苏教版必修2 专题四第一单元 化学是认识和创造物质的科学 学案.doc

第一单元 化学是认识和创造物质的科学学习目标核心素养建构1.知道化学科学理论发展的历程及其化学技术的发展对人类社会的贡献。2.知道金属在自然界中的存在形态和金属冶炼的一般方法，会书写相关的化学方程式。知 识 梳 理一、化学是打开物质世界的钥匙1化学科学理论的建立与发展(1)19世纪以道尔顿原子论、分子结构和原子价键理论为中心内容的经典原子分子论的建立。1869年门捷列夫发现了元素周期律。质量作用定律的提出奠定了化学反应的动力学基础。尿素的人工合成，彻底动摇了“生命力论”， 使有机化学得到迅猛发展。(2)20世纪化学家鲍林提出了氢键理论和蛋白质分子的螺旋结构模型，为dna分子双螺旋结构模型的提出奠定了基础。扫描隧道显微镜的发展，实现了对原子或分子的操纵。2常见金属的冶炼(1)常见金属大规模开发、利用的大致年限：金属利用时间与金属活动性的关系：金属活动性越强，人类开发、利用该金属的时间就越晚；金属活动性越弱，人类开发、利用该金属的时间就越早。(2)金属冶炼的原理和实质金属冶炼的原理：利用氧化还原反应的原理，在一定条件下，用还原剂或者加热、电解方法把金属化合物还原为金属单质。金属冶炼的实质：金属离子金属单质，即mnne=m。金属冶炼的方法：热分解法、热还原法、电解法等。3人类对酸碱认识的发展(1)阿伦尼乌斯电离学说酸：电解质电离时产生的阳离子全部是h的化合物，如hcl、h2so4等。碱：电解质电离时产生的阴离子全部是oh的化合物，如naoh等。(2)酸碱质子理论酸：能给出质子(h)的物质，如hno3、ch3cooh等。碱：能接受质子(h)的物质，如oh、ch3coo等。酸碱两性物质：既能给出质子又能接受质子的物质，如h2o、hco等。 【自主思考】1人类开发、利用各种金属的时间先后与金属的活动性有何关系？提示金属的活动性越强，该金属的冶炼就越困难，因此，金属的活动性越弱，被人类开发、利用的时间就越早，相反，金属的活动性越强，被人类开发、利用的时间就越晚。2依据酸碱质子理论，hco 是否可称为酸碱两性物质？提示根据酸碱质子理论，若某种物质既能给出质子又能接受质子，可称为酸碱两性物质，因此，hco 可称为酸碱两性物质。二、化学是人类创造新物质的工具1电解技术的应用提高了食盐的利用价值熔融氯化钠的电解氯化钠水溶液的电解存在微粒na、clna、cl、h、oh、h2o阳极上的变化及其反应式cl失去的电子被氧化，放出氯气：2cl2e=cl2cl失去电子被氧化，放出氯气：2cl2e=cl2阴极上的变化及其反应式na结合电子被还原，析出金属钠：nae=na由水电离出的h结合电子被还原，放出氢气，阴极附近oh浓度增大：2h2e=h2电解产物na、cl2naoh、h2、cl2总反应的离子方程式2na2cl2nacl22cl2h2o h2cl22naoh2.化学在粮食增产方面的巨大作用(1)合成氨技术的改进：1909年哈伯发明了合成氨技术，施用氮肥使世界粮食产量增长近一倍。合成氨的原理为n23h22nh3。(2)研制杀虫剂：1944年后ddt被广泛用作杀虫剂，有效地控制了虫害，增加了粮食的产量。但对环境危害大，已经被禁止使用。目前人们正在研制高效、低残毒且能被生物降解的农药。(3)光合作用原理的探索：植物的光合作用是地球上规模最大的化学反应，效率非常高。若人们能弄清楚光合作用的原理，就可以使粮食生产出现重大变化。3新药物的合成(1)阿司匹林的合成：。1899年，科学家用化学方法合成了阿司匹林，其结构简式为。(2)1929年，弗莱明发现了一种蓝绿色霉菌叫青霉菌，它能产生一种抑制和杀死金黄色葡萄球菌的物质叫青霉素。【自主思考】3为什么电解熔融nacl和电解nacl溶液的产物不同？提示电解熔融nacl时，能在阴极放电的离子只有na，故阴极产物为钠；电解nacl溶液时，能在阴极放电的离子有na、h，由于h放电能力比na强，故阴极产物为h2。4在粮食增产上科学家提出了哪些不同的建议？提示生产化肥使粮食大量增产；利用基因工程育种，改良品种；研制杀虫剂、除草剂的使用；研究光合作用的机制。5如何看待化学对人类的贡献？提示化学是一个双刃剑，曾经给人类带来了许多的好处，为人类制造出了很多种有用的物质。但是忽略了其负面的影响，造成了各种环境问题，值得庆幸的是人们已经认识到了这一点，将最大限度的发挥其有利的一面，采取有效的措施减少甚至不出现其负面影响。效 果 自 测1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)化合态的金属元素被还原时，一定得到相应的金属单质。( )(2)金属冶炼过程中，被冶炼的金属既可被氧化，也可被还原。( )(3)据酸碱质子理论知(nh4)2co3是酸碱两性物质。( )(4)化学真正成为一门科学并较快发展，始于质量守恒定律的发展。( )(5)na、k等活泼金属可用co还原法冶炼。( )答案(1)(2)(3)(4)(5)2化学真正成为一门科学并较快发展，始于( )a舍勒发现氧气b质量守恒定律的发现c原子分子论的问世d中国湿法冶金术的推广解析原子分子论的建立才使人们对物质变化有了本质的认识。答案c探究一、金属的冶炼【合作交流】1金属的冶炼方法有哪些？与活泼性强弱有什么关系。提示很活泼金属一般用电解法，一般活泼性金属用还原剂(h2、co、al)还原法，不活泼金属用加热分解法。【点拨提升】金属冶炼的方法主要有1电解法活泼金属(从kal)较难用还原剂还原，通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属。例如：金属电解方程式关键提醒na2nacl(熔融)2nacl2不是电解饱和食盐水mgmgcl2(熔融)mgcl2不采用电解熔融mgo，mgo熔点高，耗能大al2al2o3(熔融) 4al3o2不是电解alcl3，alcl3为共价化合物，不能电解2.热还原法在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属(一般从zncu)，通常是用还原剂(c、co、h2、活泼金属al等)将金属从其化合物中还原出来。例如：高炉炼铁：3cofe2o32fe3co2湿法炼铜：fecuso4=cufeso4铝热法炼铁：2alfe2o32feal2o3(可以应用于焊接钢轨)3热分解法对于不活泼金属(hg、ag等)，可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来。例如： 2hgo2hgo2，2ag2o4ago2【典题例证1】下列说法正确的是( )a金属冶炼的实质是金属阳离子得到电子变成金属原子b可用电解氯化钠溶液的方法来冶炼金属钠c可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝d越活泼的金属越容易冶炼解析金属冶炼的实质就是把金属阳离子还原为金属原子，越活泼的金属，其阳离子的氧化性越弱，越难被还原，a项正确，d项错误；电解氯化钠溶液得到cl2、h2、naoh溶液，不能得到金属钠，金属钠应采用电解熔融氯化钠的方法制取，b项错误；铝是活泼金属，很难用还原剂把它还原出来，应采用电解熔融氧化铝的方法制取，c项错误。答案a【学以致用1】下列物质在金属的冶炼过程中，需要加入还原剂的是( )amgcl2bal2o3chgodfe3o4解析mgcl2mgcl2，2al2o34al3o2，2hgo2hgo2，fe3o44co3fe4co2。答案d探究二、电解技术在新物质创造中的应用【合作交流】2写出电解nacl溶液的电极反应和总反应方程式。提示阴极：2h2e=h2，阳极：2cl2e=cl2总反应：2nacl2h2o2naohh2cl2。3写出电解法冶炼铝的电极反应式。提示阴极：4al312e=4al阳极：6o212e=3o2。【点拨提升】1电解技术在化学中的几个重要应用(1)电解熔融nacl制备na和cl22nacl2nacl2(2)氯碱工业制烧碱、cl2和h22nacl2h2o2naohh2cl2(3)电解法镀金属(4)电解法冶炼活泼金属(5)电解法精炼铜：粗铜作阳极，纯铜作阴极，铜盐溶液作电解液。2电解饱和食盐水原理生成物现象电极反应式阳极cl2产生黄绿色气体2cl2e=cl2阴极h2和naoh产生无色气体2h2e=h2电解总离子方程式2cl2h2oh2cl22oh关键提醒(1)通常用湿润的淀粉ki试纸检验阳极产物氯气，用酚酞溶液检验阴极生成的碱。(2)工业上用阳离子交换膜将两极区隔开。阻止oh进入阳极室与cl2发生副反应：2naohcl2=naclnacloh2o；阻止阳极产生的cl2和阴极产生的h2混合发生爆炸。【典题例证2】氯碱厂电解饱和食盐水制取的工艺流程图如下：(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的电极反应式为_，与电源负极相连的电极上的所发生反应的电极反应式为_。(2)工业食盐含ca2、mg2等杂质，精制过程中发生反应的离子方程式为_。(3)如果粗盐中so含量较高，必须添加钡试剂除去so，该钡试剂可以是_。aba(oh)2bba(no3)2cbacl2(4)为有效除去ca2、mg2、so，加入试剂的合理顺序为_。a先加naoh，后加na2co3，再加钡试剂b先加naoh，后加钡试剂，再加na2co3c先加钡试剂，后加naoh，再加na2co3(5)脱盐工序中利用naoh和nacl在溶解度上的差异，通过_、冷却、结晶、_(填写操作名称)除去nacl。解析(2)由框图，食盐精制时加入了naoh和na2co3，则mg2被oh除去，ca2被co除去，分别生成mg(oh)2和caco3。(3)so可用ba2除去：ba2so=baso4，但不能选择ba(no3)2，因为会引入no。(4)加入过量的钡试剂，而过量的ba2必须除去，所以加入钡试剂必须在加入na2co3之前，以利用na2co3除去ba2：ba2co=baco3。(5)由于溶解度naohnacl，而脱盐得到的是nacl(s)和naoh(aq)，所以可采用先加热蒸发水分溶解度小的首先析出，再过滤的办法。答案(1)2cl2e=cl22h2e=h2(2)ca2co=caco3、mg22oh=mg(oh)2(3)ac(4)bc(5)蒸发过滤解题反思化学法除杂解题思路(1)选择除杂试剂：一是不能引入杂质，二是要沉淀能力强，三是加入试剂一般要过量。(2)确定除杂的最佳顺序：先加入的试剂若过量，后加试剂能除去已过量的试剂。【学以致用2】下图是用离子交换膜法电解饱和食盐水的示意图，电解槽中b极产生的气体是_。产品a的化学式为_。若采用无膜电解槽电解饱和食盐水可制取次氯酸钠，试写出该反应的化学方程式_。解析电解时，电解质溶液中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，因此左侧b电极为阳极，右侧a电极为阴极，所以a为naoh，b极产生的气体为氯气。若无膜电解饱和食盐水，阳极生成的氯气与阴极生成的氢氧化钠溶液反应生成次氯酸钠，电解过程中先后发生下列反应：2nacl2h2o2naohh2cl22naohcl2=naclnacloh2o因此电解方程式为naclh2onacloh2。答案氯气(或cl2)naohnaclh2onacloh21金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的运用。下列关于金属的一些说法不正确的是( )a合金的性质与其组成金属的性质不完全相同b工业上金属mg、al都是用电解熔融氯化物制得的c金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子d越活泼的金属越难冶炼解析合金的性质与其成分金属的性质不完全相同，如硬度、强度更大，熔点更低等，a项正确；因为alcl3为共价化合物，熔融时不导电，冶炼铝应用电解al2o3(熔融)的方法，b项错误；金属冶炼的本质就是把金属阳离子还原为金属原子，越活泼的金属，其阳离子的氧化性越弱，越难被还原，c、d项正确。答案b2根据酸碱电离理论，判断下列化合物属于酸的是( )hclnahso4ch3coohna2co3al(oh)3naohabcd解析酸碱电离理论认为电解质电离时产生的阳离子全部是h的化合物是酸。答案c3氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼，下列说法不正确的是( )a电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化b湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应c用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol fe3o4被co还原成fe，转移9 mol ed铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化解析fe3o44co3fe4co2,1 mol fe3o43fe，转移8 mol e，选项c错误。答案c420世纪化学合成技术的发展对人类健康水平和生活质量的提高做出了巨大贡献。下列各组物质全部由化学合成得到的是()a玻璃纤维素青霉素b尿素食盐聚乙烯c涤纶洗衣粉阿司匹林d石英橡胶磷化铟解析a项中的纤维素是天然有机高分子化合物；b项中食盐的制备是物理过程；d项中的石英是自然界中存在的，不是由化学合成得到的。答案c5工业上常用电解熔融氯化钠的方法制取金属钠和氯气，试回答下列问题：(1)金属钠在_极上产生。(2)写出产生cl2的电极反应式：_。(3)该反应_(填“是”或“不是”)离子反应，如果是，请写出该反应的离子方程式_(如不是，则此空不填)。(4)为何不采用电解食盐水来制取na?_。解析离子反应发生的前提条件是电解质必须电离出自由移动的离子 ，氯化钠在熔融状态下能够电离出自由移动的na和cl，所以该反应是离子反应。阳极反应为：2cl2e=cl2，阴极反应为：2na2e=2na，总反应为：2na2cl2nacl2。由金属活动性顺序表知，h的氧化性大于na，在nacl溶液中存在h，因此na不会参与反应。答案(1)阴(2)2cl2e=cl2(3)是2na2cl2nacl2(4)nacl溶液中含有h，h氧化性大于na，因此na不会得电子生成na课时作业基础巩固1金属冶炼的目的是( )a把金属化合物还原为金属单质b把金属单质变为氧化物c除去金属中的杂质d把电能转变为化学能解析冶炼金属是利用各种方法将金属由化合态转变为游离态。答案a2冶炼金属一般有下列四种方法：焦炭法水煤气(或氢气或一氧化碳)法活泼金属置换法电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有()火烧孔雀石炼铜；()湿法炼铜；现代有()铝热法炼铬；()从光卤石中炼镁，对它们的冶炼方法的分析不正确的是()a()用 b()用c()用 d()用解析选择金属的冶炼方法要考虑金属在自然界中存在的状态及金属的活动性。()、()、()、()发生的反应分别是()：cu2(oh)2co32cuoco2h2o，c2cuo2cuco2，符合；()：fecuso4=feso4cu，符合；()：2alcr2o3al2o32cr，符合；()：先从光卤石中提取mgcl2，再电解mgcl2：mgcl2(熔融)mgcl2，符合。答案b3根据酸碱质子理论，下列物质既属于酸又属于碱的是()a硫酸氢钠 b氨气c乙醇 d水解析既属于酸又属于碱的物质，必须是既能给出h，又能接受h。答案d4下列有关金属的工业制法中，正确的是()a制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的nacl溶液b制铁：以铁矿石为原料，co还原得铁c制镁：用海水为原料，经一系列过程制得氧化镁固体，h2还原得镁d制铝：从铝土矿中获得氧化铝再得到氯化铝固体，电解熔融的氯化铝得到铝解析电解法制取金属钠时，需要电解熔融的nacl，而不是其溶液，a项错误；镁的还原性很强，不能用热还原法来制取，而应用电解熔融氯化镁的方法，c项错误；熔融的氯化铝不导电，故不能电解其熔融物制取金属铝，而应电解熔融的氧化铝，d项错误。答案b5从海水中提取镁，正确的方法是( )a海水mg(oh)2mgb海水mgcl2溶液mgcl2晶体mgc海水mg(oh)2mgomgd海水mg(oh)2mgcl2溶液mgcl2(熔融)mg解析本题要求学生既要知道镁是由电解熔融的mgcl2得到的，还要知道实际生产中从海水中提取镁的途径及廉价易得原料的合理使用。从海水中提取镁的方法中，有以下几点需要注意：(1)镁应由电解熔融的mgcl2得到，而不能由电解mgo得到，因mgo的熔点比mgcl2高得多。(2)往海水中加入的碱应是石灰乳即ca(oh)2而不是naoh，因石灰乳可由海边贝壳来制取，比naoh要便宜得多。(3)直接加盐酸于海水中所得的mgcl2无法分离出来。答案d6如图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图，下列说法不正确的是() a从e口逸出的气体是h2b从d口加入含少量naoh的水溶液以增强导电性c标准状况下每生成22.4 l cl2，便产生2 mol naohd粗盐水中含ca2、mg2、fe3、so等离子，精制时先加na2co3溶液解析na向阴极区迁移，h在阴极上发生还原反应产生h2，a项正确；在阴极电解水，水导电能力弱，加入少量氢氧化钠增强其导电性，b项正确；根据电解方程式2nacl2h2o2naohcl2h2知，n(cl2)1 mol，生成1 mol cl2必生成2 mol naoh，c项正确；精制食盐时，要先加入过量bacl2溶液除去so，过量的bacl2用na2co3溶液除去，若先加na2co3溶液，后加入bacl2溶液，则过量的ba2不能除去，d项错误。答案d7nacl是从海水中提取出来的一种重要物质，除食用外，它还是一种工业原料，下列以nacl为原料的产品(或物质)是()烧碱纯碱金属钠氯气盐酸abc d解析从海水中得到的氯化钠，可作化工原料，工业上用电解饱和nacl溶液的方法来制取naoh、cl2和h2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。化学方程式分别为2nacl2h2o2naohh2cl2，2nacl(熔融)2nacl2，naclnh3co2h2o=nahco3nh4cl,2nahco3na2co3co2h2o，cl2h22hcl。答案a8新型无机材料碳化钛(tic)、碳化硼(b4c3)、氮化硅(si3n4)等称为非氧化物陶瓷，合成这些物质需在高温下进行，在合成工艺中必须注意()a通入充足的氧气b避免与氧气接触c可在氮气、氧气中合成d通入少量氧气解析由题给信息“需在高温下进行”，结合所学无机化学部分知识，碳、硅等在高温下可与氧气化合，因而应避免接触氧气。解这一类题目一定要认真审题，并结合已学知识综合作答。答案b9化学与社会、生产、生活密切相关。下列说法正确的是( )a石英只能用于生产光导纤维b从海水中提取物质都必须通过化学反应才能实现c为了增加食物的营养成分，可以大量使用食品添加剂d“地沟油”禁止食用，但可以用来制肥皂解析本题可结合物质的性质与成分进行判断。a项石英的用途很广泛，如制石英玻璃、石英钟等。b项从海水中提取的物质有多种，有些必须通过化学反应获得，如海水提镁、提溴等；有些不用通过化学反应获得，利用物理方法即可，如用蒸馏法淡化海水。c项食品添加剂是指用于改善食品品质，延长食品保质期、便于食品加工和增加食品营养成分的一类化学合成或天然物质。食品添加剂的安全使用是非常重要的，要严格控制使用量。d项地沟油，泛指在生活中存在的各类劣质油，如回收的食用油、反复使用的炸油等。地沟油的主要成分是油脂，可使其在碱性条件下水解制肥皂。答案d10最近，科学家用一种称为“超酸”的化合物h(cb11h6cl6)和c60反应，使c60获得一个质子，得到一种新型的离子化合物hc60cb11h6c6。该反应看起来很陌生，但反应类型上可以跟中学化学里某个熟悉的化学反应相比拟，该化学反应是 ()azn2hcl=zncl2h2bnaohhcl=naclh2ocnh3hcl =nh4cldh2och3coohh3och3coo解析a是一个氧化还原反应，反应是h得到电子；b是一个中和反应；d是弱电解质的电离方程式，表示了ch3cooh的电离过程；c中nh3获得hcl中的一个h生成nh4cl离子化合物，所以c正确。答案c能力提升11某地产孔雀石的主要成分是cu2(oh)2co3。(1)试写出该孔雀石高温分解的化学方程式：_。(2)试以(1)中所得金属氧化物为原料，分别采用湿法冶炼和高温冶炼的方式制取金属铜。供选择的试剂有：木炭铁屑生石灰 稀h2so4，不得另选其他试剂，写出有关反应的化学方程式。a湿法冶炼：_；b高温冶炼：_。解析孔雀石受热发生分解反应实际上为cu(oh)2、cuco3的分解反应：cu2(oh)2co32cuoh2oco2。由cuo炼铜，可用焦炭还原法：c2cuo2cuco2，当然也可用铝热还原法；cu2(oh)2co3和cuo都不溶于水，但溶于硫酸，可以采用湿法炼铜。答案(1)cu2(oh)2co32cuoh2oco2(2)a：cuoh2so4=cuso4h2o、fecuso4=feso4cub：2cuoc2cuco2(或cuoccuco)12食盐是一种与人类生活最密切的物质之一。以食盐为原料可以制取金属钠、氯气、氢气、烧碱等宝贵的化学用品和化工原料。(1)写出工业制备金属钠的化学方程式：_。(2)电解_可制得烧碱、氢气和氯气，这称为_工业。写出该工业的电极方程式及总反应方程式：阳极：_；阴极：_；总反应式：_。(3)我国著名的化工专家侯德榜发明的“联合制碱”法也是以食盐为基础原料的，该方法首先向饱和食盐水中通入nh3，再通入co2气体，析出nahco3晶体，化学方程式为_；将析出的nahco3 晶体灼烧即得纯碱，化学方程式为_。解析电解熔融的nacl可得na和cl2；电解饱和nacl溶液可得cl2、h2和naoh；向饱和nacl的氨水溶液中通入co2，可析出nahco3晶体，过滤后加热nahco3可得纯碱。答案(1)2nacl(熔融)2nacl2(2)饱和食盐水氯碱2cl2e=cl22h2e=h22nacl2h2o2naohh2cl2(3)naclco2nh3h2o=nh4clnahco32nahco3na2co3co2h2o13海水占地球总储水量的97.2%，若把海水淡化和化工生产结合起来，既可解决淡水资源缺乏的问题，又可充分利用海洋资源。(1)海水中存在大量的氯化钠，氯化钠中的金属元素位于元素周期表_族。(2)目前，国际上使用的“海水淡化”主要技术之一是蒸馏法。蒸馏法是将海