【導(dǎo)學(xué)案】2021年高中化學(xué)魯科必修2教師用書-2.3化學(xué)反應(yīng)的利用

第3節(jié)化學(xué)反應(yīng)的利用1.把握試驗室制備氯氣的原理和尾氣處理方法,了解制備氯氣的裝置及收集方法。2.培育觀看力量、試驗力量和分析推理力量。3.把握原電池的工作原理。4.通過“活動·探究——原電池的工作原理”,培育觀看力量、試驗力量和分析推理力量。1.本課時教材除了要求同學(xué)把握“氯氣的試驗室制法”外,還應(yīng)使他們從大視野、高觀點、多角度了解化學(xué)在人類社會進(jìn)展中的作用,以及化學(xué)爭辯的前沿,因此老師在教學(xué)過程中要充分利用網(wǎng)絡(luò)資源,多方面查找素材,豐富教學(xué)內(nèi)容。2.通過同學(xué)生疏的化學(xué)反應(yīng),讓同學(xué)體會物質(zhì)制備的基本思路是這部分的主要教學(xué)任務(wù)。建議老師從“如何利用化學(xué)反應(yīng)制造新物質(zhì)”這一角度開放探究活動——氯氣的制取的教學(xué)。氯氣有毒、有刺激性氣味,因此有關(guān)氯氣的試驗,建議由老師在通風(fēng)狀況良好的環(huán)境中進(jìn)行試驗。3.建議老師充分利用“溝通·研討”中供應(yīng)的素材,組織同學(xué)開放爭辯,進(jìn)行“化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)化”的教學(xué)。此外,老師還可以組織同學(xué)就以下問題開放爭辯:①在你的四周有哪些化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能的實例?②為提高能量轉(zhuǎn)化效率和熱能利用率供應(yīng)建設(shè)性意見。③猜測將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的應(yīng)用前景。4.化學(xué)能的利用包括化學(xué)能與熱能、光能、電能的轉(zhuǎn)化,其中化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化(原電池的工作原理)是重點;化學(xué)能與光能的轉(zhuǎn)化屬介紹性內(nèi)容,只需要同學(xué)初步了解,知道有這種能量轉(zhuǎn)化形式;化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)化則側(cè)重與實踐相結(jié)合,解決生產(chǎn)、生活中的實際問題。5.本課時還有一個重要的任務(wù)是掛念同學(xué)總結(jié)化學(xué)反應(yīng)的分類方法(本部分內(nèi)容支配在“概括·整合”中)。老師在教學(xué)過程中,可以為同學(xué)設(shè)計如下預(yù)習(xí)任務(wù):①從不同的角度分析化學(xué)反應(yīng)有哪些分類方式;②舉例說明對化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分類對我們爭辯和利用化學(xué)反應(yīng)有哪些掛念,在課堂上,組織同學(xué)進(jìn)行溝通爭辯。一、氯氣的工業(yè)制法工業(yè)上接受電解飽和食鹽水的方法制備①氫氧化鈉、氯氣和氫氣,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaCl+2H2O②2NaOH+Cl2↑+H2↑。利用生成的氫氣和氯氣合成③鹽酸,用氯氣與熟石灰制④漂白粉等。二、氯氣的試驗室制法1.反應(yīng)原理化學(xué)方程式:⑤MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O。2.儀器和試劑(1)儀器:⑥圓底燒瓶、⑦分液漏斗、⑧酒精燈、⑨集氣瓶、⑩鐵架臺、石棉網(wǎng)、燒杯。(2)試劑:濃鹽酸、MnO2、NaOH溶液。3.裝置設(shè)計(如圖所示)4.試驗步驟(1)“連”:依據(jù)裝置圖,按從下到上、從左到右挨次連接。(2)“檢”:檢查裝置氣密性。方法是關(guān)閉分液漏斗活塞,導(dǎo)管伸入水中,用手捂熱或微熱燒瓶,導(dǎo)管口若有氣泡冒出,且停止加熱后導(dǎo)管內(nèi)上升一段水柱,則說明裝置氣密性好。(3)“裝”:裝藥品,先向燒瓶里加固體MnO2,再向分液漏斗中加濃鹽酸。(4)“制”:點燃酒精燈,加熱制備氣體。(5)“集”:向上排空氣法或排飽和食鹽水法收集。(6)“驗”:觀看集氣瓶中氣體的顏色,瓶中布滿黃綠色氣體或用潮濕的淀粉碘化鉀試紙放在瓶口,試紙變藍(lán)。5.尾氣處理尾氣用NaOH溶液吸取,防止污染空氣。三、利用化學(xué)反應(yīng)制備其他物質(zhì)試驗室制法工業(yè)制法氫氣Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑C+H2O(g)CO+H2CO+H2O(g)CO2+H2二氧化碳CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑CaCO3CaO+CO2↑生鐵Fe2O3+3CO2Fe+3CO2Fe2O3+3CO2Fe+3CO2硫酸-S+O2SO2,2SO2+O22SO3,SO3+H2OH2SO4氨氣2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑N2+3H22NH3利用化學(xué)反應(yīng)制備物質(zhì),應(yīng)當(dāng)依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì),選擇科學(xué)合理的反應(yīng)原理、合適的儀器和藥品;假如是工業(yè)生產(chǎn),還需考慮原料是否經(jīng)濟(jì)、步驟是否簡便、操作是否平安。試驗室中制備物質(zhì)還要考慮切實可行和簡潔易行。四、化學(xué)反應(yīng)為人類供應(yīng)能量1.化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的主要形式2.化學(xué)能與其他形式能間的轉(zhuǎn)化(1)物質(zhì)燃燒發(fā)光是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能,植物的光合作用是光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。(2)人類生命活動所需能量是養(yǎng)分物質(zhì)在體內(nèi)發(fā)生各種化學(xué)反應(yīng)釋放出來的。五、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能1.原電池原理演示試驗裝置現(xiàn)象銅片上有氣泡產(chǎn)生,鋅片不斷溶解,燈泡發(fā)亮結(jié)論導(dǎo)線中有電流通過,化學(xué)反應(yīng)中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能解釋當(dāng)銅片與鋅片一同浸入稀硫酸時:Ⅰ.鋅原子失去電子被氧化為Zn2+進(jìn)入溶液Ⅱ.電子由鋅片通過導(dǎo)線流向銅片Ⅲ.溶液中的H+從銅片上獲得電子被還原為氫氣而逸出,就這樣電子在導(dǎo)線上做定向移動,形成電流2.原電池(1)定義:利用氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。(2)構(gòu)成:Ⅰ.相對活潑的金屬作負(fù)極;Ⅱ.相對不活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髡龢O;Ⅲ.插入電解質(zhì)溶液中;Ⅳ.用導(dǎo)線連接構(gòu)成閉合回路。(3)工作原理:發(fā)生氧化還原反應(yīng)。負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng),電子由負(fù)極通過導(dǎo)線流向正極,使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。3.常見電池(1)干電池:又稱一次電池,如鋅錳干電池。(2)蓄電池:又稱二次電池,如鉛蓄電池、鋰離子電池。(3)燃料電池:其能量轉(zhuǎn)化率高,對環(huán)境無污染。六、化學(xué)反應(yīng)在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用1.確定物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)。2.測定物質(zhì)有關(guān)組分的含量。1.現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中用電解飽和食鹽水的方法制備氯氣,你能找出氯氣的試驗室制法和工業(yè)制法的共同點嗎?【答案】①都是通過氧化還原反應(yīng)制取;②都是將-1價的氯氧化為0價的氯。2.制取氯氣時要留意什么問題?在向儀器內(nèi)裝入藥品前,應(yīng)對整套裝置進(jìn)行哪些方面的檢查?【答案】氯氣有毒,對試驗室制取氯氣的尾氣要進(jìn)行回收處理,避開污染環(huán)境;裝置的氣密性要好;拆卸裝置要在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行。裝入藥品前要首先檢查裝置的氣密性。3.理論上Cu-Zn原電池工作時負(fù)極鋅溶解,正極Cu上有氣泡冒出。實際上在鋅片上也能看到很多小氣泡,為什么?【答案】主要緣由之一是所用的鋅片不是純鋅,鋅片自身在硫酸中形成了原電池。4.原電池工作時,負(fù)極失去電子的總數(shù)與正極得到電子的總數(shù)有何關(guān)系,為什么?【答案】原電池中,負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),在正極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。依據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子守恒定律可知:正極上得電子總數(shù)與負(fù)極失去電子總數(shù)相等。1.原電池產(chǎn)生電流的本質(zhì)緣由是()。A.原電池中溶液能電離出自由移動的離子B.有兩根導(dǎo)線將兩個活潑性不同的電極連接C.電極上進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)的生成物為電子D.電極上進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)中會有電子的轉(zhuǎn)移【解析】原電池產(chǎn)生電流的本質(zhì)緣由是在原電池的一極進(jìn)行氧化反應(yīng),另一極進(jìn)行還原反應(yīng),發(fā)生氧化反應(yīng)的一極所失去的電子沿導(dǎo)線流向另一極從而形成電流。【答案】D2.下列關(guān)于原電池的敘述正確的是()。A.構(gòu)成原電池的正極和負(fù)極的材料必需是兩種不同的金屬B.原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置C.在原電池中,電子流出的一極是正極D.原電池工作時,電路中的電流是從負(fù)極到正極【解析】構(gòu)成原電池的電極可以是金屬與金屬,也可以是金屬與非金屬等,A項錯誤;原電池中電子流出的一極是負(fù)極,C項錯誤;原電池工作時,電流的流向從正極到負(fù)極,D項錯誤?！敬鸢浮緽3.將鋅片和銅片插入某種電解質(zhì)溶液,鋅片和銅片用導(dǎo)線相連,形成原電池裝置。(1)若電解質(zhì)溶液是稀硫酸,則發(fā)生氧化反應(yīng)的是極(填“鋅”或“銅”),銅極發(fā)生的反應(yīng)是,該電池的總反應(yīng)式是。

(2)若電解質(zhì)溶液是硫酸銅溶液,在導(dǎo)線中電子是由極流向極,銅極上反應(yīng)的電極反應(yīng)式是,該電池總反應(yīng)式是。

【答案】(1)鋅;2H++2e-H2↑;Zn+2H+H2↑+Zn2+(2)負(fù);正;Cu2++2e-Cu;Cu2++ZnZn2++Cu探究:熱化學(xué)方程式的書寫已知在1×105Pa、298K條件下,2mol氫氣燃燒生成水蒸氣放出484kJ的熱量,下列熱化學(xué)方程式書寫正確的是()。A.H2O(g)H2(g)+QUOTEO2(g) ΔH=+242kJ·mol-1B.2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-484kJ·mol-1C.H2(g)+QUOTEO2(g)H2O(g) ΔH=+242kJ·mol-1D.2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=+484kJ·mol-1【解析】表明反應(yīng)所放出或吸取的熱量的化學(xué)方程式叫作熱化學(xué)方程式,在熱化學(xué)方程式中要注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)(101kPa和25℃時不特殊注明),要注明反應(yīng)物和生成物的狀態(tài),ΔH值要正確且注明“+”與“-”,物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)可用分?jǐn)?shù)。結(jié)合以上原則分析:H2燃燒放熱(ΔH為負(fù)值),H2O分解吸熱(ΔH為正值),A項正確?！敬鸢浮緼1.對于同一熱化學(xué)反應(yīng),影響反應(yīng)熱大小的因素有哪些?【答案】各物質(zhì)的狀態(tài)、反應(yīng)物的物質(zhì)的量。2.保持各物質(zhì)的狀態(tài)不變,將各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)擴(kuò)大2倍,反應(yīng)熱如何變化?【答案】反應(yīng)熱也增大2倍。3.其他條件不變,將原反應(yīng)的反應(yīng)物變成生成物,生成物變成反應(yīng)物,反應(yīng)熱如何轉(zhuǎn)變?【答案】數(shù)值不變,符號相反。熱化學(xué)方程式的書寫正確書寫熱化學(xué)方程式,除了遵循書寫化學(xué)方程式的要求外,還要留意以下幾點:(1)留意物質(zhì)的狀態(tài):反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)不同,反應(yīng)熱ΔH的數(shù)值以及符號都可能不同。因此,必需注明物質(zhì)(反應(yīng)物和生成物)的聚集狀態(tài)(氣體:g;液體:l;固體:s;稀溶液:aq),才能完整地體現(xiàn)出熱化學(xué)方程式的意義。熱化學(xué)方程式中,不用標(biāo)明反應(yīng)條件及“↑”和“↓”等。(2)留意ΔH的符號及單位:反應(yīng)熱ΔH只能寫在標(biāo)有反應(yīng)物和生成物狀態(tài)的化學(xué)方程式的最終,其單位一般為kJ·mol-1。若為放熱反應(yīng),ΔH為“-”;若為吸熱反應(yīng),ΔH為“+”。(3)留意ΔH與化學(xué)計量數(shù)的關(guān)系:熱化學(xué)方程式中,各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù),只表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量,可以是整數(shù)、分?jǐn)?shù)或小數(shù)。相同的化學(xué)反應(yīng),化學(xué)計量數(shù)與反應(yīng)熱成正比。(4)留意ΔH的符號與反應(yīng)方向的關(guān)系:相同條件(溫度、壓強(qiáng)),相同物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)(互逆反應(yīng),不肯定是可逆反應(yīng)),正向進(jìn)行的反應(yīng)和逆向進(jìn)行的反應(yīng),其反應(yīng)熱ΔH數(shù)值相等,符號相反。(5)留意“kJ·mol-1”的意義:kJ·mol-1中的“mol-1”是指化學(xué)反應(yīng)整個體系(即指“每摩爾化學(xué)反應(yīng)”),而不是指該反應(yīng)中的某種物質(zhì)。例如:C8H18(l)+QUOTEO2(g)8CO2(g)+9H2O(l)ΔH=-5518kJ·mol-1是指每摩爾C8H18(l)+QUOTEO2(g)8CO2(g)+9H2O(l)反應(yīng),放出5518kJ的熱量,而不是指該反應(yīng)中具體物質(zhì)的量。(6)留意ΔH的大小與可逆反應(yīng)的關(guān)系:不論化學(xué)反應(yīng)是否可逆,熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱ΔH表示反應(yīng)進(jìn)行到底(完全轉(zhuǎn)化)時的能量變化。例如:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1是指1molN2(g)和3molH2(g)完全轉(zhuǎn)化為2molNH3(g)時放出的熱量為92.4kJ。1.已知丁烷燃燒的熱化學(xué)方程式為4C4H10(g)+26O2(g)16CO2(g)+20H2O(l)ΔH=-11507.2kJ·mol-1,則58g丁烷燃燒放出的熱量為()。A.11507.2kJB.2876.8kJC.5713.6kJ D.1438.4kJ【解析】58gC4H10為1mol,則1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定化合物時放出的熱量為11507.2kJ÷4=2876.8kJ?！敬鸢浮緽2.沼氣是一種能源,它的主要成分是CH4。0.5molCH4完全燃燒生成CO2和H2O時,放出445kJ的熱量,則下列熱化學(xué)方程式中正確的是()。A.2CH4(g)+4O2(g)2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=+890kJ·mol-1B.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+890kJ·mol-1C.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890kJ·mol-1D.QUOTECH4(g)+O2(g)QUOTECO2(g)+H2O(l) ΔH=-890kJ