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文檔簡介
1、感悟化學(xué)第1頁第1頁 教育最高目的是為了使人們能夠過一個(gè)實(shí)現(xiàn)自我和負(fù)責(zé)任生活作準(zhǔn)備。 科學(xué)教育傳授科學(xué)、數(shù)學(xué)和技術(shù)是教育一部分,這些知識有助于增進(jìn)學(xué)生理解,養(yǎng)成好思維習(xí)慣,使他們變成富有同情心人,使他們能夠獨(dú)立思考和面對人生。這些知識也應(yīng)使他們作好準(zhǔn)備同公眾一道,全心全意地參與建設(shè)和保衛(wèi)一個(gè)開放、公正和生機(jī)勃勃社會。面向全體美國人科學(xué)第2頁第2頁科學(xué)素養(yǎng): 熟悉自然界,尊重自然界統(tǒng)一性; 知道科學(xué)、數(shù)學(xué)和技術(shù)互相依賴一些主要辦法; 理解科學(xué)一些重大約念和原理;有科學(xué)思維能力; 結(jié)識到科學(xué)、數(shù)學(xué)和技術(shù)是人類共同事業(yè),結(jié)識它們長處和不足。 同時(shí),還應(yīng)當(dāng)能夠利用科學(xué)知識和思維辦法處理和人與社會關(guān)系。
2、第3頁第3頁從科技和人雙重意義上選擇提議 實(shí)用 社會責(zé)任 知識內(nèi)在價(jià)值推薦學(xué)習(xí)內(nèi)容 知識和技能,能否大大增長畢業(yè)生長期就業(yè)前景,是否有助于個(gè)人決議。推薦內(nèi)容能否幫助公民明智地作出相關(guān)科學(xué)技術(shù)社會決議和政治決議推薦內(nèi)容是否包括科學(xué)、數(shù)學(xué)和技術(shù)主要方面,這些方面在人類歷史中式如此至關(guān)主要、或?qū)ξ覀兾幕绊懭绱藦V泛,以至于不講授它們,通才教育就不完整。 哲學(xué)價(jià)值 豐富孩子童年時(shí)代推薦內(nèi)容是否有助于人們提升思考諸如生與死、感覺與現(xiàn)實(shí)、個(gè)人利益與公眾利益、必定與懷疑等人類永恒問題能力推薦內(nèi)容能否使孩子童年愈加充實(shí)豐富(對于孩子、這段生活很主要,并將影響其未來生活)第4頁第4頁教師在教學(xué)過程中地位與角色教
3、師是科學(xué)界在課堂中代表教師應(yīng)具備扎實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)教師能夠選擇適當(dāng)教學(xué)辦法教師應(yīng)不時(shí)反思本身教學(xué)第5頁第5頁案例1合成氨工業(yè)第6頁第6頁1898年英國物理學(xué)家克魯克斯 “由于人口增長,土地變得狹窄了,長此下去,糧食不足時(shí)代就會到來,處理辦法是必須找到新氮肥”物理學(xué)家警告:第7頁第7頁化學(xué)家奉獻(xiàn) 19奧斯瓦爾德專家用鐵絲做催化劑,將NH3分解為氫氣和氮?dú)?,反過來又使容積6%氮?dú)夂蜌錃夂铣砂薄?為此,他向德國巴登苯胺純堿公司(BASF公司)請求援助資金100萬馬克??赡娣磻?yīng)年輕化學(xué)家博施發(fā)覺問題第8頁第8頁 19化學(xué)家弗蘭克和卡勒把碳化鈣用電爐加熱到1000以上,使它與空氣中氮?dú)夥磻?yīng)而制成石灰氮。CaC
4、2+ N2 + 3O2 = Ca3N2 + 6CO3第9頁第9頁 德國巴登苯胺純堿公司搶先付給哈伯2500美元預(yù)訂費(fèi),并答應(yīng)購買以后所有研究結(jié)果。 19哈伯選擇鋨或鈾作催化劑在550,150250大氣壓下,得到8.25%氨。第一次取得0.1kg氨。 與此同時(shí),能斯特選擇鉑粉、錳作催化劑,在685,50大氣壓下,得到0.96%氨。 從合成氨反應(yīng)原理,分析哈伯與能斯特試驗(yàn)結(jié)果差別原因第10頁第10頁19哈伯又提出了“循環(huán)”新概念: 讓沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)氮?dú)夂蜌錃庵匦路祷氐椒磻?yīng)器中,把已經(jīng)反應(yīng)NH3通過冷凝分離出來,這樣周而復(fù)始,以提升合成氨取得率,使流程實(shí)用化。 及時(shí)分離出氨,對化學(xué)平衡體系會產(chǎn)生如
5、何影響? NH3沸點(diǎn)為-33.5,為何在工業(yè)生產(chǎn)過程中,僅用冷卻水就可將其液化? 當(dāng)年7月2日,哈伯在試驗(yàn)室制成了一座小型合成氨裝置模型,這種裝置魔術(shù)般以每小時(shí)0.08kg速率合成著氨。博施親眼看到了液氨滴落情況。第11頁第11頁 巴登苯胺純堿公司馬上買下哈伯合成氨專利,并將其所有研究結(jié)果接受下來。 “無論生產(chǎn)工藝如何改進(jìn),合成氨售價(jià)如何下降,巴登苯胺純堿公司每售出1噸氨,哈伯分享10馬克,其收入永不改變.” 19,瑞典科學(xué)院考慮到哈伯合成氨已在經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中顯示出巨大作用,為哈伯頒發(fā)了19度諾貝爾化學(xué)獎第12頁第12頁哈伯Fritz Haber第13頁第13頁工業(yè)化進(jìn)程中材料問題: 能經(jīng)受住高溫
6、高壓反應(yīng)容器 催化劑雙層反應(yīng)塔氧化鐵與少許氧化鋁混合物 博施在后取得諾貝爾化學(xué)獎是說:“合成氨整個(gè)發(fā)展,很大程度上是依托這個(gè)簡樸處理辦法?!?鐵觸媒第14頁第14頁1931年獲諾貝爾化學(xué)獎博施Carl bosch第15頁第15頁合成氨工廠外景第16頁第16頁合成氨條件選擇:化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡濃度壓強(qiáng)溫度有利有利,及時(shí)分離出NH3有利有利有利不利,兼顧催化劑活性催化劑有利無影響第17頁第17頁 諾貝爾化學(xué)獎得主G.T.西博格在紀(jì)念美國化學(xué)會成立100周年大會上演講 “無論過去、現(xiàn)在和可預(yù)見未來,再也不能找到任何一門其它工業(yè),比化肥工業(yè)更直接關(guān)系到國計(jì)民生了。無論從經(jīng)濟(jì)發(fā)展還是人類進(jìn)步而言,合成
7、氨創(chuàng)造都是本世紀(jì)科學(xué)領(lǐng)域中最輝煌成就之一?!被瘜W(xué)家評價(jià)第18頁第18頁1950年 190 50年代糧食單產(chǎn)(kg)每畝施用化肥用量(kg)1970年 340 1351976年 365 155第19頁第19頁1923年,在100200大氣壓下,合成甲醇1926年,在100大氣壓下,合成人造石油1937年,在1400大氣壓下,高壓聚乙烯高壓條件下工業(yè)生產(chǎn)過程討論化學(xué)反應(yīng)原理與條件選擇之間關(guān)系CO + 2H2 CH3OH5CO + 11H2 C5H12 + 5H2O第20頁第20頁案例2 純堿工業(yè)制法第21頁第21頁已知:在室溫條件下NaHCO3溶解度為9 g/100gH2O,NaHCO3飽和溶液物
8、質(zhì)量濃度大約為_molL-1。1溶液中c(Na+) = _molL-1.溶液中c(HCO3-) = _molL-1.11第22頁第22頁思考: 要使溶液中析出NaHCO3晶體,該溶液應(yīng)滿足基本條件是:溶液中c(Na+) 1molL-1.溶液中c(HCO3-) 1molL-1.第23頁第23頁 原則情況下CO2和NH3在水中溶解度下列表所表示:CO2NH3溶解性(體積比)1.7 : 1700 : 1溶液密度(g cm-3)10.88飽和溶液物質(zhì)量濃度(mol L-1)0.0518第24頁第24頁思考:假如NH3與CO2在水溶液發(fā)生下列反應(yīng):NH3 + CO2 + H2O = NH4HCO3 CO
9、2和NH3應(yīng)采用如何方式進(jìn)行反應(yīng),才干使溶液中產(chǎn)生較高濃度HCO3- ? 注:物質(zhì)溶解性受其它物質(zhì)影響第25頁第25頁下列是在一定溫度下一些物質(zhì)溶解度。溶解性固體溶解度(/100g H2O)物質(zhì)NaClNaHCO3NH4HCO3NH4Cl035.76.911.929.710039.1216.4分解75.80時(shí)飽和溶液中物質(zhì)量(100gH2O)0.610.080.150.56第26頁第26頁思考: 在室溫條件下,向已被NaCl飽和濃氨水中通入CO2,首先會析出物質(zhì)是什么?_。為何?_。 注:不考慮物質(zhì)溶于水時(shí),在溶液中互相影響。 第27頁第27頁NaCl + CO2 + H2O + NH3 =
10、NaHCO3 + NH4Cl總反應(yīng)方程式:試驗(yàn):向飽和氨鹽水中不斷通入CO2,注意觀測試驗(yàn)現(xiàn)象。反應(yīng)是放熱一段時(shí)間后,有晶體析出第28頁第28頁 索爾維制堿法原料:CO2 、NH3、NaCl、產(chǎn)物:NaHCO3Na2CO3 + CO2濾液中CaONH3 + CaCl2Na2CO3CaCl2第29頁第29頁 侯德榜制堿法原料:CO2 、NH3、NaCl、產(chǎn)物:NaHCO3Na2CO3 + CO2濾液中NH4ClNH3和NaCl第30頁第30頁CO2NH3NaClH2ONaHCO3NH4Cl原子節(jié)約性原則第31頁第31頁侯德榜銅像第32頁第32頁第33頁第33頁索爾維第34頁第34頁索爾維國際會議
11、 科學(xué)教育有助于人們對生活理解,有助于學(xué)生完整人格形成第35頁第35頁 注重化學(xué)知識內(nèi)在聯(lián)系 科學(xué)素養(yǎng)形成與化學(xué)教學(xué)第36頁第36頁乙醛和醛類案例3第37頁第37頁Cl2/hvNaOH溶液,氧化氧化還原還原 -H +O -O +H 醇醛羧酸第38頁第38頁CH3CH2OHCH2=CH2CH3CH2ClBrCH2CH2BrCH3CH3O2H2OHClOH-/H2OBr2H2第39頁第39頁+ H2NiCH3CH2OH 加成反應(yīng)+ HCl第40頁第40頁 在一定條件下,乙醛與酸型分子(HX)加成+ CH3CH2OH+ HCN+ CH3COOH+ H2O第41頁第41頁+ H2O乙醛可按任意比與水互
12、溶第42頁第42頁思考1: 久置乙醛溶液中會出現(xiàn)分層現(xiàn)象,經(jīng)試驗(yàn)證實(shí),主要成份構(gòu)成為C6H12O3。能否寫出上述不溶于水物質(zhì)結(jié)構(gòu)簡式?第43頁第43頁思考2: 久置甲醛溶液中會出現(xiàn)大量白色粉末狀固體,你能依據(jù)甲醛結(jié)構(gòu),推測此白色固體主要成份是什么?寫出其相應(yīng)結(jié)構(gòu)簡式?n = 8100n 1000第44頁第44頁 在蘇格蘭一座步行橋,它是由復(fù)合材料制成為,而不是用金屬建造第45頁第45頁H2Ni,CH3CH2OH還原反應(yīng)氧化反應(yīng)第46頁第46頁 氧化反應(yīng)銀鏡反應(yīng)CH3CHO + 2Ag(NH3)2+ + 2OH- = 2Ag+ CH3COONH4 + 3NH3 + H2O與新制氫氧化銅懸濁液反應(yīng)
13、CH3CHO + 2Cu(OH)2 = CH3COOH + Cu2O + 2H2O 第47頁第47頁試驗(yàn)1配備銀氨溶液Ag+ + NH3H2O = AgOH + NH4+AgOH + 2NH3H2O = Ag(NH3)2+ + OH- + 2H2OAgOH + NH3H2O + NH4+= Ag(NH3)2+ + H2OCH3CHO + 2Ag(NH3)2+ + 2OH- = 2Ag+ CH3COOH + 4NH3 + H2O= 2Ag+ CH3COONH4 + 3NH3 + H2O加入乙醛水浴加熱第48頁第48頁試驗(yàn)2取2mLNaOH溶液加入CuSO4溶液加幾滴乙醛溶液加熱Cu2+ + 2O
14、H- = Cu(OH)2 CH3CHO + 2Cu(OH)2 = CH3COOH + Cu2O + 2H2O 第49頁第49頁思考3: 在堿性條件下,乙醛能被一些弱氧化劑所氧化,在酸性條件下。乙醛能否被一些強(qiáng)氧化劑(如酸性KMnO4溶液)所氧化?觀測試驗(yàn)現(xiàn)象,能否寫出相應(yīng)化學(xué)反應(yīng)方程式?5CH3CHO + 2MnO4- + 6H+ = 5CH3COOH + 2Mn2+ + 3H2O第50頁第50頁思考4: 假如 CH3CHO 和Br2能發(fā)生反應(yīng),請思考它們也許會以如何方式進(jìn)行? 取代反應(yīng)第51頁第51頁總結(jié):乙醛構(gòu)成與結(jié)構(gòu)C2H4O乙醛物理性質(zhì)無色有刺激性氣味液體能與水按任意比互溶乙醛化學(xué)性質(zhì)
15、能發(fā)生加成反應(yīng)能被氧化銀鏡反應(yīng)與新制Cu(OH)2反應(yīng)第52頁第52頁思考5: 下列表示了由乙烯轉(zhuǎn)化為乙醛過程中,在分子構(gòu)成上發(fā)生改變特點(diǎn),請據(jù)此分析并推測,制備乙醛還存在哪些也許路徑?CH3CH2OHCH2=CH2O2H2O第53頁第53頁CH3CH2OHCH2=CH2-2HH2OO22CH2=CH2 + O2 2CH3CHO催化劑HCCH-2HH2OC2H2 + H2O CH3CHO 催化劑2CH3CH2OH + O2 CH3CHO + 2H2OCuCH3CH=CHCH3 CH3CHO臭氧分解第54頁第54頁思考6: 用化學(xué)方程式表示出甲醛也許含有性質(zhì),將其乙醛性質(zhì)相比。你預(yù)計(jì)甲醛會表現(xiàn)出
16、如何特性?第55頁第55頁試驗(yàn)3新制氫氧化銅懸濁液與甲醛反應(yīng)現(xiàn)象:有大量氣體放出HCHO + 2Cu(OH)2 = HCOOH + Cu2O + 2H2OHCHO + 4Cu(OH)2 = HOCOOH + 2Cu2O + 4H2OHCHO + 4Cu(OH)2 = CO2 + 2Cu2O + 5H2O現(xiàn)象:還原性:甲醛乙醛有Cu析出第56頁第56頁季戊四醇合成CH3CHO + HCHO理解:第57頁第57頁 CH3CH2OHCH4 NH3 H2O HF-CH3-NH2-OH-F=CH2=NH=O第58頁第58頁Atkins molecules原子基本成鍵方式第59頁第59頁 C原子基本結(jié)構(gòu)第
17、60頁第60頁第61頁第61頁FHNNNCCCCOO分子結(jié)構(gòu)表示方式 電子式第62頁第62頁NaCl晶體中Na+和Cl-離子排列方式第63頁第63頁干冰晶體中CO2分子排列方式第64頁第64頁C60晶體中C60分子排列方式第65頁第65頁金屬冶煉普通辦法 加熱法 熱還原法 電解法2HgO = 2Hg + O2加熱Ag2O = 2Ag + O2加熱2CuO + C = 2Cu + CO2加熱Fe2O3 + CO = 2Fe + 3CO2高溫Al2O3 = 4Al + 3O2電解2NaCl = 2Na + Cl2電解 C、H2、CO、Al、Na等第66頁第66頁Au Ag Hg Cu (H) Pb Sn Fe Zn Al Mg Na Ca K 加熱法熱還原法電解法金屬冶煉辦法與金屬活動互相關(guān)系商朝司母戊鼎春秋時(shí)期鐵鋤和鐵削用電解法冶煉鋁第67頁第67頁第68頁第68頁第69頁第69頁第70頁第70頁金屬金屬氧化物堿鹽非金屬非
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