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文档介绍
人教版高二化学 第六章《氧族元素》学案(三)
“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:______________________________________ ①单原子分子 ②物理性质:____________________________________ ③化学性质______________________________________ ④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,1.01×105Pa时 0℃时结冰,100℃沸腾,4℃密度最大 4.化性:⑴稳定性:极难分解,在1000℃才微量分解. ⑵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: ⑶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─ - 13 - NO2+H2O─ Cu+O2+CO2+H2O─ Na2O2+H2O─ Na2SO3+Cl2+H2O─ 既作氧化剂又作还原剂: ⑷ 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_______________。 - 13 - 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↑ - 13 - 指出: ①原料不能用 酸;因为 ; 最好用 锌,目的 多孔隔板 ②装置:启普发生器: 简易装置: ③收集: ④干燥: (3)其它: Al+NaOH+H2O─ Si+NaOH+H2O─ 5.氢气用途: [知识训练]: 1.1克T2的原子数是 个,从蒸馏水中取出约3.01×1023 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ρ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),WH2O-生成H2O的质量(克),WCu-生成Cu的质量(克), VH2-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:①选用W、WH2O、WCu、VH2表示,不必列出具体计算式。 ②每个空格中填一种组合,有几种组合就填几种,不必填满。 - 13 - (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)A.B.E (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) - 13 - 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:①什么情况下使用水浴加热(需加热≤100℃) ②为什么用水浴加热(受热均匀,便于控制温度) ③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) ④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HNO3] 4.水的净化 (2)生活饮用水(自来水)――清洁水源 - 13 - 发散联想①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: ②由自来水生产过程看出:能否用自来水配AgNo3溶液或Na2SO3溶液? (①2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- Fe3++3H2O Fe(OH)3(胶体)+3H+ Cl2+H2O H++Cl-+HClO ②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 :①活泼金属 K、CA.NA.Mg、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 ②少数非金属 C.S; 生氢剂 ③某些化合物 NaH+H2O=NaOH+H2↑ NaH CaH2 CaH2+2H2O=Ca(OH)+2H2↑ 思考:例③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) ①水合:CuSO4+5H2O=CuSO4.5H2O 绝大多数酸性氧化物 - 13 - ②水化: ⅠA.ⅡA形成的碱性氧化物 完全水解:AL2S3、Mg3N2、CaC2等 ③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:①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, ②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) ③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A.B.D.(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。 - 13 - 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:①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 B.C.E ②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 A.C.D(相当于加水稀释酸)] (3) 还有哪些途径可产生H2? 例:①活泼金属与含羟基的有机物反应 ②Al、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 ③工业制取H2 CH4C+H2(注意CH4裂解还能生成多种烃) CxHY+H2OCO2+H2 C+H2O→CO+H2 思考:①如何分离水煤气得到纯净H2? ② 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? A.C B.CH4 C.CO D、石脑油(C5H12与C6H14) ③ 现用右图(制氢气简单装置)粗略测定金属Zn的原子量(锌W g)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:①由于H2和CO化学性质极其相似,很多同学感到无从下手若想到CO能在催化剂存在条件继续与水反应,问题迎刃而解 - 13 - 高温高压 (除去CO2) H2 H2 催化剂 CO2 ②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 ③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 ①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) ②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:①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) ②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 - 13 - 3.收集方法 向下排空气法 思考:①实验室制取H2的反应基本类型?(置换反应) ②如何从ZnSO4溶液中分离出ZnSO4晶体(蒸发结晶) ③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:①该反应的各物质计量系数意义?(微粒数、物质的量、体积) ②120℃90ml,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) ③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? ④H2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。 ⑤ 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 ① 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) ② 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 - 13 - 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ⅦA) 【能力训练】 选择题(每小题可能有1~2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 B.H2、O2均可用于冶炼金属,其原理亦相似。 C.H2的可燃性是还原性的特殊表现 D.H2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 ( ) A.H2SO4(稀) B.盐酸 C.H3PO4 D.CH3COOH 3.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.下列说法正确的是 ( ) A.水电解产生H2、O2体积比为2:1,说明水中氢原子、氧原子数目比为2:1 B.氢、氧两种元素一定组成水 C.通常情况下水中[H+]=1×10-7mol/l,升温至100℃ [H+]=1×10-6mol/l,所以升温水的PH值减小 D.室温1ml水含氢离子数为1×10-10mol 5.下列反应中水既不作氧化剂又不作还原剂的是 ( ) A.过量氧化钠加入水中 B.惰性电极电解AgNO3溶液 C.铝片加入火碱溶液中 D.灼热的焦炭通入水蒸气 6.除去H2中的水蒸气和氯化氢气体,可先后通过盛有下列物质的洗气瓶 ( ) A.NaOH 溶液、水 B.NaHCO3溶液、浓H2SO4 C.浓H2SO4、水 D.水、浓H2SO4 7.下列说法不正确的是 ( ) A.H2、和O2混合后发生爆炸故称混合气为爆鸣气 B.H2和CL2的混合气体光照会爆炸 C.在空气中点燃发出淡蓝色火焰生成物只有水的气体一定是H2 D.H2燃烧产生高温故可用来冶炼金属 8.制取下列气体的发生装置能与制氢气装置相同的是 ( ) A.NO2 B.Cl2 C.CO D.SO2 9.下列各组物质分别加入水(或热水)中,都能使溶液PH值升高的是 ( ) A.苯酚和次氯酸钠 B.石炭酸钠和硅酸钠 C.银氨溶液和乙酸钠 D.氯化钠和纯碱 10.某无色气体可能会有CO、CO2、NH3、H2、H2O(气)、HCL中的一种或几种,当 它 - 13 - 依次通过澄清石灰水(无浑浊),氢氧化钡溶液(有白色沉淀),浓H2SO4、灼热CuO(变 红)和无水CuSO4(变蓝),根据以上现象,下列结论正确的是 ( ) A.一定有CO2、HCl、H2O可能含有NH3和H2 B.一定有H2、H2O、肯定没有CO2 C.一定有H2、CO2和HCl、肯定没有NH3 D.一定有H2、CO2,可能有H2O、CO E.一定有H2、CO,可能含有CO2和HCl。 【能力训练答案】 1.C , 2.(1)D (2)A B ,3.B.F,4.D, 5.A, 6.D,7.AD 8.AD 9.AB 10.CD - 13 -查看更多