《空氣分離》教案1-1

1、課標(biāo)解讀重點(diǎn)難 點(diǎn)第一節(jié)空氣分離教案課標(biāo)要求了解我國基本化工的生產(chǎn)資源、基本化工產(chǎn)品的主要種類和發(fā)展概況。課標(biāo)解讀1.了解空氣在化工生產(chǎn)中的重要應(yīng)用。2了解空氣分離的方法。教學(xué)地位本課時內(nèi)容涉及化工生產(chǎn)中的重要資源一一空氣，是化工生產(chǎn)的基礎(chǔ)，貫穿于多數(shù)的化工生產(chǎn)中，并且人類日常生活中也離不開空氣。新課導(dǎo)入建議人類離不開空氣，空氣是人類活動中的重要資源，在生活和生產(chǎn)中常用到空氣中的各 種組分。如潛水員潛水用的氧氣、合成氨工業(yè)用的2,醫(yī)療中病人需要輸氧、液氮在醫(yī)療中作為冷凍劑、燈泡中的填充氣（多舉生活、生產(chǎn)中的實(shí)例）。你知道空氣有哪些成分嗎？如何 獲得各種組分？教學(xué)流程設(shè)計(jì)課前預(yù)習(xí)安排：看教材Pl

2、5,填寫課前自主導(dǎo)學(xué)，并完成思考交流。？步驟1：導(dǎo) 入新課，本課時教學(xué)地位分析。？步驟2:建議對思考交流多提問，反饋學(xué)生預(yù)習(xí)效果。？步驟3:師生互動完成探究“空氣組分的分離”?？衫脝栴}導(dǎo)思、的設(shè)問作為主 線。?步驟6:指導(dǎo)學(xué)生自主總結(jié)本課時學(xué)習(xí)的主要知識，然后對照課堂小結(jié)。安排學(xué)生課下完成課后知能檢測。？步驟5:指導(dǎo)學(xué)生自主完成變式訓(xùn)練和當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)15題， 并驗(yàn)證學(xué)生訓(xùn)練效果，做出點(diǎn)撥、指正。？步驟4：教師通過例題和教材Pl5講解研析，對“空氣組分的分離”中注意的問題進(jìn)行總結(jié)。知道深冷分離、變壓吸附分離和膜分離三種空氣分離方法原理以及它們的適用范圍。了解蒸餾和精餾的原理以及它們之間的區(qū)別和

3、聯(lián)系，了解附作用的原理。理解空氣各組分的物理性質(zhì)與所采用的分離方法的關(guān)系。 認(rèn)識空氣作為一種資源的重要性以及分離技術(shù)對開發(fā)和 用資源的意義?？諝庵懈鞒煞值膽?yīng)用空氣是氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、稀有氣體等組成的混合物。煉鋼和金屬焊接需要氧氣, 合成氨需要氮?dú)猓∮袣怏w常用做保護(hù)氣及各種燈泡的填充氣。HQ思考交流|11稀有氣體常用做保護(hù)氣和燈泡填充氣，這是利用氣體的什么性質(zhì)？【提示】穩(wěn)定性。如何將空氣的各組分分離開1.深冷分離(1)定義：先將空氣降溫、加壓液化后，再將液態(tài)空氣升溫，根據(jù)空氣中各種組分的沸 點(diǎn)不同進(jìn)行精餾分離。(2)空氣液化的方法：先加壓再進(jìn)行熱交換，最后進(jìn)行節(jié)流膨脹。(3)分離液態(tài)空氣

4、的方法一一精餾精餾也叫分餾，是在一個設(shè)備內(nèi)同時進(jìn)行多次部分汽化和部分冷凝來分離液態(tài)混合物 的方法。2.變壓吸附(1)原理：沸石分子篩和炭分子篩具有巨大的內(nèi)表面積，吸附性能很強(qiáng)，且具有較高的 選擇性，從而得到富氧空氣。(2)過程：加壓吸附和減壓解吸。(3)優(yōu)點(diǎn)：比深冷分離法能耗低，設(shè)備簡單。3膜分離(1)定義：利用具有選擇透過性能的薄膜，在外力推動下對混合物進(jìn)行分離、提純、濃1.空氣的成分及在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用。2.空氣的分離方法及原理。(難點(diǎn))(重點(diǎn))(重難點(diǎn))縮的一種新的分離方法。（2）優(yōu)點(diǎn)：過程簡單，設(shè)備費(fèi)用低，能耗少等。2液態(tài)空氣精餾時，沸點(diǎn)高的組分先揮發(fā)出來還是沸點(diǎn)低的組分先揮發(fā)出來?【

5、提示】隨著溫度的升高，沸點(diǎn)低的組分先達(dá)到沸點(diǎn)而揮發(fā)出來?？諝饨M分的分離【問題導(dǎo)思】1分離空氣常用的方法有哪些？【提示】a.深冷分離法；b.變壓吸附分離法；c.膜分離法。2精餾液態(tài)空氣時，先獲得液氮（沸點(diǎn)：196C）還是液氧（沸點(diǎn)：183C）?【提示】沸點(diǎn)低的液氮先分離出來。3當(dāng)空氣通過膜分離裝置時，氧分子能透過膜而氮分子不能透過膜，說明哪種氣體分 子的直徑更大一些？【提示】直徑大的氣體分子不能透過膜，故分子直徑：N2Q。1.深冷分離（1）定義：深冷分離是先將空氣降溫、加壓液化，再將液態(tài)空氣升溫，根據(jù)空氣中各組 分的沸點(diǎn)不同進(jìn)行精餾分離。（2）方法液氮（沸點(diǎn)：一196 C液氧（沸點(diǎn)：-183 C

6、2.變壓吸附分離將加壓的空氣通過分子篩，氮?dú)夂脱鯕庖蚍謩e被吸附而分離開來，再把被吸附的氣體 從分子篩中解吸出來的分離方法稱為變壓吸附。3.膜分離膜分離是利用特殊制造的、具有選擇透過性能的薄膜，在外力推動下對混合物進(jìn)行分 離、提純、濃縮的一種新的分離方式。下列分離物質(zhì)的方法中，不是根據(jù)粒子大小進(jìn)行分離的是（）A.滲析B.過濾C.分餾D.膜分離【解析】A項(xiàng)，滲析是根據(jù)膠體粒子直徑和溶液中分子、離子直徑不同，將溶液中溶質(zhì)與膠粒分離開的方法；B項(xiàng)，過濾是根據(jù)濁液中分散質(zhì)直徑和溶液中分散質(zhì)直徑不同，將二者分離的方法；C項(xiàng)，分餾是利用混合物中各組分沸點(diǎn)不同，將各組分分離的方法；項(xiàng),II思考膜分離是利用Q和

7、N2分子大小不同使二者分離的方法。【答案】C在壓強(qiáng)為1.01X105Pa時液態(tài)氮的沸點(diǎn)是196C,液態(tài)氧的沸點(diǎn)是183C,液態(tài)氦 的沸點(diǎn)是-269C。采用深冷分離法從空氣中分離這3種氣體時，隨溫度升高它們逸出的先 后順序是( )A.氦氣、氮?dú)?、氧氣B.氧氣、氮?dú)狻⒑釩.氮?dú)?、氧氣、氦氣D.氧氣、氦氣、氮?dú)狻窘馕觥?采用深冷分離空氣時，隨溫度升高，沸點(diǎn)低的氣體先逸出?！敬鸢浮緼1.空氣的4種成分：Q、N2、CO、稀有氣體。2.空氣的3種分離方法：深冷分離、變壓吸附、膜分離。1.下列各項(xiàng)不屬于我國城市空氣質(zhì)量報(bào)告內(nèi)容的是()A. SO2B.CO2C.NO2D.PM10【解析】 該題是常識性問題。

8、CO不屬于城市空氣質(zhì)量報(bào)告內(nèi)容?！敬鸢浮緽2.下列說法錯誤的是()A.空氣是氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、稀有氣體等組成的混合物B.空氣中的氮?dú)饪捎糜诤铣砂?、稀有氣體常用做保護(hù)氣及各種燈泡的填充氣C.在深冷分離中，液態(tài)空氣精餾是利用空氣中各組分的沸點(diǎn)不同進(jìn)行分離D.膜分離是利用分子篩對空氣進(jìn)行分離，從而制得富氧空氣【解析】 膜分離是利用特制的、具有選擇透過性能的薄膜，在外力推動下對混合物 進(jìn)行分離、提純、濃縮的一種方法?！敬鸢浮緿3. (雙選)下列操作利用吸附作用分離的是()A.深冷分離B.變壓吸附C.活性炭除去毒氣D.膜分離【解析】 深冷分離是根據(jù)各組分的沸點(diǎn)不同進(jìn)行精餾分離；變壓吸附是利用分子篩

9、具有較大的內(nèi)表面積， 吸附性能很強(qiáng)的特點(diǎn)， 進(jìn)行加壓吸附和減壓解吸的分離方法； 活性炭 也是具有較大表面積；膜分離是利用具有透過性能的薄膜進(jìn)行分離的方法。【答案】BC4.下列關(guān)于空氣分離的敘述中，不正確的是()A.深冷分離法分離空氣時，使空氣溫度降低的方法是先加壓，再進(jìn)行熱交換，最后進(jìn)行節(jié)流膨脹B.變壓吸附法是由在生產(chǎn)中加壓吸附和減壓解吸交替操作而得名C.膜分離法所使用的薄膜不需要具有特殊的性質(zhì)D.分離技術(shù)伴隨著生產(chǎn)力的發(fā)展、科學(xué)的進(jìn)步，從低級到高級不斷地改進(jìn)、創(chuàng)新【解析】膜分離法使用的薄膜具有選擇透過性能?！敬鸢浮緾5.空氣液化和各組分分離流程圖：加壓耳（）匚L節(jié)流膨脹【答案】熱交換氣態(tài)蒸餾

10、精餾i氮?dú)馐强諝獾闹饕M成部分。因此有科學(xué)家根據(jù)蒸汽機(jī)的原理，設(shè)計(jì)制造出了液氮 蒸汽機(jī)，即利用液態(tài)氮的蒸發(fā)來驅(qū)動機(jī)車，從而達(dá)到環(huán)境保護(hù)的目的。其原理是（A. N2在空氣中燃燒放熱B. N2與H2反應(yīng)放熱C. N2在空氣中約占78%（體積分?jǐn)?shù)）D.液態(tài)氮的沸點(diǎn)為一196C,遠(yuǎn)低于常溫【解析】根據(jù)深冷分離空氣的基本原理，液氮在常溫常壓下，由液態(tài)汽化為氣體，體積膨脹做功。故答案為Do【答案】D2.（2013南京高二質(zhì)檢）當(dāng)液態(tài)空氣溫度升高達(dá)到剛沸騰時，在蒸發(fā)出的氣體中（ ）A.基本上不含氧氣B.氮?dú)庹俭w積的78%C.基本上不含氮?dú)釪.氮?dú)夂可愿哂隗w積的78%【解析】由于氧氣的沸點(diǎn)比氮?dú)飧?，?dāng)液態(tài)的

11、空氣溫度升高達(dá)到剛沸騰時，首先蒸發(fā)出來的氣體是氮?dú)猓?所以基本上不含氧氣。 工業(yè)上用分離液態(tài)空氣的方法制氧氣， 據(jù)空氣中各組分的沸點(diǎn)不同進(jìn)行精餾分離的?！敬鸢浮緼）=液化空氣）部分分離） 比較完全分離就是根3.采用深冷分離液態(tài)空氣時，先逸出稀有氣體的原因是（）A.稀有氣體性質(zhì)不活潑B.在空氣中含量最少C.分子直徑最小D.沸點(diǎn)最低【解析】 深冷分離空氣是利用空氣各組分沸點(diǎn)不同而分離的方法?！敬鸢浮緿4.在下列物質(zhì)的應(yīng)用中，屬于利用物質(zhì)的吸附性的是( )氫氧化鋁膠體用于凈水 無水硫酸銅用作干燥劑 木炭用于工業(yè)制糖中的脫色4四氯化碳用于提取溴水中的溴A.B.C.D.【解析】 無水硫酸銅用作干燥劑的原

12、理是硫酸銅跟水發(fā)生化合反應(yīng)。四氯化碳用于 提取溴水中的溴是利用了溴在四氯化碳中的溶解性?！敬鸢浮緽5.下列說法中不正確的是()A.膜分離可應(yīng)用于化工、石油、燃料等工業(yè)中回收各種氣體B.當(dāng)空氣通過膜分離裝置時，氧分子能透過膜，而氮分子不能透過膜C.膜分離法制備的富氧空氣含氧量在25%- 40%之間D.膜分離法分離過程復(fù)雜，設(shè)備費(fèi)用高，耗能多【答案】D6.下列操作原理與滲析原理相同的是()A.深冷分離B.變壓吸附C.蒸餾和精餾D.膜分離【解析】 滲析、膜分離原理均是利用粒子直徑大小而進(jìn)行分離、提純的方法?！敬鸢浮緿7. (雙選)下列說法中正確的是()A.深冷分離法是大規(guī)模生產(chǎn)高純度氧氣、氮?dú)獾葰怏w

13、的方法，并且能耗小，生產(chǎn)成本 較低B.空氣的成分自古至今都是不變的C.在絕熱的條件下，將空氣加壓通過節(jié)流閥后突然膨脹，叫做節(jié)流膨脹D.精餾也叫分餾，是在一個設(shè)備內(nèi)同時進(jìn)行多次部分汽化和部分冷凝來分離液態(tài)混合 物的方法【解析】A項(xiàng)，深冷分離法能耗大；B項(xiàng)，空氣的成分受人類活動的影響?！敬鸢浮緾D8.下列關(guān)于膜分離技術(shù)的說法中，不正確的是()A.膜分離所使用的薄膜必須具有使某些物質(zhì)可以通過，另一些物質(zhì)不能通過的特性B.膜分離法制備富氧空氣是利用空氣透過氣體分離膜時，由于氧氣和氮?dú)馔高^的能力 不同而使二者分離的方法C.膜分離技術(shù)制備的富氧空氣的含氧量在35%左右D.膜分離技術(shù)只能用于空氣的分離【解析

14、】膜分離技術(shù)也可以用于其他混合物的分離，如氯堿工業(yè)中使用的陽離子膜?！敬鸢浮緿9.正常情況下，大氣中含有約78%勺N2, 21%勺Q，還含有少量的CQ、水蒸氣以及稀有 氣體和雜質(zhì)。如果大氣中二氧化碳的含量明顯增加，就會引起“溫室效應(yīng)”， 導(dǎo)致全球變暖。(1)二氧化碳是共價(jià)化合物，它的電子式可表示為 _ 。(2)實(shí)驗(yàn)室中檢驗(yàn)CQ氣體最方便的方法是將CQ氣體通入飽和的澄清石灰水中，產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是 _, 相 應(yīng)的反應(yīng)方程式 為(3)在宇宙飛船和太空站上工作的宇航員，在密閉的工作艙內(nèi)需要吸入氧氣，呼出CQ,飛船內(nèi)可以使用一種物質(zhì)，它能吸收CQ,并產(chǎn)生氧氣，該物質(zhì)是 _ ，其反應(yīng)方程式為_ ?！敬鸢浮?/p>

15、(1)0 C Q (2)產(chǎn)生白色沉淀(或白色渾濁)Ca(QH)2+CQ=CaC0+H20(3)Na2C22Na2O2+2CQ=2NaCO+0210.(1)圖瓦盧是由多個珊瑚礁形成的島國。由于大氣中CO含量的劇增，大量珊瑚礁(主要成分是碳酸鈣)被海水侵蝕，其原因是(用化學(xué)方程式表示)： 溫室效應(yīng)導(dǎo)致海平面上升，引起溫室效應(yīng)的人為原因主要是：(3)為了控制溫室效應(yīng)。各國科學(xué)家提出了不少方法和設(shè)想。有人根據(jù)液態(tài)CO密度大于海水密度的事實(shí)，設(shè)想將CO液化后，送入深海海底。以減小大氣中CO的濃度。為使CO液化，可采用的措施是。A.減壓、升溫B.增壓、升溫C.減壓、降溫D.增壓、降溫(4)科學(xué)家致力于二氧

16、化碳的“組合轉(zhuǎn)化”技術(shù)研究，把過多的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有益于人類的物質(zhì)。如將CO和H以1:4的比例混合，通入反應(yīng)器。在適當(dāng)?shù)臈l件下即反應(yīng)， 可獲得 一種重要的能源。請完成以下化學(xué)方程式：CO+4H2 ()+2HO若將CO與H2混合，在一定條件下以1:3的比例發(fā)生反應(yīng)，生成某種重要的化工原料和水。該化工原料可能是 _ 。A.烷烴B.烯烴C.炔烴D.芳香烴(5)_快速、有效地減緩大氣中CQ大量增加的生態(tài)學(xué)措施是 _A.使用天然氣等燃料B.控制全球人口增長C.植樹造林，保護(hù)森林D.立即減少煤和石油的燃燒【答案】(1)CaCO3+CO+HO=Ca(HC3)2(2)大量化石燃料(煤、石油、天然氣)的燃燒(3

17、) D (4)CH4B (5)C11.下面是關(guān)于汽車燃料及其燃燒產(chǎn)物性質(zhì)的問題。三種汽車分別是以汽油為燃料的汽車、以天然氣(主 要 成分是甲烷)為燃料的汽車和電動汽車。請判斷其中序號為的是 _ 汽車，序號為的是 _汽車。(以下為廢氣成碳?xì)浠衔?一氧化碳(CO)氮氧化物(NQ)二氧化碳(CO2)(2)下圖為一定量飽和Ca(OH)2溶液中通入二氧化碳?xì)怏w后，產(chǎn)生CaCO白色沉淀的質(zhì)量與二氧化碳體積之間的關(guān)系曲線。試回答:OA段曲線和AB段曲線所表示的反應(yīng)方程式是OAAB(1)如圖對三種不同類型汽車)的廢氣排放情況進(jìn)行了比較。這A點(diǎn)時已參加反應(yīng)的CO和Ca(OH)2的物質(zhì)的量之比為_。B處溶液中存

18、在的濃度較大的兩種離子是 _ 和_ 。(填離子符號)將B處生成的溶液煮沸，可見到的現(xiàn)象是 _。【解析】(1)燃料燃燒越不充分，產(chǎn)生的廢氣就越多。由于含碳量：汽油天然氣,故汽油不如天然氣燃燒充分。(2)0A表示CaCO沉淀量隨通入CO的量增加而增加；AE表示CaCG不斷溶解；A點(diǎn)表示CO與Ca(OH)2完全反應(yīng)，且沉淀量最大，即n(CO2):nCa(OH)2=1:1;B處為Ca(HCO)2溶液，Ca(HCO)2=aCOJ +COf +H2O?！敬鸢浮侩妱?以汽油為燃料的(2)Ca(OH)2+CO=CaCOX+H2O CaCO+CO+H2O=Ca(HCO21：1Cai+HCO生成白色沉淀12.航天飛行器座艙內(nèi)空氣更新過程如圖所示：(1)n是CO和H2的反應(yīng)裝置，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為(2)從裝置I、n、川可看出