2018高考化學第一輪復習 專題 化學反應的利用學案 魯科版.doc

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專題 化學反應的利用 【本講教育信息】 一. 教學內(nèi)容： 高考第一輪復習：《化學必修2》 第2章 化學鍵 化學反應與能量 第3節(jié) 化學反應的利用 1. 利用化學反應制備新物質(zhì) 2. 氯氣的制法 3. 化學反應為人類提供能源 4. 原電池原理 二. 教學目的 1. 認識利用化學反應造福人類 2. 掌握氯氣的制備方法和原理 3. 了解化學反應提供能源有哪些應用 4. 了解原電池的工作原理 5. 預計考查新分子的合成 三. 教學重點、難點 1. 如何利用化學反應新物質(zhì)，氯氣的實驗室制法。 2. 怎樣將化學能轉(zhuǎn)化為電能，原電池的工作原理。 四. 考點分析 本節(jié)內(nèi)容在高考中主要考查點是： 1. 實驗室制備氯氣的反應原理和尾氣處理方法，制備裝置及收集方法。 2. 原電池工作原理，原電池中的電極反應，電極的判斷和原電池的應用。 五. 知識要點 人類利用化學反應，不但要利用化學反應產(chǎn)生的新物質(zhì)，還要充分利用化學反應過程中產(chǎn)生的能量。在化學反應中，能量以不同的形式表現(xiàn)出來，通常有熱能、電能等。 （一）氯氣的制法 1. 氯氣的實驗室制法 （1）反應原理： （2）實驗裝置如圖 裝置中所盛試劑及其作用： C飽和食鹽水，除去氯氣中的氯化氫氣體； D濃硫酸，除去氯氣中的水蒸氣（或干燥氯氣）； F氫氧化鈉溶液，吸收尾氣中的氯氣。 （3）驗滿方法 如果采用排空氣法收集氯氣，可在瓶口用濕潤的淀粉碘化鉀試紙（變藍）來檢驗，也可以用濕潤的有色布條（褪色）來檢驗。 （4）實驗步驟 ①組裝儀器使之構(gòu)成成套裝置：I. 組裝儀器的順序是：“先左后右、先下后上”；II. 氣體在洗氣瓶中的走向是長管進氣，短管出氣。 ②檢驗裝置的氣密性： 檢驗裝置的氣密性一定要在裝入藥品之前進行。應把制備裝置、凈化裝置、收集裝置作為一個整體來檢驗氣密性。檢驗方法是：關(guān)閉分液漏斗的活塞，將最末端的導氣管插入盛水的燒杯中，用手捂熱圓底燒瓶（或點燃酒精燈，對圓底燒瓶微微加熱），若導氣管的末端有氣泡冒出，且松手后（或拿開酒精燈后）導氣管內(nèi)有一段水柱，則裝置的氣密性良好。 ③向有關(guān)儀器中加入相應的化學藥品，重新連接各儀器。 注意：盛有濃鹽酸的分液漏斗要蓋上上口塞，以防鹽酸揮發(fā)，但要使塞上的孔（或凹槽）與口上的孔對齊，使分液漏斗內(nèi)外氣壓平衡，確保鹽酸能順利流下。 ④打開分液漏斗的活塞，使?jié)恹}酸流到圓底燒瓶中，緩緩加熱。 加熱要緩緩進行，以減弱鹽酸的揮發(fā)，提高氯氣的純度，節(jié)約鹽酸。 要通過觀察氣泡產(chǎn)生的快慢來判斷和濃鹽酸反應的快慢，利用酒精燈控制反應速率，使氣流連續(xù)、平穩(wěn)。 ⑤收集氯氣：收集起來的氯氣要蓋嚴，瓶口朝上放置。 ⑥停止制氣：要先將插入氫氧化鈉溶液的導氣管拿出，再停止加熱。 2. 工業(yè)制氯氣的反應原理 3. 工業(yè)合成鹽酸的反應原理 4. 工業(yè)上合成消毒劑——二氧化氯（） （二）常見氣體的制備 1. 一套完整的制取氣體的裝置，應當由四部分組成： 2. 發(fā)生裝置基本類型 裝置 類型 固體反應物 （加熱） 固液反應物 （不加熱） 固液反應物 （加熱） 裝 置 示 意 圖 主要 儀器 酒精燈、大試管 分液漏斗、大試管 圓底燒瓶、分液漏斗、酒精燈、石棉網(wǎng) 裝置類型 固體反應物 （加熱） 固液反應物 （不加熱） 固液反應物 （加熱） 典型氣體 、等 等 、等 操 作 要 點 （1）試管口應稍向下傾斜，以防止產(chǎn)生的水蒸氣在管口冷凝后倒流而引起試管炸裂。（2）鐵夾應夾在距試管口1/3處。（3）膠塞上的導管伸入試管里面不能太長，否則會妨礙氣體的導 出。 （1）在用簡易裝置時，如用長頸漏斗，漏斗頸的下口應伸入液面以下，否則起不到液封的作用。（2）加入的液體反應物（如酸）要適當。（3）塊狀固體與液態(tài)的混合物在常溫下反應制備氣體可用啟普發(fā)生 器制備。 （1）先把固體藥品加入燒瓶，然后加入液體藥品。（2）要正確使用分液漏斗。 3. 收集裝置基本類型 裝置類型 排氣（液）集氣法 向上排空氣集氣法 向下排氣法 裝置示意圖 適用范圍 不溶于水（液）的氣體 密度大于空氣的氣體 密度小于空氣的氣體 典型氣體 、、、CO 、、、 、 4. 干燥裝置基本類型 裝置類型 液體除雜劑 （不加熱） 固體除雜劑 （不加熱） 固體除雜劑 （加熱） 適用范圍 不溶于水（液）的氣體 常溫下不與除雜劑反應 加熱條件下不與除雜劑反應 裝置 示意圖 5. 氣體的凈化劑的選擇 選擇氣體吸收劑應根據(jù)氣體的性質(zhì)和雜質(zhì)的性質(zhì)而確定，所選用的吸收劑只能吸收氣體中的雜質(zhì)，而不能與被提純的氣體反應。一般情況下：①易溶于水的氣體雜質(zhì)可用水來吸收；②酸性雜質(zhì)可用堿性物質(zhì)吸收；③堿性雜質(zhì)可用酸性物質(zhì)吸收；④水分可用干燥劑來吸收；⑤能與雜質(zhì)反應生成沉淀（或可溶物）的物質(zhì)也可作為吸收劑。 6. 氣體干燥劑的類型及選擇 常用的氣體干燥劑按酸堿性可分為三類： （1）酸性干燥劑。如濃硫酸、五氧化二磷、硅膠。酸性干燥劑能夠干燥顯酸性或中性的氣體，如、、、、、、等。 （2）堿性干燥劑，如生石灰、堿石灰、固體。堿性干燥劑可以用來干燥顯堿性或中性的氣體，如、、等氣體。 （3）中性干燥劑，如無水氯化鈣等，可以干燥中性、酸性、堿性氣體，如、等氣體。 7. 尾氣吸收裝置：有毒污染環(huán)境的氣體應在最后，安裝尾氣吸收裝置。實驗室常用的尾氣吸收裝置如圖 溶于水或能溶于水的氣體吸收裝置如圖（a），極易溶于水的氣體選用（b）或（c）裝置。 （三）化學反應為人類提供能源 1. 化學能轉(zhuǎn)化成熱能 （1）加熱飯盒：利用Mg與水的反應放出熱量將食物加熱。 （2）鋁熱反應：利用鋁與鐵的氧化物反應放出大量的熱，將鐵熔化成鐵水，來焊接鋼軌。 2. 化學能轉(zhuǎn)化成電能 原電池原理 知識要點 實例 概念 將化學能轉(zhuǎn)化為電能的 裝置 實質(zhì) 化學能轉(zhuǎn)化為電能 構(gòu)成前提 能自發(fā)地發(fā)生氧化還原 反應 構(gòu)成條件 ①兩個電極 ②電解質(zhì)溶液 ③“兩極”“一液”連成 回路 ④能自發(fā)地發(fā)生氧化還 原反應 電極構(gòu)成 負極：還原性相對較強的 材料 正極：還原性相對較弱的 材料 Zn板——負極 Cu板——正極 電極反應 負極：失去電子，氧化反 應 正極：得到電子，還原反 應 負極： 正極： 電荷流向 電流流向 外電路：電子由負極流向正極，與電流方向相反。 內(nèi)電路：陰離子移向負極，陽離子移向正極，電 流由負極流向正極 外電路：電子由Zn板經(jīng)導線流向板， 內(nèi)電路：、移向板（負極）；、移向板（正極） 電極反應式與反應總式的關(guān)系 兩個電極反應式相加即 得反應總式 負極： 正極： 總式： 重要應用 ①制作電池 ②防止金屬被腐蝕 ③提高化學反應速率 ①制作干電池、鉛蓄電池、新型高能電池 ②與相連接，置于電解質(zhì)溶液中，受保護 ③用粗鋅代替純鋅制取，反應速率快 3. 化學與能源 （1）太陽能：是未來人類最適宜、最安全、最理想的替代能源。 （2）核能：俗稱電子能，是指原子核里的核子（中子或質(zhì)子）重新分配和組合時釋放出來的能量 【典型例題】 例1. 現(xiàn)有如下反應 A. B. C. D. （1）有元素化合價升降的反應是（用序號填空）_______________。 （2）既屬于置換反應又屬于氧化還原反應的是（用序號填空）______________。 分析：以化合價升降觀點來看，A和B屬于氧化還原反應，C和D屬于非氧化還原反應；以四種基本類型反應的觀點來看，A和B屬于置換反應，C屬于復分解反應，D屬于分解反應。 答案：（1）A、B（2）A、B 例2. 在實驗室中用和濃鹽酸反應制備純凈干燥的氯氣。 （1）寫出反應的化學方程式。 （2）下圖是一個學生設計的實驗裝置圖。 這個裝置中有哪些錯誤？請分別指出： ①________________________________________________________________________ ②________________________________________________________________________ ③________________________________________________________________________ ④________________________________________________________________________ ⑤________________________________________________________________________ （有幾處填幾處） （3）在改正的裝置中，①洗氣瓶中的、②濃、③燒杯中的溶液各起什么作用？ 分析：本題屬識圖題，要求學生根據(jù)實驗目的，對全套實驗裝置錯誤之處作出判斷，學生必須對實驗室制取氯氣的反應原理和實驗過程非常熟悉。 首先應根據(jù)試題要求制得干燥純凈的氯氣。用和濃鹽酸共熱制得的氯氣中有揮發(fā)出來的氣體和水蒸氣，這是兩種要除掉的雜質(zhì)。用水洗法是為了除去氣體，這個裝置必須在先，用濃硫酸洗氣是為了除掉水蒸氣，它應該在后，圖中兩個洗氣瓶的位置和進出氣導管都裝反了。 答案：（1） （2）①燒瓶下面缺石棉網(wǎng)②鐵圈下面缺酒精燈③盛濃硫酸的洗氣瓶和盛水的洗氣瓶位置顛倒了④兩個洗氣瓶中的氣體入口導管應深插在液面下，而出口導管應靠近瓶塞 （3）①吸收未反應的氯化氫 ②吸收水蒸氣 ③吸收多余的氯氣 例3. 據(jù)報道，鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛蓄電池，因為鋅電池容量大，而且沒有鉛污染。其電池反應為，原料為鋅粒、電解液和空氣，則下列敘述正確的是（ ） A. 鋅為正極，空氣進入負極反應 B. 負極反應為 C. 正極發(fā)生氧化反應 D. 電解液肯定不是強酸 分析：Zn與反應的電子轉(zhuǎn)移情況為，所以作負極，負極發(fā)生氧化反應：。是正極反應物，發(fā)生還原反應。若電解液是強酸，電池的化學反應不是，而是。 答案：B、D 例4. 有A、B、C、D四種金屬。將A與B用導線連接起來，浸入電解質(zhì)溶液中，B不易腐蝕。將A、D分別投入等濃度鹽酸中，D比A反應劇烈。將銅浸入B的鹽溶液里，無明顯變化。如果把銅浸入C的鹽溶液里，有金屬C析出。據(jù)此判斷它們的活動性由強到弱的順序是（ ） A. D、C、A、B B. D、A、B、C C. D、B、A、C D. B、A、D、C 分析：A、B形成原電池，B不易腐蝕，則A為負極，B為正極，活潑性A>B；A、D放入等濃度鹽酸中，D反應劇烈，則活潑性D>A，不能置換B而能置換C，故活潑性。故活潑性為：D、A、B、C。 答案：B 例5. 利用反應設計一個原電池。在下面方格內(nèi)畫出實驗裝置圖，并指出正極為____________，電極反應式____________；負極為____________，電極反應式________。 分析：根據(jù)已知的氧化還原反應設計原電池的思路是：首先將已知的反應拆成兩個半反應（即失電子和得電子的反應）：，；；然后結(jié)合原電池的電極反應特點分析可知，該電池負極應用鋅作材料，正極要保證得到負極失去的電子，一般用不能還原的材料如鉑或碳棒等，電解液只能用溶液（如圖所示）。 答案：實驗裝置如圖所示 Pt Zn 例6. 鋅錳干電池在放電時，正極區(qū)發(fā)生反應的物質(zhì)是（ ） A. Zn B. C. 、 D. 、 分析：失去電子為負極，碳棒為正極，在反應中得電子，應當在正極放電，又由于應移向正極，而不斷消耗。 答案：C