第四单元 铝的冶炼
〔知识学习〕
请以线图的方式表示利用铝土矿(含杂质Fe2O3、SiO2)提纯得到三氧化二铝,并写出反应方程式
电解氯化钠得到金属钠,电解氯化镁得到金属镁,为何不电解其氧化物得到对应金属?为什么不能电解氯化铝得到金属铝,直接电解氧化铝得到金属铝的困难何在?科学家是如何解决这一难题的?解决该难题的意义何在?
观察图2-16解释装置如此设计的意图,预测在生产中可能存在的问题是什么?
〔习题巩固〕
1. 冶炼金属一般有下列方法:①焦炭法 ②水煤气(或氢气,2. 或一氧化碳)法 ③活泼金属置换法 ④电解法;四种方法在工业上均有应用。
(1)请对下表中的金属冶炼方法进行分析,从上述四种方法中选择相应的序号填入表中空格:
火烧孔雀石炼铜 湿法炼铜 铝热法炼铬 从光卤石中炼镁
火烧孔雀石炼铜所发生反应的化学方程式(写主要的两个):________ 、__________。
(2)请再举出使用上述方法冶炼金属的例子各一个(用化学方程式表示):
②____________________________________ 、③____________________________________ 、
④____________________________________ 。
3. 下列反应原理不4. 符合工业冶炼金属实际情况的是
(A) (B)
(C) (D)
5. 冰晶石在冶炼铝的过程中的作用是A催化剂B助熔剂C氧化剂D还原剂
6. 下列关于铝的冶炼的说法正确的是
A用石墨作阳极,7. 阳极因高温与氧气反应而8. 不9. 断减少,10. 因此要不11. 断更换阳极
B用石墨作阴极,12. 利用了石墨的稳定性
C 不13. 能用电解氯化铝来得到金属铝,14. 是因为氯化铝的熔点高
D冰晶石的加入,15. 有利于降低能耗,16. 降低冶炼成本。
17. Fe是地壳中含量很丰富的元素,18. 也是生物体所必需的元素。
自然界中铁矿石主要有赤铁矿和磁铁矿。金属铁是在高炉中冶炼的,19. 高炉炼铁除了加入铁矿石外,20. 还需加入焦炭和石灰石。请填空:
①写出磁铁矿主要成分的化学式:_______________________。
②写出赤铁矿还原成铁的化学方程式:__________________________。
③写出焦炭在高炉中所参与反应的两个化学方程式:______________________。
④写出CaCO3所参与反应的两个化学方程式:______________________________。21. (1)用铝热反应把V2O5中的V还原出来,22. 每还原得到1 mol V则被氧化的铝的物质的量是______mol,23. 反应方程式____________________ 。
(2)利用铝热反应原理,24. 将铝粉、石墨和二氧化钛按一定的比例混合置于金属表面上,25. 在高温下煅烧可制得耐热物质TiC。试进一步写出反应的方程式:______________________。(用双线桥分析电子得失)
26. 某课外活动小组加热炭粉(过量)和氧化铜的混合物。再用图11—9装置,27. 对获得的铜粉(含炭)样品进行实验。图中铁架台等装置已略去。请你帮助他们完成下列报告。
图11—9
(1) 实验目的:______________________
(2) 实验用品:仪器:天平、分液漏斗、锥形瓶、硬质玻璃管、干燥管、酒精灯、洗气瓶等
药品:红褐色(含炭)样品、过氧化氢溶液、二氧化锰、碱石灰、浓硫酸等
(3) 实验内容:
(4) 计算:样品中铜的质量分数=________(用含W、m1、m2的代数式表示)
(5) 问题和讨论:
实验完成后,(6) 老师评议说:按上述实验设计,(7) 即便C中反应完全,(8) D中吸收完全,(9) 也不(10) 会得出正确的结果。经讨论,(11) 有同(12) 学提出在B与C之间加入一个装置。再次实验后,(13) 得到了较正确的结果。那么,(14) 原来实验所测得的铜的质量分数偏小的原因可能是______________ 。在B与C之间加入的装置可以是______________ ,(15) 其中盛放的药品是__________________。
28. 铁是自然界里分布最广的金属元素之一,29. 在地壳中的质量约占5%左右。铁矿石的种类很多,30. 重要的有磁铁矿石(主要成分是Fe3O4)、赤铁矿石(主要成分是Fe2O3)等。
(1)写出用赤铁矿炼铁的主要化学反应方程式:__________________。
(2)红热的铁能跟水蒸气起反应,31. 有一种产物是可燃气体,32. 则其化学反应方程式为:___________________。在常温下,33. 铁跟水不34. 起反应。但是,35. 在水和空气里的氧气及二氧化碳等的共同36. 作用下,37. 铁很容易生锈而38. 被腐蚀,39. 每年因腐蚀而40. 损失的钢材占世界钢铁产量的四分之一。刷油漆是重要的防腐蚀措施之一,41. 油漆防腐蚀的主要原理是____________________ 。
(3)铁元素是人体的重要营养元素,42. 举一例说明铁元素在人体中的重要作用__________。主备人 备课时间 编号
课题 第二章 化学反应与能量第三节 化学反应的速率和限度(第一课时)
三维目标 知识与技能 (1)理解化学反应速率的概念。(2)了解(3)了解控制反应条件在生产生活和科学研究中的作用。
过程与方法 通过在化学实验和日常生活中的现象,理解反应速率的概念及其表示方法,培养实验观察能力及分析探究能力,体验科学探究的过程和化学研究的基本方法,培养自主学习的能力。
情感态度与价值观 (1)通过对实验现象的观察和原因探究,培养学生严谨细致的科学态度和质疑精神。(2)通过同组合作实验和全班共同交流培养合作精神和与人沟通交流分享的精神。(3)在影响化学反应速率的因素的学习中渗透辩证法
教学重点 化学反应速率的概念及影响化学反应速率的因素。
教学难点 化学反应速率的概念及影响化学反应速率的因素。
教学方法 指导发现与问题解决相结合
教学媒体 多媒体
教学内容 师生活动 修改建议
[问题引入]这些反应的发生所经历的时间一样吗(看图片)?炸药爆炸(图1)、金属锈蚀(图2)、溶洞形成(图3)、溶液中的离子反应(图4、图6、图7)、镁条燃烧(图5)、溶液中新制的氢氧化亚铁转化为氢氧化铁(8)、食物腐败、塑料老化…… 图1 图2 图3 图4 图5 图6 图7 图8[结论]有的化学反应进行得快,有的化学反应进行得慢。[分组讨论]化学反应有快有慢,我们可以通过观察反应的一些现象来判断反应的快慢。例如:硫酸铜溶液中加入铁丝(图4),你能通过观察什么现象来判断反应进行得快慢?还有哪些其他方法观察该化学反应的快慢呢?在日常生活和化学实验过程中,观察化学反应进行得快慢的方法都有哪些?请举例说明。[副板书]观察反应快慢的方法:①冒气泡快慢;②固体量的改变;③浑浊程度;④颜色变化;⑤温度变化等。[过渡]物理学中用什么定量描述物体的运动快慢?——速度。不考虑速度的方向称之为速率。化学中用化学反应速率来表示化学反应的快慢。因很多化学反应在溶液中进行,因此化学反应速率通常用物质的量浓度在单位时间内的改变量来表示。[板书]一、化学反应速率化学反应速率的含义: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(均取正值)来表示。[教师]例:将锌粒放入5mol/L的盐酸中,经过10s盐酸的浓度变成1mol/L。此10s内该化学反应的速率为υ(HCl)=(5mol/L-1mol/L)/10s=0.4mol/(L s)[学生]请根据你的理解写出化学反应速率的字母表达式及化学反应速率的单位。[板书] 浓度的变化——△C 时间的变化——△t 表达式:υ=△C/△t 单位:mol/(L s)或mol/(L min)[练习一]1、在甲、乙两支试管中分别加入同体积3mol/L的稀硫酸。向甲试管中加入一定量的碳酸钠,经过8s反应停止,测得硫酸变为1mol/L;向乙试管中加入一定量的碳酸氢钠,经过5s反应停止,测得硫酸变为1.5mol/L。比较甲、乙两试管中的反应哪一个更快?[小结]1、反应速率的值越大,说明化学反应越快!化学反应速率表示的是平均反应速率。[练习二]在相同条件下,等质量(金属颗粒大小相当)的下列金属与足量同浓度的盐酸反应,反应速率最快的是( )A、铁 B、镁 C、铝 D、钠[讨论]为什么钠的反应速率是最快的,即决定某化学反应反应速率的主要因素是什么?外界条件能否改变化学反应速率?即内因和外因是怎样的关系?[小结]反应物的性质是决定反应速率的主要因素,外界条件的改变可以影响化学反应速率。[板书]2、影响化学反应速率的外界条件因素[学生]分组实验:做实验2-5,并填表。注意观察实验现象并比较和思考。(注意反应物的用量要尽可能的相同,试管规格也要相同。)现象结论热水气泡多而快,产生的气体使带火星的木条复燃升温,反应速率增大常温气泡均匀H2O2分解FeCl3做催化剂冷水气泡较少降温,反应速率减小 [学生]分组实验:做实验2-6,并填表。注意观察实验现象并比较和思考。现象结论加入MnO2气泡多而快加入MnO2,反应速率加快 加入FeCl3气泡均匀加入FeCl3,反应速率加快(稍慢)不加其他试剂无明显现象H2O2分解反应中,MnO2和FeCl3做催化剂,加快了反应速率 [讨论]课本43页的思考与交流。除此之外,请你结合生活经验举例说明其他影响化学反应速率的外界条件因素。[练习三]为了加快铁和稀硫酸反应制备氢气的速率,采取的最好的措施是 A、加少量硫酸铜 B、加少量硝酸银C、增大铁的用量 D、改用98%的浓硫酸[归纳](1)温度:温度越高,化学反应速率越快。(2)催化剂:通常加入催化剂能极大地加快化学反应速率。(3)固体反应物的表面积:有固体参加的反应,固体的表面积越大,固体在同一时间内与其他反应物的接触越多,化学反应速率越快。(4)反应物状态:通常气相或液相反应比固相反应的反应速率大。(5)溶液浓度:在溶液中进行的反应,反应物的浓度越大,化学反应速率越快。 (98%浓硫酸例外)(6)压强:对于有气体参加的反应,改变压强将使气体的体积发生改变,也即相应地改变气体的浓度。故增大压强,反应速率加快,降低压强,反应速率减缓。(7)形成原电池:加快反应速率[板书]温度、催化剂、溶液浓度、固体的表面积、反应物状态、气体压强、潮湿的空气……[讨论]探究影响化学反应速率的外界条件因素有什么意义? 如何通过改变外界条件来达到我们所希望的反应速率呢?请举例。[归纳并板书]3、探究影响化学反应速率的外界条件因素的意义:控制反应条件,提高那些对人类有利的反应速率,降低那些对人类反应不利的反应速率。参考事例:食物放在电冰箱中降温以减慢腐败的化学反应速率;做某些化学实验时加热以加快化学反应速率使反应时间缩短反应现象更明显;铁制门窗上涂油漆以减慢生锈的化学反应速率;食品包装袋内放干燥剂和吸氧剂降低水和氧气的浓度以减慢食品变质的化学反应速率;工业生产中通过加快反应速率以达到提高生产效率的目的……[本课内容小结]化学反应速率化学反应速率的含义: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(均取正值)来表示。浓度的变化——△C 时间的变化——△t 表达式:υ=△C/△t 单位:mol/(L s)或mol/(L min)影响化学反应速率的外界条件因素温度、催化剂、溶液浓度、形成原电池、固体的表面积、反应物状态、气体压强、潮湿的空气……反应物的性质是决定反应速率的主要因素,外界条件的改变可以影响化学反应速率。3、探究影响化学反应速率的外界条件因素的意义:控制反应条件,提高那些对人类有利的反应速率,降低那些对人类反应不利的反应速率。[巩固练习]1、将镁带投入盛放在敞口容器内的盐酸里,反应速率用产生的氢气的速率表示,在下列因素中:①盐酸的浓度,②镁带的表面积,③溶液的温度,④盐酸的体积,⑤氯离子的浓度,影响反应速率的因素是 A、①④ B、③⑤ C、①②③⑤ D、①②③2、在一定条件下发生N2O4?2NO2反应,20S内反应物N2O4的浓度由0.1mol/L降到0.06mol/L,则υ(N2O4)[单位为:mol/(L S)]为A、0.1 B、0.002 C、0.06 D、0.04 多媒体学生答学生动手观察师生共析
布置作业 P1.3.4
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、化学反应速率的含义: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(均取正值)来表示。浓度的变化——△C 时间的变化——△t 表达式:υ=△C/△t 单位:mol/(L s)或mol/(L min)2、影响化学反应速率的外界条件因素温度、催化剂、溶液浓度、形成原电池、固体的表面积、反应物状态、气体压强、潮湿的空气……反应物的性质是决定反应速率的主要因素,外界条件的改变可以影响化学反应速率。
课后反思 本节课内容从日常生活中学生熟悉的大量化学现象和化学实验入手,通过看一些形象生动的图片,学生知道了化学变化是有快有慢的,并且可以从很多方面观察判断化学变化的快慢,引导学生对实验现象的观察,为下面的实验探究做铺垫。在此基础上引出反应速率的概念及其表示方法。又通过练习,要学生明确决定反应速率的主要因素是物质本身的化学性质,外界条件可以影响反应速率。通过实验探究和课本上的思考与交流,学生自己就能够总结出影响化学反应速率的一些外界条件因素。再通过一些日常生活、化学实验和工农业生产中人为控制反应速率的实例,认识到学习反应速率有关知识的重要性。专题六 从污染防治到绿色化学
一、课程标准
知道大气主要污染物,能说出减少大气污染物的原理和方法。
知道主要的居室空气污染物;了解其对人体的危害。
认识“白色污染”的危害和防治方法
根据防治土壤污染、保护环境的要求,举例说明废水处理、垃圾和其他生活废弃物处置的方法。
[活动与探究建议]
1 调查:学校所在地区大气污染及防治情况
2 调查并讨论:燃烧化石燃料对环境可能造成的污染与治理途径。
3 实验:一氧化碳的毒性。
4 讨论:在田间或市区焚烧植5 物秸秆、枝叶以及垃圾的危害。
6 讨论:如何减少或避免甲醛等挥发性有机物、氡等对居室空气的污染。
7 调查:当地生活垃圾的处理和回收利用情况,8 讨论并提出改进意见。
二、教学内容增减建议
1、 建议补充酸雨的危害及废旧电池的污染及处理
2、 结合多糖性质,3、 学习有关沼气的制取
4、 建议补充绿色化学的12条原则
三、课时安排建议
第一单元 环境污染的化学防治 1-2课时 第二单元 绿色化学与可持续发展1课时
[知识回顾]
什么是环境污染?环境污染的类型有哪些?
常见的大气污染物有哪些?
3、什么是酸雨?酸雨的主要类型有哪些?酸雨有哪些危害?
第一单元 环境污染的化学防治
[知识学习]
一、煤的脱硫处理
1、煤的脱硫处理目的:
2、方法及反应
(1)采用“流化床”燃烧技术,在煤燃烧的同时进行脱硫处理。
过程中的化学反应:
(2)实施煤炭燃烧后的烟气净化技术:把煤炭燃烧产生的烟气通入吸收塔中,用石灰水淋洗,过程中的化学反应:
(3)微生物脱硫技术,利用微生物使硫元素转化为硫酸盐或硫酸
过程中的化学反应:
二、固体废弃物的处理
将固体废弃物经化学、物理、生物等途径达到减量化、无害化、或部分资源化,以便于利用、储存、运输或最终处置的过程。
三、从农业废弃物获得能量
生物质能的概念:
生物质能源有:
1、甲烷:燃料
有机物 沼气菌 2、沼液:浸种、养蘑菇、防果苗冻害等。
3、沼渣:高效有机肥
课堂练习:
为了更好地解决能源问题,人们一方面研究如何提高燃料的燃烧效率,另一方面寻找能源,以下做法不能提高燃料效率的是
A.煤的气化与液化 B.液体燃料呈雾状喷出
C.通入大大过量的空气 D.将煤粉碎
煤的综合利用可以获得洁净的燃料及多种化工原料。下列不属于煤的综合利用的是
A.煤干馏 B.煤液化 C.煤气化 D.煤燃烧
煤高温干馏的产物中,可用作燃料的是
A.焦炭 B.煤焦油 C.焦炉气 D.粗氨水
下列全球性和区域性的环境问题主要是因为向大气中过量排放二氧化碳和甲烷造成的是
A.气候变暖(温室效应) B.臭氧层破坏(臭氧空洞)
C.酸雨 D.赤潮和水华
下列说法不正确的是
A.天然气是气体,它不属于化石燃料。
B.反应物的总能量就是反应物的总热量。
C.化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、SO2等有害气体。
D.煤转化成煤气后燃烧,可以提高燃烧效率。
目前我国许多城市和地区定期公布空气质量报告,在空气质量报告中,一般不涉及
A.SO2 B.NO2 C.CO2 D.可吸入颗粒物
为了减少大气污染,许多城市推广汽车使用清洁燃料,目前使用的清洁燃料主要有两类:一类是压缩天然气,一类是液化石油气的主要成分。据此信息解答下列7-8题。
这类燃料的主要成分都是
A.碳水化合物 B.碳氢化合物 C.氢气 D.醇类
这类燃料之所以被称为“清洁燃料”,其原因的解释中正确的是
A.使用这类燃料的汽车不会排放对环境有害的气体
B.这类燃料燃烧不会产生对环境有害的气体
C.使用这类燃料的汽车所排放的有害气体比使用普通燃料少
D.这种清洁燃料比普通燃料燃烧更充分
已知煤的近代结构模型如图所示:
(1)从煤的结构模型来看,煤是工业上获得___________烃的重要来源.
(2)我国大约70%的煤是直接用于燃烧的,从煤的结构模型来看,在提供热量的同时产生大量的___________等气体物质,造成严重的大气污染.
(3)“型煤”技术不仅可以减少87%的废气排放量,烟尘排放量也可减少80%,致癌物苯并[α]芘的排放量也减少,同时节煤20%~30%.“型煤”技术的原理是利用固硫剂在燃烧过程中生成稳定的硫酸盐.下列物质中适宜于做固硫剂的是___________.
A.氯化钙 B.氧化钙 C.硫酸钙 D.氢氧化钙
(4)某“型煤”生产厂利用石灰石作固硫剂,试用化学方程式表示其“固硫”过程.
(5)除上述的“型煤”技术外,为了解决煤燃烧所造成的污染问题和提高煤的利用价值,煤资源的综合利用方法还有___________,___________,___________等.
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.当糖浓度下降到一定程度后,结束发酵.最后分别输出有形物质和鲜啤酒.
根据上述过程,回答以下问题:
(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%形成了酒精和其他发酵产物,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500t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为3.20%(质量分数)的啤酒多少t 第二单元 绿色化学与可持续发展
[知识学习]
绿色化学的含义:
原子利用率:
原子利用率=
绿色化学工艺
1、 原料绿色化:用可再生资源(农业性、生物性)原料,2、 替代不3、 可再生性原料。
4、 催化剂绿色化:选用无毒、无污染、可重复5、 使用的高效催化剂。如分子筛、酶等。
6、 溶剂绿色化:溶剂要低污染、低残留、溶解性强。如:超临界二氧化碳或液态二氧化碳、离子液体等。
7、 产品绿色化:产品的使用不8、 会引起生态危害、不9、 会威胁人类健康、可循环利用。
课堂练习:
20世纪90年代,国际上提出了“预防污染”的根本手段,它的目标是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料,最大限度地节约能源,在化工生产各环节能都实现净化和无污染的反应途径。下列各项属于“绿色化学”的是
A.处理废弃物 B.治理污染点 C.减少有毒物 D.杜绝污染源
在“绿色化学工艺”中,理想状态是反应物中原子全部都转化为欲制得的产物,即原子利用率为100%。在用CH3C≡CH合成CH2=C(CH3)COOCH3的过程中,欲使原子利用率达到最高,还需要的其它反应物有
A.CO和CH3OH B.CO2和H2O C.H2和CO2 D.CH3OH和H2
绿色化学对化学反应提出了“原子经济性”的新概念及要求。理想的原子经济性反应是原料分子中的原子全部转变成所需产物,不产生副产物,实现零排放。以下反应中符合绿色化学原理的是
A.乙烯与氧气在银催化作用下生成环氧乙烷 B.乙烷与氯气制备氯乙烷
C.苯和乙醇为原料,在一定条件下生产乙苯 D.乙醇与浓硫酸共热制备乙烯
在“绿色化学工艺”中,理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制得的产物,即原子利用率为100%。下列反应类型能体现“原子经济性”原则的是
①置换反应 ②化合反应 ③分解反应 ④取代反应 ⑤加成反应⑥消去反应 ⑦加聚反应
⑧缩聚反应
A.①②⑤ B.②⑤⑦ C.只有⑦⑧ D.只有⑦
有效地利用现有能源和开发新能源已受到各国的普遍重视.
(1)可用改进汽油组成的办法来改善汽油的燃烧性能.例如,加入CH3OC(CH3)3来生产“无铅汽油”.CH3OC(CH3)3分子中必存在的原子间连接形式有__________(填写编号,多选倒扣).
(2)天然气的燃烧产物无毒、热值高、管道输送方便,将成为我国西部开发的重点之一,天然气常和石油伴生,其主要的成分是________.能说明它是正四面体而非正方形平面结构的理由是__________(填写编号,多选倒扣).
①其一氯取代物不存在同分异构体 ②其二氯取代物不存在同分异构体
③它是非极性分子 ④它的键长和键角都相等
(3)1980年我国首次制成一辆燃氢汽车,乘员12人,以50km·h-1行驶了40km.为了有效发展用氢能源,首先必须制得廉价的氢气.下列可供开发又较经济的制氢方法是__________(填写编号,多选倒扣)。 ①电解水 ②锌和稀硫酸反应 ③光解海水
其次,制得纯氢气后还需要解决的问题是__________(写出其中一个).
为了做好环境污染的防治工作,我们每一个公民必须努力增强环境意识:一方面要清醒地认识到人类在开发和利用_____________的过程中,往往对生态环境造成__________和_________,另一方面要把这种认识转变为__________,以“__________、__________”的态度积极参加各项环境保护活动,自觉培养____________________。
污水处理厂对污水进行处理时,一方面利用_________等方法,除去工业污水和生活污水中个体比较大的固体污染物;另一方面利用_________。把污水中的有机物分解成CO2、、H2O以及含氮和含磷的无机盐等,使污水得到净化。
环境监测测定水中溶氧的方法是:①量取amL水样,迅速加入固定剂MnSO4溶液和碱性KI溶液(含有KOH),立即塞好瓶塞,反复振荡,使之充分反应,其反应式为:2Mn2++O2+4OH-=2MnO(OH)2(该反应极快)。②测定:开塞后迅速加入12mL浓H2SO4(提供H+)使之生成I2,再用bmol/L的Na2S2O3溶液与之反应(以淀粉为指示剂),消耗VmL,有关反应方程式为:MnO(OH)2+2I-+4H+=Mn2++I2+8H2O I2+2S2O32-=2I-+S4O62-,水中溶氧的计算式是 。
含有氰化物的废水危害极大,能毒杀各种鱼类和水生物。[CN-]离子浓度在0.01~0.04mgL-1时就有强烈的毒杀作用,处理含有氰化物的工业废水的方法之一是:使CN-被氧化转变为低毒的CNO-,一般地转化为氰酸盐(如NaCNO)。氧化剂常用次氯酸盐,同时还可降解产生无毒气体。近期表明,在光的作用下,在某些悬浮小粒表面和溶液界面可发生明显的氧化还原反应,很快降解毒性,如在二氧化钛(TiO2)表面上可以降解氰化物等有毒物。
(1)二氧化钛在上述反应中的作用是什么?
(2)如果用NaClO处理含NaCl的废液,则可能生成另外两种盐(毒性降解),试写出此反应的化学方程式: 。
(3)氰酸盐再与次氯酸盐作用降解产生的无毒气体有哪些?写出可能发生的离子方程式。第二单元 材料组成的优化
[知识回顾]
合金的性质及特点有哪些?常见的硅酸盐工业指的是哪些?
[知识学习]
一、改变材料的组成
合金:
(1)定义:
(2)合金的类型:合金可以分为三种类型:
A、金属固溶体:这是一种金属均匀地分布在另一种金属内形成的复合体,是固态溶液。固溶体只有一种晶格类型。像黄铜(67%Cu,33%Zn)、银与金的合金都是金属固溶体。
B、金属互化物:金属与金属之间生成的化合物。其组成有的是固定不变的,如铜化锌(ZnCu)、碳化铁(Fe3C)等;有的是可变的,如铜锡合金就有Cu5Sn、Cu31Sn8、Cu3Sn等多种不同组成。金属互化物不能用通常的化合价来解释。
C、机械混合物:其晶体由两种或两种以上的晶体结构混合而成,每一小晶体中只有一种金属。同前两类合金不同,机械混合物的组成是非均一的。钢、生铁、青铜等属这一类合金。
(3)合金的性质:
贮氢合金:
贮氢反应:
硅酸盐材料和特种陶瓷
(1)水泥
水泥的制取原料:
普通水泥的主要成分是
(2)玻璃
制取玻璃的原料
制取玻璃的反应
(3)陶瓷
①制造陶瓷的主要原料:粘土。
②制造陶瓷的一般过程:混合、成型、干燥、烧结、冷却、成为陶器。
③陶瓷的种类(根据原料、烧制温度划分):土器、陶瓷、瓷器、炻器等
特种陶瓷是有别于传统或普通陶瓷而言的,又叫高技术陶瓷、先进陶瓷、精细陶瓷、新型陶瓷、现代陶瓷、高性能陶瓷、工程陶瓷等。
特种陶瓷是在传统陶瓷的基础上发展起来的,是指采用高度精选的原料,具有能精确控制的化学组成,按照便于进行的结构设计及便于控制的制备方法进行制造、加工的,具有优异特性的陶瓷。
特种陶瓷一般分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类,结构陶瓷是指用于各种结构部件,以发挥其机械、热、化学和生物等功能的高性能陶瓷。功能陶瓷是指那些可利用电、磁、声、光、热、弹等性质或其耦合效应以实现某种使用功能的先进陶瓷,也可以叫做特种功能陶瓷。
二、提高材料的纯度
超纯硅的制取反应原理:
粗硅的制取反应:
粗硅提纯反应:
高纯硅的获得反应:
高纯硅的用途
课堂练习:
下列物质中没有固定熔点的是
A.二氧化硅 B.硅酸钠 C.玻璃 D.氢氧化钠
钢化玻璃的重要用途是制造汽车车窗,钢化玻璃是普通被进行淬火处理得到的。合成钢化玻璃的主要原料是
A.纯碱、石灰石、石英、硼砂 B.纯碱、石灰石、石英
C.石英 D.纯碱、石灰石、石英、氧化铝
某硅酸盐样品含锌58.6%,其化学组成用氧化物形式可表示为nZnO·SiO2,则n的值等于
A.2 B.3 C.1 D.1/2
下列对制取水泥和玻璃的共同特点的叙述中,错误的是
A.生产设备相同 B.原料中均有石灰石
C.反应都在高温下进行 D.发生的都是复杂的物理化学变化
根据一下材料回答5、6、7题:
硅晶体结构类似于金属,如可刻划玻璃,低温下单质硅不活泼,与空气、H2O 、酸等均无作用,但可与强碱和强氧化剂在适当温度下作用。如,硅能与卤素在加热或高温下生成四卤化硅,高价态的硅化合物可在高温下被碳、镁、氢等还原剂还原成单质硅,工业上也可用硅石与焦炭在高温下制金刚砂(SiC)。某高纯硅炼制厂却利用天然气、食盐、石英为原料制取用作半导体材料的高纯硅(含杂质少于百万分之一)。
假设根据每步反应建立一个车间,该厂需建( )个车间
A.3 B.4 C.5 D.6
生产原理中未涉及的反应类型是
A.氧化还原反应 B.置换反应 C.化合反应 D.复分解反应 E.分解反应
该厂家不采用石英与焦炭直接制高纯硅的主要原因是
A.产量太低 B.产品中含过量的硅石或焦炭
C.产品中含SiC D.消耗能量大
下列关于硅的说法中,不正确的是
A、硅是地壳中含量较丰富的元素
B、在自然界里,硅存在于各种矿物质和岩石中的形式是硅酸
C、晶体硅的结构与金刚石相似,都是原子晶体
D、.硅是良好的半导体材料
下列①~⑧中物质间的反应不能产生气体的是
①石灰石和盐酸 ②冷浓硫酸中投入铝片 ③石英与苏打混和加强热 ④石墨与高温水蒸气
⑤过氧化钠与水 ⑥氟与水 ⑦钠与硫酸铜溶液 ⑧碳酸氢钠与氢氧化钠溶液
A、①和⑤ B、④和⑦ C、③和⑦ D、②和⑧
有一天然透明晶体A是高熔点,高硬度的物质,A在纯氧中不能燃烧,但在高温时既能和石灰石,又能和纯碱反应都放出气体B,A虽不能溶于强酸,但却能溶于氢氟酸,并生成气体C,A和烧碱溶液反应生成D的水溶液,当气体B通入溶液中去,能生成不稳定的白色胶状沉淀E,在干燥的空气中,E失去部分水,得到白色粉末F,F加热后重新生成A。
(1)试推断出A、B、C、D、E、F各是什么物质?写出其化学式。
(2)写出有关反应的化学方程式。
已知SiO2+2CSi+2CO↑;Si+CSiC。
现有石英砂和炭粉的混合物1mol,于高温下在电炉里充分反应后,得残留固体;
若石英砂与混和物的物质的量之比n(0<n<1),试讨论n取何值时,残留物的成分及其物质的量。
n 例︰n=1/3
残留固体 Si
物质的量(摩) 1/3(或x) [来源:21世纪教育网]太阳能、生物能、氢能的开发与利用
课时编号 1课时 复备时间 主备人 审核人 使用人
三维目标 1、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
2、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。
3、情感态度与价值观通过活动与收集资料,增强节约能源、保护环境的意识,增强社会责任感。
教学重点 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。
教学难点 太阳能、生物质能的利用原理。
教学媒体 多媒体教学
师 生 双 边 活 动 细 目 复 备 栏
流程 教师活动 学生活动
展示图片 2001年世界能源消耗比例 观看图片
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? 学生讨论
教师讲解 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。
提出问题 开发、利用太阳能的重大意义 学生交流讨论
教师补充讲解 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:P442.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
教师讲解 播放课件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:2.太阳能利用中存在的问题
过渡 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,进而生成淀粉、纤维素,将太阳能转变为化学能储存起来,并被人们所利用。
板书 二.生物质能的利用1.直接燃烧:(C6H10O5)n+6nO26nCO2+5nH2O2.生物化学转换(1)沼气:(2)乙醇:(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6C6H12O62C2H5OH+2CO2↑ 3.热化学转换 阅读归纳思考
过渡 有没有洁净、高效、无污染的能源呢? 阅读总结:“氢能”被称为21世纪的“绿色能源”。
板书 三.氢能的开发与利用
讨论与交流 指导学生阅读,思考以下问题:氢能的优点:2、氢能的产生方式3、开发利用氢能有待解决的问题
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)》。 拓展视野:储氢技术
板书设计 太阳能、生物质能、氢能的开发与利用一、太阳能的利用1.太阳能是地球上最基本的能源。2.大自然利用太阳能最成功的是植物的光合作用。(1)光能转化为化学能 6H2O+6CO2C6H12O6+6O2(2)化学能转化为热能(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6 C6H12O6(s)+6O2(g)→6H2O(l)+6CO2(g) △H=-2804 kJ·mol-1二、生物质能的利用1.直接燃烧:(C6H10O5)n+6nO26nCO2+5nH2O2.生物化学转换(1)沼气:(2)乙醇:(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6C6H12O62C2H5OH+2CO2↑ 3.热化学转换三、氢能的利用氢能的优点:2、氢能的产生方式
布置作业 完成课本P52页的练习与实践
教后反思 本节课从学生已有的知识出发,使学生领悟到开发新能源与自己的日常生活密切相关,进一步认识到学习化学知识的重要性。引导学生利用所学的化学知识,分析太阳能、生物质能、氢能利用的化学原理,设想解决开发利用新能源中尚存问题的方法,提高应用知识的能力。从而增强节约能源、保护环境的意识,增强社会责任感。
第四单元 太阳能、生物质能和氢能的利用预习案
班级 姓名_______
一、自学指导
学生通过自主学习,利用所学的化学知识,分析太阳能、生物质能、氢能利用的化学原理,设想解决开发利用新能源中尚存问题的方法,提高应用知识的能力。
二、问题讨论:
1、人类开发新能源的意义?太阳能成为地球上最基本能源的原因?
什么是生物质能?生物质能的利用方式有哪些?生活垃圾中的生物质能如何利用?
3、用传统的煤、石油、天然气作为燃料,其主要缺点是什么?
国际上认为“氢能源将是21世纪中后期最理想的能源”。你怎么理解这一说法?
4、在生活和实际生产中大量应用氢能源,首先要解决哪些问题?什么是储氢材料?
三、例题导析
在绿色化学工艺中,理想状态是反应物中原子全部转化为欲制得的产物,即原子的利用率为100%,在用CH3C≡CH合成CH2=C(CH3)COOCH3的过程中,欲使原子利用率达到最高,还需要的反应物有 ( )
A.CO2和H2O B.CO和CH3OH C CH3OH和H2 D. CO2和H2
分析:根据绿色化学的含义,在生成的产品CH2=C(CH3)COOCH3与原料之间元素种类和原子数目都完全相同,即原子守恒。将生成物中各个原子个数减去反应物各个原子差值为C2H4O2,对照答案,反应物中原子数之和为C2H4O2的只有B。
四、自学检测
1、下列说法不正确的是: ( )
A.电解水生成氢气和氧气时,电能转变成化学能
B.煤燃烧时化学能转变成热能
C.绿色植物光合作用过程中太阳能转变成化学能
D.白炽灯工作时全部转变为光能
2、下列说法正确的是 ( )
A.化学反应中的能量变化,都表现为热量的变化
B.煤和石油经过亿万年才能形成,那么亿万年后地球还会生成煤、石油,因此,二者属于可再生能源
C.要使燃料燃烧只需要大量的氧气
D.汽车排出大量尾气中含有一定量的CO和NO会污染大气
第四单元 太阳能、生物质能和氢能的利用巩固案
班级 姓名_______
1、最近研究发现,生活在海洋中的单细胞浮游生物能收集阳光并将其转变为食物,在此过程中它们可以从大气中摄取二氧化碳并释放出大量氧气。下列相关说法不正确的是: ( )
A.该过程与植物的光合作用类似,可称为“海洋中的光合作用”
B.该过程中没有化学变化
C.如果能揭示其中的奥秘,就能够找到解决温室效应的新方法
D.如果能弄清此变化过程,将有助于人类更好地利用太阳能,缓解能源危机
2、2005年6月5日是第34个世界环境日,联合国环境署确定今年的活动主题是“营造绿色城市,呵护地球家园”我国环保总局确定的主题是“人人参与,创建绿色家园”,下列活动不符合这一主题的是 ( )
A.推广垃圾分类存放,分类回收,分类处理
B.改革传统采煤时将煤层气(瓦斯气,主要成分甲烷)直接排入空气的做法,先开采和综合利用煤层气,然后再采煤
C.推广使用液化石油气(LPG)替代汽油和柴油作公交车和出租车的燃料
D将工厂的烟囱造高,以减少工厂周围的大气污染
3、利用太阳能,使燃料循环使用有如下构思和方案:①CO2 光能 CO+O2
②2H2O光能 2H2+O2③2N2+6H2O光能 4NH3+3O2④CO2+2H2O 光能 CH4+ 2O2,要实现上述构想,关键是 ( )
A.如何使物质吸收光能转变为其他物质 B.寻找催化剂
C.利用光能 D.利用绿色植物
A.水煤气 B.天然气 C.煤气 D.石油
4、有人认为人体实际上是一架缓慢氧化着的“高级机器”,人体在生命过程中也需要不断的补充“燃料”,按照这种观点,你认为人们通常摄入的下列物质不能看作“燃料”的是 ( )
A.淀粉类物质 B.水 C.脂肪类 D.蛋白质
5、最近我国开始从新疆开发天然气,贯穿东西至上海的大工程,关于天然气的下列叙述不正确的是
A.天然气和沼气的主要成份都是甲烷 ( )
B.改液化石油气为天然气作燃料,燃烧时应减小进空气量或增大进天然气量
C.天然气燃烧的废气中,SO2等污染物的含量少
D.天然气与空气的体积比为1∶2时,混合气点燃爆炸最激烈
二、填空题
(1)某无色液体A,在通电的条件下能生成无色气体B和C,B能使带火星的木条着火,C能在空气中燃烧,发出淡蓝色火焰且只生成A。则B、C的化学式分别为, O2 , H2 。
(2)若已知每摩气体C燃烧后生成A液体时放出285.8kJ的热量,试写出其燃烧的热化学方程式: 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H= -571.6KJ/mol 。
(3)能源可分为一级能源和二级能源。自然界以现存形式提供的能源称为一级能源;需要依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。有人认为,气体C是一种优质能源,你认为气体C作为能源的最突出的优点是 热值高,无污染 、原料丰富
三、计算题
1、汽油不充分燃烧的化学方程式可简单表示为:
2C8H18(l)+23O2 ====12O2(g)+4CO(g)+18H2O(l).人体吸进CO后,CO会与人体血红蛋白结合引起中毒。如果每辆汽车每天约有22.8g汽油不完全燃烧,现有某50万人口的一城市,若平均每10人拥有一辆汽车,计算每天可产生多少克CO?(5.6×105g)
光第三单元 人工合成有机化合物第一节 简单有机物的合成第一课时
【学习目标】
<知识与技能>
1. 分析从乙酸制取乙酸乙酯的合成路线,了解简单有机物合成的一般方法;
2. 了解有机物合成时要综合考虑的实际问题。
<过程与方法>
在取代反应、加成反应、水解反应、氧化反应等简单反应的基础上,分析合成新物质的路线;
<情感、态度与价值观>
让学生知道“创造新的有机分子是有机化学的重要课题”,使学生产生探究的渴望。
【教学重点】乙酸乙酯的几种合成途径。
【教学难点】有机化合物合成的基本思路。
【教具准备】多媒体材料
【教学过程】
【激发情感】
通过以下两个方面来学生的学习热情,调动学生学习的积极性,了解合成有机化合物的重要意义及其在生产和科技领域的地位:
①近几百年来,有机化学家已经设计和合成了数百万种有机化合物,极大地丰富了物质世界。
②在20世纪,有机合成和金属有机化学领域共获得10届诺贝尔化学奖。
【问题情境】
由于自然条件的限制,天然有机化合物往往难以满足生产、生活的需要,人们需要通过化学方法来合成新的有机化合物。那么如何运用化学方法来合成新的有机化合物呢?
一 、有机合成
1.定义:利用简单、易得的原料,通过有机反应,生成具有特定结构和功能的有机化合物的过程。
【学生活动】学生根据教材第80页的《交流与讨论》,分小组进行合作学习,交流讨论。
【交流与讨论】
乙酸乙酯是一种重要的有机溶剂,也重要的有机化工原料。依据乙酸乙酯的分子结构特点,运用已学的有机化学知识,推测怎样从乙烯合成乙酸乙酯,写出在此过程中发生反应的化学方程式。
【归纳总结】从乙烯合成乙酸乙酯的合成路线:
【思维拓展】
除上述合成路线外,根据所学过的有机化学知识,还有哪些合成方法和途径呢?
【问题探究】
根据以下信息
2CH2=CH2 + O2 ─→ 2CH3CHO
CH2=CH2 + O2 ─→ CH3COOH
推测从乙烯合成乙酸乙酯。设计可能的其它合成路线。
学生根据教材第81页的图3-22“制备乙酸乙酯可能的合成路线”,分小组合作,展开讨论。
【归纳总结】
合成路线1:
合成路线2:
合成路线3:
【学生活动】学生自主写出上述三个合成路线的化学反应方程式。
【归纳概述】
以上三种合成路线,从理论上看都能在一定反应条件下实现,在实际生产中,还要综合考虑原料来源、反应物利用率、反应速率、设备和技术条件、是否有污染物排放、生产成本等问题来选择最佳的合成路线。
2. 有机合成的关键
合成有机物要依据被合成物质的组成和结构特点。精心设计并选择合理的合成方法和合成路线
一般思路:可由原料出发,正向思维
也可由目标产物出发,逆向思维
也可由原料和目标产物同时出发,双向思维
若有甲酸(HCOOH)、乙酸(CH3COOH)、甲醇(CH3OH)和乙醇(CH3CH2OH)在一定条件下于同一反应体系中发生酯化反应,则理论上能生成几种酯?其中哪些是同分异构体?
【学生活动】学生分小组合作,讨论探究。并写出相关化学方程式。
3. 有机合成遵循的原则
一种物质的合成路线可能有多条,到底采用哪一条,主要考虑的因素有:
(1)合成路线的简约性
(2)实际生产的可操作性
(3)还要综合考虑原料来源、反应物利用率、反应速率、设备和技术条件、是否有污染物排放、生产成本等问题来选择最佳的合成路线
4. 有机合成的基础——有机反应类型
取代反应——有机物分子里的原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。
加成反应——有机物分子中双键(或叁键)两端的碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应。
消去反应---有机物在一定条件下,从一个分子中 脱去一个小分子,而生成不饱和的化合物。
酯化反应---有机酸与醇反应生成酯的反应。
【学生活动】举例并写出反应式
【问题探究】
已知乙烯在催化剂的作用下,可被氧化生成乙醛,试以乙烯,氧气,水,溴水为主要原料合成 CH3COOCH2CH2OOCCH3
信息提示:
CH3ClCH2Cl + H2O CH3(OH)CH2OH + 2HCl
【归结综述】
创造新的有机分子是有机化学的重要课题。发现并选择利用有机化学反应,把反应物转化为具有特定组成结构的生成物,是合成有机物的关键。在有机合成中还要注意避免产生对环境有危害的污染物,降低能量消耗,提高原子利用率。
【板书设计】
一 、有机合成
1. 定义:
2. 有机合成的关键
3. 有机合成遵循的原则
4. 有机合成的基础----有机反应类型
乙酸乙酯
乙烯 → 乙醇 → 乙醛 →乙酸
乙醛
(CH3CHO)
乙烯
(CH2=CH2)
乙酸乙酯
(CH3COOC2H5)
乙酸
(CH3COOH)
乙醇
(CH3CH2OH)
乙烯
(CH2=CH2)
乙醇
(CH3CH2OH)
乙醛
(CH3CHO)
乙酸
(CH3COOH)
乙酸乙酯
(CH3COOC2H5)
乙烯
(CH2=CH2)
乙醇
(CH3CH2OH)
乙酸
(CH3COOH)
乙酸乙酯
(CH3COOC2H5)第二单元 化学是社会可持续发展的基础 第二节 解决环境问题需要化学科学 第二课时
【教学目标】
1. 能运用具体事例说明化学为其他科学技术发展提供了物质基础,促进了现代科技的发展。
2. 认识人类活动,包括化学品的制造、应用可能对环境、社会带来的负面影响。
3. 能列举事实论述化学与科学、技术、社会的关系。
【教学重点】
认识人类活动,包括化学品的制造、应用可能对环境、社会带来的负面影响
【教学方法】
交流与讨论
【教俱准备】
实物:铝合金、半导体材料、塑料、橡胶等
化学仪器:烧杯、滴管、镊子、玻璃棒、针筒、玻璃片等
化学试剂:5%硫酸铜溶液、10%氢氧化钠溶液、浓氨水、稀盐酸等
【教学过程】
【引入】
多媒体展示:小林苦恼的一天
【过度】
化学一方面可以造福人类,另一方面如果使用不当,也可以对人类造成危害。在过去一个世纪里,化学和化学工业在为人类创造巨大物质财富的同时,也对环境造成了相当严重的污染,这是人类犯的错,而不是化学本身。
我们今天这节课主要共同认识化学对环境保护的贡献。请同学们交流讨论P101的问题。
【板书】
课题一 :大气污染治理
1.城市大气污染主要是怎么造成的?
2.这些废气的主要成分是什么?
3.这些气体是怎么产生的?
【问题提出】
二氧化硫对环境破坏包括哪些方面?如何减少二氧化硫排放?
【板书】
1. 二氧化硫的治理
【学生反馈】
形成酸雨,使土壤酸化,腐蚀古建筑,使植物枯死,庄稼减产,鱼虾死亡等。降低石油中硫的含量,在燃烧含硫的煤中加入生石灰等。
煤的脱硫过程:将废气最终转化为石膏CaSO4.2H2O
(1) 烟气加湿
(2)而后被石灰石浆吸收
(3)生成物被空气氧化
(4)结晶
【问题提出】
使用汽油、煤油等矿物油的机动车日益增多,为什么会使空气质量下降?可以采取哪些措施?
【板书】
2. 汽车尾气的污染和处理。
【学生反馈】
因为使用汽油、煤油的机动车会排放烃类物质、氮的氧化物、硫的氧化物,会造成空气质量下降。在城市控制使用汽油、煤油的机动车,可以燃烧乙醇;或者使用“零排放”电动车;此外,用氢作汽车燃料、用燃料电池作动力,合成廉价的、可再生的储氢材料和能量转换材料等。
【问题提出】
如何消除汽车尾气对环境的污染?
【指导阅读】
学生阅读教材P101
【分析讲解】
发动机燃油排放的尾气中有一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、碳氢化合物、颗粒物等。消除污染进行石油脱硫处理,利用尾气处理装置等,介绍用于汽车尾气处理的催化剂及制备方法。用新的无害汽油,使用酒精天然气代替燃油,用无污染氢燃料作动力等。
【问题提出】
随着工业的发展,大气中二氧化碳的浓度不断增加,温室效应日益严重,化学家是如何处理的?
【板书】
3. 回收二氧化碳。
【分析讲解】
用二氧化碳的环氧丙烷在催化剂作用下可形成高聚物。
从根本上解决环境和生态问题,还要依靠绿色化学的发展。绿色化学使人们可以期望未来的化工企业将是零排放的,所有物质原料、中间产物都在内部循环、利用,尽量不使用有毒、有强腐蚀性的原料。
【问题解决】
请同学们看教材P102问题解决。比较两种途径,你认为哪种路线符合绿色化学的要求?这种方法的优点是什么?
【对比分析】
对比两种途径的优点。
【学生反馈】
后者,没有用氢氰酸极毒物,反应只要一步反应,转化率高,没有其他生成物。
【分析讲解】
绿色化学是设计没有或只有尽可能小的对环境产生负面影响的,并在技术、经济上可行的化学品和化学过程的科学。绿色化学的目的是用化学方法在化学过程中预防污染。清洁生产的重点在于:
1. 设计比现有产品的毒性更低或更安全的化学品,以防止意外事故的发生;
2. 设计新的,更安全的、对环境良性的合成路线,例如尽量利用分子机器型催化剂、仿生成等,使用无害和可再生的原材料;
3. 设计新的反应条件,减少废弃物的产生和排放,以降低对人类健康和环境产生的危害。
【介绍】
由于绿色化学的重要性,1995年,美国设立了“总统绿色化学挑战奖”,以表彰在绿色化学化工领域和开发中有重大突破和成就的个人和单位。
绿色化学要求开发新的原子经济反应。原子经济性即在化学反应过程中有多少原料的原子进入到所需的产品中。理想的原子经济反应要求原料分子百分之百在转变成产物,不产生副产物或废物,实现废物的“零排放”。对于大宗基本有机原料的生产来说,选择选择原子经济反应十分重要。近年来,开发新的原子经济反应已成为绿色化学研究的热点之一。
绿色化学还要求采用无毒、无害溶剂或不使用溶剂。与化学品制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品,而且和生产过程中使用溶剂也有关系。当前广泛使用的溶剂是有挥发性的有机化合物,会造成较大的环境污染。采用无毒无害的溶剂代替挥发性有机化合物已成为绿色化学的重要研究方向。
【板书】
课题二、水环境治理
【问题提出】
怎样保护水体?怎样对水进行净化处理?
【学生反馈】
不排放含重金属离子、有机磷、有毒物如氰离子、酸、碱等工业废水。工业废水要经过净化再排放,对水净化要除去悬浮物,加漂白粉消毒等进行净化。
【课堂小结】
通过汽车尾汽治理、二氧化碳回收利用、绿色化学的举起等问题的分析,说明化学是环境保护的强大支柱。 要充分了解化学学科在人类创造新物质的活动中的重要作用,努力学习,为发展化学,创造更多的新物质而努力。
─O─CHCH2─O─CO─
[ ]n
CH3
催化剂
+ nCO2
nCH3CH─CH2
O第一单元 化学是认识和创造物质的科学 第一节 化学是打开物质世界的钥匙
【教学目标】
1.较为深刻的认识化学学科研究的内容。
2.了解化学学科一些基本的化学原理和理论。
3.用化学原理解释生产、生活中实际问题。
4.了解化学发展的前景及对人类的贡献。
【教学难点】
1.化学学科一些基本的化学原理和理论
2.用化学原理解释生产、生活中实际问题
【教学重点】用化学原理解释生产、生活中实际问题
【教学方法】学生自学 问题引导 讨论等方法
【教学准备】
【教学过程】
通过必修模块的学习,我们已经感受到化学的魅力,认识到化学科学对于科学技术发展、环境保护事业的重要性,体会到化学科学对于人类文明的进步所做出的巨大的贡献。在人类文明的历史长河里,化学科学的发展历史也是不可或缺的支流。化学学科发展的历史,是人类逐步深入认识物质的组成、结构、性质变化的历史,也是一部合成、创造更多新物质,推动社会经济发展和促进人类文明进步的历史。随着经济的发展和科学技术的进步,化学与其他学科齐头并进,迅速发展,成为21世纪自然学科的中心学科。
[板书]化学是打开物质世界的钥匙
[引入]拥有了这把钥匙我们就能进入五彩斑斓的物质世界。可这把钥匙的铸造却是艰辛的、漫长的。
[板书]问题1:人类对金属的制取使用研究。
[师生互动]归纳总结金属的冶炼方法。
金属冶炼是工业上将金属从含有金属元素的矿石中还原出来的生产过程。金属的活动性不同,可以采用不同的冶炼方法。总的说来,金属的性质越稳定,越容易将其从化合物中还原出来。金属冶炼的方法主要有:
(1)热分解法 材料1炼丹术与汞的制备:热分解法 HgS
对于不活泼金属,可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来。
(2)热还原法 [材料2] 湿法炼铜,[材料3]古代炼铁:还原剂还原法
在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属,通常是用还原剂(C、CO、H2、活泼金属等)将金属从其化合物中还原出来。
(3)电解法 [材料4] 电解法冶炼金属
活泼金属较难用还原剂还原,通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属。
对于“交流与讨论”的问题(1):金属越活泼,则被广泛利用的时间就越晚。
(1)冶炼金属的方法
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
[阅读资料]元素的发现(附在“备课资料”)
[过渡]化学科学理论的建立和发展帮助人们更深刻认识物质世界,19世纪,化学理论的建立使化学发展为一门科学,20世纪,现代物理技术、测试手段的发展拓展了人们的视野,化学科学又提出了一系列理论
[板书]问题2:化学科学重要基本理论归纳。
[多媒体展示]
(1)什么是经典分子论?谁提出的?
道尔顿的简介,道尔顿的原子论,阿伏加德罗的分子论;
(2)谁发现了元素周期律?什么是周期律?有何意义?
门捷列夫的简介,元素周期律的发现和意义
(3)什么是质量守恒定律? 质量守恒定律的意义和应用;
(4)谁最先合成了尿素?尿素的合成有何意义?
维勒合成了尿素,打破传统的有机物不能人工合成的观念;
(5)什么是化学平衡理论?在生产上有什么价值?
化学平衡研究的对象是可逆反应,当外界因素不变时,正、逆反应速率相等时,可逆反应处于平衡状态,在生产上选择适宜的条件;
(6)什么是氢键理论?谁提出氢键理论?氢键理论有何意义?
氢键是一种特殊的分子间作用力。
[讲述]
总结化学理论的意义:化学科学理论帮助人们发现许多结构和性质关系的初步规律,为预测化学反应的可能性、判断化学反应的方向提供理论指导,为合成化学的发展指明了方向,为功能材料的设计提供了依据。高中选修课程我们将进一步研究物质结构与性质关系的基础理论。
计算机技术的发展,使化学研究进入了分子水平,分子设计的思想为合成人类发展需要的新物质开辟了更广阔的道路。
[过渡]人们对酸碱的认识经历了哪些过程?请看教材P93的内容,并请同学们交流与讨论。
[板书]问题3:人类对酸碱概念认识的发展。
[学生活动]
阅读书本P87提供的资料“人类对酸碱认识的发展”,了解认识发展的过程,并进行汇报。
生1:17世纪前,人们凭感觉认为有酸味的物质是酸,有涩味且溶液有滑腻感的物质是碱。
生2:17世纪末波义耳根据水溶液与指示剂发生颜色变化来定义,使石蕊试剂变红的是酸,使石蕊试剂变蓝的是碱。
生3:之后拉瓦锡根据物质与水反应的生成物来定义,非金属氧化物与水反应生成物为酸,金属氧化物溶与水生成物为碱。
生4:1883年阿伦尼乌斯提出电离时产生的阳离子全部是氢离子的是酸,产生的阴离子全部是氢氧根离子的化合物是碱。
生5:1923年质子论认为凡能给出质子(H+)的物质是酸,凡能接受质子的物质都是碱。
[课堂小结]
在人类研究物质结构的历史上,人们先后使用了光学、电子、扫描隧道等显微镜,现在,人们可以“看”到越来越细微的结构,并实现了对原子的操纵。通过对化学史的学习,我们充分感受到化学科学在人类社会发展中的重要作用。
[板书设计]化学是打开化学世界的钥匙
问题1:人类对金属的制取使用研究
问题2:化学科学重要基本理论归纳
问题3:人类对酸碱概念认识的发展《化学能与电能的转化》教案(第一课时)
教学目标:
1.了解化学键与能量之间的密切联系,化学反应中能量变化的主要原因。
2.使学生了解化学反应中的能量变化,了解吸热反应和放热反应。
3.学习图表表示吸热反应和放热反应中能量变化的方法,培养观察分析实验、阅读图表的能力。
4.通过研究性课题学习调查研究的方法,培养实践和创新能力。
教学重点、难点: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。
教学过程:
[投影]中国面对能源危机新闻图片;
新闻:央视国际消息,中国能源消费总量已经位居世界第二,约占世界能源消费总量的11%。 2003年,中国能源消费总量为16.8亿吨标准煤。其中煤炭占67.1%,原油占22.7%,天然气占2.8%,可再生能源占7.3%。 目前中国面临着常规能源资源约束、过分依赖煤炭污染严重、能源利用效率低等问题。中国每吨标准煤的产出效率仅相当于日本的10.3%、欧盟的16.8%。中国石油、天然气资源短缺,需要充分利用国内外两种资源、两个市场,在做好石油节约与替代的同时,走出国门,积极参与世界油气市场的开发与资源分享,扩大能源对外贸易和投资。
[讲述]能源危机已成为制约一个国家发展的瓶颈,今天我们以化学的眼光来研究能源。
[板书]第二章 化学反应与能量
[学生阅读]前言内容
[回答]本章讨论的问题:在现代广泛使用的各种能源中,那些与化学密切相关?面对能源枯竭的危机,提高能源利用率和开辟新能源是解决这一问题的两个主要方向,在这方面化学能做出什么贡献?
[学与问]煤、石油和天然气等化石燃料或它们的制品的燃烧所产生的热能从何而来?与化学物质及化学反应有什么关系?石灰石经高温煅烧生成生石灰,高温提供的热能在分解反应中起什么作用?
[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
[复习]化学键:使离子相结合或原子相结合的作用。
*键能:拆开1 mol某键所需的能量叫键能。单位:kJ/mol。
[讲解]化学键的形成蕴涵着能量变化,在进行反应时化学键要断裂,吸收能量,反应后形成新化学键要放出能量,反应前反应物能量与反应后生成物能量不相等。
[分析]2H→H2中能量变化?
1mol H2中含有1molH-H,在250C 101kPa条件下,由H原子形成1molH-H要放出436kJ的能量,而断开1molH-H重新变为H原子要吸收436kJ的能量。
[类比分析]CH4→4C+4H(吸收4mol×415kJ/mol=1660kJ)
[小结·板书]1、化学键的断裂是化学反应中能量变化的主要原因。
[讨论]为什么有的化学反应会放出热量,而有的化学反应却需要吸收热量呢?
[小结]:
1.化学反应的特点是有新物质生成,新物质和反应物总能量不同。
2.反应中要遵循能量守恒。
3.反应物与生成物的能量差若以热能形式表现即为放热和吸热。如果二者能量比
较接近,则放热和吸热不明显。
[强调] 一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量,决定于反应物
的总能量与生成物的总能量的相对大小
[小组讨论]吸热反应和放热反应中,反应物本身所具有的能量和生成物本身所具有的能量之间的大小关系分别如何?(提示:可从能量守恒角度分析)
[板书]2、 ∑E(反应物)>∑E(生成物)——放出能量
∑E(反应物)<∑E(生成物)——吸收能量
[投影]图2-1水能、化学能对比示意图
[过渡]我们在初中学习过“质量守恒定律”,知道自然界中物质可以相互转化,但是总质量保持不变;同样一种能量可以转化成另一种能量,能量也是守恒的,这就是“能量守恒定律”这是两条基本的自然定律,化学能是能量的一种,它同样可转化成其它形式的能量,如热能、电能等。我们开始研究化学能与热能的关系。
[板书]二、化学能与热能的相互转化
[讲述]化学反应的过程中伴随着能量变化,通常表现为热量的变化
[投影]吸放热与能量关系
放热反应:放出热的化学反应
[板书] 化学反应
吸热反应:吸收热的化学反应
[问题]那么,化学反应为什么有些是放热反应,有些是吸热反应呢?
[投影]
[小结]略
[作业]P33 1、2、3补充:举例说明日常生活中我们在哪些方面利用了化学反应中的能量变化.
[板书计划] 第二章 化学反应与能量
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
1.化学键的断裂是化学反应中能量变化的主要原因。
2.∑E(反应物)>∑E(生成物)——放出能量
∑E(反应物)<∑E(生成物)——吸收能量
二、化学能与热能的相互转化
放热反应:放出热的化学反应
化学反应
吸热反应:吸收热的化学反应第4单元 太阳能、生物质能和氢能教学设计
一、学习目标
1.简单了解太阳能、生物质能利用的现状,了解开发利用太阳能的广阔前景和尚未攻克的一些技术难题。
2.联系生产、生活实际学习太阳能、生物质能的利用。
3.认识开发、利用高能清洁能源的重要性和紧迫性。
4.通过活动与收集资料,增强节约能源、保护环境的意识,增强社会责任感。
二、教学重点及难点
教学重点: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。
教学难点:太阳能、生物质能利用的原理。
三、设计思路
本单元是专题2“化学反应与能量转化”中的最后一部分内容。在前三单元介绍了化学反应速率和反应限度、化学反应中的能量变化、化学能与电能的相互转化之后,提出了太阳能、生物质能、氢能等新能源的开发问题,向学生展示了开发利用新能源的美好前景。更进一步让学生体会到能源与人类生存和发展的息息相关及能源在社会发展、提高人们生活质量上的重要作用。
因此在教学中,突出介绍开发利用新能源的美好前景,说明新能源的开发利用需要新的科学技术,强调科学技术的应用价值。突出新能源的开发利用将为解决能源危机、环境污染问题、满足人民不断增长的生活需要做出重要的贡献。强调开发利用新能源要综合应用物理、化学、生物、材料科学等多学科的知识和技术,激发学生的求知欲。
在教学中可紧密联系生产、生活中的实际问题,从学生已有的知识出发,使学生领悟到开发新能源与自己的日常生活密切相关,进一步认识到学习化学知识的重要性。引导学生利用所学的化学知识,分析太阳能、生物质能、氢能利用的化学原理,设想解决开发利用新能源中尚存问题的方法,提高应用知识的能力。
四、教学过程
[展示图片]2001年世界能源消耗比例(PPT2)
[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?
[学生讨论][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。
[学生讨论、教师补充]开发、利用太阳能的意义(PPT3、4)
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。
[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][归纳]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。
2.大自然利用太阳能最成功的是植物的光合作用。(PPT5、6)
(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
[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?
[讨论与归纳]
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”
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.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(PPT7)
(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(PPT8)
(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。
[过渡]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,进而生成淀粉、纤维素,将太阳能转变为化学能储存起来,并被人们所利用。
[板书]二.生物质能的利用 (PPT9)
[介绍]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
[阅读] 生活垃圾中生物质能的利用
[过渡]有没有洁净、高效、无污染的能源呢?“氢能”被称为21世纪的“绿色能源”。
[板书]三.氢能的开发与利用
[讨论与交流]1、氢能的优点:(PPT11)
(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。
2.氢能的产生方式(PPT12)
(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。
3.开发利用氢能有待解决的问题:如何廉价的制取氢气?如何储存和运输氢气?(PPT13)
[阅读]储氢材料
[介绍]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)》。
光专题二 从自然资源到化学品
〔课程标准要求〕
了解我国主要生产资源、基本化工产品的主要种类和发展概况。
了解合成氨的主要反应原理、原料、重要设备、流程和意义,认识催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。[来源:21世纪教育网]
用碳酸氢铵和食盐制备碳酸钠,了解氯碱工业的资料。
〔教学内容增减建议〕淡化合成氨的化学原理讲述,主要培养分析流程和装置图的能力,利用原料气的获得,强化反应方程式的书写;增加候氏制碱法的讲述。
〔课时安排〕第一单元用4课时;第二单元3课时,第三单元3课时。复习2课时。共12课时21世纪教育网
第一单元 氨的合成以及候氏制碱法(4、5、6课时)
〔知识回顾〕
从平衡的速率角度思考如何选择合成氨气的条件?
合成氨气的温度选择为什么选择500摄氏度左右
为什么工业制硫酸中选择常压,而工业合成氨气选择高压?
工业设计考虑的因素有哪些?
〔知识学习〕
观察课本工业合成氨的流程图思考如何及时分离出氨气?原理是什么?
循环设计的目的是什么?如何实现循环?
原料气氮气的得到的途径你可以设计出哪些?你认为可行的方法是什么?能否直接利用空气?理由是什么?
你有几种方法得到氢气?你认为可行的研究方向为?利用水和煤得到氢气是普遍采用的方法请写出化学方程式,从实验的角度思考如何得到纯净的氢气?
请观察课本合成氨塔,思考合成氨气塔的设计的意图,为什么采用四层催化剂?热交换器的作用是什么?冷激气的设计思路是什么?
合成的氨气配水使用是一种肥料,为什么还要转化为铵盐或尿素?后者的好处是什么?
候氏制碱法的原理为: , ,利用浓氨水、碳酸钙、盐酸、硝石灰、氯化铵、食盐为原料生产碳酸氢钠,并设计食盐测量所得产品中食盐的含量
习题巩固:
1、利用天然气合成氨的工艺流程示意如下:
依据上述流程,完成下列填空:
(1)天然气脱硫时的化学方程式是
(2)n mol CH4经一次转化后产生CO 0.9n mol、产生H2 mol(用含n的代数式表示)
(3)K2CO3(aq)和 CO2反应在加压下进行,加压的理论依据是 (多选扣分)
(a)相似相溶原理 (b)勒沙特列原理 (c)酸碱中和原理
(4)由KHCO3分解得到的CO2可以用于
(写出CO2的一种重要用途)。
(5)整个流程有三处循环,一是Fe(OH)3循环,二是K2CO3(aq)循环,请在上述流程图中标出第三处循环(循环方向、循环物质)。
2、合成氨原料可以由天然气制取。其主要反应为:CH4(g)+H2O(g)→CO(g)+3H2(g)
(1)1m3(标准状况)CH4按上式完全反应,产生H2 mol。
(2)CH4和O2的反应为:2CH4(g)+O2(g)→2CO(g)+4H2(g)
设CH4同时和H2O(g)及O2(g)反应。1m3(标准状况)CH4按上述两式完全反应,产物气体的体积V(标准状况)为 。
(3)CH4和H2O(g)及富氧空气(O2含量较高,不同富氧空气氧气含量不同)混合反应,产物气体组成如下表:
气体 CO H2 N2 O2
体积(L) 25 60 15 2.5
计算该富氧空气中O2和N2的体积比V(O2)/V(N2)。
(4)若CH4和H2O(g)及富氧空气混合反应的产物中,V(H2)/V(N2)=3︰1 (合成氨反应的最佳比),则反应中的H2O(g)和富氧空气的体积比为何值
在合成氨时,将1体积氮气和3体积氢气混合后通过合成塔中催化剂,若从塔中导出的混合气体中,氨气的体积分数为12%,求N2和H2的体积分数各为多少
3、实验室用氨氧化制取NO2气体,可将下图中A,B,C三部分仪器直接相连来实现。
按上述装置制NO2时,在锥形瓶中常常观察到白色烟雾,试在方框I和II中分别出所需仪器,并在仪器中装入适当药品,能使锥形瓶中出现明显的红棕色NO2气体。
(1)在锥形瓶中出现白色烟雾的原因是______________
(2)现代工业生产硝酸,最主要的一个设备是___________制得HNO3的一般浓度为50%,若要制得更浓的HNO3,可用________作吸水剂,再经__________即可得到96%以上的浓HNO3
4.工业生产的纯碱常含有少量的NaCl等杂质.图2-3是测定产品中Na2CO3质量分数的实验装置.
操作步骤有:
A.在干燥管内填满碱石灰,质量为mg B.取ng样品装入广口瓶中
C.检查装置气密性 D.关闭止水夹
E.打开止水夹 F.缓慢鼓入空气数分钟,再称干燥管质量为Wg
G.缓慢加入稀硫酸至不再产生气体为止 H.缓缓鼓入空气数分钟
(1)正确的操作顺序是(填符号):C→________→E→________→D→________→G→________→F
(2)步骤F中,要缓缓鼓入空气数分钟,鼓入空气的目的是_________,装置甲的作用是________,装置乙的作用是_______.
(3)计算溶液中Na2CO3的质量分数的计算式是________.
(4)若去掉装置甲,测定结果会________,若去掉装置乙,测定结果会________.(填“偏大”、“偏小”或“无影响”.)
5、我国化学侯德榜(右图)改革国外的纯碱生产工艺,生产流程可简要表示如下:
(1) 上述生产纯碱的方法称 ,副产品的一种用途为 。
(2) 沉淀池中发生的化学反应方程式是 。
(3) 写出上述流程中X物质的分子式 。
(4) 使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上,主要是设计了 (填上述流程中的编号)的循环。从沉淀池中取出沉淀的操作是 。
(5)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠,可取少量试样溶于水后,再滴加 。
(6) 向母液中通氨气,加入细小食盐颗粒,冷却析出副产品,通氨气的作用有 。
(a) 增大NH4+的浓度,使NH4Cl更多地析出 (b) 使NaHCO3更多地析出
(c) 使NaHCO3转化为Na2CO3,提高析出的NH4Cl纯度
6、根据侯德榜制碱法原理并参考下表的数据,实验室制备纯碱Na2CO3的主要步骤是:将配制好的饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热,控制温度在30~35℃,搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体,加料完毕后,继续保温30分钟,静置、过滤得NaHCO3晶体。用少量蒸馏水洗涤除去杂质,抽干后,转入蒸发皿中,灼烧2小时,制得Na2CO3固体。
四种盐在不同温度下的溶解度(g/100g水)表
0℃ 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 60℃ 100℃
NaCl 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 39.8
NH4HCO321世纪教育网 11.9 15.8 21.0 27.0 -① - - -
NaHCO3 6.9 8.1 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 -
NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.3 77.3
①>35℃NH4HCO3会有分解
请回答:
(1)反应温度控制在30~35℃,是因为若高于35℃,则 ,若低于30℃,则 ;为控制此温度范围,采取的加热方法为 。
(2)加料完毕后,继续保温30分钟,目的是 。静置后只析出NaHCO3晶体的原因是 。用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体的目的是除去 杂质(以化学式表示)。
(3)过滤所得的母液中含有 (以化学式表示),需加入 ,并作进一步处理,使NaCl溶液循环使用,同时可回收NH4Cl。
(4)测试纯碱产品中NaHCO3含量的方法是:准确称取纯碱样品W g,放入锥形瓶中加蒸馏水溶解,加1~2滴酚酞指示剂,用物质的量浓度为c(mol/L)的HCl溶液滴定至溶液由红色到无色(指示CO32-+H+=HCO3-反应的终点),所用HCl溶液体积为V1 mL,再加1~2滴甲基橙指示剂,继续用HCl溶液滴定至溶液由黄变橙,所用HCl溶液总体积为V2 mL。写出纯碱样品中NaHCO3质量分数的计算式:NaHCO3(%)=
7、下图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是
8、航天飞行器座舱内空气更新过程如图所示:
(1)Ⅱ是CO2和H2的反应装置,该反应的化学方程式
(2)从装置Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ可看出,O2的来源是CO2和H2O,宇航员每天消耗28mol O2,呼出23 mol CO2,则宇航员每天呼出的气体中含H2O mol。
(3)以下是另一种将CO2转化为O2的实验设想
其中,由MgCl2·6H2O制取无水MgCl2的部分装置(铁架台、酒精灯已略)如下:
①上图中,装置a由 、 、双孔塞和导管组成
②循环物质甲的名称是
③制取无水氯化镁必须在氯化氢存在的条件下进行,原因是
④装置b中填充的物质可能是 (填入编号)
c.硅胶 f.碱石灰 g. 无水氯化钙 h.浓硫酸
⑤设计d装置要注意防止倒吸,请在方框中画出d装置的简图,并要求与装置c的出口处相连(铁架台不必画出)。
9、I. 合成氨工业对化学的国防工业具有重要意义。写出氨的两种重要用途 。
II. 实验室制备氨气,下列方法中适宜选用的是 。
① 固态氯化铵加热分解 ② 固体氢氧化钠中滴加浓氨水
③ 氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热 ④ 固态氯化铵与氢氧化钙混合加热
III. 为了在实验室利用工业原料制备少量氨气,有人设计了如下装置(图中夹持装置均已略去)。
[实验操作]
① 检查实验装置的气密性后,关闭弹簧夹a、b、c、d、e。在A中加入锌粒,向长颈漏斗注入一定量稀硫酸。打开弹簧夹c、d、e,则A中有氢气发生。在F出口处收集氢气并检验其纯度。
② 关闭弹簧夹c,取下截去底部的细口瓶C,打开弹簧夹a,将氢气经导管B验纯后点燃,然后立即罩上无底细口瓶C,塞紧瓶塞,如图所示。氢气继续在瓶内燃烧,几分钟后火焰熄灭。
③ 用酒精灯加热反应管E,继续通氢气,待无底细口瓶C内水位下降到液面保持不变时,打开弹簧夹b,无底细口瓶C内气体经D进入反应管E,片刻后F中的溶液变红。
回答下列问题:
(1)检验氢气纯度的目的是 。
(2)C瓶内水位下降到液面保持不变时,A装置内发生的现象是 ,防止了实验装置中压强过大。此时再打开弹簧夹b的原因是 ,C瓶内气体的成份是 。
(3)在步骤③中,先加热铁触媒的原因是 。反应管E中发生反应的化学方程式是 。
10、联合制碱法中关键的一步是把NH4Cl从几乎饱和的NaHCO3溶液中分离出来,为此根据NaCl和NH4Cl溶解度的差异,向混合溶液中通入某种气体,同时加入磨细的食盐,可析出不夹带NaHCO3的NH4Cl.NaCl和NH4Cl共同存在时的溶解度曲
线如图所示,以下操作正确的是
通入气体 温度控制
(A)(B)(C)(D) CO2CO2NH3NH3 30~40℃0~10 ℃30~40 ℃0~10℃人工合成有机化合物
【内容标准】 1. 通过简单实例了解简单高分子材料的合成反应,能举例说明高分子材料在生活等领域中的应用。
2. 能说明合成新物质对人类生活的影响。讨论在化工生产中遵循“绿色化学”。
【课程目标】 1. 在认识取代反应、加成反应、水解反应、氧化反应等简单的有机反应的基础上,分析从乙烯制取乙酸乙酯的合成路线,了解有机物合成的路线和方法。
2. 通过简单实例了解常见高分子材料的合成反应,能举例说明高分子材料在生产生活和科技等领域的应用及发展。
【教学建议】 1. 注意激发学生的学习热情。在教学中可以通过交流讨论活动,用实例进一步说明有机合成的重要性。让学生了解通过有机合成的途径急剧增加了新物质的种类,为高科技发展、工农业生产和环境保护事业提供了各种各样有特定性能的新材料,促进了社会的不断发展,大大提高了人们的生活质量。
2. 对于合成乙酸乙酯的教学,应通过乙酸乙酯、乙酸、乙醇分子结构的对比和变化,让学生理解化学家设计合成有机物的思考方法。然后联系已学的有机反应知识,讨论由乙烯合成乙酸乙酯的合成路线。
3. 对于合成有机高分子的教学,可以向学生简单介绍什么是高分子材料,了解天然有机高分子(如棉花、羊毛、天然橡胶等)和合成有机高分子(包括合成橡胶、塑料和合成纤维三大类及涂料、黏合剂等)。
4. 通过“观察与思考”栏目,分析聚乙烯和聚苯乙烯合成反应,帮助学生认识加聚反应的特点,学习加聚反应化学方程式的书写方法。教学中要帮助学生区别单体和聚合物链节在结构上的区别,了解式中n的含义。
【教学设计思路】 1. 依据《普通高中化学课程标准(实验)》提出的学习要求,本单元的教学设计运用生产和生活中的实例,帮助学生初步了解简单有机物和高分子化合物的合成反应。教学中通过交流和讨论活动,帮助学生了解从乙烯制取乙酸乙酯的合成路线,初步认识人们是怎样合成有机物的;以加聚反应为例了解高聚物的合成方法;同时通过合成实例的分析认识实验、比较等科学方法对化学研究的作用。
2. 本单元教学设计中重视联系实际,从身边的学习用品、生活用品说起,让学生体会到高分子材料虽然时刻存在于我们身边,但被认识的甚少。这样既加强了亲切感又激发了学生的求知欲望。
3. 本单元的教学设计遵循学生的认识规律,重视培养学生崇尚科学的情感,通过对部分物质化学性质的探究实验和个别有机物的合成实验,进一步学习使用实验探究的方法去认识物质的性质,体验合成新物质成功的喜悦。
4. 在本单元的教学设计中重视引导学生采用类比等方法学习新知识。
【课时安排】 简单有机物的合成 1课时
有机高分子的合成 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%。
[第一课时 简 单 有 机 物 的 合 成]
【课 题】 简 单 有 机 物 的 合 成
【教学目标】
通过乙酸乙酯合成途径的分析,让学生了解简单有机化合物合成的基本思路。
【教学重点】
乙酸乙酯的几种合成途径。
【教学难点】
有机化合物合成的基本思路。
【教学过程设计】
〖激发情感〗
通过以下两个方面来学生的学习热情,调动学生学习的积极性,了解合成有机化合物的重要意义及其在生产和科技领域的地位:
①近几百年来,有机化学家已经设计和合成了数百万种有机化合物,极大地丰富了物质世界。
②在20世纪,有机合成和金属有机化学领域共获得10届诺贝尔化学奖。
〖问题情境〗
由于自然条件的限制,天然有机化合物往往难以满足生产、生活的需要,人们需要通过化学方法来合成新的有机化合物。那么如何运用化学方法来合成新的有机化合物呢?
〖学生活动〗
学生根据教材《苏教版·化学2》第76页的『交流与讨论』,分小组进行合作学习,交流讨论。
『交流与讨论』乙酸乙酯是一种重要的有机溶剂,也重要的有机化工原料。依据乙酸乙酯的分子结构特点,运用已学的有机化学知识,推测怎样从乙烯合成乙酸乙酯,写出在此过程中发生反应的化学方程式。
〖归纳总结〗
1. 从乙烯合成乙酸乙酯的合成路线:
2.合成有机物要依据被合成物质的组成和结构特点,选择适合的有机化学反应和起始原料,精心设计并选择合理的合成方法和路线。
〖思维拓展〗
除上述合成路线外,根据所学过的有机化学知识,还有哪些合成方法和途径呢?
〖学生活动〗
学生根据教材《苏教版·化学2》第77页的图3-20“制备乙酸乙酯可能的合成路线”,分小组合作,展开讨论。
〖归纳总结〗
合成路线1:
合成路线2:
合成路线3:
〖学生活动〗
学生自主写出上述三个合成路线的化学反应方程式。
〖归纳概述〗
以上三种合成路线,从理论上看都能在一定反应条件下实现,在实际生产中,还要综合考虑原料来源、反应物利用率、反应速率、设备和技术条件、是否有污染物排放、生产成本等问题来选择最佳的合成路线。
〖问题探究〗
若有甲酸(HCOOH)、乙酸(CH3COOH)、甲醇(CH3OH)和乙醇(CH3CH2OH)在一定条件下于同一反应体系中发生酯化反应,则理论上能生成几种酯?其中哪些是同分异构体?
〖学生活动〗 学生分小组合作,讨论探究。
〖归结综述〗
创造新的有机分子是有机化学的重要课题。发现并选择利用有机化学反应,把反应物转化为具有特定组成结构的生成物,是合成有机物的关键。在有机合成中还要注意避免产生对环境有危害的污染物,降低能量消耗,提高原子利用率。
【课时作业】
实验室合成乙酸乙酯的步骤如下:在园底烧瓶内加入乙醇、浓硫酸和乙酸,瓶口竖直安
装通有冷却水的冷凝管(使反应混合物的蒸气冷凝为液体流回烧瓶内),加热回流一段时间后换成蒸馏装置进行蒸馏,得到含有乙醇、乙酸和水的乙酸乙酯粗产品。请回答下列问题:
(1)在烧瓶中除了加入乙醇、浓硫酸和乙酸外,还应放入________ ,目的是__________。
(2)反应中加入过量的乙醇,目的是______________。
(3)如果将上述实验步骤改为在蒸馏烧瓶内先加入乙醇和浓硫酸,然后通过分液漏斗边滴加醋酸,边加热蒸馏。这样操作可以提高酯的产率,其原因是____________。
(4)现拟分离含乙酸、乙醇和水的乙酸乙酯粗产品,下图是分离操作步骤流程图。请在图中圆括号内填入适当的试剂,在方括号内填入适当的分离方法。
试剂a是___________,试剂b是___________;分离方法①是_____________,
分离方法②是______________,分离方法③是_______________。
(5)在得到的A中加入无水碳酸钠粉末,振荡,目的是________________________。
〖课时作业参考答案〗
(1)碎瓷片,防止爆沸。
(2)提高乙酸的转化率。
(3)及时地蒸出生成物,有利于酯化反应向生成酯的方向进行。
(4)饱和碳酸钠溶液,硫酸;分液,蒸馏,蒸馏。
(5)除去乙酸乙酯中的水份。
乙酸乙酯
乙烯 → 乙醇 → 乙醛 →乙酸
乙醛
(CH3CHO)
乙烯
(CH2=CH2)
乙酸乙酯
(CH3COOC2H5)
乙酸
(CH3COOH)
乙醇
(CH3CH2OH)
乙烯
(CH2=CH2)
乙醇
(CH3CH2OH)
乙醛
(CH3CHO)
乙酸
(CH3COOH)
乙酸乙酯
(CH3COOC2H5)
乙烯
(CH2=CH2)
乙醇
(CH3CH2OH)
乙酸
(CH3COOH)
乙酸乙酯
(CH3COOC2H5)硫酸工业
【考点透视】
一、考纲指要
1.掌握接触法制硫酸的生产过程、反应原理、主要设备
2.用平衡移动原理理解SO2氧化的条件选择。
3.了解环境保护及资源的综合利用
二、命题落点
浓硫酸的特殊性也是高考命题的热点,硫酸工业的相关计算在高考命题中的呈现率也较高。环境保护,常以选择题的形式出现
【典例精析】
例1:在氧气中充分燃烧1克含杂质的硫铁矿试样,得到残余固体0.76克(假设杂质不参加反应),问生产10吨98%的浓硫酸需要这种矿石多少吨?(反应过程中硫损失2%)
解:设硫铁矿样品中FeS2的纯度为X,生产10吨98%浓硫酸需该矿石质量为Y
4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2 △m
480克 320克 160克
1克·X 1克-0.76克=0.24克
X=72%
FeS2 2H2SO4
196
Y·72%×(1-2%) 10 吨×98% Y=8.5吨
答:需该矿石8.5吨。
例2:有一工厂利用硫铁矿和空气为原料生产98%硫酸。某学生为了测定硫铁矿中FeS2的质量分数, 用注射器将0.2g硫铁矿煅烧得到的气体吸入容器内,
如图所示。然后将注射器内气体中的SO2用一定浓度的KMnO4溶
液吸收,离子方程式为:MnO4-+SO2+H2O→Mn2++SO42-+H+。反
应后溶液的体积20.0 mL,pH试纸测定pH为1。回答下列问题:
(1)检查该装置的气密性方法很多,但都应先在试管中装入适量的水(保证玻璃导管的下端浸没在水中)。若只要求检查a装置气密性,操作方法为
则证明该装置的气密性良好。
(2)为了吸收注射器中的SO2,在 试管中加入KMnO4溶液,在 试管中加入NaOH溶液.然后打开K3关闭K1、K2,将注射器中的气体全排入试管中。怎样才能使注射器里SO2尽可能完全被KMnO4溶液吸收 ;
(3)写出工业上二氧化硫生成三氧化硫的化学方程式 ;
(4)根据题中实验数据,计算出硫铁矿中FeS2的质量分数为 。
解答:(1)关闭K2和K3,打开K1,然后将注射器活塞向外拉动一点,如果看到a试管中浸入水中的导管口有气泡产生(或关闭K2和K3,打开K1,且手掌紧贴a试管上部位,一段时间后长导管形成水柱。)
(2)b;a;关闭K2 、K3打开K1,向外拉动注射器吸入气体,再打开K3关闭K1、K2,向里推动注射器,反复数次;
(3)2SO2+O2 2SO3;(4)75%。
【常见误区】
“绿色工艺”,是指工业生产中对污染物低排放(或零排放)的生产工艺。
(1)闭路循环生产,把有可能造成污染的物质封闭在生产系统内,不徘出污染物,无废水排出。
(2)研究和应用无污染或少污染的新工艺
(3)回收副产品中的有用原料
【基础演练】
1.接触法制硫酸中,与之无关的设备是 ( )
A.吸收塔 B.接触室 C.沸腾炉 D.氧化炉
2.为了提高SO2转化为SO3的质量分数,工业上常使用适当过量的空气,这样从接触室导出的气体的成分是 ( )
A.SO3、O2 B.SO3、O2、SO2、N2
C.SO3、N2 D.SO3、O2、N2
3.把1克含脉石(SiO2)的黄铁矿样品在氧气流中灼烧,反应完全得残渣0.78克,则此黄铁矿中含FeS2的质量分数为 ( )
A.33% B.66% C.78% D.88%
4.1mol FeS2经过SO2的制取、转化和SO3的吸收,如果硫元素全部进入硫酸中,则下列说法正确的是 ( )
A.整个过程中硫元素一共“失去”14mol电子
B.最终生成2mol/L的硫酸溶液
C.最终生成196g硫酸溶液
D.最终生成96g硫酸
5.用硫铁矿生产硫酸的过程中,对提高效率不利的因素是 ( )
A.矿石粉碎后送入沸腾炉 B.使用热交换器预热气体
C.用水吸收三氧化硫 D.使用催化剂
6.接触法制硫酸时由沸腾炉产生的炉气中能使催化剂中毒的成分是 ( )
A.不蒸气 B.砷、栖化合物 C.氧气 D.氮气
7.在硫酸工业中,常用浓H2SO4而不用水吸收SO3是因为 ( )
A.SO3易溶于浓H2SO4而不溶于水
B.用浓H2SO4吸收速度慢,损失SO3少
C.用水吸收易形成酸雾,阻碍SO3再吸收
D.用水吸收得不到纯净的硫酸
8.“绿色化学”是指从技术、经济上设计可行的化学反应,尽可能减少对环境的负作用。下列化学反应,不符合绿色化学概念的是
A.消除硫酸厂尾气排放 SO2+NH3+H2O==(NH4)2SO3
B.消除制硝酸工业尾气的氮氧化物污染 NO2+NO+NaOH==2NaNO2+H2O
C.制CuSO4 Cu+2H2SO4(浓)==CuSO4+SO2↑+2H2O
D.制CuSO4 2Cu+O2==2CuO CuO+H2SO4(稀)==CuSO4+H2O
9.下图是接触法制硫酸的模拟实验装置图
装置最左端的圆底烧瓶盛放的物质是___________,分液漏斗中盛放的物质是___________,硅胶的作用是_________________________________;圆底烧瓶中的固体物质是___________;装有H2O的试管产生的现象和原因是______________;最后一烧杯中应放的物质和作用是_____________________。
参考答案:
1.D 2.B 3.B 4.A 5.C 6.B 7.C 8.C
9.Na2SO3固体 浓H2SO4 吸收水蒸气,防止催化剂中毒 SO3固体 酸雾,因SO3易溶于水,并放出大量热 NaOH溶液,为吸收剩余的SO2,防止污染空气
高温
催化剂
△
用心 爱心 专心专题2 化学反应与能量转化第三单元 化学能与电能的转化2.3.1 化学能转化为电能(1课时)
一、简介
《化学能转化为电能》是苏教版化学2(必修)中专题2化学反应与能量转化,第三单元化学能与电能的转化的第一节内容。本节的教学重点是原电池装置工作原理和构成条件;教学难点在于引导学生理解原电池装置工作原理,即将氧化还原反应分别在正(还原)、负(氧化)两极进行,负极上失去的电子流入正极,产生电流,从而实现化学能向电能的转化。本节的设计从化学类型的角度入手,指出只有氧化还原反应具有的化学能才可能转化为电能。同时,通过探究实验和动画模拟,帮助学生理解原电池的工作原理,并通过现场演示实验引导学生推导出原电池的构成条件;同时,利用原电池原理解释生活中存在的相关现象——钢铁的电化学腐蚀。
二、学习者分析
学习者为高一学生。学生好奇心强,思维活跃,能积极主动地学习,同时已具备一定的化学思维基础和基础实验技能,但对实验现象及结果的分析和处理能力还有一定的欠缺,需要教师不失时机的引导。此外,其年龄特点决定了他们对于直接感性的事物接触能较快的接受,而对于较抽象的概念则存在理解模糊或概念不清晰的问题。对于《化学能转化为电能》的主要知识点中,构成原电池的工作原理,涉及到较多需要想象的抽象思维概念,学生理解起来较为费力。因此,采用实验结合课件模拟的教学形式有利于学生更快更深刻地理解相关概念。
另外,在此之前,学生已经掌握氧化还原反应的概念及化学反应中存在能量的变化和转化,是学习本节重要的知识基础。
三、教学/学习目标及其对应的课程标准
1. 通过实验探究,认识化学能可以转化为电能;
2. 掌握原电池的工作原理和构成条件;
3. 了解原电池原理在生产、生活中的实际应用。
四、教学理念和教学方式
教学过程是教与学的双向交流形式。因此,必须坚持师生互动、互学增知的教学理念,充分发挥学生的主体作用和教师的主导作用。化学作为一门以实验为基础的学科,其教学还应注重通过实验验证推理的科学方法,使学生亲身经历“实践-认识-再实践-再认识”的认知过程;对学生渗透对立统一规律的辨证唯物主义思想教育。
采用实验法、讲授法、探究法和阅读讨论法。在教学过程中,让学生亲自动手去发现问题,并用模拟动画分别进行理论探索,推导原电池的工作原理,并总结原电池的形成条件,从而完成本节课两个知识点的教学。同时将物理学中测电流的方法应用与电极的确定,目的在于加强了化学与物理知识的综合,提高综合能力。
五、教学过程
[板书] 化学能转化为电能
[讲述] 我们从初中开始学习化学,就见到各种各样的化学反应方程式。幻灯片上的几个反应,是我们已经学过一些常见的化学反应。观察这些反应,并根据你们所学的知识,从反应类型看,下列哪个反应与其它三个反应不同,其特点是什么?
[ppt演示]
[学生讨论] 第四个反应与其它三个反应不同,是个氧化还原反应,其特点是发生电子转移。
[引入] 在这个反应中,锌失去电子转化成锌离子,硫酸的氢离子则得到电子生成氢气。在氧化还原反应中,存在电子的转移。而其他反应并没有电子的转移,属于非氧化还原反应。那么,存在电子的转移对于我们研究化学反应能量的转化有着重要意义。我们知道在化学反应中,常伴随着发光、发热现象的发生,这是由于化学能转化为热能和光能。除此之外,化学能还可以转化为电能或者其他形式的能量。电能的存在,必须有电子的定向移动。因此只有发生电子转移的化学反应所具有的化学能才能转化为电能。根据我们上面的分析,只有氧化还原反应,存在的电子的转移。因此,也只有氧化还原反应中的化学能可以被转化为电能。
[ppt演示]
[讲述] 下面,我们就通过实验来探究氧化还原反应是如何将化学能转化为电能的。
[讲述] 在实验台上,有下列物品:锌片、铜片和稀硫酸,一个带盖的塑料盒和几个烧杯。此外,还有导线和电流表。下面请同学们依次完成下面的实验。首先,请大家按照幻灯片上的要求,将Zn片和Cu片各自插入稀H2SO4中,观察反应现象。大家可以将稀硫酸倒入到塑料盒中,大概装一半就够了。
[ppt演示]
[学生实验] 学生动手操作,老师引导观察。
[提问] 请做完实验的同学来描述一下自己观察到的现象,并做解释。
[学生回答] 实验1中,锌片插入稀H2SO4后,锌片表面有气泡产生,生成无色无味的气体。这是因为锌是活泼的金属,在金属活动顺序表排在氢的前面,它能与稀H2SO4反应,置换出氢气。铜片插入稀H2SO4后,无明显反应现象,这是因为铜是不活泼的金属,在金属活动顺序表排在氢的后面,它不能与稀H2SO4反应,置换出氢气。
实验2中,锌片和铜片同时插入稀H2SO4后,锌片表面有气泡产生,而铜片表面仍然无明显反应现象。这也是和金属活动顺序表表述是一致的。
实验3中,用导线连接两块金属片后,锌片表面仍有气泡产生,但同时铜片表面也有气泡冒出。这点和我们所学的似乎有差别,不知道怎么解释。
[讲述] 他回答得非常正确,锌是活泼金属,能与稀H2SO4反应置换出氢气。该反应的离子方程式表示如下。
[板书] Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑(氧化还原反应)
[讲述] 锌片溶解形成锌离子,而溶液中的氢离子得到电子形成氢分子。反应中,锌失去电子,化合价升高;氢离子得到电子,化合价降低。反应中存在化合价的升降,因此这是一个氧化还原反应。而铜在金属活动顺序表排在氢的后面,在常温常压下,不能和稀酸反应置换出氢气。
两种金属同时放入稀H2SO4后,并没有改变原先的结论。但用导线连接后,我们可以看到在铜片的表面也有大量的气泡产生了,而锌片表面的气泡则减少了,这是为什么呢?难道是连接起来后,铜片可以与稀H2SO4反应了,而锌片则不再溶解了吗?这不是违反了金属活动顺序表吗?如果我们仔细观察一段时间,就会看到锌片表面气泡虽然减少,但是,锌片体积变小了,说明锌片仍然继续溶解。我们可以写出锌片上的反应式:Zn失去电子生成Zn2+溶于溶液中,Zn是活泼金属,本身失去电子,发生氧化反应。而铜片体积没有变小且溶液的颜色并没有变蓝,这表示没有铜离子形成,铜片没有溶解,说明铜片本身并没有参加反应。但铜表面产生的气体,则是溶液中H+从铜表面得到电子后,所生成的H2,由于这里它得到电子,这属于还原反应。
[引导] 铜片并没有溶解,也就是铜并没有失去电子,那么在它表面氢离子形成氢分子所需要的电子是怎么得到的呢?我们比较第三和第四个实验,发现两套装置的差异仅仅在于多了一跟导线,多了这根导线后,铜片表面就放出了氢气。导线可以用来连接电路,使电子能够进行定向流动。那么电子可以由谁来提供,是不是锌?锌失去电子,形成锌离子,电子可以直接进入溶液中,也可以经过导线到达铜片,然后由铜片进入溶液中。也就是锌所失去的电子经由导线达到铜片,然后提供给溶液中的氢离子形成氢分子。电子的定向移动可以用电流计测试。电子通过电流计会使其指针发生偏转。现在,请同学们在导线间接入一个电流计来验证我们刚才的推理是否正确。
请大家注意连接电流计的时候,大家用黑色的导线将锌片和电流计的黑色接线柱连接,将铜片与电流计中的红色的接线柱连接,最好用量程是0.6mA的,因为量程小,其灵敏度更高。
[ppt演示]
[讲述] 现在,我们在导线中间连接一个灵敏电流计,请大家注意观察电流计上指针的变化。(操作之)。大家看到了,电流计的指针发生偏转,说明导线中有电流通过。因此,像这样能将化学反应中的化学能转化为电能的装置,我们称之为原电池。
[板书] 一、原电池
[ppt演示] 一、原电池:将化学能转化为电能的装置。
[引导] 这里,我请大家注意观察一下,连接电流计后,电流计的偏转方向是向顺时针方向偏转。我们根据物理学的知识,可以知道,只有当电流从电流计的红色接线柱进入,从黑色接线柱流出时候,这也说明在这个反应中锌片是原电池的负极,铜片是原电池的正极。
[设问] 那么,原电池装置是如何把化学能转化为电能的呢?我们一起来分析它的工作原理。
[板书] 二、工作原理
[讲解] 锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸。锌是较活泼的金属,先失去电子,得到Zn2+,发生氧化反应,而这些电子通过外接导线流向较不活泼的金属铜,铜是中性原子,不需要得到电子,而溶液中的H+在铜片表面得到锌所失去的电子,成为氢气逸出,发生还原反应。我们把发生氧化反应的一极称为负极,把发生还原反应的称为正极。电流的流向是由正极流向负极。上述反应均是在电极上进行的,我们称之为电极反应。将两个电极上的电极反应合起来即为电池总反应。
[ppt演示]
[引导] 这与我们刚才直接将Zn片插到稀H2SO4中的反应是一样的。由此,我们发现了原电池的工作原理是将氧化还原反应分别在正、负两极进行,氧化还原反应分别在正、负两极进行,还原剂(负极)失去电子,通过导线流向正极,转移给氧化剂,从而产生电流,从而实现化学能向电能的转化。
[ppt演示] 工作原理:氧化还原反应分别在正、负两极进行,还原剂(负极)失去电子,通过导线流向正极,转移给氧化剂,从而产生电流。
[讲述] 那么构成原电池需要哪些条件呢?我们一起来探究原电池的构成条件!
[板书] 三、构成条件
[ppt演示]
[设问] 首先,我们刚才做的实验中,只有锌片插入稀硫酸能否构成原电池?将Zn片和Cu片分开插入稀硫酸能否构成原电池?
[学生] 不行。两个电极必须相互连接。
[ppt演示] 结论1:必须有两个相连的电极
连接形式可以直接接触或用导线连接
[讲解] 没错。因此,我们得到的第一个结论就是:必须有两个相互连接的电极。但电极的连接形式可以是通过导线连接,也可以是直接相互接触,因为,直接接触也能使电子从Zn片流向Cu片,从而构成原电池。接下来,我们探究一下电极的材料有什么要求。我按照幻灯片上面的装置组装仪器,然后请大家观察电流计的指针是否发生了偏转。
[演示实验] 老师演示实验
[学生] 可以是活泼性不同的金属,也可以通过金属和非金属构成原电池。
[讲解] 没错。活泼性不同的两种金属,或者一种是金属,一种是非金属,如石墨;用石墨的原因是它虽然是非金属,但也可以导电;因此电极材料必须是导体。而且通过观察电流计的指针偏转方向,我们可以判断,活泼金属为负极,不活泼金属或者非金属作为正极。当然电极材料也可以是其他材料,例如在燃料电池中采用的是多孔材料,如多孔碳,多孔镍等。
[ppt演示] 结论2:
[讲述] 我们把连接好的锌片和铜片两个电极放到汽油中,观察指针偏转情况。
[演示实验] 老师演示实验
[学生] 电极浸渍在汽油中的时候,指针没有偏转。
[讲解] 因为硫酸是电解质,而汽油不是电解质。因此,构成原电池还需要一个条件就是必须有电解质溶液。
[ppt演示] 结论3:必须有电解质溶液
[讲述] 现在,我们用两个相连的电极分别插在两杯稀硫酸溶液,用导线将电极与电流计连接起来;观察指针偏转情况。如上面装置所示,进行实验。
[演示实验] 老师演示实验
[学生] 指针并未偏转。因为它们没有构成一个闭合回路。
[讲解] 这就跟我们把一个电池的正极、负极分离,结果无法形成一个闭合的回路。因此,没有电流产生。
[ppt演示] 结论4:电极与电解质溶液应构成闭合回路。
[讲解] 综上所述,原电池的构成条件,我们将上述4个结论,整合成两个必备条件。第一,必须有两个相连的电极。电极材料可以是活泼性不同的金属或者是金属与非金属构成。较活泼的金属为负极,较不活泼的金属或非金属为正极。第二是必须有电解质溶液,且与两个电极接触,形成闭合回路。
[ppt演示]
[讲述] 现在请大家根据上述的标准来判断下列几个装置能否构成原电池。
[ppt演示]
[学生] B能构成原电池。Fe为负极,C为正极。A和C不能构成原电池。
[讲解] 正确。A中两个电极都是铁电极,活泼性相同,无法构成原电池。C中溶液为汽油,不是电解质溶液。B中铁置换出CuSO4溶液的铜。铁是活泼金属,在原电池中作为负极;C为非金属,作为正极。
[讲述] 学习原电池的工作原理和构成条件,我们来看看它有什么应用。一方面,我们利用原电池原理来制备各种各样的化学电源,包括常见的干电池、蓄电池,以及我们手机中使用的锂离子电池。
[ppt演示]
[讲述] 此外,我们还能利用所学知识来帮助我们解释生活中常见的一些现象,例如我们学过的钢铁的腐蚀。根据这个提示,请大家看书本P39的交流与讨论。试说明其中的原因。
[ppt演示] 在一块表面无锈的铁片上滴上一大滴含酚酞的食盐水,放置一段时间后可以看到液滴周围逐渐呈现红色,并慢慢形成褐色的锈斑。试说明产生此现象的原因。
[讲解] 钢铁在潮湿的空气中会很快被腐蚀。原因在于它已经构成了原电池。我们知道,钢铁不是纯净物,它的主要成分是铁,但还有杂质碳,这就形成了两个相连的电极。下雨或者空气潮湿,都会在钢铁表面形成一层薄薄的水膜,也就是电解质溶液。在铁表面,铁失去电子形成亚铁离子;碳表面则是将由铁失去的电子提供给溶液中的氧气和水,形成氢氧根离子。Fe2+和OH-会反应生成Fe(OH)2,其总反应是铁与水和氧气形成Fe(OH)2。Fe(OH)2在空气中被氧化后失水形成了铁锈。因此,电化学腐蚀的原因是不纯的金属跟电解质溶液接触形成原电池,较活泼的金属失去电子被氧化而导致金属的腐蚀。像这样,由于构成原电池而引起的电化学腐蚀,存在吸收氧气的过程,我们称之为吸氧腐蚀。而如我们前面用铁和炭棒在硫酸中发生的电化学腐蚀,有氢气析出,我们称之为析氢腐蚀。通常在中性或碱性条件下,主要发生吸氧腐蚀;在强酸性条件下,主要发生析氢腐蚀。
[ppt演示]
H2O NaCl溶液
[讲述] 我们用实验模拟来证实上述的体系可以构成原电池。比如,我们用铁片和炭棒与电流计连接,直接插入水中,观察指针的偏转。然后,我们添加氯化钠,观察指针偏转情况。
[演示实验] 老师演示实验
[学生] 插入水中后,指针发生偏转。往其中添加氯化钠后,偏转的幅度增大。
[讲解] 如上述所说,这是因为铁和炭棒及水溶液形成原电池,发生电化学腐蚀。而氯化钠添加后,电流增大,因此电解质的添加会加快电化学腐蚀。而上述的“交流与讨论”中在NaCl溶液中进行,其溶液应为中性,发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀。生成的氢氧化亚铁在空气中容易被氧气氧化成氢氧化铁。氢氧化铁部分失水形成铁锈。
[ppt演示]
[讲述] 因此,了解原电池的工作原理不仅可以用来制备各种化学电池,还可以帮助我们解释电化学腐蚀等常见的实际问题。
[小结] 我们一起回顾今天所学的知识体系。原电池装置需要有两个相连的电极,和电解质溶液形成闭合回路。相对活泼的金属作为负极,不活泼金属或非金属作为正极。电子由负极流向正极,从而产生电流,将化学能转化为电能。
[ppt演示]
[作业] 今天,我们通过实验学习了原电池的工作原理,并总结了它的构成条件。回去请大家完成两份作业,第一是动手题,请大家搜集废干电池并拆开,弄清它的构造及原理;第二是动脑题,请同学们完成书本P43第3题。
[作业]第二单元 氯碱工业
[知识回顾]
粗盐中含有钙离子、镁离子、硫酸根离子应该如何除去?
21世纪教育网
电解硫酸铜、氯化钠、氯化铜、氢氧化钠的电极反应以及总反应如何书写?阴极的放电顺序为?阳极的放电顺序为?
电解饱和食盐水时可能存在的副反应有哪些?
〔知识学习〕
完成活动与探究食盐思考
该装置的阴极区与阳极区分别的位置如何?阴阳极材料是否可以交换?
如何检验阳极产物?如何检验阴极产物?,本装置如何避免副反应发生?
观察图2-9石棉隔膜电解食盐水装置,分析其工作原理,阅读相应内容,思考该装置的缺点是什么?
利用上述方法电解食盐水时必须要进行粗盐的提纯原因是什么?,如何进行粗盐的提纯?请写出食盐的步骤,指出步骤的关键?
分析离子膜法电解槽的工作原理,其与隔膜法的不同有几点?改进在那里?
法拉第定律的内容是什么?
习题巩固:
1. 离子膜法制烧碱示意图如右图所示,2. 有关说法正确的是
A、a口进水 B、b口进精制饱和食盐水
C、c口出的是Cl—是由b口进入的 D、d口出的是H2
3. 从H+、Na+、Cu2+、Cl-、OH-、SO42-六种离子中恰当地组成电解质,4. 按下列要求进行电解.
⑴以碳棒为电极,5. 使电解质质量减小,6. 水量不7. 变进行电解,8. 则采用的电解质是
⑵以碳棒为电极,9. 使电解质质量不10. 变,11. 水量减小进行电解,12. 则采用的电解质是
⑶以碳棒为电极,13. 使电解质和水都减少且溶液的PH值降低;则采用的电解质是
14.
氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下:
依据上图,15. 完成下列填空:
(1)在电解过程中,16. 与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为 ,17. 与电源负极相连的电极附近,18. 溶液pH值 (选填:不19. 变.升高或下降)
(2)工业食盐含Ca2+.Mg2+等杂质。精制过程发生反应的离子方程式为 ,20. (3)如果粗盐中SO含量较高,21. 必须添加钡式剂除去SO,22. 该钡试剂可以是 (选填a.b.c,23. 多选扣分) A.Ba(OH)2 B.Ba(NO3)2 C.BaCl2
(4)为有效除去Ca2+.Mg2+.SO,24. 加入试剂的合理顺序为 (选填a,25. b,26. c多选扣分)
A.先加NaOH,27. 后加Na2CO3,28. 再加钡试剂 B.先加NaOH,29. 后加钡试剂,30. 再加Na2CO3
C.先加钡试剂,31. 后加NaOH,32. 再加Na2CO3
(5)脱盐工序中利用NaoH和NaCl在溶解度上的差异,33. 通过 .冷却. (填写操作名34. 称)除去NaCl
(6)在隔膜法电解食盐水时,35. 电解槽分隔为阳极区和阴极区,36. 防止Cl2与NaOH反应;采用无隔膜电解冷的食盐水时,37. Cl2与NaOH充分接触,38. 产物仅是NaClO和H2,39. 相应的化学方程式为
40.
某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,41. 用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,42. 通电时,43. 为使Cl2被完全吸收,44. 制得有较强杀菌能力的消毒液,45. 设计了如图的装置,46. 则对电源电极名47. 称和消毒液的主要成分判断正确的是
A.a为正极,48. b为负极;NaClO和NaClB.a为负极,49. b为正极;NaClO和NaCl
C.a为阳极,50. b为阴极;HClO和NaCl D.a为阴极,51. b为阳极;HClO和NaCl
52. 如图所示装置中,53. a、b都是惰性电极,54. 通电一段时间后,55. b极附近溶液呈蓝色。下列说法中正确的是
A.x是正极,56. y是负极 B.x是负极,57. y是正极
C.a极和Pt都有气泡产生 D.CuSO4溶液PH值保持不58. 变,59. U形管溶液PH值增大。
60.
如图8-61. 4,62. 当阴极增重2.16g时,63. 下列判断正确的是
A.[AgNO3]=0.08mol/L B.阳极产生112mL气体(标64. 况)
C.有1.204×1023个电子转移 D.反应中有0.02mol物质被氧化
65. 取500mL 4.84 mol/L的食盐水(ρ=1.18g/mL),66. 以石墨做电极电解,67. 在标68. 准状况下,69. 阳极上放出5600mL气体。若电解前后溶液的体积变化忽略不70. 计,71. 求:
(1)电解后溶液的PH值约是多少?(2)电解后食盐的物质的量浓度是多大?第四单元 有机高分子合成
[知识回顾]
什么是高分子化合物?高分子化合物结构上的几何形状有哪些分类?有机高分子化合物的基本性质有哪些?
蛋白质分子的一级结构、二级结构、三级结构对人体的生命活动有怎么的意义?
有哪些方法可以合成高分子化合物?
[知识学习]
问题组:
由小分子合成高分子成为聚合反应,其主要的方式有哪两种?
可以发生加聚反应的物质类型有哪些?
可以发生缩聚反应的物质类型有哪些?
1、 常见高分子形成的反应类型并分类举例
加聚反应
单烯、炔烃加成
单烯、炔烃的衍生物的加成:
二烯烃加成:
多种烯烃的混合加成:
[交流与讨论]
加聚反应产物特点及区分
[知识巩固]
下列物质可用于萃取溴水中的溴的是:
A、聚氯乙稀 B、聚1,3——丁二烯 C、聚乙炔 D、己烷
具有单双键交替长链(—CH=CH—CH=CH—CH=CH—CH=CH—)的高分子可能成为导电塑料,2000年诺贝尔化学奖授予从事该领域研究的三位科学家。下列高分子中,可能成为导电塑料的是
A.聚乙烯 B.聚丁二烯 C.聚苯乙烯 D.聚乙炔 答案:D
常见的橡胶有多种,合成橡胶是聚1,3-丁二烯,天然橡胶-甲基-1,3-丁二烯,丁苯橡胶是1,3-丁二烯与苯乙烯合成的,请写出由其单体合成高分子的化学方程式。将产物对照聚乙烯、聚氯乙稀等塑料制品,观察其结构上的区别。
答案:
nCH2=CH—CH=CH2CH2—CH=CH—CH2n(聚1,3-丁二烯)
nCH2=CH—CH2CH2—CHCH2n(天然橡胶)
混合型:
塑料的长链是饱和的,而橡胶的长链有双键存在,长链有双键为下一步将不同的链连接织成立体网状提供了可能,因此塑料一般是线性高分子,而橡胶一般是体型高分子,表现在性质上也是不同的。
以乙炔为主要原料可以合成聚合聚氯乙烯、聚丙烯和氯丁橡胶,请在图示空格中填写有关物质的结构简式,并写出①~⑦各步反应的化学方程式。
答案:
①CH≡CH+HCl→CH2=CHCl CH2=CHCl
②nCH2=CHCl→CH2—Hn CH2—Hn
③CH≡CH+HCN→CH2=CHCN CH2=CHCN
④nCH2=CHCN→CH2—n
⑤2CH≡CH→CH2=CH—C≡CH CH2=CH—C≡CH
⑥CH2=CH—C≡CH+HCl→CH2=CH—=CH2 CH2=CH—=CH2
⑦nCH2=CH—=CH2 →CH2—CH=—CH2n
用煤炭、电石、食盐和水,合成用于制造塑料薄膜、人造革、塑料管材和板材的聚氯乙烯(PVC)的合成路线。
(已知电石可发生如下反应:CaC2+2H2O→CH≡CH↑+Ca(OH)2)
现有两种烯烃:CH2=CH2和CH2=CR2(R为烃基),它们的混合物进行聚合反应后,产物中含:
①CH2—CH2n ②CHR—CHRn ③CH2—CH2—CH2—CR2n
④CH2—CH2—CHR—CHRn ⑤CH2—CR2 n
A.①⑤ B.②④ C.①③⑤ D.只有①
缩聚反应(用方程式表示)
(1) 酯化缩合
(2) 氨基酸缩合
(3) 酚醛树脂缩合
2、 高聚物单体的寻找方法:
判断聚合类型:碳链都是碳原子,一般是 反应产物,其单体(可以相同,也可以不同)为乙烯类型或1,3-丁二烯类型。如链上有:-O-、-NH-、--等官能团都是 反应产物。
若是加聚产物:找单体是在碳链两两(两个碳原子)断键,如链上有双键,则有四个碳原子断键(丁二烯结构)。例: CH2—CH==CH—CH2—CH2—CH2 ,其单体是乙烯(CH2=CH2)、丁二烯(CH2=CH-CH=CH2)。
①若链节中碳原子全部以单键结合,则链节中必含两个碳原子的结构。对应的单体必为乙烯类型(CH2==CH—C6H5,CH2==CH—CN,CH2==CH—Cl,CH2==CH—CH3,CH2==CH2)结构的单体。
②链节碳原子以单键、双键结合,则链节中必含四个碳原子的结构单元,对应的单体必然有1,3-丁二烯类型结构的单体,如CH2—CHCH2n
单体为CH2=CH—CH2。
若是缩聚产物:找单体时从官能团入手:-O-是酯找单体加氢原子和羟基,单体是酸和醇,-NH-是肽键找单体加氢原子和羟基,恢复成氨基和羧基。
若链节结构中,主链上是碳与碳原子形成碳链,则一般为加聚产物。
寻找单体:两个两个往前找,遇到单键断后合,碰到双键继续跑,断后四碳再组合。
【知识链接】
有机高分子化合物的基本性质是什么?
有机高分子化合物的基本性质有:
(1)溶解性 ,难溶或溶解较慢;
(2) 型高分子具有热固性,而 型高分子具有热塑性;
(3)高分子材料一般强度 ;
(4)高分子化合物一般不导电,是很好的电绝缘材料。
复杂单体聚合后形成的高分子链节可以不相同,如CH2=CH-CH3与共聚后形成的高分子链节有—CH2-CH2-—,—CH2-—CH2-等多种。
当知道高分子化合物的结构简式时,也可以推知其单体,推断过程与其生成过程进行逆向推断即可。
几种常见塑料的燃烧鉴别法
塑料名称 燃烧难易 离火后 火焰特点 燃烧情况 产色的气味
聚乙烯 易燃烧 继续燃烧 上端为黄色下端为蓝色 熔融、滴落 燃烧蜡烛的气味
聚氯乙烯 不易燃烧 熄灭 黄色、边缘带绝色、冒白烟 软化、能拉丝 氯化氢刺激味
酚醛塑料(电木) 极缓慢燃烧 熄灭 黄色、黑烟 膨胀、有裂纹、冒黑烟 甲醛刺激味和焦木味
聚四氟乙烯 不燃烧 / / / 氯化氢刺激气味
用点燃的方法,可以区别聚乙烯与聚氯乙稀,聚氯乙烯释放出刺激性气味气体。
聚乙烯塑料袋可用作食品袋,聚氯乙烯塑料袋不能盛放食品
练习:
在以下各对化合物中,可作为高分子化合物:CH2-CH(CH3)-CH2CH2n的单体是:
A、CH3-CH=CH2和CH2=CH-CH=CH2
B、CH2=CH=CH2和CH2=CH –CH2
C、CH3-CH2-CH=CH2和CH2=CH-CH3
D、CH2=CH2和CH2=CH-CH3
下列有机物作为单体能发生加聚反应的是:
A、CH3CH3 B、CH2=CH2 C、H——H D、答案:BD
有关高分子化合物性质描述不正确的是:
A、一般具有良好的绝缘性 B、均不溶于水,易溶于有机溶剂
C、均不耐热,受热后会熔化,改变原有形状 D、一般比同质量金属强度大第一单元 水的净化与污水处理
第1课时 生活用水的净化
高考资源网【学习目标】
1.了解天然水中所含的主要杂质成分,知道生活用水的要求与处理方法。
2.了解自来水生产的一般工艺流程,能用盐类水解反应解释水处理工艺中某些常见混凝剂净水的基本原理。
3.联系实际,了解水质污染状况、检测方法、净化处理情况,形成保护水资源的意识,感受化学科学在水资源保护、水处理方面的重要作用
【教学重点】
污水处理中主要的化学方法及其原理
【教学设计】
【引入】
播放一段水资源的现状视频。从这段视频中我们可以获得什么?
【学生】
1.水资源分布不均匀;
2.用水形势严峻;
3.水污染严重;
4.人类自身的认识程度不够;
5.其它……
【教师】
水是我们生活的必需,从现状看形势比较紧张,这有待于我们全民参与保护水的行动中来,非一朝一日所能解决,希望同学们能从自己身边的小事做起。那么什么样的水才可以饮用?如何将天然水变成我们的引用水?这一节课我们就来学习一下。
【学生】查阅自己已经获得的资料,展示了饮用水的标准:
1.为防止介水传染病的发生和传播,要求生活饮用水不含病原微生物。
2.水中所含化学物质及放射性物质不得对人体健康产生危害,要求水中的化学物质及放射性物质不引起急性和慢性中毒及潜在的远期危害(致癌、致畸、致突变作用)。
3.水的感官性状是人们对饮用水的直观感觉,是评价水质的重要依据。生活饮用水必须确保感官良好,为人民所乐于饮用。生活饮用水水质标准共35项。其中感官性状和一般化学指标15项,主要为了保证饮用水的感官性状良好;毒理学指标15项、放射指标2项,是为了保证水质对人不产生毒性和潜在危害;细菌学指标3项是为了保证饮用水在流行病学上安全而制定的。
【教师】
这是国家规定的生活饮用水的标准,有些地方我们还不能了解。但是对于第3条水质标准这一项中部分知识就和我们相关了。它常见的检测项目包括:水温、PH、导电率、固体悬浮物、溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)等。那么天然水中所含的杂质有哪些?
【学生】
阅读课本P2。
【教师】
大家已经很清楚的知道了天然水中常见的杂质,不同的杂质有不同的除杂方法。那么基本顺序怎样?
【学生】
净化顺序为先除去水中的固体杂质和悬浮物,然后消毒,最后除去水中的异味。
【教师】
回答的很好。先来看看如何除去水中的悬浮物和固体杂质?混凝剂是常见的除杂试剂,常见的有铁盐、铝盐。那么净化原理是怎样的呢?
【实验】
演示硫酸铝的净水实验(考虑时间关系,上课前就可以把净水剂放入混有泥土的水中)。
【教师】
在必修课本里面我们学习过氢氧化铁胶体净水的知识,谁能解释一下硫酸铝净水的原理。
【学生】
铝盐首先电离,以硫酸铝为例:Al2(SO4)3=2Al3++3SO42-
然后是铝离子的水解: Al3++3H2OAl(OH)3+3H+
生成的Al(OH)3呈胶状,。胶体是分散系中的一种,胶体粒子的直径介于溶液与浊液之间,它可以吸附水中的悬浮物,发生聚沉现象。达到净水的作用,因此常作净水剂来使用。
【教师】
其它的杂质如何去除?我们一起来看一下课本P3页的问题。
【学生】
分组讨论回答。
题1.除去H2S(有异味、有毒)、CH4(与氯气发生取代,生成含氯有机物);还要除去Ca2+、Mg2+(硬水的危害)
题2.天然水的杀菌消毒剂常见的有氯气、漂白粉精、臭氧、二氧化氯等强氧化剂杀菌消毒。
题3.我国目前主要是以氯气为主。Cl2+H2O=HCl+HClO,HClO有强氧化性,所以能够杀菌消毒。由于氯气自身有一定的危害,所以浓度不能过高。有时我们能够闻到漂白粉味就是氯气的气味。
题4.澄清透明的水不能保证没有有害离子和细菌,所以不能饮用;消毒后的自来水只能杀菌,对于离子起不了作用,也不能饮用;自来水煮沸是为了除去溶解在里面的氯气。
【教师】
最后我们还需要利用活性炭的吸附作用除去水中的异味。理论上的就是这三部分,在实际的净水过程是以此为基准,还要加上其它的一些设备。课本P4页有一个净水流程简图,我们可以看看,有机会可以实际考察一下。并做好相关记录。
【课题小结】
这一节课我们粗略的了解一下水-生命之源的部分知识,但相对于水资源困乏的我们而言,紧紧做到净化还不够。还需要我们身体力行起来,节约用水。如何节约用水呢?如何再生水呢?希望课后同学们好好的准备一下。
【板书】
生活用水的净化
生活用水净化的含义
天然水中所含的杂质
混凝剂
含义及常见物质
净水原理
常见消毒剂
自来水厂的生产流程
用心 爱心 专心第2单元 课时1化学是社会可持续发展的基础教学设计
一、学习目标
1.认识化学是现代科技发展的基础。
2.认识化学正在帮助人们认识并克服人类活动对环境产生的负面影响。能运用实例说明化学是环保事业的强大支柱,了解绿色化学的基本要求及其对社会可持续发展的重要意义;认同绿色化学对可持续发展的贡献,并初步形成绿色化学的理念。
3.能列举事实论述化学与科学、技术、社会的关系,认识化学是社会可持续发展的基础,增强社会责任感。
4.了解形成温室效应、光化学烟雾、酸雨、等的原因、危害及预防的相关措施。
二、教学重点及难点
重点:化学在环境保护中的作用与绿色化学的思想内涵;
难点:利用已有知识,以具体事例说明化学对现代科学技术的重要作用。
三、设计思路
本课内容分两个主题,主题1首先是让学生在回忆与讨论已学知识中与新兴学科及新技术相关的内容,并向学生展示科技的前沿,以体现化学对新科技发展的所起的重要作用。主题2则建立在学生回顾已有环境知识的基础上,在讨论中认识环境污染的预防(绿色化学)的相关知识与科学方法,从而逐步形成绿色化学的观念:
在化学与社会的可持续发展的关系上,主题1着重体现化学是如何促进社会的发展,而主题2则要说明化学在解决社会发展的可持续性上所起的作用。
四、教学过程
[导入]化学让我们创造了无以数计的物质财富,让人类快速地步入现代文明,而在当今世界,化学更是起着越来越重要的作用。它不仅促使了现代科技的发展,而当前社会所面临的能源、环境等问题的解决,更是离不开化学科学的支持。
[板书]一、现代科学技术的发展离不开化学
[介绍]化学在现代科技发展中的作用,主要体现于两个方面:(1)与新兴学科的交叉渗透,如生命、材料、环境、能源、地球、核科学等等。(2)为新技术的发展提供物质基础,如信息技术、生物技术、核科学与核武器技术、航空和导弹技术、激光技术、纳米技术等。
[交流与讨论] (ppt:2)
就教材所提新兴学科与新技术,请任选其中2-5项,根据结合你学过的知识,谈谈化学与它们的密切联系。
小组汇报
[总结](如:信息――半导体,光导纤维制取;生命――蛋白质分子、氨基酸、维生素等与生命有关物质结构、性质;材料――合成氨、合成橡胶、液晶、合金等;环境――二氧化硫排放、污水中重金属离子回收等。……)
(设计意图:让学生回顾已有的知识,从而主动构建起化学与这些新兴学科及新技术的初步联系,教师可以此作为后续教学的基础。)
[介绍]
结合图片介绍:(ppt:3-7)
单晶硅、光导纤维―― 信息;
(思考:人们是怎样从自然界的石英沙中获得单晶硅的?写出反应式)
形状记忆合金――生命、航天
(录像:形状记忆合金的性质实验)
贮氢合金――能源 ……
[活动与探究] (ppt: 8~9)
教材第100页:电路板的制作(分析原因,写出相关的化学方程式,并标出电子转移的方向和数目)
[小结]
化学是材料创新的龙头。只有掌握结构—性质—功能的关系以及合成和组装的化学过程,才能设计并合成新材料。美国Tatex大学福克斯教授在第13届国际化学教育会议上说:“化学是中心学科,化学在发展过程中使相关学科有了新的发现”。
化学的科技意义:(ppt:10)
人类生存──吃、穿、住、用、行,那一样都离不开物质;
社会发展──农业、工业、国防、医药、环境等,无不以物质为基础;
科技进步──现代科技的三大支柱,材料、信息与能源均以物质为支撑。
[过渡]科技的进步使社会得以快速地发展,但能源、环境等问题也成了人类的重大难题。化工曾对环境造成很大的影响,但环境的保护与治理更需要化学科学的支持。
[板书]二、解决环境问题需要化学科学
(ppt:11)
[思考] 结合自己的生存环境,你认为哪些物质的过量排放直接影响了我们的生活?
(如:二氧化硫、二氧化碳――燃料的燃烧等;氮的氧化物――汽车尾气等;生活污水……)
[交流与讨论]回顾二氧化硫、汽车尾气、过量的二氧化碳对环境的危害,讨论预防的措施。(ppt:12)
[总结]
物质 主要危害 预防
二氧化硫 有毒、酸雨 烟气脱硫:Ca(OH)2、氨水、Na2SO3(写出反 应的化学方程式或离子方程式)②化石燃料脱硫、气化、液化③改变能源结构
汽车尾气 光化学烟雾、酸雨、铅污染 ①汽车尾气处理装置:在催化剂作用下将NOx、CO转化为N2、CO2等(具体可参考本单元“参考资料”)②采用无铅汽油③开发利用新能源,如酒精、天然气、氢气等
二氧化碳 温室效应 制造全降解塑料:②设想:压缩后贮存于海底
[思考]
①你了解上述污染的治理方法吗?(不要求学生一一回答,能回忆用石灰治理酸雨影响的土壤既可)
②以上这种从源头上预防污染的方法的,与“先污染,等经济发展了再治理”的观点相比,有着哪些优越之处?(治理:无法恢复环境;难度大、成本高等)
[介绍]绿色化学思想(要点:①从源头上消除污染;②利用改进反应原理,实现对环境的零排放。――可参考本单元“参考资料”))
[问题解决]教材第102页
[总结与讨论] (ppt:12)
随着化学科学的发展,请你设想未来的化工将是怎样的状况?
(设计意图:让学生形成绿色化学的理念,激发对化学的热爱)
[练习] (ppt:13~14)
1.关于“绿色化学”的特点的概述错误的是( D )
A、采用无毒无害的原料,生产有利环保、人体健康和安全的产品
B、在无毒、无害的条件下反应,减少废物向环境排放
C、充分利用能源、资源,提高原子利用率,使原料的原子都成为产品
D、尽可能利用天然植物作为原料进行化工生产,产出绿色产品
2.臭氧的化学式是O3,在通常状况下是淡蓝色、有鱼腥臭味的气体。臭氧不稳定,一旦受热极易转化成O2,并放出大量的热,臭氧的氧化能力比氧气(O2)强得多。若将O2通过臭氧发生器,在无声放电的条件下,从臭氧发生器出来的O2中含有3%的O3 。
请回答以下问题:
① 带火星的木条伸入到盛有O3的集气瓶中,可以看到 现象。
② 写出在臭氧发生器中,O2转变为O3的化学方程式 ,氧气转变成臭氧的过程发生 变化(填“物理”或“化学”)。
③ 应采用哪些方法保护臭氧层?
[参考答案]①木条着火,且比氧气中燃烧更剧烈;②,化学
③严格执行环境保护法;废气处理后再排放;严禁使用“氟里昂”等致冷剂。
[结束语]化学对现代科技及环境问题解决中所发挥的作用,我们将在选修模块《化学与技术》、《化学与生活》继续学习与研究。化学必修模块内容的学习将要告一段落,而我们对于化学的学习还很初步。在选修的六个模块中,我们还有机会继续认识化学的价值、感受化学的魅力!
[作业]1.教材第103页“练习与实践”2-4题;
2.以水污染及预防为主题,分小组确定小课题,查阅相关资料并在班内交流。
回顾
事例
化学与现代科技
科学前沿
环境污染的预防
社会发展的可持续性
化学与社会的可持续发展
化学对社会发展的促进
nCH3CH─CH2
O
+ nCO2
催化剂
─O─CHCH2─O─CO─
[ ]n
CH3第三单元硫酸工业及铝的冶炼
〔知识回顾〕
写出接触法制硫酸的化学原理
思考加快固体和气体反应速率的方法?思考可以使二氧化硫充分转化成三氧化硫的方法
在合成氨气的实验中如何选择反应的条件?如何充分利用能量
请列举冶炼金属的工业方法?从原理上指出钠、镁、铝、铁、铜、银、金的冶炼方法,方法选择的依据是什么?
〔知识学习〕
工业制硫酸的三原理对应的三设备是什么?三原理是如何指导三设备的设计的?三设备的设计哪些方面考虑了速率因素?哪些方面考虑了平衡因素?哪些方面考虑了工业效益?
为何进行二氧化硫气体的净化?为什么不直接使用水来吸收三氧化硫?二氧化硫中含有三氧化硫如何除去?硫酸为什么不氧化还原性较强的二氧化硫?
9.
如何治理工业三废?
习题巩固:
在硫酸工业生产中,为了有利于SO2的转化,且能充分利用热能,采用了中间有热交换器的接触室(见下图。按此密闭体系中气体的流向,则在A处流出的气体为
A. SO2 B. SO3,O2 C. SO2, O2 D.SO2,SO3
硫铁矿高温下空气氧化产生二氧化硫:4FeS2+11O2→8SO2+2Fe2O3设空气中N2、O2的含量分别为0.800和0.200(体积分数,以下气体含量均用体积分数表示),试完成下列各题:
(1)1.00mol FeS2完全氧化,需要空气的体积(标准状况)为 L
(2)55L空气和足量FeS2完全反应后,气体体积(同温同压)变为 L
(3)用空气氧化FeS2产生的气体混合物中,O2的含量为0.0800,计算SO2的含量。
(4)设FeS2氧化产生的气体混合物为100L,其中O2为aL,SO2为bL。
① 写出a和b的关系式② 在右图中画出a和b的关系曲线(FeS2氧化时,空气过量20%)
说明:为方便作图,纵坐标用13b表示
工业上测量SO2、N2、O2混合气体中SO2含量的装置如下图;反应管中装有碘的淀粉溶液。SO2和I2发生的反应为(N2、O2不与I2反应):SO2+I2+2H2O→H2SO4+2HI
(1)混合气体进入反应管后,量气管内增加的水的体积等于 的体积(填写气体的分子式)。
(2)反应管内溶液蓝色消失卮,没有及时停止通气,则测得的SO2含量 (选填:偏高,偏低,不受影响)。
(3)反应管内的碘的淀粉溶液也可以用 代替(填写物质名称)。
(4)若碘溶液体积为VamL.,浓度为C mol·L-1,N2与O2的体积为VbmL(已折算为标准状况下的体积)。用C、Va、Vb表示SO2的体积百分含量为: 。
(5)将上述装置改为简易实验装置,除导管外,还需选用的仪器为. (选下列仪器的编号)。
a.烧杯 b.试管 c.广口瓶 d.容量瓶 e.量筒 f.单孔塞 g.双孔塞
(1)用含硫48%的硫铁矿为原料,用接触法制硫酸,如果原料的利用率为96%,硫酸的产率为90%30t硫铁矿能生产98%的硫酸多少吨?
(2)用含FeS290%的硫铁矿为原料,用接触法制硫酸,如果原料的利用率为96%,硫酸的产率为90%30t硫铁矿能生产98%的硫酸多少吨?
(3)用接触法制硫酸时,在吸收塔中用98%的浓硫酸1000g来吸收SO3,生成H2SO4·SO3,然后再稀释成98%的浓硫酸,可得98%的硫酸多少克?
在工业制取硫酸时,混合气体的组成是SO2占7%,O2占11%,N2占82%。将100体积的混合气体通入接触室反应后,在恢复到原来的温度和压强后导出气体的体积变为97.2体积,则SO2的转化率为 A、40% B、60% C、80% D、90%
在氧气中充分煅烧1g铁和硫组成的化合物,使其中的硫全部转化为SO3气体,然后又全部转化为硫酸,这些硫酸恰好被60mL0.5mol·L-1的NaOH溶液完全中和,则原化合物中硫的质量分数为
A、48% B、44% C、34% D、42.8%课题:镁和铝复习
教学目标:1.掌握镁的性质及工业提取。
2.掌握铝及铝化合物的性质和相互转化、铝的工业提取。
3.掌握Al(OH)3的相关计算。
教学过程:
一、重点知识归纳:
[例1] 将相同质量的镁条分别放在①O2 ②N2 ③空气 ④CO2中燃烧,将燃烧后所得的固体
产物按质量由小到大的顺序排列的是 ( )
A、②①③④ B、③②①④ C、④③②① D、②③①④
[例2]有两种金属的合金13g,与足量稀硫酸反应后,在标准状况下产生气体11.2L,则组
成该合金的金属可能是( )
A、Mg和Al B、Mg和Zn C、Fe和Zn D、Al和Fe
【小结1】(一)Mg 、Al的比较
Mg Al
原子结构示意图
物理性质 相同点
不同点
化学性质 与O2反应 空气中燃烧
非金属 Cl2
N2 --------
与水反应
与酸反应 盐 酸
浓硝酸
与碱反应
与氧化物反应
与盐溶液反应
用途 ①合金;②制造照明弹 ①铝热剂;②合金;③导线、电缆等
制取 MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaCl2 Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2OMgCl2 6H2O=== MgCl2+6H2O↑ MgCl2(熔融)===== Mg+Cl2↑ ①加NaOH溶液溶解: ②通CO2酸化: ③灼烧Al(OH)3: ④电解Al2O3:
[例3]下列离子方程式书写错误的是 ( )
A、铝粉投入到NaOH溶液中:2Al+2OH-=2AlO2-+H2↑
B、Al(OH)3溶于NaOH溶液中:Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
C、NaAlO2溶液中通入足量的CO2:2AlO2-+ CO2+3H2O= 2Al(OH)3↓+CO32-
D、Al2O3粉末溶于NaOH溶液中:Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O
【小结2】二、铝化合物的性质:
1、氧化铝(Al2O3):典型的两性氧化物,既能溶于强酸,又能溶于 。
与盐酸反应的离子方程式: 。
与氢氧化钠反应的离子方程式: 。
用途:(1)耐火材料(Al2O3熔点高)(2)冶炼金属铝
2、氢氧化铝Al(OH)3:典型的两性氢氧化物,既能溶于强酸,又能溶于强碱
与盐酸反应的离子方程式: 。
与氢氧化钠反应的离子方程式: 。
★3、Al3+、AlO2-、Al(OH)3之间的关系可用下式表示
写出上述反应的相关离子方程式:
① ②
③ ④
⑤ ⑥
4、硫酸铝钾:
(1)明矾:化学式KAl(SO4)2·12H2O(十二水合硫酸铝钾),无色晶体,易溶于水。
(2)明矾净水原理:明矾溶于水发生水解反应,生成Al(OH)3胶体,吸附水中的杂质,使 水澄清。
[练习1]不用其他试剂无法鉴别的一组溶液是 ( )
A、偏铝酸钠溶液和稀盐酸 B、硫酸钠溶液和氯化钠溶液
C、氯化铝溶液和氢氧化钠溶液 D、稀盐酸和碳酸钠溶液
*[练习2]用稀H2SO4、NaOH和Al为原料制取Al(OH)3, 有下列三种不同的途径:
甲:
乙:
丙:
若制取等量的Al(OH)3则
A、甲、乙消耗的原料同样多 B、乙消耗的原料最少
C、丙消耗的原料最少 D、三者消耗的原料同样多
*[练习3](1)100 mL 1 mol·L-1的AlCl3溶液与60 mL 6 mol·L-1的KOH溶液混合后,生成沉淀的质量是_______g。
(2)若在200 mL 0.5 mol·L-1的Al2(SO4)3溶液中加入2 mol·L-1的NaOH溶液,
可得到7.8 g Al(OH)3沉淀,则NaOH溶液的体积为_________mL或_________mL。
【课外练习】
1、既能与NaOH溶液反应,又能与H2SO4溶液反应的物质是( )
A.NaHCO3 B.Al(OH)3 C.NaHSO4 D.Na2CO3
2、在使溶液中的AlO2-完全转化成Al(OH)3,应选择的最好试剂是( )
A.H2SO4 B.HCl C.CO2 D.NH3·H2O
3、下列反应最后有沉淀生成的是( )
A.AlCl3溶液加过量NaOH溶液 B.NaAlO2溶液加过量盐酸
C.NaAlO2溶液通入过量CO2 D.石灰水通入过量CO2
4、一块镁铝合金溶于稀盐酸后,加入过量氢氧化钠溶液,此时溶液中存在:( )
A.MgCl2 B.AlCl3 C.NaAlO2和NaCl D.Mg(OH)2和Al(OH)3
5、下列关于Al(OH)3的性质的叙述错误的是( )
A、Al(OH)3 是难溶于水的白色沉淀 B、Al(OH)3 能吸附水中的悬浮物
C、Al(OH)3 能溶于氨水 D、Al(OH)3属于两性氢氧化物
6、把Ba(OH)2溶液滴入明矾溶液中,使SO42-全部转化为BaSO4沉淀,此时铝元素的主要存在形式是( )
A、Al3+ B、Al(OH)3 C、AlO2- D、Al3+和Al(OH)3
7、将表面已完全钝化的铝条,插入下列溶液中,不会发生反应的是( )
A.稀硝酸 B.稀盐酸 C.硝酸铜 D.氢氧化钠
8、某些化学试剂可用于净水。水处理中使用的一种无机高分子混凝剂的化学式可表示为
[Al2(OH)nClm·yH2O]X ,式中m等于( )
A.3-n B.6-n C.6+n D.3+n
9、铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应,当两个反应放出的气体在相同状况下体
积相等时,反应中消耗的HCl和NaOH物质的量之比为( )
A.3:1 B.2:1 C.1:1 D.1:3
*10、在NaAlO2溶液中,通入amolHCl气体,生成bmol沉淀后,又通入cmolHCl气体时,
沉淀恰好溶解,则原NaAlO2溶液中含NaAlO2的物质的量是( )
A. mol B.mol C. mol D.cmol或mol
*11、有一块Al—Fe合金, 溶于足量的盐酸中, 再用过量的NaOH溶液处理, 将产生的沉
淀过滤、洗涤、干燥、灼热, 完全变成红色粉末与原合金质量恰好相等, 则合金中铝的
质量分数为( )
A、70% B、47.6% C、52.4% D、30%
12、在H2SO4酸化过的Al2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液,生成沉淀W(g)与所加NaOH溶液体
积V的关系如图,其中正确的是( )
*13、将钠、镁、铝各0.3 mol分别放入100 mL 1mol·L-1的盐酸中,同温同压下产生的气
体体积比是( )
A、1︰2︰3 B、6︰3︰2 C、3︰1︰1 D、1︰1︰1
14、铝土矿中常含有少量的SiO2和Fe2O3,写出实验室由铝土矿制取纯净Al2O3时需加入的试剂和反应方程式:
(1)加 过量,过滤除去 沉淀,方程式为 ,
.
(2)加 过量,过滤除去 ,方程式为 ,
.
(3)通入 过量,过滤得到 ,方程式为 .
(4)煅烧 可以得到纯净的Al2O3,方程式为 .
**15、为确定某铝热剂(含氧化铁和铝)的组成,分别进行下列实验。
⑴ 若取a g样品,向其中加入足量的NaOH溶液,测得生成的气体(标准状况,下同)体
积为b L。反应的化学方程式是 。样品中铝的质量
是 g。
⑵ 若取a g样品将其点燃,恰好完全反应,该反应的化学方程式是:______________________________,氧化铁和铝的质量比是_______________。
⑶ 待⑵中反应产物冷却后,加入足量盐酸,测得生成的气体体积为c L,该气体与⑴中所得气体的体积比c: b=__________________。
16、(1)向100 mL 0.2 mol·L-1的Al2(SO4)3溶液中加入130mL 1mol·L-1的NaOH溶液,求生成Al(OH)3沉淀的质量是多少
(2) 向上述的Al2(SO4)3溶液中加入1mol·L-1的NaOH溶液,生成沉淀的质量为0.78 g,求所加NaOH溶液的体积为多少?
通电
HCl
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3
用心 爱心 专心专题2 化学反应与能量变化第三单元 化学能与电能的转化2-3-3电能转化为化学能
[教学目标]
1.通过实验探究,认识电能可以转化为化学能,初步认识电解池的构造和电解原理。
2.通过电能转化为化学能的实例,了解电解的重要应用。感悟电解在生活生产中的重要性。
[教学重、难点]电解池的构造和电解原理
[教学过程]
[小组交流]在我们已学过的化学课程里,用电解反应来制取新物质的例子
[板书]一、电解反应实例
[讨论]在生活生产中用到电解的实例。
介绍:电解的应用
(1)氯碱工业:电解食盐水,阳极产生氯气,阴极产生氢气和氢氧化钠溶液。
(2)熔融电解:制活泼金属以及难熔金属。
(3)电镀:金属表面装饰工艺。
(4)电解水:饮用水电解分离,碱性离子水:饮用、医疗、食物清洗浸泡、灌溉、酸性离子水:消毒、美容、烹调、器皿清洗。多用途电解水氢气环保安全灶。制氧机。
(5)电解精炼:获得高精度的金属。
[提问]以上电解时发生了怎样的能量转化?——引入课题
[讨论]在电解水的过程中,电能如何转化为化学能 被电解的物质如何转化为生成物
[提问](1)纯水中有哪些微粒?
(2)H2是怎么产生的 O2又是如何产生的?
(3)在接通电源时,微粒如何运动?
[观察与思考]在电解过程中,电能如何转化为化学能 被电解的物质如何转化为生成物 ——用石墨做电极,电解饱和氯化铜溶液
[想一想]产物可能是什么 如何验证
[演示实验]部分现象视频放大。
[动画]电解氯化铜溶液微观模拟,分析:通电前后溶液中阴、阳离子的运动情况;电极上发生的反应。
[板书]二、电解原理
1、电解池:将电能转化为化学能的装置。
2、电极反应
阴极,与负极相连。得电子,发生还原反应。
阳极,与正极相连。失电子,发生氧化反应。
3、电子运动
4、形成条件
(1)外接直流电源
(2) 2个电极(阴阳两极)
(3)电解质溶液(或 熔化的电解质)
(4) 形成闭合回路
[练习1]写出下列装置中的电极反应式,并注明反应类型。
[归纳]注意:分析电解反应的一般思路
明确溶液中存在哪些离子——通电后阴极和阳极附近有哪些离子——根据阴极还原阳极氧化判断反应产物
[归纳、板书]三、原电池和电解池的比较
[思考]
1、写出各“电解反应实例”的电极反应方程式。
2、为什么电解熔融氯化钠和氯化钠溶液的产物不同?
硫酸铜溶液
石墨
石墨
硫酸铜溶液
铁棒
石墨《化学与技术》教学指导
一、编写特点
《化学与技术》是在学生学习化学必修1、化学必修2后文科学生的二个选修模块之一,或作为高中文、理科学生的ⅠB选修模块。
《化学与技术》在必修课基础上帮助学生了解化学在工农业生产等方面的应用、对技术创新的影响,更深刻地了解化学与人类生活、科学技术进步和社会发展的关系,以提高他们的化学科学素养。该模块以化学知识为基础,介绍化学在自然资源开发利用、材料制造和工农业生产和环境保护事业中的作用,使学生能运用所学知识对化学有关的一系列技术问题作出合理的分析,强化应用意识和实践能力。
课程标准中《化学与技术》模块的认知性目标要求分析
由课程标准可知,本模块认知性目标要求中,“知道、列举、描述、说出、认识、了解”等认知性学习目标要求的内容占89.5%,“说明、评价”等认知性学习目标要求较高的内容只占约10.5%,由此可见《化学与技术》学习目标的总体水平要求体现基础性。
普通高中化学课程标准中对《化学与技术》模块的内容标准概括为:通过本课程的学习,学生应主要在以下几个方面得到发展:
1、了解化学在工农业生产中的具体应用,认识化学工业在国民经济发展中的地位;
2、认识化学科学发展对技术进步的促进作用,强化技术意识;
3、形成自然资源综合利用、废旧物资再生利用的观念;
4、通过调查、分析和讨论交流等途径认识实际化工生产技术问题的复杂性,增强创新意识。
技术和科学都是人类文明发展的强大动力。科学与技术的目的完全不同。科学是研究自然界中的事物是如何发生和发挥作用的。而技术却是为了满足人类的各种需要和解决实际问题而对自然界所进行的改变或调整。
技术不仅包括生产制备、加工、维修、营销的技巧,还包括研究和设计。技术所涉及的问题是具体化、操作化的,它与科学的抽象化、理论化是紧密结合在一起的。科学与技术是相互依赖、相互促进的。
技术:人类在利用自然和改造自然的过程中积累起来并在生产劳动中体现出来的经验和知识,也泛指其他操作方面的技巧。
——现代汉语词典对技术的定义
教材在较为宽阔的生产技术背景下,提出化学与技术的若干具体问题,学生将运用实验探究、调查访问、查阅资料、交流讨论等方式认识与化学原理相关的技术与人类的生活、社会发展的密切关系和重要作用,激发了解化学技术的兴趣。
技术发展的两种主要模式:
①依靠偶然发现和实践经验的积累,如制陶、铁的冶炼、青铜(合金)冶炼技术。人们不自觉地应用化学原理和化学过程。
②以科学(化学)为基础的技术
在自然资源的开发利用,材料加工,化肥、农药、医药的生产,环境保护等工农业生产的许多领域,化学原理和方法成为技术进步的核心力量。
教材用6个专题、20个单元来讨论化学与技术中的有关问题:
1、水处理与海水淡化技术;
2、化学品制造(合成氨、氯碱工业、硫酸制造工业、镁铝的冶炼);
3、有机化合物(有机药物、合成洗涤剂、纤维素、高分子材料)的合成、制备;
4、材料表面处理、材料组成与性能的优化、复合材料的制造;
5、土壤酸碱性的测定、土壤改良、化肥的生产与使用、无土栽培技术与营养液的配制、化学农药的发展;
6、环境污染的化学防治与绿色化学生产工艺等。
《化学与技术》的体系
以“资源利用→加工技术→ 环境保护”为线索,重点选取“水处理技术”、“无机化工”、“药物制备”、“材料加工”、“农业现代化”、“环境治理”等课题构建教学内容。
二、教学建议解读
1、《化学与技术》模块以资源利用、材料制造、工农业生产中的化学问题为线索,介绍化学知识及其应用。教学中一方面要重视化学基础知识、基本技能的教学,不能单纯介绍生产过程和技术;另一方面也要突出化学知识在生产技术发展和更新中的应用和作用,增强学生的技术意识,如介绍合成氨,要帮助学生理解化学反应速率与化学平衡原理在合成氨条件选择中的应用,也要让学生了解在实际生产中保证生产条件的技术关键。
2、要联系真实的生产实际,深入浅出地介绍与化学有关的技术问题,不要只是简单、机械地讲述化工生产的过程与技术知识。在教学过程中要让学生感受到实际化工生产技术问题的复杂性,体会到从化学原理到实际生产过程所需要的各种技术,需要人们应用原理知识通过实验、生产实践的摸索和研究,对技术进行不断的改进、创新和发展,最终达到较好的经济效益。
教师要结合课程内容,充分利用当地各种有利条件,组织学生参观、访问、调查、讨论等实践活动,如本省的巨化、镇海炼化等大型化工企业中的合成氨车间、硫酸车间、氟化学车间、炼油装置,杭州的四堡、七格污水处理厂,本地的自来水厂,印染、制药、塑料等化工企业,环保、质检等部门,使学生有机会接触实际问题,综合运用所学的知识来认识生产生活中与化学有关的技术问题。条件不具备的,也可让学生观看相关的影像资料或图片,或从网络中去查找(也可由教师从网络中下载)。
3、要重视设计和组织化学实验、调查访问、资料阅读、问题讨论等多种学习活动,让学生在活动中得到体验和乐趣,在活动中思考、学习。要注意运用模型、多媒体影像资料、图片和动画,把较为复杂、抽象的生产过程、生产工艺形象化、通俗化,减少学生学习的困难。利用化学实验,帮助学生体会重要的生产工艺原理,如硬水软化、电解、电镀、催化氧化、化学腐蚀、有机合成反应等化学原理的学习,都要尽量让学生动手实验或观看演示。
4、研究和运用化学原理以降低工农业生产中的能耗,减少环境污染,发展绿色化学工艺是生产技术改进与发展的重要课题。在教学中要十分注意培养学生的绿色化学观念和环境保护意识。如在学习硫酸工业生产知识时要介绍硫酸工业的三废处理;在学习合成氨生产时要介绍联碱工艺;介绍合成洗涤剂时,可说明为什么要使用无磷洗涤剂的原因;学习纤维素利用的有关知识时,应联系造纸厂污水对环境的影响及污水排放前的处理的重要性。
5、《化学与技术》是与生产生活实际密切联系的学习模块。在教学过程中,要注意帮助学生学会发现生产生活中有意义的化学问题;帮助学生学会通过观察、调查收集有关数据,并对数据加以科学地处理;帮助学生通过学习、实验、讨论提高分析、解决问题的能力。要求学生能通过实验事实的归纳揭示化学变化规律,能应用化学知识对生产生活中有关化学技术的简单问题作出合理的解释和说明。如教材中要求学生调查水资源问题,进行资料分析。这一课题的学习不仅要帮助学生认识、理解解决水资源紧缺、防止水体污染的紧迫性和重要性,还要帮助学生认识当今世界水资源开发、利用中存在的主要问题,了解人们怎样研究、探索解决这些问题的方法,了解化学科学在解决水资源问题中可以起到什么作用,鼓励学生结合本地的实际情况,提出自己的看法。
6、化工生产的技术处于不断的改革、创新中,新技术、新观念层出不穷,教师要注意收集新的信息、资料,补充、更新教学内容,也要注意引导学生从生产实际中学习、了解化学学科在各个领域的应用和发展前景。例如,氯碱工业的食盐水电解工艺,从20世纪80年代以来,隔膜电解工艺已逐渐被离子膜电解工艺替代。在介绍食盐水电解时,应当介绍先进的离子膜电解工艺。
7、《化学与技术》模块的内容中,有许多反映化学科学社会价值、化学科学促进现代科学技术发展的具体、生动的事例,也有反映由于人类不正确地运用科学和技术成果而产生负面影响的事例,说明了正确看待和运用化学科学技术的重要性。教材中还通过一些事例,说明学习和掌握生产技术,需要有扎实的化学知识和较高的科学素养。例如,氨、尿素合成工艺的发明和改进对农业生产的发展和粮食增产的重大作用,纤维素的化学加工解决了人们的穿衣问题,镁铝的冶炼、有机高分子材料的合成都大大加快了人类社会发展的进程。化学创造了人类文明。在化工生产中有时也会给环境带来污染。但最终依靠化学技术能够解决环境污染。绿色化学意味着人类社会的可持续发展。在教学中让学生认识到人与自然和谐相处对社会可持续发展的重要性,认识到将要从事的职业所必备的知识和科学素养,培养学生对自然和社会的责任感。
专题1的主要内容及知识结构
课标要求:
1、知道化学在水处理中的应用。
2、了解海水的综合利用,认识化学科学发展对自然资源利用的作用。
教学方法建议
①按P5“调查研究”栏目,根据提纲撰写调查报告。
②完成实验1-1-1 明矾的净水作用,了解明矾净水原理,初步了解一般混凝剂的净水作用。
③收集海水综合利用资料,讨论科学技术对促进生产力发展所起的作用、资源的循环利用、环境的源头治理对可持续发展的意义。
④完成实验1-2-1 用离子交换树脂软化硬水、了解离子交换法软化硬水的基本原理,并能测定水的总硬度。
专题2的主要内容及知识结构
课标要求:
1、了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义,认识催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。
2、了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类和发展概况。
3、举例说明金属材料的特点,了解有关的生产原理。
教学方法建议
①收集煤、水等资源综合利用的资料。
②参观合成氨厂或观看有关的影像资料片了解生产过程、原料利用率、能耗和成本核算,撰写观察报告。联系化学2(专题2)化学反应与能量转化,讨论如何应用化学平衡移动原理、化学反应速率因素影响,选择提高合成氨转化率的生长条件。
③硫酸工业着重介绍沸腾炉,接触室和吸收塔三个生产设备,介绍沸腾炉时主要从提高燃烧速率和燃烧完全程度来理解。介绍接触室时,可应用化学平衡原理,理解控制生产条件对二氯化硫转化率的作用、热交换器的作用,以及如何防止催化剂中毒。在介绍吸收塔时应介绍逆流原理。
④镁和铝的冶炼是从自然资源中提取、冶炼金属。教学中要结合化学1所学的相关知识,联系工业生产实际作适当的拓宽,如金属的冶炼要依据它们在自然界的存在状态和金属的活动性,相应地采用热分解法、热还原法和电解法,并在交流讨论中启发学生关注镁、铝的提取冶炼过程中怎样控制反应条件,保证生产顺利进行,使学生领略到反应条件控制的重要性与条件的控制方法。
⑤完成实验2-2-1 电解饱和食盐水,模拟实验了解石棉隔膜电解槽原理。
专题3的主要内容及知识结构
课标要求
1、通过调查讨论煤、石油和天然气等综合利用的最新进展;
2、了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类和发展概论;
3、通过实例了解精细化工产品的生产特点,知道精细化工在社会发展中的作用;
4、举例说明高分子合成材料和其他新材料的特点,了解有关的生产原理。
教学方法建议
①收集资料,煤、石油、天然气等资源的综合利用。
②结合化学2有机化学专题的基本知识,介绍有机药物制备;肥皂、合成洗涤剂的生产,纤维素化学加工以及有机高分子合成技术。
③完成实验2-1-1 试验苯酚的性质,初步了解探究有机物性质的一般方法。
④对市场上常见洗涤剂的调查研究,让学生体验商品市场的调查过程。
⑤完成实验3-3-1 试验纤维素水解。
⑥完成实验3-4-1 比较纸尿布在不同条件下的吸水性,了解高分子吸水材料的性能、用途,理解吸水、保水原理。
专题4的主要内容及知识结构
课标要求
1、讨论社会发展和科技进步对材料的要求,认识化学对材料科学发展的促进作用;
2、举例说明金属材料、无机非金属材料、复合材料和其他新材料的特点,了解有关的生产原理;
3、举例说明用化学方法进行金属材料表面处理的原理;
4、收集我国现代材料研究和材料工业发展情况的资料,认识新材料的发展方向。
教学方法建议
①回顾化学1 专题2:从海水中获得的化学物质,专题3:从矿物到基础材料的内容。
②参观金属材料、无机非金属材料或高分子材料的生产、加工企业(或观看影碟),收集有关资料,撰写有关科学小品。
③完成实验4-1-1 铝的阳极氧化,理解铝表面氧化膜对铝的保护作用及利用电解原理对金属表面的处理方法,有条件可做“钢铁的发蓝”和“简易电镀”的实验。
④完成实验4-2-1 纳米铁粉的制取和性质的实验,了解纳米材料与普通物质的差异。
专题5的主要内容及知识结构
课标要求
通过典型事例了解化学肥料、农药、植物生长调节剂和除莠剂及其发展趋势。
教学方法建议
①采取分组、分内容进行自主学习,通过查阅资料,调查当地农业生产情况,如土壤的酸碱度,农药、化肥的使用情况,在教师指导下进行交流讨论,培养学生自主学习和独立思考能力,增强团队意识和合作精神,增强社会责任感。
②完成实验5-1-1 测定学校附近农田、土壤的pH,让学生了解土壤酸碱度的测量方法,认识土壤酸碱性对农作物生长的影响。
③完成实验5-2-1 评价钾肥对土壤酸碱性的影响,了解不同钾肥对土壤的酸碱性的不同影响。
④完成实验5-3-1 营养液配制与无土栽培实验,使学生学会营养液的配制,了解无土栽培的具体过程。
专题6的主要内容及知识结构
课标要求
以废旧塑料的再生利用为例,认识化学对废旧物资再生与综合利用的作用,讨论其可能的途径。
教学方法建议
①在化学2中已了解绿色化学思想的基础上,指导学生通过调查、分析和交流讨论等途径认识资源的循环利用、能源的优化应用、环境的源头治理对可持续发展的意义,提高学生的实践能力、应用知识的能力,培养他们的社会责任感。
②有条件可组织学生参观垃圾填埋场、垃圾发电厂、农村沼气池,或者利用挂图、从网络下载有关资料和图片。
③通过“问题解决”栏目中提供的方法,书写煤脱硫处理的有关化学方程式,理解各种脱硫技术的化学原理。
④完成实验6-1-1 探究聚苯乙烯的解聚,注意选用适宜的聚苯乙烯废塑料样品。
海水淡水技术(蒸馏法、电渗析法、反渗析法、冷冻法)
海水淡化的概念
硬水软化
暂时硬度和永久硬度
天然水中钙、镁离子的作用
污水的处理
生活用水的净化
水质净化和污水处理的必要性
水质净化和污水处理的必要性
水的净化与
污水处理
生活用水的净化
污水的处理
天然水中钙、镁离子的作用
多样化的水
处理技术
暂时硬度和永久硬度
硬水软化
硬水软化
海水淡化的概念
海水淡化
海水淡水技术(蒸馏法、电渗析法、反渗析法、冷冻法)
合成氨条件的选择(化学平衡原理的应用)
合成氨生产工艺
氨气的利用-合成氨
固氮催化剂的研究
食盐水的电解原理
海盐的利用-氯碱生产工艺
食盐水电解工艺
法拉第电解定律
氯碱工业产品的用途
自然资源利用技术
接触法制硫酸的化学原理
硫酸生产工艺
硫酸的生产原理与工艺
硫酸工业的三废处理
金属冶炼的原理
氯化镁的提取
镁、铝的冶炼
从海水中提取金属镁
氯化镁的电解
电解铝的原理
有机药物重要性
阿司匹林发展史和合成路线
有机药物制备
有机药物的制备
去污原理和表面活性剂
合成洗涤剂的生产
十二烷基苯磺酸钠的生产
洗涤剂中辅助成分
让有机反应为人类造福
纤维素的利用
纤维素的化学加工
纤维素的水解
纤维素酯的制造和利用
天然橡胶和合成橡胶
有机高分子合成
合成树脂和塑料
高分子吸水材料
金属的表面处理(铝的阳极氧化、钢铁发蓝、电镀)
材料的加工处理
腐蚀加工技术、氟化氢蚀刻玻璃、电络板的制作、光刻技术
改变材料组成(合金、硅酸盐 材料和特种陶瓷)
提高材料的纯度(单晶硅、二氧化硅、光纤)
材料组成的优化
材料加工与性能优化
纳米材料
复合材料的组成
常见复合材料的制造(钢筋混凝土、搪瓷)
复合材料的制造
复合材料的主要品种(树脂基、金属基、陶瓷基复合材料)
土壤的酸碱性和pH
土壤酸碱性的改良
土壤酸碱性的改良
化肥的作用
化肥生产与合理使用
氮、磷、钾肥的特点和制取
无土栽培的原理
为现代农业技术添翼
无土栽培的实验方法
无土栽培技术
无土栽培的方式
农药的作用
化学农药的发展
农药的发展历史
废弃物的资源化
煤的脱硫处理
垃圾分类处理
环境污染的化学防治
固体废弃物处理
城市垃圾的无害处理
农业废弃物处理(冶金生产)
从污染防治到绿色化学
绿色化学的含义与基本原则
原料绿色化
绿色化学
催化剂绿色化
绿色化学工艺
溶剂绿色化
产品绿色化《化学与技术》教学指导
一、编写特点
《化学与技术》是在学生学习化学必修1、化学必修2后文科学生的二个选修模块之一,或作为高中文、理科学生的ⅠB选修模块。
《化学与技术》在必修课基础上帮助学生了解化学在工农业生产等方面的应用、对技术创新的影响,更深刻地了解化学与人类生活、科学技术进步和社会发展的关系,以提高他们的化学科学素养。该模块以化学知识为基础,介绍化学在自然资源开发利用、材料制造和工农业生产和环境保护事业中的作用,使学生能运用所学知识对化学有关的一系列技术问题作出合理的分析,强化应用意识和实践能力。
课程标准中《化学与技术》模块的认知性目标要求分析
由课程标准可知,本模块认知性目标要求中,“知道、列举、描述、说出、认识、了解”等认知性学习目标要求的内容占89.5%,“说明、评价”等认知性学习目标要求较高的内容只占约10.5%,由此可见《化学与技术》学习目标的总体水平要求体现基础性。
普通高中化学课程标准中对《化学与技术》模块的内容标准概括为:通过本课程的学习,学生应主要在以下几个方面得到发展:
1、了解化学在工农业生产中的具体应用,认识化学工业在国民经济发展中的地位;
2、认识化学科学发展对技术进步的促进作用,强化技术意识;
3、形成自然资源综合利用、废旧物资再生利用的观念;
4、通过调查、分析和讨论交流等途径认识实际化工生产技术问题的复杂性,增强创新意识。
技术和科学都是人类文明发展的强大动力。科学与技术的目的完全不同。科学是研究自然界中的事物是如何发生和发挥作用的。而技术却是为了满足人类的各种需要和解决实际问题而对自然界所进行的改变或调整。
技术不仅包括生产制备、加工、维修、营销的技巧,还包括研究和设计。技术所涉及的问题是具体化、操作化的,它与科学的抽象化、理论化是紧密结合在一起的。科学与技术是相互依赖、相互促进的。
技术:人类在利用自然和改造自然的过程中积累起来并在生产劳动中体现出来的经验和知识,也泛指其他操作方面的技巧。
——现代汉语词典对技术的定义
教材在较为宽阔的生产技术背景下,提出化学与技术的若干具体问题,学生将运用实验探究、调查访问、查阅资料、交流讨论等方式认识与化学原理相关的技术与人类的生活、社会发展的密切关系和重要作用,激发了解化学技术的兴趣。
技术发展的两种主要模式:
①依靠偶然发现和实践经验的积累,如制陶、铁的冶炼、青铜(合金)冶炼技术。人们不自觉地应用化学原理和化学过程。
②以科学(化学)为基础的技术
在自然资源的开发利用,材料加工,化肥、农药、医药的生产,环境保护等工农业生产的许多领域,化学原理和方法成为技术进步的核心力量。
教材用6个专题、20个单元来讨论化学与技术中的有关问题:
1、水处理与海水淡化技术;
2、化学品制造(合成氨、氯碱工业、硫酸制造工业、镁铝的冶炼);
3、有机化合物(有机药物、合成洗涤剂、纤维素、高分子材料)的合成、制备;
4、材料表面处理、材料组成与性能的优化、复合材料的制造;
5、土壤酸碱性的测定、土壤改良、化肥的生产与使用、无土栽培技术与营养液的配制、化学农药的发展;
6、环境污染的化学防治与绿色化学生产工艺等。
《化学与技术》的体系
以“资源利用→加工技术→ 环境保护”为线索,重点选取“水处理技术”、“无机化工”、“药物制备”、“材料加工”、“农业现代化”、“环境治理”等课题构建教学内容。
二、教学建议解读
1、《化学与技术》模块以资源利用、材料制造、工农业生产中的化学问题为线索,介绍化学知识及其应用。教学中一方面要重视化学基础知识、基本技能的教学,不能单纯介绍生产过程和技术;另一方面也要突出化学知识在生产技术发展和更新中的应用和作用,增强学生的技术意识,如介绍合成氨,要帮助学生理解化学反应速率与化学平衡原理在合成氨条件选择中的应用,也要让学生了解在实际生产中保证生产条件的技术关键。
2、要联系真实的生产实际,深入浅出地介绍与化学有关的技术问题,不要只是简单、机械地讲述化工生产的过程与技术知识。在教学过程中要让学生感受到实际化工生产技术问题的复杂性,体会到从化学原理到实际生产过程所需要的各种技术,需要人们应用原理知识通过实验、生产实践的摸索和研究,对技术进行不断的改进、创新和发展,最终达到较好的经济效益。
教师要结合课程内容,充分利用当地各种有利条件,组织学生参观、访问、调查、讨论等实践活动,如本省的巨化、镇海炼化等大型化工企业中的合成氨车间、硫酸车间、氟化学车间、炼油装置,杭州的四堡、七格污水处理厂,本地的自来水厂,印染、制药、塑料等化工企业,环保、质检等部门,使学生有机会接触实际问题,综合运用所学的知识来认识生产生活中与化学有关的技术问题。条件不具备的,也可让学生观看相关的影像资料或图片,或从网络中去查找(也可由教师从网络中下载)。
3、要重视设计和组织化学实验、调查访问、资料阅读、问题讨论等多种学习活动,让学生在活动中得到体验和乐趣,在活动中思考、学习。要注意运用模型、多媒体影像资料、图片和动画,把较为复杂、抽象的生产过程、生产工艺形象化、通俗化,减少学生学习的困难。利用化学实验,帮助学生体会重要的生产工艺原理,如硬水软化、电解、电镀、催化氧化、化学腐蚀、有机合成反应等化学原理的学习,都要尽量让学生动手实验或观看演示。
4、研究和运用化学原理以降低工农业生产中的能耗,减少环境污染,发展绿色化学工艺是生产技术改进与发展的重要课题。在教学中要十分注意培养学生的绿色化学观念和环境保护意识。如在学习硫酸工业生产知识时要介绍硫酸工业的三废处理;在学习合成氨生产时要介绍联碱工艺;介绍合成洗涤剂时,可说明为什么要使用无磷洗涤剂的原因;学习纤维素利用的有关知识时,应联系造纸厂污水对环境的影响及污水排放前的处理的重要性。
5、《化学与技术》是与生产生活实际密切联系的学习模块。在教学过程中,要注意帮助学生学会发现生产生活中有意义的化学问题;帮助学生学会通过观察、调查收集有关数据,并对数据加以科学地处理;帮助学生通过学习、实验、讨论提高分析、解决问题的能力。要求学生能通过实验事实的归纳揭示化学变化规律,能应用化学知识对生产生活中有关化学技术的简单问题作出合理的解释和说明。如教材中要求学生调查水资源问题,进行资料分析。这一课题的学习不仅要帮助学生认识、理解解决水资源紧缺、防止水体污染的紧迫性和重要性,还要帮助学生认识当今世界水资源开发、利用中存在的主要问题,了解人们怎样研究、探索解决这些问题的方法,了解化学科学在解决水资源问题中可以起到什么作用,鼓励学生结合本地的实际情况,提出自己的看法。
6、化工生产的技术处于不断的改革、创新中,新技术、新观念层出不穷,教师要注意收集新的信息、资料,补充、更新教学内容,也要注意引导学生从生产实际中学习、了解化学学科在各个领域的应用和发展前景。例如,氯碱工业的食盐水电解工艺,从20世纪80年代以来,隔膜电解工艺已逐渐被离子膜电解工艺替代。在介绍食盐水电解时,应当介绍先进的离子膜电解工艺。
7、《化学与技术》模块的内容中,有许多反映化学科学社会价值、化学科学促进现代科学技术发展的具体、生动的事例,也有反映由于人类不正确地运用科学和技术成果而产生负面影响的事例,说明了正确看待和运用化学科学技术的重要性。教材中还通过一些事例,说明学习和掌握生产技术,需要有扎实的化学知识和较高的科学素养。例如,氨、尿素合成工艺的发明和改进对农业生产的发展和粮食增产的重大作用,纤维素的化学加工解决了人们的穿衣问题,镁铝的冶炼、有机高分子材料的合成都大大加快了人类社会发展的进程。化学创造了人类文明。在化工生产中有时也会给环境带来污染。但最终依靠化学技术能够解决环境污染。绿色化学意味着人类社会的可持续发展。在教学中让学生认识到人与自然和谐相处对社会可持续发展的重要性,认识到将要从事的职业所必备的知识和科学素养,培养学生对自然和社会的责任感。
专题1的主要内容及知识结构
课标要求:
1、知道化学在水处理中的应用。
2、了解海水的综合利用,认识化学科学发展对自然资源利用的作用。
教学方法建议
①按P5“调查研究”栏目,根据提纲撰写调查报告。
②完成实验1-1-1 明矾的净水作用,了解明矾净水原理,初步了解一般混凝剂的净水作用。
③收集海水综合利用资料,讨论科学技术对促进生产力发展所起的作用、资源的循环利用、环境的源头治理对可持续发展的意义。
④完成实验1-2-1 用离子交换树脂软化硬水、了解离子交换法软化硬水的基本原理,并能测定水的总硬度。
专题2的主要内容及知识结构
课标要求:
1、了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义,认识催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。
2、了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类和发展概况。
3、举例说明金属材料的特点,了解有关的生产原理。
教学方法建议
①收集煤、水等资源综合利用的资料。
②参观合成氨厂或观看有关的影像资料片了解生产过程、原料利用率、能耗和成本核算,撰写观察报告。联系化学2(专题2)化学反应与能量转化,讨论如何应用化学平衡移动原理、化学反应速率因素影响,选择提高合成氨转化率的生长条件。
③硫酸工业着重介绍沸腾炉,接触室和吸收塔三个生产设备,介绍沸腾炉时主要从提高燃烧速率和燃烧完全程度来理解。介绍接触室时,可应用化学平衡原理,理解控制生产条件对二氯化硫转化率的作用、热交换器的作用,以及如何防止催化剂中毒。在介绍吸收塔时应介绍逆流原理。
④镁和铝的冶炼是从自然资源中提取、冶炼金属。教学中要结合化学1所学的相关知识,联系工业生产实际作适当的拓宽,如金属的冶炼要依据它们在自然界的存在状态和金属的活动性,相应地采用热分解法、热还原法和电解法,并在交流讨论中启发学生关注镁、铝的提取冶炼过程中怎样控制反应条件,保证生产顺利进行,使学生领略到反应条件控制的重要性与条件的控制方法。
⑤完成实验2-2-1 电解饱和食盐水,模拟实验了解石棉隔膜电解槽原理。
专题3的主要内容及知识结构
课标要求
1、通过调查讨论煤、石油和天然气等综合利用的最新进展;
2、了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类和发展概论;
3、通过实例了解精细化工产品的生产特点,知道精细化工在社会发展中的作用;
4、举例说明高分子合成材料和其他新材料的特点,了解有关的生产原理。
教学方法建议
①收集资料,煤、石油、天然气等资源的综合利用。
②结合化学2有机化学专题的基本知识,介绍有机药物制备;肥皂、合成洗涤剂的生产,纤维素化学加工以及有机高分子合成技术。
③完成实验2-1-1 试验苯酚的性质,初步了解探究有机物性质的一般方法。
④对市场上常见洗涤剂的调查研究,让学生体验商品市场的调查过程。
⑤完成实验3-3-1 试验纤维素水解。
⑥完成实验3-4-1 比较纸尿布在不同条件下的吸水性,了解高分子吸水材料的性能、用途,理解吸水、保水原理。
专题4的主要内容及知识结构
课标要求
1、讨论社会发展和科技进步对材料的要求,认识化学对材料科学发展的促进作用;
2、举例说明金属材料、无机非金属材料、复合材料和其他新材料的特点,了解有关的生产原理;
3、举例说明用化学方法进行金属材料表面处理的原理;
4、收集我国现代材料研究和材料工业发展情况的资料,认识新材料的发展方向。
教学方法建议
①回顾化学1 专题2:从海水中获得的化学物质,专题3:从矿物到基础材料的内容。
②参观金属材料、无机非金属材料或高分子材料的生产、加工企业(或观看影碟),收集有关资料,撰写有关科学小品。
③完成实验4-1-1 铝的阳极氧化,理解铝表面氧化膜对铝的保护作用及利用电解原理对金属表面的处理方法,有条件可做“钢铁的发蓝”和“简易电镀”的实验。
④完成实验4-2-1 纳米铁粉的制取和性质的实验,了解纳米材料与普通物质的差异。
专题5的主要内容及知识结构
课标要求
通过典型事例了解化学肥料、农药、植物生长调节剂和除莠剂及其发展趋势。
教学方法建议
①采取分组、分内容进行自主学习,通过查阅资料,调查当地农业生产情况,如土壤的酸碱度,农药、化肥的使用情况,在教师指导下进行交流讨论,培养学生自主学习和独立思考能力,增强团队意识和合作精神,增强社会责任感。
②完成实验5-1-1 测定学校附近农田、土壤的pH,让学生了解土壤酸碱度的测量方法,认识土壤酸碱性对农作物生长的影响。
③完成实验5-2-1 评价钾肥对土壤酸碱性的影响,了解不同钾肥对土壤的酸碱性的不同影响。
④完成实验5-3-1 营养液配制与无土栽培实验,使学生学会营养液的配制,了解无土栽培的具体过程。
专题6的主要内容及知识结构
课标要求
以废旧塑料的再生利用为例,认识化学对废旧物资再生与综合利用的作用,讨论其可能的途径。
教学方法建议
①在化学2中已了解绿色化学思想的基础上,指导学生通过调查、分析和交流讨论等途径认识资源的循环利用、能源的优化应用、环境的源头治理对可持续发展的意义,提高学生的实践能力、应用知识的能力,培养他们的社会责任感。
②有条件可组织学生参观垃圾填埋场、垃圾发电厂、农村沼气池,或者利用挂图、从网络下载有关资料和图片。
③通过“问题解决”栏目中提供的方法,书写煤脱硫处理的有关化学方程式,理解各种脱硫技术的化学原理。
④完成实验6-1-1 探究聚苯乙烯的解聚,注意选用适宜的聚苯乙烯废塑料样品。
海水淡水技术(蒸馏法、电渗析法、反渗析法、冷冻法)
海水淡化的概念
硬水软化
暂时硬度和永久硬度
天然水中钙、镁离子的作用
污水的处理
生活用水的净化
水质净化和污水处理的必要性
水质净化和污水处理的必要性
水的净化与
污水处理
生活用水的净化
污水的处理
天然水中钙、镁离子的作用
多样化的水
处理技术
暂时硬度和永久硬度
硬水软化
硬水软化
海水淡化的概念
海水淡化
海水淡水技术(蒸馏法、电渗析法、反渗析法、冷冻法)
合成氨条件的选择(化学平衡原理的应用)
合成氨生产工艺
氨气的利用-合成氨
固氮催化剂的研究
食盐水的电解原理
海盐的利用-氯碱生产工艺
食盐水电解工艺
法拉第电解定律
氯碱工业产品的用途
自然资源利用技术
接触法制硫酸的化学原理
硫酸生产工艺
硫酸的生产原理与工艺
硫酸工业的三废处理
金属冶炼的原理
氯化镁的提取
镁、铝的冶炼
从海水中提取金属镁
氯化镁的电解
电解铝的原理
有机药物重要性
阿司匹林发展史和合成路线
有机药物制备
有机药物的制备
去污原理和表面活性剂
合成洗涤剂的生产
十二烷基苯磺酸钠的生产
洗涤剂中辅助成分
让有机反应为人类造福
纤维素的利用
纤维素的化学加工
纤维素的水解
纤维素酯的制造和利用
天然橡胶和合成橡胶
有机高分子合成
合成树脂和塑料
高分子吸水材料
金属的表面处理(铝的阳极氧化、钢铁发蓝、电镀)
材料的加工处理
腐蚀加工技术、氟化氢蚀刻玻璃、电络板的制作、光刻技术
改变材料组成(合金、硅酸盐 材料和特种陶瓷)
提高材料的纯度(单晶硅、二氧化硅、光纤)
材料组成的优化
材料加工与性能优化
纳米材料
复合材料的组成
常见复合材料的制造(钢筋混凝土、搪瓷)
复合材料的制造
复合材料的主要品种(树脂基、金属基、陶瓷基复合材料)
土壤的酸碱性和pH
土壤酸碱性的改良
土壤酸碱性的改良
化肥的作用
化肥生产与合理使用
氮、磷、钾肥的特点和制取
无土栽培的原理
为现代农业技术添翼
无土栽培的实验方法
无土栽培技术
无土栽培的方式
农药的作用
化学农药的发展
农药的发展历史
废弃物的资源化
煤的脱硫处理
垃圾分类处理
环境污染的化学防治
固体废弃物处理
城市垃圾的无害处理
农业废弃物处理(冶金生产)
从污染防治到绿色化学
绿色化学的含义与基本原则
原料绿色化
绿色化学
催化剂绿色化
绿色化学工艺
溶剂绿色化
产品绿色化人工合成有机化合物
【内容标准】 1. 通过简单实例了解简单高分子材料的合成反应,能举例说明高分子材料在生活等领域中的应用。
2. 能说明合成新物质对人类生活的影响。讨论在化工生产中遵循“绿色化学”。
【课程目标】 1. 在认识取代反应、加成反应、水解反应、氧化反应等简单的有机反应的基础上,分析从乙烯制取乙酸乙酯的合成路线,了解有机物合成的路线和方法。
2. 通过简单实例了解常见高分子材料的合成反应,能举例说明高分子材料在生产生活和科技等领域的应用及发展。
【教学建议】 1. 注意激发学生的学习热情。在教学中可以通过交流讨论活动,用实例进一步说明有机合成的重要性。让学生了解通过有机合成的途径急剧增加了新物质的种类,为高科技发展、工农业生产和环境保护事业提供了各种各样有特定性能的新材料,促进了社会的不断发展,大大提高了人们的生活质量。
2. 对于合成乙酸乙酯的教学,应通过乙酸乙酯、乙酸、乙醇分子结构的对比和变化,让学生理解化学家设计合成有机物的思考方法。然后联系已学的有机反应知识,讨论由乙烯合成乙酸乙酯的合成路线。
3. 对于合成有机高分子的教学,可以向学生简单介绍什么是高分子材料,了解天然有机高分子(如棉花、羊毛、天然橡胶等)和合成有机高分子(包括合成橡胶、塑料和合成纤维三大类及涂料、黏合剂等)。
4. 通过“观察与思考”栏目,分析聚乙烯和聚苯乙烯合成反应,帮助学生认识加聚反应的特点,学习加聚反应化学方程式的书写方法。教学中要帮助学生区别单体和聚合物链节在结构上的区别,了解式中n的含义。
【教学设计思路】 1. 依据《普通高中化学课程标准(实验)》提出的学习要求,本单元的教学设计运用生产和生活中的实例,帮助学生初步了解简单有机物和高分子化合物的合成反应。教学中通过交流和讨论活动,帮助学生了解从乙烯制取乙酸乙酯的合成路线,初步认识人们是怎样合成有机物的;以加聚反应为例了解高聚物的合成方法;同时通过合成实例的分析认识实验、比较等科学方法对化学研究的作用。
2. 本单元教学设计中重视联系实际,从身边的学习用品、生活用品说起,让学生体会到高分子材料虽然时刻存在于我们身边,但被认识的甚少。这样既加强了亲切感又激发了学生的求知欲望。
3. 本单元的教学设计遵循学生的认识规律,重视培养学生崇尚科学的情感,通过对部分物质化学性质的探究实验和个别有机物的合成实验,进一步学习使用实验探究的方法去认识物质的性质,体验合成新物质成功的喜悦。
4. 在本单元的教学设计中重视引导学生采用类比等方法学习新知识。
【课时安排】 简单有机物的合成 1课时
有机高分子的合成 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%。
[第一课时 简 单 有 机 物 的 合 成]
【课 题】 简 单 有 机 物 的 合 成
【教学目标】
通过乙酸乙酯合成途径的分析,让学生了解简单有机化合物合成的基本思路。
【教学重点】乙酸乙酯的几种合成途径。
【教学难点】有机化合物合成的基本思路。
【教学过程设计】
〖激发情感〗
通过以下两个方面来学生的学习热情,调动学生学习的积极性,了解合成有机化合物的重要意义及其在生产和科技领域的地位:
①近几百年来,有机化学家已经设计和合成了数百万种有机化合物,极大地丰富了物质世界。
②在20世纪,有机合成和金属有机化学领域共获得10届诺贝尔化学奖。
〖问题情境〗
由于自然条件的限制,天然有机化合物往往难以满足生产、生活的需要,人们需要通过化学方法来合成新的有机化合物。那么如何运用化学方法来合成新的有机化合物呢?
〖学生活动〗
学生根据教材《苏教版·化学2》第76页的『交流与讨论』,分小组进行合作学习,交流讨论。
『交流与讨论』乙酸乙酯是一种重要的有机溶剂,也重要的有机化工原料。依据乙酸乙酯的分子结构特点,运用已学的有机化学知识,推测怎样从乙烯合成乙酸乙酯,写出在此过程中发生反应的化学方程式。
〖归纳总结〗
1. 从乙烯合成乙酸乙酯的合成路线:
2.合成有机物要依据被合成物质的组成和结构特点,选择适合的有机化学反应和起始原料,精心设计并选择合理的合成方法和路线。
〖思维拓展〗
除上述合成路线外,根据所学过的有机化学知识,还有哪些合成方法和途径呢?
〖学生活动〗
学生根据教材《苏教版·化学2》第77页的图3-20“制备乙酸乙酯可能的合成路线”,分小组合作,展开讨论。
〖归纳总结〗
合成路线1:
合成路线2:
合成路线3:
〖学生活动〗
学生自主写出上述三个合成路线的化学反应方程式。
〖归纳概述〗
以上三种合成路线,从理论上看都能在一定反应条件下实现,在实际生产中,还要综合考虑原料来源、反应物利用率、反应速率、设备和技术条件、是否有污染物排放、生产成本等问题来选择最佳的合成路线。
〖问题探究〗
若有甲酸(HCOOH)、乙酸(CH3COOH)、甲醇(CH3OH)和乙醇(CH3CH2OH)在一定条件下于同一反应体系中发生酯化反应,则理论上能生成几种酯?其中哪些是同分异构体?
〖学生活动〗 学生分小组合作,讨论探究。
〖归结综述〗
创造新的有机分子是有机化学的重要课题。发现并选择利用有机化学反应,把反应物转化为具有特定组成结构的生成物,是合成有机物的关键。在有机合成中还要注意避免产生对环境有危害的污染物,降低能量消耗,提高原子利用率。
乙酸乙酯
乙烯 → 乙醇 → 乙醛 →乙酸
乙醛
(CH3CHO)
乙烯
(CH2=CH2)
乙酸乙酯
(CH3COOC2H5)
乙酸
(CH3COOH)
乙醇
(CH3CH2OH)
乙烯
(CH2=CH2)
乙醇
(CH3CH2OH)
乙醛
(CH3CHO)
乙酸
(CH3COOH)
乙酸乙酯
(CH3COOC2H5)
乙烯
(CH2=CH2)
乙醇
(CH3CH2OH)
乙酸
(CH3COOH)
乙酸乙酯
(CH3COOC2H5)第二单元 合成洗涤剂的生产
[知识回顾]
肥皂的主要成分硬脂酸钠,它是如何制取的?
简述肥皂的去污原理?
叙述苯、甲苯的化学性质及不同之处。
[知识归纳]
苯环上连有某些取代基(如—OH、烷基时),在苯环上取代基的邻位、对位被活化,容易发生取代反应。
苯环上发生取代反应时,取代的基团进入苯环上的位置取决于苯环上原有基团的性质和反应物的性质。
当原取代基体积较大时,则新的取代基只能进入原取代基的对位。
[知识学习与探究]
苯的磺化:苯环上的氢原子被硫酸(H2SO4,即HO—SO3H)分子里的磺酸基—SO3H)所取代,硫原子直接与苯环上的碳原子相连,这种浓硫酸和苯发生取代的反应成为磺化反应。可以在苯环上引入磺酸基。磺化反应在现代化工领域中占有重要地位,是合成多种有机产品的重要步骤。
苯环上引入烷基的方法:
苯环与烯烃加成
氯苯与格式试剂反应
苯环与氯烷反应
根据前面学习的合成知识,试讨论探究由十二烷合成洗衣粉的主要成分之一——烷基苯磺酸钠的步骤,并指出哪些反应是取代反应。
十二烷 一氯十二烷 十二烷基苯 十二烷基苯磺酸
反应类型:
(十二烷基苯磺酸钠)
[练习]
说明十二烷基苯磺酸钠的去污原理,指出其亲油基、亲水基。
画出由硬脂酸甘油酯制取硬脂酸钠的实验装置,简述实验步骤,并用方程式表示。
查阅资料,了解肥皂与合成洗涤剂的不同。《硫酸工业》
【教学目标 】
(1)能准确表述接触法制硫酸的三个重要阶段、反应原理及主要设备的名称、构造和作用。
(2)能说明黄铁矿锻烧前粉碎的原因,通入强大空气流的目的、炉气净化的原因和方法。
(3)能说明热交换器怎样进行热交换,吸收塔怎样吸收三氧化硫的。
(4)能解释和说明加快和充分吸收三氧化硫的措施。
(5)能说出二氧化硫在大气中的危害、酸雨的成因及大气污染的主要来源。
(6) 能说出环境污染的主要方面及防止污染的一些措施,增强环境意识作环境保护的宣传者、行动者。
(7)能通过本节的学习,说明工业生产中加快反应,提高原料利用率,节约能源及环境保护的一些措施和方法。
(8)掌握多步反应计算题的简单解法即关系式法。
【教学重点】接触法制硫酸的化学反应原理,环境污染的危害及环境保护的重要性。
【教学难点 】主要设备的构造和物料流动的方式、有关的化工生产原理。
【教学过程 】
[投影]学习目标即教学目标
[叙述引入]同学们,我们初中学习过硫酸的知识,硫酸是化学工业中最重要的产品之一。它在工农业生产、科学实验和国防建设中,具有十分广泛的用途。
[投影]硫酸可以用来制化肥,如磷肥、氮肥等。可以在金属加工和金属制品电镀以前,除去金属表面的氧化物膜,可以制取许多有实用价值的硫酸盐,如硫酸铜、硫酸亚铁等,还可用于精炼石油,制造炸药、农药、染料等,实验室中常用作干燥剂。
[设疑引入]硫酸有那么多用途,工业上是如何生产的呢?请同学们根据所学过的硫及其氧化物知识,讨论生产硫酸的原理。
[说明]许多同学想到用硫燃烧生成二氧化硫,这固然是一种方法,但根据我国资源情况,实际生产中通常用燃烧黄铁矿的方法来制取二氧化硫,二氧化硫转化为三氧化硫,是在接触室内进行的,因此,称为接触法制硫酸。
[投影板书]课题、标题及原理
[衔接过渡]接触法制硫酸分三个阶段,第一阶段是二氧化硫的制取和净化,第二阶段是二氧化硫氧化成三氧化硫,第三阶段是三氧化硫的吸收和硫酸的生成,我们看到一阶段。
[投影板书]第一阶段及反应原理
[讲述]分析讲述黄铁矿燃烧反应的方程式,交代配平方法(奇偶法)
[出示模型]讲解沸腾炉的构造。
[动画显示]沸腾炉内物料进出方式
[投影]思考讨论
1.焙烧黄铁矿的炉子为什么叫沸腾炉?黄铁矿为什么要粉碎?为什么通入强大的空气流?燃烧黄铁矿为什么不要多加燃料?
2.为什么通入接触室的混全气体必须净化?怎样净化?净化后气体成分是什么?
[强调讲述]黄铁矿燃烧反应是放热的,故燃烧的黄铁矿不需要多加燃料,扩大反应物的接触面,通入强大的空气流可以加快反应,提高原料利用率,这种方法常用于工业生产中。
[衔接过渡]被净化后的炉气主要成分是二氧化硫、氧气和氮气,常温下较难转化为三氧化硫,加热到400~500℃,在催化剂的作用下,能较快地转化为三氧化硫,请写出反应方程式,说明反应特点。
[投影板书]第二阶段及有关反应原理
[反馈矫正]根据学生讨论情况,说明书写方程式,注意事项,交代清楚反应的特点,说明高温和使用催化剂可以加快反应,缩短生产时间,提高效率。
[动画显示]气体流向。
[投影]填空
3.接触室中热交换气的作用是_______________________________________________
4.从接触室出来的气体成分是_________,原因是_____________________________
[强调讲述]热交换气中冷热气体的流向是相反的,冷的气体(SO2、O2、N2)被预热,而热的气体(SO3、 SO2、O2、N2)被冷却,这种方式能够节约能源,在工业生产中广泛采用。
二氧化硫与氧气生成三氧化硫的反应是可逆反应,因此从接触室出来的气体为三氧化硫、二氧化硫、氧气和氮气的混合气。
[衔接过渡]从接触室内出来的混合气体,通入吸收塔内,三氧化硫被吸收转化为硫酸,该阶段称为三氧化硫的吸收和硫酸的生成。
[投影板书]第三阶段及反应原理
[投影]5.吸收三氧化硫为什么不用水和稀硫酸而用98.3%的浓硫酸?浓硫酸为什么必须从塔顶喷下?
[讲解]三氧化硫与水反应,放出大量的热,用水或稀硫酸吸收三氧化硫易形成酸雾,酸雾的形成不利于气体三氧化硫被进一步吸收,吸收速度慢,且吸收不完全,98.3%的浓硫酸从塔顶淋下,气体由下往上,流向相反,充分接触,吸收更完全,由此看来工业生产上特别重视生产的速度及原料的利用率。
[出示模型]讲解吸收塔构造。
[动画显示]三氧化硫的吸收过程。
[总结归纳、动画显示]设备流程、生产流程。
[投影]6.接触法制硫酸分几个阶段?有几个重要反应?几种典型设备?几种净化方式?几个地方运用逆流原理?几个地方采用了加快反应的措施?几个地方采用了充分利用原料的措施?
[归纳讲述]同学们,我们通过接触法制硫酸的学习,了解了工业制硫酸的原理,但这还是不够的,工业生产中还有很多问题要处理,例如,如何提高原料的利用率,如何加快反应的进程,如何节约能源降低成本,如何保护环境,防止污染等等,这些都是工业生产中的实际问题,应该引起同学们的注意。
[投影]练习题:燃烧1吨含二硫化亚铁90%的黄铁矿,在理论上能生产多吨98%的硫酸(设有1.5%的硫留在炉渣里)?
[试题分析]本题考查化学运算技能,同学们常用的方法是分步计算法,根据方程式先求出二氧化亚铁的质量,再求二氧化硫和三氧化硫的质量,最后求出硫酸的质量,但这种方法要求的量太多、太麻烦,题目中只要求求出硫酸的质量,因此可以直接找到起始物质与最终产物硫酸的关系式求解。
解析:由工业生产硫酸的反应方程式可得下列关系式:
设:能生成98%的硫酸x吨
FeS2 → 2SO2 → 2SO3 → 2H2SO4
120 2×98
1t×90%×(1-1.5%) xt×98%
x=1.478
这种计算方法叫关系式法,即根据多个有联系的方程式计算时,可以依据方程式式找到各物质之间量的关系式,直接计算求解。
[设疑过渡]从吸收塔出来的气体叫尾气,其成分是什么?能否直接排入大气?另外,黄铁矿燃烧后的矿渣能否弃置,这是我们研究的另一重点内容,即环境保护。
[分析讲述]矿渣弃置堆放既占地又污染环境,还会造成资源的浪费,矿渣的主要成分是三氧化二铁,可以用来炼铁,变废为宝,吸收塔出来的气体是氧气、氮气和少量的二氧化硫,直接排入大气会造成环境污染,必需净化处理,通常用碱液吸收。
[设疑深入]二氧化硫污染环境到底会造成什么样的危害呢?
[投影]7.二氧化硫对环境造成什么危害?酸雨怎样形成的?有何危害?大气污染的主要来源是什么?如何消除大气污染?
8.环境污染分为哪几类?工业三废包含哪几方面?防止和消除环境污染的根本途径是什么?
[投影]环境污染的分类
环境污染
大气
水 工业三废(废气、废水、废渣)
土壤 农药、化肥及生活用品
食品 自然资源的不合理开发利用
……
[播音]录音资料1:环境污染的危害
录音资料2:环境政策
录音资料3:环境的治理及保护
[播放] 录像资料1:环境污染的危害
录像资料2:环境的治理及保护
[强调指出]我们每位同学都要做环境的坚定保护者,从我做起,从小事做起,从现在做起,注意环境保护的宣传,坚信,环境问题必将随着科学技术的进一步发展,而得到人类有效的解决,那时,祖国的天空会更蓝,河流会更清。高一化学必修2“化学能与电能”教案
科 目 高一化学 主 备 时 间
课 题 化学能与电能 课 时 总第 课时
三 维目 标 知识与技能 学生通过实验探究认识原电池的工作原理和原电池的构成条件,初步形成原电池的概念。
过程与方法 学生通过对化学能转化为电能的学习,体验科学探究的过程,理解科学探究的意义,理解科学探究的基本过程和方法,初步养成科学探究的能力。
情感态度与价值观 学生通过探究化学能转化为电能的奥秘,提高学习化学的兴趣和热情,体验科学探究的艰辛与喜悦,感受化学世界的奇妙与和谐。
教 学 重 点 原电池的构成条件
教 学 难 点 原电池的工作原理
教 学 过 程 设 计(教 法、学 法、课 练、作 业)
一、课前预习1、分析火力发电的利弊2、氧化还原反应的实质3、原电池的概念,工作原理和本质4、原电池的构成条件二、讲授新课【问题探讨】在火力发电的过程中,能量是怎样进行转换的?【学生分组讨论得出结论】在火力发电过程中,经历了一系列的能量转换:【问题探讨】在火力发电过程中,化学能要经过一系列能量转换环节才能转化为电能,由于转换环节多,能源利用率低,造成能源极度浪费。那么能否将化学能直接转化为电能,提高能量的利用率?【设置阶梯式问题,对学生进行探究思路引导】问题1:氧化剂和还原剂直接接触进行反应时,化学能转化为热能,再经过一系列能量转换环节才能转化为电能。那么要使氧化还原反应释放的能量不经过热能,而直接转化为电能,所要解决的第一问题是什么?(电子的定向移动形成电流)问题2:若将氧化反应和还原反应分开在不同区域进行,那么,怎样架设桥梁使电子从还原剂区域转移到氧化剂区域,同时形成电流?问题3:怎样知道所架设的桥梁中有电子流过?如何从电学角度考虑仪器选择和组装问题?【学生活动】学生组成课题学习小组进行讨论,交流,初步了解科学探究步骤,建立科学探究模型,并试着设计实验方案进行探究。【科学探究】如何将化学能直接转化为电能?【学生组成课堂学习小组,设计实验探究方案,分组实验,进行实验探究,观察实验现象并记录,小组成员交流探讨】实验序号实验1实验步骤在小烧杯(50ml)加入一定量稀硫酸和一块锌片实验现象用化学方程式解释现象思考问题寻找答案问题1:反应中哪种物质失去电子?哪种物质得到电子? 问题2:Zn是通过什么途径将电子转移给溶液中的H+的?问题3:怎样想办法使Zn和H+分开,不让H+直接在Zn表面得电子?列出你对问题3的看法实验序号实验2实验步骤在实验1再插入铜片,观察一段时间,使铜片与锌片接触,观察现象。实验现象用化学方程式解释现象思考问题寻找答案问题1:反应中哪种物质失去电子?哪种物质得到电子? 问题2:Zn是通过什么途径将电子转移给溶液中的H+的?问题3:H+得到的电子是Cu失去的吗?Cu在这一过程中起什么作用?问题4:怎样想办法让这种电子的转移变成电流?列出你对问题4的看法实验序号实验3实验步骤将锌片和铜片用导线连接,平行插入盛有稀硫酸的烧杯中,观察现象。实验现象用化学方程式解释现象思考问题寻找答案问题1:反应中哪种物质失去电子?哪种物质得到电子? 问题2:电子从Zn到溶液中H+经历了哪种途径?问题3:导线在这个过程中起到什么作用?问题4:你怎样才能知道导线中有电子流过?怎样才能知道导线中电子流动方向?组内交流列出想法实验序号实验4实验步骤将锌片和铜片用导线连接,插入盛有稀硫酸的烧杯中,在导线之间接入灵敏电流计,观察现象。实验现象用化学方程式解释现象思考问题寻找答案问题1:反应中哪种物质失去电子?哪种物质得到电子? 问题2:电子从Zn到溶液中H+经历了哪种途径?问题3:电流计在这个过程中起什么作用?组内交流列出想法【学生通过上述实验方案进行探究,并对实验结果进行探讨交流,得出结论】要将化学能直接转化为电能,必须将氧化反应和还原反应在不同区域进行,同时架设桥梁,使电子从还原剂区域转移到氧化剂区域,形成电流,这样将化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。【学生活动】分析在Zn-Cu原电池中锌片和两个区域得失电子情况,并试着用式子表示出来。 锌片:Zn-2e-=Zn2+ (氧化反应) 铜片:2H++2e-=H2↑(还原反应) 总反应式:Zn+2H+=Zn2++H2↑【教师引导,学生归纳,共同得出结论】原电池中的电极名称:负极:电子流出的一极(如上述原电池中的锌片);正极:电子流入的一极(如上述原电池中的铜片);电极反应式:表示负极、正极得失电子的情况的式子。【过渡】上面我们通过实验探究了原电池的工作原理,初步形成了原电池的概念,那么,原电池式由哪些部分组成的?即:原电池的构成条件是什么?【科学探究】原电池的构成条件。【探究目标】根据已有的氧化还原反应知识和电学知识,利用已有的实验用品,设计一套原电池装置,探究原电池的构成条件。主要用品:铜片、锌片各两块,稀硫酸、导线、电流计。【设置阶梯式问题,对学生进行探究思路引导】问题1:如果两极材料相同和不相同时,将会产生什么现象?问题2:如果两个电极在同一容器和不同容器中,将会产生什么现象?【归纳总结】构成原电池的条件:1、具有能自发发生的氧化还原反应;2、有两个用导线相连的活动性不同的电极;3、有电解质溶液或熔融的电解质; 4、电极和电解质溶液形成闭合回路。【思考交流】在铜锌原电池中,如果用的是纯锌,则在锌片表面几乎观察不到气泡,而在实验中我们所用的是粗锌(含有碳),在锌片和铜片表面多有气泡产生,你现在能解释这种现象吗?【课堂练习】1如下图所示的装置能够组成原电池且产生电流的是( )2、下列烧杯中盛有的都是稀硫酸,其中在铜电极能产生气泡的是( )3、把啊a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中,用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时,a为负极;c、d相连时,外电路的电流由d到c;a、c相连时,c极上产生大量气泡;b、d相连时,d极逐渐溶解,则四种金属的活动性由强到弱的顺序为( )A、a>b>c>d B、a>c>d>b C、c>a>d>b D、b>d>c>a【作业布置】导学练 P24 1~8题【板书设计】第二节 化学能与电能一、原电池将化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。二、原电池的工作原理三、原电池中的电极名称:负极:电子流出的一极正极:电子流入的一极四、构成原电池的条件:1、具有能自发发生的氧化还原反应;2、有两个用导线相连的活动性不同的电极;3、有电解质溶液或熔融的电解质; 4、电极和电解质溶液形成闭合回路。
教后记:
电能
发电机
机械能
热能
蒸汽
化学能
燃烧
Zn
Cu
H+
Zn2+
G
H2SO4
G
G
G
G
稀硫酸
A
稀硫酸
B
硫酸铜溶液
C
乙醇水溶液
D
铜
银
铜
锌
铜
锌
锌
铜
锌
铜
银
铜
银
铜
锌
铜
A B C D第四单元 化学农药的发展
[知识回顾]
1.复习学过的可以用作用药的物质。 2. 结合生物知识,说明最佳的除虫方法。
[知识学习]
常见农药有哪些?
用药与化肥的使用应注意的事项:
(1) 碱性肥料氨水、石灰氮、草木灰等不
(2) 能与敌百虫、乐果、甲胺磷、速灭威、托布津、井岗霉素、多菌灵、叶蝉散、菊酯类杀虫剂等农药混用
(3) 否则会降低药效。
(4) 碱性农药石硫合剂、波尔多液、松脂合剂等,
(5) 不
(6) 能与碳酸氢铵、硫酸铵、硝酸铵、氯化铵等铵态氮肥和过磷酸钙等化肥混用,
(7) 否则会使氨挥发损失,
(8) 降低肥效。
(9) 含砷的农药,
(10) 如砷酸钙、砷酸铝等不
(11) 能与钾盐、钠盐类化肥混用,
(12) 否则会产生可溶性砷而
(13) 发生药害。
(14) 化学肥料不
(15) 能与微生物农药混用,
(16) 因为化学肥料挥发性、腐蚀性很强,
(17) 若与微生物农药如杀螟杆菌、青虫菌等混用,
(18) 则易杀死微生物,
(19) 降低防治效果。
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( )版权所有第三单元 人工合成有机化合物第二节 有机物高分子的合成第二课时
【教学目标】
1.简单介绍常见的几种合成材料中的有机高分子化合物的聚合反应,让学生了解单体、链节、聚合度、加聚反应、缩聚反应,了解高分子合成研究的一些课题。
2.了解有机高分子化合物的结构特点和基本性质。
3.了解烃、烃的衍生物等有机化合物跟有机高分子化合物的主要差别。
4.认识高分子材料在国民经济发展和现代科学技术中的重要作用。
【教学重点】
加聚反应
【教学难点】
加聚反应和缩聚反应
【教学准备】
实物:PVC管材、PE保鲜膜、口杯、有机玻璃、塑料袋等
图片:各种塑料PE、PP、PVC、PS、PUMA、PTFE、PU的实物图片
课件:pp课件、车间生产录像、乙烯发生加聚反应的flash动画
PE聚乙烯(保鲜膜、口杯等)
PP聚丙烯(塑料箱等)
PVC聚氯乙烯(塑料袋、管材等)
PS聚苯乙烯(泡沫塑料、玩具塑料等)
PTFE聚四氟乙烯(塑料王)
PUMA聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃等)
PU聚氨酯(聚氨基甲酸酯)(塑胶等)
【教学方法】
1.从身边的学习用品、生活用品说起,体会合成有机高分子材料的重要性;
2.采用类比等方法学习新知识
【教学过程】
【导入新课】
你们知道,在21世纪,科技发展和人类生活水平高低的决定性因素是什么吗?
【教师讲述】 真正的起决定性作用的是“材料”。试着想想看,如果没有塑料的合成,我们日常的生活会有如今这么方便吗?如果没有橡胶的合成,因为天然橡胶的脆、裂的缺点,不能用于汽车等交通工具的轮胎,那么,没有了车轮滚滚,我们的出行将会是多么艰难?如果没有合成纤维的出世,我们穿着的衣物是纯棉的,虽然感觉很舒服,但是我们的裤子将总是皱巴巴的……
高分子化合物:相对分子质量在几万以上的化合物,简称高聚物或高分子。
天然形成的,叫天然有机高分子化合。人工合成的,叫合成有机高分子化合物
【讲解】 刚才提到的塑料、合成橡胶和合成纤维都是合成的有机物,而且是有机高分子化合物,因为它们的重要性,它们被称为是“三大合成材料”。
有机高分子的合成
【过渡】 刚才我们提到了许多的合成材料,你们有没有想过,这些合成材料是如何制造出来的呢?
【讲解】 这些有机高分子化合物是小分子化合物通过聚合反应而制得的。
1. 加聚反应
这些塑料制品因为是与食品或是人的口唇直接接触的,所以,对这些塑料的要求是要无毒无害,这些塑料的成分是聚乙烯。
聚乙烯是以乙烯为单体(小分子),经过加成聚合反应而生成的。
【分析】 反应的实质:乙烯分子碳碳双键中的一个共价键发生断裂,共价键断裂后,碳原子就变得不饱和了,所以,就要与其他的乙烯分子中的碳原子相连接,如此一来,一个具有很长的碳链的高分子化合物就形成了。
【学生思考】 聚乙烯是纯净物还是混合物?聚乙烯分子的n值大小是固定不变的吗?
【教师提问】 在我们的日常生活中,还会用到另一类的塑料,如种植蔬菜的大棚所用的塑料薄膜等,它们也是由乙烯聚合而成的吗?
闻一闻这类塑料的气味,会发现,有时会有一股难闻的气味,这是因为这类的塑料是聚氯乙烯塑料,在使用的过程中会产生一些有害的气体,所以说,聚氯乙烯塑料是不能用来盛装食品的。
【问题解决】 P83
【讲述】 已知用于制造玩具、标本架、录音带外壳、包装用泡沫塑料的是聚苯乙烯材料,请写出合成聚苯乙烯的反应方程式。
【设问】 怎样的有机物才有可能发生加聚反应?有不饱和的碳碳双键或三键。
学生阅读P83拓展视野了解单体、链节、聚合度的含义。
【拓展视野】
2. 缩聚反应
如乳酸(CH3CHOHCOOH )发生聚合反应生成聚乳酸酯:
甲醛和苯酚合成酚醛树脂:
【思考】 这两个的聚合反应跟上面的加聚反应有什么不同?
练习 P85 1、2、3、4
三、高聚物的单体的判断
凡链节的主碳链为两个碳原子,其单体必为一种。将链节的两个半键闭全即为单体。
【思考】
【板书设计】
有机高分子的合成
加聚反应
2、缩聚反应
三、高聚物的单体的判断《化学与技术》教学指导
一、编写特点
《化学与技术》是在学生学习化学必修1、化学必修2后文科学生的二个选修模块之一,或作为高中文、理科学生的ⅠB选修模块。
《化学与技术》在必修课基础上帮助学生了解化学在工农业生产等方面的应用、对技术创新的影响,更深刻地了解化学与人类生活、科学技术进步和社会发展的关系,以提高他们的化学科学素养。该模块以化学知识为基础,介绍化学在自然资源开发利用、材料制造和工农业生产和环境保护事业中的作用,使学生能运用所学知识对化学有关的一系列技术问题作出合理的分析,强化应用意识和实践能力。
课程标准中《化学与技术》模块的认知性目标要求分析
由课程标准可知,本模块认知性目标要求中,“知道、列举、描述、说出、认识、了解”等认知性学习目标要求的内容占89.5%,“说明、评价”等认知性学习目标要求较高的内容只占约10.5%,由此可见《化学与技术》学习目标的总体水平要求体现基础性。
普通高中化学课程标准中对《化学与技术》模块的内容标准概括为:通过本课程的学习,学生应主要在以下几个方面得到发展:
1、了解化学在工农业生产中的具体应用,认识化学工业在国民经济发展中的地位;
2、认识化学科学发展对技术进步的促进作用,强化技术意识;
3、形成自然资源综合利用、废旧物资再生利用的观念;
4、通过调查、分析和讨论交流等途径认识实际化工生产技术问题的复杂性,增强创新意识。
技术和科学都是人类文明发展的强大动力。科学与技术的目的完全不同。科学是研究自然界中的事物是如何发生和发挥作用的。而技术却是为了满足人类的各种需要和解决实际问题而对自然界所进行的改变或调整。
技术不仅包括生产制备、加工、维修、营销的技巧,还包括研究和设计。技术所涉及的问题是具体化、操作化的,它与科学的抽象化、理论化是紧密结合在一起的。科学与技术是相互依赖、相互促进的。
技术:人类在利用自然和改造自然的过程中积累起来并在生产劳动中体现出来的经验和知识,也泛指其他操作方面的技巧。
——现代汉语词典对技术的定义
教材在较为宽阔的生产技术背景下,提出化学与技术的若干具体问题,学生将运用实验探究、调查访问、查阅资料、交流讨论等方式认识与化学原理相关的技术与人类的生活、社会发展的密切关系和重要作用,激发了解化学技术的兴趣。
技术发展的两种主要模式:
①依靠偶然发现和实践经验的积累,如制陶、铁的冶炼、青铜(合金)冶炼技术。人们不自觉地应用化学原理和化学过程。
②以科学(化学)为基础的技术
在自然资源的开发利用,材料加工,化肥、农药、医药的生产,环境保护等工农业生产的许多领域,化学原理和方法成为技术进步的核心力量。
教材用6个专题、20个单元来讨论化学与技术中的有关问题:
1、水处理与海水淡化技术;
2、化学品制造(合成氨、氯碱工业、硫酸制造工业、镁铝的冶炼);
3、有机化合物(有机药物、合成洗涤剂、纤维素、高分子材料)的合成、制备;
4、材料表面处理、材料组成与性能的优化、复合材料的制造;
5、土壤酸碱性的测定、土壤改良、化肥的生产与使用、无土栽培技术与营养液的配制、化学农药的发展;
6、环境污染的化学防治与绿色化学生产工艺等。
《化学与技术》的体系
以“资源利用→加工技术→ 环境保护”为线索,重点选取“水处理技术”、“无机化工”、“药物制备”、“材料加工”、“农业现代化”、“环境治理”等课题构建教学内容。
二、教学建议解读
1、《化学与技术》模块以资源利用、材料制造、工农业生产中的化学问题为线索,介绍化学知识及其应用。教学中一方面要重视化学基础知识、基本技能的教学,不能单纯介绍生产过程和技术;另一方面也要突出化学知识在生产技术发展和更新中的应用和作用,增强学生的技术意识,如介绍合成氨,要帮助学生理解化学反应速率与化学平衡原理在合成氨条件选择中的应用,也要让学生了解在实际生产中保证生产条件的技术关键。
2、要联系真实的生产实际,深入浅出地介绍与化学有关的技术问题,不要只是简单、机械地讲述化工生产的过程与技术知识。在教学过程中要让学生感受到实际化工生产技术问题的复杂性,体会到从化学原理到实际生产过程所需要的各种技术,需要人们应用原理知识通过实验、生产实践的摸索和研究,对技术进行不断的改进、创新和发展,最终达到较好的经济效益。
教师要结合课程内容,充分利用当地各种有利条件,组织学生参观、访问、调查、讨论等实践活动,如本省的巨化、镇海炼化等大型化工企业中的合成氨车间、硫酸车间、氟化学车间、炼油装置,杭州的四堡、七格污水处理厂,本地的自来水厂,印染、制药、塑料等化工企业,环保、质检等部门,使学生有机会接触实际问题,综合运用所学的知识来认识生产生活中与化学有关的技术问题。条件不具备的,也可让学生观看相关的影像资料或图片,或从网络中去查找(也可由教师从网络中下载)。
3、要重视设计和组织化学实验、调查访问、资料阅读、问题讨论等多种学习活动,让学生在活动中得到体验和乐趣,在活动中思考、学习。要注意运用模型、多媒体影像资料、图片和动画,把较为复杂、抽象的生产过程、生产工艺形象化、通俗化,减少学生学习的困难。利用化学实验,帮助学生体会重要的生产工艺原理,如硬水软化、电解、电镀、催化氧化、化学腐蚀、有机合成反应等化学原理的学习,都要尽量让学生动手实验或观看演示。
4、研究和运用化学原理以降低工农业生产中的能耗,减少环境污染,发展绿色化学工艺是生产技术改进与发展的重要课题。在教学中要十分注意培养学生的绿色化学观念和环境保护意识。如在学习硫酸工业生产知识时要介绍硫酸工业的三废处理;在学习合成氨生产时要介绍联碱工艺;介绍合成洗涤剂时,可说明为什么要使用无磷洗涤剂的原因;学习纤维素利用的有关知识时,应联系造纸厂污水对环境的影响及污水排放前的处理的重要性。
5、《化学与技术》是与生产生活实际密切联系的学习模块。在教学过程中,要注意帮助学生学会发现生产生活中有意义的化学问题;帮助学生学会通过观察、调查收集有关数据,并对数据加以科学地处理;帮助学生通过学习、实验、讨论提高分析、解决问题的能力。要求学生能通过实验事实的归纳揭示化学变化规律,能应用化学知识对生产生活中有关化学技术的简单问题作出合理的解释和说明。如教材中要求学生调查水资源问题,进行资料分析。这一课题的学习不仅要帮助学生认识、理解解决水资源紧缺、防止水体污染的紧迫性和重要性,还要帮助学生认识当今世界水资源开发、利用中存在的主要问题,了解人们怎样研究、探索解决这些问题的方法,了解化学科学在解决水资源问题中可以起到什么作用,鼓励学生结合本地的实际情况,提出自己的看法。
6、化工生产的技术处于不断的改革、创新中,新技术、新观念层出不穷,教师要注意收集新的信息、资料,补充、更新教学内容,也要注意引导学生从生产实际中学习、了解化学学科在各个领域的应用和发展前景。例如,氯碱工业的食盐水电解工艺,从20世纪80年代以来,隔膜电解工艺已逐渐被离子膜电解工艺替代。在介绍食盐水电解时,应当介绍先进的离子膜电解工艺。
7、《化学与技术》模块的内容中,有许多反映化学科学社会价值、化学科学促进现代科学技术发展的具体、生动的事例,也有反映由于人类不正确地运用科学和技术成果而产生负面影响的事例,说明了正确看待和运用化学科学技术的重要性。教材中还通过一些事例,说明学习和掌握生产技术,需要有扎实的化学知识和较高的科学素养。例如,氨、尿素合成工艺的发明和改进对农业生产的发展和粮食增产的重大作用,纤维素的化学加工解决了人们的穿衣问题,镁铝的冶炼、有机高分子材料的合成都大大加快了人类社会发展的进程。化学创造了人类文明。在化工生产中有时也会给环境带来污染。但最终依靠化学技术能够解决环境污染。绿色化学意味着人类社会的可持续发展。在教学中让学生认识到人与自然和谐相处对社会可持续发展的重要性,认识到将要从事的职业所必备的知识和科学素养,培养学生对自然和社会的责任感。
专题1的主要内容及知识结构
课标要求:
1、知道化学在水处理中的应用。
2、了解海水的综合利用,认识化学科学发展对自然资源利用的作用。
教学方法建议
①按P5“调查研究”栏目,根据提纲撰写调查报告。
②完成实验1-1-1 明矾的净水作用,了解明矾净水原理,初步了解一般混凝剂的净水作用。
③收集海水综合利用资料,讨论科学技术对促进生产力发展所起的作用、资源的循环利用、环境的源头治理对可持续发展的意义。
④完成实验1-2-1 用离子交换树脂软化硬水、了解离子交换法软化硬水的基本原理,并能测定水的总硬度。
专题2的主要内容及知识结构
课标要求:
1、了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义,认识催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。
2、了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类和发展概况。
3、举例说明金属材料的特点,了解有关的生产原理。
教学方法建议
①收集煤、水等资源综合利用的资料。
②参观合成氨厂或观看有关的影像资料片了解生产过程、原料利用率、能耗和成本核算,撰写观察报告。联系化学2(专题2)化学反应与能量转化,讨论如何应用化学平衡移动原理、化学反应速率因素影响,选择提高合成氨转化率的生长条件。
③硫酸工业着重介绍沸腾炉,接触室和吸收塔三个生产设备,介绍沸腾炉时主要从提高燃烧速率和燃烧完全程度来理解。介绍接触室时,可应用化学平衡原理,理解控制生产条件对二氯化硫转化率的作用、热交换器的作用,以及如何防止催化剂中毒。在介绍吸收塔时应介绍逆流原理。
④镁和铝的冶炼是从自然资源中提取、冶炼金属。教学中要结合化学1所学的相关知识,联系工业生产实际作适当的拓宽,如金属的冶炼要依据它们在自然界的存在状态和金属的活动性,相应地采用热分解法、热还原法和电解法,并在交流讨论中启发学生关注镁、铝的提取冶炼过程中怎样控制反应条件,保证生产顺利进行,使学生领略到反应条件控制的重要性与条件的控制方法。
⑤完成实验2-2-1 电解饱和食盐水,模拟实验了解石棉隔膜电解槽原理。
专题3的主要内容及知识结构
课标要求
1、通过调查讨论煤、石油和天然气等综合利用的最新进展;
2、了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类和发展概论;
3、通过实例了解精细化工产品的生产特点,知道精细化工在社会发展中的作用;
4、举例说明高分子合成材料和其他新材料的特点,了解有关的生产原理。
教学方法建议
①收集资料,煤、石油、天然气等资源的综合利用。
②结合化学2有机化学专题的基本知识,介绍有机药物制备;肥皂、合成洗涤剂的生产,纤维素化学加工以及有机高分子合成技术。
③完成实验2-1-1 试验苯酚的性质,初步了解探究有机物性质的一般方法。
④对市场上常见洗涤剂的调查研究,让学生体验商品市场的调查过程。
⑤完成实验3-3-1 试验纤维素水解。
⑥完成实验3-4-1 比较纸尿布在不同条件下的吸水性,了解高分子吸水材料的性能、用途,理解吸水、保水原理。
专题4的主要内容及知识结构
课标要求
1、讨论社会发展和科技进步对材料的要求,认识化学对材料科学发展的促进作用;
2、举例说明金属材料、无机非金属材料、复合材料和其他新材料的特点,了解有关的生产原理;
3、举例说明用化学方法进行金属材料表面处理的原理;
4、收集我国现代材料研究和材料工业发展情况的资料,认识新材料的发展方向。
教学方法建议
①回顾化学1 专题2:从海水中获得的化学物质,专题3:从矿物到基础材料的内容。
②参观金属材料、无机非金属材料或高分子材料的生产、加工企业(或观看影碟),收集有关资料,撰写有关科学小品。
③完成实验4-1-1 铝的阳极氧化,理解铝表面氧化膜对铝的保护作用及利用电解原理对金属表面的处理方法,有条件可做“钢铁的发蓝”和“简易电镀”的实验。
④完成实验4-2-1 纳米铁粉的制取和性质的实验,了解纳米材料与普通物质的差异。
专题5的主要内容及知识结构
课标要求
通过典型事例了解化学肥料、农药、植物生长调节剂和除莠剂及其发展趋势。
教学方法建议
①采取分组、分内容进行自主学习,通过查阅资料,调查当地农业生产情况,如土壤的酸碱度,农药、化肥的使用情况,在教师指导下进行交流讨论,培养学生自主学习和独立思考能力,增强团队意识和合作精神,增强社会责任感。
②完成实验5-1-1 测定学校附近农田、土壤的pH,让学生了解土壤酸碱度的测量方法,认识土壤酸碱性对农作物生长的影响。
③完成实验5-2-1 评价钾肥对土壤酸碱性的影响,了解不同钾肥对土壤的酸碱性的不同影响。
④完成实验5-3-1 营养液配制与无土栽培实验,使学生学会营养液的配制,了解无土栽培的具体过程。
专题6的主要内容及知识结构
课标要求
以废旧塑料的再生利用为例,认识化学对废旧物资再生与综合利用的作用,讨论其可能的途径。
教学方法建议
①在化学2中已了解绿色化学思想的基础上,指导学生通过调查、分析和交流讨论等途径认识资源的循环利用、能源的优化应用、环境的源头治理对可持续发展的意义,提高学生的实践能力、应用知识的能力,培养他们的社会责任感。
②有条件可组织学生参观垃圾填埋场、垃圾发电厂、农村沼气池,或者利用挂图、从网络下载有关资料和图片。
③通过“问题解决”栏目中提供的方法,书写煤脱硫处理的有关化学方程式,理解各种脱硫技术的化学原理。
④完成实验6-1-1 探究聚苯乙烯的解聚,注意选用适宜的聚苯乙烯废塑料样品。
海水淡水技术(蒸馏法、电渗析法、反渗析法、冷冻法)
海水淡化的概念
硬水软化
暂时硬度和永久硬度
天然水中钙、镁离子的作用
污水的处理
生活用水的净化
水质净化和污水处理的必要性
水质净化和污水处理的必要性
水的净化与
污水处理
生活用水的净化
污水的处理
天然水中钙、镁离子的作用
多样化的水
处理技术
暂时硬度和永久硬度
硬水软化
硬水软化
海水淡化的概念
海水淡化
海水淡水技术(蒸馏法、电渗析法、反渗析法、冷冻法)
合成氨条件的选择(化学平衡原理的应用)
合成氨生产工艺
氨气的利用-合成氨
固氮催化剂的研究
食盐水的电解原理
海盐的利用-氯碱生产工艺
食盐水电解工艺
法拉第电解定律
氯碱工业产品的用途
自然资源利用技术
接触法制硫酸的化学原理
硫酸生产工艺
硫酸的生产原理与工艺
硫酸工业的三废处理
金属冶炼的原理
氯化镁的提取
镁、铝的冶炼
从海水中提取金属镁
氯化镁的电解
电解铝的原理
有机药物重要性
阿司匹林发展史和合成路线
有机药物制备
有机药物的制备
去污原理和表面活性剂
合成洗涤剂的生产
十二烷基苯磺酸钠的生产
洗涤剂中辅助成分
让有机反应为人类造福
纤维素的利用
纤维素的化学加工
纤维素的水解
纤维素酯的制造和利用
天然橡胶和合成橡胶
有机高分子合成
合成树脂和塑料
高分子吸水材料
金属的表面处理(铝的阳极氧化、钢铁发蓝、电镀)
材料的加工处理
腐蚀加工技术、氟化氢蚀刻玻璃、电络板的制作、光刻技术
改变材料组成(合金、硅酸盐 材料和特种陶瓷)
提高材料的纯度(单晶硅、二氧化硅、光纤)
材料组成的优化
材料加工与性能优化
纳米材料
复合材料的组成
常见复合材料的制造(钢筋混凝土、搪瓷)
复合材料的制造
复合材料的主要品种(树脂基、金属基、陶瓷基复合材料)
土壤的酸碱性和pH
土壤酸碱性的改良
土壤酸碱性的改良
化肥的作用
化肥生产与合理使用
氮、磷、钾肥的特点和制取
无土栽培的原理
为现代农业技术添翼
无土栽培的实验方法
无土栽培技术
无土栽培的方式
农药的作用
化学农药的发展
农药的发展历史
废弃物的资源化
煤的脱硫处理
垃圾分类处理
环境污染的化学防治
固体废弃物处理
城市垃圾的无害处理
农业废弃物处理(冶金生产)
从污染防治到绿色化学
绿色化学的含义与基本原则
原料绿色化
绿色化学
催化剂绿色化
绿色化学工艺
溶剂绿色化
产品绿色化食品中的有机化合物酯油脂 第三课时
【学习目标】
1. 了解油脂的组成、主要性质及其应用。
2. 了解酯、油脂的共同性质与特征反应。
【教学重点】油脂的水解反应。
【教学难点】油脂的水解反应。
【教学方法】实验探究式 讨论式 启发式
【教具准备】
【教学过程】
【导入新课】我们通常是把“油脂”两个字连在一起出现,那么“油”和“脂”是同一层含义吗?一般“油”是指从植物果实中榨取出来的,“脂”通常是固体物质,在动物体内含有脂肪。在“油”类中麻油是香气最浓的了,动物脂肪在烹饪过程中有香味逸出。我们知道花草也是有香味的,它的香气和油脂的一样吗?请同学们阅读课本P68的内容。
1. 许多水果、花卉有芳香气味,这些芳香气味是水果、花卉中含有的有机物—— 的气味。乙酸和乙醇发生 反应生成的乙酸乙酯就是一种 。
2. 花生油、豆油或菜籽油是从 中榨取出来的,牛油、羊油是动物体内含有的 。植物油通常呈 ,动物脂肪通常呈 ,它们的主要成分都是 。
【思考】 酯和脂一样吗?油脂的结构有什么特点?
【引入】鸟语花香,花香来自何处?
走过某家厨房,麻油炒菜,香气扑鼻,香气来自什么物质?
烤肉四处飘香,来自什么物质?
引入概念:
酯:醇跟酸发生酯化反应的生成物
脂:动物体内的脂肪,固态
油:植物的果实,液态
回顾酯的制备。【学生活动】阅读自学教材第68页《信息提示》的“油脂的分子结构”。
【师】下面我们介绍高级脂肪酸、甘油的有关知识。
高级脂肪酸:有机酸RCOOH,烃基中的碳原子多达十几个;
如硬脂酸C17H35COOH。
甘油: 丙三醇,能与水互溶,具有吸湿性,常作护肤品的保湿剂。
结构简式为 CH2-CH-CH2
OH OH OH
【师】我们知道酸和醇可以发生酯化反应,那么现在请同学们写出硬脂酸和甘油间发生的酯化反应。
【生】板演。
【板书】一、油脂:
1.组成元素:C、H、O
2.定义:高级脂肪酸和甘油酯化反应生成的甘油酯。
3.分类:油,常温下为液体;
脂肪,常温下为固态。
4.硬脂酸甘油酯的结构:
【师】大家平时在喝汤的时候有没有注意到油的什么地方?衣服上不小心沾上油渍,通常如何处理?
【生】思考,讨论。【板书】二、油脂的物理性质:
油脂不溶于水,易溶于有机溶剂;密度比水小。
【师】油脂也是一种酯类。那么什么是酯?
【生】酸和醇发生酯化反应的产物。
【师】我们知道酯化反应是个可逆过程:
酸 + 醇 酯 + 水
所以,酯也可以和水反应生成酸和醇,这个过程我们称为酯的水解。
【实验】(1)在小烧杯中加入约5g新鲜动物脂肪(如牛油)、6mL95%的乙醇,微热使脂肪完全溶解。
(2)在(1)的反应液中加入6mL40%氢氧化钠溶液,边搅拌边小心加热,直至反应液变成黄棕色粘稠状。用玻璃棒蘸取反应液,滴入装有热水的试管中,振荡,若无油滴浮在液面上,说明反应液中的油脂已完全反应,否则要继续加热反应完全。
(3)在(2)得到的反应液中加入60mL热的饱和食盐水,搅拌,观察浮在液面上的固体物质。用药匙将固体物质取出,用滤纸或纱布沥干,挤成块,观察。
【板书】 三、化学性质:
1. 油脂的结构:
2. 油脂的碱性水解(皂化反应):
在碱性条件下水解又称皂化反应,其目的是制肥皂和甘油。
四、肥皂和洗涤剂
学生阅读教材第69页的《资料卡》“肥皂的去污作用”。
【板书设计】
一、油脂:
1.组成元素:C、H、O
2.定义:高级脂肪酸和甘油酯化反应生成的甘油酯。
3.分类:油,常温下为液体;
脂肪,常温下为固态。
4.硬脂酸甘油酯的结构:
二、油脂的物理性质
三、化学性质:
1. 油脂的结构:
2. 油脂的碱性水解(皂化反应):
在碱性条件下水解又称皂化反应,其目的是制肥皂和甘油。
四、肥皂和洗涤剂
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用心 爱心 专心《硫酸工业》
【教学目标 】
(1)能准确表述接触法制硫酸的三个重要阶段、反应原理及主要设备的名称、构造和作用。
(2)能说明黄铁矿锻烧前粉碎的原因,通入强大空气流的目的、炉气净化的原因和方法。
(3)能说明热交换器怎样进行热交换,吸收塔怎样吸收三氧化硫的。
(4)能解释和说明加快和充分吸收三氧化硫的措施。
(5)能说出二氧化硫在大气中的危害、酸雨的成因及大气污染的主要来源。
(6) 能说出环境污染的主要方面及防止污染的一些措施,增强环境意识作环境保护的宣传者、行动者。
(7)能通过本节的学习,说明工业生产中加快反应,提高原料利用率,节约能源及环境保护的一些措施和方法。
(8)掌握多步反应计算题的简单解法即关系式法。
【教学重点】接触法制硫酸的化学反应原理,环境污染的危害及环境保护的重要性。
【教学难点 】主要设备的构造和物料流动的方式、有关的化工生产原理。
【教学过程 】
[投影]学习目标即教学目标
[叙述引入]同学们,我们初中学习过硫酸的知识,硫酸是化学工业中最重要的产品之一。它在工农业生产、科学实验和国防建设中,具有十分广泛的用途。
[投影]硫酸可以用来制化肥,如磷肥、氮肥等。可以在金属加工和金属制品电镀以前,除去金属表面的氧化物膜,可以制取许多有实用价值的硫酸盐,如硫酸铜、硫酸亚铁等,还可用于精炼石油,制造炸药、农药、染料等,实验室中常用作干燥剂。
[设疑引入]硫酸有那么多用途,工业上是如何生产的呢?请同学们根据所学过的硫及其氧化物知识,讨论生产硫酸的原理。
[说明]许多同学想到用硫燃烧生成二氧化硫,这固然是一种方法,但根据我国资源情况,实际生产中通常用燃烧黄铁矿的方法来制取二氧化硫,二氧化硫转化为三氧化硫,是在接触室内进行的,因此,称为接触法制硫酸。
[投影板书]课题、标题及原理
[衔接过渡]接触法制硫酸分三个阶段,第一阶段是二氧化硫的制取和净化,第二阶段是二氧化硫氧化成三氧化硫,第三阶段是三氧化硫的吸收和硫酸的生成,我们看到一阶段。
[投影板书]第一阶段及反应原理
[讲述]分析讲述黄铁矿燃烧反应的方程式,交代配平方法(奇偶法)
[出示模型]讲解沸腾炉的构造。
[动画显示]沸腾炉内物料进出方式
[投影]思考讨论
1.焙烧黄铁矿的炉子为什么叫沸腾炉?黄铁矿为什么要粉碎?为什么通入强大的空气流?燃烧黄铁矿为什么不要多加燃料?
2.为什么通入接触室的混全气体必须净化?怎样净化?净化后气体成分是什么?
[强调讲述]黄铁矿燃烧反应是放热的,故燃烧的黄铁矿不需要多加燃料,扩大反应物的接触面,通入强大的空气流可以加快反应,提高原料利用率,这种方法常用于工业生产中。
[衔接过渡]被净化后的炉气主要成分是二氧化硫、氧气和氮气,常温下较难转化为三氧化硫,加热到400~500℃,在催化剂的作用下,能较快地转化为三氧化硫,请写出反应方程式,说明反应特点。
[投影板书]第二阶段及有关反应原理
[反馈矫正]根据学生讨论情况,说明书写方程式,注意事项,交代清楚反应的特点,说明高温和使用催化剂可以加快反应,缩短生产时间,提高效率。
[动画显示]气体流向。
[投影]填空
3.接触室中热交换气的作用是_______________________________________________
4.从接触室出来的气体成分是_________,原因是_____________________________
[强调讲述]热交换气中冷热气体的流向是相反的,冷的气体(SO2、O2、N2)被预热,而热的气体(SO3、 SO2、O2、N2)被冷却,这种方式能够节约能源,在工业生产中广泛采用。
二氧化硫与氧气生成三氧化硫的反应是可逆反应,因此从接触室出来的气体为三氧化硫、二氧化硫、氧气和氮气的混合气。
[衔接过渡]从接触室内出来的混合气体,通入吸收塔内,三氧化硫被吸收转化为硫酸,该阶段称为三氧化硫的吸收和硫酸的生成。
[投影板书]第三阶段及反应原理
[投影]5.吸收三氧化硫为什么不用水和稀硫酸而用98.3%的浓硫酸?浓硫酸为什么必须从塔顶喷下?
[讲解]三氧化硫与水反应,放出大量的热,用水或稀硫酸吸收三氧化硫易形成酸雾,酸雾的形成不利于气体三氧化硫被进一步吸收,吸收速度慢,且吸收不完全,98.3%的浓硫酸从塔顶淋下,气体由下往上,流向相反,充分接触,吸收更完全,由此看来工业生产上特别重视生产的速度及原料的利用率。
[出示模型]讲解吸收塔构造。
[动画显示]三氧化硫的吸收过程。
[总结归纳、动画显示]设备流程、生产流程。
[投影]6.接触法制硫酸分几个阶段?有几个重要反应?几种典型设备?几种净化方式?几个地方运用逆流原理?几个地方采用了加快反应的措施?几个地方采用了充分利用原料的措施?
[归纳讲述]同学们,我们通过接触法制硫酸的学习,了解了工业制硫酸的原理,但这还是不够的,工业生产中还有很多问题要处理,例如,如何提高原料的利用率,如何加快反应的进程,如何节约能源降低成本,如何保护环境,防止污染等等,这些都是工业生产中的实际问题,应该引起同学们的注意。
[投影]练习题:燃烧1吨含二硫化亚铁90%的黄铁矿,在理论上能生产多吨98%的硫酸(设有1.5%的硫留在炉渣里)?
[试题分析]本题考查化学运算技能,同学们常用的方法是分步计算法,根据方程式先求出二氧化亚铁的质量,再求二氧化硫和三氧化硫的质量,最后求出硫酸的质量,但这种方法要求的量太多、太麻烦,题目中只要求求出硫酸的质量,因此可以直接找到起始物质与最终产物硫酸的关系式求解。
解析:由工业生产硫酸的反应方程式可得下列关系式:
设:能生成98%的硫酸x吨
FeS2 → 2SO2 → 2SO3 → 2H2SO4
120 2×98
1t×90%×(1-1.5%) xt×98%
x=1.478
这种计算方法叫关系式法,即根据多个有联系的方程式计算时,可以依据方程式式找到各物质之间量的关系式,直接计算求解。
[设疑过渡]从吸收塔出来的气体叫尾气,其成分是什么?能否直接排入大气?另外,黄铁矿燃烧后的矿渣能否弃置,这是我们研究的另一重点内容,即环境保护。
[分析讲述]矿渣弃置堆放既占地又污染环境,还会造成资源的浪费,矿渣的主要成分是三氧化二铁,可以用来炼铁,变废为宝,吸收塔出来的气体是氧气、氮气和少量的二氧化硫,直接排入大气会造成环境污染,必需净化处理,通常用碱液吸收。
[设疑深入]二氧化硫污染环境到底会造成什么样的危害呢?
[投影]7.二氧化硫对环境造成什么危害?酸雨怎样形成的?有何危害?大气污染的主要来源是什么?如何消除大气污染?
8.环境污染分为哪几类?工业三废包含哪几方面?防止和消除环境污染的根本途径是什么?
[投影]环境污染的分类
环境污染
大气
水 工业三废(废气、废水、废渣)
土壤 农药、化肥及生活用品
食品 自然资源的不合理开发利用
……
[播音]录音资料1:环境污染的危害
录音资料2:环境政策
录音资料3:环境的治理及保护
[播放] 录像资料1:环境污染的危害
录像资料2:环境的治理及保护
[强调指出]我们每位同学都要做环境的坚定保护者,从我做起,从小事做起,从现在做起,注意环境保护的宣传,坚信,环境问题必将随着科学技术的进一步发展,而得到人类有效的解决,那时,祖国的天空会更蓝,河流会更清。第一单元 水的净化与污水处理第1课时 生活用水的净化
【教学目标】
1.了解天然水中所含的主要杂质成分,知道生活用水的要求与处理方法。
2.了解自来水生产的一般工艺流程,能用盐类水解反应解释水处理工艺中某些常见混凝剂净水的基本原理。
3.联系实际,了解水质污染状况、检测方法、净化处理情况,形成保护水资源的意识,感受化学科学在水资源保护、水处理方面的重要作用。
【教学重点】
污水处理中主要的化学方法及其原理
【教学设计】
【引入】
播放一段水资源的现状视频。从这段视频中我们可以获得什么?
【学生】
1.水资源分布不均匀;
2.用水形势严峻;
3.水污染严重;
4.人类自身的认识程度不够;
5.其它……
【教师】
水是我们生活的必需,从现状看形势比较紧张,这有待于我们全民参与保护水的行动中来,非一朝一日所能解决,希望同学们能从自己身边的小事做起。那么什么样的水才可以饮用?如何将天然水变成我们的引用水?这一节课我们就来学习一下。
【学生】查阅自己已经获得的资料,展示了饮用水的标准:
1.为防止介水传染病的发生和传播,要求生活饮用水不含病原微生物。
2.水中所含化学物质及放射性物质不得对人体健康产生危害,要求水中的化学物质及放射性物质不引起急性和慢性中毒及潜在的远期危害(致癌、致畸、致突变作用)。
3.水的感官性状是人们对饮用水的直观感觉,是评价水质的重要依据。生活饮用水必须确保感官良好,为人民所乐于饮用。生活饮用水水质标准共35项。其中感官性状和一般化学指标15项,主要为了保证饮用水的感官性状良好;毒理学指标15项、放射指标2项,是为了保证水质对人不产生毒性和潜在危害;细菌学指标3项是为了保证饮用水在流行病学上安全而制定的。
【教师】
这是国家规定的生活饮用水的标准,有些地方我们还不能了解。但是对于第3条水质标准这一项中部分知识就和我们相关了。它常见的检测项目包括:水温、PH、导电率、固体悬浮物、溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)等。那么天然水中所含的杂质有哪些?
【学生】
阅读课本P2。
【教师】
大家已经很清楚的知道了天然水中常见的杂质,不同的杂质有不同的除杂方法。那么基本顺序怎样?
【学生】
净化顺序为先除去水中的固体杂质和悬浮物,然后消毒,最后除去水中的异味。
【教师】
回答的很好。先来看看如何除去水中的悬浮物和固体杂质?混凝剂是常见的除杂试剂,常见的有铁盐、铝盐。那么净化原理是怎样的呢?
【实验】
演示硫酸铝的净水实验(考虑时间关系,上课前就可以把净水剂放入混有泥土的水中)。
【教师】
在必修课本里面我们学习过氢氧化铁胶体净水的知识,谁能解释一下硫酸铝净水的原理。
【学生】
铝盐首先电离,以硫酸铝为例:Al2(SO4)3=2Al3++3SO42-
然后是铝离子的水解: Al3++3H2OAl(OH)3+3H+
生成的Al(OH)3呈胶状,。胶体是分散系中的一种,胶体粒子的直径介于溶液与浊液之间,它可以吸附水中的悬浮物,发生聚沉现象。达到净水的作用,因此常作净水剂来使用。
【教师】
其它的杂质如何去除?我们一起来看一下课本P3页的问题。
【学生】
分组讨论回答。
题1.除去H2S(有异味、有毒)、CH4(与氯气发生取代,生成含氯有机物);还要除去Ca2+、Mg2+(硬水的危害)
题2.天然水的杀菌消毒剂常见的有氯气、漂白粉精、臭氧、二氧化氯等强氧化剂杀菌消毒。
题3.我国目前主要是以氯气为主。Cl2+H2O=HCl+HClO,HClO有强氧化性,所以能够杀菌消毒。由于氯气自身有一定的危害,所以浓度不能过高。有时我们能够闻到漂白粉味就是氯气的气味。
题4.澄清透明的水不能保证没有有害离子和细菌,所以不能饮用;消毒后的自来水只能杀菌,对于离子起不了作用,也不能饮用;自来水煮沸是为了除去溶解在里面的氯气。
【教师】
最后我们还需要利用活性炭的吸附作用除去水中的异味。理论上的就是这三部分,在实际的净水过程是以此为基准,还要加上其它的一些设备。课本P4页有一个净水流程简图,我们可以看看,有机会可以实际考察一下。并做好相关记录。
【课题小结】
这一节课我们粗略的了解一下水-生命之源的部分知识,但相对于水资源困乏的我们而言,紧紧做到净化还不够。还需要我们身体力行起来,节约用水。如何节约用水呢?如何再生水呢?希望课后同学们好好的准备一下。
【板书】
生活用水的净化
生活用水净化的含义
天然水中所含的杂质
混凝剂
含义及常见物质
净水原理
常见消毒剂
自来水厂的生产流程课时1化学是社会可持续发展的基础教学设计
一、学习目标
1.认识化学是现代科技发展的基础。
2.认识化学正在帮助人们认识并克服人类活动对环境产生的负面影响。能运用实例说明化学是环保事业的强大支柱,了解绿色化学的基本要求及其对社会可持续发展的重要意义;认同绿色化学对可持续发展的贡献,并初步形成绿色化学的理念。
3.能列举事实论述化学与科学、技术、社会的关系,认识化学是社会可持续发展的基础,增强社会责任感。
4.了解形成温室效应、光化学烟雾、酸雨、等的原因、危害及预防的相关措施。
二、教学重点及难点
重点:化学在环境保护中的作用与绿色化学的思想内涵;
难点:利用已有知识,以具体事例说明化学对现代科学技术的重要作用。
三、设计思路
本课内容分两个主题,主题1首先是让学生在回忆与讨论已学知识中与新兴学科及新技术相关的内容,并向学生展示科技的前沿,以体现化学对新科技发展的所起的重要作用。主题2则建立在学生回顾已有环境知识的基础上,在讨论中认识环境污染的预防(绿色化学)的相关知识与科学方法,从而逐步形成绿色化学的观念:
在化学与社会的可持续发展的关系上,主题1着重体现化学是如何促进社会的发展,而主题2则要说明化学在解决社会发展的可持续性上所起的作用。
四、教学过程
[导入]化学让我们创造了无以数计的物质财富,让人类快速地步入现代文明,而在当今世界,化学更是起着越来越重要的作用。它不仅促使了现代科技的发展,而当前社会所面临的能源、环境等问题的解决,更是离不开化学科学的支持。
[板书]一、现代科学技术的发展离不开化学
[介绍]化学在现代科技发展中的作用,主要体现于两个方面:(1)与新兴学科的交叉渗透,如生命、材料、环境、能源、地球、核科学等等。(2)为新技术的发展提供物质基础,如信息技术、生物技术、核科学与核武器技术、航空和导弹技术、激光技术、纳米技术等。
[交流与讨论] (ppt:2)
就教材所提新兴学科与新技术,请任选其中2-5项,根据结合你学过的知识,谈谈化学与它们的密切联系。
小组汇报
[总结](如:信息――半导体,光导纤维制取;生命――蛋白质分子、氨基酸、维生素等与生命有关物质结构、性质;材料――合成氨、合成橡胶、液晶、合金等;环境――二氧化硫排放、污水中重金属离子回收等。……)
(设计意图:让学生回顾已有的知识,从而主动构建起化学与这些新兴学科及新技术的初步联系,教师可以此作为后续教学的基础。)
[介绍]
结合图片介绍:(ppt:3-7)
单晶硅、光导纤维―― 信息;
(思考:人们是怎样从自然界的石英沙中获得单晶硅的?写出反应式)
形状记忆合金――生命、航天
(录像:形状记忆合金的性质实验)
贮氢合金――能源 ……
[活动与探究] (ppt: 8~9)
教材第100页:电路板的制作(分析原因,写出相关的化学方程式,并标出电子转移的方向和数目)
[小结]
化学是材料创新的龙头。只有掌握结构—性质—功能的关系以及合成和组装的化学过程,才能设计并合成新材料。美国Tatex大学福克斯教授在第13届国际化学教育会议上说:“化学是中心学科,化学在发展过程中使相关学科有了新的发现”。
化学的科技意义:(ppt:10)
人类生存──吃、穿、住、用、行,那一样都离不开物质;
社会发展──农业、工业、国防、医药、环境等,无不以物质为基础;
科技进步──现代科技的三大支柱,材料、信息与能源均以物质为支撑。
[过渡]科技的进步使社会得以快速地发展,但能源、环境等问题也成了人类的重大难题。化工曾对环境造成很大的影响,但环境的保护与治理更需要化学科学的支持。
[板书]二、解决环境问题需要化学科学
(ppt:11)
[思考] 结合自己的生存环境,你认为哪些物质的过量排放直接影响了我们的生活?
(如:二氧化硫、二氧化碳――燃料的燃烧等;氮的氧化物――汽车尾气等;生活污水……)
[交流与讨论]回顾二氧化硫、汽车尾气、过量的二氧化碳对环境的危害,讨论预防的措施。(ppt:12)
[总结]
物质 主要危害 预防
二氧化硫 有毒、酸雨 烟气脱硫:Ca(OH)2、氨水、Na2SO3(写出反 应的化学方程式或离子方程式)②化石燃料脱硫、气化、液化③改变能源结构
汽车尾气 光化学烟雾、酸雨、铅污染 ①汽车尾气处理装置:在催化剂作用下将NOx、CO转化为N2、CO2等(具体可参考本单元“参考资料”)②采用无铅汽油③开发利用新能源,如酒精、天然气、氢气等
二氧化碳 温室效应 制造全降解塑料:②设想:压缩后贮存于海底
[思考]
①你了解上述污染的治理方法吗?(不要求学生一一回答,能回忆用石灰治理酸雨影响的土壤既可)
②以上这种从源头上预防污染的方法的,与“先污染,等经济发展了再治理”的观点相比,有着哪些优越之处?(治理:无法恢复环境;难度大、成本高等)
[介绍]绿色化学思想(要点:①从源头上消除污染;②利用改进反应原理,实现对环境的零排放。――可参考本单元“参考资料”))
[问题解决]教材第102页
[总结与讨论] (ppt:12)
随着化学科学的发展,请你设想未来的化工将是怎样的状况?
(设计意图:让学生形成绿色化学的理念,激发对化学的热爱)
[练习] (ppt:13~14)
1.关于“绿色化学”的特点的概述错误的是( D )
A、采用无毒无害的原料,生产有利环保、人体健康和安全的产品
B、在无毒、无害的条件下反应,减少废物向环境排放
C、充分利用能源、资源,提高原子利用率,使原料的原子都成为产品
D、尽可能利用天然植物作为原料进行化工生产,产出绿色产品
2.臭氧的化学式是O3,在通常状况下是淡蓝色、有鱼腥臭味的气体。臭氧不稳定,一旦受热极易转化成O2,并放出大量的热,臭氧的氧化能力比氧气(O2)强得多。若将O2通过臭氧发生器,在无声放电的条件下,从臭氧发生器出来的O2中含有3%的O3 。
请回答以下问题:
① 带火星的木条伸入到盛有O3的集气瓶中,可以看到 现象。
② 写出在臭氧发生器中,O2转变为O3的化学方程式 ,氧气转变成臭氧的过程发生 变化(填“物理”或“化学”)。
③ 应采用哪些方法保护臭氧层?
[参考答案]①木条着火,且比氧气中燃烧更剧烈;②,化学
③严格执行环境保护法;废气处理后再排放;严禁使用“氟里昂”等致冷剂。
[结束语]化学对现代科技及环境问题解决中所发挥的作用,我们将在选修模块《化学与技术》、《化学与生活》继续学习与研究。化学必修模块内容的学习将要告一段落,而我们对于化学的学习还很初步。在选修的六个模块中,我们还有机会继续认识化学的价值、感受化学的魅力!
[作业]1.教材第103页“练习与实践”2-4题;
2.以水污染及预防为主题,分小组确定小课题,查阅相关资料并在班内交流。
回顾
事例
化学与现代科技
科学前沿
环境污染的预防
社会发展的可持续性
化学与社会的可持续发展
化学对社会发展的促进
nCH3CH─CH2
O
+ nCO2
催化剂
─O─CHCH2─O─CO─
[ ]n
CH3《化学与技术》全册精编教案
专题一 多样化的水处理技术
〔课程标准要求〕
1、知道化学在水处理中的应用
2、了解海水的综合利用,认识化学科学发展对自然资源利用的作用
〔教学内容增减建议〕增加污水处理中电化学处理、从海水中提取镁,掌握明矾净水的原理、水的消毒原理,富营养化的化学原理,大量内容阅读了解
[课时安排]
第一单元2课时,第二单元3课时,复习1课时,习题1课时,共7课时
第一单元 水的净化与污水处理 (第一课时)
〔知识回顾〕
写出FeCl3 AlCl3的水解方程式,思考如何得到氢氧化铝和氢氧化铁胶体。
写出制备漂白粉的化学方程式,思考漂白粉消毒的原理是什么?
知识学习:
阅读表1-1找出你认为有毒、应当除去的微粒。你能利用所学的知识对这些有害物质进行处理吗?
明矾净水主要处理的水中哪些微粒?原理是什么?
澄清的水是干净的水吗?九寨沟的水折射出漂亮的蓝色?是良好的饮用水吗?
你认为需要怎样的处理?氯水的消毒原理是什么?
结合图1-3完成课后P8的习题3,体会自来水厂净化天然水的设计意图,写出相关的方程式。
自来水能直接饮用吗?理由是什么?
习题巩固:
在净水过程中用到混凝剂,其中可以作为混凝剂使用的是
A、偏铝酸钠 B、氧化铝 C、氯化铝 D、明矾
下列广告用语在科学上没有错误的是
A.这种饮料中不含任何化学物质 B.这种蒸馏水绝对纯净,其中不含任何离子
C.这种口服液含丰富的氮、磷、锌等微量元素 D.没有水就没有生命
下列过程中,不涉及化学变化的是
A.甘油加水作护肤剂 B.用明矾净水
C.烹鱼时加入少量的料酒和食醋可减少腥味,增加香味
D.烧菜用过的铁锅,经放置常出现红棕色斑迹
长时间烧沸的天然水不宜喝的主要原因是
A.水中的氧气少了 B.水中的亚硝酸盐浓度大了
C.水中的钙镁离子多了 D.水中的二氧化碳多了
目前,科学家致力于研制高效、安全、无毒的饮用水消毒剂。
(1)近年来,某些自来水厂在用液氯进行处理的同时还加入少量液氨,其反应的化学方程为:NH3+HClO===H2O+NH2Cl(一氯氨)。NH2Cl较HClO稳定,加液氨能延长液氯杀菌时间的原因是:_____________________________。
(2)科研人员发现在氯消毒的饮用水中,含有微量对人体有潜在危害作用的含氯化合物。世界环保联盟即将全面禁止在自来水中加氯气,推广采用光谱性高效杀菌消毒剂二氧化氯(ClO2,黄绿色气体)。目前欧洲和我国主要采用Kesting法(原料为氯酸钠和盐酸)制ClO2,该法的缺点是同时产生Cl2(占ClO2体积的一半),使产物纯度低。
①试写出该法制ClO2的化学反应方程式:_____________________________。
②Cl2和ClO2都是通过氧化作用而杀菌消毒,试计算在等质量时,ClO2的氧化能力是Cl2的多少倍。
二、污水处理:
阅读本节调查研究思考水体富营养化是如何产生的?你认为该污染主要由表中哪些因素导致?
DO和BOD的含义是什么?BOD5的含义是什么?为什么BOD5高,河水就会出现恶臭?
你了解的处理污水的方法有哪些?该方法主要用于处理怎样的污水?
习题巩固:
国际上提出了“预防污染”这一新概念,绿色化学是“预防污染”的基本手段,下列各项中属于绿色化学的是
A、处理废弃物 B、治理污染点 C、减少有毒物 D、杜绝污染源
新华社报道:我国太湖因蓝藻疯狂繁殖而造成水质的严重污染。
(1)蓝藻的疯狂生长说明湖水中哪些元素超标
(2)蓝藻的疯长会如何破坏生态平衡?
(3)已知洗衣粉的成分为(Na5P3O10),三聚磷酸钠,已知三聚磷酸是三个H3PO4分子脱2分子水形成的,写出H3PO4、三聚磷酸的结构式。
(4)青岛市政府规定从今年禁止磷洗衣粉使用,而把其中的Na5P3O10用Na2SiO3代替,写出其软化硬水时离子方程式。
工厂为了除含Cr2O72-离子的酸性废水,采用以下处理方法: 以铁作为电极进行电解 鼓入空气,经过一段时间后,使废水中的含铬(有毒)量降到可排放的标准,其原理是:
① 将Cr2O72-离子还原为可溶性三价铬离子。
②电解除铬过程中,使溶液的PH不断升高,使工业废水由酸性变为碱性,再把三价铬离子变成不溶性氢氧化物除去。
根据上述内容回答下列问题:
(1)用铁作电极电解时,电极反应式为:阳极 ,阴极 。
(2)在水溶液中将Cr2O72-离子还原成Cr3+的还原剂是溶液中的 离子,此氧化还原反应的离子方程式是 。
(3)在处理废水中使溶液的PH不断升高,由酸性转变碱性是通过 和 途径来实现的。
(4)将Cr3+转变成不溶性氢氧化物的离子反应式为 ,同时还有 生成
在自然净化中要把有机污染物自发地转变为简单的无机物质,需要水中含有一定的氧气,使有机物(C,H,O)+O2→CO2+H2O。1 L水中含有的有机物质转变为无机物所需要的氧的量称为生化需氧量(BOD),用g·L-1为单位表示。如果水中的氧气比BOD少,水就发臭,鱼和其他淡水生物就不能生存。若某地区一条河水中含有机物10 ppm(即质量分数为百万分之十),此有机物分子式用C6H10O5表示,而在正常大气条件下,氧气在水中的溶解量是0.0092 g·L-1。
(1)写出有机物在有氧条件下转化为无机物的化学方程式。
(2)这条河水的BOD是多少?河水中的鱼类能否维持生命?
河道旁有甲乙两工厂,它们排放的工业废水中共含K+、Ag+、Fe3+、Cl-、OH-、NO3-六种离子。
(1)甲厂的废水明显呈碱性,故甲厂废水中所含三种离子是 、 、 。
(2)乙厂的废水中含有另外三种离子,如果加一定量 (活性炭、FeSO4、铁粉)可以回收其中的金属 。
(3)另一种设想是将甲厂和乙厂的废水按适当比例混合,可以使废水中的 转化为沉淀,经过滤后的废水主要含 ,可用来__ _____。专题二:化学反应与能量转化第一单元 化学反应速率与反应限度第一课时
一、教学目标
课标内容:
通过实验认识化学反应的速率和化学反应的限度,了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用
会考考纲:
1.通过实验认识化学反应速度(B)
2.通过实验认识化学反应的限度(B)
3.了解控制反应条件睚生产和科学研究中的作用(B Ⅱ)
教学目标:
(一)知识与技能
1.理解化学反应速率的概念和影响的外界条件
2.能设计并完成一些化学实验
(二)过程与方法
1.重视培养学生科学探究的基本方法
2.通过实验分析影响化学反应速率的外界条件
(三)情感与价值观
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
二、教学重、难点和突破方法
教学重点:化学反应速率的概念;有关计算;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
三、教学过程:
(一)设计思路
从日常生活中的实例和学生己有的知识出发,用实验直观地比较几种反应的快慢,使学生理解可以从单位时间里反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来判断反应进行的快慢。引导学生进行反应速率的简单计算,帮助学生掌握反应速率的表示方法,了解怎样判断反应速率的大小。通探究影响双氧水分解反应速率的因素及生产、生活中相关问题的讨论,帮助学生定性地认识外界条件对化学反应速率的影响,加深对反应速率概念的理解。
(二)教学媒体和教具
学案、练习题、图表 ……
(三)课堂教学流程
1.创设情境,引入新课
日常生活和生产中有很多化学反应,有的化学反应过程进行得快,有的化学反应过程进行得慢。根据你所学知识或生活经验判断下列化学反应的快慢:
燃放烟花、爆竹( );食物的腐败( );溶洞、钟乳石的形成( );点燃氢氧爆呜气( );常温、常压下氮气与氢气反应生成氨气( );酸碱中和反应( ) 。
交流与讨论:①你是以什么标准,判断他们反应的快慢?②在化学上用什么来表示化学反应的快慢?
你的回答是:①根据 来判断反应快慢,主要包括: 、
、 、 、 等。
②
2.进行新课
一.化学反应速率
观察与思考:分别用大小相同的镁条和铁片与等量、等浓度的盐酸反应。
问题讨论:
①上述反应哪种金属与盐酸反应快?
②你的判断依据进什么:
过渡:物理上用速率来定量描述物体的运动快慢,在化学上怎样定量表示化学反应快慢的呢?
1.定义:化学反应速率用“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。
①表达式:
②常用的单位是: 或
例题:在一定条件下,一份双氧水样品经过2h后,H2O2的浓度从6×10-2mol·L-1下降到3×10-2mol·L-1。求双氧水在这段时间内分解的平均反应速率。
练习一:
1.在某一反应里,反应物A的浓度在10s内从6.0mol/L变成2.0mol/L,在这10s内A的化学反应速率为: 。
2.在2SO2+O22SO3反应中,如果2分钟内SO2的浓度由6.0mol/L下降到2.0mol/L。①分别用SO2、O2、SO3的浓度变化表示的化学反应速率:
②将所得结果分别除以各自的化学计量数,有何结果?
2.使用化学反应速率应该注意的几个问题:
①化学反应速率表示的是平均速率,同一反应用不同物质表示的化学反应速率在数值可能不同,因此描述化学反应速率时,必须注明是何种物质;
②各物质的起始浓度不一定按比例,但是浓度变化一定成比例;
③同一反应中,各物质的反应速率之比等于化学计量数之比
练习二:
1.在某一化学反应里,反应物A的浓度在10s内从4.0mol/L减少到原来的一半,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υ(SO2)= 。
3.在一容积为2L的密闭容器中通入0.8mol H2,0.4mol N2,经2min后,容器内有0.12mol NH3,求v(NH3),v(N2),v(H2)各是多少?
过渡:日常生活、生产中,有时希望反应快一点,有时又希望反应能慢一点。如何才能控制反应速率的快慢呢?反应物本身的性质是决定化学反应速率的快慢主要原因,但同一物质反应的快慢还要受到外界条件的影响。那么,哪些条件会影响物质的反应速率快慢呢?
3.影响化学反应速率的因素:
活动与探究:根据实验要求,探究影响过氧化氢分解反应速率的因素,并总结下列因素对化学反应速率的影响。
①内因(根本原因): ;
②外因(外界条件):
条件 影响结果 条件 影响结果
浓度 催化剂
温度
压强
练习三:应用化学反应速率的有关知识解释下列问题
①氢气能在氧气中安静地燃烧,点燃氢气和氧气的混合气体时为何会发生爆炸?
②燃烧含硫矿石(如黄铁矿)制备二氧化硫气体时,要把矿石粉碎成颗粒状,在沸腾炉内鼓入强大空气流,把矿粒吹得剧烈翻腾。
③一小块白磷露置于空气中,一段时间后会突然燃烧。
④工业上用氮气和氢气合成氨气时要使用催化剂。
3.小结
4.巩固练习
1.日常生活、生产中,有时希望反应快一点,有时又希望反应能慢一点。下列过程,我们想它更快一点的是 ( )
A.食物腐败 B.橡胶老化 C.炼钢 D.钢铁的腐蚀
2.在溶液中发生的反应,对反应速率不产生影响的因素是 ( )
A.温度 B.压强 C.浓度 D.催化剂
3.决定化学反应速率的主要因素是 ( )
A.反应物的浓度 B.反应物的性质 C.反应温度 D.使用催化剂
4.下列措施肯定能使化学反应速率增大的是 ( )
A.使用催化剂 B.增大压强 C.升高温度 D.增大反应物的量
5.反应4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+ 6H2 O(g),在10 L的密闭容器中进行,半分钟后,水蒸气的物质的量增加了0.45 mol,则此反应的平均速率v(反应物的消耗速率或生成物的生成速率)可表示为 A.v (NH3)=0.010 0 mol/(L·s) B.v (O2)=0.001 0 mol/(L·s)
C.v (NO)=0.001 0 mol/(L·s) D.v (H2O)=0.045 mol/(L·s)
6.在反应3H2+N22NH3中,经一段时间后,氨的浓度增加了0.6 mol/L,在此时间内用H2表示的平均反应速率为0.45 mol/(L·s),则反应所经历的时间为 ( )
A.0.44 s B.1 s C.0.33 s D.2 s
7.用铁片与1 mol·L-1稀硫酸反应制取氢气时,下列措施不能使氢气生成速率增大的是
A.对该反应体系加热 B.加入少量3 mol·L-1硫酸 ( )
C.加入少量氯化钠晶体 D.不用铁片,改用铁粉
8.100mL 6mol/L的H2SO4跟过量的锌粉反应,在一定温度下,为了减缓反应进行的速率,但又不影响生成氢气的总量,可向反应物中加入适量的 ( )
A.碳酸钠(固体) B.水 C.硫酸钾溶液 D.硫酸铵(固体,其水溶液呈酸性)
9. 在一定条件下3H2+N22NH3的反应中,起始C(N2) 为2mol/L,C(H2)为5mol/L, 反应到2分钟时,测得 C(NH3 )为0.4mol/L。
①分别用v(NH3),v(N2),v(H2)表示反应速率: 、 、 ;
②反应到2分钟时C(N2) 为 , C(H2) 。
10.在2 L的密闭容器中,充入2 mol N2和3 mol H2,在一定条件下发生反应,3 s后测得N2为1.9 mol,则以H2的浓度变化表示的反应速率为 。
11.向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2,开始反应时,按正反应速率由大到小顺序排列为 。
温度/ ℃ 催化剂 SO2/ mol O2/ mol
甲 500 10 10
乙 500 V2O5 10 5
丙 450 8 5
丁 500 8 5
12.某温度时,在2 L容器中X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
①由图中数据分析,该反应的化学方程式为
;
②反应开始至2 min,Z的平均反应速率为 。
参考答案:
1~8:C、B、B、C、C、D、C、BC
9、0.2 mol/(L·min)、0.1 mol/(L·min)、0.3 mol/(L·min);1.8 mol/L、4.4 mol/L
10、0.05 mol/(L·s) 11、乙甲丁丙 12、2X+Y=2Z、0.05 mol/(L·min)
5.板书设计
一.化学反应速率
1.定义:
①表达式:
②常用的单位是:
2.应该注意的几个问题:
3.影响化学反应速率的因素:
①内因:
②外因:浓度、温度、压强、催化剂
6.布置作业
四、教学反思
第二课时
一、教学目标课标内容:
通过实验认识化学反应的速率和化学反应的限度,了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用
会考考纲:
1.通过实验认识化学反应速度(B)
2.通过实验认识化学反应的限度(B)
3.了解控制反应条件睚生产和科学研究中的作用(B Ⅱ)
教学目标:
(一)知识与技能:
1.理解可逆反应、化学反应平衡的概念,化学反应限度的本质原因及外部特征。
2.学习实验研究的方法,能设计并完成一些化学实验。通过实验探究响形成化学反应平衡的概念及化学反应限度的概念
(二)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,并用得到的结论指导去分析和解决实际问题
(三)情感与价值观:
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
二、教学重、难点和突破方法教学重点: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:化学反应限度的本质原因及外部特征
三、教学过程:
(一)设计思路
通过对“氯水漂白作用”相关问题的讨论,引导学生认识“化学反应的可逆”,并设计实验探究:在一定条件下“可逆反应”的存在。依据工业合成氨过程中化学反应速率随时间的变化,通过分析得出一定条件下的可逆反应,进行到一定程度时,正、逆反应速率会相等,反应混合物中各物质的浓度就会保持不变,概括出“化学平衡状态”概念及其特征。
(二)教学媒体和教具
学案、练习题、图片 ……
(三)课堂教学流程
1.创设情境,引入新课
以用食盐为原料制取氯气等产品的工业称为“氯碱工业”,它是目前化学工业的重要之柱之一。为探究氯气的性质,设计如图所示验装装置。根据实验现象和所学知识回答下列题:
①该实验所观察到的现象是:
②该实验说明:氯气 漂白性,而是氯气与水反应产生了
具有漂白性。
③氯气的水溶液叫做“氯水”,氯水的微粒中含有的分子有:
过渡:氯气能与水反应,为何氯水中还存在“氯气分子”呢?
2.进行新课
二.化学反应的限度
讲解:氯水中存在Cl2和H2O,说明Cl2和H2O反应生成HCl和HClO的同时,HCl又和 HClO反应生成了Cl2和H2O,这是一个相反的过程。
设疑:怎样用化学方程式表示“Cl2和H2O”反应的相反应过程呢?
你的方法是:
1.可逆反应:在相同条件下,既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应,叫做可逆反应。①正反应:从左向右进行的反应
②逆反应:从右向左进行的反应
问题:说出可逆反应“Cl2+H2OHCl+HClO”中的“正反应”与“逆反应”。
正反应: ;逆反应:
活动与探究:
探究“FeCl3溶液与KI溶液反应的可逆性”
实验步骤 现象 结论
①向5mL 0.1moL/L 的KI溶液中滴加0.1moL/L FeCl3溶液5~6滴
②在反应①的溶液中加入2mLCCl4,振荡、静置
③取②的上层溶液,滴加KSCN溶液
交流与讨论:①上述实验说明:FeCl3溶液与KI溶液反应具有 性
②为保证实验结论的可靠性,必须注意的是:
过渡:在一定条件下的可逆反应,反应物不能完全转化为生成物。那么,可逆反应能进行到什么程度呢?
交流与讨论:在高温、高压和催化剂存在下,氮气和氢气发生可逆反应:N2+3H2 2NH3。无论反应时间多长,在反应容器中总是同时存在着氮气、氢气和氨气。
请根据图分析合成氨反应中正、逆反应的反应速率及反应物和生成物的浓度随时间变化的情况。
时间 反应物的浓度 生成物的浓度 正反应速率 逆反应速率
0
0~t
t
t~
讲解:在上述反应中,当反应进行到t时刻后,正、逆反应速率不再变化,但正、逆反应仍在进行。化学上把这种状态称为“化学平衡状态”。
2.化学平衡状态和化学反应限度
①化学平衡状态:可逆反应在一定条件下进行到一定程度时,正反应速率和逆反应速率相等,反应物和生成物的浓度不再发生变化,这种状态叫做“化学平衡状态”
②反应的限度:“化学平衡状态”就是可逆反应所能达到的反应限度。
例题:在一个固定容积的密闭容器中,放入2molSO2和1molO2,在一定温度和有催化剂存在时发生反应,一段时间后,发现SO2、O2、SO3的浓度保持不变这个过程可以用下面两个图像表示,根据图像回答下列问题:
①图一1中t1时刻,各气体的浓度不再变化,是不是反应已经停止?
②正、逆反应的速率与反应物、生成物的浓度有什么关系?
③图一2中t1时刻起,v(正反应)=v(逆反应),请从微观的视角,分析反应体系中的物质的变化。
④用化学方程式表示该反应为:
⑤上述反应是硫酸工业的一个重要反应,为了提高SO3的含量可采取的措施是:
交流与讨论:化学平衡状态有什么特点?
①前提: ;②条件:
③本质:v(正) v(逆) ;④表现:各成分的百分含量 ;
⑤特征:化学平衡是 平衡;改变条件时,平衡会
注意:催化剂只能改变化学反应速率,不影响化学平衡。
练习:在一定温度下,反应A2(g)+B2(g)2AB(g) 达到平衡状态的标志是 ( )
A.单位时间生成nmolA2同时生成nmolAB B.容器内的总压强不随时间变化
C.单位时间生成2nmolAB同时生成nmolB2 D.单位时间生成nmolA2同时生成nmolB2
3.小结
4.巩固练习
1.当可逆反应2SO2+O2 2SO3达到一定限度后,通入18O2,再经过一段时间,18O
存在于 ( )
A.SO3、O2中 B.SO2、SO3中 C.SO2、SO3、O2中 D.SO2、O2中
2.在一定条件下,某容器中充入N2和H2合成NH3,以下叙述中错误的是 ( )
A.开始反应时,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,最后正反应速率减小为零
C.随着反应的进行,逆反应速率逐渐增大,最后保持恒定
D.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后与逆反应速率相等且都保持恒定
3.下列关于化学反应的限度的说法中,正确的是 ( )
A.当可逆反应达到平衡时,这就是这个反应所能达到的限度
B.当可逆反应达到平衡时,该反应的正向反应速率和逆向反应速率都等于零
C.平衡状态是一个静止的状态,因为反应物和生成物的浓度己经不再变化
D.化学反应的限度不可以通过改变条件而改变
4.对可逆反应4NH3(g)+5O(g)4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是( )
A.达到化学平衡时,4v正(O2)=5v逆(NO)
B.若单位时间内生成xmol NO的同时,消耗x mol NH3,则反应达到平衡状态
C.达到化学平衡时,若增大容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率增大
D.化学反应速率关系是2v正(NH3)=3v正(H2O)
5.下列说法正确的是 ( )
A.化学反应中的能量变化,通常只表现为热量的变化
B.要使硫燃烧只需要大量的氧气
C.工业上常使用催化剂改变可逆反应的限度
D.SO2和O2合成SO3的反应中,升温增压,都可以提高反应的速率
6.可逆反应2NH3N2+3H2在密闭容器中进行,达到平衡状态的标志 ( )
①单位时间内生成n mol N2的同时生成2n mol NH3 ②单位时间内生成n mol N2的同时生成3n mol H2 ③用NH3、N2、H2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2∶1∶3④各气体的浓度不再改变 ⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变
A.①④⑤ B.②③⑤ C.①③④ D.①②③④⑤
7.对于反应2SO2+O22SO3(g),当其他条件不变时,只改变一个反应条件,将生成的SO3的反应速率的变化填入下表空格内(填“增大”或“减小”或“不变”)
编号 改变的条件 生成SO3的速率
① 升高温度
② 降低温度
③ 增大氧气的浓度
④ 使用催化剂
⑤ 压缩体积
⑥ 恒容下充入Ne
参考答案:
1~6:C、B、A、A、D、C
7、增大、减小、增大、增大、不变
5.板书设计
二.化学反应的限度可逆反应:
①正反应:从左向右进行的反应
②逆反应:从右向左进行的反应
2.化学平衡状态和化学反应限度
①化学平衡状态:
②反应的限度:
6.布置作业
四、教学反思石油炼制 乙烯
目标 1、掌握乙烯的分子组成与结构
2、学习乙烯的性质和用途
重点 乙烯的化学性质和用途
难点 乙烯的加成反应、氧化反应
用品 酸性高锰酸钾溶液、溴的四氯化碳溶液、乙烯气体、甲烷气体
乙烯的球棍型
教学过程
Ⅰ、引入
1、写出甲烷、乙烷、丙烷结构简式
2、什么叫烃?链烃?饱和链烃?
3、CH2=CH2是否属于链烃?碳原子结合氢原子数目是否达饱和?
(链烃 、含有不饱和碳、属不饱和链烃)
过渡:工业上以石油为原料通过炼制可以获得大量的乙烯,乙烯的产量通常用来作为衡量一个国家石油工业发展水平的标志。乙烯有很多用途今天我们来学习这种神奇的物质---------------------乙烯。
Ⅱ、新授 $2-3-1-2 乙烯 烯烃
一、乙烯
1、乙烯的分子组成与结构
⑴分子组成 分子式:C2H4
[展示]乙烯分子的球棍模型.
(与乙烷对比它们在组成与结构上的差别)
[小结]组成上:乙烷分子与乙烯分子多两个H原子
(故相对乙烷来说后者叫烯)
结构上:乙烷分子中两个碳原子间是共价单键,而乙烯分子中两个碳原子间是共价双键(乙烯分子中碳原子未被氢原子所“饱和”,乙烷属饱和烃而乙烯属不饱和烃)
⑵分子结构
分子结构特征是C = C
结构式:
H H
1200 C = C
H H
(展示)比例模型
结构简式:CH2 == CH2或H2C=CH2注意 :不能写成CH2CH2
电子式
⑶分子构型:平面结构(所有原子在同一平面内),而乙烷分子是立体结构、
2、物理性质
无色稍有气味,密度略小于空气,难溶于水的气体
3、化学性质[分别实验、一一总结]
[实验(1)]乙烯通入溴水中(或溴的四氯化碳溶液)
现象:溴水褪色
分析:乙烯与溴水发生反应(甲烷不能)
反应方程式:
CH2 === CH2 + Br –Br CH2 CH2
Br Br
1,2 –二溴乙烷 叫加成反应
[结论1]能与溴发生加成反应
用于鉴别乙烯与甲烷
[指出]:
(1)定义;有机物分子里不饱和碳原子跟其它原子或原子团直接结合生成新的有机化合物的反应叫加成反应[反应类型]
(2)加成反应产物只有一种
(3)加成反应发生的原因:C==C 中有一个共价键易断裂
(4)乙烯不仅能与溴水的溴发生加成反应,而且还能与H2、Cl2、HX(不是氢卤酸)、H2O等一定条件下发生加成反应
通式:[记住]
CH2 === CH2
X X
H X
H OH
H H 乙烷
其中: 乙烯与HX 用于制备卤代烷
乙烯与水加成 工业合成醇(乙烯水化法)
(5)烷烃不能发生加成反应
小结:乙烯性质(1)能发生加成反应(甲烷不能)[板书]
实验(2)乙烯通入酸性高锰酸钾溶液中
现象:高锰酸钾溶液褪为无色
分析:说明乙烯被高锰酸钾氧化了
反应式简述:
CH2 == CH2 [O ] C=0 +0=C 0 CO2
[结论(2)] 乙烯能被高锰酸钾所氧化(甲烷不能) [板书]
用于甲烷与乙烯的鉴别
实验(3) 纯净乙烯点燃
现象:纯净乙烯在空气中能安静的燃烧
火焰明亮,有黑烟产生
化学方程式
点燃
C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O
[结论(3)]:乙烯具有可燃性,能与氧气发生氧化还原反应
指出:此反应特点与甲烷一样:反应前后物质的物质的量之和不变
推测:若反应后水为气态则反应前后在同温同压下气体体积不变。
推广:若烃分子式为CXH4 生成物水为气态则
反应前后在同温同压下气体体积不变。如甲烷、乙烯等
4、用途:合成氯乙烷、乙醇、聚乙烯、作物催熟剂等
Ⅲ、结课
化学性质
乙烯性质(1)能发生加成反应(甲烷不能)
乙烯性质(2) 乙烯能被高锰酸钾所氧化(甲烷不能)
乙烯性质(3):乙烯具有可燃性,能与氧气发生氧化反应
Ⅳ、巩固练习
1、含有两个碳原子的烃除乙烷、乙烯外还有乙炔,分子式为C2H2,结构式:
H - C≡C-H 结构简式:CH≡CH 、直线形分子,分子内含有碳碳参键,也属于不饱和烃,性质与乙烯相似,如能与溴水中的溴发生加成反应等
(1)写出乙炔与溴发生加成反应的化学方程式
(CH≡CH + Br2 CH Br=CH Br 1,2-二溴乙烯(1:1)
CH Br=CH Br + Br2 CHBr2-CHBr2 1,1,2,2-四溴乙烷)
(2) 写出乙炔与氯化氢发生加成反应生成氯乙烷的化学方程式
2、乙烯除作催熟剂外,在工业上也有着极为重要的用途,如由乙烯制备聚氯乙烯 [ CH2- CH2 ]n 请通过观察与分析写出相应的化学方程式
3、甲烷、乙烯、乙炔是否互为同系物?为什么?
4、试分析乙烷(CH3CH3)、乙烯(CH2=CH2)与丙烯(CH3CH=CH2)组成与结构上异同点。
指出:化学上将分子中含有碳碳双键的不饱和链烃称作烯烃。故乙烯(CH2=CH2)是一种最简单的烯烃。烯烃均能卤素单质(X2) 发生加成反应如溴蒸气或溴水等
Ⅴ、作业
1、下列物质不能使溴水褪色的是---------------------------------( )
A、乙烯 B、SO2 C、乙炔 D、丙烷
2、下列各反应中属于加成反应的是------------------------------------------------( )
点燃
A、CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
催化剂
B、CH2=CH2 + H2O CH3-CH2OH
光
C、CH4 + Cl2 CH3Cl +HCl
D、HCl + AgNO3 ==== HNO3 + AgCl
3、下列各项中,不是乙烯主要用途的是----------------------------------------( )
A、制造塑料B、制造合成纤维C、作为燃料D、作为植物生长调节剂
新课程教学
课题 $2-3-1-2 石油炼制 乙烯
课时 第2教时
目标 1、回顾石油和天然气的主要成分
2、了解石油的用途
3、理解石油的炼制原理
重点 1、石油的蒸馏操作
2、石油的炼制原理及其产品
难点 1、石油的蒸馏操作
2、分馏、裂化、裂解原理
教法 讲-练结合
教学过程
Ⅰ、导入练习
1、什么叫烃?烃类化合物(自然界)的主要来源有哪些 (天然气和石油)
2、石油的组成元素:
主要 C、H ( 质量分数占97—98%);同时还含有少量的O、S、N等
(均以有机物形式存在)
3、石油的主要化学成分是什么?(课本P58内容)
(主要是各种液态烃。其中溶有气态烃和固态烃)
Ⅱ、新授: $2-3-1-2 石油炼制 乙烯
一、石油的物理性质[展示样品]
①通常呈黑色或深棕色,常有绿色或蓝色荧光
②是混合物,没有固定的熔、沸点
③有特殊气味,不溶于水,比水轻
过渡:我们常用的汽油 、煤油、柴油、润滑油等都来自于石油,这些石油产品如何从石油中获得 下面我们将学习石油的炼制
二、石油的炼制
1、把石油炼制成各石油产品的过程叫做石油的炼制
2、石油的炼制方法----分馏、裂化、裂解等
⑴分馏:
(分析)(学生读)已知石油主要是由分子量大小不同的烃组合而成的,根据分子间作用力的大小与物质分子量间的关系,可知分子量大的烃沸点高,分子量小的烃沸点低,加热时,分子量小的烃先气化,分子量大的烃后气化,然后经过冷却就获得了沸点范围不同的蒸馏产品。
定义:通过加热、蒸发、冷却的方法,可获得各种不同沸点范围的蒸馏产品,这一过程石油工业是在分馏塔中进行的,所以工业上叫分馏
[装置] 分馏塔 见课本P62见P62图3-5 展示模型
[产品种类]见P62图3-5(学生了解)
[原理]:(同蒸馏)(高一)
[石油蒸馏操作][复习与问答]
1、仪器与装置(见课本P61)指出各仪器名称及作用
2、操作顺序:组装----验密---加石油-----加热-----蒸馏
3、实验中为什么要使用温度计?(测定蒸气温度)温度计的水银球位于蒸馏烧瓶何处?(支管口处)
4、冷凝管中冷水的之向是什么?为什么?
(自下而上,与蒸气逆向而行,冷却效果好)
5、实验加入沸石或碎瓷片的作用是什么?(防暴沸)
6、各馏分是混合物还是纯净物?(混合物)
工业分馏原理与此相同,但其设备大、精密度高、连续生产。
[注意事项](记)
▲温度计的水银球位于支管口处
▲冷凝管中水与蒸气逆向而行,且水自下而上
▲碎瓷片的作用:防暴沸
▲烧瓶要干燥、装入原油体积不能超过烧瓶容积的2/3
▲烧瓶加热时要垫上石棉网,锥形瓶口应放一团疏松棉花,使用隔火板
[过渡]工业为了提高轻质油的产量,特别的提高汽油的产量,采用裂化的方法从重油中获得轻质油
(2)裂化
①目的:提高轻质油的产量
②原理:在一条件下把分子量大、沸点高的烃断裂为分子量小、沸点低的烃(反应原理:热分解-----化学过程)
如:十六烷(C16H34)在加热、加压和催化剂存在下热分解
催化剂
C16H34 C8H18 + C8H16
加热、加压 辛烷 辛烯
冷凝成液体,成分类似于汽油(C5---C11)
小结:裂化汽油 --------能通过化学反应而使溴水褪色
通过催化剂进行的裂化-----催化裂化
③原料:重油、石蜡等
[过渡]与裂化相似的另一种炼制方法叫裂解
(3)裂 解:(目前裂解已成为生产乙烯的主要方法)
①原理:深度裂化:采用比裂化更高的温度(700----8000C)有时采用更高达10000C以上,使具有长碳链的烃断裂为各种短碳链的气态烃和少量液态烃。
②目的:获得短链不饱和烃如乙烯、丙烯、丁二烯等不饱和烃。
例如: 催化剂
C8H18 C4H10 + C4H8
加热、加压 丁烷 丁烯
催化剂
C4H10 C2H6 + C2H4
加热、加压 乙烷 乙烯
催化剂
C4H10 CH4 + C3H6
加热、加压 甲烷 丙烯
催化剂
C4H8 2 C2H4
加热、加压
③裂解气的主要成分:
乙烯、丙烯、丁二烯等不饱和烃;其它含有少量的CH4、C2H6、H2、H2S
Ⅲ、结课
1、 石油的组成:主要物质种类:各种烷烃、环烷烃、芳香烃
2、 石油的炼制方法----分馏
3、物分离方法及其应用归纳
过滤----用于固液分离 仪器:过滤器
萃取----用于互不相溶的两种溶剂将溶质从溶解度小的溶剂中转入另一种溶解度较大的溶剂中 仪器:分液漏斗
分液----用于互不相溶的两种液体分开 仪器:分液漏斗
洗气----通过某种液体除去气体中的气体杂质 仪器:洗气瓶
蒸馏----用于两种或多种沸点相差相大的液体之间的分离
仪器:蒸馏装置
4、石油炼制
炼 制 分 馏 裂 化 裂 解
目 的 各分馏产品 提高汽油产量 获不饱和烃
原 理 物理过程 化学过程 化学过程
原 料 石 油 重 油 各种馏分
Ⅳ、巩固练习
Ⅴ、作业第三单元 人工合成有机化合物第一节 简单有机物的合成第一课时
【学习目标】
<知识与技能>
1. 分析从乙酸制取乙酸乙酯的合成路线,了解简单有机物合成的一般方法;
2. 了解有机物合成时要综合考虑的实际问题。
<过程与方法>
在取代反应、加成反应、水解反应、氧化反应等简单反应的基础上,分析合成新物质的路线;
<情感、态度与价值观>
让学生知道“创造新的有机分子是有机化学的重要课题”,使学生产生探究的渴望。
【教学重点】乙酸乙酯的几种合成途径。
【教学难点】有机化合物合成的基本思路。
【教具准备】多媒体材料
【教学过程】
【激发情感】
通过以下两个方面来学生的学习热情,调动学生学习的积极性,了解合成有机化合物的重要意义及其在生产和科技领域的地位:
①近几百年来,有机化学家已经设计和合成了数百万种有机化合物,极大地丰富了物质世界。
②在20世纪,有机合成和金属有机化学领域共获得10届诺贝尔化学奖。
【问题情境】
由于自然条件的限制,天然有机化合物往往难以满足生产、生活的需要,人们需要通过化学方法来合成新的有机化合物。那么如何运用化学方法来合成新的有机化合物呢?
一 、有机合成
1.定义:利用简单、易得的原料,通过有机反应,生成具有特定结构和功能的有机化合物的过程。
【学生活动】学生根据教材第80页的《交流与讨论》,分小组进行合作学习,交流讨论。
【交流与讨论】
乙酸乙酯是一种重要的有机溶剂,也重要的有机化工原料。依据乙酸乙酯的分子结构特点,运用已学的有机化学知识,推测怎样从乙烯合成乙酸乙酯,写出在此过程中发生反应的化学方程式。
【归纳总结】从乙烯合成乙酸乙酯的合成路线:
【思维拓展】
除上述合成路线外,根据所学过的有机化学知识,还有哪些合成方法和途径呢?
【问题探究】
根据以下信息
2CH2=CH2 + O2 ─→ 2CH3CHO
CH2=CH2 + O2 ─→ CH3COOH
推测从乙烯合成乙酸乙酯。设计可能的其它合成路线。
学生根据教材第81页的图3-22“制备乙酸乙酯可能的合成路线”,分小组合作,展开讨论。
【归纳总结】
合成路线1:
合成路线2:
合成路线3:
【学生活动】学生自主写出上述三个合成路线的化学反应方程式。
【归纳概述】
以上三种合成路线,从理论上看都能在一定反应条件下实现,在实际生产中,还要综合考虑原料来源、反应物利用率、反应速率、设备和技术条件、是否有污染物排放、生产成本等问题来选择最佳的合成路线。
2. 有机合成的关键
合成有机物要依据被合成物质的组成和结构特点。精心设计并选择合理的合成方法和合成路线
一般思路:可由原料出发,正向思维
也可由目标产物出发,逆向思维
也可由原料和目标产物同时出发,双向思维
若有甲酸(HCOOH)、乙酸(CH3COOH)、甲醇(CH3OH)和乙醇(CH3CH2OH)在一定条件下于同一反应体系中发生酯化反应,则理论上能生成几种酯?其中哪些是同分异构体?
【学生活动】学生分小组合作,讨论探究。并写出相关化学方程式。
3. 有机合成遵循的原则
一种物质的合成路线可能有多条,到底采用哪一条,主要考虑的因素有:
(1)合成路线的简约性
(2)实际生产的可操作性
(3)还要综合考虑原料来源、反应物利用率、反应速率、设备和技术条件、是否有污染物排放、生产成本等问题来选择最佳的合成路线
4. 有机合成的基础——有机反应类型
取代反应——有机物分子里的原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。
加成反应——有机物分子中双键(或叁键)两端的碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应。
消去反应---有机物在一定条件下,从一个分子中 脱去一个小分子,而生成不饱和的化合物。
酯化反应---有机酸与醇反应生成酯的反应。
【学生活动】举例并写出反应式
【问题探究】
已知乙烯在催化剂的作用下,可被氧化生成乙醛,试以乙烯,氧气,水,溴水为主要原料合成 CH3COOCH2CH2OOCCH3
信息提示:
CH3ClCH2Cl + H2O CH3(OH)CH2OH + 2HCl
【归结综述】
创造新的有机分子是有机化学的重要课题。发现并选择利用有机化学反应,把反应物转化为具有特定组成结构的生成物,是合成有机物的关键。在有机合成中还要注意避免产生对环境有危害的污染物,降低能量消耗,提高原子利用率。
【板书设计】
一 、有机合成
1. 定义:
2. 有机合成的关键
3. 有机合成遵循的原则
4. 有机合成的基础----有机反应类型
乙酸乙酯
乙烯 → 乙醇 → 乙醛 →乙酸
乙醛
(CH3CHO)
乙烯
(CH2=CH2)
乙酸乙酯
(CH3COOC2H5)
乙酸
(CH3COOH)
乙醇
(CH3CH2OH)
乙烯
(CH2=CH2)
乙醇
(CH3CH2OH)
乙醛
(CH3CHO)
乙酸
(CH3COOH)
乙酸乙酯
(CH3COOC2H5)
乙烯
(CH2=CH2)
乙醇
(CH3CH2OH)
乙酸
(CH3COOH)
乙酸乙酯
(CH3COOC2H5)第一单元 水的净化与污水处理第1课时 生活用水的净化
【教学目标】
1.了解天然水中所含的主要杂质成分,知道生活用水的要求与处理方法。
2.了解自来水生产的一般工艺流程,能用盐类水解反应解释水处理工艺中某些常见混凝剂净水的基本原理。
3.联系实际,了解水质污染状况、检测方法、净化处理情况,形成保护水资源的意识,感受化学科学在水资源保护、水处理方面的重要作用。
【教学重点】
污水处理中主要的化学方法及其原理
【教学设计】
【引入】
播放一段水资源的现状视频。从这段视频中我们可以获得什么?
【学生】
1.水资源分布不均匀;
2.用水形势严峻;
3.水污染严重;
4.人类自身的认识程度不够;
5.其它……
【教师】
水是我们生活的必需,从现状看形势比较紧张,这有待于我们全民参与保护水的行动中来,非一朝一日所能解决,希望同学们能从自己身边的小事做起。那么什么样的水才可以饮用?如何将天然水变成我们的引用水?这一节课我们就来学习一下。
【学生】查阅自己已经获得的资料,展示了饮用水的标准:
1.为防止介水传染病的发生和传播,要求生活饮用水不含病原微生物。
2.水中所含化学物质及放射性物质不得对人体健康产生危害,要求水中的化学物质及放射性物质不引起急性和慢性中毒及潜在的远期危害(致癌、致畸、致突变作用)。
3.水的感官性状是人们对饮用水的直观感觉,是评价水质的重要依据。生活饮用水必须确保感官良好,为人民所乐于饮用。生活饮用水水质标准共35项。其中感官性状和一般化学指标15项,主要为了保证饮用水的感官性状良好;毒理学指标15项、放射指标2项,是为了保证水质对人不产生毒性和潜在危害;细菌学指标3项是为了保证饮用水在流行病学上安全而制定的。
【教师】
这是国家规定的生活饮用水的标准,有些地方我们还不能了解。但是对于第3条水质标准这一项中部分知识就和我们相关了。它常见的检测项目包括:水温、PH、导电率、固体悬浮物、溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)等。那么天然水中所含的杂质有哪些?
【学生】
阅读课本P2。
【教师】
大家已经很清楚的知道了天然水中常见的杂质,不同的杂质有不同的除杂方法。那么基本顺序怎样?
【学生】
净化顺序为先除去水中的固体杂质和悬浮物,然后消毒,最后除去水中的异味。
【教师】
回答的很好。先来看看如何除去水中的悬浮物和固体杂质?混凝剂是常见的除杂试剂,常见的有铁盐、铝盐。那么净化原理是怎样的呢?
【实验】
演示硫酸铝的净水实验(考虑时间关系,上课前就可以把净水剂放入混有泥土的水中)。
【教师】
在必修课本里面我们学习过氢氧化铁胶体净水的知识,谁能解释一下硫酸铝净水的原理。
【学生】
铝盐首先电离,以硫酸铝为例:Al2(SO4)3=2Al3++3SO42-
然后是铝离子的水解: Al3++3H2OAl(OH)3+3H+
生成的Al(OH)3呈胶状,。胶体是分散系中的一种,胶体粒子的直径介于溶液与浊液之间,它可以吸附水中的悬浮物,发生聚沉现象。达到净水的作用,因此常作净水剂来使用。
【教师】
其它的杂质如何去除?我们一起来看一下课本P3页的问题。
【学生】
分组讨论回答。
题1.除去H2S(有异味、有毒)、CH4(与氯气发生取代,生成含氯有机物);还要除去Ca2+、Mg2+(硬水的危害)
题2.天然水的杀菌消毒剂常见的有氯气、漂白粉精、臭氧、二氧化氯等强氧化剂杀菌消毒。
题3.我国目前主要是以氯气为主。Cl2+H2O=HCl+HClO,HClO有强氧化性,所以能够杀菌消毒。由于氯气自身有一定的危害,所以浓度不能过高。有时我们能够闻到漂白粉味就是氯气的气味。
题4.澄清透明的水不能保证没有有害离子和细菌,所以不能饮用;消毒后的自来水只能杀菌,对于离子起不了作用,也不能饮用;自来水煮沸是为了除去溶解在里面的氯气。
【教师】
最后我们还需要利用活性炭的吸附作用除去水中的异味。理论上的就是这三部分,在实际的净水过程是以此为基准,还要加上其它的一些设备。课本P4页有一个净水流程简图,我们可以看看,有机会可以实际考察一下。并做好相关记录。
【课题小结】
这一节课我们粗略的了解一下水-生命之源的部分知识,但相对于水资源困乏的我们而言,紧紧做到净化还不够。还需要我们身体力行起来,节约用水。如何节约用水呢?如何再生水呢?希望课后同学们好好的准备一下。
【板书】
生活用水的净化
生活用水净化的含义
天然水中所含的杂质
混凝剂
含义及常见物质
净水原理
常见消毒剂
自来水厂的生产流程食品中的有机化合物 ------乙 醇
目标 1、要求学生熟练地写出乙醇的结构式和结构简式
2、学习掌握乙醇的化学性质,让学生进一步明确构性关系
3、理解和准确书写有关乙醇的重要化学反应方程式
4、使学生明白乙醇反应类型与化学键的断裂方式间的关系
重点 乙醇的结构和化学性质
难点 乙醇反应类型与化学键的断裂方式间的关系的掌握
教法 实验教学法(实验---归纳---结论)
教学过程
Ⅰ、导入
今天我们学习大家非常熟悉的一种物质-----乙醇的知识[展示实物],
[学生阅读下列关于乙醇内容]
乙醇俗名酒精,它与人们生活密不可分,是酒的主要成分。如人们饮用的白酒中含有乙醇(按体积分数计)50%--70%;啤酒:3%---5%;葡萄酒:6%---20%,黄酒:8%---15%;医疗消毒酒精:70%---75%。乙醇的医疗作用:有加快人体血液循环,使人兴奋作用。在人体内新陈代谢主要靠肝脏进行。当人体内含有大量酒精时,酒精不能及时代谢就在肝脏和大脑内积畜,损害人体的多种器官。
现请你根据所学的知识写出工业上用生物化学转化法用含糖类、淀粉为原料生产乙醇的有关反应的化学方程式。
Ⅱ、新授$2-3-2-1 食品中的有机化合物 ------乙 醇
一、乙 醇
[阅读课文回答下列问题]
1、组成元素:C、H、O
2、分子式:C2H6O(与乙烷相比:分子组成上多一个O原子)
[实验1]、观察钠的保存:钠保存在煤油中。
结论:烷烃分子中与碳原子直接相连的氢原子不能被钠所置换
[实验2]、向试管中加入3----4毫升无水乙醇,投入一小粒金属钠
现象:钠块沉于乙醇下面。未熔化。钠块上有大量气泡产生,并慢慢消失。
生成的气体点燃后,安静燃烧,产生淡蓝色火焰
结论:钠能与乙醇反应生成氢气。
钠、水、乙醇三者密度关系如何?(p(水)> p(钠)> p(乙醇))
[设问]1摩尔乙醇与过量钠反应能生成多少摩H2?
[旧题重温:有关乙醇同分异构体]
3、分子结构
结构式:
H H H H
H-C– C - O-H 或 H–C – C –OH
H H H H
叫乙基 叫羟基
展示:乙醇分子的结构模型 (球棍模型和比例模型)
结构简式:CH3CH2OH 或 C2H5OH 属非电解质
2、物理性质[展示实物][学生阅读下列内容]
乙醇是一种无色透明,具有特殊气味的液体,易挥发,能与水以任意比例互溶,并能溶解多种有机物,是一种重要的有机溶剂
[学生思考]、乙醇与水互溶,那么乙醇的混合物能否用分液法将其分开
[学生思考]、如何检验酒精中是否含有水 (无水硫酸铜)
3、化学性质
(1)能与钠发生置换反应生成氢气
化学反应方程式
2CH3CH2OH+2Na 2CH3CH2ONa +H2↑
[学生思考]、
▲乙醇分子失去的是哪一部分的氢原子 分析:
回忆钠保存在哪里 (煤油中),这说明乙醇分子中CH3CH2-性质稳定,CH3CH2-上的氢原子不会被置换,而应是-OH上的H原子被置换。
▲乙醇与钠反应与水与钠反应哪一反应剧烈 说明了什么
后者剧烈,说明了乙醇的羟基因受CH3CH2-的影响不如水分子中-OH活泼,易被置换。
▲此反应中乙醇分子中化学键断裂特点是什么 –O - H
▲乙醇除能与钠置换外,还能与哪些金属发生反应
K、Ca Mg、 Al 等活泼金属单质发生置换反应,生成H2
[通式]2CH3CH2OH+2R 2CH3CH2OR +H2↑
[学生练习] CH2-OH
与金属钠反应的化学方程式
CH2-OH
[实验]用玻棒蘸一些无水乙醇,点燃。观察现象
(2)、具有可燃性--------------------燃烧 火焰呈淡蓝色
化学反应方程式
点燃
CH3CH2OH+3O2 2CO2 +3H2O
[学生思考]:某有机物完全燃烧产物为 CO2和H2O,请谈谈你对该有机物组成的推想
(可能是烃也可能是烃的含氧衍生物。)
[实验3] 向试管中加入3----4毫升无水乙醇,将其浸入500C左右的热水中,以保持反应所需温度,将铜丝烧热,迅速插入乙醇中,反复多次。
现象:黑色氧化铜转化为红色的铜;有刺激性气味的气体生成。
结论:乙醇与灼热氧化铜发生了反应
[学生练习]下列各组有机物不管它们以何种物质的量比混合,只要混合物的物质的量一定,则完全燃烧时,消耗氧气的量恒定不变的是------------------( )
A、C3H6和C3H8 B、C4H6 C3H8 C、C5H10和C6H6 D、C2H4和C2H5OH
(3) 乙醇与灼热氧化铜发生反应
化学反应方程式:
Δ
CH3CH2OH+CuO CH3CHO+H2O+Cu
乙醛
CH3CH2OH被氧化-----反应类型:氧化反应
[学生思考]:
▲此反应化学键在哪量断裂 H H
H–C – C –O-H
H H
化学键断裂位置特点是什么
▲此反应还说明了什么道理 烃基受–OH 的影响发生了C-H断裂
▲什么氧化反应 有机物失H或得O的反应叫氧化反应;有机物得H或失O的反应叫还原反应如乙烯等有机物的加氢既是加成反应也是还原反应。
[学生思考]、
用铜或银作催化剂,乙醇也能与O2或空气中的氧气发生氧化反应。
反应式如下: 催化剂
2CH3CH2OH +O2 2CH3CHO + 2H2O
[学生思考]、乙醛在催化剂作用下还能进一步与氧气发生反应生成乙酸
催化剂
2CH3CHO + O2 2 CH3CO0H(乙酸 俗名醋酸) 反应类型:氧化反应
[学生练习]将等质量的铜片在酒精灯上加热后,分别插入下列溶液中,放置片刻铜片质量增加的是-----------------------------------------------------( )
A、硝酸 B、无水乙醇 C、石灰水 D、盐酸
4、乙醇的工业制法
(1)乙烯水化法
催化剂
CH2=CH2 + HOH CH3CH2OH (加成反应)
加热加压
(2)糖类物质发酵法
糖类物质 葡萄糖
酒化酶
葡萄糖 乙醇
酒化酶
C6H6O6 2CH3CH2OH +2CO2↑
5、乙醇的用途
有机溶剂
CH3CHO(工业)
CH3CH2OH
乙烯(实验实室)
医疗70---75%酒精作消毒剂
含酒精的饮料
学生阅读P70酒与酒精[讲了哪些内容?]
注意:工业酒精中含有甲醇对人体有害
Ⅲ、结课
乙醇化性 反应类型 化学键断裂方位
钠能与乙醇发生反应 置换反应, -O-H
乙醇与灼热氧化铜发生反应 氧化反应 -CHO -H
H
Ⅳ、作业
完成下列物质间转化的化学方程式
⑤
① ② ③ ⑧ ④
C4H8 C2H4 CH3CH2Br CH3CH2OH CH3CHO
⑥ ⑦
⑨ CH3CH2ONa
课外思考:
1、1998年山西发生假酒案,假酒中严重超标的有毒成分再要是-------------( )
A、HOCH2CH(OH)CH2OH B、CH3OH C、CH3CH3 D、水
2、A、B、C三种醇同足量的金属钠反应,在相同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3:6;2,则A、B、C三种醇分子中羟基数之比是-----( )
A、3:2:1 B、2:6:3 C、3:6:2 D、2:1:3
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用心 爱心 专心第二单元 硬水软化与海水淡化(第2、3课时)
〔知识回顾〕
如何测定溶液的PH? 什么是渗析,渗析的原理是什么?
〔知识学习〕
一、水的硬度
水的硬度是由什么引起的?如何定义水的硬度?
硬水与软水如何划分?何为暂时硬度?何为永久硬度?请用化学方程式表示
硬水与软水如何定性用实验区分?暂时硬水的危害有哪些?
硬水软化的方法有哪些?请尝试用药剂软化法处理硬水,体会加入药剂的量的控制
离子交换法的化学原理是什么?请用化学反应方程式表示,利用磺化酶法处理硬水,硬水的成分有何变化?如何使磺化酶再生,利用氢型阳离子交换树脂进行交换,溶液的PH如何变化?连用氢型阳离子交换树脂和氢氧根型阴离子交换树脂可以得到蒸馏水,在运用时要注意的问题是什么?
习题巩固:
检验水是否为硬水的简便方法是
A: 加入BaCl2溶液,看是否有沉淀生成 ? B: 将水加热煮沸,看是否有沉淀生成
C: 加入NaOH溶液,看是否有沉淀生成 ? D: 加入少量肥皂水,看是否有沉淀生成
暂时硬水和永久硬水的主要区别在于
A: 含Ca2+、Mg2+的多少 B: 含Cl-、SO42-的多少
C: 含HCO3-还是SO42-、Cl- D: 含HCO3-的多少
水壶里水垢的主要成分是
A: CaCO3、Ca(OH)2 B: Ca(OH)2、Mg(OH)2
C: CaCO3、MgCO3 D: CaCO3、Mg(OH)2
有关离子交换法使硬水软化的下列叙述中,正确的是
A: 磺化煤能降低水中Ca2+,Mg2+,SO42-和Cl-离子浓度;
B: 经磺化煤软化处理后的水中[Na+]增大;
C: 磺化煤使硬水软化及磺化煤的再生,这两种操作可以在同一支离子交换柱中同时进行;
D: 失去软化硬水能力的磺化煤,不可能再恢复它的软化能力。
用石灰纯碱法软化硬水时,加入石灰的作用是
A: 只能降低水的永久硬度
B: 能同时除去水的永久硬度和暂时硬度
C: 可把部分Ca2+所形成的硬度转化为Mg2+硬度;
D: 可把部分Mg2+所形成的硬度转化为Ca2+硬度。
要使同时含有Ca2+、Mg2+离子的永久硬水软化,正确的方法是
A: 只需加纯碱 B: 先加石灰,后加纯碱
C: 先加纯碱,后加石灰 D: 将适量的纯碱和石灰混合后加入水中
下列方法:(1)蒸馏、(2)煮沸、(3)加石灰、(4)加纯碱、(5)加磷酸钠、(6)离子交换,能同时除去硬水中的暂时硬度和永久硬度的是
A: (1)、(5)、(6) B: (2)、(4)、(6)
C: (5)、(6) D: (1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)
用自来水配制NaOH溶液时,往往会产生白色混浊,因为发生了以下反应 [Mg2++2OH-==Mg(OH)2 ↓;Ca2++2HCO-3+2OH-==CaCO3↓+CO32-+2H2O ]
怎样证明天然水具有暂时硬度和永久硬度,或是软水,简述实验步骤,并写出有关化学方程式 .
现有纯碱.石灰.明矾和磺化煤,可用作净水的是 ,可用作软化只含CaSO4 CaCl2的硬水的是 ,可用于软化暂时硬水的是 .
磺化煤是一种离子交换剂,它是 状物质.它 酸和碱.它的阳离子是 ,会跟硬水中的 发生 作用,有关离子方程式为 .用磺化煤来软化硬水的优点 、 、
我国规定饮用水的硬度不能超过25度.硬度的表示方法是:将水中的Ca2+、Mg2+都看作Ca2+,并将其质量折算成CaO的质量.通常把1升水中含有10毫克CaO称为1度.水中的Ca2+、Mg2+可用一定浓度的Y溶液进行滴定,Y跟Ca2+、Mg2+都以等物质的量完全反应.
(1).现取某地区的地下水样品25.0毫升,用0.01摩尔/升Y溶液滴定,完全反应时消耗Y溶液15.0毫升.试计算该地下水的硬度,并判断是否符合饮用标准.
(2).如果每次分析时取的水样都是25.0毫升,为了便于计算,要求每消耗0.50毫升Y溶液即相当于水的硬度为1度.则Y溶液的物质的量浓度应为多少 (91高考题)
二、海水的淡化
1. 海水淡化的方法有哪些?阅读图1-2. 11和1-3. 12分析电渗析法和反渗透法的原理
4. 如何从海水中提取食盐和氯化镁,5. 请简要说明,6. 用方程式表示氯化镁和得到过程
习题巩固:
水是非常重要的资源,下列关于水的说法错误的是
A、蒸馏法是海水淡化的方法之一 B、淡水的密度小于海水的密度
C、融化的雪水中矿物质含量比深井水中的少 D、0℃以上,温度越高,水的密度越小
从海水中提取金属镁的途径正确的是
(A)海水→MgCl2→Mg (B)海水→Mg(OH)2→MgCl2→ Mg
(C)海水→Mg(OH)2→ MgCl2→ Mg (D)海水→Mg(OH)2→MgO→Mg
利用电渗析法淡化海水时,得到淡水的部分
A阴极区 B阳极区 C中间区 D水区均得到
利用电渗析法淡化海水时,交换膜的放置方法是:
A在阴极附近放阴离子交换膜 B在阳极附近放阴离子交换膜
C在阳极附近放阳离子交换膜 D在阴极附近放阳离子交换膜
从海水中提取物质的方法
海水中含有的各种元素的特点:种类多,总储量大,富集程度低。因此,从海水中提取物质需要解决物质的富集的问题。例如:
(1)从海水中提取溴的主要工艺流程
①用 法将海水浓缩。用硫酸将浓缩的海水酸化。
②向酸化的海水中通入适量的氯气,使溴离子转化为溴单质:
③向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽,将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的,方程式为:
④向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气反应的方程式为
⑤用 萃取吸收塔内的溶液中的溴单质。
(2)进行从海带中提取碘实验的反应原理及应注意的问题
①反应原理:海带中的碘元素主要以I-的形式存在,提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2,再萃取出来。如用H2O2做氧化剂,反应的离子方程式是为:
海水的综合利用可以制备金属镁,其流和如下图所示:
(1) 若在空气中加热MgCl2 6H2O,(2) 生成的是Mg(OH)Cl或MgO,(3) 写出相应反应的化学方程式
用电解法制取金属镁时,需要无水氧化镁。在干燥的HCl气流中加热MgCl2 6H2O时,能得到无水MgCl2,其原因是
(4) Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去?写出实验步骤。
(5) 实验室时将粗盐制成精盐的过程中,(6) 在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒,(7) 分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的:
溶解时:
过滤时:
蒸发时:专题五 为现代农业技术添翼
[课标要求]
知道常用化学肥料的组成、性质特点、生产原理、使用方法和注意事项,了解化学肥料的发展方向。
通过实例认识常用化学农药的组成、性质特点,使用方法,了解农药的发展历程及前景。
认识合理使用植物生长调节剂和除莠剂的意义。
会测定土壤的酸碱度,知道改良酸性土壤和碱性土壤的一般方法。
[活动和探究建议]
参观化工厂或观看有关的影像资料片,考察企业的选址情况,收集产品的生产原理、原料利用率、能耗、投资和成本核算等资料,撰写考察报告。
调查当地农村使用的化学肥料的情况(或收集我国化肥料工业发展的有关资料),写成调查报告,与同学交流、讨论。
交流讨论:农药DDT的合成、使用与禁用。
[教学内容增减建议]
第一单元与第二单元互换位置。
第四单元化学农药的发展作为自学内容即可
[课时建议]
第一单元 土壤酸碱性的改良——1
第二单元 化肥的生产与合理利用——2
第三单元 无土栽培技术——0.5
第四单元 化学农药的发展——0.5
第二单元 化肥的生产与合理利用
[知识回顾]
工业上如何合成氨?
物质分离的方法有哪些?
双水解与离子共存。
[知识学习]
化肥的分类:
按照作物对养分需求量的多少分:
大量元素肥料,包括氮肥、磷肥和钾肥;
中量元素肥料,包括钙、镁、硫肥;
微量元素肥料,包括锌、硼、锰、钼、铁、铜肥;
此外,还有一些有益元素肥料如含硅物料、稀土元素等。
主要肥料:
(1) 氮肥:即以氮素营养元素为主要成分的化肥,(2) 包括尿素、碳酸氢铵(碳铵)、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵、硝酸钙,(3) 氨水、等。
(4) 磷肥:即以磷素营养元素为主要成分的化肥,(5) 包括普通过磷酸钙(普钙)、重过磷酸钙(重钙,(6) 也称双料、三料过磷酸钙)、钙镁磷肥等。
(7) 钾肥:即以钾素营养元素为主要成分的化肥,(8) 目前施用不(9) 多,(10) 主要品种有硫酸钾、氯化钾、盐湖钾肥、窑灰钾肥和草木灰等。
(11) 复(12) 、混肥料:即肥料中含有两种肥料三要素(氮、磷、钾)的二元复(13) 、混肥料和含有氮、磷、钾三种元素的三元复(14) 、混肥料。其中混肥在全国各地推广很快。复(15) 混肥是同(16) 时含有氮、磷、钾中两种或两种以上成分的肥料,(17) 按照制造方法分为两类,(18) 复(19) 合肥料和混合肥料。最常见的复(20) 合肥是磷酸氢二铵(磷铵),(21) 此外还有尿素磷铵、硝酸磷铵、硫磷酸铵、硝酸磷肥、磷酸二铵、硝酸钾等。
(22) 微量元素肥料和某些中量元素肥料:前者如含有硼、锌(23) 、铁、钼、锰、铜等微量元素的肥料,(24) 后者如钙、镁、硫等肥料。最常用的硼肥为硼砂,锌(25) 肥为硫酸锌,(26) 锰肥为硫酸锰,(27) 钼肥为钼酸铵,(28) 铜肥为硫酸铜,(29) 铁肥为硫酸亚铁及一些有机态铁络合物。
(30) 对某些作物有利的肥料:如水稻上施用的钢渣硅肥,(31) 豆科作物上施用的钴肥,(32) 以及甘蔗、水果上施用的农用稀土等。
2、 结合生物说明各种元素对作物生长的影响:
3、 根据酸碱性分类
上述化肥,4、 长期单一使用,5、 可能引起土壤酸碱性变化的是:
造成酸性的:
造成碱性的:
化肥的选择与制取
氮肥:
(1) 讨论氨水作为肥料有哪些不(2) 利因素及影响?
(3) 举例说明使用铵态氮肥的优点和不(4) 足。
(5) 尿素的制取过程:
讨论为什么大型的合成氨工厂中通常都建有尿素生产线?
尿素合成工业是怎样改进以提高经济效益的?
(6) 尿素是怎样避免了氨水和铵态氮肥使用的不(7) 足的?
磷肥:
(8) 讨论:磷肥的原料多为磷矿石,(9) 为何不(10) 直接用磷矿石作磷肥?
(11) 如何将磷矿石转化为可被植(12) 被吸收的磷肥?
(13) 磷肥在使用过程中应注意哪些问题?
钾肥
(14) 如何从海水中提取KCl?
(15) 钾肥的使用是否会造成土壤的酸化?分析说明。
化肥的使用
根据以上学习,讨论思考施用化肥对土壤和环境可能造成什么负面影响?
讨论分析哪些化肥不能混用?并用学过的化学反应与原理解释。
碳酸氢铵与尿素不能混用:尿素中的酰胺态氮不能被作物吸收,只有在土壤中酶的作用下,转化为铵态氮后才能被作物利用。碳酸氢铵施入土壤后,造成土壤溶液短期内呈酸性,会加速尿素中氨的挥发损失,故不能混合施用。
碳酸氢铵不可与碱性肥料混用:草木灰、石灰等碱性肥料若与铵态氮、硝态氮等酸性化肥混合施用,会发生中和反应,造成氮素损失,降低肥效。
过磷酸钙不可与碱性肥料混用:过磷酸钙含有游离酸,呈酸性,而草木灰和石灰等碱性肥料含钙质较多,若二者混合施用,会引起酸碱中和,降低肥效,其中的钙会固定磷素,导致“两败俱伤”。
碱性肥料不可与人粪尿混合:人粪尿中的氨遇到草木灰和石灰等碱性肥料,会加速挥发,使肥效大减。
如何搭配可以提高肥料的利用率?
过磷酸钙与有机肥混合:过磷酸钙与有机肥料混合可以提高磷肥的肥效。因为有机肥能包围在过磷酸钙外面,减少磷与土壤的接触,防止土壤对磷的固定。同时有机肥分解产生的有机酸又能溶解难溶性磷,有利于作物的吸收和利用。二者混合堆沤,还可以减少有机肥中氮素的损失,起到以磷保氮的作用。
过磷酸钙与硫酸铵混合:过磷酸钙与硫酸铵混合,会形成部分磷酸一铵和硫酸钙,既能同时供给作物氮、磷两种主要营养元素,又可以部分改善这两种肥料的理化性质。
过磷酸钙与磷矿粉混合:二者混合施用,过磷酸钙能保证作物前期对磷的需要,磷矿粉可满足作物旺盛生长期的需要,使作物的整个生育期都不至于缺磷。
磷矿粉与硫酸铵混合:磷矿粉与硫酸铵混合施用,既能消除硫酸铵的生理酸性,又能增强磷矿粉的肥效,对作物生长发育大有好处。
有机肥料与氨水混沤:每100千克有机肥,加氨水3-4千克混合堆沤,既可以减少氨的挥发,又能调节有机肥的碳氮比例,从而加快堆肥的腐熟速度。
人粪尿中加过磷酸钙:人粪尿中若加入5-10%的过磷酸钙,不仅可以减少人粪尿中氨的挥发,而且能补充磷素营养,二者相得益彰。
[知识巩固]
同时对农作物施用含氮、磷、钾的三种化肥,对给定的下列化肥:①K2CO3,②KCl,③Ca(H2PO4)2,④(NH4)2CO3,⑤氨水.最适当的组合是
A.①③④ B.②③④ C.①③⑤ D.②③⑤食品中的有机化合物
【教学目标】:
一、知识与技能
1、知道有机物的组成特点。
2、食品中含有哪些有机物,它们为人们提供什么营养。
二、过程与方法
主动与他人交流、合作,清楚表达自己的观点,逐步形成良好的学习方法
三、情感态度与价值观
正确摄入营养物质的重要性,树立热爱生命、健康饮食的观念。
【教学重点】:
1、从物质组成上识别有机物和无机物。
2、知道怎样的有机物是有机高分子化合物。
3、认识人类的生活离不开各种各样的有机物。了解淀粉、油脂、蛋白质和维生素是食物中的主要有机营养成分。
【教学难点】:
1、理解有机物和无机化合物在组成上并没有严格区分标准。
2、知道自然界中有机物占绝大多数,种类繁多,性质各异。认识学习化学和研究化学的重要意义
【教具准备】:
多媒体、自制教具、挂图、有机物模型
【课时安排】:1课时
教学过程:
【交流讨论】:在日常生活中蔗糖或面粉在空气中会烧焦,通过该事实猜测它们中含有什么成分?如何用实验来证明?
【教师】:像蔗糖或面粉这样含碳的化合物叫有机化合物,简称有机物。我们以前所学的不含碳的化合物叫无机化合物,水、氧化铜等。
【板书】:课题
一、有机化合物和无机化合物
1、定义:
有机化合物:一般含有碳元素的化合物,除了CO、CO2、含CO32—的物质(后写)
无机化合物:一般不含碳元素的化合物
【教师】:生活中常见的物质,哪些是有机化合物哪些是无机化合物?
【学生】:回答。
【教师】:我们判断化合物是不是有机化合物还是无机化合物不光是看组成元素,而且还要从性质上加以判断。比如像CO、CO2、含CO32—的物质尽管含有碳元素,但是它们的性质和无机化合物相似,所以我们将它们归为无机化合物。
【板书】:除了CO、CO2、含CO32—的物质
【教师】:有机化合物的种类繁多,性质各异,主要是因为组成有机化合物的碳原子以链状或环状相连接。所以有机物的种类很多。
【副板书】:分别以甲烷和苯环举例。
【板书】:2、有机化合物中的碳原子以链状或环状相连接
【拓展视野】:教师和学生共同观察三幅图了解有机物的组成和结构的多样性,从而知道自然界中有机物占绝大多数,种类繁多,性质各异的原因。
【教师】:有机物的种类非常多,其相对分子质量相差很大,将相对分子质量大到几万、几十万,甚至几百万或更大的有机物称为有机高分子化合物,简称有机高分子。
【板书】:3、有机高分子化合物:相对分子质量非常大的有机化合物。简称有机高分子
【学生】:教师引导观察课本211~212页厨房里的有机物和各种各样的食物两幅图片,让学生了解人类的生活离不开各种各样的物质,这些物质中大部分也是有机物。同时也了解到淀粉、油脂、蛋白质和维生素是食物中的主要有机营养成分。
【板书】:二、 食物中的营养素
1、大米、面粉的主要成分是淀粉;
食用油中含有油脂;
鱼、肉、牛奶中含有蛋白质;
青菜、水果中含有维生素;
青菜中含有纤维素
2、淀粉、油脂、蛋白质和维生素是食物中含有的重要有机物,是食物中的主要营养成分,都含C、H、O等元素。
【投影】:展示下图:
【反思与评价】:本节课你有什么收获?
【调查与研究】:生活中还有哪些常见的有机物,又有什么样的理化性质?比如加热、点燃等条件下,这些有机物会有什么现象发生?
【作业】: 书后练习题
【教学反馈】:
【板书设计】:
第八章 食品中的有机化合物
第一节 什么是有机化合物
一、有机化合物和无机化合物
1、定义:
有机化合物:一般含有碳元素的化合物,除了CO、CO2、含CO32—的物质(后写)
无机化合物:一般不含碳元素的化合物
2、有机化合物中的碳原子以链状或环状相连接
3、有机高分子化合物:相对分子质量非常大的有机化合物。简称有机高分子
二、 食物中的营养素
1、大米、面粉的主要成分是淀粉;
食用油中含有油脂;
鱼、肉、牛奶中含有蛋白质;
青菜、水果中含有维生素;
青菜中含有纤维素
2、淀粉、油脂、蛋白质和维生素是食物中含有的重要有机物,是食物中的主要营养成分,都含C、H、O等元素,其中蛋白质含有N元素。
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用心 爱心 专心专题三 让有机反应为人类造福
[课标要求]
通过实例了解精细化工产品的生产原理、简单流程、原料和产品。
举例说明化学工业和化学过程工业的特点。
[活动和探究建议]
实验:纺织品的漂白、染色。
参观当地的精细化工企业(或者观看有关的影像片、收集有关的资料),讨论精细化工发展的前景和可能存在的问题。
参观调查:化学在农林产品深加工(例如用淀粉制取酒精或高吸水材料,果脯的制作加工等)中的应用。
[教学内容增减建议]
1、 以有机药物制备2、 为基础,3、 复4、 习有机化学基础中的合成思想,5、 使学生建立全面的有机合成的方法;
6、 洗涤剂单元基本是原硬脂酸钠的去污原理,7、 只作简化处理。
8、 纤维素的化学加工,9、 在有机化学基础“糖类蛋白质”单元已做介绍,10、 在此删去。
11、 建议本专题以全面复12、 习有机合成的方法为主进行一定程度的有机综合复13、 习。
[课时建议]
第一单元 有机药物的制备学案——3课时
第二单元 合成洗涤剂的生产——1课时
第四单元 有机高分子合成——2课时
知识梳理总结——1课时
第一单元 有机药物的制备
[知识回顾]
1、 工业合成时,2、 应全面考虑的因素有哪些。
3、 工业上分别以石油为原料和以食物淀粉为原料合成乙酸乙酯的方法。
第一课时:
[知识复习](在此用一节课时间将有机化学中的基本反应与合成方法进行回顾与复习。)
有机合成的常用方法:(分别以代表物质用方程式表示下列过程,注意反应的条件)
1、 官能团的引入
引入羟基(-OH):
1 烯烃与水加成
2 醛(酮)与氢气加成
3 卤代烃碱性水解
4 酯的水解
5 格氏试剂与醛、酮反应
6
引入卤原子(-X):
烷烃与X2取代
不饱和烃(烯、炔)与HX或X2加成
醇与HX取代等
芳香烃取代
引入C=O双键:
醇的氧化
烯的氧化
炔加成H2O
引入C=C双键:
烷烃裂解
炔烃加成
某些醇或卤代烃的消去C=C
某些卤代烃的消去C=C
引入羧基:
醛氧化
酯水解
某些芳香烃的支链氧化
格氏试剂与CO2
2、 官能团的消除
通过加成消除不饱和键
通过消去或氧化、酯化等消除羟基(-OH)
通过加成或氧化等消除醛基(-CHO)
3、 官能团间的衍变
根据合成需要(有时题目信息中会明示某些衍变途径),可进行有机物的官能团衍变,以使中间产物递进。常见有三种方式:
利用官能团的衍生关系进行衍变,如伯醇醛羧酸。
通过某种化学途径使一个官能团变为两个,如CH3CH2OHCH2=CH2ClCH2CH2ClHOCH2CH2OH。
通过某种手段改变官能团的位置。
4、 增长碳链的方法:
获得高分子化合物
1 加聚:
C=C或C=C-C=C
C≡C
2 缩聚:
由苯酚与甲醛缩聚
乙二醇与乙二酸类缩聚
HO-CH2-COOH类缩聚
氨基酸类缩聚
由制乙苯或异丙苯
与乙烯
与丙烯
格氏试剂法:
R’MgCl+RCl→R’—R
R’MgCl+R——H→R’—HR
R’MgCl+O=C=O→R’-OH
酯化反应、加成。
其它一般会以信息形式给出,常见方式为有机物与HCN反应以及不饱和化合物间的加成、聚合等。
5、 减少碳链的反应:某些烃(如苯的同6、 系物,7、 烯烃)的氧化,8、
水解反应:酯的水解,糖类、蛋白质的水解;
裂化和裂解反应;
氧化反应:燃烧,某些烃(如苯的同系物,烯烃)的氧化(信息题);
羧酸盐脱羧反应(信息题)。
9、 成环反应:
加成成环:不饱和烃小分子加成(信息题);;
二元醇分子间或分子内脱水成环
二元醇和二元酸酯化成环;
羟基酸、氨基酸通过分子内或分子间脱去小分子的成环。
第一课时:
[新知识学习]
以氯苯为原料合成阿司匹林
+H2O+HCl
+CO2(水杨酸)
+(CH3CO)2O+CH3COOH。
醋酸酐 乙酰水杨酸 醋酸
有机药物制备的一般过程:
通过结构分析确定分子结构→根据分子结构研究物质的合成路线→通过具体的化学合成实验探究合成每一种中间产物的生成条件→选择最经济的手段制备出目标产物。(合成过程中要防止产生对环境有害的副产物或废弃物)。
[知识巩固]
由电石(CaC2)、食盐水合成聚氯乙稀。
由乙醇及无机试剂合成乙二醇。
工业上分别以石油为原料和以食物淀粉为原料合成乙酸乙酯的方法。
以乙烯为原料合成
以电石为原料合成乙酸乙酯。
以丁烷为原料合成
以甲苯、丙稀为原料合成
CH≡CH为原料合成2=CHn CH≡CH( )2=CHn
此过程中涉及到的反应类型有
CH2=CH2为原料合成CH2=CHCOOH
CH2=CH2CH3CH2OHCH3CHOCH3OH
CH3COOHCH2=CHCOOH反应过程涉及到的类型有
CH3CH3为原料制取CH3CH3
CH3CH3( )CH3CH3
CH3CHO和HCHO为原料合成CH2=CHCHO
CH3CHO+HCHO( )CH2=CHCHO
反应过程涉及到的类型有
由乙烯和其它无机原料合成环状化合物E,请在下列方框内填入合适的化合物的结构简式。
学习小结:
通过对以上有机合成过程的分析,同学们思考原料和目标产物在结构上发生了哪些变化?有机合成中合成路线的合理设计的关键是什么?
本节总结:
有机合成设计的基本内容是由目标分子经骨架和官能团的转化得到合成元或中间体。转化是依据已知或可靠的反应而进行的,由此可倒推至目标分子所需的起始原料,此过程正好与合成相反,因此也称为反合成。
同一目标分子可以进行多途径的反合成分析,因此可推导出不同的合成路线和起始原料,形成所谓合成树。再进一步的合成设计工作是将此合成树进行裁剪,从经济性、有效性以及灵活性等多方面进行综合考察,然后选定在实验室中付诸实施的合成计划。第三单元 无土栽培技术
[知识回顾]
何为溶液呈电中性?
[知识学习]
营养液配制与无土栽培实验
(1) 母液的配制
(2) 营养液的配制
(3) 用营养液培养植(4) 物幼苗
营养液的酸碱度调整
营养液的酸碱度直接影响营养液中养分存在的状态、转化和有效性。如磷酸盐在碱性时易发生沉淀,影响利用;锰、铁等在大事性溶液中由于溶解度降低也会发生缺乏症。所以营养液中酸碱度(即pH)的调整是不可忽略的。
pH值的测定可采用混合指标剂比色法,根据指示剂在不同的pH值的营养液中显示不同颜色的特性,以确定营养液的pH值。如果水源的pH值为中性或微碱性,则配制成的营养液pH值与水源相近,如果不符要进行调整。
在调整pH值时,应先把强酸、强碱加水稀释(营养液偏碱时多用磷酸或硫酸来中和,偏酸时用氢氧化钠来中和),然后逐滴加入到营养液中,同时不断用pH试纸测定,至成中性为止。
[知识巩固]
现有MgCl2、KCl、Na2SO4三种物质的混合液中,已知CCl-=1.5mol/L,CK+┼CNa+ =1.5mol/L,CSO42-=0.5mol/L,则CMg2+应是 mol/L。
在无土栽培中,须配制一定量含50molNH4Cl、16molKCl和24molK2SO4的营养液。若用KCl、NH4Cl和(NH4)2SO4三种固体来配制,三者的物质的量依次是(单位:mol):
A、2、64、24 B、64、2、24 C、32、50、12 D、16、50、24
硝酸钠10克、过磷酸钙70克、硫酸铵25克、硫本钾35克、硫酸镁40克。计算以上配方中N的质量分数:《食品中的有机化合物》
【教学目标】
(1)知识与技能目标
①掌握乙醇的结构和性质,尤其是官能团(—OH)对其主要化学性质的决定作用。
②了解乙醇的主要用途和生理作用。
(2)过程和方法目标
①通过实验探究的方法学习乙醇的结构和性质。
②运用对比的方法学习乙醇与钠的反应,加深对知识的理解。
(3)情感态度和价值观目标
①通过实验,让学生体验到科学探究的乐趣,强化探究意识,提高了实验操作能力。
②通过乙醇性质的应用,让学生体会到学以致用的乐趣,提高了学习的积极性。
【教学重难点】乙醇的结构及化学性质
【教学过程】
引入:(投影)填空
明月几时有?把 问青天;葡萄美 夜光杯,欲饮琵琶马上催
我国的酒文化源远流长,与酒有关的诗句脍炙人口,你还知道哪些经典诗句?
思考:生活中酒瓶上标的酒的度数指的是乙醇的含量,是用 表示的。
一、乙醇的物理性质
<学生活动探究一>观察实验台上的无水乙醇试剂,结合生活常识,总结乙醇有哪些物理性质?(从色、态、味、水溶性、挥发性等方面)
乙醇是 色透明的具有 味的易挥发的液体,密度比水 ,俗称 ,与水以 互溶,是一种良好的溶剂,能溶解多种无机物和有机物。
思考:1、 “酒香不怕巷子深”反映乙醇什么性质?
2、乙醇能萃取溴水中的溴吗?
3、要检验酒精是否有水,可向酒精中加入__________________。
<学生活动探究二>已知乙醇的分子式C2H6O,试根据C、O成键的特点,结合乙烷的结构式,用实验台上所给的小球和短棍搭建出乙醇可能的结构模型。(黑球—C 白球—H 红球—O)
对比思考:
乙醇 水 煤油
结构式 ?
1、钠和煤油能发生反应吗?C-H容易断裂吗?
2、钠和水反应吗?O-H容易断裂吗?
结论:
想一想:怎样通过实验确定乙醇的结构式呢?
<学生活动探究三>
实验步骤 实验现象
1、向一小烧杯中加入少量水,同时向一小试管中加入约2mL的无水乙醇;2、向上述两种试剂中各投入同样绿豆粒大小的金属钠 水+钠 乙醇+钠
思考:钠和乙醇产生的气体是什么?应如何验证?
教师演示实验
探究结论:乙醇分子中存在 键,其结构应为 。
二、乙醇的组成和结构
分子式: ;结构式: ,其中官能团为 ;
结构简式: 或 。
球棍模型 比例模型
两个概念:
官能团 ____。
烃的衍生物 。
想一想:你已经学了哪些官能团?
三、乙醇的化学性质
学生观察动画演示:乙醇和钠反应的过程(反应机理)思考乙醇断键的方式,写出发生的反应化学方程式。
1、与活泼金属钠反应(属于 反应)(断 键)
CH3CH2OH+Na
练习:写出乙醇和K,乙醇和Ca反应的化学方程式。
类比思考:乙醇与钠反应和水与钠反应,哪个更剧烈?
说明乙醇中的O—H键和水中O—H键谁更容易断裂?
结论:羟基中氢原子的活泼性:水___ 乙醇(填“大于”或“小于”),水比乙醇更_____(填“难”或“易”)电离出氢离子.
2、氧化反应
⑴可燃性:CH3CH2OH+O2
现象: 。
思考:利用乙醇燃烧能放出大量热的性质,想一想,乙醇有什么用途呢?
<学生活动探究三>
向小试管中加入约3mL无水乙醇,将铜丝在酒精灯外焰上灼烧至红热,迅速插入乙醇中,反复几次,观察铜丝颜色的变化,再闻试管中液体的气味,感受反应前后的变化。
实验步骤 现象
铜丝在火焰上灼烧
灼烧后的铜丝迅速插入乙醇中
思考:1、铜丝在整个反应过程中起什么作用?
2、乙醇在实验中是被氧化还是被还原?
学生观察动画演示:乙醇在铜作用下和O2反应的过程(反应机理),思考断键的方式,写出发生的化学方程式。
⑵催化氧化:CH3CH2OH + O2 (催化剂 或 )
交流讨论:在乙醇的催化氧化实验中,反复几次后,灼烧的铜丝在试管内未插入到液体中也会变红,猜测原因?
练习:①CH3CH2CH2OH②CH3CH(CH3)OH ③(CH3)3COH以上都属于与乙醇同类的烃的衍生物,它们能否发生像乙醇那样的催化氧化反应?如能,请写出它们被氧化的产物。
结论:催化氧化的条件 。
(3)可被强氧化剂氧化(了解)
乙醇可被酸性高锰酸钾溶液或酸性重铬酸钾溶液氧化生成乙酸(CH3COOH)。
交流讨论:(投影)一位司机酗酒后开车被交警同志逮个正着,但这位“醉仙”打死不承认喝过酒,交警同志应该怎么办呢?(学生阅读课本P70思考解决问题的办法,体会学以致用的乐趣。)
四、乙醇的主要用途
交流讨论:学生总结乙醇的主要用途
五、小结:学生小结本节课主要内容,教师补充强调。
【巩固练习】
1、假酒中严重超标的是 ( )
A.乙醇 B.乙醛 C.甲醇 D. 醋酸
2、向装有乙醇的烧杯中投入一小块金属钠,下列对实验现象的描述正确的是 ( )
A.钠块浮在乙醇的上面四处游动 B.发出嘶嘶的声响
C. 钠块熔化成闪亮的小球 D. 钠块表面有气泡冒出
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用心 爱心 专心