第六章 《氧族元素》学案(三).doc

北京英才苑网站 版权所有盗版必究“空气、水”高三化学复习学案一、空气:1组成：_国化学家_发现空气由_组成. 体积组成：_2稀有气体：_单原子分子物理性质：_ 化学性质_ 光学性质：二、水:1组成：宏观_ 微观_2结构：电子式 结构式 ，分子极性 3物性：无色无味液体，1.01105Pa时 0时结冰，100沸腾，4密度最大4化性：稳定性：极难分解,在1000才微量分解.水合、水化、水解：反 应 实 质举 例生成物热效应水合与水以氢键结合水化无机：有机：水解无机：非离子型的有机物的水解:在氧化还中的表现： 氧化剂：2Na+H2O Al+NaOH+H2O Fe+H2O(气) Si+NaOH+H2O C+H2O(气) NaCl+ H2O电解 还原剂: F2+H2O CuSO4+H2O 既不作氧化剂又不作还原剂:Cl2+H2O Fe(OH)2+O2+H2O NO2+H2O Cu+O2+CO2+H2O Na2O2+H2O Na2SO3+Cl2+H2O 既作氧化剂又作还原剂: 催化剂: 思:比较H2O和H2O2 在组成、结构、性质上的不同. 知识训练:1如何证明空气为混和物_ 空气中各成分的质量百分比：_ 空气的平均分子量计算 _2在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应,可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应,生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉具有很高的反应活性,在空气中受撞击或受热时会燃烧,所以俗称“引火铁”。请分别用图中示意的两套仪器装置，制取上述铁的氧化物和“引火铁”。实验中必须使用普通铁粉和6mol/L 盐酸,其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)。 填写下列空白: (1)实验进行时试管A中应加入的试剂是_; 烧瓶B的作用是_;烧瓶C的作用是_;在试管D中收集得到的是_。 (2)实验时,U型管G中应加入的试剂是_;长颈漏斗H中应加入_。 (3)两套装置中,在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母)_。 (4)烧瓶I中发生的反应有时要加入少量硫酸铜溶液,其目的是_。 (5)试管E中发生反应的化学方程式是_。 (6)为了安全,在E管中的反应发生前,在F出口处必须_;E管中的反应 开始后,在F出口处应_。氢复习学案（补充）1氢的同位素：2氢气物性：色味的气体。溶解性密度3氢气化性： (1)可燃性: 指出: A验纯方法: B爆炸极限: C爆鸣气: (2)还原性:一般需加热,因为_ CuO+H2 操作注意点: WO3+H2 SiCl4+H2 (3)与有机物加成(Ni催化、加热): CHCH+H2 CH2=CH2+H2 C6H6+H2 CH3CHO+H2 (4)与活泼金属作用:Na Ca等4氢气制法：(1)工业: H2O CH4 石油 C+H2O (2)实验室: Zn+2H+=Zn2+H2 指出: 原料不能用酸；因为 ；最好用锌，目的 多孔隔板 装置：启普发生器: 简易装置:收集：干燥：(3)其它: Al+NaOH+H2O Si+NaOH+H2O5氢气用途：知识训练：1克T2的原子数是 个，从蒸馏水中取出约3.011023 个水分子的方 法是_2使含重水(D2O)的水分解,得到H2 和 HD的混和气体,现有1升含重水0.017(质量分数)的水,设其密度为1g/mL,将其完全分解后所得HD的体积在标准状况下为多少?3还原4.8g金属氧化物,消耗H2共2.016L(S、T、P),生成的金属溶于盐酸后,放出1.344L H2(S、T、P),求金属的相对原子质量,并判断为何金属(相对原子质量小于100)。4现有一份CuO和Cu2O混和物,用H2还原法测定其中CuO的质量X(克)。实验中可以测定如下数据: W混和物的质量(克),H2O生成H2O的质量(克),Cu生成Cu的质量(克),H2消耗的H2 在标准状况下的体积(升)。 (1)为了计算X,至少需要测定上述四个数据中的_个,这几个数据的组合共有_种,请将这些组合一一填入下表空格中。 说明:选用、H2O、Cu、H2表示,不必列出具体计算式。 每个空格中填一种组合,有几种组合就填几种,不必填满。 (2)从上述组合中选写一个含W的求X的计算式: _2(1)普通铁粉(或铁粉),作为水蒸气发生器(或用来产生水蒸气);防止水倒吸(或用作安全瓶);氢气(每空1分,共4分)(2)固体NaOH(或碱石灰、CaO等碱性固体干燥剂);6摩/升HCl(每空1分,共2分)注:G中如填写酸性干燥剂或液体干燥剂,则此空不给分.(3)ABE(必须全对给1分,错、漏1个即不给分)(4)加快氢气产生的速度(1分)(6)检验氢气的纯度(1分) 点燃氢气(2分) 附教案：高三化学复习教案【教学进度】 水氢【教学内容】 1水的存在、作用、污染及其组成 2氢气的制法、性质和用途【知识讲解】(一)水1存在分布很广（江、河、湖、海、地下水、雨、雪、动植物体含水）2作用很大：工农业生产、动植物生存离不开水。科学研究同样离不开水。（1）溶解物质思考：为什么绝大多数化学反应在溶液中进行？（微粒碰撞机会多，化学反应速率大）（2）加热水浴思考：什么情况下使用水浴加热（需加热100）为什么用水浴加热（受热均匀，便于控制温度）哪些重要实验用水浴加热？（苯的硝化、磺化；制酚醛树脂、银镜反应，酯、糖类物质的水解，测量KNO3溶解度等）以上水浴加热需要温度计但并不是插入水浴中的是哪一种实验(测量溶解度) (3)冷却(冷凝)蒸馏、实验室制溴乙烷，模拟催化裂化制汽油等。3水的污染 （1）填空：_、_、_、矿产、森林、生物以及风景区、自然保护区、生活居住区构成了人类生存的环境。环境污染主要包括_、_、_、食品、污染、噪声污染、固体废弃物污染和放射性污染等。工业生产中的_、_、_和城市_、农业生产中_都会造成水的污染。粉尘、煤烟、_、_、_、碳氢化合物等是污染空气的有害物质。其中_和空气中的_或_接触,随雨雪降到地面形成酸雨。_和_在空气中形成黄色或_色的烟雾,则具有很大的毒性。 (2)_和_均能与人体内血红蛋白化合而引起中毒。 PH （3）测量某地酸雨PH值、不同时间测得其PH值随时间变化曲线解释：PH值为何随时间增大而减小？当PH值不再改变，能否根据最终的PH值确定SO42- ? (1) 大气、水、土地、大气污染、水污染、土壤污染、废气、废渣、废液、生活用水任意排放、化肥农药大量使用。碳的氧化物、氮的氧化物、硫的氧化物。SO2、漂尘、跟氮的氧化物。NO、NO2褐。（2）CO、NO（3）酸雨中H2SO3逐步氧化成H2SO4即弱酸转化为强酸。不能，因为酸雨中可能含有HNO34水的净化（2）生活饮用水（自来水）清洁水源发散联想工业上现用绿矾、液氯为试剂生产自来水写出有关离子方程式:由自来水生产过程看出：能否用自来水配AgNo3溶液或Na2SO3溶液？ （2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl- Fe3+3H2O Fe(OH)3(胶体)+3H+ Cl2+H2O H+Cl-+HClO 不能,用Ag+Cl-=AgCl, SO32-+Cl2+H20=2H+SO42-+2Cl-) (3)科学实验用水蒸馏水5水的化学性质水在不同反应中起着不同作用，不仅仅作一般溶剂，可作氧化剂、还原剂、催化剂及一般的反应物。 （1)氧化性（氧化剂）主要原因是H2O H+OH-，H+表现出氧化性。 例 ：活泼金属 K、CANAMg、Al、Fe等。 完成Al与NaOH溶液反应方程式，并标出电子转移方向数目。6e Al+2NaOH+6H2O=2NaAlHO2+3H2+4H2O 少数非金属 CS； 生氢剂 某些化合物 NaH+H2O=NaOH+H2 NaH CaH2 CaH2+2H2O=Ca(OH)+2H2 思考：例中氧化物_，还原物_，质量比_ (H2、H2、1 ：1) （2）还原性（还原剂）因H2O中O元素为-2价表现出一定的还原性。 例1： 2F2+2H2O=4HF+O2电解 2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2 (3) 既具有氧化性又具有还原性电解 2H2O 2H2+O2 （4) 催化剂 回忆：Zn+I2有无明显现象？滴几滴水现象？说明了什么？ （无、有紫色蒸气产生、H2O作催化剂、且反应放出大量热，使I2升华） （5）一般反应物（非氧化还原反应） 水合：CuSO4+5H2O=CuSO4.5H2O 绝大多数酸性氧化物 水化： AA形成的碱性氧化物 完全水解：AL2S3、Mg3N2、CaC2等 水解 部分水解：弱酸或弱碱形成的盐类 有机物水解卤代烃、酯类、糖类、蛋白质6水的组成思考：如何证明水是由氢、氧元素组成？已知氢气、氧气均为双原子分子，如何证明水分子中氢、氧原子数目比为2：1？解析：多数同学答第一问只笼统讲电解水，殊不知：如何证明四字含义，答第二问不讲理论依据。正确答案：将水通直流电，收集阴、阳两极产生的气体，用带火星木条检验阳极产生的气体，木条复燃证明为氧气，阴极产生气体用小试管收集至酒精灯上点燃，听到轻微的响声，证明是H2，由此说明水是由氢氧两种元素组成。 由于电解水阴、阳两极产生的H2、O2体积比为2：1，根据阿佛加德罗定律H2、O2分子数比为2：1，又因为H2、O2均为双原子分子，根据质量守恒定律，水分子中氢、氧原子数目比为2：1， 电解水生成H2、O2的事实还能说明什么？(A水是化合物 B在化学变化中，分子能够再分，而原子不能再分） 电解水实验是否电解纯水？（不是应加入少量Na2SO4或H2SO4）能否改加盐酸 或食盐或Na2SO3？为什么？（不能、HCl或NaCl产生Cl2、Na2SO3要与产生的O2反应）7有关除水的问题 酸性：浓H2SO4、P2O5、硅胶（只能干燥酸性或中性气体， 浓H2SO4不能干燥H2S、HBr、HI等还原性气体。） （1）干燥干燥剂 碱性：碱石灰（CaO、NaOH） 中性：CaCl2（不能干燥氨气） 例2：1、想一想：NaOH（固）、P2O5、CaCl2（固）为什么可归为一类？下列四种物质哪些与它们亦可归为一类？ A 浓H2SO4 B 碱石灰 C NaCl D 、CaO解析：许多学生一看到归为一类的三种物质均为常用干燥剂，立即得出ABD（思维定势。这几种物质按物质分类分属：碱、氧化物、盐，之所以归为一类是因为均属于纯净物正确答案D例3： 如何除去饱和食盐水中的水？乙醇中少量水？NH3中水蒸气？稀HNO3中大部分水转化为浓HNO3？淀粉中少量水份？解析：针对不同物质，采用不同除水方法，不能教条。答：饱和食盐水中水采用蒸发方法， 乙醇中加新制生石灰蒸馏。NH3通过碱石灰。稀HNO3加浓H2SO4或Mg（NO3）2吸水剂蒸馏、淀粉中水份烘干或晒干。 （二）氢气的实验室制法 1反应原理 = 发散联想：（1）除稀H2SO4还可以用哪些酸？盐酸。能否用浓H2SO4或硝酸？ （2）金属是否一定用Zn ？ Mg、Al、Fe均可，但Mg、Al速度仍较快，Fe反应速度慢一点。Zn最适宜。纯锌还是粗锌适宜（粗锌，构成原电池）若为纯锌，应采取何措施？（加入少量CuSO4） 思考：若以一定量的锌和足量稀盐酸反应，欲使反应速率加快，但生成氢气总量不变，应加入 A 、CuSO4 B Cu粉 C 、浓盐酸 D 铁粉 E、 碳粉 解析：本题不仅要求反应速率加快，且H2总量不变。因金属Zn量一定，酸足量，显然不能加入CuSO4（消耗Zn，H2量减少）不能加入Fe粉（H2量增加） 正确答案 BCE 若锌足量而盐酸量一定，要使生成H2总量不变，但反应速率降低，应采取 A 、加水 B 加Na2CO3 C 加CH3COONa D 加Na2SO4溶液 正确答案 ACD（相当于加水稀释酸）（3） 还有哪些途径可产生H2？ 例：活泼金属与含羟基的有机物反应 Al、S i与NaOH溶液反应，Fe与水蒸气反应，Mg分别加入到饱和NH4Cl、 FeCl3溶液 电解水以及饱和食盐水 工业制取H2 CH4C+H2(注意CH4裂解还能生成多种烃) CxHY+H2OCO2+H2 C+H2OCO+H2 思考：如何分离水煤气得到纯净H2？ 常见燃料均能在一定条件下与水反应生成CO2和H2，H2用于合成氨。CO2和NH3用于合成尿素，下列哪种物质用于合成尿素的原料，其利用率最高？ AC BCH4 C、石脑油（2与） 现用右图（制氢气简单装置）粗略测定金属的原子量（锌 ）请设计其它装置完成本实验，并请说明，如何向发生装置中加入锌和稀盐酸以减少误差解析：由于和化学性质极其相似，很多同学感到无从下手若想到能在催化剂存在条件继续与水反应，问题迎刃而解高温高压（除去CO2）H2H2催化剂 CO2抓住本题核心，合成尿素反应：CO3+2NH3CO(NH2)2+H2O 。只要找出几种燃料与水反应产生CO2和H2物质的量比等于或接近1:3,原料利用率最高. CCO2+2H2（1：2） CH4CO2+4H2（1：4） COCO2+H2（1：1） C5H125CO2+16H2（接近1：3） 正确答案为D 用排水法量取水的体积即为氢气的体积(图略)？ 先向锥形瓶中加入足量盐酸,然后斜持锥形瓶,锌粒放在瓶壁,塞上单孔塞,直立锥形瓶.(产 生H2不会逸出). 发散联想: 如何以水、煤、空气为主要原料合成 2发生装置 容器 （1）启普发生器 球形漏斗 导气管 用启普发生器制取气体突出优点是什么？（使反应随时发生，随时停止） 启普发生器是否适用于制取任何气体？（块状固体+液体不需要加热）能否用于制取NO2、C2H2气体？（不能，只适用于制取H2、CO2、H2S，由于制取NO2放出大量热，制C2H2不仅放出大量热，且电石遇水而变成粉未） 启普发生器一般用于制取量较大的气体，若需少量气体用 (2)简单装置 单孔塞和容器(大试管、锥形瓶、广口瓶、烧瓶、下同) 双孔塞（长颈漏斗或分液漏斗）和容器发散联想：若为简易装置，除了制取H2、CO2、H2S外，还能制取哪些气体？ C2H2、NO2、快速制O2（Na2O2与水或MnO2与H2O2），SO2（浓H2SO4和Na2SO3 固体） 以简易装置为基础(双孔塞)你能否设计一个原理与启普发生器相同的装置? (在长颈漏斗上套一个有孔塑料板,塑料板上放固体) 排水集气法 3收集方法 向下排空气法思考：实验室制取H2的反应基本类型？（置换反应） 如何从ZnSO4溶液中分离出ZnSO4晶体（蒸发结晶） 该反应中SO42-作为一整体参加反应、称之为原子团，原子团是否带电？是否在所有化学反应中原子团均不改变？（带有电荷、不变）（三）氢气的性质和用途1物理性质 色、态、味。H2是最轻的气体哪二个事实可以说明？（氢气流吹肥皂泡以及向下排空气法）思考：H2流吹肥皂泡为什么H2要连干燥管？连接干燥管的顺序是什么？（除去H2中水，否则肥皂泡不一定迅速上升。大头进气小头出气）2化学性质（1） 常温下性质稳定，只有在点燃或加热（高温）才较活泼，（2） 可燃性，2H2+02=2H20注意：该反应的各物质计量系数意义？（微粒数、物质的量、体积） 12090ml，H2、02混合气体充分反应后体积缩小了10ml，室温100ml的H2、O2混合气体充分反应后剩余10ml气体，H2、O2各为多少亳升？（差量法计算） 纯净H2点燃安静燃烧，发出淡蓝色火焰，放出大量热，罩干冷的烧杯有水珠生成。 思考：如何鉴别三瓶无色气体H2、CH4、CO？ H2空气混合点燃可能爆炸，请解释原因。同理点燃任何可燃性气体之前均需检验纯度。 H2在Cl2中燃烧现象？ H2、Cl2混合光照现象？ 由于H2能在CL2中燃烧，可知燃烧是否一定需要O2？（3） 还原性 H2与CO还原氧化铜实验操作步骤有何异同？（相同：先适量气体将装置中空气排净，然后再加热CuO，黑色固体转化为红色后，撤去酒精灯、等反应管冷却后停止通氢气，不同CO还原氧化铜尾气必须用气球收集） 思考：如何设计一个利用氢气还原氧化铜实验测定水中氢氧元素质量比？（提示：从左至右，氢气发生装置、吸收装置除去H2中水蒸气及酸性气体、H2还原CuO装置、吸收生成的水装置，最后连接盛放碱石灰干燥管防止吸收水的装置吸收空气中的水蒸气和CO2） 你还能列举氢气还原其它物质的反应吗？高温 （Fe2O3、WO3、SiCl4+H2 Si+HCl、有机物中的不饱和烃、芳香族化合物、醛类、油脂等，另外，合成氨亦利用H2的还原性）思考：氢气能还原AL2O3、MgO、等制取金属Mg、Al吗？（不能，Mg、AL均属活泼金属）（4） 氧化性氢气能与活泼金属反应2Na+H2=2NaH Ca+H2=CaH2由氢气的上述性质，你认为氢元素在元素周期表中还可排在什么位置？（因上述反应氢原子得电子形成H-，可排在周期表的A）【能力训练】选择题（每小题可能有12个正确答案）1下列有关氢气的说法正确的是（ ）A自然界里存在大量游离态的氢 BH2、O2均可用于冶炼金属，其原理亦相似。 CH2的可燃性是还原性的特殊表现 DH2分子的共价键能很小，故其沸点很低。2将下列溶液与锌反应（1）若体积和物质的量浓度均相同，产生H2最慢的是（ ） （2）若体积和PH值均相同，产生H2最少的是（ ）AH2SO4（稀） B盐酸 CH3PO4 DCH3COOH3下列物质中含有水分子的是（ ）A淀粉 B动物体 C水晶 D水银 E水泥 F水玻璃4下列说法正确