+CH2=CH2→BrCH2-CH2Br
nCH2=CH2CH2—CH2 聚乙稀 催熟
7、(1)1︰3 CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O
(2)插入液面下但不与烧瓶底接触
(3)尽可能减少乙醚的生成
(4)二氧化硫 C+2H2SO4=CO2↑+2SO2↑+2H2O
(5)水与浓硫酸接触后产生大量的热,导致酸液从烧瓶口中冲出
8、3,3-二甲基-2-乙基-1-丁烯、3,4,4-三甲基-2-戊烯、3,4,4-三甲基-1-戊烯
煤的综合利用 苯
[学生阅读]P61煤的综合利用
[化学史介绍]
1.19世纪30年代,欧洲经历空前的技术革命,煤炭工业的蒸蒸日上。
2.煤焦油造成严重污染,要想变废为宝,必须对煤焦油进行分离提纯。
3.煤焦油焦臭黑粘,化学家们忍受烧熏蒸,工作在炉前塔旁。
4.1825年6月16日,法拉第向伦敦皇家学会报告,发现一种新的碳氢化合物 。
5.日拉尔等化学家测定该烃的分子式是 C6H6,这种烃就是苯。
[板书]一、苯的物理性质
[展示]苯样品
[板书]1、无色、有特殊气味的液体。
[演示实验] P61 观察与思考[实验1]
[板书]2、比水轻、不溶于水。
3、沸点是80.1℃,熔点是5.5℃
[板书]二、苯分子的结构
1、分子式:C6H6
[思考]根据分子式C6H6 ,苯是一种饱和烃还是一种不饱和烃?写出可能的一种链烃的结构简式
[学生活动] 写出可能的几种链烃的结构简式
A. CH≡C—CH2—CH2—C≡CH
B. CH3—C≡C—C≡C-CH3
C. CH2=CH-CH=CH-C≡CH
D. HC≡C-CH2-C≡C-CH3
[幻灯片展示]苯可能的环状结构
[凯库勒介绍] 库勒(1829-1896)是德国化学家,经典有机化学结构理论的奠基人之一,1847年,考入吉森大学建筑系,由于听了一代宗师李比希的化学讲座,被李比希的魅力所征服,结果成为化学家,他擅长从建筑学的观点研究化学问题,被人称为“化学建筑师”。
苯的分子式远未达到饱和,但它却不能使溴水或高锰酸钾褪色,哪么该物质有什么结构呢?这在当时的化学界引起了众多学者的长期深入的研究和激烈的争论。当时的凯库勒根据碳原子四价的理论和碳链学说,长时间苦苦思索,碳链的结构在脑海中跳动,纸上画出了6个碳原子和6个氢原子连成弯曲的蛇型、猴型、宝石型的几十种苯分子的结构图式,到底是什么呢?他百思不得其解,累极了,他半躺在安乐椅上,壁炉的温暖使他很快睡着了,他在睡梦中好像看到了6个碳原子连成了一条弯曲的蛇,每个碳原子上还带着一个氢原子的怪蛇,在慢慢蠕动,在爬,在摇头摆尾的跳摆舞,越跳越快,突然,不知为什么,怪蛇被激怒了,它竟然狠狠一口咬住了自己的尾巴,不动了,形成了一个环,一个蛇形的环,一个猴形的环。凯库勒睁眼一看,原来是一个梦,然而他把梦中的环迅速的记在了纸上——苯分子的环状结构。
凯库勒在1866年发表的一篇文章中提出了两个假说:
苯的6个碳原子形成环状闭链,即平面六角闭链
各碳原子之间存在单双键交替形式
现代物理和化学技术证实苯有这样的结构
苯分子具有平面正六边形结构
1、6个碳原子、6个氢原子均在同一个平面上。
2、各个键角都是120°
3、平均化的碳碳间键长:140 pm 是一种介于单键与双键之间的独特的键 C -C键长:154 pm C=C键长:133 pm
[板书]2.结构式
[板书] 3.结构简式
[讲解] 苯分子的结构特点:(1)苯分子是平面六边形的稳定结构;(2)苯分子中碳碳之间的键是介于碳碳单键与碳碳双键之间的一种独特的键;(3)苯分子中六个碳原子等效,六个氢原子等效。
[问题解决]P63
[过渡]结构决定性质,苯具有哪些性质呢?
[板书]三、化学性质
[演示实验]观察与思考[实验3]
1、可燃性
[问题思考]苯是否具有烯烃 炔烃类似的化学性质?可设计怎样的实验来证明?
① 能否使溴水褪色?
② 能否使酸性高锰钾溶液褪色?
[演示实验]P61观察与思考[实验2]
[板书]2、氧化反应
可以使酸性高锰酸钾褪色,但不能使溴水褪色
[解释] 苯分子中碳碳之间的键是介于碳碳单键与碳碳双键之间的一种独特的键;
[板书]3、取代反应
引导学生分析苯和硝酸、氯气、浓硫酸反应的实质,得出取代反应的定义。
[师生活动]共同得出本节课总结。
[巩固练习]
1、随着碳原子数的增多,碳元素的质量百分含量也增大的是
A 烷烃同系物 B 烯烃同系物 C 炔烃同系物 D 苯的同系物
2、苯的二氯取代物有三种,那么苯的四氯取代物有
A 1种 B 2种 C 3种 D 4种
3、下列有机物注入水中振荡后分层且浮于水面的是
A 苯 B 溴苯 C 四氯化碳 D 乙醇
4、能用酸性高锰酸钾溶液鉴别的一组物质是
A 乙烯 乙炔 B 苯 己烷 C 苯 甲苯 D 己烷 丁烷
5、甲苯苯环上的一个氢原子被含3个碳原子的烷基取代,可能得到的一元取代物有
A 3种 B 4种 C 5种 D 6种
6、有4种无色液态物质:己烯、己烷、苯和甲苯,符合下列各题要求的分别是:
(1)不能与Br2水和酸性KMnO4溶液反应,但在Fe屑作用下能与液溴反应的是____,生成的有机物是 ,反应的化学方程式为 。此反应属于______反应。
(2)不与溴水和酸性KMnO4溶液反应的是 ;
(3)能与溴水和酸性KMnO4溶液反应的是 ;
(4)不与Br2水反应但能与KMnO4溶液反应的是 。
7、通过实验事实的验证与讨论,认识苯的结构式。提出问题:苯分子结构是碳碳单、双键交替的环状结构吗?
(1)提出假设:从苯的分子式看,C6H6具有不饱和性;从苯的凯库勒结构式看,分子中含有碳碳双键,所以,苯一定能使 褪色。
(2)实验验证:
①苯不能使 褪色。②经科学测定,苯分子里6个碳原子之间的键 ;6个碳原子和6个氢原子都在同一 上。
(3)结论:苯的凯库勒结构式中的双键跟烯烃双键 ,苯的性质没有表现出不饱和性,结构稳定,说明苯分子 一般的碳碳单、双键交替的环状结构。
(4)应用:为了表示苯分子的结构点,结构式用 表示,用凯库勒式表示苯分子结构式是不确切的。
苯参考答案
1、A 2、C 3、A 4、C 5、D
7、(1)苯或是 溴苯或-Br +Br2→-Br+HBr 取代反应
(2)己烷、苯
(3)己烯
(4)甲苯
8、(1)酸性KMnO4溶液或溴水
(2)①酸性KMnO4溶液或溴水 ②完全相同 平面
(3)不同 不同于
(4)
专题3 有机化合物的获得与应用
第二单元 食品中的有机化合物
第二专题 食品中的有机化合物
【内容标准】 知道乙醇、乙酸、糖类、油脂、蛋白质的组成和主要性质,认识其在日常生活中的应用。
【课程目标】1.联系含酒精饮料,通过实验了解乙醇的组成、性质和应用。
2.联系食醋,通过实验知道乙酸的组成、结构与性质,了解酯化反应。
3.知道几种糖类物质的组成、存在与性质,了解淀粉、葡萄糖、乙醇、乙酸的转化关系。
4.联系日常食物中成分知道油脂、酯的组成、结构,了解油脂的皂化反应、肥皂的去污作用。
5.了解蛋白质组成、结构的复杂性和与生命现象的关系,通过实验了解蛋白质的性质,了解蛋白质和氨基酸的关系和氨基酸的结构。
【教学建议】 有机化合物知识的教学,是从学生的生活经验出发,以学生初中所学的有机化合物常识为基础的。在教学中,教师不必以官能团为线索,而可以以生产生活中常见简单有机化合物的获得、性质特点与应用为线索;以个别代表物的介绍为重点;不系统介绍各类有机化合物间的转化反应,只从具体实例入手,例如:“乙烯→乙醇→乙酸→乙酸乙酯”的转化反应等,帮助学生体会有机化合物间存在转化关系。
【教学设计思路】 1. 糖类、油脂、蛋白质等人体重要的营养成分与人体的健康关系极大。乙醇、乙酸分别是酒和食醋的成分,又是有机化工原料。本单元教学立足于学生日常生活经验出发,以食品中的有机化合物为线索,帮助学生学习乙醇、乙酸、油脂、糖类(以葡萄糖为重点)、氨基酸、蛋白质的组成及性质,了解它们的结构特点,以及在人们日常饮食中的重要性和在生产生活中的应用。
2. 在教学上述有机化合物基础知识的同时,还注意帮助学生把握乙醇、乙酸、乙酸乙酯的衍生关系,淀粉、葡萄糖、乙醇的转化关系,蛋白质与氨基酸的关系,为后续学习打下基础。
3. 注重通过实验的观察与思考、活动与探究,帮助学生认识这些物质的主要性质和转化关系。
4. 充分运用“资料卡”、“拓展视野”等栏目,介绍这些物质本身或与它相关的物质(如酒、肥皂、酶等)在生产生活中的应用,扩大学生的视野,进行“STS”教育。
5. 在教学内容的处理上注意深广度的控制,注意联系学生的生活经验,增强教材的可读性。
【课时安排】 乙醇 1课时
乙酸 1课时
酯 油脂 1课时
糖类 1课时
蛋白质和氨基酸 1课时
【教学方法】 以化学多媒体实验室为主要授课地点,以讲授法、讨论法、探究性学习及多媒体、网络的应用等适合中学生心理发展特点的教学方式和手段为主要授课方法,让学生在生动活泼的探究活动过程中学习、体验和应用化学科学。
【教学评价】 教学评价以纸笔测试评价和平时活动表现评价相结合的方式进行。其中纸笔测试和平时活动表现各占50%。
【教学设计】
[第 一 课 时 乙 醇]
【课 题】 乙 醇
【课标要求】
1. 知识与技能要求:
(1)了解乙醇分子的结构,了解羟基的结构特征。
(2)了解乙醇的化学性质(跟钠等金属反应、催化氧化、消去反应)
2. 过程与方法要求
(1)通过乙醇结构的学习,提高根据有机物结构分析有机物性质的能力。
(2)通过乙醇的化学性质跟乙醇分子结构的关系的学习,提高分析有机物结构跟有机物性质的分析研究能力。
(3)通过乙醇的催化氧化的学习,加深理解催化剂对化学反应的机理的认识。
3. 情感与价值观要求:
乙醇的性质由乙醇的结构,从中理解事物的因果关系。通过乙醇不同条件下的脱水方式的差异的学习,加深外界条件对化学反应的影响的认识,培养具体事物要具体分析的思想观念。
【教学重点】
乙醇的结构和化学性质。
【教学过程设计】
〖创设学习情景〗
1、白日放歌须纵 ,青春作伴好还乡。
2、明月几时有,把 问青天。
3、借问 何处有,牧童遥指杏花村。
古往今来无数咏叹酒的诗篇都证明酒是一种奇特而富有魅力的饮料。那么你知道酒的主要成分是什么?其性质知多少?
〖自主学习〗
阅读教材,归纳总结乙醇的物理性质。
一. 乙醇的物理性质:
〖探究练习〗
某有机物中只含C、H、O三种元素,其蒸气的是同温同压下氢气的23倍,2.3g该物质完全燃烧后生成0.1mol二氧化碳和27g水,求该化合物的分子式。
〖问题探究〗
根据C、H、O三种元素在有机物中的价键特征,你能否推测乙醇具有的可能的结构简式?
可能的结构简式: 。
可能的结构简式: 。
〖实验探究1〗
请你设计一个实验证明乙醇分子可能是哪一种结构?
实验药品和仪器
实验装置
实验步骤
实验现象
反应化学方程式
实验结论
(参考教材《苏教版·化学2》第65页[实验1])
〖多媒体辅教〗
Flash动画演示“无水乙醇与钠的反应”。
〖归纳小结1〗
二、乙醇的分子结构
结构式: 。
结构简式: 。
三、乙醇的化学性质
1、乙醇能与金属钠(活泼的金属)反应: 。
〖思考与交流〗
比较前面做过的水与钠反应的实验,并完成下表。
金属钠的变化 气体燃烧现象 检验产物
水
乙醇
2、乙醇的氧化反应
(1)乙醇燃烧
化学反应方程第三节 化学键
从容说课
初中化学中介绍了离子的概念,学生知道Na+和Cl-由于静电作用结合成化合物NaCl,又知道物质是由原子、分子和离子构成的,但并没有涉及离子化合物、共价化合物以及化学键的概念。本节的化学键内容,目的是使学生进一步从结构的角度认识物质的构成,从而揭示化学反应的实质。?
本节教材涉及的化学基本概念较多,内容抽象。根据高一学生的心理特点,他们虽具有一定的理性思维能力,但抽象思维能力较弱,还是易于接受感性认识。因此,本节课的教学,应低起点,小台阶,充分利用现代化教学手段,进行多媒体辅助教学,来突出重点,突破难点。?
关于离子键的教学设计可按照:提出问题→实验(钠和氯气的反应)→进行表征性抽象→再进行原理性抽象→得出结论(离子键的定义)→离子键的形成条件→离子键的实质→构成离子键的粒子的特点→离子化合物的概念→实例→反思与评价程序进行教学。关于共价键的教学设计可按照:复习离子键及氢气和氯气的反应→提出新问题(氯化氢的形成原因?)→原理性抽象→得出结论(共价键的定义)→共价键的形成条件→构成共价键的粒子的特点→共价键的实质→共价化合物的概念→共价键的种类(极性共价键和非极性共价键)→离子键和共价键的概念辨析→归纳总结出化学键的定义→化学反应的实质→教学评价程序进行教学。?
第一部分内容是离子键。重点是对离子键概念的理解及电子式的书写方法。由于离子键的概念比较抽象,用电脑演示离子键形成的过程并设计成动画,不但可以提高学生学习的兴趣及积极性,还能很好地帮助学生理解离子键的形成及概念。在电子式的学习里,学生最易犯的是眼高手低的毛病,为了加深学生对错误的认识,课堂上用了欲擒故纵的方法,即先用电子式表示出AB型(如NaCl)离子化合物的形成过程,却并未讲出书写重点,然后让学生根据自己的理解写A2B及AB2型离子化合物的形成过程,此时再指出错误所在。这样,学生听起课来十分专心,印象也深。最后再由学生根据自己的错误所在,总结出书写时的注意事项,从而得到了好的教学效果。?
第二部分内容是共价键。补充了H2在Cl2中燃烧的实验,一是和前面所学卤族元素中H2与Cl2在光照条件下的反应相对照,扩充学生的知识;二是学生在初中就知道氯化氢是共价化合物。通过形象的实验,以激起他们探究氯化氢分子是怎样形成的兴趣,从而使学生更好地理解共价键形成的实质。由于氯气与氯化氢均为大气污染物,所以采取了用电脑演示的方法。在后面共价键的讲解中,用了拟人法,以集中学生精力,并帮助他们更好地理解共价键形成的实质。在此过程中,让学生们练习了多种类型(如单质、AB型、AB2、AB3、AB4)的电子式的写法,并向学生介绍了一些常见物质(如Na2O2、H2O2、NaOH、NH4Cl)的电子式的写法,以拓宽学生的视野。然后由H2和HCl都是由共价键构成的,这两种物质中的共价键是否相同这个问题引入极性键与非极性键教学。在学生深入理解了离子键和共价键的知识后,很自然地引出了化学键的概念,以及化学反应过程的本质。最后以共价键和离子键的比较作结,以使学生学到的知识得以进一步深化。
第1课时
三维目标
知识与技能?
1.掌握离子键的概念。?
2.掌握离子键的形成过程和形成条件,并能熟练地用电子式表示离子化合物的形成过程。
过程与方法?
1.通过对离子键形成过程的教学,培养学生抽象思维和综合概括能力;?
2.通过电子式的书写,培养学生的归纳比较能力,通过分子构型的教学,培养学生的空间想象能力。 ?
情感、态度与价值观?
1.培养学生用对立统一规律认识问题。?
2.通过对离子键形成过程的分析,培养学生怀疑、求实、创新的精神。?
3.培养学生由个别到一般的研究问题的方法。从宏观到微观,从现象到本质的认识事物的科学方法。?
要点提示
教学重点 1.离子键和离子化合物的概念。
2.用电子式表示离子化合物的形成过程。?
教学难点 用电子式表示离子化合物的形成过程。?
教具准备 多媒体课件、投影仪、盛有氯气的集气瓶、金属钠、小刀、滤纸、镊子、铁架台、石棉网、酒精灯、火柴。
教学过程
导入新课
师 从前面所学知识我们知道,元素的化学性质主要决定于该元素的原子的结构。而化学反应的实质就是原子的重新组合,那么,是不是任意两个或多个原子相遇就都能形成新物质的分子或物质呢 ?
生 不是!?
师 试举例说明。?
生1 如氢原子和氟原子在常温下相遇能形成氟化氢分子,而氢原子和氦原子在同一条件下就不发生化学反应。?
生2 如金属都是由原子组成的,金戒指和银耳环放一起无变化,把金器和铁器放在一起也不会有新的物质生成。?
生3 稀有气体也是由原子直接构成的,它们和其他物质的原子相遇时,很难起反应,因此常用作保护气。?
生4 要是任意原子相遇都能重新组合成新物质的话,这世界简直就无法想象!?
……?
师 大家回答得很好!以上例子说明,原子和原子相遇时,有的能进行组合,有的不能,这说明在能组合的原子和原子之间,一定有某种作用存在,才能使原子和原子相互结合成新的分子和新的物质。而原子和原子组合时,相邻的原子之间所存在的强烈的相互作用,我们称其为化学键,这也是我们本节课所要讲的内容。
板 书:?
第三节 化学键
师 根据原子和原子相互作用的实质不同,我们可以把化学键分为离子键、共价键、金属键等不同的类型。首先我们来学习离子键。
板 书:?
一、离子键
推进新课
师 要知道什么是离子键,还须从我们初中学过的离子化合物说起。什么是离子化合物 请举例说明。?
生 由阴、阳离子相互作用而构成的化合物,就是离子化合物。如氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸锌、氢氧化钠等。?
师 一点不错!下面,我们就亲自制备一种离子化合物——氯化钠来进行分析。?
演示实验12:钠在氯气中燃烧。?
请一位同学描述实验现象:?
生 钠在加热时熔成一个小球,当把盛有黄绿色气体的集气瓶扣于预热过的钠上方时,钠剧烈燃烧,瓶中出现大量白烟,原来的黄绿色逐渐消失!?
师 瓶中出现的白烟是什么呢 ?
生 氯化钠的固体小颗粒。?
师 请大家写出该反应的化学方程式。?
生 书写有关反应的化学方程式
板 书:?
2Na+Cl2====2NaCl
师 从宏观上看,钠和氯气发生了化学反应,生成了新物质氯化钠。如若从微观的角度,又应该怎样理解上述反应呢 ?
[引导探究]?
师 氯原子和钠原子是通过什么方式组合的呢 亦即它们之间存在怎样的一种作用呢 ?
要想知道究竟,我们必须从氯原子和钠原子的结构入手分析。?
请大家回忆以往学过的知识回答:原子在参加化学反应时,都有使自己的结构变成什么样的结构的倾向 ?
生 稳定结构。?
师 什么是稳定结构 ?
生 最外层电子数是8的结构,K层为最外层时是2个电子。?
师 它们通常通过什么方式来得到稳定结构 ?
生1 通过得失电子。?
生2 通过得失电子或形成共用电子对。?
师 应该是乙的说法完整。请大家根据已有知识填写下表。
多媒体展示:?
原子结构示意图 通过什么途径达到稳定结构 用原子结构示意图表示氯化钠的形成过程
Na
Cl
生 填表?
师 请一个同学把结果写在投影胶片上,教师指正书写中出现的错误。
多媒体展示:?
师 上述过程我们可以用电脑形象地表示如下:
展示多媒体课件:?
①钠原子最外层1个电子在核外高速运动,氯原子最外层7个电子在核外高速运动;?
②钠原子与氯原子互相接近(发生反应);?
③钠原子最外层1个电子跑到氯原子上去,钠原子变成带1个单位正电荷的阳离子,氯原子变成带1个单位负电荷的阴离子,由于静电作用而生成氯化钠。
师 从原子结构分析氯化钠的形成过程,我们可以看出在钠跟氯气反应时,由于钠元素的金属性很强,在化学反应中钠原子易失掉一个电子而形成8电子稳定结构;而氯元素的非金属性很强,在化学反应中氯原子易得一个电子而形成8电子稳定结构。?
师 当钠原子和氯原子相遇时,钠原子的最外电子层的1个电子转移到氯原子的最外电子层上,使钠原子和氯原子分别形成了带正电荷的钠离子和带负电荷的氯离子。这两种带有相反电荷的离子通过静电作用,形成了稳定的化合物。我们把阴、阳离子结合成化合物时的这种静电作用,叫做离子键。
板 书:?
使阴、阳离子结合成化合物的静电作用,叫做离子键。
师 请大家看下列演示
展示多媒体课件?
画面上出现一个插有红旗的目的地,内注明“稳定结构”,附言是“携8个苹果者方可进来!”目的地外面,有两个小精灵,各拿一个放苹果的盘子,代表钠原子的小精灵的盘子里放有9个苹果(其中的1个颜色区别于另外8个);代表氯原子的小精灵盘子里放有7个苹果。由于不符合进入目的地的条件,在外面急得团团转,当他们不期而遇时,眼里都放出了光彩,钠原子小精灵从自己的盘子里拿出那个多余的苹果,递给氯原子小精灵。氯原子小精灵高兴地说:“谢谢你。”这时,代表钠原子的小精灵头上多了一顶标有“+”的帽子,而代表氯原子的小精灵头上多了一顶标有“-”的帽子。后它们调皮地头碰着头并异口同声地说:“我们一起飞吧!”
随后,他们一起飞向了目的地——稳定结构。
师 画面上的两个小精灵,互相都诚心诚意地帮助了对方,这促使他俩成了好朋友,而他们在彼此需要时所建立的这种友谊也是比较牢固的,一般情况下不易被破坏。离子键所表示的就是这种友谊,通过离子键所形成的化合物,一般情况下都很稳定。如我们日常生 活中用的食盐——氯化钠,在通常情况下以晶体形式存在很难变质!
师 氯离子和钠离子通过离子键形成了离子化合物——氯化钠。刚才大家回答钠在氯气中燃烧的实验现象时,有同学说,钠和氯气反应生成的氯化钠是分子,那么,氯化钠晶体到底是不是由氯化钠分子构成的呢 ?
生 思考讨论。?
生 氯化钠晶体中不存在氯化钠分子,只存在氯离子和钠离子,构成氯化钠晶体的粒子是离子而没有氯化钠分子。
师 说得对!大家看,这就是氯化钠晶体的结构:
多媒体展示?
氯化钠晶体的立体动画,使其旋转,让学生从各个方向清晰地观察立方体,并选中其中的一个Cl-或Na+,让其周围的阳离子或阴离子图标闪烁。
师 在氯化钠晶体中,每个氯离子的周围都有6个钠离子,每个钠离子的周围都有6个氯离子,钠离子和氯离子互相交替,形成了氯化钠晶体,亦即氯化钠晶体中不存在单个的氯化钠分子。?
思考与交流:?
同一种元素的原子和离子的化学性质是否相同 为什么
生 不相同。因为它们的结构不同。?
师 很正确。同一种元素的原子和离子,它们原子核中的质子数是相同的,但原子核外的电子数是不同的。而化学性质主要由原子核外电子排布情况决定,且主要由最外层电子数决定。如钠原子和钠离子相比,钠原子不显电性,最外层有1个电子,在化学反应中容易失去一个电子而表现出强的金属性,从而易与水、酸等反应;而钠离子带1个单位正电荷,最外层为8电子稳定结构,不易失电子,也不易得电子,化学性质比钠原子稳定得多。因此,同一元素的原子和离子因结构不同而化学性质不同。
师 由于在化学反应中,一般是原子的最外层电子发生变化,为了分析化学反应实质的方便,我们引进了只表示元素原子最外层电子的一种式子——电子式。
板 书:?
二、电子式
师 在元素符号周围用小黑点(或×)来表示原子的最外层电子的式子叫电子式。?
如Na、Cl、Mg、S的电子式我们可分别表示为:
板 书:?
师 这样,我们就可以很方便地用电子式来表示出离子化合物氯化钠的形成过程。
板 书:?
师 上述式子中的“+”表示“相遇”;“”表示电子转移的方向;“”表示原子相遇电子的移动方向;“Na+[·×Cl······]-”为氯化钠的电子式。在电子式里面,阳离子的电子式与其离子符号相同。钠离子、镁离子的电子式分别为:Na+、Mg2+。?
师 阴离子的电子式要在元素符号周围标出其最外层的8个电子,并用方括号括起来,要在方括号的右上角标明该离子所带的负电荷数。如Cl-、S2-的电子式分别为:?
??
师 请大家用电子式表示离子化合物氯化镁的形成过程。?
学生活动,教师巡视,并把书写过程中出现的各种错误让学生展示于黑板上,进行讲解:
投影仪展示?
1. ?
2. ?
3.
师 请同学们判断这些电子式的书写是否正确?如有错误请给予改正。?
生1 1的错误是MgCl2的电子式中,两个氯离子要单个地一一写出,而不能合并。?
生2 2的错误是出现了“====”,用电子式表示化合物的形成过程,要用“”表示由什么形成什么,而不能用“====”。?
生3 3的错误是离子未标明所带电荷数。?
生4 上述1、2的式子中均没有表示出电子转移的方向。在实际书写时,可以省略。?
师 综上所述,用电子式表示化合物的形成过程,相同的几个原子可以单个一一写出,也可以合并起来用系数表示其个数,如1、2式中氯原子的表示方法;相同的离子要单个地一一写出,一般不合并,如氯化镁中两个氯离子的表示方法;另外,由原子形成化合物时要用“→”表示,而不用“====”。因此,氯化镁的形成过程可用电子式正确地表示如下:
板 书:?
师 请大家用电子式表示离子化合物Na2O的形成过程。?
学生活动,教师巡视,并及时指正错误。
板 书:?
?
师 请大家总结用电子式表示粒子及用电子式表示化合物的形成过程时应注意的问题。
板 书:?
注意:?
1.离子须标明电荷数。
2.相同的原子可以合并写,相同的离子要单个写。?
3.阴离子要用方括号括起。?
4.不能把“”写成“”。?
5.用箭头标明电子转移方向(也可不标)。
练习:用电子式表示离子化合物?
MgBr2 K2O?
学生活动,教师巡视;多数学生会写成MgBr2和K2O的形成过程。?
师 用电子式表示离子化合物与用电子式表示离子化合物的形成过程不是一回事儿,不能混淆。溴化镁的电子式应写为:??
草板书:?
?
而不是?
师 后者为用电子式表示MgBr2的形成过程。?
要写出离子化合物的电子式或用电子式表示其形成过程,我们首先须知道其是否能形成离子键,那么,哪些元素之间能形成离子键 并进而得到离子化合物呢 ?
生 思考、讨论。?
生1 活泼金属与活泼的非金属化合时,都能形成离子键,从而形成离子化合物。元素周期表是ⅠA族、ⅡA族的活泼金属与ⅥA族、ⅦA族的活泼非金属化合时,一般都能形成离子键。另外,强碱及大多数的盐中也都含有离子键。?
生2 含有离子键的化合物必定是离子化合物。?
课堂小结
本节课我们主要学习了化学键中的离子键及电子式的有关知识。知道离子键是阴、阳离子之间的静电作用,电子式不仅可以用来表示原子、离子,还可以用来表示物质及物质的形成过程。
布置作业
1.判断下列哪些化合物中有离子键:?
KI HBr Na2SO4 NH4Cl H2CO3?
2.请用电子式表示下列化合物的形成过程:?
KI Na2S MgO BaCl2?
板书设计
第三节 化学键
一、离子键?
2Na+Cl2====2NaCl?
使阴、阳离子结合成化合物的静电作用,叫做离子键。?
二、电子式?
?
注意:?
1.离子须标明电荷。?
2.相同的原子可以合并写,相同的离子要单个写。?
3.阴离子要用方括号括起来。?
4.不能把“”写成“====”。?
5.用箭头标明电子转移方向(也可不标)。??
活动与探究
1.为什么NaCl中Na原子与Cl原子的个数比为1∶1,而Na2O中Na原子与O原子的个数比却是2∶1。?
2.离子键的强弱与离子化合物性质的关系。 第2课时
三维目标
知识与技能
1.获得化学能与热能化学实验的基础知识和基本技能,学习实验研究的方法,能设计并完成吸热反应和放热反应的化学实验。
2.形成吸热反应和放热反应的概念。
过程与方法
1.具有较强的问题意识,能够发现和提出化学能与热能的探究性的问题,敢于质疑,勤于思索,逐步形成独立思考的能力。
2.在教师的指导下与同学合作完成科学探究实验1、2、3。
情感、态度与价值观
1.通过实验激发学生学习化学的兴趣和情感。
2.培养学生严谨求实、勇于探索的科学精神。
3. 有参与化学科技活动的热情,有将化学能与热能的化学知识应用于生产、生活实践的意识,能够对与化学能有关的社会和生活问题作出合理的判断。
要点提示
教学重点
实验探究和通过实验探究化学反应与能量的关系,掌握吸热反应和放热反应的概念。
教学难点
设计探究实验引出吸热反应和放热反应的概念。
教具准备
温度计、玻璃棒、烧杯、50 mL量筒、玻璃片、砂纸、试管。
6 mol·L-1HCl,2 mol·L-1HCl , 2 mol·L-1NaOH, Ba(OH)2·8H2O,NH4Cl,CuSO4·5H2O晶体,铝条。
大烧杯(500 mL)3只、硬纸板(有孔)3块、小烧杯(100—150 mL)3只、带圈玻璃搅拌器3支、温度计(100 ℃,1/10)3支、碎纸条3只、量筒(50 mL)6只、保温杯3只、盐酸(1.00 mol·L-1)、氢氧化钠溶液(1.1 mol·L-1)。
教学过程
导入新课
我们在初中学习过“质量守恒定律”,知道自然界的物质可以发生转化,但是总质量保持不变。同样,一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量,转化的途径和能量形式可以不同,但是体系包含的总能量不变,亦即总能量也是守恒的,这就是“能量守恒定律”。质量守恒定律和能量守恒定律是两条基本的自然定律。化学能是能量的一种形式,可以转化为其他形式的能量,如热能和电能等,在转化时,同样也要遵守能量守恒定律。
化学反应中的能量变化,通常主要表现为热量的变化——吸热或者放热。有些反应是吸热反应,有些反应是放热反应。我们通过下面的实验来认识和感受化学能与热能的相互转化。
板书:
二、化学能与热能的相互转化
【实验2-1】铝与盐酸反应
推进新课
师:请同学们回答实验P33实验2-1实验目的?
生:实验目的:1.了解铝与盐酸反应中热量变化的情况;
2.学会观察和测定化学反应中热量变化的方法。
师:本实验为什么要用砂纸打磨铝片?
生:因为铝片表面有氧化膜,它阻止了H+与铝片接触,使反应不能进行。
[合作探究]
师:用投影展示内容,并引导学生合作探究。
1.铝与盐酸反应的化学方程式:____________________________________。
生1:到黑板上写出。
2.在反应过程中将要看到什么现象?
生2:预测。
3.用眼睛不能直接观察到反应中的热量变化,你将采取哪些简单易行的办法来了解反应中的热量变化?
生3:讨论得出多种方案。
4.要明显地感知或测量反应中的热量变化,你在实验中应注意哪些问题?
师:请同学们开始做分组实验。(在学生做实验的过程中,老师巡视并指导)
生:明确了实验目的和步骤后,进行组内分工,有做实验的同学,有做记录的同学。开始实验。
实验步骤:(1)用砂纸打磨铝条;
(2)取试管并加入2—3 mL 6 mol·L-1的盐酸溶液;
(3)用温度计测量溶液在反应前后的温度。
实验记录:
眼睛看到的现象 用手触摸的感觉 用温度计测量的数据
在一支试管中加入2—3 mL 6 mol·L-1的盐酸溶液
向含有盐酸溶液的试管中插入用砂纸打磨光的铝条
结论
板书:【实验22】氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应
师:(演示实验22并引导学生探究问题)用投影片展示。
1.为什么要将Ba(OH)2·8H2O晶体研磨成粉末?
2.为什么要在晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物?
3.反应放出有刺激性气味的氨气,会造成学习环境的污染,所以要注意对氨气的吸收。
请同学讨论对应的装置。
生1:以便与NH4Cl晶体充分接触,发生化学反应。
生2:由于该反应属于固相反应,一定要在晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物,以使它们很快起反应。
生3:可改用粉末状的固体反应,把烧杯改用两端开口的大试管并竖直放置,一端用空气吹,一端导出气体,并用防倒吸装置吸收氨气。
师:开始演示实验22
(氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应步骤如图所示)
生:观察并记录现象
师:通过实验观察在常温下氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应过程中能量的变化。
[合作探究]
1.列表整理实验事实和结论:
实验步骤 实验现象 得出结论
将晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物 有刺激性气味的气体产生,该气体能使湿润的紫色石蕊试纸变蓝 有NH3生成
用手触摸烧杯下部 感觉烧杯变凉 反应吸热
用手拿起烧杯 烧杯下面的带有几滴水的玻璃片(或小木板)粘到了烧杯底部 反应吸收热量使体系温度降低,使水结成冰
将粘有玻璃片的烧杯放在盛有热水的烧杯上一会儿再拿起 玻璃片脱离上面烧杯底部 冰融化
反应完后移走烧杯上的多孔塑料片,观察反应物 混合物成糊状 有水生成
2.用化学方程式表示上述反应:
Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl====BaCl2+2NH3↑+10H2O
板书:【实验23】酸碱中和反应
师:(投影) 将教材中的实验列三组对比实验。见下表:
反应物及用量 酸 第一组 第二组 第三组
HNO3 50 mL 1 mol·L-1 HCl 50 mL 1 mol·L-1 HCl 50 mL 1 mol·L-1
碱 NaOH 50 mL 1 mol·L-1 NaOH 50 mL 1 mol·L-1 KOH 50 mL 1 mol·L-1
混合前温度 室温 室温 室温
混合后温度
结论 HNO3与NaOH发生中和反应时放热 HCl与NaOH发生中和反应时放热 HCl与KOH发生中和反应时放热
对实验进行归纳和概括 强酸与强碱发生中和反应时放出热量
在实验中要注意:
(1)三组实验所处条件要相同,如使用的仪器、外界环境中温度和压强要相同;
(2)三组实验酸和碱的用量要相同,以保证生成水的量相同;
(3)控制相同的反应时间。
步骤一:三组学生各取一套大小相同装置,分别做一个实验并记录实验现象和数据。
步骤二:汇总实验现象和数据并列表比较。
步骤三:对实验进行原理性抽象——为什么强酸与强碱发生反应时都会放出热量?
[合作探究]
问题:通过三组强酸和强碱之间的反应对比实验,定性地抽象出“中和热”概念。
[师生总结]
本质分析——三个反应的化学方程式和离子方程式分别为:
HNO3+NaOH====NaNO3+H2O,H+ + OH-====H2O
HCl+NaOH====NaCl+H2O,H+ + OH- ==== H2O
HCl+KOH====KCl+H2O,H+ + OH-====H2O
由此可见,三个反应的化学方程式虽然不同,反应物也不同,但是它们的反应本质相同,都是H+与OH-反应生成水的反应,属于中和反应,其离子方程式都是H+ + OH-====H2O。所以,可提出推测,即中和反应都放热。由于三个反应中H+和OH-的量都相等,则生成水的量也相等,故放出的热量也相等(在上述三个实验中,温度上升的幅度接近)。
形成概念——酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时所释放的热量称为中和热。
师:化学反应伴随着能量变化是化学反应的基本特征之一。化学物质中的化学能通过化学反应转化为热能,提供了人类生存和发展需要的能量和动力,而热能转化为化学能又是人们进行化工生产、研制新物质不可或缺的条件和途径。
板书:课堂小结:
热量变化是化学反应中能量变化的主要表现形式,有些化学反应表现为向环境放出热量,
有些化学反应表现出向环境吸热。
布置作业
一、教材P36 2、3 P37 4
二、自学P35—P36“科学视野”,了解人类利用能源的历史。
板书设计
二、化学能与热能的相互转化
实验21 铝与盐酸反应
实验22 氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应
实验23 酸碱中和反应
热量变化是化学反应中能量变化的主要表现形式,有些化学反应表现为向环境放出热量,有些化学反应表现出向环境吸热。
活动与探究
1.在日常生活、生产中,你应用本节课的有关知识解决或解释了哪些实际问题?
例如:液化气代替汽油,减少城市污染问题。
2.燃料乙醇需求增加,玉米供应紧缺,你对乙醇燃料前景是否看好?
3.说出重要的矿物能源(天然气、石油和煤)的成因,初步形成节约能源的意识。
4.调查生活中天然气、石油和煤的使用;比较燃烧天然气、石油和煤与环境污染的关系。
参考练习
根据以下叙述完成1,2题:
能源可划分为一级能源和二级能源。自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源;需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。氢气是一种高效而没有污染的二级能源,它可以由自然界中大量存在的水来获得:
2H2O(l)====2H2(g)+O2(g)
1.下列叙述中错误的是( )
A.电能是二级能源 B.水力是一级能源
C.天然气是一级能源 D.化石燃料是二级能源
答案:D
2.关于用水制取二级能源氢气,以下研究方向正确的是( )
A.通电使水分解产生氢气
B.加热产生高温使水分解
C.寻找特殊化学物质,用于开发廉价能源,以分解水制取氢气
D.构成水的氢和氧都是可以燃烧或助燃的物质,因此可研究在水不分解的情况下,使氢成为二级能源
答案:C
3.下列叙述正确的是( )
A.葡萄糖在人体内氧化分解是吸热反应
B.某些物质在空气中燃烧是吸热反应
C.强酸、强碱的中和反应是放热反应,弱酸、弱碱的中和反应是吸热反应
D.氢以前的活泼金属和盐酸或稀硫酸反应生成氢气全部都是放热反应
答案:D
4.下列变化中,吸收热量但不属于吸热反应的是( )
A.干冰(固体CO2)升华 B.生石灰与水化合
C.氢气还原氧化铜 D.酒精挥发
答案:AD
5.下列燃料中,不属于化石燃料的是( )
A.煤 B.天然气 C.石油 D.氢气
答案:D
6.即将到来的新能源时代,不再能作为主要能源的是( )
A.核能 B.煤气 C.汽油 D.太阳能
答案:BC
7.下列变化过程中有热量放出的是( )
A.固体NaOH溶于水 B.固体NH4NO3溶于水
C.铝与稀盐酸的反应 D. Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl 晶体反应
答案:AC
8.近年来,科学家在海洋中发现了一种冰状物质——可燃冰,其有效成分为甲烷。下列说法正确的是( )
①甲烷属于烃类②在相同条件下甲烷的密度大于空气 ③甲烷难溶于水④可燃冰是一种极具潜力的能源
A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④
答案:C
9.下列说法中错误的是( )
A.放热反应的反应物总能量,高于生成物的总能量
B.需加热或点燃才发生的反应必为吸热反应
C.酸与碱的中和反应是放热反应、非氧化还原反应
D.焦炭在高温下与水蒸气的反应是吸热反应
答案:B
习题详解
1.吸收能量,放出能量,反应物总能量与生成物总能量的相对大小。
2.热量,放出。
3. C、H元素,CO2、H2O。
4. ②③④⑤⑥,①。
5.D 6.C 7.AD 8.(1)D (2)C
9.反应物中化学键断裂需要吸收能量,生成物中化学键形成则要放出能量,当成键放出的能量大于断键吸收的能量时,反应最终放出能量,这部分能量以热的形式放出就是热能。吸热反应所吸收的热量被用于破坏反应物中的化学键。
10.同意乙同学的说法。因为放热反应是成键放出的能量大于断键吸收的能量,但化学反应首先需要能量来断键。
11.H2和O2的化合是放热反应。具体的物质所含的能量是一定的,反应中放出或吸收热量的多少与物质的物质的量有关。
12.(1)3.97×104 kJ (2)1.01×102 kg第二节 元素周期律
从容说课
本节包括三部分内容:原子核外电子的排布、元素周期律、元素周期表和元素周期律的应用。
原子核外电子的排布规律,是元素周期律的实质。考虑到新课改的要求,本部分内容难受有所降低,只是介绍了电子层的概念,对于排布规律,未作介绍,教学时,要明确这一点。可以适当地介绍一点排布规律,但不可作太多扩展,不能由此而增加学生的负担。?
教学时,可把教材给出的1~20号元素的核外电子层排布,以He、Ne、Ar为例,让学生推出简单的规律即可。?
对于元素周期律的教学,是本节重点。教学时,切忌照本宣科,让学生机械记忆,要引导学生从已学过的碱金属元素、卤族元素等知识入手,根据实验探究,推出元素性质变化规律。教材中表格比较多,要让学生自己动手归纳填写。重在指导分析、推理过程,从中培养学生的分析能力、归纳能力、自主学习能力。?
对于元素周期表、周期律的应用,要让学生自己看书,认真领会教材图19所包含的?内容。??
本节是本章的核心内容,教学时不可盲目求快,要以学生理解、掌握与否为目标。?
第1课时
三维目标
知识与技能?
1.以1~20号元素为例,了解元素原子核外电子的排布规律。?
2.掌握元素原子半径和主要化合价随原子序数的递增而呈现出的周期性变化规律。 ?
过程与方法?
1.归纳法、比较法。?
2.培养学生抽象思维能力。 ?
情感、态度与价值观?
培养学生勤于思考、勇于探究的科学品质。?
要点提示
教学重点 元素的原子半径和主要化合价随原子序数的递增而变化的规律。?
教学难点 原子核外电子的排布。?
教具准备 实物投影仪、多媒体。
教学过程
导入新课
师 我们已经知道,原子是由原子核和核外电子所构成的,电子围绕着核做高速运动。H原子核外只有一个电子,运动的情况是比较简单的,但是,在含有多个电子的原子中,电子运动情况就很复杂,如何研究微观粒子——电子的这种复杂运动呢?人们提出了这样的观点: 推进新课
多媒体播放:电子核模型示意图?
(教材1-7图片)
板 书:?
第二节 元素周期律?
一、原子核外电子的排布?
1.电子层:不同的能量区域
师 请同学们认真观察这个示意图,它表示了什么样的含义 ?
生1 这种示意图是一种层状的结构,一层一层的。?
生2 中间有一个原子核,各层颜色不一样。?
生3 层与层之间的距离不一样。?
师 同学们观察得比较仔细、全面,在多电子的原子中,各个电子的能量是不相同的,因此,它们运动的区域也是不相同的。我们把电子在不同区域的运动,称为电子层,就好像示意图中一层一层的。层与层之间是不连续的。?
用n表示电子层,n=1、2、3、4…7或者用K、L、M、N、O、P、Q表示。?
K表示第一层;L表示第二层……?
师 请同学们仔细看书,体会、思考,电子在各层能量高低顺序是什么?与离核远近有什么联系??
生1 离核越近,能量越低,离核越远,能量越高。?
生2 电子能量,K师 既然我们认为核外电子是分层排布的,在排布时,电子是如何进入各电子层的呢?——科学研究证明:电子总是尽可能地先从能量低的内层排起,当一层充满后,再排下一层,即是按照从能量低的电子层到能量高的电子层依次排列的。?
师 请同学们认真观察表12,结合初中有关知识,结合前面已学过的碱金属元素,卤族元素的原子结构示意图,努力找出其排布规律。?
生1 第一层排满可以排2个电子;第2层排满排8个。?
生2 由碱金属原子结构示意图可知第3层排满排18个。?
生3 最外层(除K层外)最多不超过8个。?
师 同学们从有限的几种元素原子结构示意图推出的规律很正确。
板 书:?
2.核外电子排布规律
1.核外电子依据能量高低分层排布,离核越近能量越低,离核越远,能量越高。?
2.电子层可以用K、L、M、N、O、P等表示。?
3.最外层(除K为2外)电子数最多不超过8。?
[知识拓展]?
4.次外层电子数最多不超过18。?
5.倒数第3层不超过32。?
6.每层电子容纳数,最多不超过2n2。?
师 这些规律可归纳为以下三点:
板 书:?
(1)分层排布?
(2)按能量由低到高排布?
(3)其他规律?
【例1】 教材P13表12根据下列条件写出元素名称和元素符号,并画出原子结构示意图,把结果填在表中。?
(1)A元素原子核外M层电子数是L层电子数的1/2。?
(2)B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍。?
(3)C元素原子的L层电子数与K层电子数之差是电子层数的2.5倍。?
(4)D元素原子的次外层电子数是最外层电子数的1/4。
编号 A B C D
元素符号
元素名称
原子结构示意图
生1 因为M层上有电子,所以,L层上已经排满8个电子,所以A为硅元素。?
生2 因为,最外层最多排8个电子,次外层电子数只能为2个,所以,B元素为硼元素。
生3 可以列方程求解,设L层上有?X个电子,电子层数为Y,则有:?
X- 2 =2.5Y?
讨论,Y=1时,X=4.5(舍去)?
Y=2时,X=7?
Y=3时,X=9.5(舍去)??
所以,C元素为氟元素。?
生4 最外层最多排8个电子,当为8时,为氖元素,当为4时,次外层上电子数为1,舍去。?
师 解本题时,要求对原子核外电子的排布规律非常熟悉,有时结合数学知识进行分析讨论。?
答案:Si B F Ne 硅 硼 氟 氖?
?
师 我们已了解了核外电子排布的基本规律,那么,元素的性质与核外电子的排布有什么联系呢?好,下面请同学们看书P13,把这个表填写好。?
师 巡视,检查学生填表情况。
板 书:?
二、元素周期律?
1.电子层排布的周期性变化
师 在分析研究上表的基础上,请同学们完成下表。
投影:
表(一) 随原子序数的递增,原子核外电子排布变化的规律性?
原子序数 电子层数 最外层电子数 稀有气体原子最外层电子数
1~2
3~10
11~18
结论 随着原子序数的递增,元素原子的最外层电子排布呈现周期性变化
师 请同学们回答(并投影学生填表情况)?
生 我认为,随着原子序数的不断增加,元素原子最外层电子排布呈现规律性的变化。
原子序数3→10(8种元素),最外层电子数1→8?
原子序数11→18(8种元素),最外层电子数也是从1→8。?
师 (追问)能否把这种“规律”性的变化叙述得再清楚一点呢??
生 (讨论)这种规律,是经过一定数目的元素种类之后,重复出现的,可以把它称作“周期性”变化的规律。?
师 很好!就好像我们常用“星期”来计时间一样,每7天为一个周期,对元素来说,就是随原子序数递增,每隔一定数目的原子最外层电子数出现周期性变化的规律。
多媒体播放“周期”的含义
师 元素的原子半径和元素的化合价是否也随原子序数的递增呈现周期性变化呢?
板 书:?
2.原子半径的周期性变化
生 分析教材P14~P15表,我们可以归纳出元素的原子半径随原子序数的递增,呈现周期性变化。
板 书:?
原子半径从大小?
3.化合价的周期性变化
根据教材内容:请同学们讨论,完成下表。?
表(二) 随原子序数的递增,化合价变化的规律
原子序数 电子层数 最外层电子数 稀有气体原子最外层电子数
1~2 +1
3~10 +1+4+5 -4-1
11~18 +1+4+5+7 -4-1
结论 随着原子序数的递增,元素原子的最外层电子排布呈现周期性变化
板 书:?
(1)正价+1+7?
(2)负价-4-1
【例2】 下列各组元素中,按最高正价递增顺序排列的是( )?
A.C、N、O、F
B.K、Mg、C、S?
C.F、Cl、Br、I
D.Li、Na、K、Rb?
生 思考、讨论。?
生 选A、B。因为C、N、O、F和K、Mg、C、S这两组,最外层电子数都是依次增多,所以最高正价依次递增;C、D两组中都属同族元素,最高正价相同。?
师 由于元素的最高化合价在数值上一般等于最外层电子数,我们可以通过比较各原子最外层电子数的大小来确定化合价的高低。A项中虽然最外层电子数依次增多,但由于F没有正价,因而选B。?
刚才同学们的思路是正确的,但规律之外还有特殊情况,需要同学们特别记忆。?
课堂小结
本节课我们学习了元素原子核外电子的排布规律,学习了元素化合价随原子序数的递增而呈现周期性变化的规律,重点是理解其变化规律,为我们后面的学习打下基础。
布置作业
多媒体展示作业:?
下列各题中的物质均由核电荷数为1~10的元素组成。请按下列要求填写化学式:?
(1)只有2个原子核和2个电子构成的分子是_________________。?
(2)1个最外层有5个电子的原子和3个只有1个电子的原子结合的分子是_________________。?
(3)1个最外层有4个电子的原子和2个最外层有6个电子的原子结合的分子是_________________。?
(4)由3个最外层是6个电子的原子结合而形成的分子是_________________。?
(5)由2个原子核10个电子结合而成的分子是_________________,由5个原子核10个电子结合而成的分子是_________________。
参考答案?
(1)H2 (2)NH3 (3)CO2 (4)O3 (5)HF CH4??
板书设计
第二节 元素周期律
一、原子核外电子的排布 二、元素周期律?
1.电子层:不同的能量区域 1.电子层排布的周期性变化?
2.核外电子排布规律 2.原子半径的周期性变化:原子半径从大小?
(1)分层排布 3.化合价的周期性变化?
(2)按能量由低到高排布 (1)正价从+1→+7?
(3)其他规律 (2)负价从-4→-1???
活动与探究
元素周期表中前七周期元素种类如下:
周期 一 二 三 四 五 六 七
元素种类 2 8 8 18 18 32 32
请分析周期表中各周期元素种类数据,预言第八周期最多可能含有的元素种类数为( )A.18种 B.32种 C.50种 D.64种?
答案:C 第2课时
三维目标
知识与技能
1.使学生理解共价键的概念,初步掌握共价键的形成,加深对电子配对法的理解。
2.能较为熟练地用电子式表示共价分子的形成过程和分子结构。
3.理解极性键、非极性键、化学键的概念。
过程与方法
1.通过对共价键形成过程的教学,培养学生抽象思维和综合概括能力。
2.通过离子键和共价键的教学,培养学生对微观粒子运动的想象力。
3.通过电子式的书写,培养学生的归纳比较能力;通过分子构型的教学,培养学生的空间想象能力。
情感、态度与价值观
1.培养学生用对立统一规律认识问题。
2.通过对共价键形成过程的分析,培养学生怀疑、求实、创新的精神。
3.培养学生由个别到一般的研究问题的方法。从宏观到微观,从现象到本质的认识事物的科学方法。
要点提示
教学重点
1.共价键和共价化合物的概念。
2.用电子式表示共价化合物的形成过程。
教学难点
1.用电子式表示共化合物的形成过程。
2.极性键与非极性键的判断。
教具准备
多媒体课件、投影仪。
教学过程
导入新课
师:上节课我们介绍了化学键中的离子键,本节课我们再来认识另一种类型的化学键——共价键。
板书:二、共价键
推进新课
什么是共价键呢 我们初中所学的共价化合物的知识可以帮助我们找到答案。
请大家看以下实验,并描述实验现象。
多媒体课件演示:
氢气在盛有氯气的集气瓶中燃烧。
师:请同学们描述一下实验现象。
生1:氢气在氯气中燃烧,发出苍白色的火焰。
生2:集气瓶的瓶口有大量白气出现。
师:这位同学所说的“白气”是什么呢 并说出你所推断的依据。
生1:是氯化氢气体。因为氢气与氯气反应生成了氯化氢气体。
生2:是盐酸。是因为生成的氯化氢分子与空气中的水分子结合成盐酸。
师:第2位同学的回答是正确的。需要注意的是,该现象不能用“白气”或“白烟”来描述。因为它是氢气与氯气反应生成的氯化氢分子与空气中的水分子结合而成的盐酸小液滴分散在瓶口所形成的现象,应该说是“白雾”。
我们前面学过氢气与氯气在光照条件下的反应。这是它们在又一条件(即点燃)下反应的反应现象。请大家写出该反应的化学方程式。
生:书写有关化学方程式。
投影学生书写情况。
H2+Cl22HCl
师:在该条件下,氢分子被破坏成氢原子。那么,当氢原子和氯原子相遇时,它们是通过什么作用结合成氯化氢分子的呢 请根据初中所学知识问答。
生:它们是通过共用电子对形成氯化氢分子的。
师:对。像氯化氢这样以共用电子对形成分子的化合物,叫共价化合物。而原子之间通过共用电子对所形成的相互作用,就叫做共价键。
板书:原子之间通过共用电子对所形成的相互作用,叫做共价键。
师:氢原子与氯原子结合成氯化氢分子的过程,我们可用下列动画形象地表示出来。
多媒体演示:
画面上有一条河,河边有大、小两个小精灵,小的代表氢原子,大的代表氯原子。河的对岸风景优美,并写有“成功的彼岸——稳定结构”的字样。代表氢原子的小精灵手里拿着一朵花,自言自语地说:“要到达彼岸,我还需要一朵花。”代表氯原子的小精灵手里拿着七朵花,望着彼岸对自己说:“我要成功,还得去找另一朵花来。”它俩都在河边匆匆地寻找另一朵花。当它们相遇时,眼里都放出了光彩。代表氯原子的小精灵意欲去把氢原子小精灵手里的花夺过来,而氢原子小精灵呢,却上前去抢它手中的一朵花,因为互不相让,两人便撕打起来。虽然打得精疲力尽,但却都未达到目的(因为它们的力气相差不大)。最后两个小精灵异口同声地说:“让我们讲和吧!”这时,氢原子小精灵把手中的一朵花递过去,氯原子小精灵也把它的一朵花递过来,它们的手握在了一起。氢原子小精灵高兴地说:“我终于有两朵花可以到彼岸了。”氯原子小精灵也兴奋地说:“我所需要的八朵花也够了。不过,我的劲儿大,这两朵花得离我近一点。”氢原子小精灵虽不情愿,但却无可奈何,只好点了点头。协议成功后,两个小精灵便携手飞向了彼岸。
师:以上画面中,氢原子和氯原子共用的这两朵花就相当于一个共用电子对。两朵花(共用电子对)的共用,使它们各自都满足了对方的要求,并把它俩紧紧地联系在了一起。这两朵花的作用就相当于共价键,即共价键的存在,使氯原子和氢原子最终结合成了氯化氢分子。
师:哪位同学能说说离子键与共价键的相同之处和不同之处呢?
生1:离子键和共价键都是原子间强烈的相互作用。
生2:共价键的成键粒子是原子,它们相互之间属不打不相识的关系,而形成离子键的粒子是阴、阳离子,它们之间是周瑜打黄盖——一个愿打,一个愿挨。
师:回答得很好。从氯原子和氢原子的结构来分析,由于氯和氢都是非金属元素,不仅氯原子易得一个电子形成最外层8个电子的稳定结构,而且氢原子也易获得一个电子,形成最外层两个电子的稳定结构。这两种元素的原子获得电子的难易程度相差不大,所以相遇时都未能把对方的电子夺取过来。这两种元素的原子相互作用的结果是双方各以最外层一个电子组成一个电子对,电子对为两个原子所共用,在两个原子核外的空间运动,从而使双方最外层都达到稳定结构。这种电子对,就是共用电子对。共用电子对受两个核的共同吸引,使两个原子结合在一起。在氯化氢分子里,由于氯原子对于电子对的吸引力比氢原子稍强一些,所以电子对偏向氯原子一方。因此,氯原子一方略显负电性,氢原子一方略显正电性,但作为分子整体仍呈电中性。
以上过程也可以用电子式表示如下:
板书:
师:请同学们回忆用电子式表示离子化合物的形成过程,它与表示共价化合物形成过程的有哪些区别呢?
生1:没有小弧线表示电子的得失。
生2:生成的HCl中Cl原子也没有用括号括起来。
师:很好。为什么用电子式表示离子化合物与表示共价化合物有如此区别呢?这是因为在氯化氢分子中,共用电子对仅发生偏移,没有发生电子得失,未形成阴、阳离子。因此,书写共价化合物的电子式不能标电荷。而氯化钠形成过程中钠原子完全失去电子给氯原子形成钠离子和氯离子。因此两者电子式的表示是不同的,同学们要注意这点区别。
多媒体展示:
练习:用电子式表示下列共价化合物的形成过程。
CO2、NH3、CH4
学生活动,教师巡视,并让三个同学到黑板上各写一个。
师:在用电子式表示共价化合物时,首先需分析所涉及的原子最外层有几个电子,若形成稳定结构,需要几个共用电子对,然后再据分析结果进行书写。
对三个同学书写的结果进行评价并纠错,容易出现的问题是:
1.不知怎样确定共用电子对的数目和位置;
2.受离子键的影响而出现中括号,或写成离子的形式;
3.把“”写成“====”。
把正确结果书写于黑板上。
由以上分析可以知道,通过共用电子对可形成化合物的分子。那么,通过共用电子对,能不能形成单质的分子呢 下面,我们以氢分子为例,来讨论这个问题。
师:请大家写出氢原子的电子式。
生:书写H×。
师:要使氢原子达到稳定结构还差几个电子
生:一个电子。
师:氢分子是由氢原子构成的,要使每个氢原子都达到两电子稳定结构,氢原子与氢原子之间应怎样合作
生:形成共用电子对!
师:那么,请大家用电子式表示出氢分子的形成过程。
让一个同学把结果板书于黑板上:
H×+×HHH
师:氢原子和氢原子结合成氢分子时,由于两个氢原子得失电子的能力相等,所以其形成的共用电子对位于两原子的正中间,谁也不偏向谁。
师:由氢分子的形成过程也可以解释为什么氢气分子为双原子分子。那是因为氢原子和氢原子相遇时,每两个结合就可以达到稳定结构。
师:为什么稀有气体是单原子组成的
生:因为稀有气体元素的原子都已达到稳定结构。
师:很好。请大家用电子式表示氯气、氧气、氮气。
学生活动,教师巡视。
对具有典型错误的写法进行分析、评价:
易出现的错误是:
1.把用电子式表示物质写成了用电子式表示其形成过程;
2.把氮气的电子式写成
写出正确结果:
师:由此,我们得出以下结论:同种或不同种非金属元素化合时,它们的原子之间都能通过共用电子对形成共价键(稀有气体除外)。
[活动与探究]
以上共价键中的共用电子对都是成键原子双方提供的,共用电子对能不能由成键原子单方面提供呢
我们可通过的形成及结构进行说明。
生:查相关资料解决这个探究性问题。
已知氨分子和氢离子可结合生成铵根离子。那么,它们是通过什么方式结合的呢 分析氨分子和氢离子的电子式,即可揭开此谜。
师:从氨分子的电子式可以看出,氨分子的氮原子周围还有一对未共用电子,而氢离子的周围正好是空的。当氨分子和氢离子相遇时,它们一拍即合,即氢离子和氨分子结合时各原子周围都是稳定结构。这样,在氮原子和氢离子之间又生成了一种新的共价键,氨分子也因氢离子的介入而带正电荷,变成了铵根离子(),其电子式可表示如下:
师:像这种共用电子对由成键原子单方提供的共价键,叫做配位键。配位键的性质和共价键相同,只是成键方式不同。
在多数共价键分子中的原子,彼此形成共用电子对后都达到稳定结构。还有一些化合物,它们的分子中并不是所有的原子都达到稳定结构。如BF3分子中的硼原子,外层只有6个电子;PCl5分子中的磷原子共用5对电子后,磷原子外层成了10个电子。同样的情况还有CO、NO2等分子。因此,化学键理论仍在不断发展中。
在化学上,我们常用一根短线来表示一对共用电子,这样得到的式子又叫结构式。以上提到的几种粒子,表示成结构式分别为:
[活动与探究]
写出H2、HCl的电子式,比较形成共价键的元素的非金属性。联系元素的化合价,比较共用电子对与两个成键原子原子核间的距离大小,分析成键原子的电性。
生:形成H2分子的都是H元素,不存在非金属性的差异,H元素显0价,不显电性,共用电子对位于2个H原子之间;而形成HCl分子的分别是H元素和Cl元素,非金属性有明显差异,H显+1价,Cl显-1价,共用电子对偏向Cl,距离Cl原子核较近。
师:很好。如果共价键中成键原子吸引电子的能力不同,共用电子对就偏向吸引电子能力强的原子,偏离吸引电子能力较弱的原子,使得共价键中正电荷重心和负电荷重心不相重合,键显极性。同种原子形成共价键,共用电子对不发生偏移,这样的共价键称为非极性键;不同种原子形成共价键,共用电子对偏向吸引电子能力强的一方,这样的共价键称为极性键。
板书:极性键和非极性键
多媒体展示:
练习:下列物质中含有非极性键的是____________;含有极性键的是____________。
A:H2O B:N2 C:NaI D:Na2O2 E:NaOH F:CO2
学生思考、讨论、回答。
师:所谓的极性键与非极性键指的是共价键,离子键中不存在极性和非极性之分。
思考与讨论:
H—X键中哪个极性最强?
生:H—F极性最强。因为F原子吸引电子的能力最强,共用电子对在H—F中偏移程度最大,所以H—F极性最强。
师:一般来说,原子的半径越小,所带电荷越多,这种原子吸引电子对的能力也就越强,形成极性键的极性也就越强。
从上节课的学习我们知道,含有离子键的化合物一定是离子化合物。那么,含有共价键的化合物是不是一定是共价化合物呢 下面,我们通过分析氢氧化钠的结构来对此结论进行判断。
师:氢氧化钠是否为离子化合物 判断依据是什么
生:氢氧化钠是强碱,所以是离子化合物。
师:已知氢氧化钠是由钠离子和氢氧根离子组成的,试用电子式表示氢氧化钠。
由学生和老师共同完成。
师:根据氢氧化钠的电子式分析,氢氧化钠中存在什么类型的化学键
生:钠离子和氢氧根离子之间是离子键,氧原子和氢原子之间是共价键。
师:十分正确。把离子键和共价键的字样标在氢氧化钠电子式对应位置的下方。
师:含有共价键的化合物一定是共价化合物。这句话是否正确
生:不正确。
师:因此,我们说含有离子键的化合物一定是离子化合物,而含有共价键的化合物不一定是共价化合物。
师:下面,让我们来认识几种化合物的电子式。
师:请大家标出其中存在的化学键。
请一位同学在黑板相应位置写上离子键、共价键。
师:通过以上实例及以前的学习,我们可以得出这样的结论:在离子化合物中可能有共价键,而在共价化合物中却不可能有离子键。
非金属和非金属原子之间,某些不活泼金属与非金属原子之间,形成的都是共价键。如HCl中的H—Cl键和AlCl3的Al—Cl键。
从有关离子键和共价键的讨论中,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。这种作用不仅存在于直接相邻的原子之间,而且也存在于分子内非直接相邻的原子之间。前一种相互作用比较强烈,破坏它要消耗比较大的能量,是使原子互相联结成分子的主要因素。我们把这种相邻的原子之间强烈的相互作用叫做化学键。
板书:三、化学键
相邻的原子之间强烈的相互作用叫做化学键。
师:理解化学键的定义时,一定要注意“相邻”和“强烈”。如水分子里氢原子和氧原子之间存在化学键,而两个氢原子之间及水分子与水分子之间是不存在化学键的。
学了有关化学键的知识,我们就可以用化学键的观点来概略地分析化学反应的过程。如钠与氯气反应生成氯化钠的过程,第一步是金属钠和氯气分子中原子之间的化学键发生断裂(旧键断裂),其中金属钠破坏的是金属键,氯气分子断开的是共价键,它们分别得到钠原子和氯原子;第二步是钠原子和氯原子相互结合,形成钠、氯之间的化学键——离子键(新键形成)。分析其他化学反应,也可以得出过程类似的结论。因此,我们可以认为:
板书:一个化学反应的过程,本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。
师:请大家用化学键的观点来分析,H2分子与Cl2分子作用生成HCl分子的过程。
生:先是H2分子与Cl2分子中的H—H键、Cl—Cl键被破坏,分别生成氯原子和氢原子,然后氯原子与氢原子又以新的共价键结合成氯化氢分子。
师:大家理解得很好。离子键和共价键是两种不同类型的化学键,它们之间的区别我们可总结如下:
多媒体展示:
离子键与共价键的比较
键型项目 离子键 共价键
形成过程 得、失电子 形成共用电子对
成键粒子 阴、阳离子 原子
实质 阴、阳离子间的静电作用 原子间通过共用电子对所形成的相互作用
注:以上内容也可由学生自己填写。
课堂小结
本节课我们主要介绍了共价键的实质及化学反应过程的本质。希望同学们要注意离子键与共价键的区别,注意极性键与非极性键的区别,注意用电子式表示离子化合物和共价化合物的区别。深入理解化学键的内涵并学会判断离子键、共价键。
布置作业
P24 1、3、4、5
板书设计
二、共价键
原子之间通过共用电子对所形成的相互作用,叫做共价键。
极性键与非极性键
三、化学键
相邻的原子之间强烈的相互作用叫做化学键。
一个化学反应的过程,本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。
活动与探究
分子间作用力和氢键
在分子内相邻原子之间存在着强烈的相互作用,我们称为化学键。实际上分子之间还存在一种把分子聚集在一起的作用力,我们叫做分子间作用力,又称范德华力。分子间作用力比化学键弱得多,它对物质的熔点、沸点等有影响。NH3、Cl2、CO2等气体在降低温度、增大压强时能够凝结成液态或固态,就是由于存在分子间作用力。
一般来说,对于组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大,物质的熔点、沸点也越高。例如,卤素单质,随着相对分子质量的增大,分子间作用力增大,它们的熔点、沸点也相应升高。
但是,有些氢化物的熔点和沸点的递变却与此不完全符合,如NH3、H2O和HF的沸点就反常(如图)。
之所以出现这种反常现象,是因为它们的分子之间存在着一种比分子间作用力稍强的相互作用,叫做氢键。氢键比化学键弱得多,但比分子间作用力稍强。通常也可以把氢键看作是一种较强的分子间作用力。分子间形成的氢键会使物质的熔点和沸点升高,这是因为固体熔化或液体汽化时必须破坏分子间的氢键,从而需要消耗较多能量。
水在液态时常是几个水分子通过氢键结合,形成(H2O)n(如图)。
在固态水(冰)中更多的水分子间形成氢键,成为疏松的晶体,在冰的结构中有许多空隙,造成体积膨胀、密度减小,所以冰会浮在水面上。现在人们还发现,氢键在生命现象中也起着重要的作用,如DNA的结构与生理活性都与氢键的作用有关。
参考练习
1.(2006上海高考,6)下列含有非极性键的共价化合物是( )
A.HCl B.Na2O2 C.C2H2 D.CH4
答案:C
2.下列说法正确的是( )
A.含有离子键的化合物必是离子化合物 B.含有共价键的化合物就是共价化合物
C.共价化合物可能含离子键 D.离子化合物中可能含有共价键
答案:AD
3.下列物质的电子式书写正确的是( )
答案:C
4.在下列分子结构中,原子的最外层电子不能满足8电子稳定结构的是( )
A.CO2 B.PCl3 C.CCl4 D.NO2
答案:D
5.下列分子中,含有非极性键的是( )
A.C2H5OH B.Cl2 C.SiCl4 D.CH3Cl
答案:AB
6.下列物质中不含非极性共价键的是( )
①Na2O2 ②CCl4 ③FeS2 ④NH4Cl ⑤H—O—O—H ⑥Ca(OH)2
A.①②③④ B.④⑤⑥
C.②④⑥ D.②③⑤
答案:C
7.最近,科学家研制出一种新的分子,它具有空心的类似足球状结构,分子式为C60。下列说法不正确的是( )
A.C60是一种新型化合物 B.C60和石墨都是碳的同素异形体
C.C60中含离子键 D.C60的相对分子质量是720
答案:AC
8.下列过程中,共价键被破坏的是( )
A.碘升华 B.溴蒸气被木炭吸咐
C.酒精溶于水 D.HCl气体溶于水
答案:D
二、填空题
9.在下列H2O、H2O2、Ba(OH)2、Na2O2、K2O等化合物中,由离子键和极性键构成的化合物是____________;由离子键和非极性键构成的化合物是____________;由极性键和非极性键构成的化合物是________________________。
答案:Ba(OH)2 Na2O2 H2O2
10.在NaCl、NaOH、N2、H2S中,只含有离子键的是____________,只含有极性键的是____________,只含有非极性键的是____________,既含有离子键又有极性键的是____________。
答案:NaCl H2S N2 NaOH
习题详解
1.
2.C 3.D 4.D
5.离子键是由阳离子(一般都是金属阳离子)和阴离子相互作用形成的,而共价键是通过共用电子对形成的。例如,NaCl就是由Na+和Cl-通过离子键形成的离子化合物,而HCl则是由H原子和Cl原子通过共用电子对而形成的共价化合物,含有共价键。
6.稀有气体最外层电子已达到2个或8个电子的稳定结构。
7.(1)
8.(1)非极性键 (2)非极性键 (3)极性键 (4)极性键 (5)极性键
分析:判断极性键和非极性键,只需要根据定义即可:同种元素的原子之间形成的共价键就是非极性键,不同种元素的原子之间形成的共价键就是极性键。
9.(1)离子键 极性共价键 非极性共价键
(2)离子化合物:NaOH NaF MgCl2 CaO
共价化合物:HCl CO2 H2O CH4第二节 化学能与电能
从容说课
生活在现代社会,学生对“电”有着丰富而又强烈的感性认识。当学生们了解了化学反应中能量转化的原因,并感受了探究化学能与热能的相互转化过程之后,会对化学能与电能之间的转化问题产生浓厚的兴趣。正是基于学生的这种心理特征,教材开始的几个设问,把学生带进了“化学能与电能之间相互转化”的研究之中。从能量转换角度看,本节课程内容是对前一节课中“一种能量可以转化为另一种能量,能量也是守恒的;化学能是能量的一种形式,它同样可以转化为其他形式的能量,如热能和电能等”论述的补充和完善。从反应物之间电子转移角度看,原电池概念的形成是氧化还原反应本质的拓展和应用;从思维角度看,“将化学能直接转化为电能”的思想,是对“化学能→热能→机械能→电能”思维方式的反思和突破。
为了使本节教学设计思路更为清晰,可将课程内容大致分为三部分:
教学时可以从以下几个方面进行突破:
(1)高效利用教材、课外资料、生动的录像和图片、事实数据等教育资源,对“火力发电”进行完整透彻的剖析,为学生创设情景,使他们有机会去研究和总结“火力发电”的利与弊,实现从“化学能→热能→机械能→电能”的思维模式向“将化学能直接转化为电能”新思维模式的转换,并且形成高效利用燃料、不浪费能源、积极开发高能清洁燃料的意识。
(2)要充分调动学生已有的生活经验,以及电学、化学反应中能量变化和氧化还原反应等知识,建立在学生已有背景知识上的教学设计,能更好地体现课程的完整性和教材编排体系的层次性,也符合认知规律。
(3)选择实验探究教学方法。通过课堂内的实验探究,使学生认识和体会化学能与电能相互转化的研究过程,理解氧化还原反应中的电子转移是化学电池的反应基础。利用课堂外科学探究实验活动和化学制作活动,如利用原电池原理证明几种金属的金属性强弱;各种水果、蔬菜电池的制作等,为学生提供应用知识的空间和拓展知识的机会。
(4)利用课堂内学习探究与课堂外调查相互结合的方式,让学生在对原电池的技术产品——各种化学电源的原理、应用有一个较为理性的认识之后,感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题,初步形成较为客观、正确的能源观。
为了凸显重点,突破难点,采用指导发现、探究教学模式,其过程可表示为:
围绕原电池的概念、原理和组成组织学生开展发现性学习活动,在“实现化学能直接向电能转化”的一系列探究实验中让学生形成解决问题的经验及化学知识技能。教师作为引导者和参谋,在整个活动中帮助学生尽可能排除失败和无效学习。
第1课时
三维目标
知识与技能
1.获得化学能与电能转化的化学实验的基础知识和基本技能,学习实验研究的方法,能设计并完成化学能与电能转化的化学实验。
2.形成原电池的概念,探究构成原电池的条件。
过程与方法
1.经历对化学能与电能转化的化学实验探究的过程,进一步理解探究的意义,学习科学探究的基本方法,提高科学探究的能力。
2.能对自己探究原电池概念及形成条件的学习过程进行计划、反思、评价和调控,提高自主学习化学的能力。
情感、态度与价值观
1.发展学习化学的兴趣,乐于探究化学能转化成电能的奥秘,体验科学探究的艰辛和喜悦,感受化学世界的奇妙与和谐。
2.赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献,关注能源问题,逐步形成正确的能源观。
要点提示
教学重点
原电池的概念与构成条件。
教学难点
用已经学过的有关知识探究化学能转化成电能的条件和装置。
教具准备
多媒体、烧杯、导线、电流表、铜片、锌片、石墨棒、稀硫酸。
教学过程
导入新课
【多媒体动画展示:热电厂的生产过程】
利用煤、石油、天然气等自然界蕴藏量极其丰富的化石燃料发电称为火力发电。汽轮机发电又称蒸汽发电,它利用燃料在锅炉中燃烧产生蒸汽,用蒸汽冲动汽轮机,再由汽轮机带动发电机发电。这种发电方式在火力发电中居主要地位,占世界火力发电总装机的95%以上。
中国煤炭的主要特点及燃煤发电对环境的影响:
中国煤炭资源丰富,是世界上最大的煤炭生产国和消费国,也是世界上少数几个以煤炭为主要一次能源的国家之一。
系列能量转换过程:
化学能热能机械能电能
师:请同学们指出火电站中,从开始到结束能量是怎样转化的?
生1:
生2:
生3:
推进新课
板书:第二节 化学能与电能
一、化学能与电能的相互转化
(一)火力发电
化学能转化成热能,热能转化成机械能,机械能转化成电能。
师:下面,请大家继续讨论火力发电的利与弊。
存在的优点:
生1:我们国家煤炭资源丰富,廉价方便。
生2:电能清洁安全,又快捷方便,节省时间。
存在的缺点:
生1:排出大量的温室效应气体。
生2:有废气。
生3:可能导致酸雨。
生4:废料:煤灰炭渣里面也少不了有毒金属和致癌化合物。
生5:废水。
生6:能量转化效率低。
师:能否将化学能直接转化为电能?研究“化学能直接转化为电能”的原理。
板书:(二)化学能直接转化为电能的原理与装置
生:阅读课本P40第二、三段。
思考问题:(教师播放投影片)
1.当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时,化学能要经过一系列能量转换才能转化为电能。
2.把氧化剂和还原剂分开,使氧化反应和还原反应在两个不同区域进行。
3.需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从氧化剂区域流向还原剂区域。
4.考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境,以及化学物质的选择。
5.从电学角度考虑仪器选择和组装问题。
[师生互动]
1.学生活动形式:组成课堂学习小组进行讨论,建立思维模型。
2.挖掘学生已有的氧化还原反应知识来分析氧化剂和还原剂之间电子转移中的能量转化。
师:氧化剂和还原剂之间电子是怎样转移的?能量又是怎样转化的?
生:……
3.积极引导学生思考将氧化反应和还原反应拆开的有关问题(怎样实现上述想法?氧化剂和还原剂分别选择什么物质?它们怎样给出和接受电子?) 。
师:能否将氧化反应区域和还原反应区域拆开?这样在氧化反应区域和还原反应区域之间可能有电子流动,从而完成化学能向电能的转化。
生:选择锌与稀硫酸的反应。
师:鼓励学生画出装置图并与同学交流
[实验探究1]
师:从每组中遇到的探究情况中,筛选出不同条件下的问题继续讨论。
(老师用演示实验或者把学生可能遇到的所有问题做成动画)
投影:
实验设计:
1. Cu-Zn原电池实验:
①Cu、Zn分别插入稀硫酸中。
②Cu、Zn同时插入稀硫酸中,但不接触。
③将Cu、Zn用导线连接起来。
④在Cu、Zn导线之间接电流表。
⑤将Cu、Zn导线互换再接电流表。
师:①Cu、Zn分别插入稀硫酸中实验现象如何,为什么?
生:Zn片上有气泡冒出,Cu片无明显现象。
师:②Cu、Zn同时插入稀硫酸中,但不接触。实验现象如何,为什么?
生:Zn片有气泡冒出,Cu片无明显现象。
师:③将Cu、Zn用导线连接起来实验现象与实验①、实验②有什么不同?
生:大量气泡从铜片上逸出,锌片部分溶解。
师:实验④在Cu、Zn导线之间接电流表。电流表指针是否偏转?将Cu、Zn导线互换电流表指针偏转方向是否与实验④相同?
生:实验④与实验⑤的电流表指针偏转方向相反。
师:在上述实验中,完成化学能直接转化成电能的实验有哪几种?
生:实验④和实验⑤。
师:上述④⑤说明化学能转化为电能。
板书:1.原电池的概念:将化学能转变为电能的装置叫做原电池。
师:在实验④和实验⑤中,用化学反应方程式表示出氧化反应、还原反应。
板书:Zn片发生氧化反应,Zn:Zn-2e-====Zn2+ 负极
H+在Cu片上发生还原反应,Cu:2H++2e-====H2 ↑ 正极
总的离子反应方程式:Zn+2H+====Zn2++H2↑
[实验探究2]
投影:
2. Zn-Zn与稀硫酸进行实验。
3. Cu-石墨与稀硫酸进行实验。(在短时间内,不考虑氧气的作用)
4. Zn-石墨与稀硫酸进行实验。
5. Fe-Zn与稀硫酸进行实验。
6. Cu-Zn与乙醇进行实验。
7. Cu-Zn与一个西红柿进行实验。
8. Cu-Zn与两个西红柿进行实验。
上述实验及现象以表格对比的形式呈现出来。
①两极材料不同的各种现象。
②不同溶液的各种现象。
③电极在同一容器和不同容器中的现象。
化学用语化:将上述各种成功转化实验中的反应,用氧化反应式、还原反应式和总化学方程式的形式表示出来。
同一容器 不同容器
实验序号 电极材料 溶液 现象 氧化反应 还原反应 总反应 解释:
2 Zn-Zn 稀硫酸
3 Cu-C
4 Zn-C
5 Fe-Zn
6 CuZn
7
师:大家看到上述几个实验中其中4、5、7可产生电流,即可形成原电池,而其余则不能,那么,在什么条件下,可形成原电池呢?
生1:实验2是相同电极,而4、5、7是不同电极。
生2:实验6没有电解质溶液。
生3:实验8不能形成闭合回路。
师:通过分析我们可总结出。
板书:2.原电池的构成条件。
(1)有两种活动性不同的金属(或非金属单质)作电极。
(2)电极材料均插入电解质溶液中。
(3)两极相连形成闭合电路。
课堂小结
本节课我们学习了化学能与电能的转化,特别要注意原电池的构成条件以及电极的判断。
布置作业
P44,1
板书设计
第二节 化学能与电能
一、化学能与电能的相互转化
(一)火力发电
化学能转化成热能、热能转化成机械能、机械能转化成电能
(二)化学能直接转化为电能的原理与装置
1.原电池概念:
将化学能转化为电能的装置叫做原电池
2.原电池的构成条件:
(1)有两种活动性不同的金属(或非金属单质)作电极
(2)电极材料均插入电解质溶液中
(3)两极相连形成闭合电路
活动与探究
从下列课题中选择你感兴趣的问题,自由组成学习小组开展研究性学习活动。
1.设计各种情况下观察锌与稀硫酸反应产生氢气的速率,并探究其原因:
(1)将一粒纯锌、一粒粗锌与铜丝分别放入装有稀硫酸的不同试管中,观察氢气产生的速率;
(2)将铜丝取出,与纯锌粒接触后放入装有稀硫酸的试管中,观察氢气的产生速率及溶液有无颜色变化;
(3)在锌与稀硫酸反应的试管中,滴入少量硫酸铜溶液,观察实验现象。
2.自由女神像经过百年的风雨,也和人一样经常“生病”。原来她的外壳材料是铜,而支撑雕像的内部支架却是钢铁制成的,它们之间仅用一层浸油的毛毡隔开。年代久了,毛毡就失去了隔离作用,而大西洋潮湿的夹带着盐分的海风向自由女神不断“攻击”形成无数的微电池,加速了铁的腐蚀,自由女神的“铁骨”表面就一层一层地被锈蚀着。面对自由女神的腐蚀问题,应采取什么措施和方法?把你的建议上网发给美国纽约市长吧!
参考练习
1.某金属能跟稀盐酸作用放出氢气,该金属与锌组成原电池时,锌为负极,此金属是 ( )
A.Mg B.Fe C.Al D.Cu
答案:B
2.某原电池的离子方程式是Zn + Cu2+====Zn2++Cu,该原电池正确的组成是( )
正极 负极 电解质溶液
A. Cu Zn HCl
B. Zn Cu CuSO4
C. Cu Zn CuSO4
D. Cu Zn ZnCl2
答案:C
3.已知空气—锌电池的电极反应为:锌粒:Zn + 2OH--2e-====ZnO + H2O
石墨:O2+H2+2e-====2OH-
根据判断,锌片是( )
A.正极,并被还原 B.正极,并被氧化
C.负极,并被还原 D.负极,并被氧化
答案:D
4.银锌电池广泛用作电子仪器的电源,它的充电和放电过程可以表示为:
2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2O,在此电池放电时,负极上发生反应的物质是( )
A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn
答案:D
5.某些物质发生化学反应时,化学能可以转化为电能,这类化学反应是( )
A.非氧化还原反应 B.氧化还原反应
C.放热反应 D.吸热反应
答案:B
6.生产、生活中化学能转化为电能常见的转化方式有( )
A.化学能—热能—机械能—电能 B.化学能—电能
C.化学能—核能—电能 D.化学能—生物能—电能
答案:BC
7.下列现象与原电池无关的是( )
A.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
B.生铁比纯铁芯(几乎是纯铁)容易生锈
C.铁质器件附有铜质配件,在接触处容易生锈
D.银质奖章(纯银制成)久置后表面变暗
答案:D
8.随着人们生活质量的不断提高,废电池必须进行集中处理的问题被提到了议事日程,其主要原因是( )
A.利用电池外壳的金属材料
B.防止电池中汞、锅和铅等重金属离子对土壤和水源的污染
C.不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品
D.回收其中的石墨电极
答案:BC
9.下列叙述中,可以说明金属甲的活动性比金属乙的活动性强的是( )
A.在氧化还原反应中,甲原子失去的电子比乙原子失去的电子多
B.同价态的阳离子,甲比乙的氧化性强
C.甲能跟稀盐酸反应放出氢气而乙不能
D.将甲、乙作电极组成原电池时,甲是负极
答案:CD
10.在如图所示装置中,观察到电流计指针偏转;M棒变粗,N棒变细,由此判断下表中所列M、N、P物质,其中可以成立的是( )
M N P
A. 锌 铜 稀硫酸溶液
B. 铜 铁 稀盐酸
C. 银 锌 硝酸银溶液
D. 锌 铁 硝酸铁溶液
答案:C第四节 基本营养物质
从容说课
本节主要介绍了糖类、油脂和蛋白质等基本营养物质。这些物质与人的生命活动密切相关,同时又是生活中常见物质。在学习甲烷、乙烯、苯等重要的基础化工原料,乙醇、乙酸等烃的衍生物的主要特点后,再学习糖类、油脂和蛋白质,可使学生对有机物的初步认识相对完整,也可深化对不同有机物特点的理解,为后续学习做准备。
由于糖类、油脂和蛋白质的结构复杂,学生已有知识还不足以从结构角度认识糖类、油脂和蛋白质的性质,课程标准只要求从组成和性质上认识。因此,在教学设计时,不要盲目拔高。从生活经验和实验探究出发,认识糖类、油脂和蛋白质的组成特点,了解糖类、油脂和蛋白质的共同性质与特征反应。
在教学模式的设计上,由于本节课时有限,内容较多,设计的重点在于使学生了解糖类、油脂和蛋白质的组成特点,知道他们共同的性质,并能简单地加以鉴别即可。教学中应以学生的活动和讨论为主。
可以通过采用讨论、演讲或角色扮演等形式,加深对糖类、油脂和蛋白质组成、性质和用途的认识;也可以通过上网查阅糖类、油脂和蛋白质与生命活动的关系;探究实验、图表、图片、多媒体动画等,从用途出发,归纳性质,从结构角度提升认识。为了引起学生的兴趣,应当让学生多参与设计和实验过程,提问的角度和深度应当充分注意学生的实际情况。
第1课时
三维目标
知识与技能
1.使学生了解糖类、油脂和蛋白质的组成和结构。
2.探究糖类、油脂和蛋白质的典型化学性质,了解糖类、油脂和蛋白质的共同性质与特征反应。
过程与方法
1.通过糖类、油脂和蛋白质分子结构的解析、比较过程,培养学生的抽象思维和逻辑思维能力;对糖类、油脂和蛋白质的微观结构有一定的三维想象能力。
2.从实验现象到糖类、油脂和蛋白质典型性质的推理,使学生体会科学研究的方法;结合糖类、油脂和蛋白质与社会生活的密切联系,使学生领悟到化学学习的用途和乐趣。
情感、态度与价值观
1.通过糖类、油脂和蛋白质的代表物的典型结构,意识到化学世界的外在美。
2.通过糖类、油脂和蛋白质的典型性质的探究过程,使学生从中体会到严谨求实的科学态度。
3.结合糖类、油脂和蛋白质与社会生活的密切联系,使学生领悟到化学现象与化学本质在实际生活中的重要作用,培养学以致用的辩证认识。
要点提示
教学重点
1.糖类、油脂和蛋白质的组成特点。
2.糖类、油脂和蛋白质的主要性质。
教学难点
1.葡萄糖与弱氧化剂氢氧化铜的反应。
2.油脂的水解反应。
教具准备
AgNO3溶液(2%)、氨水(2%)、NaOH溶液(10%)、CuSO4溶液(5%)、葡萄糖溶液(10%);洁净的试管、烧杯、酒精灯、铁架台、石棉网。
教学过程
导入新课
师:俗话说:人是铁饭是钢,一顿不吃饿得慌。要维持人的正常生命活动,必须定时补充营养物质。那么,大家知道人体所必需的六大营养物质是什么吗?
生1:糖类、油脂、蛋白质……
生2:还有维生素、水、无机盐。
师:对。糖类、脂肪、蛋白质、维生素、水、无机盐就是通常所说的六大营养素。而这六类物质中,能为人体提供能量的物质有哪些呢?
生:糖类、油脂、蛋白质。
师:糖类、油脂、蛋白质都是天然高分子化合物,它们不仅是人体的重要供能物质,也是重要的化工原料。下面我们就来学习它们的性质。
推进新课
板书:第四节基本营养物质
师:你知道生活中有哪些物质分别属于糖类、油脂和蛋白质吗?
生1:白糖、红糖……
生2:猪肉、牛肉……
生3:鸡蛋、牛奶等等。
(多媒体)展示生活中常见的糖类、油脂和蛋白质的图片。
师:一提到糖,恐怕好些同学已经感觉到了甜味;讲到油脂,大家多将它和肉类物质联系;说到蛋白质,大家也可以举出生活中许多例子。那么到底什么是糖类、油脂和蛋白质呢?它们的组成和结构如何呢?
(学生阅表)P78表33糖类、油脂和蛋白质代表物的化学组成
元素组成 代表物 代表物分子
糖类 单糖 C、H、O 葡萄糖、果糖 C6H12O6
双糖 C、H、O 蔗糖、麦芽糖 C12H22O11
多糖 C、H、O 淀粉、纤维素 (C6H10O5)n
油脂 油 C、H、O 植物油 不饱和高级脂肪酸甘油酯
脂 C、H、O 动物脂肪 饱和高级脂肪酸甘油酯
蛋白质 C、H、O、N、S、P等 酶、肌肉、毛发等 氨基酸连接成的高分子
师:结合P78表3-3,请大家思考讨论以下问题。
展示思考讨论的问题(请学生逐个回答讨论结果,回答有问题时其他同学及时补充)
多媒体:
1.从糖类、油脂、蛋白质的元素组成上比较它们的异同。
2.从单糖、双糖、多糖的名称对应的分子式,总结出其命名的依据并解析其分子组成上分别有何特点。
生1:1.三种基本营养物质均含碳、氢、氧三种元素,其中蛋白质还含有氮、硫、磷等元素。
生2:2.一个单糖分子中有6个碳原子;一个双糖分子有12个碳原子,恰好是单糖的两倍;而多糖分子中所含碳原子是单糖的多倍。
(多媒体)展示葡萄糖和果糖的分子结构图片
(多媒体)思考讨论:
3.葡萄糖与果糖、蔗糖与麦芽糖有相同的分子式,它们是同一种物质吗?那淀粉与纤维素又是如何?
生3:葡萄糖与果糖、蔗糖与麦芽糖有相同的分子式,但它们的分子结构不同,是不同的物质,它们互为同分异构体(淀粉与纤维素分子式中的n值不确定,因此,二者不互为同分异构体)。
(多媒体)展示思考讨论的问题(请学生逐个回答讨论结果,回答有缺陷时其他同学及时补充)
4.油和脂两者在外观上有何区别?从微观上解析,又有何区别?
5.汽油、石油和花生油都是油,它们属于同一类物质吗?
6.何谓高分子?
生4:室温下,呈液态的油脂称为油,呈固态的油脂称为脂(外观上);微观上,油是不饱和高级脂肪酸甘油酯(含碳碳双键),脂是饱和高级脂肪酸甘油酯(不含碳碳双键)。
生5:汽油、石油和花生油不是同一种物质,石油、汽油主要由各种烃组成;而花生油是烃的衍生物的一种——酯。
生6:高分子是指相对分子质量很大,从几万到几千万的一类化合物。
师:糖类、油脂、蛋白质的元素组成上均含碳、氢、氧三种元素,有些物质的分子结构比较复杂,是生命活动中必不可少的物质,这些物质有哪些主要性质呢?我们怎样鉴别它们呢?
板书:
一、糖类、油脂、蛋白质的化学性质
1.糖类和蛋白质的特征反应
师:下面我们来看一个实验。
(演示)在洁净的试管里加入1 mL 2%的AgNO3溶液,边摇动试管边滴入2%的稀氨水,至最初产生的沉淀刚好溶解为止,然后向银氨溶液中加入1 mL 10%的葡萄糖溶液,振荡、水浴加热。
生:观察发现试管上有光洁的银镜出现。
师:这个反应我们称之为银镜反应。可以用于工业上制镜、制保温瓶胆等,也可以用来检验葡萄糖的存在。由于这个反应的化学方程式较为复杂,在此不作介绍。
板书:(1)葡萄糖发生银镜反应
师:下面我们再看葡萄糖能不能与新制的氢氧化铜反应。
(演示)在试管中加入2 mL 10%的NaOH溶液,滴入5滴5%的CuSO4溶液,再加2 mL 10%的葡萄糖。
师:大家看到了什么现象?
生:溶液变为绛蓝色。
师:实验证明,如果某物质分子中含多个羟基,遇到新制Cu(OH)2悬浊液时就会变成绛蓝色溶液。这说明葡萄糖分子结构中含有不止一个羟基。那么加热这绛蓝色的溶液又会出现什么现象呢?
(演示)给以上实验所得溶液加热。
生:有红色沉淀生成。
师:这个反应也可以用来检验葡萄糖的存在。反应的化学方程式为:
(多媒体)CuSO4+2NaOH====Cu(OH)2↓+Na2SO4
CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2CH2OH(CHOH)4COOH+Cu2O↓+2H2O
板书:(2)葡萄糖与新制的氢氧化铜反应
师:有位同学平时老是头晕,到医院检查,医生说是低血糖。那么低血糖是怎么回事?
生:正常人血液里约含质量分数为0.1%的葡萄糖,叫做血糖。如果血液中葡萄糖含量太低,就会患低血糖。
师:低血糖患者或不能正常饮食的病人到了医院,医生会给病人滴注葡萄糖;在运动会上,运动员跑完之后,也经常喝葡萄糖来补充营养。那么利用葡萄糖来补充营养的原理是什么呢?
生:葡萄糖能不经过消化过程而直接被人体吸收,在人体组织中氧化,放出热量,维持人体生命活动所需能量。
师:对。我们把葡萄糖在体内的氧化称为生理氧化,反应方程式为:
生理氧化:C6H12O6(s)+6O2(g)6CO2(g)+6H2O(l)
师:对低血糖患者,在日常饮食中,应注意什么问题?
生:多喝糖水,多吃含糖量高的食品。
师:可是糖也不可吃得太多,否则会患龋齿或糖尿病。那么同学们能用你学过的知识设计一个实验,证明某人是否得了糖尿病吗?
生:(学生讨论后回答)取尿液和银氨溶液水浴加热,看是否有银镜反应;或与新制Cu(OH)2共热,看是否生成红色沉淀。
师:同学们所想的办法都是可以的。以前医疗上曾经利用Cu(OH)2来检验是否患有糖尿病,而现在已有了更好的方法,利用仪器或试纸来检验。
[动手探究]怎样设计一个实验证明淀粉可以遇碘变蓝色呢?
生:(设计方案,当堂验证)
1.把碘酒滴到土豆片上;
2.把碘酒滴到面包片上;
3.用淀粉水溶液在白纸上写字,然后晾干,制成化学密信等。
板书:(3)淀粉遇碘变蓝色
师:通过大家的努力,我们得到的结论是:在常温下,淀粉遇碘变蓝色。那么,蛋白质有什么特征反应呢?
(演示)取一小块鸡皮,置于蒸发皿中,滴加3—5滴浓硝酸,在酒精灯上微热,观察并记录现象。
(也可以取用鸡蛋白溶液,加入3—5滴浓硝酸,在酒精灯上微热,观察并记录现象)
生:观察发现浓硝酸可以使蛋白质变黄色。
师:这个反应称为蛋白质的颜色反应,常用来鉴别部分蛋白质。
板书:(4)蛋白质的颜色反应
[链接生活](视频材料)李奶奶上街买毛线,无法区分腈纶线和纯毛线,你能帮助她吗?
【视频】 纯毛线的灼烧(学生观察后自己动手实验,观察现象)
板书:(5)蛋白质在灼烧时,会产生烧焦羽毛的气味,常用来鉴别蛋白质。
[过渡]刚才认识了糖类、油脂、蛋白质的特征反应,它们还有什么共同的性质呢?
板书:2.糖类、油脂、蛋白质的水解反应
师:糖类、油脂和蛋白质都能够发生水解反应。下面先以糖类中的二糖代表物蔗糖为例,观察现象。
(演示)如图连接实验装置,验证蔗糖的水解反应。
1.取1 mL 20%的蔗糖溶液,加入3—5滴稀硫酸,水浴加热5分钟后取少量溶液,加入氢氧化钠溶液调节溶液的pH至碱性,再加入少量新制备的氢氧化铜,加热3—5分钟,观察、记录实验现象。
2.取1 mL 20%的蔗糖溶液,加入少量新制备的氢氧化铜,加热3—5分钟,观察、记录实验现象。
生:(观察实验现象)前者出现红色沉淀;后者没有明显现象。
师:由此你可以得到什么结论呢?
生:(结论)1.蔗糖水解有葡萄糖生成;
2.蔗糖不能和新制的氢氧化铜反应等。
师:这个反应的化学反应原理是:
板书:(1)糖的水解反应
生:淀粉和纤维素等多糖能否水解呢?
师:可以,不过它们水解的最终产物都是葡萄糖。
板书:
师:通过前面学习知道油脂可以分为两类。在室温下,植物油脂通常呈液态叫做油;在室温下,动物油脂通常呈固态,叫做脂肪。那么,油脂能否水解呢?
生:油脂能否水解,关键应该看它的组成,从成分上,油脂属于不饱和高级脂肪酸甘油酯(油)或者饱和高级脂肪酸甘油酯(脂肪),应该可以水解。
板书:(2)油脂的水解
师:很好。油脂不但可以水解,而且,其水解的产物还可以用来制造肥皂呢!
(多媒体)肥皂工业制法生产流程
师:在这个过程中,硬脂酸甘油酯在碱性条件下的水解反应,也称为皂化反应。
师:请大家回忆以前初中生物上学习的蛋白质消化过程。在酶等作用下,蛋白质最终水解的产物是什么呢?
生:氨基酸。
板书:(3)蛋白质的水解
师:氨基酸是蛋白质的基本单位,我们说没有蛋白质就没有生命,可见其重要性。
【例1】 在啤酒生产过程中,发酵是重要环节。生产过程大致如下:将经过灭菌的麦芽汁充氧,接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐。初期,酵母菌迅速繁殖,糖度下降,产生白色泡沫,溶解氧渐渐耗尽。随后,酵母菌繁殖速度迅速下降,糖度加速降低,酒精浓度渐渐上升,泡沫不断增多。当糖浓度下降一定程度后,结束发酵。最后分别输出有形物质和鲜啤酒。
根据以上过程,完成下述问题:
(1)该过程表明啤酒酵母菌异化作用的特点是________________________________________。
(2)初期,酵母菌迅速繁殖的主要方式是____________________。
(3)经测定,酵母菌消耗的糖中,98.5%形成了酒精和发酵产物,其余1.5%则是用于_________。
(4)请写出由麦芽糖葡萄糖酒精的反应方程式。
(5)如果酵母菌消耗的糖(设为麦芽糖,其相对分子质量为342)有98.5%(质量分数)形成了酒精(相对分子质量为46.0)和其他发酵产物。设有500 t麦芽汁,其中麦芽糖的质量分数为8.00%,发酵后最多能生产酒精浓度3.20%(质量分数)的啤酒多少吨?
师:本题是一道化学和生物相联系的理科综合试题,前三问是生物问题,后两问涉及化学知识,如何解决呢?
生:前三问是生物问题,考查了呼吸作用和生殖方式知识,后两问涉及化学方程式的书写知识和简单计算,容易得到结论。
答案:(1)既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸
(2)出芽生殖
(3)酵母菌自身的生长和繁殖
(4)C12H22O11+H2O2C6H12O6
C6H12O62C2H5OH+2CO2
(5)C2H5OH的相对分子质量为46.0
500 t×8.00%×98.5%×=662 t
【例2】 现有五种有机物:①甲苯②乙酸③葡萄糖④淀粉⑤蛋白质。其中除甲苯外其余均为水溶液。可分别用五种试剂加以检验。试将选用的试剂、对应现象的代号和结论填入表格内相应的空白处:
(Ⅰ)试剂 (Ⅱ)现象 答案 结论
(Ⅰ) (Ⅱ)
A.浓硝酸 (a)变红色
B.KMnO4酸性溶液 (b)变蓝色
C.石蕊溶液 (c)变黄色
D.新制Cu(OH)2 (d)紫色消失
E.碘水 (e)红色沉淀
师:本题涉及了本章所学习的重要有机物的代表,知道其性质和现象,并能得出正确的结论是大家能否正确掌握知识的关键。请大家讨论解决。
生1:看到了浓硝酸,我想到了蛋白质的颜色反应;碘水可以使淀粉变蓝色;与新制Cu(OH)2反应的物质产生红色沉淀,应该是葡萄糖。
生2:我同意上面的解析,KMnO4酸性溶液和石蕊溶液对应的现象只有变红色和紫色消失,对应的物质只有甲苯和乙酸。虽然我们不熟悉甲苯的性质,但是一定可以与KMnO4酸性溶液反应并使之褪色。
师:大家解析得很好,下面请看多媒体。
(多媒体)投影答案表
(Ⅰ)试剂 (Ⅱ)现象 答案 结论
(Ⅰ) (Ⅱ)
A.浓硝酸 (a)变红色 A (c) ⑤
B.KMnO4酸性溶液 (b)变蓝色 B (d) ①
C.石蕊溶液 (c)变黄色 C (a) ②
D.新制Cu(OH)2 (d)紫色消失 D (e) ③
E.碘水 (e)红色沉淀 E (b) ④
【例3】 正常人心脏在一次搏动中泵出血液约80 mL,正常人血压(可看作心脏压送血液的压强)平均值为1.6×104 Pa,心跳每分钟约70次,设人类消耗体内的葡萄糖产生的热量最高可有80%(睡眠时)用来维持心脏的跳动,葡萄糖与氧气反应产生热量的化学方程式为:
C6H12O6(s)+6O2(g)6CO2(g)+6H2O(g)(放出热量2804 kJ)
求:(1)心脏工作的平均功率约为多少瓦?
(2)由于心脏跳动每天需消耗多少克葡萄糖?
(3)维持生命每天需消耗多少升氧气?
解析:(1)设靠近心脏的某种血管横截面积为?S,心脏压送血液的平均压强为p,心脏一次搏动可使血液在血管中向前推进距离L,心脏搏动一次做功:W1=pSL,心脏每分钟搏动70次,其平均功率为P,P=70×pSL,式中SL为心脏一次搏动中泵出的血液量,SL=80 mL
所以P=pSL=×1.6×104 Pa×80×10-6 m3=1.49 W
(2)每天心脏跳动做功W=1.49 W×24×3600 s=1.29×105 J
需葡萄糖提供热量Q=W÷80%=1.61×105 J
C6H12O6(s) + 6O2(g)6CO2(g)+6H2O(g) 放热
180 g 6 mol 2840×103 J
m(C6H12O6) n(O2) 1.61×105 J
m(C6H12O6)=10.3 g
(3)n(O2)=0.343 mol
V(O2)=0.343 mol×22.4 L·mol-1=7.68 L
答案:(1)1.49 W (2)10.3 g (3)7.68 L
课堂小结
本节课我们学习了糖类、油脂、蛋白质几种营养物质的重要化学性质,请结合以前所学知识,进一步理解官能团决定化合物的化学性质的规律。
布置作业
P82 1、2、3 P83 4、5
板书设计
第四节 基本营养物质
一、糖类、油脂、蛋白质的化学性质
1.糖类和蛋白质的特征反应
(1)葡萄糖发生银镜反应
(2)葡萄糖与新制的氢氧化铜反应
(3)淀粉遇碘变蓝色
(4)蛋白质的颜色反应
(5)蛋白质在灼烧时,会产生烧焦羽毛的气味,常用来鉴别蛋白质
2.糖类、油脂、蛋白质的水解反应
(1)蔗糖的水解反应
(2)油脂的水解
(3)蛋白质的水解
活动与探究
1.探究实验:如何证明淀粉已开始水解?如何证明淀粉已水解完全?注意检测时溶液酸碱性的调节。
2.有关糖类、油脂和蛋白质的小论文评选和专题演讲。
3.可放油脂水解的录像或实验室中制取肥皂的录像;也可以将制取肥皂作为研究性学习的内容,在课外进行。
参考练习
1.医院里检验糖尿病的方法是将病人尿液加入到CuSO4和NaOH的混合液中,加热后产生红色沉淀说明病人的尿中含有( )
A.脂肪 B.乙酸 C.蛋白质 D.葡萄糖
答案:D
2.白酒、食醋、蔗糖、淀粉等均为家庭厨房中常用的物质,利用这些物质能完成下列实验的是( )
①检验自来水中是否含氯离子 ②鉴别食盐和小苏打 ③蛋壳能否溶于酸④白酒中是否含甲醇
A.①② B.①④ C.②③ D.③④
答案:C
3.只用一种试剂就可鉴别乙酸溶液、葡萄糖溶液、蔗糖溶液,这种试剂是( )
A.NaOH溶液 B.Cu(OH)2悬浊液
C.石蕊试液 D.Na2CO3溶液
答案:B
4.下列能用于鉴别衣物是否为毛织物的方法是( )
A.看衣物纤维能否溶于水 B.闻衣物纤维是否具有皮毛的气味
C.把衣物纤维烧焦,是否具有烧焦羽毛味 D.在衣物上滴加浓硝酸,看是否变黄色
答案:C
5.下列说法正确的是( )
A.淀粉、纤维素、油脂、蛋白质都属于天然高分子形成的混合物
B.蔗糖溶液中加入新制Cu(OH)2浊液煮沸会析出红色沉淀
C.纤维素、淀粉都可用(C6H10O5)n表示,但它们并不为同分异构体
D.人体的各种组织的蛋白质不断分解,最终生成二氧化碳和水,排出体外
答案:C
6.把①蔗糖 ②淀粉 ③蛋白质 ④油脂在稀H2SO4存在的条件下分别进行水解,最后生成物只有一种有机物的是( )
A.①和② B.只有② C.②③④ D.只有④
答案:B
7.纤维素属于多糖,在稀酸的催化作用下,可以水解为葡萄糖。下面是某同学进行的“纤维素水解实验”步骤:①将一小团棉花放在试管中,加入3—5滴90%的硫酸,并且用玻璃棒小心地把棉花捣成糊状;②在酒精灯火焰上稍微加热,使之成为亮棕色;③在亮棕色溶液中加入2 mL新制备的氢氧化铜悬浊液,加热煮沸。可是该同学并没有观察到预期的实验现象。
请完成下列问题:
(1)写出纤维素水解的化学方程式:_______________________________。
(2)试解析该同学实验失败的原因:_______________________________。
(3)请补写出正确的实验操作:___________________________________。
(4)在该同学的实验步骤②后的亮棕色溶液中直接滴加硫酸铜溶液,然后滴加过量的氢氧化钠溶液。这种操作能否观察到预期的实验现象?预期的实验现象是什么?
答案:(1)
(2)水解后的溶液中没有滴加碱来中和多余的酸,导致溶液中的酸使氢氧化铜溶解
(3)在该同学实验步骤②③之间加一步操作:在亮棕色溶液中滴加氢氧化钠溶液至溶液呈碱性
(4)可以观察到预期的实验现象;预期的实验现象是出现砖红色沉淀第2课时
三维目标
知识与技能
1.掌握卤族元素的性质与原子结构的关系。
2.了解核素、同位素、质量数等概念。
过程与方法
1.归纳、比较法:归纳总结卤族元素性质。
2.自主探究:探究卤族元素性质递变规律。
情感、态度与价值观
1.通过探究、分析,培养学生创新思维能力。
2.培养理论联系实际的能力。
要点提示
教学重点
卤族元素性质与原子结构的关系。
教学难点
质量数、同位素、核素的概念。
教具准备
多媒体课件、实物投影仪、试管、烧杯、胶头滴管;新制饱和氯水、NaBr溶液、KI溶液、CCl4、苯、溴水。
教学过程
导入新课
师:上节课我们学习了元素周期表的结构,请同学们画出周期表的短周期部分。
生:练习。
(实物投影:两份同学的作业)
请几位同学点评存在的问题。
生1:未标主、副族。
生2:未把过渡元素位置留出。
师:看似简单,要正确画出,必须做有意识的记忆。
推进新课
师:在必修1中我们已经学过氯气的性质,请同学们画出Cl原子结构示意简图。并在周期表中找到氯元素所在的位置,说出卤族元素包含哪几种元素。
生:看书。翻阅周期表。
师:借鉴上节课推导碱金属元素的性质递变规律的方法,结合已学过的氯元素的性质,根据教材提供的卤素的原子结构,请同学们推测氟、溴、碘的可能性质,并比较与Cl2的相同与不同之处。
板书:一卤族元素
1.结构
2.性质
生1:氯原子最外层有7个电子,很容易得到1个e-而表现出很强的氧化性,Cl2很活泼,是典型的强氧化剂,可以和金属、H2、H2O等反应,我认为F、Br、I原子结构与Cl原子相似,最外层都有7个电子,F2、Br2、I2也应该是较强的氧化剂,也可以和金属、H2、H2O等发生反应。
板书:3.性质变化规律
生2:碱金属元素中,Li、K与 Na性质相似,是由于它们的原子结构相似。但它们的原子结构也有不同之处:原子序数不等,原子半径不等,因此导致了性质上的不同。F、Br、I原子结构也有与Cl原子结构不同地方,因此,F2、Br2、I2的性质与Cl2也有不同的地方。
生3:从Li→Cs,原子半径逐渐增大,原子核对核外电子的引力逐渐减弱,越来越容易失去电子。卤族元素与之相似,从F→I,原子半径逐渐增大,失电子能力逐渐增强,得电子能力逐渐减弱,因此,F2、Cl2、Br2、I2的氧化性可能依次减弱。
师:同学们分析得很有道理,理论推测是否正确呢?如何验证?
生:可以通过实验验证。
多媒体播放
元素非金属性强弱判断依据
1.非金属元素单质与H2化合的难易程度:化合越容易,非金属性也越强。
2.形成气态氢化物的稳定性:气态氢化物越稳定,元素的非金属性也越强。
3.最高氧化物对应水化物的酸性强弱:酸性越强,对应非金属元素非金属性也越强。
4.置换反应:非金属性弱的元素能被非金属性强的元素从其盐溶液里置换出来。
师:请同学们看书P8,卤素单质与H2反应,总结出变化规律。
师:请同学们完成下表。
多媒体投影:(根据学生回答,逐步完成表格填充)
表(一) 卤素单质与H2反应
F2 Cl2 Br2 I2
与H2反应条件 暗处 光照或点燃 加热至一定温度 不断加热
氢化物稳定性 很稳定 较稳定 不如HCl稳定 不稳定、易分解
结论 从F2→I2与H2化合越来越难,氢化物稳定性逐渐减弱
师:通过实验,我们可以证明K、Na的金属性强弱,同时,我们也可以通过实验证明Cl2、Br2、I2的非金属性强弱。
实验1-1:教师演示,请同学认真观察,完成下表:
多媒体展示:
表(二) 卤素单质间的置换反应
实验内容 现象 化学方程式 结论
(1) 新制饱和氯水+NaBr+CCl4 Cl2↓I2单质氧化性逐渐减弱
(2) 新制饱和氯水+KI+CCl4 振荡、静置、分层,下层呈紫色
(3) 溴水+KI+ CCl4
生1:(1)反应后NaBr溶液中出现橙色。
生2:(1)溶液分层,下层溶液呈橙色。
生3:(2)中若分层,下层呈紫色。
生4:(3)中分层,下层呈紫色。
生5:(3)中溴水黄色褪去,溶液分层,下层呈紫色。
师:分别把3支试管让学生传递,认真观察。
师:请同学们思考:加入CCl4的作用是什么?
生1:使溶液分层,便于观察。
生2:根据相似相溶原理,Br2、I2在CCl4中的溶解度较大,使得现象明显,易于观察。
[知识拓展]如果把CCl4换成苯,则又有什么现象?
生1:现象相似,也会分层,不知道呈现什么颜色。
生2:会分层,苯在上层,苯层也会出现类似于CCl4层的颜色。
师:好,让我们再补充一个实验,把CCl4换成苯,再观察,并完成下表:
多媒体展示:
内容 现象 化学方程式 结论
新制饱和氯水 (1)+NaBr+苯 分层,上层显橙色
(2)+KI+苯
(3)溴水+KI+苯
多媒体展示:
资料卡片:卤素单质的物理性质
师:请同学们认真分析该资料,总结出其变化规律。
生1:从F2→I2,单质颜色逐渐加深。
生2:密度逐渐增大,熔沸点逐渐升高。
师:与前面教材(表11)所学的碱金属元素物理性质递变规律相比,有没有不同的地方?
生1:有,颜色、熔沸点变化。碱金属单质颜色基本不变,二者熔沸点变化正好相反。
生2:由上述知识可知碱金属元素、卤族元素性质都随电子层数增加,原子半径也出现规律性变化。
生3:碱金属元素,从Li→Cs,失电子能力逐渐增强,金属性逐渐增强。
生4:卤族元素,从F→I,得电子能力逐渐减弱,非金属性逐渐减弱。
生5:碱金属、卤族元素都属于主族元素,因此,我们可以认为:
同主族元素,从上→下,原子核外电子层数依次增多,原子半径逐渐增大,失电子能力逐渐增强,得电子能力逐渐减弱。所以,元素金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。
【例1】 随着卤素原子半径的增大,下列递变规律正确的是( )
A.单质的熔沸点逐渐降低 B.卤素离子的还原性逐渐增强
C.气态氢化物稳定性逐渐增强 D.单质氧化性逐渐增强
生1:选B。A错,单质的熔沸点应逐渐升高;C错,气态氢化物的稳定性逐渐减弱;D错,单质氧化性逐渐减弱。
师:很好。本题考查的是卤族元素性质递变规律,对递变规律熟悉,即可顺利作出正确判断。
师:通过前面学习,我们已经知道元素的性质与原子核外电子,尤其是最外层电子数有密切关系,那么,同学们是否会联想到元素的性质与原子核有无关系?
请同学们回忆初中定义:相对原子质量的标准是什么?C12是什么含义?
多媒体展示:
原子的构成
师:实验证明原子的质量主要集中在原子核上,如果忽略电子的质量,取质子和中子的相对质量都近似为1,把核内所有质子和中子的相对质量(取近似整数值)相加,所得到的数叫质量数,它是原子的一个重要性质。我们可以用“A”表示。好,同学们现在知道C-12中12的含义了吧!
生:(齐声)知道!它表示C原子的质量数。
多媒体展示:构成原子的三种粒子比较
1.构成原子的三种粒子比较
粒子种类 质子 中子 电子
电性 带正电 不带电 带负电
电量 1 0 1
相对质量 1.007 1.008 1/1 836
数量关系 核电荷数=核内质子数=核外电子数质量数=质子数+中子数元素的相对原子质量=A×φ1+B×φ2+C×φ3…(φ1、φ2、φ3为原子个数百分比,A、B、C为各原子相对原子质量)
师:请同学看书P10表:氢元素的原子核,由此,能得出什么结论?
生1:氢元素的原子核中,质子数相同,都是1,但中子数各不相同。
生2:原子名称也不一样。
生3:元素符号相同,都含“H”,但原子符号不相同。
师:很好,同学们观察得很仔细。
师:研究表明,与氢元素的原子核相似,同种元素的原子核中,质子数相同,中子数不一定相同,我们把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做“核素”。
师:同学们在日常生活中可听说过“同位素”这一名称?我们班有没有家长在医院工作的同学?
生:(齐声)有两个同学家长在医院工作!×××和×××。
生:听说过“同位素”这个名词,医院里利用放射性同位素给肿瘤病人治疗——即常说的“放疗”。
师:请坐,那么,同学们,你确切知道什么叫“同位素”吗?它有哪些性质?具有哪些重要的用途?好,请同学们看书,说明同位素的含义。
板书:二、核素
1.核素
2.同位素
[知识拓展]
1.天然同位素无论是在单质还是化合物中原子所占的百分比一般不变。
2.同位素原子物理性质不同,但化学性质几乎完全相同,例如:
2+O2====2;2+O2====2
3.据各同位素原子的相对原子质量,结合原子所占个数百分比,可求出元素的相对原子质量,即周期表中我们常用的元素相对原子质量。
例如:Cl:35.45,就是一个平均值。
(计算公式:?M=M1×n1%+M2×n2%)
课堂小结
师:通过本节的学习,你掌握了哪些知识?还有哪些问题不明白?
生1:在元素周期表中,同一族的元素在结构和性质上有相似性和递变性,卤族元素从上到下,电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,元素非金属性逐渐减弱,单质氧化性逐渐减弱。
生2:原子中,质量数=质子数+中子数,质子数=核电荷数=核外电子数。
生3:原子的结构是如何发现的?
师:这个问题同学们可以去查阅一下相关资料。
布置作业
教材P11 5、7
板书设计
一、卤族元素 二、核素
1.结构 1.核素
2.性质 2.同位素
3.性质变化规律
活动与探究
放射性同位素的应用调查。
放射性同位素原子 用途
医疗卫生:
考古
工业
农业
能源
其他
参考练习
1.下列说法正确的是( )
A.ⅠA族元素的金属性比ⅡA族元素的金属性强
B.ⅥA族元素的氢化物中,稳定性最好的其沸点也最高
C.同周期非金属氧化物对应的水化物的酸性从左到右依次增强
D.第三周期元素的离子半径从左到右逐渐减小
答案:B
2.某元素X的核外电子数等于核内中子数,取该元素的单质2.8 g跟O2充分作用,可得到6 g化合物RO2。则该元素在周期表中的位置是( )
A.第三周期ⅣA族 B.第三周期ⅤA族
C.第二周期ⅤA族 D.第二周期ⅣA族
答案:A
3.若某ⅡA族元素的原子序数为x,那么原子序数为(x+1)的元素可能位于周期表中的( )
A.ⅢA族 B.ⅢB族 C.ⅠB族 D.ⅠA族
答案:AB
4.随着卤族元素核电荷数的增大,下列递变规律正确的是( )
A.单质的颜色逐渐加深 B.单质的熔沸点逐渐降低
C.单质的密度逐渐增大 D.单质在水中的溶解度逐渐增大
答案:AC
5.卤素单质具有相似的化学性质,这主要是由于卤素( )
A.单质均为双原子分子
B.均为非金属元素
C.原子的最外层电子数相同,均为7个
D.原子核外电子层数依次增大
答案:C
6.下列液体分别与碘水混合,充分振荡,静置后上层液体为紫色、下层液体为无色的是( )
A.四氯化碳 B.酒精 C.苯 D.氯水
答案:C
7.砹(At)是原子序数最大的卤族元素,推测砹和砹的化合物最不可能具有的性质是( )
A.砹化氢(HAt)很稳定 B.单质砹易溶于某些有机溶剂
C.砹的原子半径比碘的原子半径大 D.单质砹是有色固体
答案:A
8.某元素的两种同位素,它们的原子具有不同的( )
A.质子数 B.质量数
C.原子序数 D.电子数
答案:B
9.人类探测月球发现,在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦,它可以作为未来核聚变的重要原料之一。氦的该种同位素应表示为( )
A. B. C. D.
答案:B
10.放射性同位素测定也是生物学研究的一种常用手段。科学家曾利用14C对河姆渡遗址遗存稻谷的年代进行测定,稻谷中仅由C、H、O三种元素组成的有机物是脂肪和_______________,因而可对它们进行14C测定。
放射性同位素在遗传学研究上应用的一个典型事例是____________实验,在该实验中,科学家利用了放射性的35S和32P,从而得到了____________的直接证据。
答案:糖类(或麦芽糖、淀粉、葡萄糖、蔗糖) 噬菌体浸染 DNA是遗传物质
习题详解
1.1 1 Cs Li 7 1 F F
2.C 3.C 4.A
5.(1)和 (2)和 (3)与
6.每个方格中有:元素符号、原子序数、元素名称、外层电子排布,相对原子质量等五条?信息。
7.
元素名称 金 银 铜 铁 锌 钛
元素符号 Au Ag Cu Fe Zn Ti
核电荷数 79 47 29 26 30 22
周期 六 五 四 四 四 四
族 ⅠB ⅠB ⅠB Ⅷ ⅡB ⅣB
8.
物品 食盐 牙膏 消毒液 …
所含卤族元素 I F Cl
在周期表的位置 第五周期ⅦA族 第二周期ⅦA族 第三周期第ⅦA族
元素的存在形式 KIO3 NaF、SnF2等 HClO
使用注意事项 勿高温加热 少量使用 避光保存,按说明书稀释使用
9.4Li + O22Li2O
还原剂 氧化剂
2K + 2H2O====2KOH+H2↑
还原剂 氧化剂
2KI + Br2====2KBr+I2
还原剂 氧化剂
2FeCl2 + Cl2====2FeCl3
还原剂 氧化剂
10.(1)
元素 甲 乙 丙 丁
原子序数 6 8 11 13
元素符号 C O Na Al
周期 二 二 三 三
族 ⅣA ⅥA ⅠA ⅢA
(2)甲与乙:C+O2CO2 乙与丙:O2+4Na====2Na2O 乙与丁:3O2+4Al2Al2O3
11.不能。因为有同位素原子的存在,原子的种类远远大于113种。
12.略第二节 来自石油和煤的两种基本化工原料
从容说课
乙烯和苯是两类烃的重要代表物。学习了甲烷和烷烃的性质,学生能初步从组成和结构的角度认识甲烷的性质,但需要对“结构与性质”的关系进一步强化认识;乙烯和苯的教学都能起到这种作用。另外,学生能从生活实际出发,认识乙烯和苯的广泛应用,再学习它们的性质,强化理论与实际的联系,使学生能够学以致用。
教材着重介绍了乙烯和苯的分子组成和结构、乙烯和苯的性质,并结合乙烯和苯的性质介绍了几种基本的有机反应类型,如加成反应、取代反应和氧化反应等,并通过乙烯和苯的性质概括出其重要用途。
苯是芳香烃典型的代表物,苯分子结构中特殊的化学键决定了苯的化学性质。因此教材在介绍苯的化学性质之前,首先介绍了苯的分子结构,通过苯分子化学键的解析研究引出苯的化学性质,并通过苯与溴的反应、苯的硝化反应、苯的磺化反应的讲解,使学生体会结构决定性质的辩证关系。这样不仅使学生对苯的结构有了深刻的印象,同时对苯的同系物的学习做了铺垫。
由于本节内容的安排与以往的教材顺序有所不同,主要强调从生活实际出发,寻找学生熟悉的素材组织教学,教师在设计教学模式时,要根据学生的情况,灵活选择可利用的素材设计或组织教学,提高学生的教学参与度,给学生适当的动手实验、表达和交流的机会,研究教学方式和学习方式的转化,力图有所创新,提高教学效果。
第1课时
三维目标
知识与技能
1.探究乙烯分子的组成、结构式;掌握乙烯的典型化学性质,掌握加成反应。
2.了解乙烯的制备和收集方法。
过程与方法
1.通过乙烯分子结构的有序推理过程,培养学生的抽象思维和逻辑思维能力;利用乙烯和乙烷之间的比较,培养学生的思辨能力;对乙烯的微观结构有一定的三维想象能力。
2.从实验现象到乙烯结构的推理,使学生体会科学研究的方法;结合乙烯实验室制法条件的选择控制,使学生领悟到科学的实验方法。
情感、态度与价值观
1.通过对乙烯分子结构的推理过程,使学生从中体会到严谨求实的科学态度。
2.结合乙烯实验室制法条件的选择控制,使学生领悟到化学现象与化学本质的辩证认识。
3.通过乙烯分子结构模型,意识到化学世界的内在美。
要点提示
教学重点、难点
乙烯的化学性质和加成反应。
教学方法
实验探究、设疑启发、对比归纳等。
教具准备
多媒体、两试管乙烯气体、石蜡油、试管、水槽、碎瓷片、石棉网、酒精灯、铁架台、品红试液、KMnO4溶液、溴水。
教学过程
导入新课
师:在前面甲烷和烷烃的性质学习中我们已经知道,在有机化学的学习中,常常是根据某一物质的结构和性质可推导出一类结构相似的物质的性质,只要我们抓住了一类物质的结构特点,那么掌握它们的性质也就比较容易了,正所谓“一叶而知天下秋”。
(多媒体展示两幅彩图)图1为刚刚摘取不久的香蕉,颜色偏青;图2是将青香蕉与黄香蕉掺在一块放置几天后的结果,香蕉已全变黄。
师:我们在买香蕉的时候是愿意买青香蕉还是黄香蕉?为什么?
生:当然原意买黄香蕉,因为黄香蕉成熟,好吃。
设问:那么刚刚摘取不久的青香蕉为何与较熟的黄香蕉保存在一块就都变黄了呢?
师:这就是我们今天要学习的乙烯的功劳。
推进新课
板书:第二节 来自石油和煤的两种基本化工原料——乙烯
师:我们常说煤是工业的粮食,石油是工业的血液,从煤和石油不仅可以得到多种常用燃料,而且可以从中获取大量的基本化工原料。乙烯就是一种最重要的石油化工产品,也是重要的石油化工原料。
衡量一个国家化工产业发展水平的标志是什么?(乙烯的产量)
师:乙烯在化学工业上有哪些重要的用途呢?
(多媒体)乙烯的用途图片
师:乙烯到底是一种怎样的物质呢?能否从石油中得到乙烯?
师:从石油分馏中得到的石蜡油进一步加热会得到什么?
【探究实验】 按照教材P67图3-7完成石蜡油的分解实验。
生:观察有气体产生,将产生的气体通入溴的四氯化碳溶液、高锰酸钾溶液,分别观察现象。用排水法收集一试管气体并点燃,观察气体的燃烧情况。
师:上述两种溶液褪色的原因以及可能的结论是什么呢?(学生讨论交流,并把讨论的结果填入表中)
投影:
实验 现象 结论
通入KMnO4(H+) 溶液褪色 乙烯可被KMnO4氧化
通入溴水 溶液褪色 乙烯可与溴水中的Br2反应
点燃 火焰明亮,有黑烟 乙烯中的C含量较高
师:结构决定性质,乙烯性质与甲烷的差异是由其不同的结构决定的,乙烯与烷烃的结构有何差异呢?
师:请大家回顾乙烷的分子结构与化学性质。(学生描述,多媒体展示)
师:乙烯在分子组成上比乙烷少两个氢原子,其分子式为C2H4。
师:根据乙烯的分子式和碳原子的成键特点,对比乙烷的分子结构,请同学们推断乙烯的分子结构,写出电子式、结构式和结构简式。
(请一名同学到黑板上写出乙烯分子的结构式和结构简式)解析,订正,总结。
(多媒体)展示乙烯分子的球棍模型与比例模型
板书:
一、乙烯的分子组成与结构
分子式:C2H4
电子式:
结构式:
结构简式:CH2==CH2
师:乙烯分子中的两个C原子和四个氢原子处于同一平面,属于平面四边形结构。下面请对比乙烷和乙烯分子中的键参数,能得到什么结论?
(多媒体)(学生阅表,思考讨论二者结构的差异)
乙烷(C2H6) 乙烯(C2H4)
键长/10-10 m 1.54 1.33
键能/kJ·mol-1 348 615
键角 109°28′ 120°
生:(一名学生总结)C==C的键能和键长并不是C—C的两倍,说明C==C双键中有一个键不稳定,容易断裂,有一个键较稳定。
(动画演示、板书)乙烯分子的空间构型——平面结构,所有六个原子位于同一平面内。
师:乙烯分子在结构上最大的特点就是含有一个碳碳双键,是不饱和烃。乙烯分子的这种不饱和性使得其化学性质非常活泼,可以发生很多化学反应。
板书:
二、乙烯的性质
师:试从刚才的实验,你能总结出乙烯具有的物理性质吗?(色、态、味、密度、水溶性等)
板书:物理性质:无色稍有气味的气体,比空气轻,难溶于水。
师:你能结合刚才的实验,总结乙烯的化学性质吗?
板书:化学性质:
师:乙烯燃烧的产物是什么呢?其化学方程式如何书写呢?
板书:1.氧化反应
(1)在空气中燃烧
C2H4+3O22CO2+2H2O
生:为什么火焰明亮而且产生黑烟呢?
师:产生黑烟是因为含碳量高,燃烧不充分;火焰明亮是由于碳微粒受灼热而发光导致。这个方程式也可以写为:2CH2==CH2+O22CH3CHO(PdCl2CuCl2作催化剂)
板书:(2)使高锰酸钾溶液褪色
(酸化目的是增强氧化性,因生成高锰酸)
师:这个反应可以帮助我们鉴别甲烷和乙烯。乙烯使高锰酸钾溶液褪色是由于发生了氧化还原反应,把乙烯气体通入溴的四氯化碳溶液,褪色的原因是什么呢?
板书:2.加成反应:
(多媒体动画)乙烯与溴水反应的机理(动画展示化学键的断裂方式)。
师:根据以上乙烯可使溴水褪色的反应现象和实验动画模拟,您能否解析反应的机理呢?
板书:
师:从上述反应可知:乙烯分子双键中的一个键易于断裂,两个溴原子分别加在两个价键不饱和的碳原子上,生成二溴乙烷。(此反应也可区别甲烷和乙烯)这样的反应就是加成反应。你能否由这两个例子用自己的语言总结出加成反应的定义呢?
生:加成反应就是有机物分子里不饱和的碳原子跟其他原子或原子团直接结合生成其他物质的反应。
(多媒体)(请完成下列反应的化学方程式)
(1)乙烯与氢气反应
(2)乙烯与氯气反应
(3)乙烯与氯化氢反应
(4)乙烯与水在加压、加热和催化剂条件下反应
生:CH2CH2+H2CH3—CH3
CH2CH2+Cl2CH2Cl—CH2Cl
CH2CH2+HClCH3—CH2Cl
CH2CH2+H2OCH3—CH2—OH
师:乙烯分子之间可否发生加成反应呢?
CH2==CH2+CH2==CH2+CH2==CH2+…
—CH2—CH2+—CH2—CH2+—CH2—CH2—+…
—CH2—CH2—CH2—CH2—CH2—CH2—…
师:聚乙烯是一种重要的塑料,如食品袋。生成聚乙烯的这种反应我们称为聚合反应。另外注意由于n的值可能不同,因此聚合物是混合物。
板书:3.聚合反应:
师:由相对分子质量小的化合物(单体)生成相对分子质量很大的化合物(高分子化合物)的反应叫聚合反应。
聚合反应,又分为加聚反应和缩聚反应。由不饱和的单体分子相互加成且不析出小分子的反应,叫加聚反应;单体间相互反应而生成高分子,同时还生成小分子(如水、氨、氯化氢等)的反应叫缩聚反应。乙烯可发生加聚反应:
板书:nCH2==CH2
师:生活中用来包装食品的塑料袋是聚乙烯,如果将乙烯分子中的一个氢原子用氯原子代替,聚合后成为聚氯乙烯,它就不能用来包装食品了,因为有毒。塑料在高温或长期光照情况下,容易老化,变脆。反应如下:
师:由上可见加成反应和加聚反应的实质都是:不饱和键的断裂和相互加成,不论加成还是聚合,根本原因都是含有不饱和的C==C双键。
[拓展]聚合反应中的单体、链节和聚合度
师:认识了乙烯的典型化学性质,与甲烷比较有何异同呢?
生:讨论、填写乙烯和甲烷的性质对比表
CH4 CH2==CH2
通常情况下,不与强酸、强碱、强氧化剂反应,性质稳定 C==C双键中有一条键易断裂,性质较活泼
氧化反应:不能使高锰酸钾溶液褪色;能燃烧 能使高锰酸钾溶液褪色;能燃烧
特征反应:取代反应 加成反应
分解反应 聚合反应
师:认识了乙烯的典型化学性质,乙烯有什么用途呢?
生:阅读教材P68—P69乙烯的用途。
板书:
三、乙烯的用途:
制取酒精、橡胶、塑料等,并能作为植物生长调解剂和水果的催熟剂等。
【例1】 四氯乙烯对环境有一定的危害,干洗衣服的干洗剂主要成分是四氯乙烯,家用不粘锅内侧涂覆物质的主要成分是聚四氟乙烯。下列关于四氯乙烯和聚四氟乙烯的叙述正确的是( )
A.它们都属于纯净物 B.它们都能使高锰酸钾酸性溶液褪色
C.它们的分子中都不含氢原子 D.它们都可由乙烯只发生加成反应得到
师:这是一个联系实际生活的问题,解决问题的思路主要是充分摄取题给信息,找到与所学知识的契合点,然后充分利用信息解决问题。主要考查学生的信息接受和处理能力。
生1:本题涉及的四氯乙烯和聚四氟乙烯都不熟悉,它与我们所学知识的契合点在什么地方呢?
生2:本题涉及的四氯乙烯和聚四氟乙烯与乙烯和聚乙烯相似。A中聚四氟乙烯属于高分子化合物,由于n的值可能不同,聚合物是混合物。B中能使高锰酸钾酸性溶液褪色,说明物质中有不饱和键,聚四氟乙烯中没有不饱和键,所以B错误。
生3:D中欲由乙烯得到四氯乙烯或聚四氟乙烯,都必须要使氯原子或氟原子取代氢原子。乙烯只发生加成反应,显然不能得到,所以只有C正确。
师:大家讨论得很好,这样本题的正确答案为C选项。
【例2】10 mL某气态烃在80 mL氧气中完全燃烧后,恢复到原来状况(1.01×105 Pa ,27 ℃)时,测得气体体积为70 mL,求此烃可能的分子式。
师:本题涉及有机物的燃烧问题,它在有机化学中占据了重要地位,如何解决呢?
生1:烃分子式不确定性决定着解题可以使用通式法,可以设烃为CxHy,再写出化学反应方程式计算。
生2:由于是体积缩小的反应,也可以考虑使用差量法解题。
【解析】 原混合气体总体积为90 mL,反应后为70 mL,体积减少了20 mL。剩余气体应该是生成的二氧化碳和过量的氧气,下面可以利用差量法进行有关计算。
CxHy+(x+)O2xCO2+H2O 体积减少
1 1+
10 20
计算可得y=4,烃的分子式为C3H4或C2H4或CH4。
规律总结:差量法是根据物质变化前后某种量发生变化的化学方程式或关系式,找出所谓“理论差量”,这个差量可以是质量差、气态物质的体积差、压强差,也可以是物质的量之差、反应过程中的热量差等。该法适用于解答混合物间的反应,且反应前后存在上述差量的反应体系。
【例3】 实验室常用CH3CH2OH和浓硫酸共热到170 ℃制备CH2==CH2,同时得到H2O,制取乙烯的反应常因温度过高而使乙醇和浓硫酸反应生成少量的二氧化硫,有人设计下列实验确认上述混合气体中有乙烯和二氧化硫。A:品红溶液,B:NaOH溶液,C:浓硫酸,D:高锰酸钾酸性溶液。试完成下列问题:
(1)上图中①②③④装置可盛放的试剂是:①_____________,②_____________,③_____________,④_____________。(将有关试剂的序号填入空格内)
(2)能说明SO2存在的现象是____________________________________________________。
(3)使用装置②的目的是________________________________________________________。
(4)使用装置③的目的是________________________________________________________。
(5)确证乙烯存在的现象是_____________________________________________________。
师:本题介绍了另外一种实验室制取乙烯的方法,确认上述混合气体中乙烯和二氧化硫的存在,显然是一个实验设计型试题。如何解决呢?
生1:关键要知道怎样证明乙烯和二氧化硫的存在。
生2:实验室制取乙烯过程中常混有SO2。证明SO2可用品红溶液,看是否褪色。而证明乙烯存在可用KMnO4酸性溶液。
生3:但乙烯和 SO2都能使KMnO4溶液酸性褪色,所以在证明乙烯以前应除去SO2。利用乙烯与碱溶液不反应而SO2能与碱溶液反应的性质除去SO2。
师:大家讨论得很好,下面哪个同学把讨论的结果向大家汇报一下呢?
生:答案为:(1)A;B;A;D。(2)装置I中品红溶液褪色可说明混合气体中含有SO2。 (3)除去SO2气体 (4)检验SO2是否除尽 (5)装置③中品红溶液不褪色,装置④中KMnO4酸性溶液褪色,说明混合气体中含有乙烯。
课堂小结
本节课我们了解了乙烯的结构和化学性质:氧化反应、加成反应等,要掌握官能团对性质的重要影响,领会加成反应的机理。
布置作业
P72 1,7
板书设计
第二节 来自石油和煤的两种基本化工原料
一、乙烯的分子组成与结构
分子式:C2H4
电子式:
结构式:
结构简式:CH2==CH2
二、乙烯的性质
物理性质:无色、稍有气味的气体,比空气轻,难溶于水。
化学性质:
1.氧化反应
(1)在空气中燃烧
C2H4+3O22CO2+2H2O
(2)使高锰酸钾溶液褪色
2.加成反应
3.聚合反应
三、乙烯的用途
活动与探究
1.水果催熟实验也可以设计成如下实验条件控制的系列实验:
实验Ⅰ:集气瓶中放青色、未熟的水果(蔬菜),在空气中盖上玻璃片。
实验Ⅱ:集气瓶中放青色、未熟的水果(蔬菜),通入一定量的乙烯。
实验Ⅲ:集气瓶中放青色、未熟的水果(蔬菜),瓶底放少量KMnO4固体,通入一定量的乙烯。
在实验中,让学生总结实验的设计方案,使学生在知识学习的过程中,更关注过程与方法的形成与训练,从而归纳出乙烯的主要性质。
2.上网查阅资料,了解我国乙烯的主要产地、原料来源、市场价格等,讨论乙烯的产量和价格对有机化工生产的影响。
3.上网查阅资料,了解我国水果催熟的相关资料。
参考练习
1.通常用来衡量一个国家的石油化学工业发展水平的标志是( )
A.石油的产量 B.乙烯的产量
C.合成纤维的产量 D.硫酸的产量
答案:B
2.制取下列气体时,不宜采用排空气法收集的是( )
A.氨气 B.乙烯 C.二氧化碳 D.一氧化氮
答案:BD
3.制取一氯乙烷最好采用的方法是 ( )
A.乙烷和氯气反应 B.乙烯和氯气反应
C.乙烯和氯化氢反应 D.乙烯和氯气、氢气反应
答案:C
4.两种气态烃的混合气体0.1 mol,完全燃烧后得到标准状况下的CO2 3.584 L和3.6 g H2O,下面说法不正确的是( )
A.一定有甲烷 B.可能有乙烯
C.一定没有甲烷 D.一定没有乙烷
答案:C
5.某气态的烷烃与烯烃的混合气9 g,其密度为同状况下H2密度的11.2倍,将混合气体通过足量的溴水,溴水增重4.2 g,则原混合气体的组成为( )
A.甲烷,乙烯 B.乙烷,乙烯
C.甲烷,丙烯 D.甲烷,丁烯
答案:C
6.现有乙烯和丙烯,它们进行加聚反应后,产物中可能含有( )
A.①② B.①④ C.①②③ D.全部
答案:C
7.某有机物在氧气中充分燃烧生成的水蒸气和二氧化碳的物质的量之比为1∶1,由此可得出结论是( )
A.该有机物分子中C、H、O原子个数比为1∶2∶3
B.分子中C、H原子个数比为1∶2
C.该有机物中必含氧元素
D.该有机物中必定不含氧元素
答案:B
8.有A、B两种烃,含碳的质量分数相同,下列关于A、B的叙述正确的是( )
A.A和B一定是同分异构体
B.A和B不可能是同系物
C.A和B的实验式一定相同
D.A和B各1 mol,完全燃烧后生成二氧化碳的质量一定相等
答案:C
9.最近国外研究出一种高效的水果长期保鲜新技术:在3 ℃潮湿条件下的水果保鲜室中用一种特制的低压水银灯照射,引起光化学反应,使水果贮存过程中缓缓释放的催熟剂转化为没有催熟作用的有机物。试完成下列问题:
(1)可能较长期保鲜的主要原因是___________________________________________。
(2)写出主要反应的化学方程式_____________________________________________。
答案:水果能放出少量的乙烯,乙烯是催熟剂。根据题意,这种新技术能除去乙烯,把乙烯转化为一种没有催熟作用的有机物,生成什么有机物呢?联系题中所给出的反应条件“潮湿、光化学反应”可得出乙烯是跟水反应生成乙醇
(1)使乙烯转化为乙醇而无催熟作用使水果在较低温度下保鲜时间长
(2)CH2==CH2+H2OC2H5OH
10.甾(音zai)是含有4个环和3个侧链的有机分子的形象称呼。中文名中对有羟基的甾又叫甾醇。现有a、b两种物质,结构简式分别如下图所示。
根据上述材料,回答下列问题:
(1)a物质叫甾醇,则b物质叫__________________(填标号)。
A.甾烷 B.甾烯
C.甾芳香烃D.甾稠环化合物
(2)每个a和每个b分子中的氢原子数目相差______________(填数字)个。
答案:(1)A (2)2第三节 生活中两种常见的有机物
从容说课
在初中化学中,只简单地介绍了乙醇和乙酸的用途,没有从组成和结构角度认识其性质、存在和用途。乙醇和乙酸是学生比较熟悉的生活用品,又是典型的烃的衍生物,从这两种衍生物的组成、结构和性质出发,可以让学生知道官能团对有机物性质的重要影响,建立“(组成)结构——性质——用途”的有机物学习模式。教学设计中,在学生初中知识的基础上,突出从烃到烃的衍生物的结构变化,强调官能团与性质的关系,在学生的头脑中逐步建立烃基与官能团位置关系等立体结构模型,帮助学生打好进一步学习的方法论基础,同时鼓励学生用学习到的知识解释常见有机物的性质和用途。
在教学模式的设计上,乙醇、乙酸教学模式设计是各类公开或观摩课经常选用的内容,具有很丰富的素材来源可参考。在新课程中,乙醇、乙酸的教学模式也将是重点开发的领域。可以由生活实际入手,利用小组设计实验、讨论交流等形式探讨乙醇、乙酸的结构、性质;也可以通过观察、归纳和总结乙醇的物理性质→完成探究实验:乙醇与金属钠、乙醇与氧气的反应→ 总结实验现象→解析乙醇结构→认识乙醇性质、书写相关反应的化学方程式→讨论或网上查阅乙醇的用途→调查酗酒造成的社会危害,强化责任意识。无论采用何种方式,但都强调学生在课堂内外的参与程度,要特别注意学生的生活背景、兴趣和认知水平。
第1课时
三维目标
知识与技能
通过对乙醇的分子结构、物理性质和化学性质的探究,学会由事物的表象解析事物的本质、变化,进一步培养学生的综合探究能力、空间想象能力和创造性思维能力,通过从动手实验,规范学生操作,全面培养、提高学生的实验能力、观察能力和对实验现象的解析能力。
过程与方法
通过揭示问题、讨论释疑、动手实验,学习对比、推断等多种科学探究方法。
情感态度与价值观
让学生体验科学探究的艰辛和乐趣,认识化学与人类生活的密切关系,激发学生学习化学的积极性。
要点提示
教学重点
乙醇的结构与性质。
教学难点
乙醇的催化氧化。
教具准备
多媒体、试管、酒精灯、乙醇分子结构模型、小烧杯、尖嘴管;铜丝、火柴、酒精检测仪、钠、澄清石灰水、无水硫酸铜
教学过程
导入新课
(多媒体)
1.白日放歌须纵_____________,青春作伴好还乡。
2.明月几时有,把_____________问青天。
3.借问_____________何处有,牧童遥指杏花村。
4.何以解忧,唯有_____________。(把与酒相关的词语空出,由学生填写)
师:古往今来无数咏叹酒的诗篇都证明酒是一种奇特而富有魅力的饮料。
(多媒体)杜康酒的由来
(多媒体录音)相传杜康酒就是偶然将饭菜倒入竹筒,用泥土封住后形成的。酒经过几千年的发展,在酿酒技术提高的同时,也形成了我国博大精深的酒文化。中国的酒文化源远流长,古往今来传颂着许多与酒有关的诗歌和故事。
师:此时此刻你想起了哪些美妙的诗句?
生:举杯邀明月,对影成三人。醉卧沙场君莫笑,古来征战几人回。葡萄美酒夜光杯,欲饮琵琶马上催等。
推进新课
师:那么你知道酒的主要成分是什么?
(多媒体)酒是多种化学成分的混合物,酒精是其主要成分,酒精的学名是乙醇。啤酒中乙醇含量为3%—5%,葡萄酒含酒精6%—20%,黄酒含酒精8%—15%,一些烈性白酒中含乙醇50%—70%。(均为体积分数)
师:为什么有的人“千杯万盏皆不醉”,而有的人则“酒不醉人,人自醉”,闻酒就脸红呢?就让我们一起从本堂课开始来慢慢解开其“醉人的笑容”吧!
[探究练习1]某有机物中只含C、H、O三种元素,其蒸气的密度是同温同压下H2的23倍,2.3 g该物质完全燃烧后生成0.1 mol CO2和27 g H2O,求该化合物的分子式。(学生分组训练,对照讨论结果)
(小结)分子式 C2H6O。
(启发思考)根据C、H、O元素在有机物中的价键特征,你能否推测乙醇的结构简式?(学生讨论练习,分组汇报结果,教师总结)
师:可以有两种结构:
(设问)这两种结构哪种表现乙醇分子呢?如何通过简单的实验来证实常见无机物中含有—OH基团的物质(如H2O,H2SO4等),它们常有哪些典型性质呢?
[实验探究2]将一小粒金属钠投入无水乙醇中,观察现象。
(演示实验)
(观察现象)
解析:钠与乙醇反应能产生气体,此气体是什么?如何检验?
收集产生的气体,检验其是否可燃烧,并产生蓝色火焰。
这样检验就能证明产生的气体肯定是H2吗?
点燃后依次用干燥洁净的小烧杯和蘸有澄清石灰水的小烧杯罩在火焰上方,看是否有水珠和变浑浊现象。
现象:
有气体放出,能燃烧,火焰呈淡蓝色,烧杯壁有水滴,加石灰水不变浑浊。
数据处理:
1 mol无水乙醇与足量钠反应时收集到H2 11.2 L(已换成STP下)
[探究问题3]乙醇与钠反应产生氢气的氢是来自于乙醇分子结构中的哪一部分?
根据事实证明乙醇结构是(Ⅰ)式,那么你能否根据其他事实证明C—H中的氢不能置换呢?
师:(点拨)金属钠保存在什么物质中——煤油
生:煤油是各种低级烃的混合物,也就是说,金属钠不能置换出烃中的氢。
师:刚才我们的推导过程正是科学家发现乙醇分子结构的过程。
(视频)乙醇的分子结构视频剪辑(同时展示乙醇的分子结构模型)。
师:先展示乙烷的球棍模型,再在一个C—H键之间加一个氧原子球模型,变成乙醇分子的模型。让学生观察后,写出乙醇的分子式、结构式、电子式、结构简式。
(教师巡视,指出学生的书写错误)
板书:第三节 生活中两种常见的有机物
一、乙醇
1.乙醇的组成和结构
乙醇的分子结构
分子式:C2H6O
结构式:
电子式:
结构简式:CH3CH2OH或C2H5OH
师:如何看待乙醇的分子结构呢?
生:乙醇分子是由乙基(—C2H5)和羟基(—OH)构成的,可看作乙烷分子里的氢原子被羟基所取代的产物,或是水分子中氢原子被乙基取代的产物。乙醇是烃的衍生物。
(讨论)(1)乙醇是极性分子还是非极性分子?什么事实可以证明?
(2)乙醇溶于水是否导电?为什么?
(学生讨论后得出结论)
(1)乙醇是极性分子。它与水以任意比例互溶就是因为相似相溶。
(2)乙醇溶于水不导电。因为乙醇是非电解质。
师:我们知道,物质的性质主要由官能团(—OH)决定,首先通过实验来研究有关乙醇的物理性质。
板书:2.乙醇的物理性质
(学生实验)观察酒精灯内的酒精,观察色、态,闻气味。
(请一名同学总结乙醇的物理性质,其他同学补充)
师:乙醇俗称酒精。是无色、透明、具有特殊香味的易挥发液体,密度比水小,沸点78.5 ℃,可与水以任意比互溶。
师:如何检验市场销售的乙醇是否含有水分呢?
走进生活:谁能帮帮我——老王的烦恼(老王几次买到的都是劣质酒精,含水很多,这一次找同学帮助检验酒精的真伪,同学现场表演用无水硫酸铜检验水分存在的实验)。
师:刚才实验中的不纯酒精如何除去水分来提纯呢?
生:可以利用蒸馏的方法分离。
师:从刚才乙醇结构的推导过程及以前所学的知识,你能推测出乙醇具有哪些典型的化学性质吗?
板书:3.乙醇的化学性质
(1)乙醇与金属钠(活泼金属)反应
(回忆乙醇和钠反应的实验现象,并与以前学习的钠和水反应的实验现象比较)
(动画模拟)金属钠与乙醇反应时断键情况(乙醇中羟基中的O—H键断裂)
师:你能否完成本实验涉及的化学方程式呢?与钠和水反应的实验现象比较,你能够得到什么结论?(学生讨论)
板书:2CH3CH2OH+2Na2CH3CH2ONa+H2↑
生:此反应类似于钠与水的反应,故乙醇又可以看作是水分子里的氢原子被乙基取代的产物。根据实验现象可以比较出乙醇与钠反应不如水与钠反应激烈,这说明乙醇羟基中的氢原子不如水分子中的氢原子活泼。
[探究问题4]根据原电池的构建条件,把乙醇与钠的反应设计成原电池。
(学生讨论展示实验设计方案,互相交流、讨论,教师用多媒体展示参考实验装置)
板书:(2)乙醇的氧化反应
①常用的燃料
(图片)乙醇可作燃料
(录音材料)燃料乙醇的使用不仅可节省能源,而且可以减少环境污染。巴西等国是推广汽车燃烧乙醇最早的国家。我国燃料乙醇刚起步,2003年投产的吉林60万吨燃料乙醇项目,是国内乙醇生产规模之最。
板书:CH3CH2OH+3O22CO2+3H2O
②催化氧化——生成乙醛。
(动画模拟)乙醇催化氧化的断键方式
板书:
[探究问题5]实验室只有铜丝和酒精灯,请设计简便的方法实现上述反应。
【补充】
(短片)交警查酒后驾车的操作
学生实验:酒精检测仪原理之一(乙醇与三氧化铬、硫酸溶液的反应)
生:记录反应现象,探讨结论,思考完成方程式。
师:乙醇不仅能被弱氧化剂氧化,还可以与高锰酸钾酸性溶液或酸性重铬酸钾溶液反应,直接生成乙酸。
[探究问题6]乙醇作为还原剂脱氢而生成乙醛,那么如果改变氧化剂和外界条件,乙醇是否有其他可能的脱氢方式?产物是什么?
(讨论)试写出乙醇各种脱氢方式后产物的结构式。
板书:(3)脱水反应
师:除了使用石蜡油催化裂化制备乙烯外,我们实验室是如何制乙烯气体的呢?
(动画模拟)乙醇的消去反应
板书:①消去反应——分子内脱水,生成乙烯
如果制乙烯时温度较低,将发生分子间脱水反应,生成乙醚。
(动画模拟)乙醇分子间的脱水反应
板书:②取代反应——分子间脱水,生成乙醚
师:羟基是乙醇的官能团,决定着乙醇的化学性质,在解析乙醇的化学性质时,一定要抓住断键的位置,这样才能掌握好乙醇的性质。
(引导学生根据有机反应中键的断裂和生成规律推测产物结构后看乙醇分子间脱水生成乙醚的微观本质)
师:乙醇的脱水反应随反应条件(温度)不同,脱水的方式不同,产物也不同。因此,可以根据物质的化学性质,按照实际需要,控制反应条件,使反应朝我们需要的方向进行。
[探究问题7]乙醇化学性质中还有其他可能的断键方式吗?产物是什么?
(动画模拟)乙醇与HBr的反应
师:另外,下节课我们还将学习乙醇的一种新的断键方式——制乙酸乙酯。
师:乙醇性质的多样化使乙醇在生活中的用途很广泛,它有哪些用途呢?你能否尝试用乙醇的性质来解释呢?
(学生联系实际讨论乙醇的用途)
师:本节课我们认识了乙醇的常见性质,也对酒这种神奇的饮料有了全新的认识,不过我们正处于身体发育的关键阶段,千万不可饮酒。
投影:
(资料:李白斗酒诗百篇——难)李白,唐代大诗人,传说他非常爱喝酒,且酒后常诗兴大发,故有“李白斗酒诗百篇”之说。就是说,李白酒喝得越多,诗写得越多。其实喝酒,特别是大量饮酒,能刺激人的神经,使人处于一种不能自已的状态,往往表现为头昏脑胀、醉语连篇,严重者甚至会昏迷、损伤大脑神经,哪里还能写诗!青少年正处于生长发育期,酒精的刺激会影响大脑发育,所以同学们一定不要饮酒,也应该劝告大人少饮酒!
知识链接:
一、乙醇燃料电池
1.正、负极材料:铂电极
2.电解质溶液: KOH溶液
3.电极反应:
负极(氧化反应):
C2H6O+16OH--12e-2+11H2O
正极(还原反应):6H2O+3O2+12e-12OH-
【例1】将等质量的铜片在酒精灯上加热后,分别插入下列溶液中,放置片刻铜片最终质量增加的是( )
A.硝酸 B.无水乙醇 C.石灰水 D.盐酸
师:这是一个实验问题,需要大家结合所学知识,用想象完成,究竟哪一个是答案呢?(学生讨论完成)
生1:铜片灼烧后生成CuO,硝酸、盐酸使生成的CuO溶解,铜丝的质量减少。
生2:乙醇可实现CuOCu转变,铜丝的质量不变:C2H5OH+CuO CH3CHO+Cu+H2O;石灰水不能使CuO还原为Cu,铜片质量增加。
答案:C
【例2】 实验室常用NaBr、浓H2SO4与CH3CH2OH共热来制取溴乙烷,其反应的化学方程式如下:NaBr+H2SO4====NaHSO4+HBr,C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O。试完成下列问题:
(1)第二步反应实际上是一个可逆反应,在实验中可采取_____________和_____________的措施,以提高溴乙烷的产率。
(2)浓H2SO4在实验中的作用是_____________,其用量(物质的量)应_____________(填“大”“小”或“等”)于NaBr的用量。
(3)实验中可能发生的有机副反应(用化学方程式表示)是_____________和_____________。
师:本题涉及实验设计等,关键要明确反应的顺序及机理。
生1:乙醇的溴代反应是可逆的,要提高溴乙烷的产率,应设法使平衡向生成物的方向移动。
生2:浓H2SO4在第一个反应里是反应物;在第二个反应里它可作吸水剂。因此它的用量应大于NaBr的用量(物质的量),以利于减少反应体系中的水,使平衡向生成物方向移动。
生3:浓H2SO4具有脱水性,乙醇在浓H2SO4的作用下可以有两种脱水方式,分别生成乙醚和乙烯。
答案:(1)增加任一种反应物 移去生成物
(2)反应物和吸水剂 大
(3)2C2H5OHC2H5—O—C2H5+H2O
CH3CH2OHCH2==CH2↑+H2O
【例3】 乙醇分子中不同的化学键,如右图。关于乙醇在各种反应中断裂键的说法不正确的是( )
A.乙醇和钠反应,键①断裂
B.在Ag催化下和O2反应,键①③断裂
C.乙醇和浓H2SO4共热,在140 ℃时,键①或键②断裂;在170 ℃时,键②⑤断裂
D.乙醇完全燃烧时键①②断裂
师:本题涉及化学键与物质性质之间的关系,请四位同学逐个解析。
生1:乙醇和钠反应:2CH3—CH2—OH+2Na2CH3—CH2—ONa+H2↑,断裂①键,A正确。
生2:乙醇的催化氧化:2CH3CH2OH+O2,断裂①③键。
生3:乙醇和浓H2SO4 140 ℃共热:2CH3CH2OHCH3—CH2—O—CH2CH3+H2O,断裂①②键。
生4:乙醇和浓H2SO4 170 ℃共热:CH3—CH2OHCH2==CH2↑+H2O,断裂②⑤键。
乙醇的燃烧:分子中的化学键完全断裂。所以A、B、C正确,D错误。
答案:D
课堂小结
本节课通过对我们熟悉的乙醇的结构和性质的探究,不仅要求我们掌握这些知识,更重要的是要求我们善于用化学的视角看待周围生活中的一些常见问题,并能用实事求是的科学态度和主动探究的科学方法了解社会、认识自然、发现奥秘、开拓创新。
布置作业
P76 1、2
板书设计
第三节 生活中两种常见的有机物
一、乙醇
1.乙醇的组成和结构
乙醇的分子结构
分子式:C2H6O
结构式:
电子式:
结构简式:CH3CH2OH或C2H5OH
2.乙醇的物理性质
3.乙醇的化学性质
(1)乙醇与金属钠(活泼金属)反应
2CH3CH2OH+2Na2CH3CH2ONa+H2↑
(2)乙醇的氧化反应
①燃烧:C2H5OH+3O22CO2+3H2O
②催化氧化
(3)脱水反应
①消去反应——分子内脱水,生成乙烯
②取代反应——分子间脱水,生成乙醚
活动与探究
1.你能利用下列药品设计出两组对比实验,用来证明乙醇可使蛋白质变性吗?
鸡蛋白溶液、硫酸铵溶液、水、碘水、无水乙醇、淀粉溶液、淀粉酶
2.课后搜集有关乙醇的益处和弊处的材料,以备交流。
参考练习
1.甲醇、乙二醇、丙三醇中分别加入足量金属钠产生等量的氢气(相同条件),则上述三种醇的分子个数比为( )
A.6∶3∶2 B.4∶3∶2 C.2∶3∶6 D.3∶2∶1
答案:A
2.A、B、C三种醇同足量的金属钠完全反应,在相同的条件下产生相同体积的氢气,消耗这三种醇的物质的量之比为2∶6∶3,则A、B、C三种醇分子里羟基数之比是( )
A.3∶2∶1 B.3∶1∶2 C.2∶1∶3 D.2∶6∶3
答案:B
3.某有机物蒸气,完全燃烧时需三倍于其体积的氧气,产生二倍于其体积的二氧化碳,该有机物可能是( )
A.C2H4 B.C2H5OH C.CH3CHO D.CH3COOH
答案:AB
4.山西发生假酒案,假酒中严重超标的成分是( )
A.丙三醇 B.CH3OH
C.HOCH2CH2OH D.CH3COOH
答案:B
5.用分液漏斗可以分离的一组混合物是( )
A.溴苯和水 B.甘油和水
C.丙醇和乙二醇 D.溴和乙醇
答案:A
6.若分子组成符合CnH2n+1OH的醇与浓H2SO4共热时,最多生成3种烯烃,则醇分子中的n值为( )
A.2 B.3 C.4 D.5
答案:C
7.一定量的乙醇在氧气不足的情况下燃烧,得到CO2、CO和 H2O的总质量为27.6 g,其中H2O的质量为10.8 g,则CO的质量是( )
A.1.4 g B.2.2 g C.4.4 g D.在2.2 g和4.4 g之间
答案:A
8.某醇的分子式为C5H12O,解析数据表明分子中有2个—CH3、2个—CH2—、1个和1个—OH,它的可能结构只有4种,它们的结构简式分别是:
①________________,②________________,③________________,④________________。
答案:CH3CH(OH)CH2CH2CH3 CH3CH2CH(OH)CH2CH3
CH2(OH)CH(CH3)CH2CH3 CH3CH(CH2OH)CH2CH3
9.把一端弯成螺旋状的铜丝放在酒精灯火焰上加热,看到铜丝表面生成黑色的____________,再迅速把铜丝插入盛有乙醇的试管里,看见铜丝表面________________,反复多次,试管内有________________气味的_____________生成,其反应的化学方程式为________________;反应中乙醇被________________(填“氧化”或“还原”)。
答案:CuO 变红 刺激性 乙醛 CH3CH2OH+CuOCH3CHO+Cu+H2O氧化第三章 有机化合物
本章规划
本章内容从生活中常见的有机物入手,在学生掌握初中有机物常识的基础上,进一步从结构角度加深对有机物和有机化学的整体认识。
在内容的选择和呈现上,本章主要选取典型代表物,介绍其基本结构、主要性质以及它们在生产、生活中的重要应用,较少涉及有机物的分类概念以及它们的性质,强调从学生的已有知识,从实验出发组织教学内容,尽力渗透结构分析的观点,深化学生的认识。通过学习典型有机物,了解和体会有机化学研究的对象、目的、内容和方法,培养学生对有机物和有机化学的兴趣。为进一步学习选修模块《有机化学基础》的学生打下最基本的基础,激发求知欲望。
本章的内容结构为:
课时安排:第一节 最简单的有机化合物——甲烷 2课时
第二节 来自石油和煤的两种基本化工原料(乙烯、苯) 2课时
第三节 生活中两种常见的有机物 2课时
第四节 基本营养物质(糖、油脂、蛋白质) 2课时
复习课 2课时
第一节 最简单的有机化合物——甲烷
从容说课
我们已经知道甲烷是一种化石燃料,可以燃烧,能从甲烷的组成上认识燃烧反应的产物。本章教学再次选择甲烷,主要考虑甲烷是最简单的有机物,便于学生从结构角度认识甲烷的性质,类推烷烃的结构和性质,建立从结构角度学习有机物性质的有机化学学习模式。因此,本节教学的设计,要在学生初中知识的基础上,体现认识的渐进发展性原则;同时,考虑到学生前面已经具有了一些有关物质结构的概念,应当在有机化合物的学习中紧紧抓住结构与性质的关系,在学生的头脑中逐步建立有机物的立体结构模型,帮助学生打好进一步学习的方法基础。
在教学模式的设计上,可以不拘泥于教材的逻辑顺序,根据学校实际情况和学生的水平设计不同的流程。可以从结构出发,预测性质,用实验检验;也可以从探究实验出发,归纳性质,从结构角度提升认识。本质还是演绎方法和归纳方法的不同运用,即自然科学研究的两种主要过程在中学化学教学中的具体运用。
第1课时
三维目标
知识与技能
1.使学生掌握甲烷的结构式、甲烷的电子式和甲烷分子的正四面体结构。
2.掌握甲烷的化学性质,了解有关实验结论,了解取代反应。
3.了解甲烷的存在和甲烷的用途等。
过程与方法
1.通过实践活动(模型制作)、探究实验、模型、图表、图片、甲烷、烷烃的多媒体动画等,培养学生关心科学、研究科学和探索科学的精神。
2.通过讲授、讨论、小组合作、学生制作等教学方法和实验条件控制、比较、类比、模拟、抽象、模型等科学方法与逻辑方法,教给学生科学的方法。
3.培养学生用新概念理解知识的能力;培养学生设计实验、动手实验、观察现象,并根据实验现象得出可能的规律的能力。
情感、态度与价值观
1.通过甲烷的分子结构的探究,解析其可能有的性质,并设计实验来证明,激发学生学习化学的兴趣,探索新知识的欲望,且在实验研究中培养求实、进取的优良品质。
2.使学生初步掌握研究物质的方法——结构解析、推测可能的性质、设计实验、观察现象、解析现象、得出结论,再辩证地解析结论的适用范围。
3.结合甲烷的组成、结构和性质关系的教学过程,对学生进行事物联系和发展的普遍规律的观点的教育;通过动手实验,使其体会理论上的理解和亲手实验的不同,而且实验不总是每次都能成功。解析教训、总结经验,培养学生科学研究的态度,认真仔细、实事求是的作风。
要点提示
教学重点
甲烷的结构和化学性质。
教学难点
甲烷的结构、研究某物质的程序和方法。
教具准备
多媒体、两试管SO2气体、试管、水槽、烧杯、石棉网、酒精灯、铁架台、品红试液、KMnO4溶液、溴水。
教学过程
导入新课
多媒体展示常见的有机化合物的图片,让学生欣赏图片。
师:从今天起,我们将学习有机化合物的知识。有机化合物与人类的生活有密切的关系,在衣、食、住、行、医疗、能源、材料、科学技术及工农业生产等领域中都起着重要作用。迄今为止已经超过2000万种。有机物不仅数量很多,而且分布极广。例如刚才图片中涉及的常见燃料:汽油、煤油、柴油;建材中的木材、黏合剂、涂料、油漆;日用品中的塑料、橡胶、纤维、清洁剂;食物中的营养素——糖类、油脂、蛋白质等都是有机化合物。
师:具体认识有机化合物,请大家阅读课文思考:有机物的组成元素有哪些?
生:除碳外,常有氢、氧,有时含有氮、硫、卤素和磷等。
师:仅含有碳和氢两种元素的有机物称为烃。
(动画)由“碳”“氢”两个字的底部偏旁组成“烃”。
师:今天学习最简单的烃——甲烷。
推进新课
板书:一、甲烷的结构
(通过全体学生的探究练习引入甲烷的结构)
[探究问题1
师:请画出碳原子和氢原子的结构示意图。(找一名学生板演)
生:
[探究问题2
已知甲烷仅由碳、氢两种元素组成,其中质量分数w(C)=75%,w(H)=25%。请同学们推出甲烷的化学式。
师:知道了元素组成和各元素的质量分数,怎样求出有机物的化学式呢?
生1:应该充分利用w(C)=75%,w(H)=25%这个条件。
师:怎么使用呢?
生2:只要假设出甲烷的质量,就可以了。
师:请大家按照讨论的思路,列出解题的过程。
(多媒体展示)
解:因为C的摩尔质量是12 g·mol-1,H的摩尔质量是1 g·mol-1。
设取甲烷100 g,则C的质量是100×75%=75 g,H的质量是100×25%=25 g
所以:n(C)/n(H)==1/4
师:碳、氢原子个数之比为1∶4,你能否从碳、氢原子的结构解析,推出甲烷的化学式吗?
(学生积极思考讨论,教师找一名同学总结讨论结果)
所以甲烷的化学式:CH4。
师:甲烷的化学式为CH4,那么甲烷的分子式和电子式怎样书写呢?
生:因为碳原子有四个价电子,欲形成八个电子的稳定结构,需要形成四对共用电子才能达到八个电子的稳定结构;氢原子核外有一个电子,欲形成两个电子的稳定结构,需要形成一对共用电子才能达到两个电子的稳定结构。
生:一位同学板演,其余同学在下面练习。
板书:甲烷的分子式:CH4
甲烷的电子式:
师:如果甲烷电子式中的每一对共用电子用一条短线替代后将变成什么样子呢?
生:(在练习本上画,得出结果)
师:这种用短线表示一对共用电子的图式叫结构式。那么上述结构式表示甲烷分子的真实构型吗?
[探究问题3 甲烷分子的空间构型可能有哪几种情况?(学生讨论)
生:讨论结果是可能有两种结构——平面正方形结构和正四面体结构。
师:究竟甲烷的空间结构是怎样的呢?请看甲烷分子的球棍模型和比例模型。
(实物展示)甲烷分子的球棍模型和比例模型:
生:相互传看两种模型,观察、体会甲烷的空间结构中碳原子和氢原子之间的相对位置关系。
师:经过科学实验证明甲烷分子的结构是正四面体结构,碳原子位于正四面体的中心,4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点上(键角是109°28′)。
师:这样看来甲烷的结构式并不能代表其真实的空间构型,我们称之为平面结构式,其立体结构式可用下图表示,但是为了简便起见,一般只写有机物的平面结构式。
师:结构决定性质,甲烷的分子结构决定其具有怎样的化学性质呢?
板书:
二、甲烷的性质
1.甲烷的物理性质
(动画模拟)池沼中有沼气
师:(看动画思考)沼气(主要成分是甲烷)有什么物理性质?
生:甲烷是无色、无臭的气体,比空气轻,极难溶于水。
师:甲烷是天然气、沼气(坑气)和石油气的主要成分。(天然气中按体积计,CH4占80%—97%)
[探究问题4]
师:由甲烷的化学式和相对分子质量,你能否求出在标准状况下甲烷的密度呢?(学生练习计算)
生:密度是0.717 g·L-1(标准状况)
师:由甲烷的化学式中各原子的连接方式和成键情况解析,你能否预测甲烷的化学性质呢?
[探究实验5把甲烷通入盛有高锰酸钾酸性溶液的试管中,观察紫色的高锰酸钾溶液是否褪色?
(动画模拟)甲烷通过高锰酸钾酸性溶液的动画。
师:从实验中可知溶液颜色没有变化,说明甲烷与高锰酸钾不发生反应。通常情况下,甲烷稳定,如与强酸、强碱和强氧化剂等一般不发生化学反应。是否甲烷与其他物质在任何条件下都不发生化学反应呢?(学生阅读教材回答)
生:在特定条件下甲烷能与某些物质发生化学反应,如可以燃烧和发生取代反应等。
板书:2.甲烷的化学性质:
(1)甲烷的氧化反应
(实验)点燃甲烷,燃烧,火焰呈淡蓝色。分别用干燥小烧杯和沾有澄清石灰水的小烧杯罩在火焰上。
(生观察)干燥的小烧杯内有无色液体生成,沾有澄清石灰水的小烧杯内石灰水变浑浊。
师:从燃烧产物可以得到什么启示?请写出这个反应的化学方程式。
生:可以证明甲烷中含有碳元素和氢元素,化学方程式为
板书:CH4+2O2CO2+2H2O
师:请大家观察这个化学反应方程式与我们以前学习的有什么不同?是什么原因呢?
生:(观察、思考后回答)方程式中间用“”(箭头)而不是用“====”(等号),这主要因为有机物参加的化学反应往往比较复杂,多有副反应发生,故不用等号。
板书:(2)甲烷的取代反应
【演示实验】P55科学探究,观察发生的现象。(由现象讨论后得出结论)
【生观察】没有光照的试管不变化;光照后的试管壁上出现油滴,试管内的液面上升,气体颜色略微变浅。(色变浅、出油滴、水上升、有白雾、石蕊变红)
师:说明CH4和Cl2的混合气体在光照下发生了化学反应;量筒壁上出现油滴,说明反应中生成了新的油状物质;试管内液面上升,说明随着反应的进行,试管内的气压在减小,即气体总体积在减小。
(动画模拟)学生观看甲烷与氯气发生取代反应的教学动画
上述反应没有到此终止,CH3Cl与Cl2继续依次反应。
师:甲烷分子里的氢原子是被氯原子逐步取代的,共生成五种物质,四种取代产物。我们称这种反应为取代反应。请大家由刚才的动画思考,什么是取代反应呢?(学生很有兴趣地大胆猜测、估计,试探说出取代反应的含义)
板书:有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应叫做取代反应。
师:CH4的四种氯的取代产物都有什么性质呢?请填写下表。
投影:
化学式 CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4
常温状态
名称(俗名)
溶解性
用途
师:CH4的四种氯的取代产物都不溶于水,在常温下,CH3Cl是气体,其他三种都是液体,CHCl3和CCl4是重要的有机溶剂。这些产物都属于卤代烃。
师:我们以前学习过置换反应,置换反应与取代反应有什么区别和联系呢?请思考讨论后填写下表。
投影:
取代反应与置换反应的比较表
取代反应 置换反应
可与化合物发生取代,生成物中不一定有单质 反应物、生成物中一定有单质
反应能否进行受催化剂、温度、光照等外界条件的影响较大 在水溶液中进行的置换反应遵循金属或非金属活动顺序
分步取代,很多反应是可逆的 反应一般单向进行
【知识拓展】
板书:3.甲烷的受热分解
在隔绝空气的情况下,加热至1 000 ℃,甲烷分解生成炭黑和氢气。
CH4C+2H2
师:氢气是合成氨和合成汽油等的工业原料;炭黑是橡胶和染料的工业原料。
【例1】 甲烷分子是以C原子为中心的正四面体结构,而不是正方形的平面结构,理由是( )
A.CH3Cl只代表一种物质 B.CH2Cl2只代表一种物质
C.CHCl3只代表一种物质 D.CCl4是非极性分子
师:这是一个涉及甲烷分子结构的问题,需要一定的空间想象能力。
生1:CH3Cl和CHCl3只代表一种物质是毫无疑问的。由于CH4不论是正四面体,还是平面正方形结构,其一氯代物CH3Cl和三氯代物CHCl3都只有一种:
A、C两项不足以成为CH4是正四面体结构的理由,不可选。
生2:不论CCl4是平面正方形,还是正四面体结构,D中CCl4确实是非极性分子, D项也不能成为CH4是正四面体结构的理由,所以不可选。问题出在B中CH2Cl2只代表一种物质上,好像理由不很充分啊?
生3:可以考虑用反证法。若CH4分子的结构是正方形,则CH2Cl2的结构有以下两种可能:
二者是不是同一种物质呢?答案是否定的。理由有两个:①二者不能完全重合在一起;②前者是非极性分子,而后者是极性分子。可见CH2Cl2不是平面结构,因而是四面体结构,故推知CH4分子为正四面体结构,B项可选。
答案:B
师:可见,灵活多变的思考方法,结合图形解析,对解题有很大帮助。
【例2】 氯仿可作局部麻醉剂,常因保存不慎而被空气氧化,产生剧毒气体——光气(COCl2):
2CHCl3+O22COCl2+2HCl
(1)上述反应_____________(填选项符号,下同)。
A.属于取代反应B.不属于取代反应
(2)为防止事故发生,在使用前检验氯仿是否变质可选用的试剂是_____________。
A.NaOH(aq) B.AgNO3(aq)
C.HCl(aq) D.水
E.湿润的蓝色石蕊试纸 F.湿润的无色酚酞试纸
师:联系生活实际的试题是一种常见题型,它们以实际生活为背景,往往具有更大的生命力。我们应该以不变应万变,认真解析题意,得出正确答案。如何解答本题呢?
生1:可以直接使用概念判定法:题中有机物分子CHCl3变成COCl2的反应,可认为CHCl3中的1个H原子和1个Cl原子被1个O原子代替了,符合取代反应(“某些”被“其他”代替)的概念,属于取代反应。
生2:可以使用假设判定法:若有COCl2生成,则必有HCl生成。B、E可检验出是否有HCl生成:用B检验时出现白色沉淀,用E检验时试纸变红色。
答案:(1)A (2)BE
【例3】 若要使0.500 mol CH4完全和Cl2发生取代反应,且生成的四种氯代物的物质的量相同,试求所需Cl2的物质的量。
师:本题属于计算型试题,文字描述很少,内涵非常丰富。在解题时要多读题,认真揣摩题意,准确找到切入点,方能少犯错误。请大家讨论,应该如何解决本题?
生1:可设所生成的四种氯代物的物质的量均为x,然后写出四个反应的化学方程式,则:
CH4+Cl2CH3Cl+HCl
x x x
CH4+2Cl2CH2Cl2+2HCl
x 2x x
CH4+3Cl2CHCl3+3HCl
x 3x x
CH4+4Cl2CCl4+4HCl
x 4x x
n(CH4)=4x=0.500 mol,x=0.125 mol
n(Cl2)=x+2x+3x+4x=10x=1.25 mol
师:这是本题的常规解法,比较容易想到,还有没有其他做法?
生2:我有巧解的方法,解析CH4与Cl2的取代反应,得出如下规律:每1 mol Cl2可取代CH4分子中的1 mol H原子。则:
n(Cl2)=n(被取代的H原子)=0.500 mol×(×1+×2+×3+×4)=1.25 mol
答案:1.25 mol
师:非常好,可见好的方法可以简化解题过程,提高解题速率和正确性,但是必须是在已经掌握基本做法的基础上才能做好。
课堂小结
本节课我们开始了对有机物的学习,认识到甲烷的正四面体立体结构和它的几个重要化学性质:氧化反应、取代反应、受热分解反应,学习中重点应对甲烷和Cl2的取代反应加以理解,当然也要树立结构和性质紧密相关的观点。
布置作业
P64 1、2 P65 3
板书设计
第一节 最简单的有机化合物——甲烷
一、甲烷的结构
甲烷的分子式:CH4
甲烷的电子式:
二、甲烷的性质
1.甲烷的物理性质
2.甲烷的化学性质:
(1)甲烷的氧化反应
CH4+2O2CO2+2H2O
(2)甲烷的取代反应
有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应叫做取代反应。
3.甲烷的受热分解
CH4C+2H2
活动与探究
1.查阅资料了解“西气东输”的有关知识,认识甲烷在工农业生产和人民生活中的重要作用。
2.调查沼气在农业生产中的作用,了解我国沼气的使用历史和现状。
3.用橡皮泥、木棒等代用品制作甲烷等常见烷烃的简易模型,并让学生对自己的作品进行评价。在活动中加深学生对空间模型的认识,同时也教给学生学习有机物分子结构的简单方法。
参考练习
1.近年来,北京市部分公交车使用天然气作为燃料,这样做的主要目的是( )
A.加大发动机动力 B.降低成本
C.减少对空气的污染 D.减少二氧化碳的排放量
答案:C
2.实验室里可按下图所示的装置干燥、储存气体R,多余的气体可用水吸收,则R是 ( )
A.NO2 B.HCl C.CH4 D.NH3
答案:D
3.沼气是一种能源,它的主要成分是CH4,0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2和H2O时,放出445 kJ热量,则下列热化学方程式正确的是( )
A.2CH4(g)+4O2(g)====2CO2(g)+4H2O(l);ΔH=+890 kJ·mol-1
B.CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(l);ΔH=+890 kJ·mol-1
C.CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(l);ΔH=-890 kJ·mol-1
D.CH4(g)+O2(g)====CO2(g)+H2O(l);ΔH=-890 kJ·mol-1
答案:C
4.在光照条件下,将等物质的量的甲烷和氯气混合充分反应后,得到产物物质的量最大的是( )
A.CH3Cl B.CHCl3 C.CCl4 D.HCl
答案:D
5.下列叙述错误的是( )
A.点燃甲烷前不一定要事先验纯
B.甲烷点燃能放出大量的热,所以是一种气体燃料
C.煤矿的矿井要注意通风和严禁烟火,以免发生爆炸事故
D.甲烷可用来制炭黑和氢气
答案:A
6.由某气体发生装置导出的气体为甲烷、一氧化碳、氢气中的一种,下列判断正确的是( )
A.将气体通入KMnO4溶液,溶液颜色无变化,该气体一定是甲烷
B.在导管口点燃该气体,火焰呈浅蓝色,用干燥的冷烧杯罩在火焰上方,杯壁有水滴产生,该气体一定是甲烷
C.点燃该气体,火焰呈浅蓝色,用沾有澄清石灰水的冷烧杯罩在火焰上方,烧杯壁上有白色物质产生,该气体一定是甲烷
D.若上述B、C的现象均能出现,则可判断该气体一定是甲烷
答案:D
7.煤矿的开采过程中,有时会溢出瓦斯(主要成分是甲烷),当空气中甲烷的体积分数达到5%—15.4%时,遇到明火就会发生爆炸,因此矿井中需要不断地通风换气,以预防瓦斯爆炸。当甲烷与空气中的氧气恰好完全反应时,产生的爆炸最为强烈,此时甲烷的体积分数约为(空气中约含有1/5体积的O2)( )
A.2.5% B.7.5% C.9.1% D.10%
答案:C
8.用于制造隐形飞机的某种物质具有吸收微波的功能,其主要成分为,它属于( )
A.无机物 B.烃 C.离子化合物 D.有机物
答案:D
9.如下图,某气体X可能由H2、CO、CH4中的一种或几种组成。将X气体燃烧,把燃烧后生成的气体通过A、B两个洗气瓶。试回答下列问题:
(1)若A洗气瓶的质量增加,B洗气瓶的质量不变,则气体X是____________________。
(2)若A洗气瓶的质量不变,B洗气瓶的质量增加,则气体X是____________________。
(3)若A、B两个洗气瓶的质量都增加,则气体X可能是____________________。
答案:(1)H2(2)CO(3)CH4(或H2、CO的混合物,或H2、CH4的混合物,或CO、CH4的混合物,或H2、CO、CH4的混合物)
10.甲烷在一定量的氧气中不完全燃烧时,除了生成CO2和H2O外,还有CO生成。现有0.1 mol CH4,在一定量O2中不完全燃烧,将反应后所得物质通过足量Na2O2,并在电火花持续作用下不断反应,最终得到标准状况下的气体2.464 L。求反应中生成CO和 CO2的物质的量之比。
答案:设反应生成CO2的物质的量为x,则生成CO的物质的量为0.1 mol-x。
2CO2 — O2 2H2O — O2
x x 0.2 mol 0.1 mol
在该条件下CO全部被吸收,无气体放出。
所以有:x+0.1 mol=2.464 L/22.4 L·mol-1 x=0.02 mol
n(CO)=0.1 mol-0.02 mol=0.08 mol
n(CO)∶n(CO2)=0.08 mol∶0.02 mol=4∶1第2课时
三维目标
知识与技能
1.掌握元素的金属性和非金属性随原子序数的递增而呈现周期性变化的规律。
2.通过实验操作,培养学生实验技能。
过程与方法
1.自主学习,自主归纳比较元素周期律。
2.自主探究,通过实验探究,培养学生探究能力。
情感、态度与价值观
培养学生辩证唯物主义观点:理解量变到质变规律。
要点提示
教学重点
元素的金属性和非金属性随原子序数的递增而呈现周期性变化的规律。
教学难点
探究能力的培养。
教具准备
多媒体课件、实物投影仪,试管、烧杯、胶头滴管、砂纸、镁带、铝片、试管夹、火柴、酒精灯,酚酞试液、1 mol·L-1盐酸、1 mol·L-1 AlCl3溶液、3 mol·L-1 NaOH溶液、3 mol·L-1 H2SO4溶液、1 mol·L-1 MgCl2溶液。
教学过程
导入新课
师:(微笑)请同学们回忆我们上节课所学的内容:
1.元素原子核外电子排布规律有哪些?
2.元素的原子半径、主要化合价是如何随原子序数的递增而呈现周期性变化的?
学生回答
多媒体课件展示:
元素原子核外电子排布规律、原子半径和化合价随原子序数的递增而呈现周期性变化的规律
推进新课
师:上节课我们已经知道了元素原子的电子层排布、原子半径和化合价都呈现周期性变化。元素的金属性和非金属性是元素的重要性质,它们是否也随原子序数的递增而呈现周期性的变化呢?这节课,我们就以第三周期元素为例,通过化学实验来判断元素的金属性强弱。
板书:1.第三周期元素性质变化规律
请2—3名学生回答,之后教师总结。
多媒体播放:金属性强弱判断依据
1.金属与H2O或与酸反应难易程度。
2.置换反应。
3.最高价氧化物对应水化物碱性强弱。
【实验一】 Mg、Al和水的反应
1.分别取一小段镁带、铝条,用砂纸去掉表面的氧化膜,放入2支小试管中,加入2—3 mL水,并滴入2滴酚酞溶液。观察现象。
过一会儿,分别用酒精灯给2支试管加热至沸腾,并移开酒精灯,再观察现象。
师:(手拿试管)在教室里走动,让每个学生更好地观察实验现象。
生1:未加热时,Mg、Al与H2O不反应,没有什么明显现象。
生2:加热到沸腾之后,Mg带表面有小气泡生成,且镁带表面有红色出现。而Al在加热之后,也没有什么明显变化。
师:同学们回答得很好,请据你的观察,填写好下表。
多媒体展示:
表(一)
Na Mg Al
与冷水反应 现象
化学方程式
与沸水反应 现象 Mg带表面有气泡;Mg带表面变红
化学方程式 Mg + 2H2O====Mg(OH)2↓+ H2↑
结论 Na与冷水剧烈反应,Mg只能与沸水反应,Al与水不反应
师:通过上述实验,我们看出Al不与H2O反应,但是,Al可以和稀盐酸反应。那么,Mg、Al与稀盐酸的反应,又有什么联系和区别呢
【实验二】Mg、Al和酸的反应
取一小段镁带和一小片铝,用砂纸除去它们表面的氧化膜,把镁带和铝片分别放入两支试管,再各加入2—3 mL稀盐酸观察现象。
生1:镁带与稀盐酸反应很剧烈:镁带上下翻滚,有大量的气泡产生。
生2:铝片也很容易与稀盐酸反应,放出大量的气泡,但是,明显没有镁与稀盐酸反应剧烈。
师:好,同学们观察得比较仔细,语言组织得也较好。根据刚才两位同学的发言及你自己的观察,请填写好下表。
多媒体展示:
表(二) Mg、Al与稀盐酸反应比较
Mg Al
现象 反应迅速,放出大量的H2
反应方程式 Mg+2HCl====MgCl2+H2↑
结论 Mg、Al都很容易与稀盐酸反应,放出H2,但Mg比Al更剧烈
师:不知道同学们注意到没有,在做Mg、Al与H2O、稀盐酸反应之前都先用砂纸去掉它们表面的氧化膜,请同学们思考,这是什么原因?
生1:因为Mg、Al都比较活泼,在空气中存放时,很容易形成一层致密的氧化膜:MgO、Al2O3,而这两种氧化物都难溶于H2O,所以与H2O反应前要除去,以免干扰实验。
生2:MgO、Al2O3膜难溶于H2O,但易溶于酸,所以在反应前也应除去,防止影响实验。
师:很好,下面我们就来通过实验比较一下未去氧化膜的镁、铝与酸反应的情况:
[知识拓展]
表面有氧化膜的Mg、Al与稀盐酸反应比较:截取一小段镁带、一小片铝,分别放入2支试管,各滴入2—3 mL稀盐酸,观察。
(可以让一学生来完成本实验)
生1:Mg带放入稀盐酸后,一开始无气泡,后来,气泡越来越多,直至Mg带被反应完。
生2:Al片放入稀盐酸,过一会儿,才慢慢产生少量气泡,之后,气泡越来越多,直至Al片被反应完。
师:为什么刚开始都没有立即产生H2呢?
生:因为盐酸必须先和MgO、Al2O3反应之后,Mg、Al才能与酸反应。
师:前面我们研究了Na、Mg、Al单质与H2O、酸反应的情况。下面,我们再来研究氢氧化物的性质。
[知识拓展]
【实验三】 Mg(OH)2的性质
取一支试管,加入2 mL 1 mol·L-1 MgCl2溶液,再逐滴加入3 mol·L-1 NaOH溶液,把生成的白色沉淀分盛在两支试管中,分别加入3 mol·L-1 NaOH溶液、稀盐酸观察,完成下表:
多媒体展示:
表(三) Mg(OH)2的性质
加入NaOH 加入稀盐酸
现象 沉淀溶解
反应方程式 Mg(OH)2+2HCl====MgCl2+2H2O
结论 Mg(OH)2能溶于盐酸,不能溶于氢氧化钠
【实验四】 Al(OH)3的性质
取一支试管,加入1 mol·L-1 AlCl3溶液,加入3 mol·L-1NaOH溶液至产生大量的Al(OH)3白色絮状沉淀,把Al(OH)3沉淀分别盛放于2支试管中,然后,向2支试管中分别加入1 mol·L-1稀盐酸和6 mol·L-1NaOH溶液,观察现象。
生1:加入稀盐酸时,Al(OH)3逐渐溶解,最终沉淀完全消失,溶液变得澄清。
生2:加入NaOH溶液时,Al(OH)3絮状沉淀也逐渐减少,最终完全消失,溶液变得澄清。
师:(微笑)很好,请同学们讨论:Al(OH)3既能溶于盐酸,又能溶于NaOH,说明了什么?
师:巡视,倾听学生的讨论,并不时加入讨论。
生1:Al(OH)3与稀盐酸反应,属酸碱中和反应,Al(OH)3显碱性。
师:(启发)NaOH是强碱,与Al(OH)3反应生成盐和水。
生2:NaOH属于强碱,而Al(OH)3能溶于NaOH,说明Al(OH)3可能显一定的酸性,Al(OH)3?是Al2O3对应的水化物,若Al(OH)3显酸性,则说明Al也可能表现出一定的非金属性。
师:很好,由此我们可以看出Al虽是金属元素,但也表现出了一定的非金属性。
请同学们完成下表:
多媒体展示:
表(四) Al(OH)3的性质
加入NaOH 加入稀盐酸
现象
反应方程式 Al(OH)3+NaOH====NaAlO2+2H2O
结论 Al(OH)3既能溶于NaOH,也能溶于稀盐酸
师:从上面几个实验,我们已经了解了Na、Mg、Al与H2O或者与酸反应的难易,知道了NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3的性质,请大家在此基础上完成下表。
表(五)
Na Mg Al
单质与水(或酸)反应
最高价氧化物对应水化物 NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3
碱性强弱比较 NaOH 强碱 Mg(OH)2 中强碱 Al(OH)3 弱碱
结论 随着原子序数的递增,金属性Na> Mg> Al
【例1】X、Y、Z三种元素的原子具有相同的电子层数,而Y的核电荷数比X大2,Z的核电荷数比Y多4,1 mol X单质跟足量的酸起反应能置换出1 g氢气,这时X变为与氖原子相同电子层结构的离子,根据上述条件,试回答:
(1)X、Y、Z的元素符号依次为___________、___________、___________。
(2)X、Y最高价氧化物对应水化物跟Z的气态氢化物的水溶液反应的离子方程式分别为①______________________,②______________________。
师:请大家分析如何求解。
生:由“1 mol X单质跟足量的酸起反应能置换出1 g氢气”可以知道X显+1价,又由“X变为与氖原子相同电子层结构的离子”可以知道,X为钠元素,由此可以确定Y为铝、Z为氯。
(多媒体展示2—3位同学的练习)
师:本题确定X是关键,定量关系:2X—H2不要找错,离子反应方程式写好之后,要注意检查两个守恒:质量守恒、电荷守恒。
答案:(1)Na Al Cl
(2)①OH-+H+====H2O ②Al(OH)3+3H+====Al3++3H2O
师:请同学们回忆一下,如何来判断元素的非金属性强弱?
生1:非金属元素单质与H2化合的难易程度。
生2:气态氢化物的稳定性。
生3:最高价氧化物对应水化物的酸性。
多媒体展示:元素非金属性判断依据
师:请同学们看教材P16科学探究3,之后完成下表:
Si P S Cl
气态氢化物化学式 SiH4 PH3
单质与H2化合的条件 高温 磷蒸气与H2能反应 加热
对应水化物或最高价氧化物 H2SiO3 HClO4
酸性强弱 弱酸 中强酸 最强含氧酸
结论
师:从以上对第三周期元素的分析比较中,同学们能得出什么结论?
生:从左到右金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。
板书:Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl
师:如果我们对其他周期元素性质进行研究,我们也可以得出与此相同的结论。
板书:2.同周期元素性质递变规律
从左右
金属性逐渐减弱、非金属性逐渐增强
板书:3.元素周期律
(1)定义:元素的性质随原子序数的递增而呈现周期性变化的规律,叫元素周期律。
师:根据前面的学习,请同学们思考:“引起元素性质周期性变化规律的实质是什么?”
生:讨论。
生1:原子序数的递增。
生2:电子层数排列的变化。
师:元素周期律的实质既不是原子序数递增,也不是电子层数的变化,而是“原子核外电子排布的规律性变化”。
板书:元素周期律的实质:
(2)核外电子排布的周期性变化。
【例2】 运用元素周期律分析下面的推断,其中错误的是( )
A.铍(Be)的氧化物对应的水化物可能具有两性
B.砹(At)为白色固体,HAt不稳定,AgAt感光性很强
C.硫酸锶(SrSO4)是难溶于水的白色固体
D.硒化氢(H2Se)是无色、有毒,比H2S稳定的气体
生1:选B。虽然砹(At)的性质教材没有介绍,但是,它属于卤族元素,根据元素周期律我们可以推出
砹应该是有色的,因为,从氟到碘,单质都是有色的,且颜色逐渐加深。
生2:选D。S、Se同主族,气态氢化物的稳定性从上到下逐渐减弱,所以H2S比H2Se稳定。
师:元素周期律是高考的重点。解题时要充分利用同周期、同主族元素性质的变化规律。A正确,因为铍的性质类似于铝,氧化物可能有两性。C正确,Sr是第ⅡA族元素,其性质类似于Ca、Ba,SrSO4与BaSO4相似,难溶于水。
答案:BD
课堂小结
本节课我们重点讨论了第三周期元素性质随原子序数的递增而呈现出周期性变化的规律,并通过大量事实得出了元素周期律。希望同学们能掌握这种分析问题的方法,培养自己的创新能力。
布置作业
P19 7
板书设计
1.第三周期元素性质变化规律
Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl
2.同周期元素性质递变规律
从左右
金属性逐渐减弱;非金属性逐渐增强
3.元素周期律
(1)定义:元素的性质随原子序数的递增而呈现周期性变化的规律,叫元素周期律。
(2)实质:核外电子排布的周期性变化。
活动与探究
Al(OH)3性质探究
现象 解释或方程式
1.通入CO2
2.加入KOH溶液
3.加入Ba(OH)2
4.加入稀H2SO4
5.加入稀HNO3
结论
参考练习
1.金属还原能力大小主要是由下列哪些因素决定的( )
A.金属原子失去电子的多少 B.1 mol金属失去电子的多少
C.原子失去电子能力的大小 D.1 mol金属与水反应放出氢气的多少
答案:C
2.M、N两种元素的原子,当它们分别获得两个电子形成稀有气体元素的电子层结构时,放出的能量M大于N,由此可知( )
A.M的氧化性小于N B.M的氧化性大于N
C.N2-的还原性小于M2- D.N2-的还原性大于M2-
答案:BD
3.甲、乙两种非金属:①甲比乙容易与H2化合;②甲原子能与乙阴离子发生氧化还原反应;③甲的最高价氧化物对应水化物的酸性比乙的最高价氧化物对应水化物的酸性强;④与某金属反应时甲原子得电子数目比乙多;⑤甲单质的熔沸点比乙的低。能说明甲比乙的非金属性强的是( )
A.只有④ B.只有⑤ C.①②③ D.①②③④⑤
答案:C
4.下列关于元素性质递变规律的叙述错误的是( )
A.O、F、N原子半径依次减小
B.P、S、Cl最高正化合价依次增大
C.Na、Mg、Al原子最外层电子数依次增大
D.Li、Na、K金属性依次增强
答案:A
5.有A、B、C、D四种非金属元素:A、B原子在反应中各结合1个电子,形成稳定的结构,且B-的还原性小于A-的还原性;氢化物稳定性HDA.A、B、C、D B.B、A、C、D
C.A、B、D、C D.B、A、D、C
答案:D
6.能够说明元素A的非金属性比元素B的非金属性强的理由有( )
A.通常条件下,元素A的单质是气态,元素B的单质是固态
B.A、B两元素的原子具有相同的电子层数,且原子半径AC.A的气态氢化物比B的气态氢化物分解温度高
D.A的最高价氧化物对应水化物酸性弱于B的最高价氧化物对应水化物的酸性
答案:BC
7.下列排列顺序错误的是( )
A.原子半径:OH2S>NH3
C.酸性:H3PO4答案:B
8.气态氢化物按稳定性递增顺序排列的一组是( )
A.NH3、HF、PH3、HCl B.SiH4、PH3、HCl、HF
C.SiH4、PH3、H2O、H2S D.CH4、NH3、PH3、HCl
答案:B
9.甲、乙、丙三种溶液各含有一种X-(X-为Cl-、Br-、I-),甲中加淀粉溶液和氯水,则溶液变为橙色,再加丙溶液,颜色无明显变化,则甲、乙、丙依次含有( )
A.Br-,Cl-、I- B.Br-、I-、Cl-
C.Br-,Cl- D.Cl-、I-、Br-
答案:B
10.卤素原子获得电子的能力由强到弱的顺序是______________(填化学式,下同),它们的单质与氢气化合的能力由强到弱的顺序是______________,它们的气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序是____________________________。
答案:F>Cl>Br>I F2>Cl2>Br2>I2 HF>HCl>HBr>HI第2课时
三维目标
知识与技能
1.掌握糖类、油脂、蛋白质在生产、生活中的应用。
2.了解糖类、油脂、蛋白质的存在及来源。
过程与方法
自主学习。通过学生自学,培养学生综合归纳的能力。
情感、态度与价值观
培养学生理论联系实际的能力。
要点提示
教学重点
糖类、油脂、蛋白质的应用。
教学难点
归纳能力、理论联系实际能力的培养。
教具准备
多媒体、实物投影仪。
教学过程
导入新课
师:我们上节课已经学习了糖类、油脂、蛋白质的组成和性质,它们有哪些重要的用途?这节课我们就来学习它们的重要用途。
推进新课
板书:
二、糖类、油脂、蛋白质在生产、生活中的应用
1.糖类物质的主要应用
师:现在我简单地统计一下,看大家一日三餐都吃些什么?
生1:早饭是馒头,中午是米饭,晚饭是烧饼,菜有青菜、牛肉等。
生2:早饭吃了一个面包,喝了一杯牛奶,中午是米饭,晚饭吃的是馒头。菜有豆腐、土豆丝等。
生3:……
师:从我们的同学及其他的调查都可以看出我国居民,包括其他一些国家,食物都是米、面等淀粉及糖类等物质,大约占食物的80%,我们每天的能量也有约75%来自淀粉等糖类物质。
师:那么,同学们可知道淀粉、蔗糖、葡萄糖的存在与来源?有哪些重要用途?
生:葡萄糖,顾名思义,存在于葡萄糖之中,它的用途很广:可以与食盐一起配成生理盐水,供医疗之用,可以直接作为能量物质,还可以用于食品工业等。
师:回答得很好,请同学们回忆一下,葡萄糖分子中含有哪些官能团?能发生哪些反应?
生:醛基(C)、羟基(—OH),可以发生银镜反应、酯化反应等。
师:非常正确,因为葡萄糖中含有醛基,是一种还原性糖,故在制镜工业上可作为还原剂。
师:我们在超市买的白糖、红糖,分别属于哪类糖?它们的来源是否相同?又有什么用途?
生:白糖、红糖都属于双糖,其来源是相同的,都来源于蔗糖,而蔗糖主要存在于甘蔗和甜菜当中。
师:请同学们看书P80,并完成下表:
板书:(1)葡萄糖、果糖、蔗糖的存在与用途
投影:
葡萄糖果糖 蔗糖
存在 甘蔗、甜菜
用途 食品、医疗卫生、合成药物、合成Vc、制镜工业等
师:甘蔗很甜,同学们喜不喜欢吃?
生:喜欢吃!
师:可是,你们听说过因吃甘蔗而致人死亡的事吗?
(多媒体播放:霉变的甘蔗可以致人死亡)
……
师:这些可都是极为惨痛的事件。同学们在学习理论知识时,还要考虑它的用途,而且还要学会辩证地看问题,清洁、卫生的甘蔗可以吃,但是,霉变的甘蔗千万不可食用!
师:看完上篇报道,同学们有什么感想?
生1:太可怕了!以前从来没有听说过。
生2:知识是无穷无尽的,只学习书本上的知识是远远不够的,还要多看报纸、杂志,多了解热点新闻。
生3:要学会理论联系实际,全面看待问题。
师:我们已经知道,淀粉是我国居民的重要食品,淀粉存在于哪些植物中?
生1:含淀粉的粮食作物主要有小麦、大米、玉米。
生2:还有谷子(即小米)、马铃薯、绿豆等。
生3:酒厂酿制酒可以用玉米、马铃薯、小麦等。
师:请同学们来听一个小故事:小明生病了,便秘。到医院之后,医生说,还不太严重,回家多吃些山芋就可以了。这是为什么?
生:我知道,因为山芋中含有大量的纤维素,纤维素可以加强肠胃蠕动,可以预防、治疗便秘,有较好的效果。
师:同学们一定记得,我国古代四大发明,其中有一种发明要用到纤维素,是哪种?
生:造纸!
师:好,请同学看书,完成下表:
板书:(2)淀粉、纤维素的存在与用途
投影:
淀粉 纤维素
存在 植物茎、叶、果皮、棉花、蔬菜等
用途 营养物质、造纸、合成纤维、火药等
[知识拓展]
师:我国居民以大米、小麦为主食,但有些不法商贩掺假、造假,屡屡发生毒大米事件,什么是“毒大米”呢?
(多媒体播放:有毒大米事件报道)
………
【例1】 在医院中,为酸中毒病人输液不应采用( )
A.0.9%氯化钠溶液 B.0.9%氯化铵溶液
C.1.25%碳酸氢钠溶液 D.5%葡萄糖溶液
师:这是一道理论联系实际的问题,如何解析?
生1:选C,因为未听说可以用1.25%碳酸氢钠溶液给病人输液。
生2:我认为可以选B。因为A、D两选项符合实际,可选。而B溶液显酸性,加剧中毒病情。而C正确,碳酸氢钠溶液显弱碱性,可中和酸。
师:解析得很有道理。本题问题就出在B、C上,对于同学们已有的医学知识来说,这是两个陌生的选项,但是,它们的性质已知,一个显碱性,一个显酸性。所以,对于类似问题,一是要认真审题,找出题中关键提示,二是可以利用排除法。本题还可以给我们这样的启示:一是要理论联系实际,二是要关心生活。
答案:B
(多媒体播放:一则减肥广告)
……
师:听了该广告之后,同学们有何感想?大家知道减肥减掉的是什么吗?
生:脂肪!
师:那么,油脂存在于哪里?人体内脂肪真的是越少越好吗?请同学们看书,并结合有关生物学上的知识回答。
生1:大豆、花生、油菜等油料作物含大量油脂。
生2:还有棉花子、核桃等各种植物种子也含油脂。
生3:脂肪对人体也有重要作用:提供能量、保持体温、保护内脏器官等。因此,不能说人越瘦越好。
(多媒体播放:动物世界片段——北极熊)
师:在寒冷的北极,北极熊为什么不易被冻死?
生:因为它们体内有厚厚的脂肪!
师:再如,在我国东北的原始森林中,冬眠的狗熊,为什么一冬天可以不吃不喝?
生:也是由于狗熊体内已贮存了大量脂肪的缘故。
师:好,请同学们看书P81,油脂的作用。
板书:2.油脂的主要应用
[知识拓展](多媒体播放:毒猪油事件)
【例2】 下列关于油脂的叙述不正确的是( )
A.油脂属于酯类 B.油脂没有固定的熔沸点
C.油脂是高级脂肪酸的甘油酯 D.油脂都不能使溴的四氯化碳溶液褪色
生1:A正确,油脂是脂肪和油的总称,属于酯类化合物;B正确,油脂属于混合物,无固定的熔沸点;C正确,油脂都是高级脂肪酸和甘油形成的酯;D错,因为油中含有不饱和双键,可以使溴的四氯化碳溶液褪色。
师:很好。本题考查的是油脂、酯的概念,同时考查了它们的结构。要会区分脂、酯的不同与相似之处。
师:夏天到了,同学们喜欢吃冰激凌,冰激凌中的奶油是怎么回事?它们成分是什么?是和牛奶一样属蛋白质,还是和油一样属于脂肪?请同学们看书P81。
板书:3.蛋白质的主要应用。
(多媒体播放:一、灵儿氨基酸广告片段;二、东阿阿胶浆)
师:看了这两则广告后,你认为厂家宣传得有没有道理?看书P81讨论,并完成下表:
投影:
油脂 蛋白质
存在 禽蛋,奶,动物毛、皮,蚕丝
主要用途 食用、提供人体能量、保持体温、保护内脏等
(多媒体播放:生命的起源)
【例3】下列叙述不正确的是( )
A.酶是一种蛋白质
B.所有的蛋白质遇到浓硝酸都变黄
C.人工合成的具有生命活力的蛋白质——结晶牛胰岛素是中国科学家在1965年合成的
D.可以用灼烧法来鉴别蛋白质。
生1:A正确,酶是一类特殊的蛋白质;C正确,D正确,因为蛋白质在灼烧时产生类似于烧焦羽毛的气味,可以用来鉴别蛋白质。利用排除法,我认为选B。
师:蛋白质是生命的基础,没有蛋白质就没有生命,也就没有丰富多彩的世界。要记住一些重要科学史实或发现,例如C选项;不是所有的蛋白质遇到硝酸都变黄,只有分子内含有苯环的蛋白质遇浓硝酸才可变黄。
答案:B
课堂小结
本节课我们学习了糖、油脂、蛋白质的重要用途。这些物质与我们生活有密切联系,同学们要能利用所学的知识为生活服务,避免做类似毒大米、毒猪油事件的牺牲品。
布置作业
P83 6、7
板书设计
二、糖类、油脂、蛋白质在生产、生活中的应用
1.糖类物质的主要应用
(1)葡萄糖、果糖、蔗糖的存在和用途
(2)淀粉、纤维素的存在与用途
2.油脂的主要应用
3.蛋白质的主要应用
活动与探究
查找资料,了解小麦、大米、玉米的营养成分及对人体的作用
小麦 大米 玉米
主要营养成分/%
对人体作用
结论
参考练习
1.一次性餐具目前最有发展前景的是( )
A.瓷器餐具 B.淀粉餐具 C.塑料餐具 D.纸木餐具
答案:B
2.蔬菜、水果中富含纤维素,纤维素被食入人体后的作用是( )
A.为人体内的化学反应提供原料
B.为维持人体生命活动提供能量
C.加强胃肠蠕动,具有通便功能
D.人体中没有水解纤维素的酶,所以纤维素在人体中没有任何作用
答案:C
3.在试管中加入10%的氢氧化钠溶液1 mL,然后滴入2%的硫酸铜溶液2—3滴,稍加振荡,加入某病人的尿液,在酒精灯火焰上加热至沸腾,出现砖红色沉淀。该实验现象证明了该人尿液中含有的物质是( )
A.尿酸 B.蛋白质
C.葡萄糖 D.氯化钠
答案:C
4.下列说法正确的是( )
A.碳原子间以单键相连的烃是烷烃 B.所有糖类物质都有甜味
C.油与脂肪属于甘油酯 D.葡萄糖与果糖互为同分异构体
答案:CD
5.某些氨基酸在人体中不能合成,必须从食物中补给,这样的氨基酸有多少种( )
A.8种 B.12种
C.20种 D.21种
答案:A
6.生命起源的研究是世界性科技领域的一大课题,科学家认为生命起源的第一层次是产生与硝基化合物可能是同分异构体的物质,这类物质是( )
A.糖 B.氨基酸 C.醇 D.羧酸
答案:B
7.葡萄糖发酵过程中可得一种产物叫乳酸:C6H12O6 2C3H6O3,乳酸的结构简式为CH3CH(OH)COOH。试推断乳酸不具有的性质是( )
A.与强碱反应生成盐,又能与醋酸反应生成酯
B.能和银氨溶液发生反应
C.1 mol乳酸与足量金属Na反应生成1 mol H2
D.一定条件下能自身发生反应
答案:B
8.下列各组物质中,均能发生水解反应的是( )
A.氨基酸与蛋白质 B.淀粉与纤维素
C.蛋白质与麦芽糖 D.蔗糖与葡萄糖
答案:BC
9.已知葡萄糖在乳酸菌的催化作用下,可以生成乳酸,其分子式是C3H6O3。
(1)写出葡萄糖转化为乳酸的化学方程式:_________________________________。
(2)无色透明的乳酸溶液能使紫色石蕊溶液变红色;能够在加热、浓硫酸作催化剂的条件下与乙酸进行酯化反应,则:
①乳酸中含有的官能团的符号和名称是:_________________________。
②若乳酸中还含有一个甲基(—CH3),则乳酸的结构简式为_____________。
(3)写出下列化学方程式:
①钠与乳酸的反应:______________________________________。
②乳酸与乙酸的酯化反应:________________________________。
答案:(1)C6H12O62C3H6O3
(2)①羧基(—COOH)和羟基(—OH) ②CH3—CH2OH—COOH
(3)①CH3—CHOH—COOH+2Na
②CH3—CHOH—COOH+CH3—COOH
10.燃烧法是测定有机化合物分子式的一种重要方法。
现在完全燃烧0.1 mol某烃,燃烧产物依次通过如图所示的装置,实验结束后,称得甲装置增重10.8 g,乙装置增重22 g。求该烃的分子式,并写出其所有同分异构体的结构简式。
解:设该烃的分子式为CnHm,图中装置甲是利用浓硫酸的吸水性吸收该有机化合物燃烧所产生的水,浓碱液吸收二氧化碳,所以甲、乙装置增加的质量就是该有机化合物燃烧所产生的水和二氧化碳的质量。
CnHm+(n+)O2nCO2 + H2O
1 n m/2
0.1 mol 10.8 g/18 g·mol-1
解得:n=5,m=12
所以该有机化合物的分子式是C5H12。
结构简式有:CH3CH2CH2CH2CH3、
习题详解
1.D 解析:淀粉是多糖,葡萄糖属于单糖;蔗糖属于双糖,纤维素属于多糖,所以,A、B都错。淀粉和纤维素都属于多糖,但是,相对分子质量不等,所以,也不是同分异构体。
2.A 解析:葡萄糖属于单糖,不能水解。
3.B 解析:不加糖不等于食品中不含糖,因此,该叙述不清楚,有误导消费者的嫌疑。
4.D 解析:油中含有不饱和键,可以使溴水褪色。
5.D 解析:葡萄糖、果糖不能再水解;蛋白质含有C、H、O、N、S、P等元素;糖类不都是高分子化合物。
6.C 解析:植物油的氢化就是将其变为脂肪。
7.C 解析:葡萄糖和蔗糖既不是同分异构体,也不是同系物。
8.(1)C (2)先加入氢氧化钠中和过量的酸,之后再加银氨溶液
9.(1)未成熟的苹果中含有淀粉,成熟后的苹果中含有二糖或单糖。
(2)用碘水来检验。
(3)油脂在热的碱性溶液中易溶。
(4)点燃(闻其气味)
10.3.7 t
11.略第二节 元素周期律
从容说课
本节包括三部分内容:原子核外电子的排布、元素周期律、元素周期表和元素周期律的应用。
原子核外电子的排布规律,是元素周期律的实质。考虑到新课改的要求,本部分内容难度有所降低,只是介绍了电子层的概念,对于排布规律未作介绍,教学时要明确这一点。可以适当地介绍一点排布规律,但不可作太多扩展,不能由此而增加学生的负担。
教学时,可把教材给出的1—20号元素的核外电子层排布,以He、Ne、Ar为例,让学生推出简单的规律即可。
元素周期律的教学是本节重点。教学时,切忌照本宣科,让学生机械记忆,要引导学生从已学过的碱金属元素、卤族元素等知识入手,根据实验探究,推出元素性质变化规律。教材中表格比较多,要让学生自己动手归纳填写。重在指导分析、推理过程,从中培养学生的分析能力、归纳能力、自主学习能力。
对于元素周期表、周期律的应用,要让学生自己看书,认真领会教材图19所包含的?内容。?
本节是本章的核心内容,教学时不可盲目求快,要以学生理解、掌握为目标。
第1课时
三维目标
知识与技能
1.以1—20号元素为例,了解元素原子核外电子的排布规律。
2.掌握元素原子半径和主要化合价随原子序数的递增而呈现出的周期性变化规律。
过程与方法
1.归纳法、比较法。
2.培养学生抽象思维能力。
情感、态度与价值观
培养学生勤于思考、勇于探究的科学品质。
要点提示
教学重点
元素的原子半径和主要化合价随原子序数的递增而变化的规律。
教学难点
原子核外电子的排布。
教具准备
实物投影仪、多媒体。
教学过程
导入新课
师:我们已经知道,原子是由原子核和核外电子所构成的,电子围绕着核做高速运动。H原子核外只有一个电子,运动的情况是比较简单的。但是,在含有多个电子的原子中,电子运动情况就很复杂。如何研究微观粒子——电子的这种复杂运动呢?人们提出了以下观点。
推进新课
多媒体播放:电子核模型示意图
(教材1-7图片)
板书:第二节 元素周期律
一、原子核外电子的排布
1.电子层:不同的能量区域
师:请同学们认真观察图1-7这个示意图,它表示了什么样的含义
生1:这种示意图是一种层状的结构,一层一层的。
生2:中间有一个原子核,各层颜色不一样。
生3:层与层之间的距离不一样。
师:同学们观察得比较仔细、全面,在多电子的原子中,各个电子的能量是不相同的,因此,它们运动的区域也是不相同的。我们把电子在不同区域的运动,称为电子层,就好像示意图中一层一层的。层与层之间是不连续的。
用n表示电子层,n=1、2、3、4…7或者用K、L、M、N、O、P、Q表示。
K表示第一层;L表示第二层……
师:请同学们仔细看书,体会、思考,电子在各层能量高低顺序是什么?与离核远近有什么联系?
生1:离核越近,能量越低,离核越远,能量越高。
生2:电子能量,K师:既然我们认为核外电子是分层排布的,在排布时,电子是如何进入各电子层的呢?——科学研究证明:电子总是尽可能地先从能量低的内层排起,当一层充满后,再排下一层,即是按照从能量低的电子层到能量高的电子层依次排列的。
师:请同学们认真观察表12,结合初中有关知识以及前面已学过的碱金属元素、卤族元素的原子结构示意图,努力找出其排布规律。
生1:第一层排满可以排2个电子;第2层排满排8个。
生2:由碱金属原子结构示意图可知第3层排满排18个。
生3:最外层(除K层外)最多不超过8个。
师:同学们从有限的几种元素原子结构示意图推出的规律很正确。
板书:2.核外电子排布规律
1.核外电子依据能量高低分层排布,离核越近能量越低,离核越远,能量越高。
2.电子层可以用K、L、M、N、O、P等表示。
3.最外层(除K为2外)电子数最多不超过8。
[知识拓展]
4.次外层电子数最多不超过18。
5.倒数第3层不超过32。
6.每层电子容纳数,最多不超过2n2。
师:这些规律可归纳为以下三点:
板书:(1)分层排布
(2)按能量由低到高排布
(3)其他规律
【例1】根据教材P13表12以及下列条件写出元素名称和元素符号,并画出原子结构示意图,把结果填在表中。
(1)A元素原子核外M层电子数是L层电子数的1/2。
(2)B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍。
(3)C元素原子的L层电子数与K层电子数之差是电子层数的2.5倍。
(4)D元素原子的次外层电子数是最外层电子数的1/4。
编号 A B C D
元素符号
元素名称
原子结构示意图
生1:因为M层上有电子,所以,L层上已经排满8个电子。又因为M层电子数是L层电子数的1/2,所以A为硅元素。
生2:因为最外层最多排8个电子,次外层电子数只能为2个,所以,B元素为硼元素。
生3:可以列方程求解,设L层上有X个电子,电子层数为Y,则有:
X-2=2.5Y
讨论:Y=1时,X=4.5(舍去)
Y=2时,X=7
Y=3时,X=9.5(舍去)
所以,C元素为氟元素。
生4:最外层最多排8个电子,当为8时,为氖元素;当为4时,次外层上电子数为1,舍去。
师:解本题时,要求对原子核外电子的排布规律非常熟悉,有时结合数学知识进行分析讨论。
答案:Si B F Ne 硅 硼 氟 氖
师:我们已了解了核外电子排布的基本规律,那么,元素的性质与核外电子的排布有什么联系呢?好,下面请同学们看书P13,把这个表填写好。
师:巡视,检查学生填表情况。
板书:二、元素周期律
1.电子层排布的周期性变化
师:在分析研究上表的基础上,请同学们完成下表。
投影:
表(一) 随原子序数的递增,原子核外电子排布变化的规律性
原子序数 电子层数 最外层电子数 稀有气体原子最外层电子数
1—2
3—10
11—18
结论 随着原子序数的递增,元素原子的最外层电子排布呈现周期性变化
师:请同学们回答(并投影学生填表情况)
生:我认为,随着原子序数的不断增加,元素原子最外层电子排布呈现规律性的变化。
原子序数3→10(8种元素),最外层电子数1→8
原子序数11→18(8种元素),最外层电子数也是从1→8。
师:(追问)能否把这种“规律”性的变化叙述得再清楚一点呢?
生:(讨论)
这种规律,是经过一定数目的元素种类之后,重复出现的,可以把它称作“周期性”变化的规律。
师:很好!就好像我们常用“星期”来计时间一样,每7天为一个周期,对元素来说,就是随原子序数递增,每隔一定数目的原子最外层电子数出现周期性变化的规律。
多媒体播放:“周期”的含义
师:元素的原子半径和元素的化合价是否也随原子序数的递增呈现周期性变化呢?
板书:2.原子半径的周期性变化
生:分析教材P14—P15表,我们可以归纳出元素的原子半径随原子序数的递增,呈现周期性变化。
板书:原子半径从大小
3.化合价的周期性变化
根据教材内容,请同学们讨论,完成下表。
表(二) 随原子序数的递增,化合价变化的规律
原子序数 最高正价或最低负价的变化
1—2 +1
3—10 +1+4+5 -4-1
11—18 +1+4+5+7 -4-1
结论 随着原子序数的递增,元素化合价也呈现周期性变化
板书:(1)正价+1+7
(2)负价-4-1
【例2】 下列各组元素中,按最高正价递增顺序排列的是( )
A.C、N、O、F B.K、Mg、C、S
C.F、Cl、Br、I D.Li、Na、K、Rb
生:思考、讨论。
生:选A、B。因为C、N、O、F和K、Mg、C、S这两组,最外层电子数都是依次增多,所以最高正价依次递增;C、D两组中都属同族元素,最高正价相同。
师:由于元素的最高化合价在数值上一般等于最外层电子数,我们可以通过比较各原子最外层电子数的大小来确定化合价的高低。A项中虽然最外层电子数依次增多,但由于F没有正价,因而选B。
刚才同学们的思路是正确的,但规律之外还有特殊情况,需要同学们特别记忆。
课堂小结
本节课我们学习了元素原子核外电子的排布规律,学习了元素化合价随原子序数的递增而呈现周期性变化的规律。重点是理解其变化规律,为我们后面的学习打下基础。
布置作业
多媒体展示作业:
下列各题中的物质均由核电荷数为1—10的元素组成。请按下列要求填写化学式:
(1)只有2个原子核和2个电子构成的分子是______________。
(2)1个最外层有5个电子的原子和3个只有1个电子的原子结合的分子是______________。
(3)1个最外层有4个电子的原子和2个最外层有6个电子的原子结合的分子是____________。
(4)由3个最外层是6个电子的原子结合而形成的分子是______________。
(5)由2个原子核10个电子结合而成的分子是______________,由5个原子核10个电子结合而成的分子是______________。
答案:(1)H2 (2)NH3 (3)CO2 (4)O3 (5)HF CH4
板书设计
第二节 元素周期律
一、原子核外电子的排布 二、元素周期律
1.电子层:不同的能量区域 1.电子层排布的周期性变化
2.核外电子排布规律 2.原子半径的周期性变化:原子半径从大小
(1)分层排布 3.化合价的周期性变化
(2)按能量由低到高排布 (1)正价从+1→+7
(3)其他规律 (2)负价从-4→-1
活动与探究
元素周期表中前七周期元素种类如下:
周期 一 二 三 四 五 六 七
元素种类 2 8 8 18 18 32 32
请分析周期表中各周期元素种类数据,预言第八周期最多可能含有的元素种类数为( )
A.18种 B.32种 C.50种 D.64种
答案:C
参考练习
1.(2006江苏高考,9)X、Y、Z是3种短周期元素,其中X、Y位于同一族,Y、Z处于同一周期。X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍。Z原子的核外电子数比Y原子少1。下列说法正确的是( )
A.元素非金属性由弱到强的顺序为ZB.Y元素最高价氧化物对应水化物的化学式可表示为H3YO4
C.3种元素的气态氢化物中,Z的气态氢化物最稳定
D.原子半径由大到小的顺序为Z>Y>X
答案:AD
2.根据中学化学教材所附元素周期表判断,下列叙述不正确的是( )
A.K层电子为奇数的所有元素所在族的序数与该元素原子的K层电子数相等
B.L层电子为奇数的所有元素所在族的序数与该元素原子的L层电子数相等
C.L层电子为偶数的所有主族元素所在族的序数与该元素原子的L层电子数相等
D.M层电子为奇数的所有主族元素所在族的序数与该元素原子的M层电子数相等
答案:C
3.短周期的三种元素分别为X、Y和Z,已知X元素的原子最外层只有一个电子,Y元素原子的M电子层上的电子数是它的K层和L层电子总数的一半,Z元素原子的L电子层上的电子数比Y元素原子的L电子层上的电子数少2个。则这三种元素所组成的化合物的化学式不可能是( )
A.X2YZ4 B.XYZ3 C.X3YZ4 D.X4Y2Z7
答案:A
4.下列叙述正确的是( )
A.两种微粒,若核外电子排布完全相同,则其化学性质一定相同
B.凡单原子形成的离子,一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布
C.两原子如果核外电子排布相同,则一定属于同种元素
D.不存在两种质子数和电子数均相同的阳离子和阴离子
答案:CD
5.核电荷数为l—18的元素中,下列叙述正确的是( )
A.最外层只有1个电子的元素,一定是金属元素
B.最外层只有2个电子的元素,一定是金属元素
C.原子核外各层电子数相等的元素,一定是金属元素
D.核电荷数为17的元素的原子容易获得1个电子
答案:CD
6.若aAm+与bBn-的核外电子排布相同,下列关系式正确的是( )
A.b=a-n+m B.b=a-n-m
C.离子半径Am+答案:B
7.两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等,则在周期表的前10号元素中,满足上述关系的元素共有( )
A.1对 B.2对 C.3对 D.4对
答案:B
8.某元素X最高价含氧酸的相对分子质量为98,且X的氢化物的化学式不是H2X,则下列说法正确的是( )
A.X的最高价含氧酸的化学式可表示为H3XO4
B.X是第二周期VA族元素
C.X是第二周期ⅥA族元素
D.X的最高化合价为+4
答案:A
9.下列说法正确的是( )
A.非金属元素R所形成的含氧酸盐(MaROb)中的R元素必定呈现正价
B.只有非金属能形成含氧酸或含氧酸盐
C.除稀有气体外的非金属元素都能生成不同价态的含氧酸
D.非金属的最高价含氧酸都具有强氧化性
答案:A
10.下列各组中,所含元素是按最高正化合价由高到低,最低负化合价绝对值由低到高顺序排列的是( )
A.Na、Mg、Al B.F、O、N
C.N、O、F D.S、P、Si
答案:D
11.元素X的最低负化合价和最高正化合价代数和等于4,X可能是( )
A.C B.Si C.S D.Be
答案:C第2课时
三维目标
知识与技能
1.帮助学生认识和体会海水资源开发和利用中的意义和作用。
2.揭示化学与可持续发展的重要关系。
3.树立资源保护意识及合理开发意识。
4.初步培养自主查阅资料的能力。
过程与方法
1.自主学习,培养学生自学能力。
2.活动探究,通过了解海洋资源的类型、海水资源的开发及利用现状,培养学生归纳能力、比较能力。
情感、态度与价值观
1.帮助学生树立节约资源、爱护环境、变废为宝等意识。
2.通过金属矿物以及海水资源的开发利用两个专题,使学生热爱自然,热爱化学。
要点提示
教学重点
了解化学方法在海水资源开发中的作用。
教学难点
海水资源的合理开发及综合应用
教具准备
多媒体、投影仪、电教器材:视频展示台(包括录像)、实物投影仪、挂图、标本等
教学过程
导入新课
放映录像(或幻灯片):海水资源介绍→提出问题:利用海水资源,要解决哪些问题?→呈现录像(或幻灯片):海水淡化装置→实验演示(原理分析)→多媒体呈现:海水化学资源概况→问题探究:海水提溴、海带中I-检验→实验→研讨:自然资源的开源节流。
生:阅读课本,归纳、总结
师:课前布置任务,搜集海水资源开发资料→小组汇报→提出海水淡化装置设想(包括原理分析)、海水提溴、海带中I-检验→相互评价→研讨:自然资源的开源节流。
生1:思考问题,归纳整理。
生2:原理分析。
板书:二、海水资源的开发利用
1.水资源的利用
(1)淡化
(2)循环利用
2.制备化工产品
(1)镁
(2)溴
(3)钾
3.树立资源保护意识及合理开发的思路
【例1】 据报道,1999年7月2日在河北省沧州市歧口附近海域发生面积400 km2的赤潮,以酱紫色为主;同日12点天津海域也发生25 km2赤潮;7月3日上午9时,河北沧州、天津赤潮面积已扩大至1 500 km2。去年在广东、香港海域、渤海湾均出现了更大面积的赤潮。赤潮是指在一定条件下,海域中的某些生物在短时间内大量繁殖或聚集的现象,常使海水变红、褐色。赤潮生物主要是甲藻、硅藻,也包括一些原生动物、细菌等。赤潮是一种严重的海洋灾害,不仅污染环境,而且对海洋养殖业构成极大威胁。请根据以上资料完成下列问题:
从化学因素、环境因素方面,分析赤潮发生的原因。
从生物学原理上分析,赤潮生物大量繁殖会对其他海洋生物产生哪些不良影响?
如何防治赤潮?
师:本题以“赤潮”这一环境问题为切入点,利用所给的材料,联系生物、化学、地理等学科知识,考查学生有关的知识及能力。各科考查的知识内容如下:生物:光合作用;呼吸作用;赤潮生物产生的毒素对人体及其他生物的影响作用;有关的生态知识(如:食物链,非生物及生物因素对生物的影响作用,种内、种间斗争等);藻类植物。 化学:排入海水中的氮盐和磷盐。 地理:地理位置,地理条件。环保:水体富营养化。考查的能力包括:获取信息的能力,对知识的理解及迁移能力,理论联系实际的能力,分析综合能力及创造性思维能力。本题属于基础知识、基本能力综合型。题目比较新颖,考查的知识网络清晰,对能力的要求较多且较高,综合性强,解题有较大的思考空间,题目难度较大。
答案:(1)地理条件:春夏季节,雨过天晴,风和日丽,洋流缓慢,水温较高,易发生赤潮。去年和前年渤海发生大规模的赤潮,就与这些气候、地理条件有关。
(2)生物因素:赤潮生物(主要是甲藻、硅藻)大量繁殖。
(3)化学因素:海水中的营养盐(主要是氮盐和磷盐)以及一些微量元素、有机物的存在直接影响着赤潮生物生长、繁殖和代谢,这些化学因素是赤潮生物形成和发展的基础。
(4)环境因素:由于环境污染日益加剧,农业生产施肥灌溉,冲刷出来的废水中含有氮和磷;通常工业废水中含有有机物、重金属、无机盐;生活废水中也含有大量有机物、营养盐氮和磷,这些废水常未经处理就源源不断地流入江河,最后流入大海。使得大海中氮和磷的含量过剩,造成海水的富营养化,赤潮生物大量繁殖起来。所以,环境污染造成的海水水体富营养化是赤潮发生的根本原因。
对赤潮生物大量繁殖的现象,要充分考虑到它们与其他生物或非生物的相互影响作用(即要考虑到生存斗争的问题)。这样才能比较全面地概括出赤潮对海洋的生物的危害。这种危害主要以下几种方式:(1)施放毒素,在水中的鱼、虾、贝等生物吞食这些产生毒素的赤潮生物后,会引起中毒死亡。即使没有死亡,当这些沉积毒素的海产品被误食也会引起人体或其他生物体中毒而产生危害。
赤潮的危害:
(1)有些赤潮生物能向体外分泌黏液,妨碍海洋生物的滤食和呼吸,重者会窒息死亡。
(2)赤潮生物大量消耗氧气,造成水体溶解氧减少,影响海洋生物的生存。
(3)大面积的赤潮挡住阳光,影响海洋植物的光合作用,破坏食物链。
赤潮对海洋生物既然会造成巨大危害,我们就应该想办法对赤潮进行预防和治理。
赤潮的防治:
(1)建立完善的赤潮监管系统,及时发现赤潮,采取防范措施。
(2)控制污染:减缓或扭转海水富营养化。
(3)喷洒化学药品直接杀死赤潮生物,或喷洒凝聚剂,使生物粘在一起,沉降到海底。
(4)机械方法:可通过机械设计把赤潮海水吸到船上进行过滤,把赤潮生物分离。
(5)用围栏把赤潮发生区围隔起来,避免扩散、污染其他海域。
【例2】 一位遇上海难的水手,随着木排在海上漂流。他用完了淡水,感到异常口渴,但他不喝海水,因为他知道喝海水会致命。理由是( )
A.海水有苦涩味,根本喝不下去
B.海水中含有多种盐,能使肠胃腐烂致人死亡
C.海水中有许多微生物,有些微生物能致人死亡
D.海水会造成水分从血液和组织内脱离出来,进入肠胃中,使人脱水死亡
师:解答本题应从海水组成这一化学问题和海水对人体的生理活动有什么影响这一生物问题入手加以解释。海水是由氯化钠等多种成分组成的混合物。很多人都有过误喝海水的经历,所以观点A、B、C不正确。人体内氯化钠的含量约0.9%,海水中盐的含量要高很多。因此,饮用海水后,会因渗透压的不同导致脱水,造成死亡。命题人从教会学生“学会生存”的角度考查了相关的化学知识。
答案:D
二、活动建议
1.开展协作学习
提出课题,例如,金属元素在自然界中的存在、分布;金属资源的开发;金属冶炼;人类冶炼和使用金属的历史;金属资源的回收和再利用;海洋资源的类型;海水资源的开发及利用现状;海水淡化的现状及前景;自然资源和可持续发展的关系。这些课题为广大同学提供了丰富的研究性学习的机会,完全可以让学生在课余就以上全部或部分问题开展研究性学习,通过查找资料、进行专家访谈或进行研讨等活动,既有利于达成本节学习目标,又调动了学生学习的主动性、积极性,同时还锻炼了能力并增强了学生的社会意识和社会责任感。
2.组织科学探究
(1)为什么不同金属的冶炼方法不同?
冶炼金属的实质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。由于不同的金属离子得到电子的能力不同,所以冶炼的方法不同。
(2)金属活动顺序与金属冶炼
金属活动性顺序表中,金属的位置越靠后,越容易被还原,用一般的还原方法就能使金属还原;金属的位置越靠前,越难被还原,最活泼金属只能用最强的还原手段来还原。
金属的活动顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au
金属原子失电子能力 强→弱
金属离子得电子能力 弱→强
主要冶炼方法 电解法 热还原法 热分解法
(3)为什么人类使用铁器比使用铜器晚?
金属使用的先后与金属冶炼的难易有关。
(4)海水提溴和海带中I-检验
海水提溴只要符合原理即可;I-检验,提出问题讨论:很多氧化剂都可以氧化I-,用H2O2有什么好处?(颜色变化明显)
三、问题交流
1.目前海底矿藏资源的勘探和开采技术还不够成熟,要投入实用更面临许多课题。除了成本比陆地高以外,还存在破坏生态环境等问题。有资料表明,开采海底矿藏作为一个产业将在2010年至2030年才能形成。
2.废旧金属资源的再生利用肩负着提供新资源、改善环境和保护人类生存条件等任务,是一项利在当代、功在千秋的社会性公益事业。通过查阅有关资料,帮助学生树立节约资源、爱护环境、变废为宝等意识。
课堂小结
这节课我们学习了海水资源的开发和利用,通过学习,我们知道:海水是一个巨大的资源宝库,从海水中我们可以提取许多重要的化工产品,同学们要努力学习,掌握先进的科学技术,让海水更好地造福人类。
布置作业
P93 5、6
板书设计
二、海水资源的开发利用
1.水资源的利用
(1)淡化
(2)循环冷却
2.制备化工产品
(1)镁
(2)溴
(3)钾
3.树立资源保护意识及合理开发意识
活动与探究
查阅资料,写篇小论文:海水资源简介。
参考练习
1.镁粉在焰火、闪光粉、鞭炮中是不可少的原料。工业上制造镁粉是将镁蒸气在某种气体中冷却,有下列气体:①空气、②CO2、③Ar、④H2、⑤N2,其中可作为冷却气体的是( )
A.①和② B.②和③ C.③和④ D.④和⑤
答案:C
2.用H2、C、CO分别与等质量的氧化铜在高温下反应,使CuO中Cu全部还原出来,消耗H2、C、CO的质量比为( )
A.1∶1∶1 B.1∶3∶14 C.1∶6∶14 D.2∶1∶2
答案:B
3.下列说法正确的是( )
A.有些活泼金属如铝可作还原法的还原剂
B.用电解NaCl溶液的方法来冶炼金属钠
C.可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝
D.回收废旧金属,可以重新制成金属或它们的化合物
答案:AD
4.热还原法冶炼金属的反应一定是( )
A.氧化还原反应 B.置换反应
C.分解反应 D.复分解反应
答案:A
5.下列金属中,既可用热分解法又可用电解法制备的是( )
A.Fe B.Cu C.Al D.Ag
答案:D
6.有0.4 g铁的氧化物,用足量的CO在高温下将其还原,把生成的全部CO2通入到足量的澄清石灰水中,得到0.75 g固体沉淀物。这种铁的氧化物的化学式为( )
A.FeO B.Fe2O3 C.Fe3O4 D.Fe4O5
答案:B
7.古代的“药金”外观与金相似,常误以为是金子。冶炼方法如下:将碳酸锌、赤铜(Cu2O)、木炭混合加热至800 ℃得金光闪闪的“药金”。
(1)“药金”的主要成分是_______________。
(2)有关冶炼的化学方程式是_______________、_______________、_______________。
答案:(1)Zn、Cu (2)ZnCO3ZnO+CO2↑ 2ZnO+C2Zn+CO2↑
2Cu2O+C====4Cu+CO2
习题详解
1.制取金属单质和非金属单质的反应原理相同:都是利用氧化还原反应的原理。不同点是:制备金属单质是用还原剂把金属阳离子还原为金属单质,而制备非金属单质,是利用氧化剂把非金属阴离子氧化为非金属单质。
例如:制备Fe
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
在这个反应中,就是利用CO作为还原剂把铁从铁矿石中还原出来。
而制备Br2
2KBr+Cl2====Br2+2KCl
在这个反应中,就是利用氧化剂Cl2把Br-氧化成Br2
2.SnO2 + 2C====Sn+2CO
氧化剂 还原剂
WO3 + 3H2====W+3H2O
氧化剂 还原剂
2PbS + 3O2====2PbO+2SO2
还原剂 氧化剂
UF4 + 2Mg====U+2MgF2
氧化剂 还原剂
2Au(CN)-2 + Zn====2Au+
氧化剂 还原剂
3.2[2CuCO3·Cu(OH)2]+3C====6Cu+7CO2↑+2H2O;氧化还原反应
解析:根据题意,写出反应物和生成物,配平即可。
4.(1)NaOH,过量 (2)过滤 (3)盐酸 (4)MgCl2Mg+Cl2↑
解析:根据题中的信息可知:①应是一种沉淀剂,因为,不能引入其他的杂质,所以,应为NaOH。同理,试剂②只能为盐酸。
5.(1)从海水中提取溴
①2Br-+Cl2====Br2+2Cl-
②Br2+SO2+2H2O====4H++2Br-+SO2-4
③2Br-+Cl2====Br2+2Cl-
实验室提取碘
2H++2I-+H2O2====I2+2H2O
由上述事实我们可得出结论:氧化性:Cl2>Br2>SO2;H2O2>I2
(2)①2Br-+Cl2====Br2+2Cl-
②不反应
③2I-+Cl2====I2+2Cl-
④不反应
6.(1)Al2O3+2NaOH====2NaAlO2+H2O
(2)NaAlO2+CO2+2H2O====Al(OH)3↓+NaHCO3
(3)2Al(OH)3Al2O3+3H2O
(4)2Al2O34Al+3O2↑
第(4)步消耗能量最多。
7.55.0%
8.略
9.(1)有气泡产生。
(2)加入铁粉。活泼性较强的金属可以把Cu置换出来。
(3)可用电解的方法来获得铜。
10.(1)TiO2+2Cl2+2C====TiCl4+2CO
(2)2Mg+TiCl4Ti+2MgCl2
在稀有气体环境中可防止Mg的氧化第一章 物质结构 元素周期律
本章规划
物质结构、元素周期律是中学化学重要理论组成部分,是中学化学教学的重点,也是难点。新教材把本章内容作为必修2的第一章,足以体现了它的重要性。
本章包括三节内容:第一节:元素周期表;第二节:元素周期律;第三节:化学键。
根据新课标要求及新课改精神,必修内容要求学生具备化学学科的基本知识,具备必需的学科素养。新教材的安排,正好体现了这一要求。三节内容,都属于结构理论的基础知识,学生只有具备这些知识,对结构理论才能有初步的了解,也才有可能进一步学习选修内容。新教材在这部分内容的编排上,打乱了原有的知识体系。
第一节:元素周期表。首先介绍周期表,给学生以感性认识,然后简略地介绍了周期表的形成过程,逐步引入主题——现行的周期表。既让学生了解了科学家探索的过程,也有利于学生掌握这些知识。其间穿插碱金属元素、卤族元素等知识,使抽象的内容具体化,便于学生归纳总结,形成规律,为第二节元素周期律打下基础。
第二节:元素周期律。新教材在初中学习的基础上,直接给出了1—20号元素核外电子排布,删去“电子云”等一些抽象的概念,降低了学习难度,然后,以第三周期为例,或以实验,或以给出的图表,让学生动手推出结论,体现了学生的参与意识。
第三节:化学键。以NaCl、HCl为例介绍了离子键、共价键的知识,简明扼要,学生理解难度并不大。教学时,可以多举典型实例,使抽象问题具体化,以帮助学生巩固概念。
教学时要充分利用教材上所提供的图表,引导学生归纳、总结、推理、探究,切忌照本宣科,给出现成的结论。通过本章学习,力求让学生体会理论对实践的指导作用,使学生在结构理论的指导下,更好地为以后的学习服务。
课时安排
第1节 元素周期表 2课时
第2节 元素周期律 3课时
第3节 化学键 2课时
复习课 2课时
第一节 元素周期表
从容说课
元素周期表是元素周期律的具体表现形式,学生只有在了解周期表的结构之后,才有基础根据周期表来学习周期律,因此新教材首先介绍周期表。
本节包括三部分内容。
第一部分介绍元素周期表。教材从学生已经熟悉的著名化学家门捷列夫入手,首先介绍了门捷列夫发现并完善周期表的过程,直到呈现给学生现在的周期表,不仅给出了周期表的结构,更培养了学生发展的观点,虽是开头寥寥数语,但作用是巨大的。之后,介绍了周期表的周期、族;最后介绍了碱金属元素、卤族元素、氧族元素等知识,与前面学过的知识相对应。
教学时可以充分利用挂图、多媒体技术,充分发挥学生的积极主动性,让学生动手数、用眼看、动脑记,形成印象。
第二部分是元素的性质与原子结构。教材是以Na、Cl所在的碱金属元素族、卤族为例,借助实验、图表、引导学生推断出性质与原子结构的关系。
第三部分介绍的是核素。核素的概念,对于学生进一步学习很重要:从分子→原子的内部结构,使学生对微观世界的认识产生了一个飞跃。教学时,应充分利用教材提供的现代医学上有关同位素应用的素材,帮助学生了解核素的概念。
第1课时
三维目标
知识与技能
1.初步掌握周期表的结构。
2.初步掌握元素性质与原子结构的关系。
过程与方法
1.引导学生自主学习:认识周期表的结构。
2.自主探究:探究ⅠA族元素原子结构与性质的关系。
情感、态度与价值观
1.通过化学史的学习,培养学生勇于创新、不断探索的科学品质。
2.使学生树立“科学技术是不断发展变化的”唯物主义观点
要点提示
教学重点
1.周期表的结构。
2.碱金属元素的原子结构与性质的关系。
教学难点
碱金属元素的原子结构与性质的关系。
教具准备
多媒体,三脚架、酒精灯、石棉网、镊子、小刀、滤纸、火柴、玻璃片、蓝色钴玻璃、小烧杯、酚酞试液、Na、K等。
教学过程
导入新课
(多媒体播放)门捷列夫事迹介绍
师:同学们,你们知道门捷列夫吗?他的伟大成就是什么?
生(齐声):知道!他是俄国伟大的化学家,他的伟大成就在于绘出了元素周期表,发现了元素周期律。
师:非常正确!这节课我们就来学习元素周期表。
推进新课
板书:第一节 元素周期表
师:结合刚才我们观看的门捷列夫事迹介绍,请同学们看书,并思考。
1.门捷列夫开始是按照什么原则来排列元素的?
2.现在的周期表编排的依据是什么?
3.哪种依据更科学呢?
生:(看书、讨论)
生1:一开始,门捷列夫对元素排列的依据是元素的相对原子质量。
生2:现在编排的依据是核电荷数。
生3:以核电荷数为依据更科学些。
师:关于第3个问题,学习完本节内容之后,我们就会得出答案。
(多媒体播放:元素周期表)
(多媒体播放: 各数字的含义)
(播放:原子组成示意图)
师:初中我们已知道原子的组成。知道原子是不显电性的,现在又出现了“原子序数”,它们之间有没有关系呢?关系怎样?
师:把学生分成三组:分别数一下Na、C、O三种原子中的质子数、电子数。
生:它们之间有关系:原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数。
板书:原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数
师:(指幻灯片——元素周期表):请同学们认真分析、研究这张表看看:
(1)它有什么排列规律?有什么特点?
(2)有多少横行,多少纵行?
(3)每横行、纵行所含的元素种类是否相同?
生:(讨论)
师:(巡视)倾听同学们的意见。
生1:表排列比较乱——长短不一,而且表中各元素颜色也不一样。
生2:有7个横行,18个纵行。
生3:每横行、纵行所含的元素种类有的相同,有的不相同。
师:同学们观察得很仔细。现在请同学们看书并思考:什么叫周期?什么叫族?表中A、B、O的含义是什么?
板书:一、元素周期表
[知识拓展]
多媒体播放:Ⅷ族、零族介绍
【例1】 国际无机化学命名委员会在1989年作出决定,把长式周期表原先的主、副族及族号取消:从左至右改为第1—18列。碱金属族为第1列,稀有气体为第18列。按这个规定,下列说法不正确的是( )
A.第15列元素的最高价氧化物为R2O5 B.第2列元素中肯定没有非金属元素
C.第17列元素的第一种元素无含氧酸 D.第16、17列元素都是非金属元素
生1:A正确。因为按1—18列排列时,第15列则为原来的第ⅤA族:含N元素,最高价氧化物为N2O5。
生2:B正确。第2列为原第ⅡA族,无非金属元素。
生3:C正确。第17列为卤族元素,第一种元素为F,无含氧酸。
生4:D错。第16列为原ⅥA族,84号(Po)为金属元素。
师:同学们分析得很好,据题中所给信息,对周期表族序号重新排列,但内容不变,因此,要熟悉原周期表结构,在原表中分析各选项是否正确。
答案:D
【例2】(经典回放)有人认为在元素周期表中,位于ⅠA族的氢元素,也可以放在ⅦA族,下列物质能支持这种观点的是( )
A.HF B.H3O+ C.NaH D.H2O2
生1:选C。若把H元素放在ⅦA,即卤族元素中,则H元素的某些性质应与Cl、F等元素相似,即H元素的化合价应为-1,支持这种观点的只有C。因为在NaH中 H呈现-1价。
师:这位同学是直接利用信息,综合分析得出结论的,还有没有其他方法?
生2:我是利用排除法选C的。在选项A、B、D中,H元素的化合价都相同,故不可能为答案。只有C中H元素为-1价,所以选C。
师:本题属较简单的信息题,利用信息,综合分析,可以求解。但是,有时对信息未理解,或理解不透彻,不妨试一试排除法,因为选择题的特点就是提供了四个选项,利用排除法可简化思考过程,提高正确率。因此,同学们在解题时,要注意训练一题多解。
答案:C
师:在专题1,我们已经学习了Na的性质,现象是本质的反映,宏观是微观的体现。现在让我们从原子结构这一微观角度来研究微观结构与宏观性质的关系。
板书:二、元素的性质与原子结构
师:请同学们看书P5,科学探究,并完成该表。由此可以得出什么结论?
生1:核电荷数从Li→Cs逐渐增多。
生2:最外层电子数都相同为1。
生3:电子层数依次增多,从2层增大到6层。
生4:原子半径逐渐增大。
师:很好!这是我们从微观原子结构分析而得出的结论,现在,我们再通过客观实验,加以分析、研究。
[演示实验①] Na、K在空气中燃烧
引导学生观察,得出结论。
生1:都熔化成银白色的小圆球,但K先燃烧。
生2:通过蓝色钴玻璃观察,火焰颜色不一样。
[演示实验②] Na、K与H2O反应
请两名学生上台,在教师指导下,同时演示K、Na与水的反应。
指导学生观察现象,并写出方程式。
生1:Na、K与H2O反应都很容易,但K更剧烈,在烧杯中发出了“啪”“啪”的响声。
生2:烧杯中滴入酚酞后,颜色都变为红色——有碱性物质生成。
多媒体展示:Na、K性质比较表
表(一) Na、K与O2反应
Na K
现象 易燃烧,火焰呈黄色 易燃烧,透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色
结论 Na、K都易与O2反应,K先燃烧
表(二) Na、K与H2O反应
Na K
现象 (1)钠浮在水面上(2)熔化成银白色(3)在水面四处游(4)溶液呈红色 (1)熔化成银白色(2)小球在水面四处游动(3)溶液呈红色(4)有轻微爆炸
反应方程式 2Na+2H2O====2NaOH+H2↑ 2K+2H2O====2KOH+H2↑
结论 Na、K都易与水反应,但K比Na反应更剧烈
师:请同学们看书P6—P7。(多媒体展示:结论①②)
师:碱金属不仅在化学性质上有很多相似的地方,在物理性质上也有很多相似之处,请同学们根据刚才的实验及表11推导出碱金属物理性质及变化规律。
生1:除Cs外,都是银白色,质地较软,例如,用小刀很容易切割。
生2:密度都较小,但从Li到Cs依次增大(K的密度较特殊)。
生3:熔点低,且熔沸点从Li到Cs,逐渐降低。
师:同学们归纳得很好,指出了规律性的知识。
[知识拓展]
元素金属性强弱判断依据:
1.根据金属单质与水或者与酸反应置换出氢的难易程度。置换出氢越容易,则金属性越强。
2.根据金属元素最高价氧化物对应化水物碱性强弱。碱性越强,则原金属元素的金属性越强。
3.可以根据对应阳离子氧化性强弱判断。金属阳离子氧化性越弱,则元素金属性越强。
【例3】 有某碱金属单质和其氧化物的混合物1.98 g,加入适量的水成为氢氧化物后,得到氢氧化物为2.76 g。求原来混合物中的碱金属的种类,其单质、氧化物的质量各为多少克。
师:题中碱金属是哪种元素?氧化物是什么?相对原子质量知道吗?两种物质的物质的量之比知道吗?请同学们针对这几个问题进行思考、分析。
生1:可以设碱金属为R,其氧化物为R2O,设R的质量为x,R2O的质量为y,然后列方程求解。
师:若是这样假设、求解,可以吗?
生:不可以,这样未知数多,已知条件少,求不出。
师:既然按常规的方法不行,请同学们换一下思维方式,再讨论,如何假设求解?
生2:既然常规假设未知数多,也可以利用极值法求解,这样可以减少所设的未知数。设全是单质时,可以求出R的相对原子质量;再设都是R2O时,又可求出R的相对原子质量。其真实值应在这个范围内,确定了R,则下面利用常规方法就可以求解了。
师:很好,同学们听懂他的分析了吗?好,让我们来共同分析。
分析:(1)设碱金属元素的相对原子质量为Mr,则:
R — ROH
Mr 17+Mr
1.98 g 2.76 g
则有 Mr/(17+Mr)=1.98 g/2.76 g
解之得:Mr=43.15
(2)设全为氧化物,则有:
R2O — 2ROH
(2Mr+16) 2(17+Mr)
1.98 g 2.76 g
则:
解之得:Mr=14.85
所以,该碱金属元素的相对原子质量范围应是14.85<Mr<43.15。
查周期表中相对原子质量的数值可知该碱金属元素为Na或者K。
(3)为Na时,设Na的质量为x,Na2O的质量为y。
Na — NaOH Na2O — 2NaOH
23 40 62 80
x 40x/23 y 80y/62
据题意:
(4)为K时,设K的质量为m,K2O的质量为n。
则K — KOH K2O — 2KOH
39 56 94 112
m 56m/39 n 112n/94
据题意:
答案:(1)当碱金属元素为Na时:m(Na)= 0.46 g,m(Na2O)=1.52 g
(2)当碱金属元素为K时:m(K)=1.64 g,m(K2O)=0.34 g。
课堂小结
本节课是我们学习物质结构理论的开始,请同学们熟记表的结构,通过Na、K性质比较,初步理解原子结构对性质的影响,形成利用实验检验理论是否正确的能力。
布置作业
教材:P11 3、4
板书设计
第一节 元素周期表
原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数
一、元素周期表
二、元素的性质与原子结构
参考练习
1.(2006全国高考理综Ⅰ,7)下列叙述正确的是( )
A.同一主族的元素,原子半径越大,其单质的熔点一定越高
B.同一周期元素的原子,半径越小越容易失去电子
C.同一主族的元素的氢化物,相对分子质量越大,它的沸点一定越高
D.稀有气体元素的原子序数越大,其单质的沸点一定越高
答案:D
2.(经典回放)在周期表中,第三、四、五、六周期元素的数目分别是( )
A.8、18、32、32 B.8、18、18、32
C.8、18、18、18 D.8、8、18、18
答案:B
3.由短周期元素和长周期元素共同组成的族可能是( )
A.0族 B.主族 C.副族 D.Ⅷ族
答案:AB
4.现行元素周期表中已列出112种元素,其中元素种类最多的周期是( )
A.第四周期 B.第五周期
C.第六周期 D.第七周期
答案:C
5.某元素原子的最外电子层上只有2个电子,下列说法正确的是( )
A.该元素一定是金属元素 B.该元素可能是非金属元素
C.该元素可能是第ⅡA族元素 D.该元素一定是稀有气体元素
答案:BC
6.下列单质中,与水或酸反应最剧烈的是( )
A.K B.Na C.Mg D.Al
答案:A
7.按Li、Na、K、Rb、Cs顺序递增的性质是( )
A.单质的还原性 B.阳离子的氧化性
C.原子半径 D.单质的熔点
答案:AC
8.下列叙述正确的是( )
A.在碱金属元素中,所有碱金属的氧化物均属于碱性氧化物
B.由于钠、钾的密度都小于1,所以,碱金属单质的密度都小于1
C.金属锂不能保存于煤油中,金属钾可以保存于煤油中
D.虽然自然界含钾的物质均易溶于水,但土壤中钾含量太少,故需施用钾肥
答案:C
9.填写下列空白:
(1)写出表示含有8个质子、10个中子的原子的化学符号:___________。
(2)周期表中位于第8纵行的铁元素属于第___________族。
(3)周期表中最活泼的非金属元素位于第___________纵行。
(4)所含元素超过18种的周期是第___________、___________周期。
答案:(1) (2)Ⅷ (3)17 (4) 六 七
10.在下表所列各元素组中,除一种元素外,其余都可以按某种共性归属一类。请选出各组的例外元素,并将该组其他元素的可能归属,按所给6种类型的编号填入表内。归属类型为:①主族元素,②过渡元素,③同周期元素,④同族元素,⑤金属元素,⑥非金属元素。
元素 例外元素 其他元素所属类型
(1)S、N、Na、Mg
(2)P、Sb、Sn、As
(3)Rb、B、Te、Fe
答案:(1)N ③ (2)Sn ④ (3)Fe ①第2课时
三维目标
知识与技能
1.使学生认识烷烃同系物在组成、结构式、化学性质上的共同点以及物理性质随着分子里碳原子数目的递增而变化的规律性。
2.使学生掌握饱和链烃、烃基的概念和烷烃的同分异构体的写法及其命名法。
3.通过同系物、同分异构现象的教学,使学生进一步了解有机物的性质和结构间的关系。
4.通过烷烃分子通式的总结推导过程,学会用“通式思想”认识有机物的同系物的组成特征。
过程与方法
1.基本学会烷烃同分异构体的解析方法,能够书写5个碳原子以下烷烃的同分异构体结构简式。
2.从甲烷性质推导到烷烃的性质的过程中,学会从一种代表物质入手掌握同系列有机物性质的方法。
3.通过讲授、讨论、小组合作、学生制作等教学方法和实验条件控制、比较、类比、模拟、抽象、模型等科学方法与逻辑方法,教给学生科学的学习方法。
情感、态度与价值观
1.通过实践活动(模型制作)、探究实验、模型、图表、图片、甲烷、烷烃的多媒体动画等,培养学生关心科学、研究科学和探索科学的精神,激发学生学习化学的兴趣,探索新知识的欲望,且在实验研究中培养求实、进取的优良品质。
2.使学生初步掌握研究物质的方法——结构解析、推测可能的性质、设计实验、观察现象、解析现象、得出结论,再辩证地解析结论的适用范围。
要点提示
教学重点
烷烃的性质,同分异构体概念的学习及同分异构体的写法。
教学难点
同分异构体概念的学习及同分异构体的写法。
教具准备
多媒体、结构模型
教学过程
导入新课
师:请同学回忆甲烷分子的结构特征。
生:碳原子以共价键与四个氢原子相连,键角为109°28′,正四面体构型。
投影:
几种常见有机物分子的结构式
师:在有机物中,有许多物质具有与甲烷相似的结构,如投影中A组物质。也有许多物质结构与甲烷不相似,如投影中B组、C组、D组物质。请同学通过对比找出A组物质在结构上有别于其他几组的特点。
生:(结合投影内容,展开激烈讨论,找出共同点和不同点,由一名学生小结)A组的结构特征是链状,且碳原子之间只有一个共价键。
师:我们将具有上述特点的烃归为一类,称之为烷烃。请同学阅读课本62—63页烷烃概念。
推进新课
板书:一、烷烃的结构和性质
1.烷烃的概念及结构特点
师:烷烃在结构上有何特点呢?其通式可以怎样表示呢?请大家阅读教材思考回答。
板书:烃的分子里碳原子间都以单键互相连接成链状,碳原子的其余的价键全部跟氢原子结合,达到饱和状态,所以这类型的烃又叫饱和烃。由于C—C连成链状,所以又叫饱和链烃,或叫烷烃。
生:由甲烷、乙烷、丙烷的分子式分别为CH4、C2H6、C3H8,可以推出含n个碳原子的烷烃的通式:CnH2n+2(n≥1)
师:观察B组物质,其结构上有何特点呢?
生:碳原子之间以单键相连形成环状化合物。
师:很好,这种烃称之为环烷烃。再观察C、D组有机物的组成,它们是烷烃吗?
生:不是,因为它们的碳原子之间不是以单键相连形成化合物。
师:这种结构我们以后还要专门学习,结合上面的投影内容,甲烷、乙烷、丙烷等都是烷烃,怎样给烷烃命名呢?(学生阅读教材,了解烷烃命名的简单方法)
板书:2.烷烃的习惯命名法
(1)根据分子里所含碳原子数目
碳原子数1—10:用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示。
碳原子数在11以上,用数字来表示,如:十二烷:CH3(CH2)10CH3
(2)相同碳原子数、结构不同时,如:CH3CH2CH2CH3(正丁烷)、(异丁烷)
师:刚才学习的甲烷、乙烷、丙烷等等它们相互之间是什么关系呢?
板书:3.同系物
师:什么是同系物呢?(学生结合刚才的学习内容,先自己总结烷烃的概念,然后阅读教材并比较异同)
板书:结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互相称为同系物。
甲烷、乙烷、丙烷等都是烷烃的同系物。
师:强调“结构相似”和“分子组成上相差一个或若干个CH2原子团”。
师:通过刚才的学习,关于烷烃的知识,你有哪些认识呢?
生:关于烷烃的知识,可以概括如下:
①烷烃的分子中原子间全部以单键相结合,它们的组成可以用通式CnH2n+2表示。
②这一类物质成为一个同系列,互称为同系物,同系物之间彼此相差一个或若干个CH2原子团。
③同系物之间具有相似的分子结构,因此化学性质相似,物理性质则随相对分子质量的增大而逐渐变化。
师:如果在烷烃的分子结构中失去了一个或几个氢原子,剩余部分名称是什么呢?
板书:4.烃基
师:烃分子失去一个或几个氢原子所剩余的部分叫烃基,用“R-”表示;烷烃失去氢原子后的原子团叫烷基,如—CH3叫甲基、—CH2CH3叫乙基;一价烷基通式为 —CnH2n+1
板书:二、同分异构现象和同分异构体
师:请写出C4H10的结构简式。
生:练习写出:
师:同样是C4H10,其结构简式怎么写出两种呢?它们之间有何关系呢?性质是否相同呢?请大家认真阅读教材自学这一内容。
生:它们的名称分别是正丁烷和异丁烷;物理性质不同,异丁烷比正丁烷熔沸点低,密度小。
师:正丁烷和异丁烷虽然组成和相对分子质量相同,但结构不同,造成其物理性质有很大差异。可见,由于碳原子既可形成直链,又可形成支链,所以分子式相同的烷烃,可形成多种不同物质。这种现象称为同分异构现象,这些化合物之间互称为同分异构体。(让学生自己总结同分异构现象和同分异构体的概念,然后阅读教材并比较异同)
板书:1.同分异构现象:化合物具有相同的分子式,但具有不同结构的现象。
2.同分异构体:具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。
师:请写出戊烷所有的同分异构体的结构简式。
生:戊烷有三种同分异构体:
在烷烃的同系物分子里,随着碳原子数目增多,碳原子间的结合方式越复杂,同分异构体的数目越多。
如己烷有5种同分异构体,庚烷有9种,癸烷有75种。
师:同分异构体的书写方法:(以C5H12为例)
(1)先写出最长的碳链:C—C—C—C—C(氢原子及其个数省略了)
(2)写少一个C的直链,把剩下的C作支链加在主链上,依次变动位置。
这两种结构相同,为同一种物质。
(3)写少两个C原子的直链,剩下的2个C作一个支链加在主链上。
但与(2)中为同一种结构,剩下的2个C原子分成2个支链加在主链上。
(4)分别加上氢原子,得三种同分异构体结构式,用系统命名法命名。
【知识拓展】
师:很显然,碳原子多一些,使用正、异、新的命名方法已不能满足需要。随着碳原子数增多,同分异构体的数目也增多。怎么办?这节课我们将学习一种通用的命名法则,从而可以叫出各种烷烃的名称。
师:1892年,在日内瓦召开的国际化学会议上,拟定了有机物系统命名原则,叫做“日内瓦命名法”。它解决了命名的困难,使有机物的命名得到统一。我国一方面采纳“日内瓦命名”原则,同时考虑我国的文字特点,制订有机物的命名法。
板书:三、烷烃的系统命名法
命名步骤:
①选定分子中最长的碳链为主链,并按主链上碳原子的数目称为“某烷”。
②把主链中离支链最近的一端为起点,用阿拉伯数字给主链上的各个碳原子依次编号定位,以确定支链的位置。
③把支链作为取代基,把取代基名称写在烷烃名称的前面,在取代基的前面用阿拉伯数字注明它在烷烃直链上所处的位置,并在数字与取代基名称之间用一短线隔开。
【例1】 2-甲基戊烷
④相同的取代基,将取代基合并起来,用二、三等数字表示,在用于表示取代基位置的阿拉伯数字之间用“,”隔开;如果主链上有几个不同的取代基,就把简单的写在前面,把复杂的写在后面。
【例2】 2,2-二甲基丁烷
【例3】 4-甲基-3-乙基庚烷
师:展示上述有机物分子的球棍模型,你发现了什么问题呢?
生:分子有空间结构,表达时写在平面上,所以选主链时我们要特别注意拐弯碳链的碳原子数。
师:通过自学课文,同学们已基本认识烷烃系统命名的原则。请务必注意“主链长、定位近,相同并、简单前”。下面通过练习熟练掌握命名法则。
投影:1.给下列有机物命名。
生:请有不同见解的学生回答并议论。
师:注意主链最长,支链取近,小基(简单)在前,大基(复杂)在后,所以命名为2,3-二甲基丁烷和5,5-二甲基-4-乙基壬烷是正确的。
投影:2.分别写出下列两种物质的结构简式。
①2,4-二甲基戊烷
②2,2-二甲基-3-乙基庚烷
师:(设问)根据命名步骤,书写时先写主链还是支链?主链上的氢原子什么时候填写较恰当?
(学生练习,教师巡视)
师:给名称写结构式,步骤是先写主链上的碳链,接着根据指定位置写支链,再根据碳的化合价(满足四价),补足主链上各碳的氢原子数。
投影:3.下列有机物命名是否正确?有错的说明错误之处,并纠正。
①4-甲基己烷
②3-甲基-2-乙基戊烷
师:小结:掌握烷烃的系统命名法,能叫出各种烷烃的名称,还能根据它来写结构式,通过命名判断同分异构体书写是否重复,判断不同物质是否属同系物。
(以上内容属于知识拓展部分,供教师选用)
以上学习了甲烷的性质,认识了烷烃的同分异构体概念,烷烃在性质上有什么共同性和差异性呢?
板书:
四、烷烃的通性
(多媒体)常见烷烃的物理性质比较表
名称 结构简式 常温时的状态 熔点/ ℃ 沸点/ ℃ 相对密度
甲烷 CH4 气 -182 -164 0.466*
乙烷 CH3CH3 气 -183.3 -88.6 0.572**
丙烷 CH3CH2CH3 气 -189.7 -42.1 0.585 3***
丁烷 CH3(CH2)2CH3 气 -138.4 -0.5 0.578 8
戊烷 CH3(CH2)3CH3 液 -130 36.1 0.626 2
癸烷 CH3(CH2)8CH3 液 -29.7 174.1 0.730 0
十六烷 CH3(CH2)14CH3 液 18.2 287 0.773 3
十七烷 CH3(CH2)15CH3 固 22 301.8 0.778 0
注:*甲烷的相对密度是-164 ℃时数据
**乙烷的相对密度是-100 ℃时数据
***丙烷的相对密度是-45 ℃时数据
生:阅读常见烷烃的物理性质递变表,总结烷烃的物理性质。
师:烷烃有哪些典型的物理性质呢?请大家讨论、思考回答。
板书:1.烷烃的物理性质:
生:思考、解析表中数据,讨论,并得出一些规律。(由几个同学的表述综合后得出)
(1)熔沸点有规律递变:
a.随碳原子数目增多,熔沸点升高。
师:造成烷烃熔沸点随碳原子数增多而升高的原因是什么呢?
生:组成和结构相似,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔沸点越高。
b.C原子数目相同时,支链越多,熔沸点越低。
师:为什么呢?
生:原因是支链多,分子间排列不紧密,分子间作用力弱。
(2)烷烃的密度随C原子数目增多而增大,但密度均小于1,比水轻。
(3)烷烃均不溶于水,液态烷烃和水混合会分层,且均在上层。
(4)分子里碳原子数等于或小于4的烷烃在常温常压下都是气体,其他烷烃在常温常压下都是液体或固体;
师:烷烃有哪些典型的化学性质呢?与甲烷有何异同呢?
板书:2.烷烃的化学性质:
师:请大家回忆甲烷遇到KMnO4酸性溶液和溴水的现象。
生:不褪色。
师:这说明什么问题呢?
板书:(1)烷烃化学性质较稳定,常温下不和强酸、强碱、强氧化剂等反应,不能使KMnO4酸性溶液和溴水褪色。
师:烷烃都由碳和氢两种元素组成,在空气或氧气中可以燃烧,表现可燃性。
板书:(2)烷烃的可燃性
师:我们知道了烷烃的通式为CnH2n+2,那么能否写出烷烃燃烧的通式呢?
生:CnH2n+2+O2nCO2+(n+1)H2O
师:甲烷可以发生卤代反应,其他烷烃一样可以发生取代反应。
板书:(3)光照下和卤素单质发生取代反应
师:请大家写出乙烷与氯气发生取代反应最多可以得到多少种取代产物?
生:练习书写同分异构体,教师巡视。
师:今天学习了同系物和同素异形体的概念,以前还学过几个“同”呢?
生:同位素、同分异构体、同种物质
师:下面阅表比较“四同”问题
生:(思考讨论辨析)已学的同位素、同分异构体、同系物、同素异形体,试辨析其内容。
投影:
比较概念 定义 分子式 组成结构 性质
同位素
同素异形体
同系物
同分异构体
同种物质
【例1】下列物质属同分异构体的是_____________,属同一种物质的是_____________,属同系物的是_____________。请同学们说出理由。
师:一定要解析清楚概念的内涵和外延,才能正确判断。
生1:若分子式相同而结构不同,这是同分异构体。分子式相同,结构也相同,这是同一物质。分子式相差若干个CH2原子团,并符合CnH2n+2通式,这是同系物。
生2:可以从命名判断。A、C都叫2,3,3-三甲基戊烷,所以A、C是同一物质。B和D都叫烷,都有6个碳原子,但两者名称不同,所以它们是同分异构体。A和B都叫烷,A分子含8个碳,B分子含6个碳,所以A和B是同系物。
师:两种思路都正确,都扣住组成和结构进行解析比较。
【例2】 乙烷(C2H6)与氯气在光照条件下发生取代反应,假设生成了分别有1、2、3、4、5、6个Cl原子的6种取代产物,且物质的量都相等。同温同压下,参加反应的CH3CH3与Cl2的体积比是多少?
生1:解本题要把握住两个重要条件:一是在取代反应中参加反应的Cl2分子中仅有的Cl原子进入有机物中去;二是6种氯代烃分子中的Cl原子数构成了一个等差数列。
生2:若参加反应的CH3CH3的体积为6,则参加反应的Cl2的体积为(1+6)×6÷2=21。
故参加反应的CH3CH3与Cl2的体积比为6∶21=2∶7。
答案:CH3CH3与Cl2的体积比是2∶7
【例3】 在101.3 kPa、473 K条件下,十一烷以及分子中碳原子数比它小的烷烃均为气态。以下变化中,最初与最终均维持这种条件。A、B、C三种烷烃(气)分子中碳原子依次增加相同的个数,取等体积的三种气体,分别跟30 mL O2(过量)混合引燃,充分反应后发现:A与O2反应前后气体总体积不变;B与O2反应后气体总体积增加了4 mL;C与O2反应后气体总体积为反应前的1.25倍。试求:
(1)A的分子式及相对分子质量。
(2)原任意一种烷烃的体积及B、C的分子式。
解析:CxHy(g)+(x+)O2(g)xCO2(g)+H2O(g)
则气体总体积变化与原烃体积之比:
(1)根据,当ΔV=0时,y=4。所以A为甲烷,分子式为CH4,M(CH4)=16。
(2)设B为Cn+1H2n+4,C为C2n+1H4n+4,B、C体积均为V。
据可得出以下两式:
由B:;由C:
解得:V=2,n=4
所以B为C5H12,C为C9H20,A、B、C体积均为2 mL。
这个问题的启示是:先归纳出一般规律,再从一般规律推出个别结论。
课堂小结
在学习了甲烷的主要性质和结构之后,再来讨论烷烃的性质和结构就类似于在元素及其化合物知识的学习中,通过由典型到一般的学习和讨论方法,这在有机物的学习中也是一种常见且很重要的方法。在本节教学中,为了加深同学们对烷烃分子结构的认识,在课堂上组织学生以竞赛的形式亲自制作各种分子的模型,这样既有利于学生动手能力的发展,也有利于逻辑思维能力的提高。对于本节的重点“烷烃的性质”在教学中注重运用了比较、解析、自学讨论等方法,以利于同学们理解和掌握。
布置作业
教材P654、5
板书设计
一、烷烃的结构和性质
1.烷烃的概念及结构特点
烃的分子里碳原子间都以单键互相相连接成链状,碳原子的其余的价键全部跟氢原子结合,达到饱和状态。所以这种类型的烃又叫饱和烃。由于C-C连成链状,所以又叫饱和链烃,或叫烷烃。
2.烷烃的习惯命名法
3.同系物:结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互相称为同系物。
4.烃基
二、同分异构现象和同分异构体
1.同分异构观象:化合物具有相同的分子式,但具有不同结构的现象。
2.同分异构体:具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。
三、烷烃的系统命名法
四、烷烃的通性
1.烷烃的物理性质
2.烷烃的化学性质
(1)烷烃化学性质较稳定,常温不和强酸、强碱、强氧化剂等反应,不能使KMnO4酸性溶液和溴水褪色。
(2)烷烃的可燃性。
(3)光照下和卤素单质发生取代反应。
活动与探究
1.用橡皮泥、小木棒等自己动手制作常见烷烃的比例模型、球棍模型,互相交流,评比。
2.查阅资料,了解有关烷烃的系统命名等问题。
3.现在给每个学习小组发一些小球(黑色稍大球代表碳原子,红色稍小球代表氢原子)和小棍,要求按照烷烃分子的结构特点,来制作含有五个碳原子的烷烃分子的可能结构的球棍模型,并根据自己所制作的模型写出对应的结构式和分子式,看看哪个小组又准又快。
参考练习
1.(2006北京高考,13)主链含5个碳原子,有甲基、乙基2个支链的烷烃有( )
A.2种 B.3种 C.4种 D.5种
答案:A
2.一种烃的结构式可以表示为:
命名该化合物时,主链上的碳原子数是( )
A.9 B.11 C.12 D.13
答案:C
3.在同一系列中,所有的同系物都具有( )
A.相同的相对分子质量 B.相似的化学性质
C.相同的实验式 D.分子组成相差一个或若干个CH2原子团
答案:BD
4.主链上含有5个碳原子,分子中共有7个碳原子的烷烃,其结构式有( )
A.4种 B.5种 C.6种 D.7种
答案:B
5.下列烷烃:①正己烷②丙烷③正戊烷④正丁烷⑤癸烷中,沸点由高到低顺序正确的是( )
A.①②③④⑤ B.⑤①③④②
C.⑤③④①② D.③④⑤②①
答案:B
6.标准状况下,11.2 L乙烷和丁烷的混合气体完全燃烧时需氧气47.6 L,则乙烷的体积分数为( )
A.25% B.50% C.75% D.80%
答案:C
7.烃分子可以看作由以下基团组合而成:
如某烷烃分子中同时存在这四种基团,则该烷烃最少含有的碳原子数应是( )
A.6 B.7 C.8 D.10
答案:C
8.甲烷和过量O2混合,用电火花引燃后,测得反应后气体的密度为同温同压下H2密度的15倍。则原混合气体中甲烷和O2的体积比为(温度为120 ℃)( )
A.1∶3 B.1∶5 C.1∶7 D.2∶7
答案:C
9.标准状况下,5.6 L气态烃充分燃烧,生成22 g CO2和13.5 g H2O,求分子式。
答案:设该气态烃分子式为CxHy
CxHy+(x+)O2 → xCO2 + H2O
1 x
=0.25 mol =0.5 mol =0.75 mol
x=2
y=6
所以分子式为C2H6
10.在有机化合物的结构式中,4价碳原子以1个、2个、3个、4个单键分别连接1个、2个、3个、4个其他碳原子时,可依次称为伯、仲、叔、季碳原子,数目分别用n1、n2、n3、n4表示。例如CH3—CH(CH3)—CH(CH3)—C(CH3)2—CH2—CH3分子中n1=6、n2=1、n3=2、n4=1。试根据不同烷烃的组成和结构,解析出烷烃(除甲烷外)中各原子数的关系。
(1)若烷烃分子中氢原子数为n0,则n0与n1、n2、n3、n4的关系是n0=____________或n0=____________。
(2)四种碳原子数之间的关系为n1=____________。
(3)用8个叔碳原子(其余为氢原子)写一个只含碳碳单键的烃的结构简式。
(4)在烷烃的取代反应中,伯、仲、叔三种氢原子被取代几率(机会)不同,但同类氢原子被取代的几率可视为相同。现将n mol CH3CH2CH(CH3)CH3与适量溴蒸气在一定条件下完全反应,若只生成4种一溴代物和溴化氢。则:
①反应生成的HBr的物质的量为____________mol。
②将生成的4种一溴代物的混合气体充分燃烧,生成H2O、CO2和HBr。此时,需消耗O2____________mol。
③若将上述溴的取代反应中,伯、仲、叔氢原子被溴原子取代的几率设为a∶b∶c,则生成的4种一溴代物中,CH3CH2CH(CH3)CH2Br所占的物质的量分数为_____________。
答案:(1)抓住每种碳原子连接的氢原子数,可求得n0=3n1+2n2+n3。从烷烃分子中碳原子数与氢原子数之间的关系入手,可得出:n0=2(n1+n2+n3+n4)+2。
(2)n1相当于甲基数,每增加一个支链相当于增加一个甲基。那么,每个—CH—要增加一个支链,每个—C—要增加两个支链。所以有:n1=2+n3+2n4。
(3)立方烷。
(4)n 7.5 n
习题详解
1.C 解析:考查甲烷的俗名,水煤气的成分是H2和CO的混合气体。
2.AC 解析:考查甲烷的化学性质,甲烷可以与氯气发生取代反应,与氧气发生氧化反应;但是不能使高锰酸钾酸性溶液和溴水褪色。
3.D 解析:因为反应的产物是混合物,容易由方程式发现:每生成任一摩尔的取代物,都同时产生氯化氢气体,故选D。
4.A 解析:考查有机物分子内的化学键连接方式。
5.C 解析:三种可燃性气体的鉴别方法,从分别点燃后的产物检验即可。
6.C 解析:甲烷和氧气点燃才能反应。
7.B
8.D 解析:根据同分异构体的概念。
9.(1)相同体积时,CH4的耗氧量大。
(2)增大进气口,如不改可能造成燃烧不充分或漏气。
(3)温度过低,丁烷可能成为液体而堵塞出口造成火焰变小或断气。
10.n(CO2)=0.5 mol n(H2O)=1 mol第2课时
三维目标
知识与技能
在获得原电池概念和组成条件的基础上,能设计出一些原电池实验,学习实验研究的方法。
过程与方法
1.在探究设计原电池实验的过程中,学会运用观察、实验、查阅资料等多种手段获取信息,并运用比较、分类、归纳、概括等方法对信息进行加工。
2.能对自己的化学学习过程进行计划、反思、评价和调控,提高自主学习化学的能力。
情感、态度与价值观
1.有参与化学科技活动的热情,有将原电池知识应用于生产、生活实践的意识,能够对与化学有关的社会和生活问题作出合理的判断。
2.了解原电池对个人生活和社会发展的贡献,关注能源问题,逐步形成可持续发展的思想。
要点提示
教学重点
在实验探究的基础上认识原电池的组成及应用。
教学难点
对研究成果以及学习过程和结果的评价与反思。
教具准备
多媒体课件、投影仪。
教学过程
导入新课
[复习]
师:请一位同学总结原电池的重要知识点。
生1:(1)原电池概念:
将化学能转化为电能的装置叫做原电池。
(2)原电池的构成条件:
①有两种活动性不同的金属(或非金属单质)作电极。
②电极材料均插入电解质溶液中。
③两极相连形成闭合电路。
生2:(3)原电池化学反应本质:
较活泼的金属发生氧化反应,电子从较活泼的金属(负极)通过外电路流向较不活泼的金属(正极)。
推进新课
板书:二、自我评价和反思
师:请同学们从以下方面依据个人的知识总结和习题完成情况,进行自我知识评价:
板书:(1)对原电池概念、组成、工作原理等知识掌握的程度。
(2)在实验探究过程中学会了哪些方法,各种基本技能有没有提高。
(3)在执行学习任务过程中所采取的态度以及与其他同学和老师的合作情况。
生:进行自我评价和反思,并记录
师:指导学生,与学生交流,及时解决学生在学习过程中存在的问题
师:请同学们展示自己制作的原电池,请用图表示。
投影学生的设计图:
生1:丙、丁、戊有原电池反应发生,其他没有。
生2:丙没有,乙、庚也有。
生3:……
生4:……
[学生争论,师旁听]
师:大家对丙、乙、庚是否有原电池反应发生有疑义,我们一起来分析。在丙中,表面上看似乎和铜锌原电池及丁装置相似,具备三个条件。请问,如果它能发生原电池反应,哪一极作负极?这一极能在电解质溶液中氧化,输送出电子吗?不可能!铜不能在稀硫酸中氧化溶解。构成原电池两极的材料中,应当有一极能在电解质溶液中发生氧化反应,才能输送出电子作负极。同意吗?同意,好!再看乙、庚的装置。表面上看,它们还缺什么条件?有没有导线连接铜、锌,铁、碳?有?
[学生争论]对,有!它们本来就连接在一起的。
生:短路了!没有外电路,没有电流。是的,乙中锌的电子不必通过导线而是直接转移到铜上,这不是电子流吗?应当说电流是产生了,只是短路了,不能对外做功。应当承认这两种装置中也有原电池反应发生。
师:如何评价像庚这种情况?
生:它可以加速钢铁的生锈,这是原电池原理的负面影响,是对我们的生活、生产带来危害的一面。
师:啊,好辩证呀!还是让我们看一看原电池的优点吧!
多媒体展示各种电池
Primary Battery For IBM Thinkpad T20 CR2032 Lithium Primary Battery 南孚耐能高功率无汞电池是中国性能最佳的碳性电池之一,特别适用于低耗电电池使用 Lithium PrimaryBatteries
板书:三、发展中的化学电源
[合作探究]
教师投影表格
[学生自学]阅读P42发展中的化学电源干电池部分,填写下表中的空白问题。
板书:1.一次性电池
表一:
电池名称 干电池( dry cell)
负极
正极 2+2e-====2NH3↑+H2↑H2+2MnO2====Mn2O3+H2OZn2++4NH3====[Zn(NH3)4]2+
电池总反应式 2Zn+4NH4Cl+2MnO2====[Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+Mn2O3+H2O
优点
缺点
改进方法
板书:2.充电电池
表二(1):
电池名称 蓄电池(storage battery)
负极
正极 PbO2+4H+++2e-====PbSO4+2H2O
电池总反应式 PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O
优点
缺点
改进方法
表二(2)
电池名称 镍镉电池 锂电池 银锌电池
总反应式 Cd + 2NiO(OH)+2H2O====2Ni(OH)2 + 2Cd(OH)2 Li +MnO2====LiMnO2 Zn+Ag2O+H2O====Zn(OH)2+2Ag
主要用途
优点、缺点
如果有缺点改进的方法
板书:3.燃料电池
表三:
电池名称 氢氧燃料电池
正极 O2 +2H2O+4e-====4OH-
负极 2H2+4OH--4e-====4H2O
总反应式 2H2+O2====2H2O
有什么燃料可以代替氢气
燃料电池的发展前景 21世纪,燃料电池将是一种广泛使用的电源……
H2-O2燃料电池
[思考与交流]
1.将化学能转变为电能有几种基本形式?
2.我国首创以铝-空气-海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功。这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液,靠空气中氧气使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放入海水中,数分钟后就会发出耀眼的闪光,其能量比干电池高20—50倍。试推测这种新型电池的负极是____________,电极反应是_____________;正极是_____________,电极反应是____________。
答案:
1.(1)化学能→热能→机械能→电能。包括从大型火力发电站到小油机等各种“火力”发电装置。
(2)化学能→热能→电能。包括从热电堆到热离子发电装置等各种“热电转换设备”。
(3)化学能→电能。即所谓“化学电源”,它是一种把化学能直接转变为低压直流电能的装置,简称电池。
2.铝 Al - 3e-====Al3+ 石墨(Pt) 2H2O + O2 + 4e-====4OH-
课堂小结
本课同学们展示自己制作的原电池,进一步理解原电池工作原理;通过自学熟悉了化学电源的应用和发展;对自己的学习过程和结果进行了反思和评价。
布置作业
教材P45 2、3、4、5
板书设计
二、自我评价和反思
(1)对原电池概念、组成、工作原理等知识掌握的程度。
(2)在实验探究过程中学会了哪些方法,各种基本技能有没有提高。
(3)在执行学习任务过程中所采取的态度以及与其他同学和老师的合作情况。
三、发展中的化学电源
1.一次性电池
2.可充电电池
3.燃料电池
活动与探究
1.废旧电池的危害及其回收利用
2.用生活中的材料制作简易电池
参考:番茄电池
(1)取一只大的半熟番茄,相隔一定距离插入一片铜片和一片锌片。
(2)把铜片和锌片的上端用导线与灵敏电流表相连(图),观察电流表的指针偏转情况。
发现灵敏电流表的指针有较大的偏转。
说明做成的番茄电池中产生了电流。
3.充电电池与一次性电池相比有何优点?如何科学合理地使用充电电池?
参考练习
1.某原电池反应的离子方程式为:Fe+2H+====Fe2++H2↑,则下列说法正确的是( )
A.HNO3为电解质溶液 B.锌为原电池正极
C.铁极质量不变 D.铜为原电池正极
答案:D
2.以锌片和铜片为两极,以稀硫酸为电解质溶液组成原电池,当导线中通过2 mol电子时,下列说法正确的是( )
A.锌片溶解了1 mol时,铜片上析出1 mol氢气
B.两极上溶解和析出的物质质量相等
C.锌片溶解了1 g,铜片上析出1 g氢气
D.锌片溶解了1 mol,硫酸消耗了1 mol
答案:AD
3.将锌片和铜片用导线连接置于同一稀硫酸溶液中,下列叙述正确的是( )
A.正极附近的浓度逐渐增大 B.正极附近的浓度逐渐减小
C.负极附近的浓度逐渐减小 D.正负极附近的浓度基本不变
答案:D
4.(2006江苏高考,14)锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池,该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时的电极反应式为
负极反应:C6Li-xe-====C6Li1-x+xLi+(C6Li表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料)
正极反应:Li1-xMO2+xLi++xe-====LiMO2(LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物)
下列有关说法正确的是( )
A.锂离子电池充电时电池反应为C6Li+Li1-xMO2====LiMO2+C6Li1-x
B.电池反应中,锂、锌、银、铅各失去1 mol电子,金属锂所消耗的质量最小
C.锂离子电池放电时电池内部Li+向负极移动
D.锂离子电池充电时阴极反应为C6Li1-x+xLi++xe-====C6Li
答案:BD
5.二次电池又叫可逆电池,下列电池属于二次电池的是( )
A.酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池 B.铅蓄电池
C.氢气燃料电池和甲烷燃料电池 D.镍隔电池和锂电池
答案:BD
6.埋在地下的铸铁输油管道,在下列各种情况下,被腐蚀速率最慢的是( )
A.在含铁元素较多的酸性土壤中 B.在潮湿疏松的碱性土壤中
C.在干燥致密不透气的土壤中 D.在含碳粒较多,潮湿透气的中性土壤中
答案:C
7.某原电池总反应离子方程式为:2Fe3++ Fe====3Fe2+,不能实现该反应的原电池是( )
A.正极为Cu、负极为Fe,电解溶液为FeC13溶液
B.正极为C、负极为Fe,电解溶液为Fe(NO3)3溶液
C.正极为Fe、负极为Zn,电解溶液为Fe2(SO4)3溶液
D.正极为Ag、负极为Fe,电解溶液为CuSO4溶液
答案:CD
8.家用炒菜铁锅用水清洗放置后,出现红棕色的锈
斑,在此变化过程中不发生的化学反应是( )
A.4Fe(OH)2+2H2O+O2====4Fe(OH)3 B.2Fe+2H2O+O2====2Fe(OH)2
C.2H2O+O2 +4e-====4OH- D. Fe-3e-====Fe3+
答案:D
9.在外界提供相同电量的条件下,Cu2+或Ag+分别按Cu2++2e-====Cu或Ag++e-====Ag在电极上放电,其析出铜的质量为1.92 g,则析出银的质量为( )
A.1.62 g B. 6.48 g C. 3.24 g D. 12.96 g
答案:B
习题详解
1.氧化还原反应 化学能 电能 负极 氧化 正极 还原 导电、传输电子的作用
2.(1)Pb+PbO2+2H2SO4====2PbSO4+2H2O
(2)H2SO4 逐渐减小 充电
(3)还原反应 氧化反应
3.B 4.C 5.D
6.一次性电池中的氧化还原反应是不可逆的,放完电之后就不能再使用。而充电电池中的氧化还原反应是可逆的,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,使生成物恢复原状。
7.从电极材料判断:活泼金属作负极,不活泼金属(或石墨)作正极。从发生的反应判断:发生氧化反应的电极是负极,发生还原反应的电极是正极。
8.家用电器的普及和种类的增加,使得电池的使用量随之剧增。废电池混在垃圾中,不仅污染环境,而且造成浪费。据报道,全国的电池年消耗量为30亿只,因疏于回收而丢失铜740吨,锌1.6万吨,锰粉9.7万吨。另外,普通干电池里含有镉和汞两种元素,这两种元素若污染了土壤和水源,进入人类的食物链,
就会发生“水俣病”(汞中毒)和“痛痛病”(镉中毒),这两种工业公害病,都在日本发生过,造成很多人死亡。
为防止悲剧重演,我们应该把废旧电池与其他垃圾分开,集中回收。许多国家都很重视废旧电池的回收,如德国的很多商店要求顾客在购买电池时,同时要把废旧电池交回商店;日本的分类垃圾箱里有一种专门放废旧电池的黄色垃圾箱,垃圾箱的投入口有三个,分别标有普通电池、纽扣电池和其他电池。
9.略 10.略第二节 化学能与电能
从容说课
生活在现代社会,学生对“电”有着丰富而又强烈的感性认识。当学生们了解了化学反应中能量转化的原因,并感受了探究化学能与热能的相互转化过程之后,会对化学能与电能之间的转化问题产生浓厚的兴趣。正是基于学生的这种心理特征,教材开始的几个设问,把学生带进了“化学能与电能之间相互转化”的研究之中。从能量转换角度看,本节课程内容是对前一节课中“一种能量可以转化为另一种能量,能量也是守恒的;化学能是能量的一种形式,它同样可以转化为其他形式的能量,如热能和电能等”论述的补充和完善。从反应物之间电子转移角度看,原电池概念的形成是氧化还原反应本质的拓展和应用;从思维角度看,“将化学能直接转化为电能”的思想,是对“化学能→热能→机械能→电能”思维方式的反思和突破。?
为了使本节教学设计思路更为清晰,可将课程内容大致分为三部分:?
教学时可以从以下几个方面进行突破:?
(1)高效利用教材、课外资料、生动的录像和图片、事实数据等教育资源,对“火力发电”进行完整透彻的剖析,为学生创设情景,使他们有机会去研究和总结“火力发电”的利与弊,实现从“化学能→热能→机械能→电能”的思维模式向“将化学能直接转化为电能”新思维模式的转换,并且形成高效利用燃料、不浪费能源、积极开发高能清洁燃料的意识。?
(2)要充分调动学生已有的生活经验,以及电学、化学反应中能量变化和氧化还原反应等知识,建立在学生已有背景知识上的教学设计,能更好地体现课程的完整性和教材编排体系的层次性,也符合认知规律。?
(3)选择实验探究教学方法。通过课堂内的实验探究,使学生认识和体会化学能与电能相互转化的研究过程,理解氧化还原反应中的电子转移是化学电池的反应基础。利用课堂外科学探究实验活动和化学制作活动,如利用原电池原理证明几种金属的金属性强弱,各种水果、蔬菜电池的制作等,为学生提供应用知识的空间和拓展知识的机会。?
(4)利用课堂内学习探究与课堂外调查相互结合的方式,让学生在对原电池的技术产品——各种化学电源的原理、应用有一个较为理性的认识之后,感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题,初步形成较为客观、正确的能源观。?
为了凸显重点,突破难点,采用指导发现、探究教学模式,其过程可表示为:?
围绕原电池的概念、原理和组成组织学生开展发现性学习活动,在“实现化学能直接向电能转化”的一系列探究实验中让学生形成解决问题的经验及化学知识技能。教师作为引导者和参谋,在整个活动中帮助学生尽可能排除失败和无效学习。?
第1课时
三维目标
知识与技能?
1.获得化学能与电能转化的化学实验的基础知识和基本技能,学习实验研究的方法,能设计并完成化学能与电能转化的化学实验。?
2.形成原电池的概念,探究构成原电池的条件。?
过程与方法?
1.经历对化学能与电能转化的化学实验探究的过程,进一步理解探究的意义,学习科学探究的基本方法,提高科学探究的能力。?
2.能对自己探究原电池概念及形成条件的学习过程进行计划、反思、评价和调控,提高自主学习化学的能力。?
情感、态度与价值观?
1.发展学习化学的兴趣,乐于探究化学能转化成电能的奥秘,体验科学探究的艰辛和喜悦,感受化学世界的奇妙与和谐。?
2.赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献,关注能源问题,逐步形成正确的能源观。
要点提示
教学重点 原电池的概念与构成条件。?
教学难点 用已经学过的有关知识探究化学能转化成电能的条件和装置。?
教具准备 多媒体、烧杯、导线、电流表、铜片、锌片、石墨棒、稀硫酸。?
教学过程
导入新课
【多媒体动画展示:热电厂的生产过程】
利用煤、石油、天然气等自然界蕴藏量极其丰富的化石燃料发电称为火力发电。汽轮机发电又称蒸汽发电,它利用燃料在锅炉中燃烧产生蒸汽,用蒸汽冲动汽轮机,再由汽轮机带动发电机发电。这种发电方式在火力发电中居主要地位,占世界火力发电总装机的95%以上。
中国煤炭的主要特点及燃煤发电对环境的影响:
中国煤炭资源丰富,是世界上最大的煤炭生产国和消费国,也是世界上少数几个以煤炭为主要一次能源的国家之一。?
系列能量转换过程:
师 请同学们指出火电站中,从开始到结束能量是怎样转化的?
生1
生2
生3
推进新课
板 书:?
第二节 化学能与电能
一、化学能与电能的相互转化?
(一)火力发电?
化学能转化成热能,热能转化成机械能,机械能转化成电能。
师 下面,请大家继续讨论火力发电的利与弊。?
存在的优点:?
生1 我们国家煤炭资源丰富,廉价方便。?
生2 电能清洁安全,又快捷方便,节省时间。?
存在的缺点:?
生1 排出大量的温室效应气体。?
生2 有废气。?
生3 可能导致酸雨。?
生4 废料:煤灰炭渣里面也少不了有毒金属和致癌化合物。?
生5 废水。?
生6 能量转化效率低。?
师 能否将化学能直接转化为电能?研究“化学能直接转化为电能”的原理。
板 书:?
(二)化学能直接转化为电能的原理与装置
生 阅读课本P37第二、三段。?
思考问题:(教师播放投影片)?
1.当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时,化学能要经过一系列能量转换才能转化为?电能。??
2.把氧化剂和还原剂分开,使氧化反应和还原反应在两个不同区域进行。?
3.需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从氧化剂区域流向还原剂区域。?
4.考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境,以及化学物质的选择。?
5.从电学角度考虑仪器选择和组装问题。?
[师生互动]?
1.学生活动形式:组成课堂学习小组进行讨论,建立思维模型。?
2.挖掘学生已有的氧化还原反应知识来分析氧化剂和还原剂之间电子转移中的能量转化。??
师 氧化剂和还原剂之间电子是怎样转移的?能量又是怎样转化的??
生 ……?
3.积极引导学生思考将氧化反应和还原反应拆开的有关问题(怎样实现上述想法?氧化剂和还原剂分别选择什么物质?它们怎样给出和接受电子?) 。?
师 能否将氧化反应区域和还原反应区域拆开?这样在氧化反应区域和还原反应区域之间可能有电子流动,从而完成化学能向电能的转化。?
生 选择锌与稀硫酸的反应。?
师 鼓励学生画出装置图并与同学交流?
[实验探究1]?
师 从每组中遇到的探究情况中,筛选出不同条件下的问题继续讨论。?
(老师用演示实验或者把学生可能遇到的所有问题做成动画)
投影:?
实验设计:?
1. CuZn原电池实验:?
①Cu、Zn分别插入稀硫酸中。?
②Cu、Zn同时插入稀硫酸中,但不接触。?
③将Cu、Zn用导线连接起来。?
④在Cu、Zn导线之间接电流表。?
⑤将Cu、Zn导线互换再接电流表。
师 ①Cu、Zn分别插入稀硫酸中实验现象如何,为什么??
生 Zn片上有气泡冒出,Cu片无明显现象。?
师 ②Cu、Zn同时插入稀硫酸中,但不接触。实验现象如何,为什么??
生 Zn片有气泡冒出,Cu片无明显现象。?
师 ③将Cu、Zn用导线连接起来实验现象与实验①、实验②有什么不同? ?
生 大量气泡从铜片上逸出,锌片部分溶解。?
师 实验④在Cu、Zn导线之间接电流表。电流表指针是否偏转?将Cu、Zn导线互换电流表指针偏转方向是否与实验④相同??
生 实验④与实验⑤的电流表指针偏转方向相反。?
师 在上述实验中,完成化学能直接转化成电能的实验有哪几种??
生 实验④和实验⑤。?
师 上述④⑤说明化学能转化为电能。
板 书:?
1.原电池的概念:将化学能转变为电能的装置叫做原电池。
师 在实验④和实验⑤中,用化学反应方程式表示出氧化反应、还原反应。
板 书:?
Zn片发生氧化反应, Zn:Zn-2e-====Zn2+? 负极?
H+在Cu片上发生还原反应,Cu:2H++2e-====H2 ↑ 正极?
总的离子反应方程式:Zn2++ 2H+====Zn+H2↑
[实验探究2]
投影:?
2. ZnZn与稀硫酸进行实验。?
3. Cu石墨与稀硫酸进行实验。(在短时间内,不考虑氧气的作用)?
4. Zn石墨与稀硫酸进行实验。?
5. FeZn与稀硫酸进行实验。?
6. CuZn与乙醇进行实验。?
7. CuZn与一个西红柿进行实验。?
8. CuZn与两个西红柿进行实验。
上述实验及现象以表格对比的形式呈现出来。?
①两极材料不同的各种现象。?
②不同溶液的各种现象。?
③电极在同一容器和不同容器中的现象。?
化学用语化:将上述各种成功转化实验中的反应,用氧化反应式、还原反应式和总化学方程式的形式表示出来。?
同一容器 不同容器
实验序号 电极材料 溶液 现象 氧化反应 还原反应 总反应 解释:
2 Zn-Zn 稀硫酸
3 Cu-C
4 Zn-C
5 Fe-Zn
6 CuZn
7
师 大家看到上述几个实验中其中4、5、7可产生电流,即可形成原电池,而其余则不能,那么,在什么条件下,可形成原电池呢??
生1 实验2是相同电极,而4、5、7是不同电极。?
生2 实验6没有电解质溶液。?
生3 实验8不能形成闭合回路。?
师 通过分析我们可总结出。
板 书:?
2.原电池的构成条件。?
(1)有两种活动性不同的金属(或非金属单质)作电极。?
(2)电极材料均插入电解质溶液中。?
(3)两极相连形成闭合电路。
课堂小结
本节课我们学习了化学能与电能的转化,特别要注意原电池的构成条件,及电极的判断。
布置作业
P42,1?
板书设计
第二节 化学能与电能?
一、化学能与电能的相互转化?
(一)火力发电?
化学能转化成热能、热能转化成机械能、机械能转化成电能?
(二)化学能直接转化为电能的原理与装置?
1.原电池概念:?
将化学能转化为电能的装置叫做原电池?
2.原电池的构成条件:?
(1)有两种活动性不同的金属(或非金属单质)作电极?
(2)电极材料均插入电解质溶液中?
(3)两极相连形成闭合电路?
活动与探究
从下列课题中选择你感兴趣的问题,自由组成学习小组开展研究性学习活动。?
1.设计各种情况下观察锌与稀硫酸反应产生氢气的速率,并探究其原因:?
(1)将一粒纯锌、一粒粗锌与铜丝分别放入装有稀硫酸的不同试管中,观察氢气产生的?速率;??
(2)将铜丝取出,与纯锌粒接触后放入装有稀硫酸的试管中,观察氢气的产生速率及溶液有无颜色变化;?
(3)在锌与稀硫酸反应的试管中,滴入少量硫酸铜溶液,观察实验现象。?
2.自由女神像经过百年的风雨,也和人一样经常“生 病”。原来她的外壳材料是铜,而支撑雕像的内部支架却是钢铁制成的,它们之间仅用一层浸油的毛毡隔开。年代久了,毛毡就失去了隔离作用,而大西洋潮湿的夹带着盐分的海风向自由女神不断“攻击”形成无数的微电池,加速了铁的腐蚀,自由女神的“铁骨”表面就一层一层地被锈蚀着。面对自由女神的腐蚀问题,应采取什么措施和方法?把你的建议上网发给美国纽约市长吧!?第一节 开发利用金属矿物和海水资源
从容说课
本节教学的主要目标是帮助学生认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用,揭示化学与可持续发展的重要关系,树立资源保护意识及合理开发意识。因此,教学要围绕这一教学目标展开。教材从金属矿物以及海水资源的开发利用两个专题,阐明化学在自然资源的合理开发和综合利用上的作用,首先是因为在当今全球资源、能源供应紧张与人口迅速增长的矛盾日益突出的情况下,帮助学生认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用,揭示化学与可持续发展的重要关系,树立资源保护意识及合理开发意识。因此,教学要围绕这一教学目标展开。?
教材首先以金属在自然界中的分布、存在形态、储量以及金属资源的回收、利用和保护作为本节的引言,引出第一部分关于金属冶炼的知识。在金属冶炼的三个步骤中,利用氧化还原反应原理,把金属矿石中的金属离子还原成金属单质这一步是最关键的步骤,也是化学所要重点研究的问题。由于金属的化学活动性不同,金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同,冶炼方法自然不同。接着,教材以金属活动性顺序为线索,以举例的方式简介了三种冶炼金属的方法,即热分解法、热还原法和电解法。最后,要求学生总结、归纳并揭示金属冶炼的一般规律: ?
K Ca Na Mg Al?Zn Fe Sn Pb (H) Cu? Hg Ag? Pt Au?
电解法 热还原法 热分解法 物理提炼法
教材的第二部分是金属的回收和资源保护的有关知识,这些知识的要求不高,可采用自学、讨论、发表意见的方法组织教学,主要目的是培养学生的环境意识和资源观念。?
总之,本节课宜采用“学生自学讨论——师生共同归纳”的教学方法组织教学,以激发学生的学习积极性,增强他们的环境和资源保护意识以及社会责任感。?
实验是学习化学的重要手段,不仅有利于学生掌握知识,更有利于培养能力。要做好书上的有关实验,引导学生观察思考。也可以根据实际情况设计实验培养探究能力。?
另外,还可以根据“科学视野”指导学生查阅资料,了解海水资源开发和利用的前景及化学在其中可以发挥的作用。?
第1课时?
三维目标
知识与技能?
1.帮助学生认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。常识性介绍金属回收和资源保护的意义。?
2.揭示化学与可持续发展的重要关系。?
3.树立资源保护意识及合理开发意识。?
4.初步培养自主查阅资料的能力。?
5.使学生初步掌握化学实验基本操作、基本技能。??
过程与方法?
1.自主学习,培养学生自学能力。?
2.活动探究,通过了解金属资源的开发,金属冶炼,人类冶炼和使用金属的历史,金属资源的回收和再利用,海洋资源的类型,海水资源的开发及利用现状,培养学生归纳能力、比较能力。??
情感、态度与价值观?
1.帮助学生树立节约资源、爱护环境、变废为宝等意识。?
2.通过金属矿物以及海水资源的开发利用两个专题,使学生热爱自然,热爱化学。?
要点提示
教学重点 了解化学方法在金属矿物开发(主要是金属冶炼)及海水资源开发中的作用。
教学难点 学生在掌握金属冶炼的一般原理基础上,了解适用于不同金属的冶炼方法。
教具准备 多媒体、投影仪、砂纸、铁架台(带铁圈)、蒸发皿、滤纸、火柴、沙子、铝粉或铝银粉(商业名称)、镁带、氯酸钾、氧化铁粉末、小木条 电教器材:视频展示台(包括录像)、实物投影仪、挂图、标本等。?
教学过程
导入新课
介绍金属在自然界中的分布、存在形态、储量以及金属资源的回收和保护的必要性(配合金属及矿物的实物录像和旁解录音,简介我国金属矿产资源在世界的排名情况,树立人均拥有资源的意识)。?
学生活动?
观看,倾听,体会?
师 提问,金属的存在形态有什么规律? ?
生 学生思考,回答。?
师 (小结):少数化学性质不活泼的金属,在自然界中能以游离态存在,如金和铂以及少量的银和铜,较活泼的铁只能存在于陨石中,而化学性质活泼的金属,在自然界中总是以化合态存在。但在实际生产和生活中应用的金属材料却往往是纯金属或合金,这就需要把金属从金属矿物中提炼出来,这就叫做金属的冶炼。 ?
生 学生领会规律,了解金属冶炼的意义。 ?
师 (1)你知道从金属矿物中提炼金属,一般要经过哪些步骤?关键的一步是什么? ?
(2)要将化合态的金属矿物转化为金属单质,有哪些方法?其实质是什么? ?
师 指导阅读:看课本第80~81页内容。?
生 学生阅读教材,展开讨论,并用自己的语言加以概括回答。?
推进新课
板 书:?
一、金属矿物的开发利用?
1.金属矿物的冶炼步骤: ?
矿石富集——金属冶炼——金属精炼 ?
2.金属的冶炼原理: ?
利用还原的方法,使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。 ?
3.金属冶炼的一般方法: ?
(1)热分解法 ?
(2)热还原法 ?
(3)电解法 ?
师 不活泼的金属汞和银的氧化物不稳定,受热易分解生 成金属单质和氧气;较活泼的金属如铁等和不活泼金属铜的氧化物较稳定,受热不易分解,需用还原剂(焦炭、一氧化碳、氢气、铝)来还原;活泼金属如钠、铝等氧化物非常稳定,加热或热还原剂均无法使其分解,只能用最强的还原手段即电解法使其氯化物、氧化物还原。(板书有关化学方程式) ?
师
(组织讨论)请结合金属活动性顺序表总结金属冶炼方法的一般规律。
板 书:?
K Ca Na Mg Al? Zn Fe Sn Pb (H) Cu? Hg Ag? Pt Au?
电解法 热还原法 热分解法 物理提炼法
生 (思考)金属的活泼性与金属的冶炼方法有何关系??
学生思考,讨论,总结,归纳?
师
1.请完成下列化学方程式,标出电子转移的方向和数目:?
(1)Fe2O3+C—— (2)PbO2+CO—— (3)MgCl2——(电解)?
生 练习书写化学方程式 ?
2.已知金属硫化物矿煅烧一般生成金属氧化物和二氧化硫,请再结合已学的知识和课本中“湿法冶金”的小资料完成并写出下列化学方程式: ?
(1)我国北宋初期湿法炼铜(只要求写离子方程式) ?
(2)HgS+O2?
(3)FeS2+O2——(化学Ⅰ不作要求) ?
生 领会信息,解答习题?
师 冶炼金属时要考虑原料及反应条件的选择问题;对于某些不活泼的金属如铜和银等,也常用电解盐溶液的方法进行精炼。但电解法要消耗大量电能,成本较高。 ?
师 (1)地球上的金属矿产资源是有限的,而且是不能再生的,随着人们的不断开发利用,矿产资源将会日渐减少,如何解决这一难题呢? ?
学生自我评价后,修正。 ?
生 金属制品在使用过程中会被腐蚀或损坏,同时由于生产的发展,新的产品要不断替代旧的产品,因而每年就有大量废旧金属产生。废旧金属是一种固体废弃物,会污染环境,应该怎样解决这类问题??
【例1】 关于金属元素在自然界存在的情况的叙述中,正确的是( )?
A.金属元素仅存在于矿物中?
B.金属元素存在于矿物和动物体內,但植物体內不含?
C.少数金属元素以游离态存在,大多数金属元素以化合态存在?
D.金属元素不仅存在矿物中,动物和植物体內也存在少量金属元素?
思路点拨:金属在自然界的分布很广,无论是矿物,还是动植物体內,或多或少地都含有金属元素。这些金属元素除了少数化学性质不活泼以游离态存在外,大多数化学性质较活泼的金属,在自然界以化合态存在。?
答案:CD?
【例2】 下列化学方程式,能用于工业上冶炼金属镁的是( )?
A.2Na+MgCl2====2NaCl+Mg?
B.MgCl2(熔化) MgO+Cl2↑?
C.2MgO2Mg+O2↑?
D.MgO+CMgO+C?
师 工业上冶炼镁不能用比镁还昂贵的钠作原料去还原MgCl2,可采用电解MgCl2 (熔化)的方法。若用氧化镁为原料,也不能采用高温分解法,因为镁属于活泼金属,其氧化物熔点很高(2800 ℃)。可用焦炭在高温下去还原氧化镁而得到镁。故选 B、D。?
演示:【实验41】?
注意事项:实验时要注意安全,反应装置应远离易燃物;铝粉要细(200目以上),最好用铝银粉(商业名称);预先擦去镁带的氧化膜,长度约需10 cm(过短热量不够,影响实验效果)。?
师 请描述实验现象,并写出有关化学方程式。?
生 反应剧烈,放出强光,生成红热的液态铁落在砂子上。?
2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
板 书:?
4.金属的回收和资源的保护
把废旧金属作为一种资源,加以回收利用,既减少了垃圾量,防止_____________,又缓解的_____________矛盾。?
课堂小结
本节课的重点是掌握金属冶炼的一般原理及常见的金属冶炼的三种方法,并能利用金属冶炼的一般规律正确书写有关化学方程式,标出电子转移数目和方向。同时,要充分认识金属回收利用和资源保护的重要意义,牢固树立环境保护意识和开发、节约资源的观念。 ?
布置作业
P87 2、3、4?
板书设计
第一节 开发利用金属矿物和海水资源?
一、金属矿物的开发利用?
1.金属矿物的冶炼步骤: ?
矿石富集——金属冶炼——金属精炼 ?
2.金属的冶炼原理: ?
利用还原的方法,使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。 ?
3.金属冶炼的一般方法: ?
(1)热分解法 ?
(2)热还原法 ?
(3)电解法?
K Ca Na Mg Al? Zn Fe Sn Pb (H) Cu? Hg Ag? Pt Au??
电解法 热还原法 热分解法 物理提炼法
4.金属的回收和资源的保护?第三节 化学反应的速率和限度
从容说课
本节教学内容分为两部分:
第一部分,从日常生活中学生熟悉的大量化学现象和化学实验入手,引出反应速率的概念。在此基础上又通过实验探究,总结影响化学反应速率的因素。这部分内容是后面学习化学反应限度概念的基础。
第二部分,在对影响化学反应速率的因素进行实验探究和总结后,教材又设置新的实验探究,让学生发现化学反应限度问题,经过对该问题的再认识,逐步形成了化学反应限度的概念,并以上述观点为指导去分析和解决实际问题。
本节教学设计的指导思想,是由浅入深,从学生日常生活中的化学现象和实验中抽象出有关的概念和原理。形成一个由宏观到微观、由感性到理性、由简单到复杂的科学探究过程。
采用“指导发现与问题解决相结合”教学模式进行教学更能体现上述教学指导思想。其主要过程是:
关于“化学反应速率”的具体教学程序设计为:
关于“化学反应的限度”的具体教学程序设计为:
本节可划分为两课时:第一课时是化学反应速率的概念、表示方法以及影响因素;第二课时是化学反应限度的概念,化学平衡状态的本质、外部特征、影响反应限度的因素及燃料利用问题。
第1课时
三维目标
知识与技能
1.理解基本的化学反应速率的概念和影响化学反应速率的外界条件。
2.学习实验研究的方法,能设计并完成一些化学实验。
过程与方法
1.重视培养学生科学探究的基本方法,提高科学探究的能力。
2.通过实验探究分析影响化学反应速率的外界条件。
情感、态度与价值观
有参与化学科技活动的热情,有将化学知识应用于生产、生活实践的意识,能够对与化学有关的社会和生活问题作出合理的判断。
要点提示
教学重点
化学反应速率概念;了解影响化学反应速率的因素。
教学难点
影响化学反应速率的因素。
教具准备
多媒体课件、投影仪。
教学过程
导入新课
播放投影片:
北京的故宫是世界著名的古建筑群,是祖国珍贵的文化遗产。在保和殿后,有一块巨大的“云龙陛石”,上面雕有精美的蟠龙图案(如右图)。但是,近些年浮雕已开始受损,一些细小的花纹已变得模糊不清。在太和殿周围的玉石护栏的蟠龙柱以及吐水龙头上的花纹也不同程度地受到腐蚀。据统计,世界上的古建筑在本世纪所遭受的腐蚀比过去几百年甚至几千年所遭受的腐蚀还要严重,有的已面目全非。这真是一场大的灾难。造成这场灾难的元凶是什么呢?它就是我们在前面介绍过的酸雨。为什么以前几百年腐蚀很慢,而近几十年腐蚀却变快了呢?这就会涉及化学反应速率的问题。
云龙陛石
师:同学们回忆在初中化学学习中有关化学反应速率的例子(或日常生活中有关的例子)。
生1:化石燃料的形成。
生2:钢铁生锈。
生3:煤窑的瓦斯爆炸。
生4:冰箱中的食物变质。
生5:森林火灾、岩石风化。
……
师:很好。
不同的化学反应进行的快慢不一样,有的反应进行得很快,瞬间就能完成,例如,氢气和氧气混合气体遇火发生爆炸,酸、碱溶液的中和反应等;有的反应则进行得很慢,例如,有些塑料的分解要几百年,而石油的形成要经过亿万年等。这些都说明了不同的化学反应具有不同的反应速率。
板书:第三节 化学反应的速率和限度
推进新课
师:在初中物理课本上是怎样定义宏观物体的运动速度的呢?同学们想一想化学反应速率应该怎样衡量呢?
板书:一、化学反应速率
[学生自学]
阅读课本P47—P48
板书:1.化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢程度的,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。浓度的单位常用 mol·L-1表示,化学反应速率的单位常用 mol·(L·min)-1或mol·(L·s)-1表示。
师:请举例说明化学反应速率的意义。
生:某反应物的浓度在1 min内减少了1 mol·L-1,则其化学反应速率为1 mol·(L· min)-1。又如,在某化学反应中,某一反应物B的初始浓度是2.0 mol·L-1。经过2 min后,B的浓度变成了1.6 mol·L-1,则在这2 min内B的化学反应速率为0.2 mol·(L· min)-1。
师:很好。
【演示实验2-5】
生:观察并完成下表
师:正确引导学生完成实验探究
投影:
(1)反应原理探究
实验题目 双氧水分解反应
实验步骤 在一支试管中加入2—3 mL约5%的H2O2,然后滴加1—2滴1 mol·L-1的FeCl3溶液 待试管中产生大量气泡时,用带火星的火柴梗检验产生的气体
实验现象
用化学方程式解释实验现象
思考问题寻找答案 1.通过观察什么现象来判断该反应进行的快慢?2.还有哪些其他办法观察该化学反应速率?
列出你对问题的想法
(2)温度对化学反应速率影响的实验探究
根据所给出的仪器和药品设计实验方案、步骤和装置。如下图
温度对H2O2分解反应的影响
实验题目 比较不同温度下双氧水分解反应的化学反应速率大小
实验步骤 在三支相同的试管中分别加入2—3 mL约5%的H2O2,然后在每一支试管中滴加2滴1 mol·L-1的FeCl3溶液后立即套上气球(大小相同)。等三支试管上的气球大小差不多相同时,同时置于三个烧杯中观察现象
反应条件 热水 常温 冷水
实验现象
反应速率大小
得出结论
生:观察并完成上表格。
师:正确引导学生完成实验探究。
【演示实验2-6】(3)催化剂对化学反应速率影响的实验探究
根据所给出的仪器和药品设计实验方案、步骤和装置。
投影:
催化剂对H2O2分解反应的影响
实验题目 比较不同条件下双氧水分解反应的化学反应速率大小
实验步骤 在三个相同的带活塞的漏斗中分别加入2—3 mL约5%的H2O2,然后在一支试管中滴加2滴1 mol·L-1的FeCl3溶液,另一支试管中加入少量MnO2固体。同时向三支试管中放入漏斗中的全部溶液,观察红墨水上升情况
反应条件 少量MnO2 无催化剂 2滴FeCl3溶液
实验现象
反应速率大小
得出结论
(4)补充实验
实验题目 比较铝片与不同浓度的盐酸反应的化学反应速率大小
实验步骤 在两支放有相同铝片的试管里,分别加入10 mL 1 mol·L-1盐酸和10 mL 0.1 mol·L-1盐酸。观察反应现象
反应条件 1 mol·L-1盐酸 0.1 mol·L-1盐酸
实验现象
反应速率大小
得出结论
板书:2.对于同一化学反应,化学反应速率与下列因素有关:
(1)温度:在其他条件不变情况下,温度高化学反应速率快;反之,温度降低,化学反应的速率降低。
(2)催化剂:催化剂(正)加快化学反应的速率。
(3)浓度:在其他条件不变的情况下,浓度大化学反应速率加快,浓度减小化学反应速率减慢。
课堂小结
本节课我们学习了化学反应速率的概念,并通过实验探究,了解了外界条件对化学反应速率的影响。
布置作业
教材P53 1、3
板书设计
第三节 化学反应的速率和限度
一、化学反应速率
1.化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢程度的,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。浓度的单位常用mol·L-1表示,化学反应速率的单位常用mol·(L·min)-1或mol·(L·s)-1表示。
2.对于同一化学反应,化学反应速率与下列因素有关:
(1)温度:在其他条件不变情况下,温度高化学反应速率快;温度降低,化学反应的速率降低。
(2)催化剂:催化剂(正)加快化学反应的速率。
(3)浓度:在其他条件不变的情况下,浓度大化学反应速率加快。浓度减小化学反应速率减慢。
活动与探究
1995年诺贝尔化学奖授予致力于研究臭氧层被破坏问题的三位环境化学家。大气中的臭氧层可滤除大量的紫外光,保护地球上的生物。近来由于大气中污染物(如冰箱制冷剂氟利昂CF2Cl2和汽车尾气中的氮氧化物等)不断增加使得臭氧层遭到破坏,从而造成对环境和生物的严重影响。产生Cl原子,Cl原子会对臭氧层产生长久的破坏作用(臭氧的分子式为O3)。有关反应为CF2Cl2CF2Cl+Cl
NO2NO+O
因此Cl原子或NO分子能消耗大量的O3
Cl+O3ClO+O2 NO+O3NO2+O2
ClO+OCl+O2 NO2+ONO+O2
总反应O3+O====2O2 总反应O3+O====2O2
在上述臭氧变成氧气的反应过程中,Cl和NO起什么作用?应如何保护臭氧层?
参考练习
1.同质量的锌与稀硫酸反应,欲使反应速率最大,选择下列组合中的反应条件( )
①锌粒 ②锌片 ③锌粉 ④10%的稀硫酸 ⑤15%的稀硫酸 ⑥20%的稀硫酸 ⑦加热
⑧用冰冷却 ⑨不断搅拌 ⑩迅速加入锌片后静置
A.②⑥⑦⑩ B.①④⑧⑩
C.③⑤⑦⑨ D.③⑥⑦⑨
答案:D
2.在2 L密闭容器内,某气体反应物在2 s内由8 mol变为7.2 mol,则用此反应物来表示的该反应的平均反应速率为( )
A.0.4 mol·(L·s)-1 B.0.3 mol·(L·s)-1
C.0.2 mol·(L·s)-1 D.0.1 mol·(L·s)-1
答案:C
3.下列各组实验中溶液最先变浑浊的是( )
A.0.1 mol·L-1Na2S2O3和H2SO4各5 mL,加水5 mL,反应温度10 ℃
B.0.1 mol·L-1 Na2S2O3和H2SO4各5 mL,加水10 mL,反应温度10 ℃
C.0.1 mol·L-1 Na2S2O3和H2SO4各5 mL,加水10 mL,反应温度30 ℃
D.0.2mol·L-1 Na2S2O3和H2SO4各5 mL,加水10 mL,反应温度30 ℃
答案:D
4.反应A(s)+B(g)====C(g)在密闭容器中进行,下列情况中,不能使反应速率加快的是( )
A.升高温度 B.增加A的物质的量
C.使用催化剂 D.缩小容器体积使压强增大
答案:B
5.NO和CO都是汽车尾气中的有害物质,它们能缓慢地起反应,生成N2和CO2。对此反应的下列叙述中正确的是( )
A.使用催化剂能加快反应的速率 B.使一种反应物过量能提高反应的速率
C.改变压强对反应速率没有影响 D.降低温度能加快反应速率
答案:A
6.把下列四种X溶液分别加入四个盛有10 mL 2 mol·L-1盐酸的烧杯中,均加水稀释到50 mL,此时,X和盐酸缓慢地进行反应,其中反应最快的是( )
A.10 ℃ 20 mL 3 mol·L-1的X溶液
B.20 ℃ 30 mL 2 mol·L-1的X溶液
C.10 ℃ 10 mL 4 mol·L-1的X溶液
D.10 ℃ 10 mL 2 mol·L-1的X溶液
答案:B
7.对于反应NO2(气)+SO2(气)====NO(气)+SO3(气)+Q,下列叙述正确的是( )
A.使用催化剂不能改变反应速率 B.改变压强对反应速率没有影响
C.升高温度能加快反应速率 D.减小压强会降低反应速率
答案:CD
8.反应速率v 和反应物浓度的关系是用实验方法测定的。化学反应H2 +Cl2====2HCl的反应速率,可表示为v=k[c(H2)]m[c(Cl2)]n,式中k为常数,m、n值可用下表中的数据确定。
c(H2) /mol·L-1 c(Cl2)/ mol·L-1 v/mol·(L·s)-1
1.0 1.0 1.0 k
2.0 1.0 2.0 k
2.0 4.0 4.0 k
由此可推得,m、n值正确的是( )
A.m=1,n=1 B.m=,n=
C.m=,n=1 D.m=1,n=
答案:D
9.用铁片与稀硫酸反应制取氢气时,下列措施不能使氢气生成速率加快的是( )
A.加热 B.不用稀硫酸,改用98%浓硫酸
C.滴加少量CuSO4溶液 D.不用铁片,改用铁粉
答案:B
10.下列因素一定会使化学反应速率加快的是( )
①增加反应物的物质的量 ②升高温度 ③缩小容器体积 ④加入生成物
A.①②④ B.②③ C.①②③ D.只有②
答案:D第二节 来自石油和煤的两种基本化工原料
从容说课
乙烯和苯是两类烃的重要代表物。学习了甲烷和烷烃的性质,学生能初步从组成和结构的角度认识甲烷的性质,但需要对“结构与性质”的关系进一步强化认识;乙烯和苯的教学都能起到这种作用。另外,学生能从生活实际出发,认识乙烯和苯的广泛应用,再学习它们的性质,强化理论与实际的联系,使学生能够学以致用。?
教材着重介绍了乙烯和苯的分子组成和结构、乙烯和苯的性质,并结合乙烯和苯的性质介绍了几种基本的有机反应,如加成反应、取代反应和氧化反应等,并通过乙烯和苯的性质概括出其重要用途。?
苯是芳香烃典型的代表物,苯分子结构中特殊的化学键决定了苯的化学性质,因此教材在介绍苯的化学性质之前,首先介绍了苯的分子结构,通过苯分子化学键的解析研究引出苯的化学性质,并通过苯与溴的反应、苯的硝化反应、苯的磺化反应的讲解,使学生体会结构决定性质的辩证关系。这样不仅使学生对苯的结构有了深刻的印象,同时对苯的同系物的学习做了铺垫。??
由于本节内容的安排与以往的教材顺序有所不同,主要强调从生活实际出发,寻找学生熟悉的素材组织教学,教师在设计教学模式时,要根据学生的情况,灵活选择可利用的素材设计或组织教学,提高学生的教学参与度,给学生适当的动手实验、表达和交流的机会,研究教学方式和学习方式的转化,力图有所创新,提高教学效果。?
第1课时
三维目标
知识与技能?
1.探究乙烯分子的组成、结构式;掌握乙烯的典型化学性质,掌握加成反应。?
2.了解乙烯的制备和收集方法。??
过程与方法?
1.通过乙烯分子结构的有序推理过程,培养学生的抽象思维和逻辑思维能力;利用乙烯和乙烷之间的比较,培养学生的思辨能力;对乙烯的微观结构有一定的三维想象能力。?
2.从实验现象到乙烯结构的推理,使学生体会科学研究的方法;结合乙烯实验室制法条件的选择控制,使学生领悟到科学的实验方法。??
情感、态度与价值观?
1.通过对乙烯分子结构的推理过程,使学生从中体会到严谨求实的科学态度。?
2.结合乙烯实验室制法条件的选择控制,使学生领悟到化学现象与化学本质的辩证认识。
3.通过乙烯分子结构模型,意识到化学世界的内在美。?
要点提示
教学重点、难点 乙烯的化学性质和加成反应。?
教学方法 实验探究、设疑启发、对比归纳等。?
教具准备 多媒体、两试管乙烯气体、石蜡油、试管、水槽、碎瓷片、石棉网、酒精灯、铁架台、品红试液、KMnO4溶液、溴水。?
教学过程
导入新课
师 在前面甲烷和烷烃的性质学习中我们已经知道,在有机化学的学习中,常常是根据某一物质的结构和性质可推导出一类结构相似的物质的性质,只要我们抓住了一类物质的结构特点,那么掌握它们的性质也就比较容易了,正所谓“一叶而知天下秋”。
(多媒体展示两幅彩图)图1为刚刚摘取不久的香蕉,颜色偏青;图2是将青香蕉与黄香蕉掺在一块放置几天后的结果,香蕉已全变黄。
师 我们在买香蕉的时候是愿意买青香蕉还是黄香蕉?为什么??
生 当然原意买黄香蕉,因为黄香蕉成熟,好吃。?
设问:那么刚刚摘取不久的青香蕉为何与较熟的黄香蕉保存在一块就都变黄了呢??
师
这就是我们今天要学习的乙烯的功劳。?
推进新课
板 书:?
第二节 来自石油和煤的两种基本化工原料——乙烯
师 我们常说煤是工业的粮食,石油是工业的血液,从煤和石油不仅可以得到多种常用燃料,而且可以从中获取大量的基本化工原料。乙烯就是一种最重要的石油化工产品,也是重要的石油化工原料。?
衡量一个国家化工产业发展水平的标志是什么?(乙烯的产量)?
师 乙烯在化学工业上有哪些重要的用途呢?
(多媒体)乙烯的用途图片?
师 乙烯到底是一种怎样的物质呢?能否从石油中得到乙烯??
师 从石油分馏中得到的石蜡油进一步加热会得到什么??
【探究实验】 按照教材P59图3-6完成石蜡油的分解实验。?
生 观察有气体产生,将产生的气体通入溴的四氯化碳溶液、高锰酸钾溶液,分别观察现象。用排水法收集一试管气体并点燃,观察气体的燃烧情况。?
师 上述两种溶液褪色的原因?可能的结论是什么呢? (学生讨论交流,并把讨论的结果填入表中)
投影:?
实验 现象 结论
通入KMnO4(H+) 溶液褪色 乙烯可被KMnO4氧化
通入溴水 溶液褪色 乙烯可与溴水中的Br2反应
点燃 火焰明亮,有黑烟 乙烯中的C含量较高
师 结构决定性质,乙烯性质与甲烷的差异是由其不同的结构决定的,乙烯与烷烃的结构有何差异呢??
师 请大家回顾乙烷的分子结构与化学性质。(学生描述,多媒体展示)?
师 乙烯在分子组成上比乙烷少两个氢原子,其分子式为C2H4。?
师 根据乙烯的分子式和碳原子的成键特点,对比乙烷的分子结构,请同学们推断乙烯的分子结构,写出电子式、结构式和结构简式。?
(请一名同学到黑板上写出乙烯分子的结构式和结构简式)解析,订正,总结。
(多媒体)展示乙烯分子的球棍模型与比例模型?
板 书:?
一、乙烯的分子组成与结构?
分子式:C2H4?
电子式:?
结构式:?
结构简式:CH2CH2?
师 乙烯分子中的两个C原子和四个氢原子处于同一平面,属于平面四边形结构。下面请对比乙烷和乙烯分子中的键参数,能得到什么结论?
(多媒体)(学生阅表,思考讨论二者结构的差异)?
乙烷(C2H6) 乙烯(C2H4)
键长/10-10 m 1.54 1.33
键能/kJ·mol-1 348 615
键角 109°28′ 120°
生 (一名学生总结)CC的键能和键长并不是C—C的两倍,说明CC双键中有一个键不稳定,容易断裂,有一个键较稳定。
(动画演示、板书)乙烯分子的空间构型——平面结构,所有六个原子位于同一平面内。
师 乙烯分子在结构上最大的特点就是含有一个碳碳双键,是不饱和烃。乙烯分子的这种不饱和性使得其化学性质非常活泼,可以发生很多化学反应。
板 书:?
二、乙烯的性质?
师 试从刚才的实验,你能总结出乙烯具有的物理性质吗?(色、态、味、密度、水溶性等)
板 书:?
物理性质:无色稍有气味的气体,比空气轻,难溶于水。
师 你能否结合刚才的实验,总结乙烯的化学性质吗?
板 书:?
化学性质:?
师 乙烯燃烧的产物是什么呢?其化学方程式如何书写呢?
板 书:?
1.氧化反应?
(1)在空气中燃烧?
C2H4+3O22CO2+2H2O?
生 为什么火焰明亮而且产生黑烟呢??
师 产生黑烟是因为含碳量高,燃烧不充分;火焰明亮是由于碳微粒受灼热而发光导致。这个方程式也可以写为:2CH2==CH2+O22CH3CHO (PdCl2CuCl2作催化剂)
板 书:?
(2)使高锰酸钾溶液褪色
(酸化目的是增强氧化性,因生成高锰酸)?
师 这个反应可以帮助我们鉴别甲烷和乙烯。乙烯使高锰酸钾溶液褪色是由于发生了氧化还原反应,把乙烯气体通入溴的四氯化碳溶液,褪色的原因是什么呢?
板 书:?
2.加成反应:?
(多媒体动画)乙烯与溴水反应的机理(动画展示化学键的断裂方式)。
师 根据以上乙烯可使溴水褪色的反应现象和实验动画模拟,您能否解析反应的机理呢?
板 书:?
?
1,2二溴乙烷?
师 从上述反应可知:乙烯分子双键中的一个键易于断裂,两个溴原子分别加在两个价键不饱和的碳原子上,生成二溴乙烷。(此反应也可区别甲烷和乙烯)这样的反应就是加成反应。你能否由这两个例子用自己的语言总结出加成反应的定义呢??
生 加成反应就是有机物分子里不饱和的碳原子跟其他原子或原子团直接结合生成其他物质的反应。
(多媒体)(请完成下列反应的化学方程式)?
(1)乙烯与氢气反应?
(2)乙烯与氯气反应?
(3)乙烯与氯化氢反应?
(4)乙烯与水在加压、加热和催化剂条件下反应
生
CH2==CH2+Cl2CH2Cl—CH2Cl?
CH2==CH2+HClCH3—CH2Cl?
?
师 乙烯分子之间可否发生加成反应呢??
CH2==CH2+CH2==CH2+CH2==CH2+…?
—CH2—CH2+—CH2—CH2+—CH2—CH2—+…?
—CH2—CH2—CH2—CH2—CH2—CH2—…?
师 聚乙烯是一种重要的塑料,如食品袋。生成聚乙烯的这种反应我们称为聚合反应。另外注意由于n的值可能不同,聚合物是混合物。
板 书:?
3.聚合反应:?
师 由相对分子质量小的化合物(单体)生成相对分子质量很大的化合物(高分子化合物)的反应叫聚合反应。?
聚合反应,又分为加聚反应和缩聚反应。由不饱和的单体分子相互加成且不析出小分子的反应,叫加聚反应;单体间相互反应而生成高分子,同时还生成小分子(如水、氨、氯化氢等)的反应叫缩聚反应。乙烯可发生加聚反应:
板 书:?
?
师 生活中用来包装食品的塑料袋是聚乙烯,如果将乙烯分子中的一个氢原子用氯原子代替,聚合后成为聚氯乙烯,它就不能用来包装食品了,因为有毒。塑料在高温或长期光照情况下,容易老化,变脆。反应如下:?
?
师 由上可见加成反应和加聚反应的实质都是:不饱和键的断裂和相互加成,不论加成还是聚合,根本原因都是含有不饱和的CC双键。?
[拓展]聚合反应中的单体、链节和聚合度?
师 认识了乙烯的典型化学性质,与甲烷比较有何异同呢??
生 讨论、填写乙烯和甲烷的性质对比表
CH4 CH2==CH2
通常情况下,不与强酸、强碱、强氧化剂反应,性质稳定 C==C双键中有一根键易断裂,性质较活泼
氧化反应:不能使高锰酸钾溶液褪色;能燃烧 能使高锰酸钾溶液褪色;能燃烧
特征反应:取代反应 加成反应
分解反应 聚合反应
师 认识了乙烯的典型化学性质,乙烯有什么用途呢??
生 阅读教材P63?第一段
板 书:?
三、乙烯的用途:?
制取酒精、橡胶、塑料等,并能作为植物生 长调解剂和水果的催熟剂等。?
【例1】 四氯乙烯对环境有一定的危害,干洗衣服的干洗剂主要成分是四氯乙烯,家用不粘锅内侧涂覆物质的主要成分是聚四氟乙烯。下列关于四氯乙烯和聚四氟乙烯的叙述正确的是( )?
A.它们都属于纯净物?
B.它们都能使高锰酸钾酸性溶液褪色?
C.它们的分子中都不含氢原子?
D.它们都可由乙烯只发生加成反应得到?
师 这是一个联系实际生活的问题,解决问题的思路主要是充分摄取题给信息,找到与所学知识的契合点,然后充分利用信息解决问题。主要考查学生的信息接受和处理能力。?
生1 本题涉及的四氯乙烯和聚四氟乙烯都不熟悉,它与我们所学知识的契合点在什么地方呢??
生2 本题涉及的四氯乙烯和聚四氟乙烯与乙烯和聚乙烯相似。A中聚四氟乙烯属于高分子化合物,由于n的值可能不同,聚合物是混合物。B中能使高锰酸钾酸性溶液褪色,说明物质中有不饱和键,聚四氟乙烯中没有不饱和键,所以B错误。?
生3 D中欲由乙烯得到四氯乙烯或聚四氟乙烯,都必须要使氯原子或氟原子取代氢原子,乙烯只发生加成反应,显然不能得到,所以只有C正确。?
师 大家讨论得很好,这样本题的正确结果为C选项。?
【例2】 10 mL某气态烃在80 mL氧气中完全燃烧后,恢复到原来状况(1.01×105 Pa , 27 ℃)时,测得气体体积为70 mL,求此烃可能的分子式。?
师 本题涉及有机物的燃烧问题,它在有机化学中占据了重要地位,如何解决呢??
生1 烃分子式不确定性决定着解题可以使用通式法,可以设烃为CxHy,再写出化学反应方程式计算。?
生2 这样计算还比较可能,由于是体积缩小的反应,可以考虑使用差量法解题。?
【解析】 原混合气体总体积为90 mL,反应后为70 mL,体积减少了20 mL。剩余气体应该是生成的二氧化碳和过量的氧气,下面可以利用差量法进行有关计算。?
CxHy+(x+)O2xCO2+H2O 体积减少?
1 ?
10 20?
计算可得y=4,烃的分子式为C3H4或C2H4或CH4。?
规律总结:差量法是根据物质变化前后某种量发生变化的化学方程式或关系式,找出所谓“理论差量”,这个差量可以是质量差、气态物质的体积差、压强差,也可以是物质的量之差、反应过程中的热量差等。该法适用于解答混合物间的反应,且反应前后存在上述差量的反应?体系。??
【例3】 实验室常用CH3CH2OH和浓硫酸共热到170 ℃制备CH2==CH2,同时得到H2O,制取乙烯的反应常因温度过高而使乙醇和浓硫酸反应生成少量的二氧化硫,有人设计下列实验确认上述混合气体中有乙烯和二氧化硫。A:品红溶液,B:NaOH溶液,C:浓硫酸,D:高锰酸?钾酸性溶液。试完成下列问题:?
(1)上图中①②③④装置可盛放的试剂是:①________________,②________________,③__________________,④__________________。(将有关试剂的序号填入空格内)?
(2)能说明SO2存在的现象是________________________________________________。
(3)使用装置②的目的是____________________________________________________。
(4)使用装置③的目的是____________________________________________________。
(5)确证乙烯存在的现象是__________________________________________________。
师 本题介绍了另外一种实验室制取乙烯的方法,确认上述混合气体中乙烯和二氧化硫的存在,显然是一个实验设计型试题。如何解决呢??
生1 关键要知道怎样证明乙烯和二氧化硫的存在。?
生2 实验室制取乙烯过程中常混有SO2。证明SO2可用品红溶液,看是否褪色。而证明乙烯存在可用KMnO4酸性溶液。?
生3 但乙烯和 SO2都能使KMnO4溶液酸性褪色,所以在证明乙烯以前应除去SO2。利用乙烯与碱溶液不反应而SO2能与碱溶液反应的性质除去SO2。?
师 大家讨论得很好,下面哪个同学把讨论的结果向大家汇报一下呢??
生 答案为:(1)A;B;A;D。(2)装置I中品红溶液褪色可说明混合气体中含有SO2。?(3)除去?SO2气体 (4)检验SO2是否除尽 (5)装置③中品红溶液不褪色,装置④中KMnO4酸性溶液褪色,说明混合气体中含有乙烯。?
课堂小结
本节课我们了解了乙烯的结构和化学性质:氧化反应、加成反应等,要掌握官能团对性质的重要影响,领会加成反应的机理。?
布置作业
P66 1 P67 7?
板书设计
第二节 来自石油和煤的两种基本化工原料
一、乙烯的分子组成与结构?
分子式:C2H4?
电子式:?
结构式:?
结构简式:CH2==CH2?
二、乙烯的性质?
物理性质:无色、稍有气味的气体,比空气轻,难溶于水。?
化学性质:?
1.氧化反应?
(1)在空气中燃烧?
C2H4+3O22CO2+2H2O?
(2)使高锰酸钾溶液褪色?
2.加成反应?
?
1,2二溴乙烷?
3.聚合反应?
??
聚乙烯?
三、乙烯的用途?
活动与探究
1.水果催熟实验也可以设计成如下实验条件控制的系列实验:?
实验Ⅰ:集气瓶中放青色、未熟的水果(蔬菜),在空气中盖上玻璃片。?
实验Ⅱ:集气瓶中放青色、未熟的水果(蔬菜),通入一定量的乙烯。?
实验Ⅲ:集气瓶中放青色、未熟的水果(蔬菜),瓶底放少量KMnO4固体,通入一定量的?乙烯。??
在实验中,让学生总结实验的设计方案,使学生在知识学习的过程中,更关注过程与方法的形成与训练,从而归纳出乙烯的主要性质。?
2.上网查阅资料,了解我国乙烯的主要产地、原料来源、市场价格等,讨论乙烯的产量和价格对有机化工生产的影响。?
3.上网查阅资料,了解我国水果催熟的相关资料。?第三节 化学反应的速率和限度
从容说课
本节教学内容分为两部分:?
第一部分,从日常生活中学生熟悉的大量化学现象和化学实验入手,引出反应速率的概念。在此基础上又通过实验探究,总结影响化学反应速率的因素。这部分内容是后面学习化学反应限度概念的基础。?
第二部分,在对影响化学反应速率的因素进行实验探究和总结后,教材又设置新的实验探究,让学生发现化学反应限度问题,经过对该问题的再认识,逐步形成了化学反应限度的概念,并以上述观点为指导去分析和解决实际问题。?
本节教学设计的指导思想,是由浅入深,从学生日常生活中的化学现象和实验中抽象出有关的概念和原理。形成一个由宏观到微观、由感性到理性、由简单到复杂的科学探究过程。
采用“指导发现与问题解决相结合”教学模式进行教学更能体现上述教学指导思想。其主要过程是:?
关于“化学反应速率”的具体教学程序设计为:?
关于“化学反应的限度”的具体教学程序设计为:?
本节可划分为两课时:第一课时是化学反应速率的概念、表示方法以及影响因素;第二课时是化学反应限度概念,化学平衡状态的本质、外部特征、影响反应限度的因素。燃料利用问题。??
第1课时
三维目标
知识与技能?
1.理解基本的化学反应速率的概念和影响化学反应速率的外界条件。?
2.学习实验研究的方法,能设计并完成一些化学实验。?
过程与方法?
1.重视培养学生科学探究的基本方法,提高科学探究的能力。?
2.通过实验探究分析影响化学反应速率的外界条件。?
情感、态度与价值观?
有参与化学科技活动的热情,有将化学知识应用于生产、生活实践的意识,能够对与化学有关的社会和生活问题作出合理的判断。?
要点提示
教学重点 化学反应速率概念;了解影响化学反应速率的因素。?
教学难点 影响化学反应速率的因素。?
教具准备 多媒体课件、投影仪。?
教学过程
导入新课
播放投影片:?
云龙陛石
北京的故宫是世界著名的古建筑群,是祖国珍贵的文化遗产。在保和殿后,有一块巨大的“云龙陛石”,上面雕有精美的蟠龙图案(如右图)。但是,近些年浮雕已开始受损,一些细小的花纹已变得模糊不清。在太和殿周围的玉石护栏的蟠龙柱以及吐水龙头上的花纹也不同程度地受到腐蚀。据统计,世界上的古建筑在本世纪所遭受的腐蚀比过去几百年甚至几千年所遭受的腐蚀还要严重,有的已面目全非。这真是一场大的灾难。造成这场灾难的元凶是什么呢?它就是我们在前面介绍过的酸雨。为什么以前几百年腐蚀很慢,而近几十年腐蚀却变快了呢?这就会涉及化学反应速率的问题。
师 同学们回忆在初中化学学习中有关化学反应速率的例子(或日常生活中有关的例子)。?
生1 化石燃料的形成。?
生2 钢铁生锈。?
生3 煤窑的瓦斯爆炸。?
生4 冰箱中的食物变质。?
生5 森林火灾、岩石风化。?
……?
师 很好。?
不同的化学反应进行的快慢不一样,有的反应进行得很快,瞬间就能完成,例如,氢气和氧气混合气体遇火发生爆炸,酸、碱溶液的中和反应等;有的反应则进行得很慢,例如,有些塑料的分解要几百年,而石油的形成要经过亿万年等。这些都说明了不同的化学反应具有不同的反应速率。
板 书:?
第三节 化学反应的速率和限度
推进新课
师 在初中物理课本上是怎样定义宏观物体的运动速度的呢?同学们想一想化学反应速率应该怎样衡量呢?
板 书:?
一、化学反应速率
[学生自学]?
阅读课本P43~P44?
板 书:?
1.化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢程度的,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。浓度的单位常用 mol·L-1表示,化学反应速率的单位常用 mol·(L·min)-1或mol·(L·s)-1表示。
师 请举例说明化学反应速率的意义。?
生 某反应物的浓度在1 min内减少了1 mol·L-1,则其化学反应速率为1 mol·(L· min)-1。又如,在某化学反应中,某一反应物B的初始浓度是2.0 mol·L-1。经过2 min后,B的浓度变成了1.6 mol·L-1,则在这2 min内B的化学反应速率为0.2 mol·(L· min)-1。?
师 很好。?
【演示实验25】?
生 观察并完成下表?
师 正确引导学生完成实验探究
投影:?
(1)反应原理探究?
实验题目 双氧水分解反应
实验步骤 在一支试管中加入2~3 mL约5%的H2O2,然后滴加1~2滴1 mol·L-1的FeCl3溶液 待试管中产生大量气泡时,用带火星的火柴梗检验产生的气体
实验现象
用化学方程式解释实验现象
思考问题寻找答案 1.通过观察什么现象来判断该反应进行的快慢? 2.还有哪些其他办法观察该化学反应速率?
列出你对问题的想法
(2)温度对化学反应速率影响的实验探究?
根据所给出的仪器和药品设计实验方案、步骤和装置。如下图?
温度对H2O2分解反应的影响
实验题目 比较不同温度下双氧水分解反应的化学反应速率大小
实验步骤 在三支相同的试管中分别加入2~3 mL约5%的H2O2,然后在每一支试管中滴加2滴1 mol·L-1的FeCl3溶液后立即套上气球(大小相同)。等三支试管上的气球大小差不多相同时,同时置于三个烧杯中观察现象
反应条件 热水 常温 冷水
实验现象
反应速率大小
得出结论
生 观察并完成上表格。?
师 正确引导学生完成实验探究。?
【演示实验26】?
(3)催化剂对化学反应速率影响的实验探究?
根据所给出的仪器和药品设计实验方案、步骤和装置。
投影:?
催化剂对H2O2分解反应的影响
实验题目 比较不同条件下双氧水分解反应的化学反应速率大小
实验步骤 在三个相同的带活塞的漏斗中分别加入2~3 mL约5%的H2O2,然后在一支试管中滴加2滴1 mol·L-1的FeCl3溶液,另一支试管中加入少量MnO2固体。同时向三支试管中放入漏斗中的全部溶液,观察红墨水上升情况
反应条件 少量MnO2 无催化剂 2滴FeCl3溶液
实验现象
反应速率大小
得出结论
(4)补充实验?
实验题目 比较铝片与不同浓度的盐酸反应的化学反应速率大小
实验步骤 在两支放有相同铝片的试管里,分别加入10 mL 1 mol·L-1盐酸和10 mL 0.1 mol·L-1盐酸。观察反应现象
反应条件 1 mol·L-1盐酸 0.1 mol·L-1盐酸
实验现象
反应速率大小
得出结论
板 书:?
2.对于同一化学反应,化学反应速率与下列因素有关:?
(1)温度:在其他条件不变情况下,温度高化学反应速率快;反之,温度降低,化学反应的速率降低。?
(2)催化剂:催化剂(正)加快化学反应的速率。?
(3)浓度:在其他条件不变情况下,浓度大化学反应速率增快。浓度减小化学反应速率?减慢。?
课堂小结
本节课我们学习了化学反应速率的概念,并通过实验探究,了解了外界条件对化学反应速率的影响。?
布置作业
教材P50 1、3?
板书设计
第三节 化学反应的速率和限度?
一、化学反应速率?
1.化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢程度的,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。浓度的单位常用mol·L-1表示,化学反应速率的单位常用mol·(L·min)-1或mol·(L·s)-1表示。?
2.对于同一化学反应,化学反应速率与下列因素有关:?
(1)温度:在其他条件不变情况下,温度高化学反应速率快;温度降低,化学反应的速率?降低。??
(2)催化剂:催化剂(正)加快化学反应的速率。?
(3)浓度:在其他条件不变情况下,浓度大化学反应速率增快。浓度减小化学反应速率?减慢。??
活动与探究
1995年诺贝尔化学奖授予致力于研究臭氧层被破坏问题的三位环境化学家。大气中的臭氧层可滤除大量的紫外光,保护地球上的生物。近来由于大气中污染物(如冰箱制冷剂氟利昂CF2Cl2和汽车尾气中的氮氧化物等)不断增加使得臭氧层遭到破坏,从而造成对环境和生物的严重影响。产生Cl原子,Cl原子会对臭氧层产生长久的破坏作用(臭氧的分子式为O3)。有关反应为?
CF2Cl2CF2Cl+Cl?
NO2NO + O?
因此 Cl原子或NO2分子能消耗大量的O3?
Cl+O3ClO+O2 NO+O3NO2+ O2
ClO+OCl+O2 NO2+ONO + O2
总反应O3+O====2O2 总反应O3+O====2O2
在上述臭氧变成氧气的反应过程中,Cl和NO2起什么作用?应如何保护臭氧层??第三节 生活中两种常见的有机物
从容说课
在初中化学中,只简单地介绍了乙醇和乙酸的用途,没有从组成和结构角度认识其性质、存在和用途。乙醇和乙酸是学生比较熟悉的生活用品,又是典型的烃的衍生物,从这两种衍生物的组成、结构和性质出发,可以让学生知道官能团对有机物性质的重要影响,建立“(组成)结构——性质——用途”的有机物学习模式。教学设计中,在学生初中知识的基础上,突出从烃到烃的衍生物的结构变化,强调官能团与性质的关系,在学生的头脑中逐步建立烃基与官能团位置关系等立体结构模型,帮助学生打好进一步学习的方法论基础,同时鼓励学生用学习到的知识解释常见有机物的性质和用途。?
在教学模式的设计上,乙醇、乙酸教学模式设计是各类公开或观摩课经常选用的内容,具有很丰富的素材来源可参考,在新课程中,乙醇、乙酸的教学模式也将是重点开发的领域。可以由生活实际入手,利用小组设计实验、讨论交流等形式探讨乙醇、乙酸的结构、性质;也可以通过观察、归纳和总结乙醇的物理性质→完成探究实验:乙醇与金属钠、乙醇与氧气的反应→ 总结实验现象→解析乙醇结构→认识乙醇性质、书写相关反应的化学方程式→讨论或网上查阅乙醇的用途→调查酗酒造成的社会危害,强化责任意识。无论采用何种方式,但都强调学生在课堂内外的参与程度,要特别注意学生的生活背景、兴趣和认知水平。?
第1课时
三维目标
知识与技能?
通过对乙醇的分子结构、物理性质和化学性质的探究,学会由事物的表象解析事物的本质、变化,进一步培养学生的综合探究能力、空间想象能力和创造性思维能力,通过从动手实验,规范学生操作,全面培养、提高学生的实验能力、观察能力和对实验现象的解析能力。 ?过程与方法?
通过揭示问题、讨论释疑、动手实验,学习对比、推断等多种科学探究方法。 ?
情感态度与价值观?
让学生体验科学探究的艰辛和乐趣,认识化学与人类生活密切关系,激发学生学习化学的积极性。?
要点提示
教学重点 乙醇的结构与性质。?
教学难点 乙醇的催化氧化。?
教具准备 多媒体、试管、酒精灯、乙醇分子结构模型、小烧杯、尖嘴管;铜丝、火柴、酒精检测仪、钠、澄清石灰水、无水硫酸铜?
教学过程
导入新课
(多媒体)?
1.白日放歌须纵________________,青春作伴好还乡。?
2.明月几时有,把________________问青天。 ?
3.借问________________何处有,牧童遥指杏花村。?
4.何以解忧,唯有________________。(把与酒相关的词语空出,由学生填写)
师 古往今来无数咏叹酒的诗篇都证明酒是一种奇特而富有魅力的饮料。
(多媒体)杜康酒的由来?
(多媒体录音)相传杜康酒就是偶然将饭菜倒入竹筒,用泥土封住后形成的。酒经过几千年的发展,在酿酒技术提高的同时,也形成了我国博大精深的酒文化。中国的酒文化源远流长,古往今来传颂着许多与酒有关的诗歌和故事。
师 此时此刻你想起了哪些美妙的诗句??
生 举杯邀明月,对影成三人。醉卧沙场君莫笑,古来征战几人回。葡萄美酒夜光杯,欲饮琵琶马上催等。?
推进新课
师 那么你知道酒的主要成分是什么?
(多媒体)酒是多种化学成分的混合物,酒精是其主要成分,酒精的学名是乙醇,啤酒中乙醇含量为3%~5%,葡萄酒含酒精6%~20%,黄酒含酒精8%~15%,一些烈性白酒中含乙醇50%~70%。(均为体积分数)
师 为什么有的人“千杯万盏皆不醉”,而有的人则“酒不醉人,人自醉”,闻酒就脸红呢?就让我们一起从本堂课开始来慢慢解开其“醉人的笑容”吧!?
[探究练习1]某有机物中只含C、H、O三种元素,其蒸气的密度是同温同压下H2的23倍,2.3 g该物质完全燃烧后生成0.1 mol CO2和27 g H2O,求该化合物的分子式。(学生分组训练,对照讨论结果)?
(小结)分子式 C2H6O。?
(启发思考)根据C、H、O元素在有机物中的价键特征,你能否推测乙醇具有的可能的结构简式呢?(学生讨论练习,分组汇报结果,教师总结)?
师 可以有两种结构:?
(设问)这两种结构哪种表现乙醇分子呢?如何通过简单的实验来证实常见无机物中含有-OH基团的物质(如H2O,H2SO4等),它们常有哪些典型性质呢??
[实验探究2]将一小粒金属钠投入无水乙醇中,观察现象。?
(演示实验)?
(观察现象)?
解析:钠与乙醇反应能产生气体,那此气体是什么?如何检验??
收集产生的气体,检验其是否可燃烧产生蓝色火焰。?
这样检验就能证明产生的气体肯定是H2吗??
点燃后依次用干燥洁净的小烧杯和蘸有澄清石灰水的小烧杯罩在火焰上方,看是否有水珠和变浑浊现象。?
现象:?
有气体放出,能燃烧,火焰呈淡蓝色,烧杯壁有水滴,加石灰水不变浑浊。?
数据处理:?
1 mol无水乙醇与足量钠反应时收集到H2 11.2 L(已换成STP)?
[探究问题3]乙醇与钠反应产生氢气的H是来自于乙醇分子结构中的哪一部分??
根据事实证明乙醇结构是(Ⅰ)式,那么你能否根据其他事实证明C—H中的氢不能置?换呢???
师 (点拨)金属钠保存在什么物质中——煤油?
生 煤油是各种低级烃的混合物,也就是说,金属钠不是置换出烃中的氢。?
师 刚才我们的推导过程正是科学家发现乙醇分子结构的过程。?
(视频)乙醇的分子结构视频剪辑(同时展示乙醇的分子结构模型)。?
师 先展示乙烷的球棍模型,再在一个C—H键之间加一个氧原子球模型,变成乙醇分子的模型。让学生观察后,写出乙醇的分子式、结构式、电子式、结构简式。?
(教师巡视;指出学生的书写错误)
板 书:?
第三节 生活中两种常见的有机物?
一、乙醇?
1.乙醇的组成和结构?
乙醇的分子结构?
分子式:C2H6O?
结构式:?
电子式:?
结构简式:CH3CH2OH或C2H5OH
师 如何看待乙醇的分子结构呢??
生 乙醇分子是由乙基(—C2H5)和羟基(—OH)构成的,可看作乙烷分子里的氢原子被羟基所取代的产物,乙醇是烃的衍生物或是水分子中氢原子被乙基取代的产物。?
(讨论)(1)乙醇是极性分子还是非极性分子?什么事实可以证明??
(2)乙醇溶于水是否导电?为什么??
(学生讨论后得出结论)?
(1)乙醇是极性分子。它与水以任意比例互溶就是因为相似相溶。?
(2)乙醇溶于水不导电。因为乙醇是非电解质。?
师 我们知道,物质的性质主要由官能团(—OH)决定,首先通过实验来研究有关乙醇的物理性质。
板 书:?
2.乙醇的物理性质?
(学生实验)观察酒精灯内的酒精,观察色、态、闻气味。?
(请一名同学总结乙醇的物理性质,其他同学补充)?
师 乙醇俗称酒精。无色、透明、具有特殊香味的易挥发液体,密度比水小,沸点78.5 ℃,可与水以任意比互溶。?
师 如何检验市场销售的乙醇是否含有水分呢?
走进生活:谁能帮帮我——老王的烦恼(老王几次买到的都是劣质酒精,含水很多,这一次找同学帮助检验酒精的真伪,同学现场表演用无水硫酸铜检验水分存在的?实验)。?
师 刚才实验中的不纯酒精如何除去水分提纯呢??
生 可以利用蒸馏的方法分离。?
师 从刚才乙醇结构的推导过程及以前所学的知识,你能推测出乙醇具有哪些典型的化学性质吗?
板 书:?
3.乙醇的化学性质?
(1)乙醇与金属钠(活泼金属)反应?
(回忆乙醇和钠反应的实验现象,并与以前学习的钠和水反应的实验现象比较)
(动画模拟)金属钠与乙醇反应时断键情况(乙醇中羟基中的O—H键断裂)
师 你能否完成本实验涉及的化学方程式呢?与钠和水反应的实验现象比较,你能够得到什么结论?(学生讨论)
板 书:?
2CH3CH2OH+2Na2CH3CH2ONa+H2↑?
生 此反应类似于钠与水的反应,故乙醇又可以看作是水分子里的氢原子被乙基取代的产物,根据实验现象可以比较出乙醇与钠反应不如水与钠反应激烈,这说明乙醇羟基中的氢原子不如水分子中的氢原子活泼。?
[探究问题4]根据原电池的构建条件,把乙醇与钠的反应设计成原电池。?
(学生讨论展示实验设计方案,互相交流、讨论,教师用多媒体展示参考实验装置)
板 书:?
(2)乙醇的氧化反应?
①常用的燃料?
(图片)乙醇可作燃料?
(录音材料)燃料乙醇的使用不仅可节省能源,而且可以减少环境污染。巴西等国是推广汽车燃烧乙醇的最早的国家,我国燃料乙醇刚起步,2003年投产的吉林60万吨燃料乙醇项目,是国内乙醇生产规模之最。
板 书:?
CH3CH2OH+3O22CO2+3H2O?
②催化氧化——生成乙醛。?
(动画模拟)乙醇催化氧化的断键方式
板 书:?
[探究问题5]实验室只有铜丝和酒精灯,请设计简便的方法实现上述反应。?
【补充】 ?
(短片)交警查酒后驾车的操作?
学生实验:酒精检测仪原理之一(乙醇与三氧化铬、硫酸溶液的反应)?
生 记录反应现象,探讨结论,思考完成方程式。 ?
师 乙醇还可以与高锰酸钾酸性溶液或酸性重铬酸钾溶液反应,直接生成乙酸。?
[探究问题6]乙醇作为还原剂脱氢而生成乙醛,那么如果改变氧化剂和外界条件,乙醇是否有其他可能的脱氢方式?产物是什么??
(讨论)试写出乙醇各种脱氢方式后产物的结构式。
板 书:?
(3)脱水反应?
师 除了使用石蜡油催化裂化制备乙烯外,我们实验室是如何制乙烯气体的呢??
(动画模拟)乙醇的消去反应
板 书:?
①消去反应——分子内脱水,生成乙烯?
如果制乙烯时温度较低,将发生分子间脱水反应,生成乙醚。?
(动画模拟)乙醇分子间的脱水反应
板 书:?
②取代反应——分子间脱水,生成乙醚?
师 羟基是乙醇的官能团,决定着乙醇的化学性质,在解析乙醇的化学性质时,一定要抓住断键的位置,这样才能掌握好乙醇的性质。?
(引导学生根据有机反应中键的断裂和生成规律推测产物结构后看乙醇分子间脱水生成乙醚的微观本质)?
师 乙醇的脱水反应随反应条件(温度)不同,脱水的方式不同,产物也不同,因此,可以根据物质的化学性质,按照实际需要,控制反应条件,使反应朝我们需要的方向进行。?
[探究问题7]乙醇化学性质中还有其他可能的断键方式吗?产物是什么??
(动画模拟)乙醇与HBr的反应?
师 另外,下节课我们还将学习乙醇的一种新的断键方式——制乙酸乙酯。?
师 因乙醇性质的多样化,则乙醇在生活中的用途很广泛,它有哪些用途呢?你能否尝试用乙醇的性质来解释呢??
(学生联系实际讨论乙醇的用途)?
师 本节课我们认识了乙醇的常见性质,也对酒这种神奇的饮料有了全新的认识,不过我们正处于身体发育的关键阶段,千万不可饮酒。
投影:?
(资料:李白斗酒诗百篇——难)李白,唐代大诗人,传说他非常爱喝酒,且酒后常诗兴大发,故有“李白斗酒诗百篇”之说。就是说,李白酒喝得越多,诗写得越多。其实喝酒,特别是大量饮酒,能刺激人的神经,使人处于一种不能自已的状态,往往表现为头昏脑胀、醉语连篇,严重者甚至会昏迷、损伤大脑神经,哪里还能写诗!青少年正处于生 长发育期,酒精的刺激会影响大脑发育,所以同学们一定不要饮酒,也应该劝告大人少饮酒!
知识链接:?
一、乙醇燃料电池?
1.正、负极材料:铂电极?
2.电解质溶液: KOH溶液?
3.电极反应:?
负极(氧化反应):?
C2H6O+16OH--12e-+11H2O?
正极(还原反应):?
6H2O+3O2+12e-12OH-??
【例1】 将等质量的铜片在酒精灯上加热后,分别插入下列溶液中,放置片刻铜片最终质量增加的是( )?
A.硝酸 B.无水乙醇
C.石灰水 D.盐酸?
师 这是一个实验问题,需要大家结合所学知识,用想象完成,究竟哪一个是答案呢?(学生讨论完成)?
生1 铜片灼烧后生成CuO,硝酸、盐酸使生成的CuO溶解,铜丝的质量减少。?
生2 乙醇可实现CuOCu转变,铜丝的质量不变:C2H5OH+CuOCH3CHO+Cu+H2O;石灰水不能使CuO还原为Cu,铜片质量增加。?
答案:C?
【例2】 实验室常用NaBr、浓H2SO4与CH3CH2OH共热来制取溴乙烷,其反应的化学方程式如下:NaBr+H2SO4====NaHSO4+HBr,C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O。试完成下列问题:?
(1)第二步反应实际上是一个可逆反应,在实验中可采取________________和________________的措施,以提高溴乙烷的产率。?
(2)浓H2SO4在实验中的作用是___________________,其用量(物质的量)应___________________(填“大”“小”或“等”)于NaBr的用量。?
(3)实验中可能发生的有机副反应(用化学方程式表示)是___________________和___________________。?
师 本题涉及实验设计等,关键要明确反应的顺序及机理。?
生1 乙醇的溴代反应是可逆的,要提高溴乙烷的产率,应设法使平衡向生成物的方向?移动。??
生2 浓H2SO4在第一个反应里是反应物;在第二个反应里它可作吸水剂。因此它的用量应大于NaBr的用量(物质的量),以利于减少反应体系中的水,使平衡向生成物方向移动。?
生3 浓H2SO4具有脱水性,乙醇在浓H2SO4的作用下可以有两种脱水方式,分别生成乙醚和乙烯。?
答案:(1)增加任一种反应物 移去生成物?
(2)反应物和吸水剂 大?
?
【例3】 乙醇分子中不同的化学键,如图:?
关于乙醇在各种反应中断裂键的说法不正确的是( )?
A.乙醇和钠反应,键①断裂?
B.在Ag催化下和O2反应,键①③断裂?
C.乙醇和浓H2SO4共热,在140 ℃时,键①或键②断裂;在170 ℃时,键②⑤断裂?
D.乙醇完全燃烧时键①②断裂?
师 本题涉及化学键与物质性质之间的关系,请四位同学逐个解析。?
生1 乙醇和钠反应:2CH3—CH2—OH+2Na2CH3—CH2—ONa+H2↑,断裂①键,A正确。
生2 乙醇的催化氧化:2CH3CH2OH+O2△?2CH3C?O?H+2H2O?,断裂①③键。?
生3 乙醇和浓H2SO4 140 ℃共热:,断裂①②键。?
生4 乙醇和浓H2SO4 170 ℃共热:,断裂②⑤键。?
乙醇的燃烧:分子中的化学键完全断裂。所以A、B、C正确,D错误。?
答案:D?
课堂小结
本节课通过对我们熟悉的乙醇的结构和性质的探究,不仅要求我们掌握这些知识,更重要的是要求我们善于用化学的视角看待周围生活中的一些常见问题,并能用实事求是的科学态度和主动探究的科学方法了解社会、认识自然、发现奥秘、开拓创新。?
布置作业
P711、5?
板书设计
第三节 生活中两种常见的有机物?
一、乙醇?
1.乙醇的组成和结构?
乙醇的分子结构?
分子式:C2H6O?
结构式:?
电子式:?
结构简式:CH3CH2OH或C2H5OH?
2.乙醇的物理性质?
3.乙醇的化学性质?
(1)乙醇与金属钠(活泼金属)反应?
2CH3CH2OH+2Na2CH3CH2ONa+H2↑?
(2)乙醇的氧化反应?
①燃烧:C2H5OH+3O22CO2+3H2O?
②催化氧化?
(3)脱水反应?
①消去反应——分子内脱水,生成乙烯?
②取代反应——分子间脱水,生成乙醚?
活动与探究
1.你能利用下列药品设计出两组对比实验,用来证明乙醇可使蛋白质变性吗??
鸡蛋白溶液、硫酸铵溶液、水、碘水、无水乙醇、淀粉溶液、淀粉酶?
2.课后搜集有关乙醇的益处和弊处的材料,以备交流!?第2课时
三维目标
知识与技能
1.了解一些燃料燃烧对环境有不良影响,应选择使用不污染环境或对环境污染小的燃料。
2.了解在化石燃料中,天然气是比较清洁的燃料。
3.应使用和开发化石燃料以外的清洁燃料,综合利用资源和开发新能源具有重要意义。
过程与方法
1.课前学生对学习内容进行社会调查和查阅相关资料。
2.课堂中,通过观看放录像,了解化石燃料对环境的不良影响。
3.自主学习,培养学生自学能力。
4.通过活动探究,通过化石燃料对环境的影响和新能源的开发,培养学生归纳能力、比较能力。
情感、态度与价值观
重视实验和讨论,借此来培养善于合作、勤于思考、严谨求实、勇于创新实践的科学精神,同时通过燃料对环境的影响的学习来树立环境保护的意识,体会化学与社会发展的关系。
要点提示
教学重点
了解一些燃料燃烧对环境有不良影响,应选择使用不污染环境或对环境污染小的燃料。充分认识保护环境的重要意义。
教学难点
开发使用不污染环境或对环境污染小的燃料。
教具准备
多媒体课件
教学过程
导入新课
师:俗话说:“明枪易躲,暗箭难防。”隐藏在我们身边的无形杀手究竟是什么 下面请第三小组同学代表给大家讲讲。
推进新课
板书:二、环境保护与绿色化学
生:讲述居室污染的来源、危害及防治措施。
师:屏幕显示。
师:随着生活条件的不断改善,人们的消遣方式也多种多样,如近年来兴起的家庭宠物热。当我们观赏着鱼儿的嬉戏,聆听着鸟儿的鸣唱,抚摸着温驯的小猫小狗,生活确是情趣盎然,惬意非常。然而,在这惬意的后面却潜伏着疾病的隐患。
板书:1.化石燃料对环境的影响
[学生活动]由第1小组代表发言。
投影:
由于化石燃料是目前世界一次能源的主要部分,其开采、燃烧、耗用等方面的数量及对环境的影响也令人关注。
对环境的影响最典型的是煤炭开采,包括开采对土地的损害、对村庄的损害和对水体的污染,据不完全统计,迄今为止平均每开采1万吨煤炭塌陷农田0.2公顷,平均每年塌陷2万公顷。开采时水污染对生态环境的影响量大面广,平均每开采1吨原煤需排放2吨污水。有些地区,由于水体的严重污染,造成居民用水短缺。
化石燃料在利用过程中对环境的影响主要是燃烧时的各种气体与固体废物和发电时的污染。化石燃料产生的污染物对环境的影响主要有两个方面。一是全球气候变化。燃料中二氧化碳进入大气,使大气中二氧化碳的浓度增大,从而导致温室效应,改变了全球的气候,这是热污染。火电站发电所剩“余热”被排到河流、湖泊、大气或海洋中,在多数情况下,会使水温升高。例如,这种废热水进入水域时,其温度比一般水域的温度平均要高出7—8度,以致明显改变水域周围的环境。
板书:2.原子能化石燃料对环境的影响
[学生活动]由第2小组代表发言。
投影:
核动力是利用铀235(或钚239)在中子轰击下发生裂变,同时释放出核能,将能量用来驱动发电机组,发出电来作为动力。由于核动力的燃料是核燃料(铀或钚),相比于煤或石油具有无气污染,无漏油等问题。它的缺点是存在放射性污染,因此为了保证安全,要求由反应产生的废物应与环境隔离,不让它进入生态环境。目前国内外公认比较好的处理技术是将反应完全的放射性废物进行玻璃固化后,将其埋藏于数百米深的岩层中。
首先在深部岩层中开挖洞室,将玻璃固化体装入不锈钢容器内,然后把容器放入洞底,用湿润土材料进行密闭,阻止万一情况下发生的放射性物质向周围的扩散和转移。
板书:3.水力发电对环境的影响
[学生活动]由第3小组代表发言。
投影:
水库建造的过程与建成之后,对环境的影响主要包括以下几个方面:
自然方面:巨大的水库可能引起地表的活动,甚至有可能诱发地震。此外,还会引起水位改变。如下游水位降低或来自上游的泥沙减少等。水库建成后,由于蒸发量大,气候凉爽,炎热天气减少。
生物方面:对陆生动物而言,水库建成后,可能会造成大量的野生动植物被淹没死亡灭绝。对水生动物而言,由于上游生态环境的改变,会使鱼类受到影响,导致灭绝或种群数量减少。由于上游水域面积的扩大,使某些生物(如钉螺)的栖息地点增加,为一些地区性疾病的传播、蔓延创造了条件。
物理化学性质方面:流入和流出水库的水在颜色和气味等物理化学性质方面发生改变,深层水的密度、温度,甚至溶解氧等有所不同,深层水的水温低,而且沉积库底的有机物由于厌氧分解,水体的二氧化碳含量明显增加。
社会经济方面:修建水库可以防洪、发电,也可以改善水的供应和管理,增加农田的产量。不利之处,如受淹地区城市搬迁、农村移民安置会对社会结构、地区经济发展等产生影响,若大局计划不周,社会生产和人民生活安排不当,还会引起一系列的社会问题。另外,自然景观的淹没与破坏,更是文化和经济上的一大损失。应当事先制定保护规划和落实保护措施。
[学生活动]由第4小组代表发言。“从身边做起与社会责任感”问题的探讨。
师:[总结]“要增强全民族的环境意识,保护和合理利用土地、矿藏、森林、水等自然资源,努力改善生态环境”。这是社会对我们提出的要求。环境保护这一功在千秋大业的工作,绝不仅仅是少数专业人员的责任。地球上每一个公民,都有义务来维护周围的环境。
作为肩负新世纪历史重任的青年一代,我们应从小做起、从身边做起,树立环保意识,增强保护环境的社会责任感和紧迫感,并自觉地投入到保护环境的行动中去。
古人说:“千里之行,始于足下。”如果每个人都能从身边做起,会是怎样的结果
有人做过这样一个算术题:如果把世界上所用纸张的一半加以回收利用,就可满足人们对新纸张需求量的75%,这样不仅可使8万平方千米的森林免于因造纸而惨遭砍伐,而且可使环境污染显著减轻。又如,使用易拉罐作为饮料容器将消耗大量的铝,而炼铝又消耗大量能源并产生环境污染。而节纸用纸、不喝易拉罐饮料,回收易拉罐却是每个人日常生活中很容易做到的事件。因此,环境保护就在我们每一位的身边。
“一室不扫,何以扫天下。”胸怀大志的青年朋友,让我们携起手来从身边做起吧!
师:减少环境污染最根本的是从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。
板书:4.绿色化学
投影教材P101图4-13
按照绿色化学原则,最理想的是原子利用率100%。
【例】 “绿色食品”是指( )
A.添加了绿色色素的食品
B.含有叶绿素的食品
C.原料生产过程中没有污染的食品
D.原料生产及加工过程中都没有污染的食品
师:绿色食品是指按照特定的生产方式生产,经过专门机构认定和许可后,使用绿色食品标志的无污染、安全、优质的营养食品。为了突出这类食品产自良好的生态环境,人们将这类食品叫做绿色食品。绿色食品的开发应包括产地的选择,以及产品的生产、加工、包装和储运等一系列环节。例如,农田的大气、土壤、水质都必须符合绿色食品生态环境标准;包装时不能对食品造成污染,食品要密封等。绿色分为A级和AA级两类,A级在生产过程中允许限量使用限定的化学合成物质,AA级在生产过程中不允许使用任何有机化学合成物质。
答案:D
课堂小结
环境问题是当今世界面临的热点问题之一,通过本节课的学习,请同学们更要增强环保意识,从我做起,从身边的小事做起,养成良好的习惯,把热爱环境、保护环境落到实处。努力做到人与环境和谐共存。努力实现原子的利用率100%。
布置作业
P102 1、2、3
板书设计
二、环境保护与绿色化学
1.化石燃料对环境的影响
2.原子能化石燃料对环境的影响
3.水力发电对环境的影响
4.绿色化学
习题详解
1.B 2.B 3.A 4.BD 5.D 6.C
7.(1)SO2、颗粒物、NO2
(2)含铅汽油会产生含铅化合物等有害气体
(3)略
8.nCH2==CHCl
9.(1)C4H10
(2)不只是7种,因为还有含相同碳原子数的同分异构体。
(3)聚合
10.C3H8+5O23CO2+4H2O,增大空气进入量或减少液化石油气进入量。
解析:煤气的主要成分是:CO、H2,由它们燃烧的化学方程式可知:
2CO+O2====2CO2
2H2+O2====2H2O
等体积的煤气消耗氧气体积少,而石油气消耗的氧气的体积多,所以,应该调节阀门增大空气进入量或减少液化石油气进入量。
11.略
活动与探究
1.查找资料,了解我国主要有哪些钢铁基地?并以其中的2个工厂为例,完成下表:
×××钢铁厂 ×××钢铁厂
产量(万吨/年)
原料
原理
主要设备
参考练习
1.下列物质中,属于大气污染物的是( )
A.CO2 B.H2 C.N2 D.SO2
答案:D
2.下列气体中,若空气中含有微量时,能使人产生爽快和振奋的感觉。但量稍多时就会对人体、动植物造成危害的是( )
A.CO2 B.SO2 C.O3 D.O2
答案:C
3.导致下列现象的主要原因与排放SO2有关的是( )
A.酸雨 B.沙尘暴 C.臭氧空洞 D.温室效应
答案:A
4.从保护人类的生存环境角度看,最好的燃料应是( )
A.木材 B.石油 C.煤 D.氢气
答案:D
5.1998年5月20日,中央电视台第一套节目《新闻联播》播放了一则新闻:近年来我国重点保护文物“云岗石窟”严重腐蚀风化,急剧损坏。其主要原因是在它的旁边新修了一条高速公路。我国不惜花费二亿元资金另修一条路,让公路绕道而行来保护这一珍贵的文物。通过这则新闻你认为造成腐蚀损坏的主要原因是( )
A.车辆排放的大量尾气 B.居民燃煤
C.车辆尘埃 D.风吹日晒
答案:A
6.下列所述情况可能引起水污染的是( )
①城市生活污水的任意排放 ②农业生产中农药、化肥使用不当 ③海上油轮石油泄漏 ④工业生产中废渣、废液、废气的的排放
A.①③ B.②④ C.①④ D.①②③④
答案:D
7.据1988年统计显示:我国污水排放约370亿吨,其中80%左右未经处理就排入水系。据估计每年排入海洋的污水和固体废物已超过1 000亿吨。经过十年的努力,1998年我国政府加大了对污水治理的力度。关停了一些在黄河、长江、淮河沿岸的污染严重的中小型厂矿。你认为主要是哪些厂( )
A.造纸厂 B.纺织厂 C.拖拉机厂 D.食品厂
答案:A
8.水体污染是一种严重的环境问题。下列哪些措施可以适当减小水体污染( )
①控制工业生产中“废水”和城市生活用水的排放 ②减少有机农药的使用 ③多种植树木 ④减少SO2等气体排放 ⑤水生动植物的繁殖
A.全部 B.①②③④
C.③④⑤ D.①②③
答案:B
9.我国近海海域中一些元素含量普遍超标,富营养化十分严重。经常发生“赤潮”现象。下列生活用品中能引起“赤潮”的是( )
A.肥皂 B.含磷洗涤剂
C.加酶洗衣粉 D.化妆品
答案:B
10.油井发生火灾,产生大量废气:①浓烟中的炭粒 ②氮的氧化物 ③碳的氧化物 ④硫的氧化物 ⑤碳氢化合物。其中对大气造成污染,且导致雨水酸化的有毒气体是( )
A.①③⑤ B.②③⑤ C.②④⑤ D.②④
答案:D
11.为了保护环境,变害为利,工业上常用纯碱吸收有害气体SO2,同时得到亚硫酸氢钠,该反应的离子方程式是_______________________。从这一反应可见H2SO3的酸性比H2CO3的酸性_____________。亚硫酸氢钠常用于除去漂白织物后剩余的游离氯,该反应的离子方程式为______________________________________________。
答案:2SO2++H2O====2+CO2 强 Cl2+2+H2O====2+4H++2Cl-
12.近闻国外正在研究用Na2SO3吸收法作为治理SO2污染的一种新方法:①用Na2SO3水溶液吸收SO2;②加热吸收液,使之重新生成Na2SO3,同时得到含高浓度SO2的水蒸气。写出上述两步反应的化学方程式:
(1)______________________________________________。
(2)______________________________________________。
答案:Na2SO3+SO2+H2O====2NaHSO3 2NaHSO3Na2SO3+SO2↑+H2O第2课时
三维目标
知识与技能
1.理解可逆反应、化学平衡的概念。
2.化学反应限度的本质原因及外部特征。
3.学习实验研究的方法,能设计并完成一些化学实验。通过实验探究形成化学平衡的概念及化学反应限度的概念。
过程与方法
1.重视培养学生科学探究的基本方法,提高科学探究的能力。
2.通过探究实验认识化学平衡与反应限度,并用得到的结论去指导分析和解决实际问题。
情感、态度与价值观
有参与化学科技活动的热情,有将化学知识应用于生产、生活实践的意识,能够对与化学有关的社会和生活问题做出合理的判断。
要点提示
教学重点
化学反应限度概念;了解影响化学反应限度的因素。
教学难点
化学反应限度的本质原因及外部特征。
教具准备
多媒体课件、投影仪。
教学过程
导入新课
师:根据化学方程式进行计算时,你是否考虑过这样的问题:一个化学反应在实际进行时,所有反应物能否完全(按照方程式中相应物质的量关系)转变成生成物?如果能,反应条件是什么?如果不能,原因是什么?
推进新课
板书:二、化学反应的限度
师:科学研究表明,很多化学反应在进行时都具有可逆性。请大家阅读P50—P51“科学史话”,总结一下什么是可逆反应。
板书:1.可逆反应: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称为“可逆反应”。
师:请分析:
(1)2H2+O22H2O与2H2O2H2↑+O2↑
(2)二次电池的充电、放电。
(3)NH3+HCl====NH4Cl与NH4ClHCl↑+NH3↑
以上三个反应是否是可逆反应?为什么?
生:都不是可逆反应。因为它们不是在同一条件下同时进行的。
师:很好。可逆反应必须是在相同条件下,同时向正反应方向和逆反应方向进行的反应。
师:请分析:P51,图2-20,当正、逆反应速率相等时,化学反应处于什么状态。
生:化学平衡状态。
板书:2.化学平衡状态
在一定条件下,正反应速率和逆反应速率相等,反应物和生成物的浓度不变的状态。
师:化学平衡状态的特征是:①化学平衡是一个动态平衡;②达到平衡时,反应混合物中各组成成分含量不变;③外界条件变化,平衡被破坏,在新的条件下达到新的平衡。
板书:3.化学反应的限度
在给定条件下,化学反应所能达到或完成的程度,即该反应的限度。
师:化学反应的限度首先决定于反应物的化学性质,其次还受温度、浓度、压强等条件的影响。这在我们以后的选修教材《化学反应原理》中学习。
板书:
三、化学反应条件的控制
师:在生产生活中,我们希望促进有利的化学反应发生,抑制有害反应发生,这就要求我们控制反应条件。
请大家结合我们所学的知识,讨论P52“思考与交流”。
阅读教材P52分析如何“提高煤的燃烧效率”。
师:带领学生探究
煤的燃烧条件问题。
●原煤含S量:要求<2%,否则SO2排放浓度会偏高;
●原煤粒度:要求≤40 mm,且越均匀越好,但不能使用煤粉;
●炉膛:耐高温;
●烟囱:抽力要求有大于20%的富余能力,氧气要适当充足等。
课堂小结
(1)通过实验探究,同学们了解:可逆反应、化学平衡、化学平衡状态、化学反应限度。
(2)控制反应条件可以使化学反应向有益的方向尽可能多、快地进行。
布置作业
教材P53 4、5 P54 6
板书设计
二、化学反应的限度
1.可逆反应: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称为可逆反应。
2.化学平衡状态:
在一定条件下,正反应速率和逆反应速率相等,反应物和生成物浓度不变的状态。
3.化学反应的限度
在给定条件下,化学反应所能达到或完成的程度,即该反应的限度。
三、化学反应条件的控制
活动与探究
利用NO2平衡气体遇热颜色加深、遇冷颜色变浅来指示放热过程和吸热过程
放热过程和吸热过程的指示
(1)按图所示将实验装置连接好。
(2)向其中一个烧杯的水中投入一定量的CaO固体,CaO与水反应放热,此烧杯中的NO2平衡混合气体的红棕色变深。
查找资料:NO2平衡气体遇热颜色加深,遇冷颜色变浅的反应原理。
参考练习
1.在一定条件下,使NO和O2在一密闭容器中进行反应,下列说法中不正确的是( )
A.反应开始时,正反应速率最大,逆反应速率为零
B.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后为零
C.随着反应的进行,逆反应速率逐渐增大,最后不变
D.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后不变
答案:B
2.一氧化氮与一氧化碳都是汽车尾气里含有的物质,它们能缓慢地起反应生成氮气和二氧化碳。对此反应,下列叙述中正确的是( )
A.使用催化剂不能改变反应速率 B.使用催化剂能加大反应速率
C.降低压强能加大反应速率 D.升高温度能加大反应速率
答案:BD
3.在一定温度下,可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)达到平衡的标志是( )
A.C生成的速率与C分解的速率相等
B.A、B、C的浓度不再变化
C.单位时间内生成n mol A,同时生成3n mol B
D.A、B、C的分子数比为1∶3∶2
答案:AB
4.下面四个选项是四位同学在学习化学反应速率和化学平衡理论以后,联系化工生产实际所发表的看法,你认为不正确的是( )
A.化学反应速率理论可指导怎样在一定时间内快出产品
B.化学平衡理论可指导怎样使用有限原料多出产品
C.化学反应速率理论可指导怎样提高原料的转化率
D.正确利用化学反应速率和化学平衡理论都可提高化工生产的综合经济效益
答案:C
5.在一密闭容器中,反应aA(g)bB(g)
到达平衡后,保持温度不变,将容器体积增加一倍,当达到新的平衡时,B的浓度是原来的60%,下列说法正确的是( )
A.平衡向正反应方向移动了 B.物质A的转化率减少了
C.物质B的质量分数增加了 D.a>b
答案:AC
6. 压强变化不会使下列化学反应的平衡发生移动的是( )
A.H2(g)+I2(g)2HI(g)
B.3H2(g)+N2(g)2NH3(g)
C.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
D.C(s)+CO2(g)2CO(g)
答案:A
7.在一定温度下,反应A2(g)+B2(g)2AB(g)达到平衡的标志是( )
A.单位时间生成n mol的A2同时生成n mol的AB
B.容器内的总压不随时间变化
C.单位时间生成2n mol的AB同时生成n mol的B2
D.单位时间生成n mol的A2同时生成n mol的B2
答案:C
8. 某温度下,在一容积可变的容器中,反应:2A(g)+B(g)2C(g)达到平衡时,A、B和C的物质的量分别为4 mol、2 mol和4 mol。保持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整,可使平衡右移的是( )
A.均减半 B.均加倍
C.均增加1 mol D.均减少1 mol
答案:C
9.反应2SO2+ O22SO3,下列判断中正确的是( )
A.2体积SO2和足量O2反应,必定生成2体积SO3
B.其他条件不变,增大压强,平衡必定向右移动
C.平衡时,SO2消耗速度必定等于O2生成速率的两倍
D.平衡时,SO2浓度必定等于O2浓度的两倍
答案:BC
10.(2006广东高考,19)合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义,对于密闭容器中的反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),637 K,30 MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.点a的正反应速率比点b的大
B.点c处反应达到平衡
C.点d(t1时刻)和点e(t2时刻)处n(N2)不一样
D.其他条件不变,773 K下反应至t1时刻,n(H2)比上图中d点的值大
答案:AD
习题详解
1.
影响反应速率的条件 如何影响 可能原因 实例
温度 温度升高,反应速率加快;温度降低,反应速率减慢 温度升高,反应物分子能量增加,使有效碰撞次数增多,反应速率加快 夏季食品更易变质
浓度 浓度大,反应速率快;浓度小,反应速率慢 浓度增大,活化分子数量增多,有效碰撞次数增多,反应速率加快 S在纯氧中燃烧,比在空气中燃烧剧烈
固体表面积 固体表面积越大,反应速率越快 表面积越大,反应的接触面积越大,有效碰撞次数增多,反应速率加快 炼铁时为了加快反应速率将铁矿石粉碎
催化剂 加入催化剂可改变反应速率 催化剂可降低或提高反应所需能量 H2O2的分解,加入MnO2作催化剂,加快分解速率
2.D 3.BD
4.面粉属于表面积非常大的有机物,与空气的接触面积大,所以非常容易剧烈燃烧而发生爆炸。
5.(1)提高温度或使用催化剂都可以促进KClO3的分解。
(2)2KClO32KCl+3O2↑
6.略
7.略第一节 开发利用金属矿物和海水资源
从容说课
本节教学的主要目标是帮助学生认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用,揭示化学与可持续发展的重要关系,树立资源保护意识及合理开发意识。因此,教学要围绕这一教学目标展开。教材从金属矿物以及海水资源的开发利用两个专题,阐明化学在自然资源的合理开发和综合利用上的作用,首先是因为在当今全球资源、能源供应紧张与人口迅速增长的矛盾日益突出的情况下,帮助学生认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用,揭示化学与可持续发展的重要关系,树立资源保护意识及合理开发意识。因此,教学要围绕这一教学目标展开。?
教材首先以金属在自然界中的分布、存在形态、储量以及金属资源的回收、利用和保护作为本节的引言,引出第一部分关于金属冶炼的知识。在金属冶炼的三个步骤中,利用氧化还原反应原理,把金属矿石中的金属离子还原成金属单质这一步是最关键的步骤,也是化学所要重点研究的问题。由于金属的化学活动性不同,金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同,冶炼方法自然不同。接着,教材以金属活动性顺序为线索,以举例的方式简介了三种冶炼金属的方法,即热分解法、热还原法和电解法。最后,要求学生总结、归纳并揭示金属冶炼的一般规律: ?
K Ca Na Mg Al?Zn Fe Sn Pb (H) Cu? Hg Ag? Pt Au?
电解法 热还原法 热分解法 物理提炼法
教材的第二部分是金属的回收和资源保护的有关知识,这些知识的要求不高,可采用自学、讨论、发表意见的方法组织教学,主要目的是培养学生的环境意识和资源观念。?
总之,本节课宜采用“学生自学讨论——师生共同归纳”的教学方法组织教学,以激发学生的学习积极性,增强他们的环境和资源保护意识以及社会责任感。?
实验是学习化学的重要手段,不仅有利于学生掌握知识,更有利于培养能力。要做好书上的有关实验,引导学生观察思考。也可以根据实际情况设计实验培养探究能力。?
另外,还可以根据“科学视野”指导学生查阅资料,了解海水资源开发和利用的前景及化学在其中可以发挥的作用。?
第1课时?
三维目标
知识与技能?
1.帮助学生认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。常识性介绍金属回收和资源保护的意义。?
2.揭示化学与可持续发展的重要关系。?
3.树立资源保护意识及合理开发意识。?
4.初步培养自主查阅资料的能力。?
5.使学生初步掌握化学实验基本操作、基本技能。??
过程与方法?
1.自主学习,培养学生自学能力。?
2.活动探究,通过了解金属资源的开发,金属冶炼,人类冶炼和使用金属的历史,金属资源的回收和再利用,海洋资源的类型,海水资源的开发及利用现状,培养学生归纳能力、比较能力。??
情感、态度与价值观?
1.帮助学生树立节约资源、爱护环境、变废为宝等意识。?
2.通过金属矿物以及海水资源的开发利用两个专题,使学生热爱自然,热爱化学。?
要点提示
教学重点 了解化学方法在金属矿物开发(主要是金属冶炼)及海水资源开发中的作用。
教学难点 学生在掌握金属冶炼的一般原理基础上,了解适用于不同金属的冶炼方法。
教具准备 多媒体、投影仪、砂纸、铁架台(带铁圈)、蒸发皿、滤纸、火柴、沙子、铝粉或铝银粉(商业名称)、镁带、氯酸钾、氧化铁粉末、小木条 电教器材:视频展示台(包括录像)、实物投影仪、挂图、标本等。?
教学过程
导入新课
介绍金属在自然界中的分布、存在形态、储量以及金属资源的回收和保护的必要性(配合金属及矿物的实物录像和旁解录音,简介我国金属矿产资源在世界的排名情况,树立人均拥有资源的意识)。?
学生活动?
观看,倾听,体会?
师 提问,金属的存在形态有什么规律? ?
生 学生思考,回答。?
师 (小结):少数化学性质不活泼的金属,在自然界中能以游离态存在,如金和铂以及少量的银和铜,较活泼的铁只能存在于陨石中,而化学性质活泼的金属,在自然界中总是以化合态存在。但在实际生产和生活中应用的金属材料却往往是纯金属或合金,这就需要把金属从金属矿物中提炼出来,这就叫做金属的冶炼。 ?
生 学生领会规律,了解金属冶炼的意义。 ?
师 (1)你知道从金属矿物中提炼金属,一般要经过哪些步骤?关键的一步是什么? ?
(2)要将化合态的金属矿物转化为金属单质,有哪些方法?其实质是什么? ?
师 指导阅读:看课本第80~81页内容。?
生 学生阅读教材,展开讨论,并用自己的语言加以概括回答。?
推进新课
板 书:?
一、金属矿物的开发利用?
1.金属矿物的冶炼步骤: ?
矿石富集——金属冶炼——金属精炼 ?
2.金属的冶炼原理: ?
利用还原的方法,使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。 ?
3.金属冶炼的一般方法: ?
(1)热分解法 ?
(2)热还原法 ?
(3)电解法 ?
师 不活泼的金属汞和银的氧化物不稳定,受热易分解生 成金属单质和氧气;较活泼的金属如铁等和不活泼金属铜的氧化物较稳定,受热不易分解,需用还原剂(焦炭、一氧化碳、氢气、铝)来还原;活泼金属如钠、铝等氧化物非常稳定,加热或热还原剂均无法使其分解,只能用最强的还原手段即电解法使其氯化物、氧化物还原。(板书有关化学方程式) ?
师
(组织讨论)请结合金属活动性顺序表总结金属冶炼方法的一般规律。
板 书:?
K Ca Na Mg Al? Zn Fe Sn Pb (H) Cu? Hg Ag? Pt Au?
电解法 热还原法 热分解法 物理提炼法
生 (思考)金属的活泼性与金属的冶炼方法有何关系??
学生思考,讨论,总结,归纳?
师
1.请完成下列化学方程式,标出电子转移的方向和数目:?
(1)Fe2O3+C—— (2)PbO2+CO—— (3)MgCl2——(电解)?
生 练习书写化学方程式 ?
2.已知金属硫化物矿煅烧一般生成金属氧化物和二氧化硫,请再结合已学的知识和课本中“湿法冶金”的小资料完成并写出下列化学方程式: ?
(1)我国北宋初期湿法炼铜(只要求写离子方程式) ?
(2)HgS+O2?
(3)FeS2+O2——(化学Ⅰ不作要求) ?
生 领会信息,解答习题?
师 冶炼金属时要考虑原料及反应条件的选择问题;对于某些不活泼的金属如铜和银等,也常用电解盐溶液的方法进行精炼。但电解法要消耗大量电能,成本较高。 ?
师 (1)地球上的金属矿产资源是有限的,而且是不能再生的,随着人们的不断开发利用,矿产资源将会日渐减少,如何解决这一难题呢? ?
学生自我评价后,修正。 ?
生 金属制品在使用过程中会被腐蚀或损坏,同时由于生产的发展,新的产品要不断替代旧的产品,因而每年就有大量废旧金属产生。废旧金属是一种固体废弃物,会污染环境,应该怎样解决这类问题??
【例1】 关于金属元素在自然界存在的情况的叙述中,正确的是( )?
A.金属元素仅存在于矿物中?
B.金属元素存在于矿物和动物体內,但植物体內不含?
C.少数金属元素以游离态存在,大多数金属元素以化合态存在?
D.金属元素不仅存在矿物中,动物和植物体內也存在少量金属元素?
思路点拨:金属在自然界的分布很广,无论是矿物,还是动植物体內,或多或少地都含有金属元素。这些金属元素除了少数化学性质不活泼以游离态存在外,大多数化学性质较活泼的金属,在自然界以化合态存在。?
答案:CD?
【例2】 下列化学方程式,能用于工业上冶炼金属镁的是( )?
A.2Na+MgCl2====2NaCl+Mg?
B.MgCl2(熔化) MgO+Cl2↑?
C.2MgO2Mg+O2↑?
D.MgO+CMgO+C?
师 工业上冶炼镁不能用比镁还昂贵的钠作原料去还原MgCl2,可采用电解MgCl2 (熔化)的方法。若用氧化镁为原料,也不能采用高温分解法,因为镁属于活泼金属,其氧化物熔点很高(2800 ℃)。可用焦炭在高温下去还原氧化镁而得到镁。故选 B、D。?
演示:【实验41】?
注意事项:实验时要注意安全,反应装置应远离易燃物;铝粉要细(200目以上),最好用铝银粉(商业名称);预先擦去镁带的氧化膜,长度约需10 cm(过短热量不够,影响实验效果)。?
师 请描述实验现象,并写出有关化学方程式。?
生 反应剧烈,放出强光,生成红热的液态铁落在砂子上。?
2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
板 书:?
4.金属的回收和资源的保护
把废旧金属作为一种资源,加以回收利用,既减少了垃圾量,防止_____________,又缓解的_____________矛盾。?
课堂小结
本节课的重点是掌握金属冶炼的一般原理及常见的金属冶炼的三种方法,并能利用金属冶炼的一般规律正确书写有关化学方程式,标出电子转移数目和方向。同时,要充分认识金属回收利用和资源保护的重要意义,牢固树立环境保护意识和开发、节约资源的观念。 ?
布置作业
P87 2、3、4?
板书设计
第一节 开发利用金属矿物和海水资源?
一、金属矿物的开发利用?
1.金属矿物的冶炼步骤: ?
矿石富集——金属冶炼——金属精炼 ?
2.金属的冶炼原理: ?
利用还原的方法,使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。 ?
3.金属冶炼的一般方法: ?
(1)热分解法 ?
(2)热还原法 ?
(3)电解法?
K Ca Na Mg Al? Zn Fe Sn Pb (H) Cu? Hg Ag? Pt Au??
电解法 热还原法 热分解法 物理提炼法
4.金属的回收和资源的保护?第一节 最简单的有机化合物——甲烷
从容说课
我们已经知道甲烷是一种化石燃料,可以燃烧,能从甲烷的组成上认识燃烧反应的产物。本章教学再次选择甲烷,主要考虑甲烷是最简单的有机物,便于学生从结构角度认识甲烷的性质,类推烷烃的结构和性质,建立从结构角度学习有机物性质的有机化学学习模式。因此,本节教学的设计,要在学生初中知识的基础上,体现认识的渐进发展性原则;同时,考虑到学生前面已经具有了一些有关物质结构的概念,应当在有机化合物的学习中紧紧抓住结构与性质的关系,在学生的头脑中逐步建立有机物的立体结构模型,帮助学生打好进一步学习的方法基础。?
在教学模式的设计上,可以不拘泥于教材的逻辑顺序,根据学校实际情况和学生的水平设计不同的流程。可以从结构出发,预测性质,用实验检验;也可以从探究实验出发,归纳性质,从结构角度提升认识。本质还是演绎方法和归纳方法的不同运用,即自然科学研究的两种主要过程在中学化学教学中的具体运用。?
第1课时
三维目标
知识与技能?
1.使学生掌握甲烷的结构式、甲烷的电子式和甲烷分子的正四面体结构。?
2.掌握甲烷的化学性质,了解有关实验结论,了解取代反应。?
3.了解甲烷的存在和甲烷的用途等。??
过程与方法?
1.通过实践活动(模型制作)、探究实验、模型、图表、图片、甲烷、烷烃的多媒体动画等,培养学生关心科学、研究科学和探索科学的精神。?
2.通过讲授、讨论、小组合作、学生制作等教学方法和实验条件控制、比较、类比、模拟、抽象、模型等科学方法与逻辑方法,教给学生科学的方法。?
3.培养学生用新概念理解知识的能力;培养学生设计实验、动手实验、观察现象,并根据实验现象得出可能的规律的能力。??
情感、态度与价值观?
1.通过甲烷的分子结构的探究,解析其可能有的性质,并设计实验来证明,激发学生学习化学的兴趣,探索新知识的欲望,且在实验研究中培养求实、进取的优良品质。?
2.使学生初步掌握研究物质的方法——结构解析、推测可能的性质、设计实验、观察现象、解析现象、得出结论,再辩证地解析结论的适用范围。?
3.结合甲烷的组成、结构和性质关系的教学过程,对学生进行事物联系和发展的普遍规律的观点的教育;通过动手实验,使其体会理论上的理解和亲手实验的不同,而且实验不总是每次都能成功,解析教训、总结经验,培养学生科学研究的态度,认真仔细、实事求是的作风。?
要点提示
教学重点 甲烷的结构和化学性质。?
教学难点 甲烷的结构、研究某物质的程序和方法。?
教具准备 多媒体、两试管SO2气体、试管、水槽、烧杯、石棉网、酒精灯、铁架台、品红试液、KMnO4溶液、溴水。?
教学过程
导入新课
多媒体展示常见的有机化合物的图片,让学生欣赏图片。?
师 从今天起,我们将学习有机化合物的知识。有机化合物与人类的生活有密切的关系,在衣、食、住、行、医疗、能源、材料、科学技术及工农业生产等领域中都起着重要作用。迄今为止已经超过2000万种。有机物不仅数量很多,而且分布极广。例如刚才图片中涉及的常见燃料:汽油、煤油、柴油;建材中的木材、黏合剂、涂料、油漆;日用品中的塑料、橡胶、纤维、清洁剂;食物中的营养素——糖类、油脂、蛋白质等都是有机化合物。?
师 具体认识有机化合物,请大家阅读课文思考:有机物的组成元素有哪些??
生 除碳外,常有氢、氧,有时含有氮、硫、卤素和磷等。?
师 仅含有碳和氢两种元素的有机物称为烃。?
(动画) 由“碳”“氢”两个字的底部偏旁组成“烃”。?
师 今天学习最简单的烃——甲烷。?
推进新课
板 书:?
一、甲烷的结构
(通过全体学生的探究练习引入甲烷的结构)?
[探究问题]
师 请画出碳原子和氢原子的结构示意图。(找一名学生板演)?
生
[探究问题2] ?
已知甲烷仅由碳、氢两种元素组成,其中质量分数w(C)=75%,w(H)=25%。请同学们推出甲烷的化学式。?
师 知道了元素组成和各元素的质量分数,怎样求出有机物的化学式呢??
生1 应该充分利用w(C)=75%,w(H)=25%这个条件。?
师 怎么使用呢??
生2 只要假设出甲烷的质量,就可以了。?
师 请大家按照讨论的思路,列出解题的过程。
(多媒体展示)?
解:因为C的摩尔质量是12 g·mol-1,H的摩尔质量是1 g·mol-1。?
设取甲烷100 g,则C的质量是100×75%=75 g,H的质量是100×25%=25 g?
所以:
师 碳、氢原子个数之比为1∶4,你能否从碳、氢原子的结构解析,推出甲烷的化学式吗??
(学生积极思考讨论,教师找一名同学总结讨论结果)?
所以甲烷的化学式:CH4。?
师 甲烷的化学式为CH4,那么甲烷的分子式和电子式怎样书写呢??
生 因为碳原子有四个价电子,欲形成八个电子的稳定结构,需要形成四对共用电子才能达到八个电子的稳定结构;氢原子核外有一个电子,欲形成两个电子的稳定结构,需要形成一对共用电子才能达到两个电子的稳定结构。?
生 一位同学板演,其余同学在下面练习。
板 书:?
甲烷的分子式:CH4?
甲烷的电子式:
师 如果甲烷电子式中的每一对共用电子用一条短线替代后将变成什么样子呢??
生 (在练习本上画,得出结果)CHHHH?
师 这种用短线表示一对共用电子的图式叫结构式。那么上述结构式表示甲烷分子的真实构型吗??
[探究问题3]甲烷分子的空间构型可能有哪几种情况?(学生讨论)?
生 讨论结果是可能有两种结构——平面正方形结构和正四面体结构。?
师 究竟甲烷的空间结构是怎样的呢?请看甲烷分子的球棍模型和比例模型。?
(实物展示)甲烷分子的球棍模型和比例模型:?
生 相互传看两种模型,观察、体会甲烷的空间结构中碳原子和氢原子之间的相对位置关系。?
师 经过科学实验证明甲烷分子的结构是正四面体结构,碳原子位于正四面体的中心,4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点上(键角是109°28′)。?
师 这样看来甲烷的结构式并不能代表其真实的空间构型,我们称之为平面结构式,其立体结构式可用下图表示,但是为了简便起见,一般只写有机物的平面结构式。?
师 结构决定性质,甲烷的分子结构决定其具有怎样的化学性质呢?
板 书:?
二、甲烷的性质?
1.甲烷的物理性质?
(动画模拟) 池沼中有沼气?
师 (看动画思考)沼气(主要成分是甲烷)有什么物理性质??
生 甲烷是无色、无臭的气体,比空气轻,极难溶于水。?
师 甲烷是天然气、沼气(坑气)和石油气的主要成分。(天然气中按体积计,CH4占80%~97%)?
[探究问题4]?
师 由甲烷的化学式和相对分子质量,你能否求出在标准状况下甲烷的密度呢?(学生练习计算)?
生 密度是0.717 g·L-1(标准状况)?
师 由甲烷的化学式中各原子的连接方式和成键情况解析,你能否预测甲烷的化学性?质呢???
[探究问题5]把甲烷通入盛有高锰酸钾酸性溶液的试管中,观察紫色的高锰酸钾溶液是否褪色???
(动画模拟)甲烷通过高锰酸钾酸性溶液的动画。?
师 从实验中可知溶液颜色没有变化,说明甲烷与高锰酸钾不发生反应。通常情况下,甲烷稳定,如与强酸、强碱和强氧化剂等一般不发生化学反应。是否甲烷与其他物质在任何条件下都不发生化学反应呢?(学生阅读教材回答)?
生 在特定条件下甲烷能与某些物质发生化学反应,如可以燃烧和发生取代反应等。
板 书:?
2.甲烷的化学性质:?
(1)甲烷的氧化反应?
(实验)点燃甲烷,燃烧,火焰呈淡蓝色。分别用干燥小烧杯和沾有澄清石灰水的小烧杯罩在火焰上。?
(生观察)干燥的小烧杯内有无色液体生成,沾有澄清石灰水的小烧杯内石灰水变浑浊。
师 从燃烧产物可以得到什么启示?请写出这个反应的化学方程式。?
生 可以证明甲烷中含有碳元素和氢元素,化学方程式为:
板 书:?
CH4+2O2CO2+2H2O?
师 请大家观察这个化学反应方程式与我们以前学习的有什么不同?是什么原因呢??
生 (观察、思考后回答)方程式中间用“”(箭头)而不是用“”(等号),这主要因为有机物参加的化学反应往往比较复杂,多有副反应发生,故不用等号。
板 书:?
(2)甲烷的取代反应?
【演示实验】P53科学探究,观察发生的现象。(由现象讨论后得出结论)?
【生观察】没有光照的试管不变化;光照后的试管壁上出现油滴,试管内的液面上升,气体颜色略微变浅。(色变浅、出油滴、水上升、有白雾、石蕊变红)?
师 说明CH4和Cl2的混合气体在光照下发生了化学反应;量筒壁上出现油滴,说明反应中生成了新的油状物质;试管内液面上升,说明随着反应的进行,试管内的气压在减小,即气体总体积在减小。
(动画模拟)学生观看甲烷与氯气发生取代反应的教学动画?
上述反应没有到此终止,CH3Cl与Cl2继续依次反应。?
师 甲烷分子里的氢原子是被氯原子逐步取代的,共生成五种物质,四种取代产物。我们称这种反应为取代反应。请大家由刚才的动画思考,什么是取代反应呢?(学生很有兴趣地大胆猜测、估计,试探说出取代反应的含义)
板 书:?
有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应叫做取代反应。
师 CH4的四种氯的取代产物都有什么性质呢?请填写下表。
投影:
化学式 CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4
常温状态
名称(俗名)
溶解性
用途
师 CH4的四种氯的取代产物都不溶于水,在常温下,CH3Cl是气体,其他三种都是液体,CHCl3和CCl4是重要的有机溶剂。这些产物都属于卤代烃。?
师 我们以前学习过置换反应,置换反应与取代反应有什么区别和联系呢?请思考讨论后填写下表。
投影:
取代反应与置换反应的比较表
取代反应 置换反应
可与化合物发生取代,生成物中不一定有单质 反应物、生成物中一定有单质
反应能否进行受催化剂、温度、光照等外界条件的影响较大 在水溶液中进行的置换反应遵循金属或非金属活动顺序
分步取代,很多反应是可逆的 反应一般单向进行
【知识拓展】
板 书:?
3.甲烷的受热分解?
在隔绝空气的情况下,加热至1 000 ℃,甲烷分解生成炭黑和氢气。?
CH4C+2H2?
师 氢气是合成氨和合成汽油等的工业原料;炭黑是橡胶和染料的工业原料。?
【例1】 甲烷分子是以C原子为中心的正四面体结构,而不是正方形的平面结构,理由是( )?
A.CH3Cl只代表一种物质 B.CH2Cl2只代表一种物质?
C.CHCl3只代表一种物质 D.CCl4是非极性分子?
师 这是一个涉及甲烷分子结构的问题,需要一定的空间想象能力。?
生1 CH3Cl和CHCl3只代表一种物质是毫无疑问的,由于CH4不论是正四面体,还是平面正方形结构,其一氯代物CH3Cl和三氯代物CHCl3都只有一种:?
A、C两项不足以成为CH4是正四面体结构的理由,不可选。?
生2 不论CCl4是平面正方形,还是正四面体结构,D中CCl4确实是非极性分子, D项也不能成为CH4是正四面体结构的理由,所以不可选。问题出在B中CH2Cl2只代表一种物质上,好像理由不很充分啊??
生3 可以考虑用反证法。若CH4分子的结构是正方形,则CH2Cl2的结构有以下两种可能:?
??
二者是不是同一种物质呢?答案是否定的。理由有两个:①二者不能完全重合在一起;?②前?者是非极性分子,而后者是极性分子。可见CH2Cl2不是平面结构,因而是四面体结构,故推知CH4分子为正四面体结构,B项可选。?
答案:B?
师 可见,灵活多变的思考方法,结合图形解析,对解题有很大帮助。?
【例2】 氯仿可作局部麻醉剂,常因保存不慎而被空气氧化,产生剧毒气体——光气(COCl2):?
2CHCl3+O22COCl2+2HCl?
(1)上述反应____________________(填选项符号,下同)。?
A.属于取代反应 B.不属于取代反应?
(2)为防止事故发生,在使用前检验氯仿是否变质可选用的试剂是__________________。
A.NaOH(aq) B.AgNO3(aq)?
C.HCl(aq) D.水?
E.湿润的蓝色石蕊试纸 F.湿润的无色酚酞试纸?
师 联系生活实际的试题是一种常见题型,它们以实际生活为背景,往往具有更大的生命力。我们应该以不变应万变,认真解析题意,得出正确答案。如何解答本题呢??
生1 可以直接使用概念判定法:题中反应,有机物分子CHCl3变成COCl2,可认为CHCl3中的1个H原子和1个Cl原子被1个O原子代替了,符合取代反应(“某些”被“其他”代替)的概念,属于取代反应。?
生2 可以使用假设判定法:若有COCl2生成,则必有HCl生成,B、E可检验出是否有HCl生成:用B检验时出现白色沉淀,用E检验时试纸变红色。?
答案:(1)A(2)BE?
【例3】 若要使0.500 mol CH4完全和Cl2发生取代反应,且生成的四种氯代物的物质的量相同,试求所需Cl2的物质的量。?
师 本题属于计算型试题,文字描述很少,内涵非常丰富,在解题时要多读题,认真揣摩题意,准确找到切入点,方能少犯错误。请大家讨论,应该如何解决本题??
生1 可设所生成的四种氯代物的物质的量均为x,然后写出四个反应的化学方程式,则:
CH4+Cl2CH3Cl+HCl?
x x x??
CH4+2Cl2CH2Cl2+2HCl?
x 2x x??
CH4+3Cl2CHCl3+3HCl?
x 3x x??
CH4+4Cl2CCl4+4HCl?
?x 4x x??
n(CH4)=4x=0.500 mol,x=0.125 mol?
n(Cl2)=x+2x+3x+4x=10x=1.25 mol?
师 这是本题的常规解法,比较容易想到,还有没有其他做法??
生2 我有巧解的方法,解析CH4与Cl2的取代反应,得出如下规律:每1 mol Cl2可取代CH4分子中的1 mol H 原子。则:?
答案:1.25 mol?
师 非常好,可见好的方法可以简化解题过程,提高解题速率和正确性,但是必须是在已经掌握基本做法的基础上才能做好。?
课堂小结
本节课我们开始了对有机物的学习,认识到甲烷的正四面体立体结构和它的几个重要化学性质:氧化反应、取代反应、受热分解反应,学习中重点应对甲烷和Cl2的取代反应加以理解,当然也要树立结构和性质紧密相关的观点。?
布置作业
P59 1、2、3?
板书设计
第一节 最简单的有机化合物——甲烷?
一、甲烷的结构?
甲烷的分子式:CH4?
甲烷的电子式:?
二、甲烷的性质?
1.甲烷的物理性质?
2.甲烷的化学性质:?
(1)甲烷的氧化反应?
CH4+2O2CO2+2H2O?
(2)甲烷的取代反应?
有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应叫做取代反应。?
3.甲烷的受热分解?
CH4C+2H2?
活动与探究
1.查阅资料了解“西气东输”的有关知识,认识甲烷在工农业生产和人民生活中的重要作用。?
2.调查沼气在农业生产中的作用,了解我国沼气的使用历史和现状。?
3.用橡皮泥、木棒等代用品制作甲烷等常见烷烃的简易模型,并让学生对自己的作品进行评价。在活动中加深学生对空间模型的认识,同时也教给学生学习有机物分子结构的简单方法。?第四章 化学与自然资源的开发利用
本章规划
化学科学的发展,增进了人类对自然的认识,促进了社会的进步。但某些化学现象可能影响人类的生活和社会的可持续发展,因而帮助学生正确认识化学与社会发展的关系是十分重要的。
本专题主要包括与化学密切联系的材料、能源、健康、环境等,使学生知道自然资源并不是“取之不尽,用之不竭”的;认识人类要合理地开发和利用资源,树立保护环境、与自然和谐相处的意识,保证社会的可持续发展。
这些内容既是学生今后继续学习化学的基础,也是在生活中经常要接触、需要了解和应用的化学常识。可持续发展的思想已被世界各国人民共识,是解决当前环境问题的一个指导思想。可持续发展包括持续生态、经济、社会三个方面内容,主张人与自然和谐相处;主张建立在保护地球系统基础上的持续经济增长,做到发展与资源环境的承载力相协调;主张公平分配,满足当代和后代的全体人民的需求,在教学中注意紧密结合教材内容对学生进行可持续发展观的教育。如在煤和石油、天然气等内容中介绍我国资源的状况及资源的利用情况,教育学生节约资源,合理开发使用资源,为子孙后代留些宝贵的资源,并努力开发新能源,使能源可持续利用。再如讲大气等污染对人类生存的危害及造成的持久危害。再如讲重要化工原料硫酸、硝酸、氨气等工业制法中,注意介绍生产过程中为提高原料的利用率,降低能耗而采取的有利措施,同时介绍“三废”的处理,变废为宝,实现资源的综合利用。使学生树立保护环境和合理使用资源的可持续发展的观点。
1.地位和功能
众所周知,化学研究和应用的一个重要目标就是开发和利用自然界中一切可能的物质资源和能量资源,为人类生存和社会发展提供必要的物质和能源基础;同时,应该注意到这一过程必须同自然环境相协调,走可持续发展的道路,这也是贯穿本章始终的核心观念。
以金属矿物、海水和化石燃料等为例,了解利用化学变化实现物质间的转化,以及这些过程和产物在我们日常生活和社会发展中的重要作用。从科学、技术和社会相互作用背景的角度,有利于学生加深体会化学在综合利用自然资源中的作用,学会辩证地看待人类和自然协调发展中可能会遇到的问题,并培养做出明达决策的意识和能力;从学科知识的角度,有利于学生将前面所学过的知识和技能进行必要的梳理、归纳和拓展,主要包括无机物之间的转化(在固态和溶液状态下,金属及其化合物、非金属及其化合物的反应)、有机物之间的转化(裂解反应、聚合反应)。因此,本章作为高中必修模块的结尾,不仅对于学生总结复习很重要,而且对于学生进一步确定、学习后续的选修模块乃至选择自己未来的升学和就业方向都可能会产生一定的影响。
2.内容选择和呈现
(1)突出主题,将科学教育与人文教育融为一体
根据课程标准,本章主题是化学与可持续发展,主要包括相辅相成的两个方面,一是利用化学变化不断地提供人类生存和发展的物质条件(主要包括获得有用物质和获得能量),利用化学变化还可以创造自然界原本没有的物质(主要指有机合成高分子化合物),从而使生活更加方便、舒适;二是在开发自然资源的过程中,必须深刻地认识到保护周围环境、维护生态平衡的重要性,建立可持续发展的观念。应该承认,化学与可持续发展是一个很大的主题,高中必修课程中只能通过一些典型的实例,帮助学生逐步认识这些问题。
本章从金属矿物的开发利用引入,通过金属冶炼的基本原理,使学生认识到化学是冶金工业的重要科学基础,化学方法是由金属化合物转变成金属单质的唯一方式,金属活动性和氧化还原反应发生的条件是选择金属冶炼方式的主要依据。通过一些实验、思考和讨论,帮助学生认识金属冶炼过程往往需要消耗大量的能量,也容易造成严重的环境污染,那么,改进工艺条件、节能降耗、回收废旧金属制品等,就成为了与冶炼金属同样重要的问题。
海洋资源的开发是人类生存和发展必须面对的问题,仅以海水为例,如何使其中溶解的大量有用物质为我所用则是一个极具挑战性的课题。同金属冶炼这一古老产业相比,海水资源的利用还处于相对初始阶段,从化学变化角度来看,主要是在海水中各种元素的提取绝不像在实验室进行的试管实验那样简便易行,这里留给学生想象和创造的空间像海洋一样广阔和深远,也会使他们认识到,一些化学原理并不复杂的过程在实际生产中会遇到很多复杂的问题。
通过日常生活经验,学生比较熟悉化石燃料作为能源的利用,对化石燃料作为重要化工原料可能了解并不多,况且化石燃料的综合利用还是更为重要的发展方向,但限于课时和知识基础,通过本章学习学生只能对此形成一些粗略的认识,主要包括化石燃料的化学成分、石油化工生产的一般过程和原理、应用广泛的石油化工产品以及石油化工生产的发展趋势等。
塑料、合成纤维和橡胶等有机高分子化合物,目前主要是以化石燃料为原料生产的,这可以帮助学生体会石油化工同日常生活之间的紧密联系,体会石油化工给人类带来的诸多好处,认识化学在物质生产领域的极大创造性和重要价值,提高学习化学、化工的兴趣,提高参与讨论诸如白色污染、可降解塑料等有关社会问题的科学素养水平。
环境保护同样是人类可持续发展所面临的一个重大课题。本章教材主要使学生了解化学在环境保护工作中所发挥重要作用的三个主要领域,即环境情况的监测、三废的治理以及寻找源头治理环境污染的生产工艺(绿色化学)等。通过一些“思考与交流”活动,认识含硫、氮氧化物形成酸雨及其化学控制的原理,分析水华、赤潮等水体污染的成因,从环境保护的角度,讨论在化学实验中应该注意什么问题等等,提高爱护环境从我做起的自觉性,培养珍惜资源、珍爱生命、爱护地球等现代公民应该具有的价值观和社会责任感。
(2)体现基础性、时代性和选择性
“基础性”表现在紧紧围绕金属矿物、海水和化石燃料这些人类重要自然资源的综合利用中的化学基本原理和基础知识,如①氧化还原反应原理及其应用;②金属活动性顺序;③典型非金属元素——卤素及其化合物之间的化学转化;④分离混合物的基本操作——蒸馏、分馏;⑤具有典型结构的有机物——乙烯的聚合反应等。
“时代性”表现在关注自然资源开发和社会可持续发展这一当今社会热点问题,努力揭示化学在面对和解决这一问题中的作用和价值。例如,化学是人类开发和利用金属矿物、海水和化石燃料等物质资源的重要科学基础,也是节约和拓展自然资源(包括能源)的科学基础。再如,化学在环境监测、“三废”治理中的重要作用以及绿色化学的原理,从而帮助学生树立可持续发展的观念。适当地引入了现代化学的观念,如多金属结核、超分子(对大多数学生不做教学要求)、原子经济等,对传统的知识内容进行了更新。
“选择性”主要表现在除了课程模块的选择性外,在基础模块内也体现选择性。如教材内容的典型性和示范性,教师可以根据这些内容,结合自己的教学经验、学校条件和学生的实际情况,重新调整和补充教材中的教学内容,有条件的可以指导学生上网、去图书馆、科技馆和实际生产中进行参观、调查、访问,也可以进行专题的报告,从而丰富教材的内容;再如通过一些栏目、活动等,满足对于不同学生兴趣、爱好,启发他们更深入地对某些课题进行学习和研究。
(3)更新呈现方式,促进学生学习方式转变
通过多样的呈现方式,帮助学生理解化学与可持续发展这一主题,如资料卡片“自然资源—可持续发展”“海水提溴”“甲烷水合物”;科学视野“自然资源的开源与节流”“壁虎的脚与胶黏剂”以及科学探究、实验、思考与交流、学与问等活动,不仅如此,更主要的目的在于改变被动的、接受式学习这种单一的学习方式,促进学生积极主动地多样化学习方式的转变;改变只重视知识理解和掌握等学习结果的倾向,向追求多元化学习目标、重视过程的理解和体会的转变;改变教材内容是唯一正确知识的倾向,向开发以教材为主要学习媒体的多种、开放、互动的教学资源的转变。
第一节:开发利用金属矿物和海水资源,安排在第一节,突出了金属矿物和海水资源的作用。通过本节学习,有利于培养学生关心社会、热爱生活的习惯。
第二节:资源综合利用 环境保护。不仅与人类生产、生活、资源、环境等方面联系密切,而且在化学教学中的地位更是举足轻重。
课时安排:第1节 开发利用金属矿物和海水资源 2课时
第2节 资源综合利用 环境保护 2课时
复习 1课时
第一节 开发利用金属矿物和海水资源
从容说课
本节教学的主要目标是帮助学生认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用,揭示化学与可持续发展的重要关系,树立资源保护意识及合理开发意识。因此,教学要围绕这一教学目标展开。教材从金属矿物以及海水资源的开发利用两个专题,阐明化学在自然资源的合理开发和综合利用上的作用,首先是因为在当今全球资源、能源供应紧张与人口迅速增长的矛盾日益突出的情况下,帮助学生认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用,揭示化学与可持续发展的重要关系,树立资源保护意识及合理开发意识。因此,教学要围绕这一教学目标展开。
教材首先以金属在自然界中的分布、存在形态、储量以及金属资源的回收、利用和保护作为本节的引言,引出第一部分关于金属冶炼的知识。在金属冶炼的三个步骤中,利用氧化还原反应原理,把金属矿石中的金属离子还原成金属单质这一步是最关键的步骤,也是化学所要重点研究的问题。由于金属的化学活动性不同,金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同,冶炼方法自然不同。接着,教材以金属活动性顺序为线索,以举例的方式简介了三种冶炼金属的方法,即热分解法、热还原法和电解法。最后,要求学生总结、归纳并揭示金属冶炼的一般规律:
教材的第二部分是金属的回收和资源保护的有关知识,这些知识的要求不高,可采用自学、讨论、发表意见的方法组织教学,主要目的是培养学生的环境意识和资源观念。
总之,本节课宜采用“学生自学讨论——师生共同归纳”的教学方法组织教学,以激发学生的学习积极性,增强他们的环境和资源保护意识以及社会责任感。
实验是学习化学的重要手段,不仅有利于学生掌握知识,更有利于培养能力。要做好书上的有关实验,引导学生观察思考。也可以根据实际情况设计实验培养探究能力。
另外,还可以根据“科学视野”指导学生查阅资料,了解海水资源开发和利用的前景及化学在其中可以发挥的作用。
第1课时
三维目标
知识与技能
1.帮助学生认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。常识性介绍金属回收和资源保护的意义。
2.揭示化学与可持续发展的重要关系。
3.树立资源保护意识及合理开发意识。
4.初步培养自主查阅资料的能力。
5.使学生初步掌握化学实验基本操作、基本技能。
过程与方法
1.自主学习,培养学生自学能力。
2.活动探究,通过了解金属资源的开发,金属冶炼,人类冶炼和使用金属的历史,金属资源的回收和再利用,海洋资源的类型,海水资源的开发及利用现状,培养学生归纳能力、比较能力。
情感、态度与价值观
1.帮助学生树立节约资源、爱护环境、变废为宝等意识。
2.通过金属矿物以及海水资源的开发利用两个专题,使学生热爱自然,热爱化学。
要点提示
教学重点
了解化学方法在金属矿物开发(主要是金属冶炼)及海水资源开发中的作用。
教学难点
学生在掌握金属冶炼的一般原理基础上,了解适用于不同金属的冶炼方法。
教具准备
多媒体、投影仪、砂纸、铁架台(带铁圈)、蒸发皿、滤纸、火柴、沙子、铝粉或铝银粉(商业名称)、镁带、氯酸钾、氧化铁粉末、小木条 电教器材:视频展示台(包括录像)、实物投影仪、挂图、标本等。
教学过程
导入新课
介绍金属在自然界中的分布、存在形态、储量以及金属资源的回收和保护的必要性(配合金属及矿物的实物录像和旁解录音,简介我国金属矿产资源在世界的排名情况,树立人均拥有资源的意识)。
学生活动
观看,倾听,体会
师:提问,金属的存在形态有什么规律?
生:学生思考,回答。
师:(小结):少数化学性质不活泼的金属,在自然界中能以游离态存在,如金和铂以及少量的银和铜,较活泼的铁只能存在于陨石中,而化学性质活泼的金属,在自然界中总是以化合态存在。但在实际生产和生活中应用的金属材料却往往是纯金属或合金,这就需要把金属从金属矿物中提炼出来,这就叫做金属的冶炼。
生:学生领会规律,了解金属冶炼的意义。
师:(1)你知道从金属矿物中提炼金属,一般要经过哪些步骤?关键的一步是什么?
(2)要将化合态的金属矿物转化为金属单质,有哪些方法?其实质是什么?
师指导阅读:看课本第88—89页内容。
生:学生阅读教材,展开讨论,并用自己的语言加以概括回答。
推进新课
板书:一、金属矿物的开发利用
1.金属矿物的冶炼步骤:
矿石富集——金属冶炼——金属精炼
2.金属的冶炼原理:
利用还原的方法,使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。
3.金属冶炼的一般方法:
(1)热分解法
(2)热还原法
(3)电解法
师:不活泼的金属汞和银的氧化物不稳定,受热易分解生成金属单质和氧气;较活泼的金属如铁等和不活泼金属铜的氧化物较稳定,受热不易分解,需用还原剂(焦炭、一氧化碳、氢气、铝)来还原;活泼金属如钠、铝等氧化物非常稳定,加热或热还原剂均无法使其分解,只能用最强的还原手段即电解法使其氯化物、氧化物还原。(板书有关化学方程式)
师:(组织讨论)请结合金属活动性顺序表总结金属冶炼方法的一般规律。
板书:
生:(思考)金属的活泼性与金属的冶炼方法有何关系?
学生思考,讨论,总结,归纳
师:1.请完成下列化学方程式,标出电子转移的方向和数目:
(1)Fe2O3+C—— (2)PbO2+CO—— (3)MgCl2——(电解)
生:练习书写化学方程式
2.已知金属硫化物矿煅烧一般生成金属氧化物和二氧化硫,请再结合已学的知识和课本中“湿法冶金”的小资料完成并写出下列化学方程式:
(1)我国北宋初期湿法炼铜(只要求写离子方程式)
(2)HgS+O2
(3)FeS2+O2——(化学Ⅰ不作要求)
生:领会信息,解答习题
师:冶炼金属时要考虑原料及反应条件的选择问题;对于某些不活泼的金属如铜和银等,也常用电解盐溶液的方法进行精炼。但电解法要消耗大量电能,成本较高。
师:(1)地球上的金属矿产资源是有限的,而且是不能再生的,随着人们的不断开发利用,矿产资源将会日渐减少,如何解决这一难题呢?
学生自我评价后,修正。
生:金属制品在使用过程中会被腐蚀或损坏,同时由于生产的发展,新的产品要不断替代旧的产品,因而每年就有大量废旧金属产生。废旧金属是一种固体废弃物,会污染环境,应该怎样解决这类问题?
【例1】 关于金属元素在自然界存在的情况的叙述中,正确的是( )
A.金属元素仅存在于矿物中
B.金属元素存在于矿物和动物体內,但植物体內不含
C.少数金属元素以游离态存在,大多数金属元素以化合态存在
D.金属元素不仅存在矿物中,动物和植物体內也存在少量金属元素
思路点拨:金属在自然界的分布很广,无论是矿物,还是动植物体內,或多或少地都含有金属元素。这些金属元素除了少数化学性质不活泼以游离态存在外,大多数化学性质较活泼的金属,在自然界以化合态存在。
答案:CD
【例2】 下列化学方程式,能用于工业上冶炼金属镁的是( )
A.2Na+MgCl2====2NaCl+Mg B.MgCl2(熔化)Mg+Cl2↑
C.2MgO2Mg+O2↑ D.MgO+CMg+CO
师:工业上冶炼镁不能用比镁还昂贵的钠作原料去还原MgCl2,可采用电解MgCl2 (熔化)的方法。若用氧化镁为原料,也不能采用高温分解法,因为镁属于活泼金属,其氧化物熔点很高(2800 ℃)。可用焦炭在高温下去还原氧化镁而得到镁。故选 B、D。
演示:【实验4-1】
注意事项:实验时要注意安全,反应装置应远离易燃物;铝粉要细(200目以上),最好用铝银粉(商业名称);预先擦去镁带的氧化膜,长度约需10 cm(过短热量不够,影响实验效果)。
师:请描述实验现象,并写出有关化学方程式。
生:反应剧烈,放出强光,生成红热的液态铁落在砂子上。
2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
板书:4.金属的回收和资源的保护
把废旧金属作为一种资源,加以回收利用,既减少了垃圾量,防止____________,又缓解了____________矛盾。
课堂小结
本节课的重点是掌握金属冶炼的一般原理及常见的金属冶炼的三种方法,并能利用金属冶炼的一般规律正确书写有关化学方程式,标出电子转移数目和方向。同时,要充分认识金属回收利用和资源保护的重要意义,牢固树立环境保护意识和开发、节约资源的观念。
布置作业
P93 2、3、4
板书设计
第一节 开发利用金属矿物和海水资源
一、金属矿物的开发利用
1.金属矿物的冶炼步骤:
矿石富集——金属冶炼——金属精炼
2.金属的冶炼原理:
利用还原的方法,使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。
3.金属冶炼的一般方法:
(1)热分解法
(2)热还原法
(3)电解法
4.金属的回收和资源的保护
参考练习
1.下列关于金属冶炼的说法不正确的是( )
A.金属冶炼是由人类生产生活需要发展起来的
B.天然矿藏很少只含一种金属元素,往往含有较多杂质
C.金属的冶炼主要有矿石的富集、冶炼还原和精炼三个步骤
D.金属冶炼一定要用到还原剂
答案:D
2.用铝热剂冶炼难熔金属,是因为铝( )
A.具有导电性 B.具有延展性
C.既能与酸反应又能与碱反应 D.被氧化过程中放出大量的热
答案:D
3.下列金属均需用H2、CO把它们从化合物中还原出来的是( )
A.Ca、Mg B.Al、Fe C.Sn、Cu D.Hg、Ag
答案:C
4.可用热分解法就能制得的金属有( )
A.Cu、Cr B.Ti、W C.Ag、Hg D.Na、Al
答案:C
5.冶炼金属一般有下列三种方法:①热分解法,②热还原法,③电解法。有下列四种金属制备方法:(Ⅰ)火烧孔雀石与焦炭的混合物炼铜,(Ⅱ)湿法炼铜,(Ⅲ)铝热法炼铬,(Ⅳ)海水炼镁。下列对这四种金属制备方法的分类不正确的是( )
A.(Ⅰ)① B.(Ⅱ)③ C.(Ⅲ)② D.(Ⅳ)③
答案:AB
6.工业上生产金属钾的条件是:KCl(l)+Na(l)NaCl(l)+K(g)
对上述反应能进行的主要原因,正确的解释是( )
A.钠的活动性比钾强
B.因上述反应是可逆反应
C.钾的沸点比钠低,当把钾蒸气抽走时平衡向正反应方向移动
D.氯化钠的热稳定性比氯化钾强
答案:C
7.冶炼金属常用以下几种方法:①以C或H2、CO作还原剂还原法;②热分解法;③电解法;④铝热法。现冶炼下列金属:Al、Mg、Cu、Hg、Mn,试标明适宜的冶炼方法。
Al:____________,Mg:____________,Cu:____________,Hg:____________,Mn:____________。
答案:③ ③ ② ① ④
8.将3.6 g碳粉跟含Fe3O4 80%的磁铁矿29 g混合后,隔绝空气加强热,反应后收集到的气体恢复到标准状况时,其体积为6.72 L,则气体是____________,其中CO2占气体体积的____________。
答案:CO、CO2 1/3
9.在灰黑色粉末A和白色粉末B组成的混合物中加水,先看到蓝色溶液,过一段时间溶液变为浅绿色,并同时析出红色沉淀C。将沉淀C过滤出来,加入浓硫酸共热,有气体放出,将溶液浓缩,结果得到晶体D,把晶体D继续加热,又得到白色粉末B。试推断A、B、C、D的化学式:
A:____________,B:____________,C:____________,D:____________。
答案:Fe CuSO4 Cu CuSO4·5H2O
10.将n mol木炭粉和1 mol氧化亚铁在反应器中混合,隔绝空气加强热。
(1)可能发生的化学反应有:
①FeO+C====Fe+CO↑ ②2FeO+C====2Fe+CO2↑ ③FeO+CO====Fe+CO2
④______________________________
(2)若n<1/4,充分反应后,反应器中的固体物质是____________,气体产物是____________。
(3)若n>4,充分反应后,反应器中的固体物质是____________,气体产物是____________。
(4)若反应的气体产物是混合物,n的取值范围是____________________________________。
(5)若反应的气体产物是混合物,且混合物中CO和CO2的物质的量相等,则n的值为______。
答案:(1)C+CO22CO (2)FeO、Fe CO2
(3)C、Fe CO (4)1/2 从容说课
元素周期表是元素周期律的具体表现形式,学生只有在了解周期表的结构之后,才有基础据周期表来学习周期律,因此新教材首先介绍周期表。?
本节包括三部分内容。?
第一部分介绍元素周期表。教材从学生已经熟悉的著名化学家门捷列夫入手,首先介绍了门捷列夫发现并完善周期表的过程,直到呈现给学生现在的周期表,不仅给出了周期表的结构,更培养了学生发展的观点,虽是开头寥寥数语,但作用是具大的。之后,介绍了周期表的周期、族;最后介绍了碱金属元素、卤族元素、氧族元素等知识,与前面学过的知识相对应。?
教学时可以充分利用挂图、多媒体技术,充分发挥学生的积极主动性,让学生动手数、用眼看、动脑记,形成印象。?
第二部分是元素的性质与原子结构。教材是以Na、Cl所在的碱金属元素族、卤族为例,借助实验、图表、引导学生推断出性质与原子结构的关系。?
第三部分介绍的是核素。核素的概念,对于学生进一步学习很重要:从分子→原子的内部结构,使学生对微观世界的认识产生 了一个飞跃。教学时,应充分利用教材提供的现代医学上有关同位素应用的素材,帮助学生了解核素的概念。?
第1课时?
三维目标
知识与技能?
1.初步掌握周期表的结构。?
2.初步掌握元素性质与原子结构的关系。 ?
过程与方法?
1.引导学生自主学习:认识周期表的结构。?
2.自主探究:探究IA族元素原子结构与性质的关系。 ?
情感、态度与价值观?
1.通过化学史学习,培养勇于创新、不断探索的科学品质。?
2.使学生树立:“科学技术是不断发展变化的”唯物主义观点?
要点提示
教学重点 1.周期表的结构。
2.碱金属元素的原子结构与性质的关系。?
教学难点 碱金属元素的原子结构与性质的关系。?
教具准备 多媒体,三脚架、酒精灯、石棉网、镊子、小刀、滤纸、火柴、玻璃片、蓝色钴玻璃、小烧杯、酚酞试液、Na、K等。
教学过程
导入新课
(多媒体播放)门捷列夫事迹介绍?
师 同学们,你们知道门捷列夫吗?他的伟大成就是什么??
生 (齐声):知道!他是俄国伟大的化学家,他的伟大成就在于绘出了元素周期表,发现了元素周期律。?
师 非常正确!这节课我们就来学习元素周期表。?
推进新课
板 书:?
第一节 元素周期表
师 结合刚才我们观看的门捷列夫事迹介绍,请同学们看书,并思考。?
1.门捷列夫开始是按照什么原则来排列元素的??
2.现在的周期表编排的依据是什么??
3.哪种依据更科学呢??
生 (看书、讨论)?
生1 一开始,门捷列夫对元素排列的依据是元素的相对原子质量。?
生2 现在编排的依据是核电荷数。?
生3 以核电荷数为依据更科学些。?
师 关于第3个问题,学习完本节内容之后,我们就会得出答案。
(多媒体播放:元素周期表)?
(多媒体播放:各数字的含义)?
(播放:原子组成示意图)
师 初中我们已知道原子的组成。?
知道原子是不显电性的,现在又出现了“原子序数”,它们之间有没有关系呢?关系怎样??
师 把学生分成三组:分别数一下Na、C、O三种原子中的质子数、电子数。?
生 它们之间有关系:原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数
板 书:?
原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数
师 (指幻灯片—元素周期表):请同学们认真分析、研究这张表看看:?
(1)它有什么排列规律?有什么特点??
(2)有多少横行,多少纵行??
(3)每横行、纵行所含的元素种类是否相同??
生 (讨论)?
师 (巡视)倾听同学们的意见。?
生1
表排列比较乱——长短不一,而且表中各元素颜色也不一样。?
生2
有7个横行,18个纵行。?
生3 每横行、纵行所含的元素种类有的相同,有的不相同。?
师 同学们观察得很仔细。现在请同学们看书并思考:什么叫周期?什么叫族?表中A、B、O的含义是什么?
板 书:?
一、元素周期表?
[知识拓展]
多媒体播放:?
Ⅷ族、零族介绍
【例1】 国际无机化学命名委员会在1989年作出决定,把长式周期表原先的主、副族及族号取消:从左至右改为第1~18列。碱金属族为第1列,稀有气体为第18列。按这个规定,下列说法不正确的是( )?
A.第15列元素的最高价氧化物为R2O5?
B.第2列元素中肯定没有非金属元素?
C.第17列元素的第一种元素无含氧酸?
D.第16、17列元素都是非金属元素?
生1 A正确。因为按1~18列排列时,第15列则为原来的第VA族:含N元素,最高价氧化物为N2O5。?
生2 B正确。第2列为原第ⅡA族,无非金属元素。?
生3 C正确。第17列为卤族元素,第一种元素为F,无含氧酸。?
生4 D错。第16列为原VIA族,84号(Po)为金属元素。?
师 同学们分析得很好,据题中所给信息,对周期表族序号重新排列,但内容不变,因此,要熟悉原周期表结构,在原表中分析各选项是否正确。?
答案:D?
【例2】 (经典回放)有人认为在元素周期表中,位于ⅠA族的氢元素,也可以放在ⅦA族,下列物质能支持这种观点的是( )?
A.HF B.H3O+
C.NaH D.H2O2?
生1 选C。若把H元素放在ⅦA,即卤族元素中,则H元素的某些性质应与Cl、F等元素相似,即H元素的化合价应为-1,支持这种观点的只有C。因为在NaH中 H呈现-1价。?
师 这位同学是直接利用信息,综合分析得出结论的,还有没有其他方法??
生2 我是利用排除法选C的。在选项A、B、D中,H元素的化合价都相同,故不可能为答案。只有C中H元素为-1价,所以选C。?
师 本题属较简单的信息题,利用信息,综合分析,可以求解。但是,有时对信息未理解,或理解不透彻,不妨试一试排除法,因为,选择题的特点就是提供了四个选项,利用排除法可简化思考过程,提高正确率。因此,同学们在解题时,要注意训练一题多解。?
答案:C?
师 在专题1,我们已经学习了Na的性质,现象是本质的反映,宏观是微观的体现。现在让我们从原子结构这一微观角度来研究微观结构与宏观性质的关系。
板 书:?
二、元素的性质与原子结构
师 请同学们看书P5,科学探究,并完成该表。由此可以得出什么结论??
生1 核电荷数从Li→Cs逐渐增多。?
生2 最外层电子数都相同为1。?
生3 电子层数依次增多,从2层增大到6层。?
生4 原子半径逐渐增大。?
师 很好!这是我们从微观原子结构分析而得出的结论,现在,我们再通过客观实验,加以分析、研究。
[演示实验①] Na、K在空气中燃烧?
引导学生观察,得出结论。?
生1 都熔化成银白色的小圆球,但K先燃烧。?
生2 通过蓝色钴玻璃观察,火焰颜色不一样?
[演示实验②] Na、K与H2O反应?
请两名学生上台,在教师指导下,同时演示K、Na与水反应。?
指导学生观察现象,并写出方程式。?
生1 Na、K与H2O反应都很容易,但K更剧烈,在烧杯中发出了“啪”“啪”的响声。?
生2 烧杯中滴入酚酞后,颜色都变为红色——有碱性物质生成。
多媒体展示:Na、K性质比较表?
表(一) Na、K与O2反应?
Na K
现象 易燃烧,火焰呈黄色 易燃烧,透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色
结论 Na、K都易与O2反应,K先燃烧
表(二) Na、K与H2O反应?
Na K
现象 (1)钠浮在水面上 (2)熔化成银白色 (3)在水面四处游 (4)溶液呈红色 (1)熔化成银白色 (2)小球在水面四处游动(3)溶液呈红色 (4)有较微爆炸
反应方程式 2Na+2H2O====2NaOH+H2↑ 2K+2H2O====2KOH+H2↑
结论 Na、K都易与水反应,但K比Na反应更剧烈
师 请同学们看书P6~P7。(多媒体展示:结论①②)?
师 碱金属不仅在化学性质上有很多相似的地方,在物理性质上也有很多相似之处,请同学们根据刚才的实验及表1-1推导出碱金属物理性质及变化规律。?
生1 除Cs外,都是银白色,质地较软,例如,用小刀很容易切割。?
生2 密度都较小,但从Li到Cs依次增大(K的密度较特殊)。?
生3 熔点低,且熔沸点从Li到Cs,逐渐降低。?
师 同学们归纳得很好,指出了规律性的知识。?
[知识拓展]元素金属性强弱判断依据:?
1.根据金属单质与水或者与酸反应置换出氢的难易程度。置换出氢越容易,则金属性?越强。?
2.根据金属元素最高价氧化物对应化水物碱性强弱。碱性越强,则原金属元素的金属性越强。?
3.可以根据对应阳离子氧化性强弱判断。金属阳离子氧化性越弱,则元素金属性越强。
【例3】 有某碱金属单质和其氧化物的混合物1.98 g,加入适量的水成为氢氧化物后,得到氢氧化物为2.76 g。求原来混合物中的碱金属的种类,其单质、氧化物的质量各多少克。
师 题中碱金属是哪种元素?氧化物是什么?相对原子质量知道吗?两种物质的物质的量之比知道吗?请同学们针对这几个问题进行思考、分析。?
生1 可以设碱金属为R,其氧化物为R2O,设R的质量为x,R2O的质量为y,然后列方程求解。?
师 若是这样假设、求解,可以吗??
生 不可以,这样未知数多,已知条件少,求不出。?
师 既然按常规的方法不行,请同学们换一下思维方式,再讨论,如何假设求解??
生2 既然常规假设未知数多,也可以利用极值法求解,这样可以减少所设的未知数。设全是单质时,可以求出R的相对原子质量;再设都是R2O时,又可求出R的相对原子质量。其真实值应在这个范围内,确定了R,则下面利用常规方法就可以求解了。?
师 很好,同学们听懂他的分析了吗?好,让我们来共同分析。?
分析:(1)设碱金属元素的相对原子质量为M,则:?
R ~ ROH?
Mr 17+Mr?
1.98 g 2.76 g?
则有 Mr/(17+Mr)=1.98 g/2.76 g?
解之得:Mr=43.15?
(2)设全为氧化物,则有:?
R2O ~ 2ROH?
(2Mr+16) 2(17+Mr)?
1.98 g 2.76 g?
则:?
解之得Mr=14.85?
所以,该碱金属元素的相对原子质量范围应是14.85<Mr<43.15?
查周期表中相对原子质量的数值可知该碱金属元素为Na或者K。?
(3)为Na时,设Na的质量为x,Na2O的质量为y。?
Na ~ NaOH Na2O ~ 2NaOH?
23 40 62 80?
x 40x/23 y 80y/62?
据题意:?
?
(4)为K时,设K的质量为m,K2O的质量为n。?
则K ~ KOH K2O ~ 2KOH?
39 56 94 112?
m 56m/39 n 112n/94?
据题意:?
?
答案:(1)当碱金属元素为Na时:m(Na)= 0.46 g,m(Na2O)=1.52 g?
(2)当碱金属元素为K时:m(K)=1.64 g,m(K2O)=0.34 g。
课堂小结
本节课是我们学习物质结构理论的开始,请同学们熟记表的结构,通过Na、K性质比较,初步理解原子结构对性质的影响,形成利用实验检验理论是否正确的能力。
布置作业
教材:P11? 3、4??
板书设计
第一节 元素周期表
原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数?
一、元素周期表?
?
二、元素的性质与原子结构 第3课时
三维目标
知识与技能
1.掌握元素周期表和元素周期律的应用。
2.了解周期表中金属元素、非金属元素分区。
3.掌握元素化合价与元素在周期表中位置的关系。
过程与方法
1.归纳、比较。通过对前面所学知识的归纳比较,掌握“位、构、性”的关系。
2.自主学习。引导自主探究,分析化合价与元素在周期表中位置的关系。
情感、态度与价值观
培养学生辩证唯物主义观点,培养学生科学创新品质,培养学生理论联系实际的能力。
要点提示
教学重点
周期表、周期律的应用。
教学难点
“位、构、性”的推导。
教具准备
多媒体、实物投影仪。
教学过程
导入新课
师:同学们,未讲课之前,我想给大家讲一个成语故事,这个成语叫“屠龙之技”。
从前,有一个人想出门学艺,一老者问他“你想学习一门什么技术呢?”“杀龙!”这个人答道。“什么?杀龙技术?”老者吃惊地问。“是啊,杀猪、杀牛都是小技术,我要学一门高深的技术:杀龙。这样,我就能发大财了。”“你不会发财的,因为,你想学习的是一门徒有虚名的无用的技术。你想,就算你学好了,哪有这么多龙供你屠杀?”
师:听完了这个成语故事,大家受到什么启发?
生1:我感觉我们学习知识要实事求是,不能盲目求大、求全……
生2:给我的启发是,学习知识要注意它的实用性。
生3:理论知识要能与实践相联系,要能对实践有指导、推动作用……
师:说得有理,任何知识都要能为我们的生产、生活所服务,即要注重它的应用。
推进新课
元素周期律、元素周期表是一种重要的结构理论,它的重要性体现在什么地方呢?这就是我们这节课要学习的内容。
板书:三、元素周期表和元素周期律的应用
师:元素在周期表中的位置(简称“位”)反映了元素的原子结构(简称“构”),而元素的原子结构则决定、影响着元素的性质(简称“性”)。因此,我们只要知道三种量(“位、构、性”)中的一种,即可推出另外两种量。
师:请同学们打开周期表观察:用绿色、淡绿色表示的元素分别是哪些元素?如果沿着硼(B)、铝(Al);硅(Si)、锗(Ge);砷(As)、锑(Sb);碲(Te)、钋(Po)画一折线,则位于折线左侧的是什么元素?折线右侧的又是什么元素?
生:认真观察周期表,讨论。
生1:在周期表中,有两种不同的颜色,绿色表示的是非金属,淡绿色表示的是金属。
生2:如果画一折线的话,折线左侧是金属元素(H除外),折线右侧是非金属元素。
师:下面再请同学们根据学过的碱金属元素(IA)、卤族元素(ⅦA)的性质递变规律思考:
1.哪种元素的金属性最强?(不包括放射性元素)位于周期表中什么位置?
2.哪种元素的非金属性最强?位于周期表中什么位置?
生1:碱金属元素,从上到下金属性逐渐增强;卤族元素,从上到下非金属性逐渐减弱。同主族元素金属性、非金属性变化规律与此相似。所以,从主族元素来看,在最下方的元素金属性最强。
生2:第三周期元素,从左→右金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。所以,从同周期元素来看,元素金属性最强的应该在左端,非金属性强的元素在右端。
生3:综合他们两人意见,元素金属性最强的应为铯(Cs),元素位于周期表左下方;非金属性最强的是氟(F)元素,位于周期表右上方。
师:同学们分析得有没有道理呢?请大家看书P17,图19。
生4:我们的分析是正确的!
板书:1.元素的金属性、非金属性与元素在周期表中位置的关系
【例1】X、Y是元素周期表中的两种元素。下列叙述中能说明X的非金属性比Y强的是( )
A. X原子的电子层比Y原子的电子层数多
B.X的氢化物的沸点比Y的氢化物的沸点低
C.X的气态氢化物比Y的气态氢化物稳定
D.Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来
师:哪个同学先来分析?
生:选C。A错,电子层数多并不能说明元素非金属性强;B错,沸点与非金属性无关;D错,Y把X置换出来,说明Y比X活泼。
师:本题考查元素的非金属性强弱的判断,要熟记并理解判断标准,不能随意变换标准。
[知识拓展]元素金属性、金属活动性区别
金属性是元素的性质,指的是元素原子失电子的能力。金属性强弱判断依据有:①金属与H2O或酸反应置换出H2的难易;②最高价氧化物对应水化物的碱性强弱;③通过单质间的置换反应判断。
金属活动性是金属单质的性质,判断依据:金属与水或酸置换出H2的难易。两者基本上是统一的,即金属性强的元素其单质金属活动性也强。
师:我们已经知道化合价是元素的重要性质,前面也学习了同周期元素化合价随原子序数的递增而呈现周期性变化的规律。那么,化合价与元素在周期表中所处的位置有什么关系呢?
板书:2.元素的化合价与元素在周期表中位置的关系
师:请同学们写出氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾的化学式,并标出Li、Na、K三种元素的化合价。
(实物投影仪:投影3份同学作业)
由此,我们可以看出主族元素的最高正价与原子结构有什么关系?(可以结合S、C、Mg,Al等主族元素最高正化合价)
生:主族元素的最高正化合价等于其所在主族的族序数,等于最外层的电子数。
板书:(1)主族元素最高正化合价=族序数=最外层电子数=价电子数。
[知识拓展]
1.价电子数:元素外层电子数,一般指最外层电子,有时还包括次外层电子,对主族元素而言,价电子数就是最外层电子数。
2.上述规律对主族元素成立,不适用于副族元素、零族元素。
师:请同学们看书P14—P15科学探究中的两个图表,分析其中1—20号元素最高正化合价与最低负化合价的关系,并解释其原因。
生1:从表中看出,非金属元素最高正价与最低负价的绝对值之和等于8。
生2:因为非金属元素的负化合价等于使该元素原子达到8电子稳定结构时需得到的电子,所以,最高正价与最低负价的绝对值之和等于8。
板书:(2)非金属元素,最高正化合价与最低负化合价绝对值之和等于8。
【例2】 氧化还原反应中除了原子守恒(质量守恒)外,氧化剂得电子总数和还原剂失电子总数相等,在一定条件下,和I-发生反应的离子方程式为:
+6I-+6H+====R-+3I2+3H2O(R为主族元素)则:
(1)中R的化合价为____________,n值为____________。
(2)R元素最外层电子数为____________个。
师:同学们先分析、讨论,找出解题原理、方法。
生1:可以根据得失电子总数相等求解。
(1)化合价为+5,n值为1。
(2)最外层电子数为5。
师:对不对呢?
生2:原理对,但(2)题错,最外层电子数应为7个。因为,由方程式可知R-中R最低负价为-1,故最外层电子数应是7而不是5。
师:很好,还有没有其他方法?
生3:还可以直接根据电荷守恒做,离子反应方程式两边正、负电荷总数应相等,所以n=1。
师:很好,解题时,要注意一题多解,当然,还要注意选择最简单的方法。
(2)题容易错为5个,忽略了题中所给的信息“R”。因此,分析时要合理,不能有遗漏。
答案:(1)+5 1
(2)7
师:通过前面的学习,同学们可能已经初步感觉到周期律、周期表的重要性。那么,它有哪些用途呢?请大家看书P18并归纳其用途。
生:看书,教师巡视。
生1:利用周期律,可以发现新元素,并预测它们的原子结构和性质。
生2:在金属、非金属分界处,可以寻找新半导体材料。
生3:在过渡元素中寻找催化剂,耐高温、耐腐蚀的合金材料。
师:同学们看书很仔细,回答得很好。现在我们来共同归纳一下元素周期律、元素周期表的用途。
板书:3.元素周期律、周期表的用途
(1)预测新元素。
(2)寻找半导体材料。
(3)合成新农药。
(4)寻找催化剂,耐高温、耐腐蚀的合金。
(5)进行“位、构、性”的推导。
【例3】 制冷剂是一种易被压缩、液化的气体,液化后在管内循环,蒸发时吸收热量,使环境温度降低,达到制冷的目的。人们曾用乙醚、NH3、CH3Cl等作制冷剂,但它们不是有毒,就是易燃。于是科学家根据元素性质的递变规律来开发新的制冷剂。
据现有知识,某些元素化合物的易燃性、毒性变化趋势如下:
(1)氢化物的易燃性:第二周期:___________>___________>H2O>HF;
第三周期:SiH4>PH3>___________>___________。
(2)化合物的毒性:PH3>NH3;H2S___________H2O;CS2___________CO2;CCl4>CF4(选填“>”“<”或“=”)。
于是科学家们开始把注意力集中在含F、Cl的化合物上。
(3)已知CCl4的沸点为76.8 ℃,CF4的沸点为-128 ℃,新的制冷剂的沸点范围应介于其间。经过较长时间反复试验,一种新的制冷剂氟利昂CF2Cl2终于诞生了,其他类似的还可以是___________。
(4)然而,这种制冷剂造成了当今的某一环境问题是______________________。
但求助于周期表中元素及其化合物的___________变化趋势来开发制冷剂的科学思维方法是值得借鉴的。(填写字母)
①毒性 ②沸点 ③易燃性 ④水溶性 ⑤颜色
a.①②③ b.②④⑤ c.②③④
师:这是一道集基础知识考查与实际应用于一体的综合题,怎么分析?
生1:(1)CH4>NH3;H2S>HCl。第二周期氢化物CH4、NH3,H2O、HF。题中已给出可燃性H2O>HF,再结合常识:CH4是一种很好的燃料,H2S也是易燃气体。所以,CH4>NH3,H2S>HCl。
生2:(2)H2S>H2O,CS2>CO2,因为,已知H2S有剧毒,H2O是无毒的,且CO2也是无毒的,所以,我认为H2S>H2O;CS2>CO2。
师:除了根据已有的知识作出判断之外,能否从题中所给的信息,找出规律性的东西呢?
生3:我看从所给的PH3>NH3,CCl4>CF4,N、P、Cl、F分别属于同主族元素,体现出从上到下毒性逐渐增强,所以,可以这样认为:H2S>H2O;CS2>CO2。
生4:(3)还可以是CClF3或CFCl3,因为新制冷剂沸点应介于CCl4—CF4之间。即化合物中F原子小于4,Cl原子小于4。
生5:(4)大气臭氧层被破坏;a。由(1)(2)(3)所给的信息涉及可燃性、毒性、沸点,所以选a。
答案:(1)CH4 NH3 H2S HCl (2)> > (3)CFCl3(或CF3Cl) (4)使大气臭氧层出现空洞 a
课堂小结
通过本节课的学习,我们进一步了解了元素金属性、非金属元素化合价与元素在周期表中的位置的关系。通过学习,我们了解了元素周期律、元素周期表对我们的生活、生产及科学研究有多么巨大的指导作用。希望同学们刻苦学习,努力掌握科学文化知识,在不久的将来,有所发明、有所创造,报效祖国,服务全人类!
布置作业
教材P191、2、3、4、5、6
板书设计
三、元素周期表和元素周期律的应用
1.元素的金属性、非金属性与元素在周期表中位置的关系
2.元素的化合价与元素在周期表中位置的关系
(1)主族元素最高正化合价=族序数=最外层电子数=价电子数
(2)非金属元素,最高正化合价与最低负化合价绝对值之和等于8
3.元素周期律、周期表的用途
(1)预测新元素
(2)寻找半导体材料
(3)合成新农药
(4)寻找催化剂,耐高温、耐腐蚀的合金
(5)进行“位、构、性”的推导
活动与探究
1.上网或查阅其他资料,写一篇科学小论文:门捷列夫事迹简介。
2.查阅资料,找到最新发现的是一种什么元素?
参考练习
1.(2006北京高考理综,12)R、W、X、Y、Z为原子序数依次递增的同一短周期元素,下列说法一定正确的是(m、n均为正整数)( )
A.若R(OH)n为强碱,则W(OH)m也为强碱
B.若HnXOm为强酸,则Y是活泼非金属元素
C.若Y的最低化合价为-2,则Z的最高正化合价为+6
D.若X的最高化合价为+5,则五种元素都是非金属元素
答案:B
2.A、B、C、D、E五种元素从左向右按原子序数递增(原子序数为5个连续的自然数)的顺序排列如下:
A B C D E
下列说法正确的是( )
A.E元素的最高化合价为+7价时,D元素的负化合价可为-2价
B.A(OH)n为强碱时,B(OH)m也一定为强碱
C.HnDOm为强酸时,E的非金属性一定很强
D.HnCOm为强酸时,E的单质可能有强还原性
答案:AD
3.甲、乙是周期表中同一主族的两种元素,若甲的原子序数为Z,则乙的原子序数不可能是( )
A.Z+2 B.Z+4 C.Z+8 D.Z+18
答案:B
4.已知元素砷(As)的原子序数为33,下列叙述正确的是( )
A.砷元素的最高化合价为+3 B.砷元素是第四周期的主族元素
C.砷原子的第3电子层含有18个电子 D.砷的氧化物的水溶液呈强碱性
答案:BC
5.某主族元素的最高价含氧酸的阴离子的符号是则该元素的气态氢化物的化学式是 ( )
A.HR B.H2R C.RH3 D.RH4
答案:C
6.铝和铍的性质十分相似,下列关于铍性质推断不正确的是( )
A.铍能与强酸或强碱起反应 B.氢氧化铍不溶于水
C.氧化铍的化学式Be2O3 D.铍的金属性比镁强
答案:CD
7.下列叙述中的非金属元素,其氢化物最稳定的是( )
A.构成矿物和岩石的主要元素 B.空气中含量最多的元素
C.单质在常温下是液态的元素 D.地壳中含量最多的元素
答案:D
8.在周期表中金属和非金属的分界线附近能找到( )
A.制农药的元素 B.制催化剂的元素
C.做半导体的元素 D.制耐高温合金材料的元素
答案:C
9.今有A、B两种原子,A原子的M层比B原子的M层少3个电子,B原子的L层电子数为A原子L层电子数的2倍,A和B分别是( )
A.硅原子和钠原子 B.硼原子和氦原子
C.氯原子和碳原子 D.碳原子和铝原子
答案:D
10.有A、B、C、D四种元素:A元素形成的-2价阴离子的核外电子数比氦的核外电子数多8个,B元素的一种氧化物为淡黄色固体,该固体遇到潮湿的空气能生成A的单质;C为原子核内有12个中子的二价金属,当2.4 g C与足量热水或稀盐酸反应时,在标准状况下均可产生2.24 L H2;D的M层上有7个电子。
(1)A、B、C、D各是什么元素
(2)写出B、C、D最高价氧化物对应水化物的化学式。
(3)比较D的气态氢化物与H2S和HF的稳定性。
答案:(1)O、Na、Mg、Cl (2)NaOH,Mg(OH)2,HClO4 (3)稳定性H2S习题详解
1.减小 减弱 增强 Na Na Al Cl
2.B 3.C
4.(1) Na<K (2)Al>B (3)Cl>P (4)Cl>S (5)O>S
分析:比较金属性和非金属性强弱时,要将元素放到周期表中,根据同周期元素、同主族元素性质递变规律来判断。
5.(1)HNO3>H3PO4 (2)Ca(OH)2>Mg(OH)2 (3) Mg(OH)2>Al(OH)3
6.银白色,与水剧烈反应,性质比钾和钠活泼。
分析:钫(Fr)属于第ⅠA族元素,结构和性质都与钠(Na)相似。
7.(1)Ba>Be Ba与水反应更剧烈,Be与水反应微弱
(2) Ba也要密封保存
分析(1):铍、镁、钙、钡都属于第ⅡA族元素,性质相似,从上到下金属性逐渐增强。钡金属性比铍强,与水反应要比铍剧烈得多。
(2)钡比钙要活泼,钙容易被空气中氧气氧化,所以,钡更容易被氧化,也要密封保存。
8.(1)碳、氧、钠、铝
(2)用原子序数分别减各周期包含的元素种类数得到的差,即为该周期的第几种元素,减去的周期数加1即为周期序,如6-2=4,则6号元素为第二周期的第四种元素,即第二周期ⅣA族。
(3)C+O2CO2,2Na+O2====Na2O2,4Al+3O22Al2O3
9.Ge、Sn、Pb三种元素在同一主族,且原子序数依次递增。根据周期律:同一主族从上到下,金属性逐渐增强。所以与酸反应的程度也增强。
10.略
11.(1)7、4 (2)七周期、ⅣA族 (3)金属
分析:已知元素的原子序数推断元素在周期表中的位置和结构,可以利用稀有气体的原子序数以及上下相邻两周期原子序数的差进行推断。0族元素上下相邻两周期原子序数的差为:8、8、18、18、32,可以推知:0族最后一种元素氡,原子序数为86,属于第六周期;第七周期与第六周期原子序数相差32,所以,第七周期0族元素的原子序数为86+32=118,向前推,即可以推出114号元素为第七周期,第ⅣA族。第四节 基本营养物质
从容说课
本节主要介绍了糖类、油脂和蛋白质等基本营养物质,这些物质与人的生命活动密切相关,同时又是生活中常见物质,在学习甲烷、乙烯、苯等重要的基础化工原料,乙醇、乙酸等烃的衍生物的主要特点后,再学习糖类、油脂和蛋白质,可使学生对有机物的初步认识相对完整,也可深化对不同有机物特点的理解,为后续学习做准备。?
由于糖类、油脂和蛋白质的结构复杂,学生已有知识还不足以从结构角度认识糖类、油脂和蛋白质的性质,课程标准只要求从组成和性质上认识,因此,在教学设计时,不要盲目拔高,从生活经验和实验探究出发,认识糖类、油脂和蛋白质的组成特点,了解糖类、油脂和蛋白质的共同性质与特征反应。?
在教学模式的设计上,由于本节课时有限,内容较多,设计的重点在于使学生了解糖类、油脂和蛋白质的组成特点,知道他们共同的性质,并能简单地加以鉴别即可。教学中应以学生的活动和讨论为主。?
可以通过采用讨论、演讲或角色扮演等形式,加深对糖类、油脂和蛋白质组成、性质和用途的认识;也可以通过上网查阅糖类、油脂和蛋白质与生命活动的关系;探究实验、图表、图片、多媒体动画等,从用途出发,归纳性质,从结构角度提升认识。为了引起学生的兴趣,应当让学生多参与设计和实验过程,提问的角度和深度应当充分注意学生的实际情况。?
第1课时
三维目标
知识与技能?
1.使学生了解糖类、油脂和蛋白质的组成和结构。?
2.探究糖类、油脂和蛋白质的典型化学性质,了解糖类、油脂和蛋白质的共同性质与特征反应。 ?
过程与方法?
1.通过糖类、油脂和蛋白质分子结构的解析、比较过程,培养学生的抽象思维和逻辑思维能力;对糖类、油脂和蛋白质的微观结构有一定的三维想象能力。?
2.从实验现象到糖类、油脂和蛋白质典型性质的推理,使学生体会科学研究的方法;结合糖类、油脂和蛋白质与社会生活的密切联系,使学生领悟到化学学习的用途和乐趣。 ?
情感、态度与价值观?
1.通过糖类、油脂和蛋白质的代表物的典型结构,意识到化学世界的外在美。?
2.通过糖类、油脂和蛋白质的典型性质的探究过程,使学生从中体会到严谨求实的科学态度。?
3.结合糖类、油脂和蛋白质与社会生活的密切联系,使学生领悟到化学现象与化学本质在实际生活中的重要作用,培养学以致用的辩证认识。?
要点提示
教学重点
1.糖类、油脂和蛋白质的组成特点。
2.糖类、油脂和蛋白质的主要性质。?
教学难点 1.葡萄糖与弱氧化剂氢氧化铜的反应。
2.油脂的水解反应。?
教具准备 AgNO3溶液(2%)、氨水(2%)、NaOH溶液(10%)、CuSO4溶液(5%)、葡萄糖溶液(10%);洁净的试管、烧杯、酒精灯、铁架台、石棉网。?
教学过程
导入新课
师 俗话说:人是铁饭是钢,一顿不吃饿得慌。要维持人的正常生命活动,必须定时补充营养物质。那么,大家知道人体所必需的六大营养物质是什么吗??
生1 糖类、油脂、蛋白质……?
生2 还有维生素、水、无机盐。?
师 对。糖类、脂肪、蛋白质、维生 素、水、无机盐就是通常所说的六大营养素。而这六类物质中,能为人体提供能量的物质有哪些呢??
生 糖类、油脂、蛋白质。?
师 糖类、油脂、蛋白质都是天然高分子化合物,它们不仅是人体的重要供能物质,也是重要的化工原料。下面我们就来学习它们的性质。?
推进新课
板 书:?
第四节基本营养物质?
师 你知道生活中有哪些物质分别属于糖类、油脂和蛋白质吗??
生1 白糖、红糖……?
生2 猪肉、牛肉……?
生3 鸡蛋、牛奶等等。
(多媒体)展示生活中常见的糖类、油脂和蛋白质的图片。
师 一提到糖,恐怕好些同学已经感觉到了甜味;讲到油脂,大家多将它和肉类物质联系;说到蛋白质,大家也可以举出生活中许多例子。那么到底什么是糖类、油脂和蛋白质呢?它们的组成和结构如何呢? ?
(学生阅表)P73表3-3糖类、油脂和蛋白质代表物的化学组成
元素组成 代表物 代表物分子
糖类 单糖 C、H、O 葡萄糖、果糖 C6H12O6
双糖 C、H、O 蔗糖、麦芽糖 C12H22O11
多糖 C、H、O 淀粉、纤维素 (C6H10O5)n
油脂 油 C、H、O 植物油 不饱和高级脂肪酸甘油酯
脂 C、H、O 动物脂肪 饱和高级脂肪酸甘油酯
蛋白质 C、H、O、N、S、P等 酶、肌肉、毛发等 氨基酸连接成的高分子
师 结合P73表3-3,请大家思考讨论以下问题。?
展示思考讨论的问题(请学生逐个回答讨论结果,回答有问题时其他同学及时补充) ?
多媒体:?
1.从糖类、油脂、蛋白质的元素组成上比较它们的异同。?
2.从单糖、双糖、多糖的名称对应的分子式,总结出其命名的依据并解析其分子组成上分别有何特点。
生1 1.三种基本营养物质均含碳、氢、氧三种元素,其中蛋白质还含有氮、硫、磷等元素。?
生2 2.一个单糖分子中有6个碳原子;一个双糖分子有12个碳原子,恰好是单糖的两倍;而多糖分子中所含碳原子是单糖的多倍。
(多媒体)展示葡萄糖和果糖的分子结构图片?
(多媒体)思考讨论:?
3.葡萄糖与果糖、蔗糖与麦芽糖有相同的分子式,它们是同一种物质吗?那淀粉与纤维素又是如何?
生3 葡萄糖与果糖、蔗糖与麦芽糖有相同的分子式,但它们的分子结构不同,是不同的物质,它们互为同分异构体(淀粉与纤维素分子式中的n值不确定,因此,二者不互为同分异构体)。
(多媒体)展示思考讨论的问题(请学生逐个回答讨论结果,回答有缺陷时其他同学及时补充)??
4.油和脂两者在外观上有何区别?从微观上解析,又有何区别??
5.汽油、石油和花生油都是油,它们属于同一类物质吗??
6.何谓高分子?
生4 室温下,呈液态的油脂称为油,呈固态的油脂称为脂(外观上);微观上,油是不饱和高级脂肪酸甘油酯(含碳碳双键),脂是饱和高级脂肪酸甘油酯(不含碳碳双键)。?
生5 汽油、石油和花生油不是同一种物质,石油、汽油主要由各种烃组成;而花生油是烃的衍生物的一种——酯。?
生6 高分子是指相对分子质量很大,从几万到几千万的一类化合物。?
师 糖类、油脂、蛋白质的元素组成上均含碳、氢、氧三种元素,有些物质的分子结构比较复杂,是生命活动中必不可少的物质,这些物质有哪些主要性质呢?我们怎样鉴别它们呢?
板 书:?
一、糖类、油脂、蛋白质的化学性质?
1.糖类和蛋白质的特征反应?
师 下面我们来看一个实验。?
(演示)在洁净的试管里加入1 mL 2%的AgNO3溶液,边摇动试管边滴入2%的稀氨水,至最初产生的沉淀刚好溶解为止,然后向银氨溶液中加入1 mL 10%的葡萄糖溶液,振荡、水浴加热。?
生 观察发现试管上有光洁的银镜出现。?
师 这个反应我们称之为银镜反应,可以用于工业上制镜、制保温瓶胆等,也可以用来检验葡萄糖的存在。由于这个反应的化学方程式较为复杂,在此不作介绍。
板 书:?
(1)葡萄糖发生银镜反应
师 下面我们再看葡萄糖能不能与新制的氢氧化铜反应。?
(演示)在试管中加入2 mL 10%的NaOH溶液,滴入5滴5%的CuSO4溶液,再加2 mL 10%的葡萄糖。?
师 大家看到了什么现象??
生 溶液变为绛蓝色。?
师 实验证明,如果某物质分子中含多个羟基,遇到新制Cu(OH)2悬浊液时就会变成绛蓝色溶液。这说明葡萄糖分子结构中含有不止一个羟基。那么加热这绛蓝色的溶液又会出现什么现象呢??
(演示)给以上实验所得溶液加热。?
生 有红色沉淀生成。?
师 这个反应也可以用来检验葡萄糖的存在。反应的化学方程式为:?
(多媒体)CuSO4+2NaOH====Cu(OH)2↓+Na2SO4?
CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2CH2OH(CHOH)4COOH+Cu2O↓+2H2O
板 书:?
(2)葡萄糖与新制的氢氧化铜反应
师 有位同学平时老是头晕,到医院检查,医生说是低血糖。那么低血糖是怎么回事?
生 正常人血液里约含质量分数为0.1%的葡萄糖,叫做血糖。如果血液中葡萄糖含量太低,就会患低血糖。?
师 低血糖患者或不能正常饮食的病人到了医院,医生会给病人滴注葡萄糖;在运动会上,运动员跑完之后,也经常喝葡萄糖来补充营养。那么利用葡萄糖来补充营养的原理是什么呢??
生 葡萄糖能不经过消化过程而直接被人体吸收,在人体组织中氧化,放出热量,维持人体生命活动所需能量。?
师 对。我们把葡萄糖在体内的氧化称为生理氧化,反应方程式为:?
生 理氧化:C6H12O6(s)+6O2(g) 6CO2(g)+6H2O(l)?
师 对低血糖患者,在日常饮食中,应注意什么问题??
生 多喝糖水,多吃含糖量高的食品。?
师 可是糖也不可吃得太多,否则会患龋齿或糖尿病。那么同学们能用你学过的知识设计一个实验,证明某人是否得了糖尿病吗??
生 (学生讨论后回答)取尿液和银氨溶液水浴加热,看是否有银镜反应;或与新制Cu(OH)2共热,看是否生成红色沉淀。?
师 同学们所想的办法都是可以的。以前医疗上曾经利用Cu(OH)2来检验是否患有糖尿病,而现在已有了更好的方法,利用仪器或试纸来检验。?
[动手探究]怎样设计一个实验证明淀粉可以遇碘变蓝色呢??
生 (设计方案,当堂验证)?
1.把碘酒滴到土豆片上;?
2.把碘酒滴到面包片上;?
3.用淀粉水溶液在白纸上写字,然后晾干,制成化学密信等。
板 书:?
(3)淀粉遇碘变蓝色
师 通过大家的努力,我们得到的结论是:在常温下,淀粉遇碘变蓝色。那么,蛋白质有什么特征反应呢??
(演示)取一小块鸡皮,置于蒸发皿中,滴加3~5滴浓硝酸,在酒精灯上微热,观察并记录现象。?
(也可以取用鸡蛋白溶液,加入3~5滴浓硝酸,在酒精灯上微热,观察并记录现象)?
生 观察发现浓硝酸可以使蛋白质变黄色。?
师 这个反应称为蛋白质的颜色反应,常用来鉴别部分蛋白质。
板 书:?
(4)蛋白质的颜色反应
[链接生活](视频材料)李奶奶上街买毛线,无法区分腈纶线和纯毛线,你能帮助她吗?
【视频】 纯毛线的灼烧(学生观察后自己动手实验,观察现象)
板 书:?
(5)蛋白质在灼烧时,会产生烧焦羽毛的气味,常用来鉴别蛋白质。
[过渡]刚才认识了糖类、油脂、蛋白质的特征反应,它们还有什么共同的性质呢?
板 书:?
2.糖类、油脂、蛋白质的水解反应?
师 糖类、油脂和蛋白质都能够发生水解反应。下面先以糖类中的二糖代表物蔗糖为例,观察现象。?
(演示)如图连接实验装置,验证蔗糖的水解反应。?
1.取1 mL 20%的蔗糖溶液,加入3~5滴稀硫酸,水浴加热5分钟后取少量溶液,加入氢氧化钠溶液调节溶液的pH至碱性,再加入少量新制备的氢氧化铜,加热3~5分钟,观察、记录实验现象。?
2.取1 mL 20%的蔗糖溶液,加入少量新制备的氢氧化铜,加热3~5分钟,观察、记录实验现象。?
生 (观察实验现象)前者出现红色沉淀;后者没有明显现象。?
师 由此你可以得到什么结论呢??
生 (结论)1.蔗糖水解有葡萄糖生成;?
2.蔗糖不能和新制的氢氧化铜反应等。?
师 这个反应的化学反应原理是:
板 书:?
(1)糖的水解反应?
C12H22O11+H2OC6H12O6+C6H12O6
蔗糖 葡萄糖 果糖
生 淀粉和纤维素等多糖能否水解呢??
师 可以,不过它们水解的最终产物都是葡萄糖。
板 书:
师 通过前面学习知道油脂可以分为两类,在室温下,植物油脂通常呈液态叫做油;在室温下,动物油脂通常呈固态,叫做脂肪。那么,油脂能否水解呢??
生 油脂能否水解,关键应该看它的组成,从成分上,油脂属于不饱和高级脂肪酸甘油酯(油)或者饱和高级脂肪酸甘油酯(脂肪),应该可以水解。
板 书:?
(2)油脂的水解
师 很好。油脂不但可以水解,而且,其水解的产物还可以用来制造肥皂呢!
(多媒体)肥皂工业制法生产流程
师 在这个过程中,硬脂酸甘油酯在碱性条件下的水解反应,也称为皂化反应。?
师 请大家回忆以前初中生物上学习的蛋白质消化过程,在酶等作用下,蛋白质最终水解的产物是什么呢??
生 氨基酸。
板 书:?
(3)蛋白质的水解
师 氨基酸是蛋白质的基本单位,我们说没有蛋白质就没有生命,可见其重要性。?
【例1】 在啤酒生产过程中,发酵是重要环节。生产过程大致如下:将经过灭菌的麦芽汁充氧,接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐。初期,酵母菌迅速繁殖,糖度下降,产生白色泡沫,溶解氧渐渐耗尽。随后,酵母菌繁殖速度迅速下降,糖度加速降低,酒精浓度渐渐上升,泡沫不断增多。当糖浓度下降一定程度后,结束发酵。最后分别输出有形物质和鲜?啤酒。??
根据以上过程,完成下述问题:?
(1)该过程表明啤酒酵母菌异化作用的特点是___________________________________。
(2)初期,酵母菌迅速繁殖的主要方式是______________。?
(3)经测定,酵母菌消耗的糖中,98.5%形成了酒精和发酵产物,其余1.5%则是用于_________________。?
(4)请写出由麦芽糖葡萄糖酒精的反应方程式。?
(5)如果酵母菌消耗的糖(设为麦芽糖,其相对分子质量为342)有98.5%(质量分数)形成了酒精(相对分子质量为46.0)和其他发酵产物。设有500 t麦芽汁,其中麦芽糖的质量分数为8.00%,发酵后最多能生产酒精浓度3.20%(质量分数)的啤酒多少吨??
师 本题是一道化学和生物相联系的理科综合试题,前三问是生物问题,后两问涉及化学知识,如何解决呢??
生 前三问是生物问题,考查了呼吸作用和生殖方式知识,后两问涉及化学方程式的书写知识和简单计算,容易得到结论。?
答案: (1)既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸?
(2)出芽生殖?
(3)酵母菌自身的生长和繁殖?
(4)C12H22O11+H2O2C6H12O6?
C6H12O62C2H5OH+2CO2?
(5)C2H5OH的相对分子质量为46.0?
?
【例2】 现有五种有机物:①甲苯②乙酸③葡萄糖④淀粉⑤蛋白质。其中除甲苯外其余均为水溶液。可分别用五种试剂加以检验。试将选用的试剂、对应现象的代号和结论填入表格内相应的空白处:
(Ⅰ)试剂 (Ⅱ)现象 答案 结论
(Ⅰ) (Ⅱ)
A.浓硝酸 (a)变红色
B.KMnO4酸性溶液 (b)变蓝色
C.石蕊溶液 (c)变黄色
D.新制Cu(OH)2 (d)紫色消失
E.碘水 (e)红色沉淀
师 本题涉及了本章所学习的重要有机物的代表,知道其性质和现象,并能得出正确的结论是大家能否正确掌握知识的关键。请大家讨论解决。?
生1 看到了浓硝酸,我想到了蛋白质的颜色反应;碘水可以使淀粉变蓝色;与新制Cu(OH)2反应的物质产生红色沉淀,应该是葡萄糖。?
生2 我同意上面的解析,KMnO4酸性溶液和石蕊溶液对应的现象只有变红色和紫色消失,对应的物质只有甲苯和乙酸。虽然我们不熟悉甲苯的性质,但是一定可以与KMnO4酸性溶液反应并使之褪色。?
师 大家解析得很好,下面请看多媒体。
(多媒体)投影答案表?
(Ⅰ)试剂 (Ⅱ)现象 答案 结论
(Ⅰ) (Ⅱ)
A.浓硝酸 (a)变红色 A (c) ⑤
B.KMnO4酸性溶液 (b)变蓝色 B (d) ①
C.石蕊溶液 (c)变黄色 C (a) ②
D.新制Cu(OH)2 (d)紫色消失 D (e) ③
E.碘水 (e)红色沉淀 E (b) ④
【例3】 正常人心脏在一次搏动中泵出血液约80 mL,正常人血压(可看作心脏压送血液的压强)平均值为1.6×104 Pa,心跳每分钟约70次,设人类消耗体内的葡萄糖产生的热量最高可有80%(睡眠时)用来维持心脏的跳动,葡萄糖与氧气反应产生热量的化学方程式为:?
C6H12O6(s)+6O2(g) 6CO2(g)+6H2O(g)(放出热量2804 kJ)?
求:(1)心脏工作的平均功率约为多少瓦??
(2)由于心脏跳动每天需消耗多少克葡萄糖??
(3)维持生命每天需消耗多少升氧气??
解析:(1)设靠近心脏的某种血管横截面积为?S,心脏压送血液的平均压强为p,心脏一次搏动可使血液在血管中向前推进距离L,心脏搏动一次做功:W1=pSL,心脏每分钟搏动70次,其平均功率为P, ,式中SL为心脏一次搏动中泵出的血液量, SL=80 mL???
所以???
(2)每天心脏跳动做功W=1.49 W×24×3600 s=1.29×105 J?
需葡萄糖提供热量Q=W÷80%=1.61×105 J?
C6H12O6(s)+6O2(g) 6CO2(g)+6H2O(g) 放热?
180 g 6 mol 2840×103 J?
m(C6H12O6)n(O2)1.61×105 J?
m(C6H12O6)=10.3 g?
(3)n(O2)=0.343 mol?
V(O2)=0.343 mol×22.4 L·mol-1=7.68 L?
答案:(1)1.49 W(2)10.3 g(3)7.68 L?
课堂小结?
本节课我们学习了糖类、油脂、蛋白质几种营养物质的重要化学性质,请结合以前所学知识,进一步理解官能团决定化合物的化学性质的规律。
布置作业
P77 1、2、3、4、5?
板书设计
第四节基本营养物质?
一、糖类、油脂、蛋白质的化学性质?
1.糖类和蛋白质的特征反应?
(1)葡萄糖发生银镜反应?
(2)葡萄糖与新制的氢氧化铜反应?
(3)淀粉遇碘变蓝色?
(4)蛋白质的颜色反应?
(5)蛋白质在灼烧时,会产生烧焦羽毛的气味,常用来鉴别蛋白质?
2.糖类、油脂、蛋白质的水解反应?
(1)蔗糖的水解反应?
C12H22O11+H2OC6H12O6+C6H12O6??
蔗糖 葡萄糖 果糖
?
(2)油脂的水解?
(3)蛋白质的水解?
活动与探究
1.探究实验:如何证明淀粉已开始水解?如何证明淀粉已水解完全?注意检测时溶液酸碱性的调节。?
2.有关糖类、油脂和蛋白质的小论文评选和专题演讲。?
3.可放油脂水解的录像,或实验室中制取肥皂的录像;也可以将制取肥皂作为研究性学习的内容,在课外进行。?第2课时
三维目标
知识与技能
1.掌握乙酸的分子结构,理解羧基的结构特征;
2.使学生掌握乙酸的酸性和酯化反应等化学性质,理解酯化反应的概念。
过程与方法
1.采用乙酸分子的比例模型展示及实物展示,进一步认识乙酸的分子结构及其物理性质;
2.采用复习回忆法及实验验证法学习乙酸的酸性;
3.利用实验探究、设疑、启发、诱导、讲述等方法学习乙酸的酯化反应;
4.利用类推法学习酯、羧酸的结构与性质。
情感、态度与价值观
1.培养学生的观察能力、归纳思维能力及解析思维能力;
2.通过酯化反应的教学,培养学生勇于探索、勇于创新的科学精神;
3.通过乙酸在生活和生产中的应用,了解有机物跟日常生活和生产的紧密联系,渗透化学重要性的教育。
要点提示
教学重点
乙酸的酸性和乙酸的酯化反应。
教学难点
酯化反应的概念、特点及本质。
教具准备
乙酸分子的比例模型、投影仪;
冰醋酸、乙酸水溶液、乙醇、浓H2SO4、水垢、饱和Na2CO3溶液、乙酸乙酯、稀H2SO4、稀NaOH溶液、蒸馏水、冰水混合物;
试管、烧杯、铁架台、酒精灯。
教学过程
导入新课
为何在醋中加少许白酒,醋的味道就会变得芳香且不易变质?厨师烧鱼时常加醋并加点酒,为何这样鱼的味道就变得无腥、香醇、特别鲜美?通过本节课的学习,大家便会知道其中的奥妙。
推进新课
板书:
二、乙酸(醋酸)
师:乙酸是日常生活中的常见物质。我们饮用的食醋,其主要成分就是乙酸,因此乙酸又叫醋酸。普通醋含醋酸3%—5%,山西陈醋含醋酸7%。下面我们进一步学习乙酸的结构和性质。
板书:(1)分子结构
(讲述)从以上实验知道乙酸有两个重要化学性质,就是它有酸的通性和能发生酯化反应。为什么乙酸会有这些性质呢?下面我们研究乙酸的分子结构。
师:在初三化学中我们已经学习了乙酸的简单性质,也知道性质决定于结构,请回忆乙酸的结构。
生:乙酸的结构含有甲基(—CH3)和羧基(—COOH)。
(展示)乙酸分子的比例模型
师:请同学们写出乙酸的结构式、结构简式和分子式。(一位同学到黑板上写)
板书:分子式:C2H4O2
结构式:
结构简式:CH3COOH
官能团:—COOH(羧基)
师:乙酸分子是由甲基和羧基组成的,羧基是由羰基和羟基相连而成的。这两个基团连在一起,相互影响,结果不再是两个独立的官能团,而成为一个统一的整体。所以羧基表现的性质跟羟基和羰基都不同,而是羧基特有的性质。
师:结合生活知识,请思考乙酸有哪些典型的物理性质。
师:展示乙酸样品,让学生观察其颜色、状态,并闻其气味。结合初中所学知识概括出乙酸的重要物理性质及用途。
板书:2.物理性质及用途
生:乙酸是一种有强烈刺激性气味的无色液体,沸点是117.9 ℃,熔点是16.6 ℃,易溶于水和乙醇。乙酸是醋的主要成分之一,醋是用得较多的一种酸性调味品,它能改善和调节人体的新陈代谢。
师:将一瓶纯乙酸和一瓶乙酸的水溶液同时放入冰水浴中,片刻后同时取出,让学生观察现象。
生:(观察实验现象)纯乙酸立即变为冰状固体,而醋酸的水溶液无明显变化。
板书:乙酸的熔点是16.6 ℃,当温度低于16.6 ℃时,乙酸就凝结成像冰一样的固体,所以无水乙酸又称冰醋酸。
师:(过渡)乙酸的官能团是—COOH,其化学性质主要由羧基(—COOH)决定。乙酸有什么化学性质呢?
板书:3.化学性质
师:初中学过乙酸有什么重要的化学性质?
生:具有酸的通性。
板书:(1)酸的通性
CH3COOHCH3COO-+H+
师:醋酸是一元弱酸,在水中部分电离生成CH3COO-和H+,那么酸性有哪几方面的表现呢?请看练习。
(多媒体)实验设计:根据下列药品设计实验方案证明乘酸的确有酸性。
药品:镁粉、NaOH溶液、Na2CO3粉末、Na2SO3粉末、乙酸溶液、酚酞、石蕊。
生:①方案一:往乙酸溶液中加石蕊,使酸碱指示剂变色。
②方案二:往镁粉中加入乙酸溶液,和活动性顺序表中H前金属发生置换反应生成H2。
③方案三:NaOH溶液与乙酸溶液混合,和碱、碱性氧化物反应。
④方案四:往Na2CO3粉末中加入乙酸溶液,往Na2SO3粉末中加入醋酸,和盐反应。
师:下面我们用实验证明醋酸是否具有这些性质。
(实验)学生分组完成上述实验,互相合作,共同讨论乙酸的性质。
师:(引导学生讨论)通过以上实验得出什么结论?
生:醋酸显酸性,根据以上反应确定CH3COOH酸性比H2CO3强,比H2SO3弱。
师:根据此实验我们可以知道家中铝壶内的水垢用食醋浸泡可以除去。那么水垢的成分是什么?请大家写出反应方程式。
生:Mg(OH)2和CaCO3
Mg(OH)2+2CH3COOH====(CH3COO)2Mg+2H2O
CaCO3+2CH3COOH====(CH3COO)2Ca+H2O+CO2↑
师:请大家写出下列方程式
(多媒体)写出下列反应的离子方程式(学生分组练习,先互相检查,再对照答案)
a.乙酸溶液与Ca(OH)2反应
b.乙酸与CuO反应
c.将铁粒投入到乙酸溶液中
d.用乙酸除水垢
生:(学生对照答案)a.2CH3COOH+Ca(OH)2====2CH3COO-+Ca2++2H2O
b.2CH3COOH+CuO====Cu2++2CH3COO-+H2O
c.2CH3COOH+Zn====Zn2++H2↑+2CH3COO-
d.2CH3COOH+CaCO3====Ca2++2CH3COO-+CO2↑+H2O
2CH3COOH+Mg(OH)2====Mg2++2CH3COO-+2H2O
师:(过渡)乙酸除具有酸的通性外,还可以发生酯化反应。
板书:(2)酯化反应
(演示实验)在大试管里加入3 mL乙醇、2 mL冰醋酸,再缓缓加入2 mL浓硫酸,边加边振荡。在另一支试管中加入饱和碳酸钠溶液。按投影片上的装置(制乙酸乙酯的装置)组装好。注意组装顺序,导管口不能伸入饱和碳酸钠液面下。装有碳酸钠的试管里有什么变化?生成新物质的色、态、味怎样?
师:请一位同学讲述看到的现象。
生:(观察现象)饱和Na2CO3溶液的液面上有透明的油状液体产生,并可闻到香味。
(结论)在有浓H2SO4存在、加热的条件下,乙酸与乙醇发生反应,生成无色、透明、不溶于水、有香味的油状液体。
师:这种有香味的油状液体就是乙酸乙酯。该反应为可逆反应。
板书:
师:像这种酸和醇起作用,生成酯和水的反应,叫做酯化反应。红葡萄酒储存时间越长,质量越好,原因之一就是因为产生了一种有香味的酯。
(讲述)酯化反应是怎样发生的?
(多媒体动画模拟)酯化反应的化学键断裂过程。(同位素示踪法)
师:这个反应有何特征呢?
生:酸脱羟基醇脱氢。
师:乙酸分子中羧基上的羟基跟醇分子中羟基上的氢原子结合生成水,其余部分结合生成酯。酸跟醇生成酯时,部分酯发生水解,生成酸和醇。所以,酯化反应是可逆反应,要用可逆符号表示。当正、逆反应方向的反应速率相等时,酯化反应跟水解反应处于平衡状态。
师:在酯化反应中,乙酸最终变成乙酸乙酯,这时乙酸的分子结构发生什么变化?
生:乙酸分子中的羟基被—OC2H5(烷氧基)替换了。
师:酯化反应在常温下反应极慢,一般15年才能达到平衡。怎样能使反应加快呢?
生:使用催化剂。
师:还有其他办法吗?
生:加热。
师:我们做酯化反应的实验时需加入浓硫酸,浓硫酸在这里起什么作用?
生:作催化剂。
师:除了作催化剂外,从酯化反应产物考虑,反应中还利用浓硫酸的什么性质?
生:脱水性。
师:所以,浓硫酸在这里既是催化剂又是脱水剂。
师:为什么用来吸收生成物的试管里要装饱和碳酸钠溶液?
生:因为加热时有一部分乙酸和乙醇被蒸发出来,用碳酸钠溶液吸收乙酸和乙醇。因为碳酸钠可以跟乙酸反应,乙醇溶于水。
师:不用饱和碳酸钠溶液而改用水来吸收酯化反应的生成物,会有什么不同的结果?
生:乙酸被碳酸钠溶液吸收时发生反应,生成乙酸钠、二氧化碳和水。溶液没有特殊的气味。用水吸收会生成乙酸溶液,乙酸溶液有刺激性气味。
师:我们在实验中闻到乙酸乙酯的香味,因为饱和碳酸钠溶液吸收乙酸,如果改用水吸收产物,就很难闻到香味。所以,使用饱和碳酸钠,一是为了吸收乙酸,二是乙酸乙酯在无机盐溶液中溶解度减小,容易分层析出。
师:为什么出气导管口不能插入碳酸钠液面下?
生:防止倒吸。
师:[小结]
1.羧基在水溶液中有一部分电离产生H+。
CH3COOHCH3COO-+H+
因此乙酸有酸性,但它只部分电离,所以它是弱酸。
2.羧基上的羟基能被其他原子或原子团取代。在酯化反应中,酸从羧基上脱去羟基。乙酸的化学反应都跟羧基有关,所以羧基是决定乙酸化学性质的官能团。最后,我们看看乙酸的用途。
板书:4.乙酸的用途
师:物质的用途都跟性质有关。乙酸有酸性,能生成多种金属乙酸盐,如乙酸锰、乙酸铝。乙酸铝在染色工业中被广泛地用作媒染剂,也可作合成染料的原料。乙酸跟多种低级脂肪醇形成的酯都是喷漆溶剂的主要成分。乙酸跟不饱和醇形成的酯可聚合成高分子化合物,制成纤维。有些酯是香料,如乙酸异戊酯是香蕉精。乙酸经氯化后,得到的一氯乙酸和三氯乙酸是医药和农药的原料。乙酸还能制得乙酸酐,它是重要的化工原料。乙酸的用途极广,因而要研究它的制备,我们将在下节课探讨。
(总结)本节课通过观察实物和实验,认识乙酸重要的物理、化学性质,了解了酯化反应。通过对乙酸分子结构的解析,我们认识乙酸的化学性质是由羧基决定的。
【例1】 某工厂废液经测定得知主要含有乙醇,其中还溶有丙酮、乙酸和乙酸乙酯。根据各物质的性质(如下表),确定通过下列步骤回收乙醇和乙酸。
物质 丙酮 乙酸乙酯 乙醇 乙酸
沸点/℃ 56.2 77.06 78 117.9
①向废液中加入烧碱溶液,调整溶液的pH=10;
②将混合液放入蒸馏器中缓缓加热;
③收集温度在70—85 ℃时的馏出物;
④排出蒸馏器中的残液。冷却后向其中加浓硫酸(过量),然后再放入耐酸蒸馏器蒸馏,回收馏出物。
请完成下列问题:
(1)加入烧碱使溶液的pH=10的目的是____________________________。
(2)在70—85 ℃时的馏出物的主要成分是____________________________。
(3)在步骤④中,加入过量浓硫酸的目的是(用化学方程式表示):
____________________________。
(4)当最后蒸馏的温度控制在85—125 ℃一段时间后,残留液中溶质的主要成分是___________________________________。
师:这是一道图表信息阅读题,找到图表所提供的信息的内涵和外延,是解决问题的关键。大家可以讨论一下,看有什么好思路。
生1:加入烧碱使溶液的pH=10就是为反应创造一个碱性环境,其目的是将乙酸中和成乙酸钠,使乙酸乙酯在蒸馏时水解成乙酸钠和乙醇。
生2:因为乙醇的沸点是78 ℃,乙酸乙酯的沸点虽然在77.06 ℃,但已经在碱性环境水解,所以在70—85 ℃时的馏出物的主要成分是乙醇。
生3:过量浓硫酸的主要作用是和乙酸钠反应,重新生成CH3COOH,反应的化学方程式为:
2CH3COONa+H2SO4====Na2SO4+2CH3COOH,最后蒸馏的温度控制在85—125 ℃一段时间后,残留液中溶质的主要成分只能是Na2SO4。
答案:(1)将乙酸中和成乙酸钠,使乙酸乙酯在蒸馏时水解成乙酸钠和乙醇(2)乙醇(3)2CH3COONa+H2SO4====Na2SO4+2CH3COOH(4)Na2SO4
【例2】 A、B、C、D四种有机物均由碳、氢、氧三种元素组成,物质A能溶于水,它的相对分子质量是60,分子中有8个原子,其中氧原子数与碳原子数相等,A能与Na2CO3反应。B分子中有9个原子,分子内原子的核电荷数之和为26,1 mol B充分燃烧时需消耗3 mol O2。C与H2可发生加成反应得到D,D是B的同系物,其摩尔质量与O2相同,D可与钠反应生成H2。问A、B、C、D各是什么物质。
师:本题属于物质推断题,它是有机化学的重要题型,对这种题型,你认为解决的关键是什么呢?
生1:和无机推断题的解题方法类似,必须找到解题突破口,然后层层深入、顺藤摸瓜,最终找到答案。
生2:很多时候这种题给的条件很多,需要我们认真考虑,多与教材联系,找到契合点。然后大胆假设,小心求证。
师:大家说得很好,下面我们讨论本题。
生3:该题涉及的知识有分子组成和结构、有机物燃烧时所需氧气的推算知识及有关物质性质,已知A能溶于水且能与Na2CO3反应,分子组成中有C、H、O的有机物,可能是羧酸,分子中的氧原子及碳原子数只能都为2(根据碳原子数与氧原子数相同,相对分子质量为60),可推知A为CH3COOH。
生4:B物质分子中原子的核电荷总数为26,由三种元素(C、H、O)组成,因为C、H、O三种元素的核电荷数分别是6、1、8,B分子中有9个原子,所以B分子中只能有1个氧原子(若有2个氧原子,则26-8×2=10,碳原子数只能为1,H原子数为9-2-1=6,分子式为CH6O2,不存在;若氧原子为3,则3×8=24,显然不合题意),分子中碳原子数必小于3。经解析,只有C2H6O符合题意。
生5:由两位同学的解析,D物质相对分子质量是32,是B的同系物,为CH3OH。C只能为甲醛。
答案:A为CH3COOH;B为C2H6O;C为甲醛;D为CH3OH。
【例3】 乙酸跟乙醇在浓硫酸存在并加热的条件下发生酯化反应(反应A),其逆反应是水解反应(反应B)。反应可能经历了生成中间体(Ⅰ)这一步。
(1)如果将反应按加成、消去、取代反应分类,则A—F反应中(将字母代号填入下列空格中),属于取代反应的是_____________;属于加成反应的是_____________;属于消去反应的是_____________。
(2)如果所使原料C2H5OH用18O标记,则生成物乙酸乙酯中是否有18O?如果所使原料中羰基()或羟基中的氧原子用18O标记,则生成物H2O中氧原子是否有18O?试简述你判断的理由。
(3)在画有圈号的3个碳原子中,哪一个(或哪些)碳原子的立体形象更接近甲烷分子中的碳原子?试述其理由。
师:本题以酯化反应的机理为背景设置,起点高,落点低,实际还是教材基础知识的考查,请大家讨论应该如何处理呢。
生1:由转化关系可见,A和B分别代表酯化反应和水解反应,属于取代反应,C、D和E、F涉及中间体的产生和分解问题,容易判断C、F属于加成反应,D和E属于消去反应。
生2:都有18O标记。因为反应中间体在消去一分子H2O时,有两种可能,而乙氧基(—OC2H5)是保留的,见如下三种情况:
生3:类比甲烷的分子结构是正四面体形,只有(或答中间体)符合题意,因为这个碳原子有4个原子团。
师:大家解析得很好,下面对照答案。
(多媒体)答案:(1)AB CF DE(2)都有18O标记。因为反应中间体在消去一分子H2O时,有两种可能,而乙氧基(—OC2H5)是保留的。
(3)(或答中间体),因为这个碳原子有4个原子团。
师:在发生化学反应时,乙酸的主要断键方式有几种?
板书:
[板演让学生在黑板右上角的有机物的相互关系中添上与酯的联系,从而完成知识网络。
课堂小结
乙酸是一种重要的有机酸,又是我们日常生活中经常遇到的食醋的主要成分,所以作为羧酸的代表物,单列一节讲授。这样既与前面的乙醇形成一条知识主线,又通过乙酸的性质——酯化反应引出乙酸乙酯,为形成完整的知识体系做了铺垫。所以本节总结时可进一步补充这个知识网络。
布置作业
P76 3、4
板书设计
二、乙酸(醋酸)
1.分子结构
分子式:C2H4O2
结构式:
结构简式:CH3COOH
官能团:—COOH(羧基)
2.物理性质及用途
乙酸的熔点是16.6 ℃,温度低于16.6 ℃时,乙酸就凝结成像冰一样的固体,所以无水乙酸又称冰醋酸。
3.化学性质
(1)酸的通性 CH3COOHCH3COO-+H+
(2)酯化反应
4.乙酸的用途
活动与探究
1.上网查阅资料,了解我国酿醋、食醋的发展历史及醋对人健康的影响。
2.了解果醋在我国现在的发展情况,调查果醋的品种及其功效。
3.动手实验,探讨不同浓度的醋酸除去水垢的时间差异,把自己的发现试写成小论文。
参考练习
1.下列各组有机物既不是同系物,也不是同分异构体,但实验式相同的是( )
A.甲醛和乙酸 B.乙酸和甲酸甲酯
C.乙炔和苯 D.硝基苯和TNT
答案:C
2.能使高锰酸钾酸性溶液褪色的是( )
A.苯 B.乙烯 C.乙醇 D.乙酸
答案:B
3.确定乙酸是弱酸的依据是( )
A.乙酸可以和乙醇发生酯化反应 B.乙酸钠的水溶液显碱性
C.乙酸能使石蕊试液变红 D.Na2CO3中加入乙酸产生CO2
答案:B
4.下列有机物,既能发生消去反应,又能发生酯化反应,还能发生催化氧化的是( )
A.CH3COOH B.BrCH2CH2COOH
答案:CD
5.乙醇和乙酸发生酯化反应时,浓硫酸的作用是( )
A.脱水作用 B.吸水作用
C.氧化作用 D.既起催化作用又起吸水作用
答案:D
6.当与CH3CH218OH反应时,可能生成的物质是( )
C.H218O D.H2O
答案:BD
7.下列关于乙酸的性质的叙述错误的是( )
A.有强烈刺激性气味的无色液体
B.乙酸的沸点比乙醇高
C.乙酸的酸性比碳酸强,它能与碳酸盐反应
D.在发生酯化反应时,乙酸分子羟基中的氢原子跟醇分子中的羟基结合成水
答案:D
8.实验室用乙酸、乙醇、浓H2SO4制取乙酸乙酯,加热蒸馏后,在饱和Na2CO3溶液的上面得到无色油状液体,当振荡混合时,有气泡产生,原因是( )
A.产品中有被蒸馏出的H2SO4 B.有部分未反应的乙醇被蒸馏出来
C.有部分未反应的乙酸被蒸馏出来 D.有部分乙醇跟浓H2SO4作用生成乙烯
答案:C
9.如下图,在试管a中先加入2 mL 95%的乙醇,边摇动边缓缓加入5 mL浓H2SO4并充分摇匀,冷却后再加入2 g无水醋酸钠,用玻璃棒充分搅拌后将试管固定在铁架台上,在试管b中加入7 mL饱和碳酸钠溶液。连接好装置。用酒精灯对试管a加热,当观察到试管b中有明显现象时停止实验。
(1)写出a试管中的主要化学反应的方程式_________________________。
(2)加入浓H2SO4的目的是_________________________。
(3)试管b中观察到的现象是_________________________。
(4)在实验中球形干燥管除起冷凝作用外,另一个重要作用是_____________,其原因是_______________。
(5)饱和Na2CO3溶液的作用是_____________。
答案:(1)2CH3COONa+H2SO42CH3COOH+Na2SO4
CH3COOH+CH3CH2OCH3COOC2H5+H2O
(2)制乙酸,作催化剂、吸水剂
(3)液体分层
(4)防止倒吸 当液体上升到干燥管中由于球形干燥管容积大,导致试管内液面明显下降,使导管末端脱离液面,干燥管中的液体又流回试管中
(5)除去乙酸乙酯中混有的乙酸和乙醇,降低酯在水中的溶解度
10.某一元有机酸分子中的C、H、O原子数的最简单整数比为1∶2∶1,其钠盐含有一定质量的结晶水。当此钠盐加热到一定温度时,因失去结晶水,质量减少39.7%,将5.44 g此结晶水的钠盐与适量的硫酸在加热条件下反应,得2.84 g Na2SO4。
(1)求此钠盐的式量及其含结晶水的数目。
(2)求此一元有机酸的相对分子质量并写出结构简式。
答案:(1)136 3 (2)60 CH3COOH
习题详解
1.B 解析:要求学生走进生活,通过调查研究,才能采集到正确的答案。
2.B 解析:无水硫酸铜遇水显蓝色,选B。
3.AD 解析:Na的密度比乙醇大,所以沉在液面以下,且Na能与乙醇反应放出H2。
4.CD 解析:乙酸和Na2CO3反应放出CO2气体,乙醇和Na2CO3相溶,苯和Na2CO3分层;乙酸遇紫色石蕊显红色,乙醇和石蕊相溶,苯和石蕊分层。
5.A 解析:本题只要把握住这是一个过量计算问题,而且所涉及的知识有理论产量和实际产量问题,即可解决。
6.C 解析:除去乙酸乙酯中的乙酸,由于二者的沸点相差不大,故不能使用蒸馏法;虽然乙酸乙酯难溶于水,乙酸易溶于水,但乙酸乙酯难溶于水却溶于乙酸,不能先水洗再分液;过量的氢氧化钠溶液除去乙酸生成新杂质乙酸钠,故只能选C。
7.B
8.2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
CH2==CH2+H2OCH3CH2OH CH2==CH2+HBrC2H5Br
9.略 10.略第二节 资源综合利用 环境保护
从容说课
本节教材从资源利用和环境保护这一视角,进一步阐明化学和人类可持续发展的关系,与上节内容相辅相成。纵观历史,从使用火到水、木材、煤、石油、天然气等资源,人类能源的来源全部都是从自然界中得到,其中的大多数资源属于不可再生的有限资源。仅仅注重资源开发是远远不够的,人类要实现可持续发展,就必须做到合理开发资源、最大限度地利用好资源,还要保护好环境。而化学不仅在资源开发上能发挥重要作用,在资源的综合利用以及环境保护方面同样大有用武之地。因此,在学习第一节内容之后,教材又安排本节内容,让学生充分认识综合利用和开发新能源的重要意义。了解化石燃料对环境的影响。?
在课堂教学中渗透环保法制教育,是实施素质教育的要求。课堂是向学生传授法律知识的好场所,但根据化学科课堂教学的目标要求,课上又不能专门讲解法律知识,只能是结合教学内容适时适度地渗透一些相关法律知识,以教育学生增强法律意识。一般的渗透方法是讲解某类物质或操作方法对环境的危害→相关的法律条款→防治方法。例如学习SO2时介绍煤和石油的燃烧、金属矿石冶炼等产生SO2→污染大气→产生酸雨→酸雨危害→引入《大气污染防治法》中关于禁止向大气中排放有毒气体→介绍防治方法。这样学生不仅学习了化学知识和环保知识,更进一步了解了环保法制知识,增强了环保法制观念。使学生知法、懂法,为了将来更好地守法,这也是课堂中对学生进行德育教育的重要内容,也是完成教学大纲的思想教育的要求。 ?
第1课时
三维目标
知识与技能?
1.知道化石燃料是重要的自然资源。?
2.了解化石燃料燃烧对环境的影响,懂得选择对环境污染较小的燃料。?
3.认识化石燃料综合利用和开发新能源的重要意义。 ?
过程与方法?
1.课前学生对学习内容进行社会调查和查阅相关资料。?
2.课堂中,通过观看录像,了解化石燃料的存在和利用。?
3.自主学习,培养学生自学能力。?
4.通过设计对化石燃料燃烧产物成分分析的定性定量实验,使学生学会解决物质(气体)检验的一般方法。 ?
情感、态度与价值观?
1.培养学生对社会的关注意识。?
2.知道学好化学等科学知识,为保护环境,解决能源危机作出贡献。?
要点提示
教学重点 化石燃料综合利用和开发新能源的重要意义。?
教学难点 化石燃料的综合利用?
教具准备 多媒体、投影仪、焦炭、氨水、苯、甲苯?
教学过程
导入新课
我们知道人类的生活和社会的发展离不开能源,它为人类从事各种活动提供动力,对社会发展起着积极的作用。
板 书:?
资源综合利用 环境保护?
师 你知道生产、生活中常用到哪些能源吗??
师 煤、石油、天然气是重要的三种化石燃料,今天我们就来学习这方面的知识。
推进新课
板 书:?
一、煤、石油和天然气的综合利用?
1.煤、石油、天然气作燃料?
(1)优点?
(2)缺点 A.不可再生 B.污染环境?
师 如何提高化石燃料的综合利用、提高利用率、减少环境污染,是人类面临的重大挑战。
板 书:?
2.从煤、石油、天然气中获得基本化工原料?
(1)煤的综合利用
师 煤是复杂的混合物,通过煤的干馏、液化、气化可得到洁净的燃料和多种化工原料。
板 书:?
A.煤的干馏
师 将煤隔绝空气加强热使之分解的过程。
投影教材P89 表4—2
板 书:?
B.煤的气化?
C.煤的液化
师 煤的气化、液化都是将煤转化成更清洁燃料的方法。
板 书:?
(2)石油的综合利用?
A.石油分馏?
B.石油的裂化?
C.石油的裂解
师 请同学们自学P90~P91,了解石油分馏的主要产品。?
生 石油分馏可得到汽油、煤油、柴油等。?
师 为什么进行裂解??
生 为获得更多的轻质油和重要的化工原料。
板 书:?
3.以煤、石油、天然气为原料生产合成材料
师 我们熟悉的塑料、合成橡胶和合成纤维都主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。
板 书:?
加聚反应
???
师 请阅读P92第一节指出聚乙烯的单体、链节、聚合度。?
生 聚乙烯的单体是乙烯CH2==CH2;链节为—CH2—CH2—,聚合度为n。?
师 请大家查找资料,了解更多的合成材料知识。
课堂小结?
本节课我们学习了煤、石油、天然气等资源,,其中的大多数资源属于不可再生 的有限资源。仅仅注重资源开发是远远不够的,人类要实现可持续发展,就必须做到合理开发资源、最大限度地利用好资源,还要保护好环境。而化学不仅在资源开发上能发挥重要作用,在资源的综合利用以及环境保护方面同样大有用武之地。化学知识可以帮助我们认识、了解世界,我们还可以用学过的化学知识进行发明、创造,造福人类。?
布置作业?
教材P97 4、5?
板书设计
第二节 资源综合利用 环境保护
一、煤、石油和天然气的综合利用?
1.煤、石油、天然气作燃料?
(1)优点?
(2)缺点?
A.不可再生 ?
B.污染环境?
2.从煤、石油、天然气中获得基本化工原料?
(1)煤的综合利用?
A.煤的干馏?
B.煤的气化?
C.煤的液化?
(2)石油的综合利用?
A.石油的分馏?
B.石油的裂化?
C.石油的裂解?
3.以煤、石油、天然气为原料生产合成材料 加聚反应
活动与探究
教学程序 教师活动设计 学生活动设计 设计意图
引入 从古代典籍中的记载说到取火的方法,从取火方法引入到燃料的重要 从学生最熟悉的语句入手,引起学生兴趣,自然过渡到与化学的联系
学生汇报 课前布置学生进行燃料情况的调查,并且将所得的调查结果制作成课件形式 学生演讲汇报 由学生通过查阅相关资料自学完成,培养学生自学表达能力
思考 化石燃料的优点是什么?提供一些燃料的价格、发热值数据。 优点 分析数据,得出结论 培养学生分析数据能力、信息加工能力
思考讨论 化石燃料的缺点是什么?缺点一,带来的后果是什么?可采取什么措施?提供化石燃料的储量和年产量表格数据、家庭工厂燃料使用演变的图片 分析得到不可再生、污染环境的缺点,由于是不可再生的,所以不久会耗尽。采取的措施是节约,通过提高燃料使用率达到节约的目的 以生活实际中的亲身感受为出发点,让学生体会到生活中处处充满了化学
探究一讨论 缺点二,为了研究化石燃料燃烧给环境带来了何种影响,首先要探究出化石燃料(以煤为例)燃烧的产物有哪些?如何通过定性实验检验得到? 通过检验化石燃料燃烧的产物,可以知道它们对环境具体的影响是什么?采取的积极的措施是什么?课上上网大致展示新能源网上提供的资料 给出一些可供选择的实验装置,引导学生讨论设计煤燃烧的气体产物检验定性实验 讨论,得到结论:化石燃料燃烧会形成温室效应、酸雨等,采取的积极措施就是开发新能源引导学生课后上网查阅新能源资料 灌输气体检验思想;培养学生实验设计能力,解决实际问题的能力 培养学生的环保?意识? 改革学习的方式
过渡 由于现在开发利用新能源存在技术难度,因此目前提倡的做法是使用相对清洁的能源,如甲烷和乙醇 引导讨论减少对环境污染的措施 拓展学生的知识面
探究二 课后思考探究三 从化学的角度探究,甲烷和乙醇完全燃烧时产物相同,如何设计实验说明元素组成不相同。如果不完全燃烧,可能有CO生成,此时如何设计实验证明呢? 给出一些可供选择的实验装置,引导学生讨论设计定量实验 引导学生从定量的角度设计实验
总结 回忆归纳总结本课题知道了的知识 引导总结本课题内容要求 引导学生用化学的观点看待我们生活中的事物第二节 资源综合利用 环境保护
从容说课
本节教材从资源利用和环境保护这一视角,进一步阐明化学和人类可持续发展的关系,与上节内容相辅相成。纵观历史,从使用火到水、木材、煤、石油、天然气等资源,人类能源的来源全部都是从自然界中得到,其中的大多数资源属于不可再生的有限资源。仅仅注重资源开发是远远不够的,人类要实现可持续发展,就必须做到合理开发资源、最大限度地利用好资源,还要保护好环境。而化学不仅在资源开发上能发挥重要作用,在资源的综合利用以及环境保护方面同样大有用武之地。因此,在学习第一节内容之后,教材又安排本节内容,让学生充分认识综合利用和开发新能源的重要意义。了解化石燃料对环境的影响。
在课堂教学中渗透环保法制教育,是实施素质教育的要求。课堂是向学生传授法律知识的好场所,但根据化学科课堂教学的目标要求,课上又不能专门讲解法律知识,只能是结合教学内容适时适度地渗透一些相关法律知识,以教育学生增强法律意识。一般的渗透方法是讲解某类物质或操作方法对环境的危害→相关的法律条款→防治方法。例如学习SO2时介绍煤和石油的燃烧、金属矿石冶炼等产生SO2→污染大气→产生酸雨→酸雨危害→引入《大气污染防治法》中关于禁止向大气中排放有毒气体→介绍防治方法。这样学生不仅学习了化学知识和环保知识,更进一步了解了环保法制知识,增强了环保法制观念。使学生知法、懂法,为了将来更好地守法,这也是课堂中对学生进行德育教育的重要内容,也是完成教学大纲的思想教育的要求。
第1课时
三维目标
知识与技能
1.知道化石燃料是重要的自然资源。
2.了解化石燃料燃烧对环境的影响,懂得选择对环境污染较小的燃料。
3.认识化石燃料综合利用和开发新能源的重要意义。
过程与方法
1.课前学生对学习内容进行社会调查和查阅相关资料。
2.课堂中,通过观看录像,了解化石燃料的存在和利用。
3.自主学习,培养学生自学能力。
4.通过设计对化石燃料燃烧产物成分分析的定性定量实验,使学生学会物质(气体)检验的一般方法。
情感、态度与价值观
1.培养学生对社会的关注意识。
2.知道学好化学等科学知识,为保护环境,解决能源危机作出贡献。
要点提示
教学重点
化石燃料的综合利用和开发新能源的重要意义。
教学难点
化石燃料的综合利用
教具准备
多媒体、投影仪、焦炭、氨水、苯、甲苯
教学过程
导入新课
我们知道人类的生活和社会的发展离不开能源,它为人类从事各种活动提供动力,对社会发展起着积极的作用。
板书:资源综合利用 环境保护
师:你知道生产、生活中常用到哪些能源吗?
师:煤、石油、天然气是重要的三种化石燃料,今天我们就来学习这方面的知识。
推进新课
板书:一、煤、石油和天然气的综合利用
1.煤、石油、天然气作燃料
(1)优点
(2)缺点 A.不可再生 B.污染环境
师:如何提高化石燃料的综合利用、提高利用率、减少环境污染,是人类面临的重大挑战。
板书:2.从煤、石油、天然气中获得基本化工原料
(1)煤的综合利用
师:煤是复杂的混合物,通过煤的干馏、液化、气化可得到洁净的燃料和多种化工原料。
板书:A.煤的干馏
师:将煤隔绝空气加强热使之分解的过程。
投影教材P95 表4—2
板书:B.煤的气化
C.煤的液化
师:煤的气化、液化都是将煤转化成更清洁燃料的方法。
板书:(2)石油的综合利用
A.石油分馏 B.石油的裂化 C.石油的裂解
师:请同学们自学P96—P97,了解石油分馏的主要产品。
生:石油分馏可得到汽油、煤油、柴油等。
师:为什么进行裂解?
生:为获得更多的轻质油和重要的化工原料。
板书:3.以煤、石油、天然气为原料生产合成材料
师:我们熟悉的塑料、合成橡胶和合成纤维都主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。
板书:加聚反应
nCH2==CH2
师:请阅读P98第一段指出聚乙烯的单体、链节、聚合度。
生:聚乙烯的单体是乙烯CH2==CH2;链节为—CH2—CH2—,聚合度为n。
师:请大家查找资料,了解更多的合成材料知识。
课堂小结
本节课我们学习了煤、石油、天然气等资源,,其中的大多数资源属于不可再生的有限资源。仅仅注重资源开发是远远不够的,人类要实现可持续发展,就必须做到合理开发资源、最大限度地利用好资源,还要保护好环境。而化学不仅在资源开发上能发挥重要作用,在资源的综合利用以及环境保护方面同样大有用武之地。化学知识可以帮助我们认识、了解世界,我们还可以用学过的化学知识进行发明、创造,造福人类。
布置作业
教材P103 8、10
板书设计
第二节 资源综合利用 环境保护
一、煤、石油和天然气的综合利用
1.煤、石油、天然气作燃料
(1)优点
(2)缺点
A.不可再生:B.污染环境
2.从煤、石油、天然气中获得基本化工原料
(1)煤的综合利用
A.煤的干馏 B.煤的气化 C.煤的液化
(2)石油的综合利用
A.石油的分馏 B.石油的裂化 C.石油的裂解
3.以煤、石油、天然气为原料生产合成材料 加聚反应
活动与探究
教学程序 教师活动设计 学生活动设计 设计意图
引入 从古代典籍中的记载说到取火的方法,从取火方法引入到燃料的重要 从学生最熟悉的语句入手,引起学生兴趣,自然过渡到与化学的联系
学生汇报 课前布置学生进行燃料情况的调查,并且将所得的调查结果制作成课件形式 学生演讲汇报 由学生通过查阅相关资料自学完成,培养学生自学表达能力
思考 化石燃料的优点是什么?提供一些燃料的价格、发热值数据。优点 分析数据,得出结论 培养学生分析数据能力、信息加工能力
思考讨论 化石燃料的缺点是什么?缺点一,带来的后果是什么?可采取什么措施?提供化石燃料的储量和年产量表格数据、家庭工厂燃料使用演变的图片 分析得到不可再生、污染环境的缺点,由于是不可再生的,所以不久会耗尽。采取的措施是节约,通过提高燃料使用率达到节约的目的 以生活实际中的亲身感受为出发点,让学生体会到生活中处处充满了化学
探究一讨论 缺点二,为了研究化石燃料燃烧给环境带来了何种影响,首先要探究出化石燃料(以煤为例)燃烧的产物有哪些?如何通过定性实验检验得到?通过检验化石燃料燃烧的产物,可以知道它们对环境具体的影响是什么?采取的积极的措施是什么?课上上网大致展示新能源网上提供的资料 给出一些可供选择的实验装置,引导学生讨论设计煤燃烧的气体产物检验定性实验讨论,得到结论:化石燃料燃烧会形成温室效应、酸雨等,采取的积极措施就是开发新能源引导学生课后上网查阅新能源资料 灌输气体检验思想;培养学生实验设计能力,解决实际问题的能力培养学生的环保意识改革学习的方式
过渡 由于现在开发利用新能源存在技术难度,因此目前提倡的做法是使用相对清洁的能源,如甲烷和乙醇 引导讨论减少对环境污染的措施 拓展学生的知识面
探究二课后思考探究三 从化学的角度探究,甲烷和乙醇完全燃烧时产物相同,如何设计实验说明元素组成不相同。如果不完全燃烧,可能有CO生成,此时如何设计实验证明呢? 给出一些可供选择的实验装置,引导学生讨论设计定量实验 引导学生从定量的角度设计实验
总结 回忆归纳总结本课题知道了的知识 引导总结本课题内容要求 引导学生用化学的观点看待我们生活中的事物
参考练习
1.下列说法错误的是( )
A.石油中含有C5—C11的烷烃,可以通过石油的分馏得到汽油
B.含C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
C.煤是有机物和无机物组成的复杂混合物
D.煤中含有苯和甲苯,可以用先干馏后分馏的方法把它们分开
答案:D
2.在温热(30—60 ℃)条件下,萘可用浓硝酸和浓硫酸的混酸进行硝化,生成的硝基的一元取代物有( )
A.一种 B.两种 C.三种 D.四种
答案:B
3.下列叙述错误的是( )
A.煤的干馏必须在隔绝空气的条件下进行
B.煤焦油在170 ℃以下主要分馏出苯及苯的同系物
C.冶金用的焦炭可通过煤的低温干馏获得
D.为增强橡胶的稳定性,加工橡胶时要加入硫
答案:C
4.2005年我国即将完成“西气东输”工程。天然气是一种清洁能源,其主要成分是___________,有报道说,使用天然气提高人们的生活质量有以下好处
A.可有效减少空气污染,提高空气质量
B.可大大减轻水陆运输压力
C.可以控制温室气体排放,减少温室效应
D.天然气无毒,泄露不具有危险性
你认为其中不适合的宣传有_____________,理由是_____________。
答案:CH4 D 泄露的天然气遇火可能发生爆炸
5.据报道,我国推广使用车用乙醇汽油的工作将全面启动。车用乙醇(C2H6O)汽油是在汽油中加入适量的乙醇形成的混合燃料。使用这种汽油不但不影响汽车的行驶,而且可以减少有害气体的排放,是一种清洁能源。根据以上报道回答:
(1)乙醇能代替汽油作为燃料,是因为乙醇中含有____________元素。
(2)燃烧乙醇比燃烧汽油减少了大气污染,是因为乙醇中不含有____________元素。
答案:C Pb
6.乙醇是由淀粉转化而来的,淀粉是由植物光合作用转化而来的 ,水+二氧化碳淀粉+氧气,由此判断:淀粉中一定含有____________元素。
答案:C、H
7.相对分子质量为128的某烃,完全燃烧后生成的二氧化碳是同物质的量的乙烯燃烧生成二氧化碳的5倍,该烃的分子式为______________;另一种烃的相对分子质量也是128,充分燃烧生成的水是同物质的量的乙烯燃烧生成的水的5倍,这种烃的分子式为______________。
答案:C10H8 C9H20
8.化合物A的分子式为C10H16。已知在催化加氢时A可吸收1 mol氢气得B;A经催化脱氢可得一芳香烃C;C经高锰酸钾氧化未见苯甲酸生成。A的结构式为______________,B的结构式为_____________,C的结构式为____________,A及其同分异构体共有____________种。
答案:
9.在沥青中存在一系列稠环化合物,它们虽然彼此不是同系物,但其组成和结构却是有规律变化的:
(1)从萘开始,这一系列化合物中的第25个分子式是____________________;
(2)随着相对分子质量的增大,这一系列化合物的含碳量增加,在最大极限情况下,含碳?量为____________。
答案:(1)由结构求得分子式为:C10H8 C16H10 C22H12……
发现碳原子和氢原子分别成等差,所以得出第n项是C6n+4H2n+6第25项为C154H56
(2)当n趋于无限大时,合碳量为12××100%=97.3%第二章 化学反应与能量
本章规划
本章内容分为两个部分——化学反应与能量、化学反应速率和限度,都属于化学反应原理范畴,是化学学科最重要的原理知识之一,也是深入认识和理解化学反应特点和进程的入门知识。同时,本章内容又是在社会生产、生活和科学研究中有广泛应用的知识,是对人类文明进步和现代化发展有重大价值的知识,与我们每个人息息相关。因此,化学能对人类的重要性和化学反应速率、限度及其条件控制对化学反应的重要性,决定了本章学习的重要性。
初中化学从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识,在选修模块“化学反应原理”中,将从科学概念的层面和定量的角度比较系统深入地学习化学反应与能量、化学反应速率和化学平衡的原理。本章内容既是对初中化学相关内容的提升与拓展,又是为选修“化学反应原理”奠定必要的基础。
通过化学能与热能、电能的相互转化及其应用的学习,学生将对化学在提高能源的利用率和开发新能源中的作用与贡献有初步认识;通过新型化学电源开发利用的介绍,学生将对化学的实用性和创造性有更多的体会;通过对化学反应速率和限度的讨论,学生对化学反应的条件将从原理上加深认识。这些都会增进学生对化学科学的兴趣与情感,体会化学学习的价值。
课程标准关于化学反应与能量及化学反应速率与限度的内容在初中化学、高中必修模块和选修模块中均有安排,既有学习的阶段性,又有必修、选修的层次性,在具体内容上前后还有交叉和重叠,学生概念的形成和发展呈现一种螺旋式上升的形态。
根据课程标准,关于化学反应中能量变化的原因,在此只点出化学键的断裂和形成是其主要原因,并笼统地将反应中吸收或放出能量归结为反应物的总能量与生成物的总能量的相对高低,不予深究。
关于化学能与热能、电能的相互转化,侧重讨论化学能向热能或电能的转化,以及化学能直接转化为电能的装置——化学电池,主要考虑其应用的广泛性和学习的阶段性。在化学电池中,通过原电池和传统干电池(锌锰电池)初步认识化学电池的化学原理和结构,并不要求上升为规律性的知识;通过介绍新型电池(如锂离子电池、燃料电池等)体现化学电池的改进与创新,初步形成科学技术的发展观。
关于化学反应速率及其影响因素,是通过实例和实验使学生形成初步的认识,但不涉及对反应速率进行定量计算或同一反应中不同物质间反应速率的相互换算。反应限度是通过实验和化学史实(炼铁高炉尾气之谜)感性地说明其存在,虽涉及了反应的“可逆性”及“平衡状态”,但未从原理的、定义的高度予以重点讨论。反应条件的控制是建立在上述二者的基础之上,选取了“燃料的燃烧效率”这一常见的典型例子进行综合分析,从中了解控制反应条件的重要性,训练分析问题的思路与方法。这一实例分析,既与学生的日常生活经验相联系,又与初中“燃料的燃烧”相衔接。
本章在选材上尽量将化学原理与实验、实例相结合,对化学概念或术语(如化学能、化学电池、催化剂、反应限度等)采用直接使用或叙述含义而不下定义的方式出现,以降低学习的难度。同时注意与学生经验、社会发展、高新技术、化学史实、相关学科(如物理、生物等)相联系,力求使本章学习内容在相应的“知识生态”中呈现,体现其知识的生长性、环境性、综合性和发展性。
课时安排:第一节 化学能与热能 2课时
第二节 化学能与电能 2课时
第三节 化学反应的速率和限度 2课时
复习 1课时
第一节 化学能与热能
从容说课
本节课的教学是围绕化学能与热能的关系而展开的。教学分为三个部分:
在第一部分中,教材先从化学键知识入手,说明化学键与能量之间的密切联系,揭示了化学反应中能量变化的主要原因。然后分析了化学反应过程中反应物和生成物的能量储存与化学反应吸收还是放出能量的关系,为后面强调“与质量守恒一样,能量也是守恒的”的观点奠定了基础。
在第二部分中,教材通过三个实验,说明化学反应中能量变化主要表现为热量的形式,提出吸热反应和放热反应的概念。这部分内容强调了科学探究和学生活动,让学生在实验探究中认识和感受化学能与热能之间的相互转化及其研究过程,学会定性和定量地研究化学反应中热量变化的科学方法。
在第三部分中,教材为了拓宽学生的科学视野,图文并茂地说明了生物体内生命活动过程中的能量转化、能源与人类社会发展的密切关系,使学生建立正确的能量观。
关于化学反应与能量之间的关系,学生在初中化学中已经有所了解,在他们的生活经验中也有丰富的感性认识。本节教学内容是让学生在学习物质结构初步知识之后,从本质上认识化学反应与能量的关系。
依据以上分析,建议将本节课的教学分为三个课堂教学单元:理论思考教学,实验探究教学,实际应用教学。这三个教学单元相互联系,同时又各自平行独立,其中任何一个单元都可以作为教学切入点进行课堂整体教学。本节采用以实验探究教学作为切入点的教学思路。
教学时可以从一个燃烧实验入手→启发学生理解物质发生化学反应的同时还伴随着能量的变化,而这些能量变化通常又表现为热能变化→进入实验探究教学→提出“为什么有的化学反应吸热,而有的化学反应放热”的问题→进入理论思考教学→提出人类如何利用化学反应产生的热量问题→进入实际应用教学。
这一教学思路强调的是科学研究的一般过程,即应用实验创设教学情境,引发学生发现并提出新的问题,设计并进行实验用以收集、整理事实和数据,再得出结论,抽象出吸热反应和放热反应的概念,然后上升到理论高度去理解概念,最后应用到实际中去。整个教学过程即是一个完整的科学探究过程。
实验探究教学单元中,在探讨化学反应放热、吸热的本质时,要使学生明确三点:1.热量变化是化学反应中能量变化的主要表现形式;2.化学反应过程中的能量守恒;3.化学反应在发生过程中是吸热还是放热,决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。实验2-1、2-2、2-3是教学中非常重要的课内教学资源,为了最大限度地发挥其教学价值,建议将实验2-1和实验2-3安排为学生分组实验,因为放热现象不能用眼睛直接观察到,学生亲自动手实验有利于触摸反应器和观察温度计,能增强感性认识。由于实验2-2中产生氨气,因此要在通风条件好的环境下安排学生分组实验,此实验直观,现象明显、有趣,能很好地调动学生的参与热情。经过分组实验,学生有了完整丰富的感性认识后,引导学生进行高质量的理性分析则是至关重要的。通过学生汇报、小组内交流、填写实验报告等多种多样的形式,给学生创造机会学习对现象的描述和分析、对实验事实和数据的处理、依据事实和数据进行抽象等科学方法。最后,为了能使实验教学进入高层次的创造性实验和创造性思维阶段,可以提出一些富有挑战性的学习问题或任务,供学生在课堂内讨论或课外深入学习。例如,除了触摸、使用温度计和观察少量水是否结冰等方法外,还有没有其他指示反应放热或吸热的方法?将你认为可行的方法列出来,并根据这些方法设计实验;在定性实验的基础上能否定量测定一个反应所放出或吸收的热量?如果能,应该怎样设计实验?你怎样设计实验比较两个反应放出能量的大小?
实际应用教学单元中,注意较多地渗透化学社会学的观点,要求的知识比较浅显但涉及的知识面广,这部分内容在课堂内不要讲得过深、过细和过多,应侧重于调动学生的学习兴趣和学习热情,引导学生充分利用课外教学资源进行学习。在课堂内建议选择有针对性的录像片段、具有说服力的图片、数据资料供学生观看和阅读,然后进行讨论和分析。同时,给学生一些学习问题和学习任务,鼓励学生充分利用课外教学资源进行学习,如上网学习、去图书馆查阅资料、到社会上去调研、寻找日常生活中与能量有关的现象等,也可下发一些课后阅读资料让学生分析并写出报告。
本节课整体教学结构及流程图为:
第1课时
三维目标
知识与技能
1.了解化学键与化学反应中能量变化之间的关系。
2.在化学实验的基础上,通过吸热反应和放热反应的概念,理解化学反应中能量变化的主要原因。
过程与方法
具有较强的问题意识,能够发现和提出有探究价值的化学问题,敢于质疑,勤于思索,逐步形成独立思考能力,善于与人合作,具有团队精神。
情感、态度与价值观
1.发展学习化学的兴趣,乐于探究物质变化的奥秘,体验科学探究的艰辛和喜悦,感受化学世界的奇妙与和谐。
2.有参与化学科技活动的热情,有将化学能与热能的化学知识应用于生产、生活实践的意识,能够对与化学能有关的社会和生活问题做出合理的判断。树立正确的能源观。
3.热爱家乡,热爱祖国,树立为中华民族复兴、为人类文明和社会进步而努力学习化学的责任感和使命感。
要点提示
教学重点
化学键与能量变化的关系。
教学难点
从本质上(微观结构角度)理解化学反应中能量的变化,从而建立起科学的能量变化观。
教具准备
投影仪。
教学过程
导入新课
为什么化学反应有的表现吸热有的表现出放热呢?其主要原因是什么呢?
师:播放动画。例:H2分子的生成。
在化学反应中,从反应物分子转变为生成物分子,各原子内部并没有多少变化,但原子间的结合方式发生了改变。在这个过程中,反应物分子中的化学键部分或全部遭到破坏,生成物分子中的新化学键形成。
推进新课
板书:第一节 化学能与热能
一、化学键与化学反应中能量变化的关系
[学生自学]
阅读课本P32 第二段
师:从宏观上看,一个化学反应发生了,通常伴随着发热(有时也吸热)发光等现象。
那么从微观上看化学反应中的最小微粒是什么呢?
生:原子。
师:原子间是怎样重新排列组合的呢?
生:通过化学键。
师:通过阅读课本和观看2个H原子生成一个H2动画,化学键的形成和破坏与能量有何关系呢?
板书:破坏化学键要吸收能量;形成化学键时放出能量。
生:化学反应中的能量变化的主要原因是:化学键的断裂和形成。
师:为什么化学反应有的表现吸热有的表现出放热呢?
生1:化学反应中的能量变化主要表现为热量的变化。所以化学反应有的表现吸热有的表现出放热。
生2:有时也表现为转化成电能、光能等。
师:很好!化学能转化成电能将是我们下节课研究的内容。
化学能转化成热能时,什么时候表现出吸热、什么时候表现出放热呢?
展示图片或播放动画:
[合作探究]
学生分组讨论并交流
师:化学反应过程中的能量守恒;热量变化是化学反应中能量变化的主要表现形式;(其他形式的能不计)相同物质的量的不同物质的化学能不相等。
生:我明白了。根据能量守恒定律得出:
板书:=E(生成物的总能量)+E(热能)
所以化学反应在发生过程中是吸热还是放热,决定于E(反应物的总能量)与E(生成物的总能量)的相对大小。
生:E(反应物的总能量)— E(生成物的总能量)>0时,反应为放热反应。
E(反应物的总能量)—E(生成物的总能量)<0时,反应为吸热反应。
师:请回顾一下,化学反应的特征是什么?
生:有新物质生成。
师:通过我们上述的学习,你对化学反应的特征有什么新的认识呢?
生:化学反应在物质发生变化的同时,还伴随有能量的变化。所以说,物质的化学反应与体系的能量变化是同时发生的。
课堂小结
通过本节课的学习,我们了解到,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。反应是放热还是吸热,取决于反应物的总能量与生成物总能量的比较。
布置作业
教材P36—37 1、5、6
板书设计
第一节 化学能与热能
一、化学键与化学反应中能量变化的关系
破坏化学键要吸收能量;形成化学键时放出能量。
=E(生成物的总)+E(热能)
所以化学反应在发生过程中是吸热还是放热,决定于?E(反应物的总能量)与E(生成物的总能量)的相对大小。
参考练习
1.航天飞机用铝粉与高氯酸铵(NH4ClO4)的混合物为固体燃料,点燃时铝粉氧化放热引发高氯酸铵反应,其方程式可表示为:
2NH4ClO4====N2↑ + 4H2O ↑ + Cl2↑+2O2↑(该反应为放热反应)
下列对此反应的叙述中错误的是( )
A.上述反应属于分解反应
B.上述反应瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行
C.反应从能量变化上说,主要是化学能转变为热能和动能
D.在反应中高氯酸铵只起氧化剂作用
答案:D
2.下列说法正确的是( )
A.化学反应中的能量变化,通常表现为热量的变化
B.反应物的总能量高于生成物的总能量时发生吸热反应
C. Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是放热反应
D.木炭在氧气中的燃烧是吸热反应
答案:A
3.下列说法正确的是( )
A.若氢气和氧气化合是放热反应,则电解水生成氢气和氧气是吸热反应
B.需要加热才能发生的反应是吸热反应
C.反应放出的热量的多少与反应物的质量和状态无关
D.对放热反应A+BC+D,A、B的能量总和小于C、D的能量总和
答案:A第三节 化学键
从容说课
初中化学中介绍了离子的概念,学生知道Na+和Cl-由于静电作用结合成化合物NaCl,又知道物质是由原子、分子和离子构成的,但并没有涉及离子化合物、共价化合物以及化学键的概念。本节的化学键内容,目的是使学生进一步从结构的角度认识物质的构成,从而揭示化学反应的实质。
本节教材涉及的化学基本概念较多,内容抽象。根据高一学生的心理特点,他们虽具有一定的理性思维能力,但抽象思维能力较弱,还是易于接受感性认识。因此,本节课的教学,应低起点,小台阶,充分利用现代化教学手段,进行多媒体辅助教学,以突出重点,突破难点。
关于离子键的教学设计可按照以下程序进行教学:提出问题→实验(钠和氯气的反应)→进行表征性抽象→再进行原理性抽象→得出结论(离子键的定义)→离子键的形成条件→离子键的实质→构成离子键的粒子的特点→离子化合物的概念→实例→反思与评价程序进行教学。关于共价键的教学设计可按照:复习离子键及氢气和氯气的反应→提出新问题(氯化氢的形成原因?)→原理性抽象→得出结论(共价键的定义)→共价键的形成条件→构成共价键的粒子的特点→共价键的实质→共价化合物的概念→共价键的种类(极性共价键和非极性共价键)→离子键和共价键的概念辨析→归纳总结出化学键的定义→化学反应的实质→教学评价。
第一部分内容是离子键。重点是对离子键概念的理解及电子式的书写方法。由于离子键的概念比较抽象,用电脑演示离子键形成的过程并设计成动画,不但可以提高学生学习的兴趣及积极性,还能很好地帮助学生理解离子键的形成及概念。在电子式的学习里,学生最易犯的是眼高手低的毛病。为了加深学生对错误的认识,课堂上用了欲擒故纵的方法,即先用电子式表示出AB型(如NaCl)离子化合物的形成过程,却并未讲出书写重点,然后让学生根据自己的理解写A2B及AB2型离子化合物的形成过程,此时再指出错误所在。这样,学生听起课来十分专心,印象也深。最后再由学生根据自己的错误所在,总结出书写时的注意事项,从而得到了好的教学效果。
第二部分内容是共价键。补充了H2在Cl2中燃烧的实验,一是和前面所学卤族元素中H2与Cl2在光照条件下的反应相对照,扩充学生的知识;二是学生在初中就知道氯化氢是共价化合物。通过形象的实验,激起他们探究氯化氢分子是怎样形成的兴趣,从而使学生更好地理解共价键形成的实质。由于氯气与氯化氢均为大气污染物,所以采取了用电脑演示的方法。在后面共价键的讲解中用了拟人法,以集中学生精力,并帮助他们更好地理解共价键形成的实质。在此过程中,让学生们练习了多种类型(如单质、AB型、AB2、AB3、AB4)的电子式的写法,并向学生介绍了一些常见物质(如Na2O2、H2O2、NaOH、NH4Cl)的电子式的写法,以拓宽学生的视野。然后由H2和HCl都是由共价键构成的,这两种物质中的共价键是否相同这个问题引入极性键与非极性键教学。在学生深入理解了离子键和共价键的知识后,很自然地引出了化学键的概念,以及化学反应过程的本质。最后以共价键和离子键的比较作结,以使学生学到的知识得以进一步深化。
第1课时
三维目标
知识与技能
1.掌握离子键的概念。
2.掌握离子键的形成过程和形成条件,并能熟练地用电子式表示离子化合物的形成?过程?。
过程与方法
1.通过对离子键形成过程的教学,培养学生抽象思维和综合概括能力;
2.通过电子式的书写,培养学生的归纳比较能力;通过分子构型的教学,培养学生的空间想象能力。
情感、态度与价值观
1.培养学生用对立统一规律认识问题。
2.通过对离子键形成过程的分析,培养学生怀疑、求实、创新的精神。
3.培养学生由个别到一般的研究问题的方法。从宏观到微观,从现象到本质的认识事物的科学方法。
要点提示
教学重点
1.离子键和离子化合物的概念。
2.用电子式表示离子化合物的形成过程。
教学难点
用电子式表示离子化合物的形成过程。
教具准备
多媒体课件、投影仪,盛有氯气的集气瓶、金属钠、小刀、滤纸、镊子、铁架台、石棉网、酒精灯、火柴。
教学过程
导入新课
师:从前面所学知识我们知道,元素的化学性质主要决定于该元素的原子的结构。而化学反应的实质就是原子的重新组合,那么,是不是任意两个或多个原子相遇就都能形成新物质的分子或物质呢
生:不是!
师:试举例说明。
生1:如氢原子和氟原子在常温下相遇能形成氟化氢分子,而氢原子和氦原子在同一条件下就不发生化学反应。
生2:如金属都是由原子组成的,金戒指和银耳环放一起无变化,把金器和铁器放在一起也不会有新的物质生成。
生3:稀有气体也是由原子直接构成的,它们和其他物质的原子相遇时,很难起反应,因此常用作保护气。
生4:要是任意原子相遇都能重新组合成新物质的话,这世界简直就无法想象!
……
师:大家回答得很好!以上例子说明,原子和原子相遇时,有的能进行组合,有的不能。这说明在能组合的原子和原子之间,一定有某种作用存在,才能使原子和原子相互结合成新的分子和新的物质。而原子和原子组合时,相邻的原子之间所存在的强烈的相互作用,我们称其为化学键,这也是我们本节课所要讲的内容。
板书:第三节 化学键
师:根据原子和原子相互作用的实质不同,我们可以把化学键分为离子键、共价键、金属键等不同的类型。首先我们来学习离子键。
板书:一、离子键
推进新课
师:要知道什么是离子键,还须从我们初中学过的离子化合物说起。什么是离子化合物 请举例说明。
生:由阴、阳离子相互作用而构成的化合物,就是离子化合物。如氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸锌、氢氧化钠等。
师:一点不错!下面,我们就亲自制备一种离子化合物——氯化钠来进行分析。
演示实验1-2:钠在氯气中燃烧。
请一位同学描述实验现象:
生:钠在加热时熔成一个小球。当把盛有黄绿色气体的集气瓶扣于预热过的钠上方时,钠剧烈燃烧,瓶中出现大量白烟,原来的黄绿色逐渐消失。
师:瓶中出现的白烟是什么呢
生:氯化钠的固体小颗粒。
师:请大家写出该反应的化学方程式。
生:书写有关反应的化学方程式
板书:2Na+Cl2====2NaCl
师:从宏观上看,钠和氯气发生了化学反应,生成了新物质氯化钠。如若从微观的角度,又应该怎样理解上述反应呢
[引导探究]
师:氯原子和钠原子是通过什么方式组合的呢 亦即它们之间存在怎样的一种作用呢
要想知道究竟,我们必须从氯原子和钠原子的结构入手分析。
请大家回忆以往学过的知识回答:原子在参加化学反应时,都有使自己的结构变成什么样的结构的倾向
生:稳定结构。
师:什么是稳定结构
生:最外层电子数是8的结构,K层为最外层时是2个电子。
师:它们通常通过什么方式来得到稳定结构
生1:通过得失电子。
生2:通过得失电子或形成共用电子对。
师:应该是乙的说法完整。请大家根据已有知识填写下表。
多媒体展示:
原子结构示意图 通过什么途径达到稳定结构 用原子结构示意图表示氯化钠的形成过程
NaCl
生:填表
师:请一个同学把结果写在投影胶片上,教师指正书写中出现的错误。
多媒体展示:
师:上述过程我们可以用电脑形象地表示如下:
展示多媒体课件:
①钠原子最外层1个电子在核外高速运动,氯原子最外层7个电子在核外高速运动;
②钠原子与氯原子互相接近(发生反应);
③钠原子最外层1个电子跑到氯原子上去,钠原子变成带1个单位正电荷的阳离子,氯原子变成带1个单位负电荷的阴离子,由于静电作用而生成氯化钠。
师:从原子结构分析氯化钠的形成过程,我们可以看出在钠跟氯气反应时,由于钠元素的金属性很强,在化学反应中钠原子易失掉一个电子而形成8电子稳定结构;而氯元素的非金属性很强,在化学反应中氯原子易得一个电子而形成8电子稳定结构。
师:当钠原子和氯原子相遇时,钠原子的最外电子层的1个电子转移到氯原子的最外电子层上,使钠原子和氯原子分别形成了带正电荷的钠离子和带负电荷的氯离子。这两种带有相反电荷的离子通过静电作用,形成了稳定的化合物。我们把阴、阳离子结合成化合物时的这种静电作用叫做离子键。
板书:使阴、阳离子结合成化合物的静电作用,叫做离子键。
师:请大家看下列演示
展示多媒体课件
画面上出现一个插有红旗的目的地,内注明“稳定结构”,附言是“携8个苹果者方可进来!”目的地外面,有两个小精灵,各拿一个放苹果的盘子,代表钠原子的小精灵的盘子里放有9个苹果(其中的1个颜色区别于另外8个);代表氯原子的小精灵盘子里放有7个苹果。由于不符合进入目的地的条件,在外面急得团团转,当他们不期而遇时,眼里都放出了光彩,钠原子小精灵从自己的盘子里拿出那个多余的苹果,递给氯原子小精灵。氯原子小精灵高兴地说:“谢谢你。”这时,代表钠原子的小精灵头上多了一顶标有“+”的帽子,而代表氯原子的小精灵头上多了一顶标有“-”的帽子。然后它们调皮地头碰着头并异口同声地说:“我们一起飞吧!”
随后,他们一起飞向了目的地——稳定结构。
师:画面上的两个小精灵,互相都诚心诚意地帮助了对方,这促使他俩成了好朋友。而他们在彼此需要时所建立的这种友谊也是比较牢固的,一般情况下不易被破坏。离子键所表示的就是这种友谊。通过离子键所形成的化合物,一般情况下都很稳定。如我们日常生活中用的食盐——氯化钠,在通常情况下以晶体形式存在很难变质!
师:氯离子和钠离子通过离子键形成了离子化合物——氯化钠。刚才大家回答钠在氯气中燃烧的实验现象时,有同学说,钠和氯气反应生成的氯化钠是分子。那么,氯化钠晶体到底是不是由氯化钠分子构成的呢
生:思考讨论。
生:氯化钠晶体中不存在氯化钠分子,只存在氯离子和钠离子,构成氯化钠晶体的粒子是离子而没有氯化钠分子。
师:说得对!大家看,这就是氯化钠晶体的结构:
多媒体展示:
氯化钠晶体的立体动画,使其旋转,让学生从各个方向清晰地观察立方体,并选中其中的一个Cl-或Na+,让其周围的阳离子或阴离子图标闪烁。
师:在氯化钠晶体中,每个氯离子的周围都有6个钠离子,每个钠离子的周围都有6个氯离子,钠离子和氯离子互相交替,形成了氯化钠晶体,亦即氯化钠晶体中不存在单个的氯化钠分子。
思考与交流:
同一种元素的原子和离子的化学性质是否相同 为什么
生:不相同。因为它们的结构不同。
师:很正确。同一种元素的原子和离子,它们原子核中的质子数是相同的,但原子核外的电子数是不同的。而化学性质主要由原子核外电子排布情况决定,且主要由最外层电子数决定。如钠原子和钠离子相比,钠原子不显电性,最外层有1个电子,在化学反应中容易失去一个电子而表现出强的金属性,从而易与水、酸等反应;而钠离子带1个单位正电荷,最外层为8电子稳定结构,不易失电子,也不易得电子,化学性质比钠原子稳定得多。因此,同一元素的原子和离子因结构不同而化学性质不同。
师:由于在化学反应中,一般是原子的最外层电子发生变化。为了分析化学反应实质的方便,我们引进了只表示元素原子最外层电子的一种式子——电子式。
板书:二、电子式
师:在元素符号周围用小黑点(或×)来表示原子的最外层电子的式子叫电子式。
如Na、Cl、Mg、S的电子式我们可分别表示为:
板书:
师:这样,我们就可以很方便地用电子式来表示出离子化合物氯化钠的形成过程。
板书:
师:上述式子中的“+”表示“相遇”;“”表示电子转移的方向;“”表示原子相遇电子的移动方向;“Na+[]-”为氯化钠的电子式。在电子式里面,阳离子的电子式与其离子符号相同。钠离子、镁离子的电子式分别为:Na+、Mg2+。
师:阴离子的电子式要在元素符号周围标出其最外层的8个电子,并用方括号括起来,要在方括号的右上角标明该离子所带的负电荷数。如Cl-、S2-的电子式分别为:
师:请大家用电子式表示离子化合物氯化镁的形成过程。
学生活动,教师巡视,并把书写过程中出现的各种错误让学生展示于黑板上,进行讲解:
投影仪展示
1.
2.
3.
师:请同学们判断这些电子式的书写是否正确?如有错误请给予改正。
生1:1的错误是MgCl2的电子式中,两个氯离子要单个地一一写出,而不能合并。
生2:2的错误是出现了“====”,用电子式表示化合物的形成过程,要用“”表示由什么形成什么,而不能用“====”。
生3:3的错误是离子未标明所带电荷数。
生4:上述1、2的式子中均没有表示出电子转移的方向。在实际书写时,可以省略。
师:综上所述,用电子式表示化合物的形成过程,相同的几个原子可以单个一一写出,也可以合并起来用系数表示其个数,如1、2式中氯原子的表示方法;相同的离子要单个地一一写出,一般不合并,如氯化镁中两个氯离子的表示方法;另外,由原子形成化合物时要用“→”表示,而不用“====”。因此,氯化镁的形成过程可用电子式正确地表示如下:
板书:
师:请大家用电子式表示离子化合物Na2O的形成过程。
学生活动,教师巡视,并及时指正错误。
板书:
师:请大家总结用电子式表示粒子及用电子式表示化合物的形成过程时应注意的问题。
板书:注意:
1.离子须标明电荷数。
2.相同的原子可以合并写,相同的离子要单个写。
3.阴离子要用方括号括起。
4.不能把“”写成“====”。
5.用箭头标明电子转移方向(也可不标)。
练习:用电子式表示离子化合物
MgBr2 K2O
学生活动,教师巡视。多数学生会写成MgBr2和K2O的形成过程。
师:用电子式表示离子化合物与用电子式表示离子化合物的形成过程不是一回事儿,不能混淆。溴化镁的电子式应写为:
草板书:
而不是
师:后者为用电子式表示MgBr2的形成过程。
要写出离子化合物的电子式或用电子式表示其形成过程,我们首先须知道其是否能形成离子键。那么,哪些元素之间能形成离子键 并进而得到离子化合物呢
生:思考、讨论。
生1:活泼金属与活泼的非金属化合时,都能形成离子键,从而形成离子化合物。元素周期表是ⅠA族、ⅡA族的活泼金属与ⅥA族、ⅦA族的活泼非金属化合时,一般都能形成离子键。另外,强碱及大多数的盐中也都含有离子键。
生2:含有离子键的化合物必定是离子化合物。
课堂小结
本节课我们主要学习了化学键中的离子键及电子式的有关知识。知道离子键是阴、阳离子之间的静电作用,电子式不仅可以用来表示原子、离子,还可以用来表示物质及物质的形成过程。
布置作业
1.判断下列哪些化合物中有离子键:
KI HBr Na2SO4 NH4Cl H2CO3
2.请用电子式表示下列化合物的形成过程:
KI Na2S MgO BaCl2
板书设计
第三节 化学键
一、离子键
2Na+Cl2====2NaCl
使阴、阳离子结合成化合物的静电作用,叫做离子键。
二、电子式
注意:
1.离子须标明电荷。
2.相同的原子可以合并写,相同的离子要单个写。
3.阴离子要用方括号括起来。
4.不能把“”写成“====”。
5.用箭头标明电子转移方向(也可不标)。
活动与探究
1.为什么NaCl中Na原子与Cl原子的个数比为1∶1,而Na2O中Na原子与O原子的个数比却是2∶1。
2.离子键的强弱与离子化合物性质的关系。
参考练习
1.下列不是离子化合物的是( )
A.H2O B.CaI2 C.KOH D.NaNO3
答案:A
2.下列粒子电子式错误的是( )
A.氯原子 B.
C.溴离子[]- D.钙离子Ca2+
答案:B
3.下列化合物电子式书写正确的是( )
答案:D
4.氢化钠(NaH)是一种白色离子晶体,其中钠是+1价,NaH与水反应放出氢气,下列叙述正确的是( )
A.NaH在水中显酸性 B.NaH中氢离子的电子排布与氦原子相同
C.NaH中氢离子半径比锂离子半径大 D.NaH中氢离子可被还原成氢气
答案:BC
5.M元素的一个原子失去两个电子并转移到Y元素的两个原子中,形成离子化合物Z,下列说法不正确的是( )
A.Z的熔点较高 B.Z可以表示为M2Y
C.Z一定溶于水 D.M形成+2价的阳离子
答案:BC
6.下列叙述正确的是( )
A.两个非金属原子之间不可能形成离子键
B.非金属原子间不可能形成离子化合物
C.离子化合物中可能有共价键
D.共价化合物中可能有离子键
答案:AC
7.A和B两元素能形成AB2型离子化合物,则A和B的原子序数可能是( )
A.6和8 B.11和6 C.20和8 D.20和17
答案:D
8.同主族元素形成的同类型的化合物,往往其结构和性质相似。化合物碘化膦(PH4I)是一种晶体,下列对它的叙述错误的是( )
A.它是一种离子化合物
B.这种化合物加热时,可能产生有色气体
C.这种化合物的电子式为
D.这种化合物不能跟烧碱发生反应
答案:CD
9.A元素的最高价离子0.5 mol被还原成中性原子时,要得到6.02×1023个电子,它的单质同盐酸充分反应时,放出0.02 g H2,用去0.4 g A。B元素的原子核外电子层数与A相同,且B元素形成的单质是红棕色液体。
(1)写出两种元素的名称:A._____________B. _____________。
(2)用结构示意图表示A、B两元素常见离子:A. _____________,B. _____________。
(3)用电子式表示A、B形成化合物的过程。
答案:(1)A.钙 B.溴
(3)