必修1思考与交流和课后答案

第一章 从实验学化学第一节 化学实验基本方法【思考与交流1】进行化学实验和探究时应该注意的安全问题，可以从试剂的存放、试剂的取用、实验操作和实验过程中废液等废弃物的处理等方面考虑。例如： 氧化剂不能与还原剂一起存放； 取用化学试剂时不能用手直接去取； 不能用鼻子直接闻气体； 酒精灯内酒精的量要适当； 不能给燃烧着的酒精灯添加酒精； 点燃可燃性气体前要验纯； 加热固体时试管口要略低于试管底； 加热液体时要放碎瓷片； 有加热和洗气（或气体吸收）装置的实验要防止液体倒吸； 稀释浓硫酸时要使浓硫酸慢慢沿器壁流入水中。讨论实验中应注意的安全问题时，要让学生畅开思路，充分发表自己的意见。【思考与交流2】金是一种很不活泼的金属，在自然界中通常以游离态存在。金的密度又很大，所以从沙里淘金，可用水冲洗的方法从沙里提取密度很大的金。在用水冲洗沙时，密度小的泥土、细沙等物质被水冲去，可提取含量极少的金。这也是最简单的一种利用物质物理性质不同进行分离的方法。如果铁屑和沙混合，根据铁能被磁铁吸引的性质，可以用磁铁将混合物中的铁屑分离出来。还可以让学生讨论能不能用其他方法分离等。【学与问】化学上所指的杂质不一定是有害或无价值的，如水中含有一些矿物质和微量元素是对人体有益的。可见，要视杂质性质及含量来评价其是否有害或在人类活动中是否有利用的价值。化学中除杂，主要是因为杂质的存在会影响某物质的利用价值，如在化学反应中杂质的存在可能会引起一些副反应，或反应中杂质的存在可能会引起催化剂中毒，等等。【思考与交流3】除去粗盐中含有的可溶性CaCl2、MgCl2及一些硫酸盐，根据资料卡片和【实验1-2】得出，除去这些杂质的试剂可选用Na2CO3、NaOH、BaCl2，它们之间发生的反应有：杂 质加入的试剂化学方程式硫酸盐BaCl2BaCl2+Na2SO4=BaSO4+2NaClMgCl2NaOHMgCl2+2NaOH=Mg(OH)2+2NaClCaCl2Na2CO3CaCl2+Na2CO3=CaCO3+2NaCl为了使杂质能除得比较干净，所加试剂一般要过量，试剂过量则又出现原杂质被除去却可能引入新杂质的问题。为此要设计加入试剂的顺序，即要使前一过量试剂在后续除杂操作中除去。本实验中，一般的加入顺序是BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl。加Na2CO3时可除去过量的BaCl2，最后加HCl可除去过量的Na2CO3和中和过量的NaOH，当溶液达到中性微酸性时，得到几乎不含其他杂质的NaCl溶液。四、习题参考1.例如，农村把稻谷加工成大米时，常用筛子分离大米与糠；农村做豆腐常用纱布袋将豆腐花与豆浆水分离；在淘米时，常用倾倒法将洗米水与大米分离；当水中混有较多油而分层时，用吸管可逐渐吸出上层的油等。2.不慎将油汤洒在衣服上可用酒精、 洗涤剂等除去， 它们能将油污从汤液中萃取出来而除去。3.提示：纯碱的主要成分是Na22O3,大理石的主要成分是CaCO3,它们与盐酸反应生成CO2。陶瓷是由黏土烧制而成，不含有CO32-；玻璃是用石灰石、纯碱和二氧化硅等原料熔炼而成，在熔炼过程中发生了化学变化，因此，玻璃中不存在碳酸盐。4.在可能含有可溶性硫酸盐、碳酸盐和硝酸盐的溶液中，加入BaCl2溶液时，生成的沉淀不一定是BaSO4，也可能是BaCO3，或两者均有。可向有沉淀的液体中加入盐酸（或稀硝酸），振荡。若沉淀消失，说明该沉淀是BaCO3；若沉淀不消失，说明该沉淀是BaSO4，若沉淀减少，但不完全消失，则说明两种沉淀都有。第二节 化学计量在实验中的应用【学与问1】24.5 g H2SO4的物质的量是0.25 mol，1.50 mol Na2CO3的质量是159 g。教师可以再编一些类似的题进行训练，也可以让学生两人一组一问一答的形式进行训练。【学与问2】1.配制一定物质的量浓度的溶液时，烧杯中的溶液转移到容量瓶后，烧杯的内壁上还粘有少量溶液，若不用蒸馏水洗涤烧杯，容量瓶中的溶质就会减少，即容量瓶内溶质的物质的量减少，导致所配溶液中溶质的浓度偏低。为了减少溶质的损失，应用蒸馏水洗涤烧杯23次，并将洗涤后的溶液也转移到容量瓶中。2.如果将烧杯中的溶液转移到容量瓶中时不慎洒到容量瓶外，最后配成的溶液中溶质的实际浓度比所要求的小。因为洒出的溶液中含有溶质，所以转移到容量瓶内的溶质比称量时少，即容量瓶内溶质的物质的量减少。3.配制100 mL 1.00 mol/L NaCl溶液需要NaCl固体5.85 g。用托盘天平称量时，托盘天平的感量为0.1 g，所以不能称出5.85 g固体。如要比较准确地配制100 mL 1.00 mol/L NaCl溶液，应用分析天平进行称量。分析天平的精度比托盘天平高。【思考与交流】1.浓硫酸和稀硫酸在性质上有比较大的差异。例如，浓硫酸的密度比稀硫酸的大；将浓硫酸、稀硫酸分别滴在蓝色石蕊试纸上，浓硫酸能使石蕊试纸先变红后变黑（纸被腐蚀），而稀硫酸只能使石蕊试纸变红（久置后也会变黑）；浓硫酸稀释时会放出大量的热，而稀硫酸稀释时放出的热量不大；浓硫酸露置在空气中会变稀，稀硫酸露置在空气中浓度变化不大；浓硫酸常温下不与铁反应，稀硫酸能与铁反应产生氢气等。2.将5 mL浓硫酸稀释为20 mL稀硫酸，得到的稀硫酸与原浓硫酸中所含H2SO4的物质量相等。这是因为稀释前与稀释后H2SO4的质量是不变的，只是溶液体积增大了，所以两种溶液中H2SO4的物质的量相等。（讨论：如果从这20 mL稀硫酸中取出5 mL，与原5 mL浓硫酸相比，溶质的物质的量、溶液中溶质的物质的量浓度是否相同？为什么？）四、习题参考1. 14 mL（建议学生分步计算，学会物质的量浓度表达式的应用）2. 5.56 mmol/L，属于正常范围。（提示：1 mol=1 000 mmol）3.这种做法不对，会造成结果偏低。这是因为倒出的部分溶液中含有溶质，结果导致容量瓶内的溶质减少，即容量瓶内溶质的物质的量减少，溶质的物质的量浓度也减小。第二章 化学物质及其变化第一节 物质的分类【思考与交流1】1.提示：请参考“本章说明”中的“内容结构”。2.提示：如图书馆中的图书分类收藏，大型商场中的物品分类，网络中的信息分类，化学中分散系的分类，生物中对各个物种的分类，等等。意义：能够提高人们工作、学习的效率，使人们更快、更便捷地达到目的等。【思考与交流2】1.按照分散质或分散剂的聚集状态（气、固、液）来分，有9种类型：分 散 质分 散 剂实 例气气空气液气云、雾固气烟灰尘气液泡沫液液牛奶、酒精的水溶液固液糖水、油漆气固泡沫塑料液固珍珠（包藏着水的碳酸钙）固固有色玻璃、合金2.按照分散质粒子的大小来分（分散剂是水或其他液体）：实例：泥浆水、空气、Ca(OH)2的悬浊液、澄清的石灰水、海水、江河水、牛奶、豆浆等。四、习题参考4.完成下列表格分散系分散质粒子大小主要特征举例浊液100 nm不稳定，不均一泥浆水溶液1 nm稳定，均一饱和NaCl溶液胶体1100 nm较稳定，均一豆浆5.提示：用丁达尔效应可以区分胶体与溶液。第二节 离子反应【思考与交流1】碱电离时，生成的阴离子全部是OH-的化合物。盐电离时，生成金属阳离子（或铵根离子）和酸根离子的化合物。【思考与交流2】例如：（1）利用离子反应鉴定明矾水溶液中的K+、Al3+和SO42-；（2）粗盐的提纯，除去NaCl中的Ca2+、Mg2+和SO42-等。四、习题参考2.C 3.B 4.D 5.C6.提示：电解质是指在水溶液里或熔融状态下能够导电的化合物，金属属于单质，故不是电解质。金属导电是自由电子导电，电解质溶液导电是溶液中的离子导电。第三节 氧化还原反应【思考与交流1】1.提示：硫、铁、铝与氧气的反应，氢气还原氧化铜，木炭还原氧化铜等。这类反应的分类标准为得氧即氧化反应，失氧即还原反应。2.提示：在木炭还原氧化铜的反应中，既有氧化铜失去氧发生的还原反应，还有碳得到氧发生的氧化反应。因此，氧化反应和还原反应是同时发生的。【思考与交流2】1.Fe+CuSO4=FeSO4+CuFe 的化合价升高，Cu的化合价降低Mg+2HCl=MgCl2+H2Mg 的化合价升高，H的化合价降低S+O2=SO2 S 的化合价升高，O的化合价降低CuO+H2=Cu+H2O H 的化合价升高，Cu的化合价降低2.不是，只要反应前后化合价有升降的反应都是氧化还原反应。【学与问】1.提示：正确。因为在这几类反应中，反应前后都有元素化合价发生变化。2.提示：化合反应、分解反应、置换反应与氧化还原反应的交叉分类示意图（可以启发学生思考多种表示方法）：三、习题参考1.提示：碳元素和铜元素。碳元素的化合价升高，铜元素的化合价降低。2.C3.C、B4.提示：反应中元素的原子发生了电子转移（得失或偏移）。失去（或偏离）；获得（或偏向）。第三章 金属及其化合物第一节 金属的化学性质【思考与交流】1.列举金属能发生哪些化学反应。围绕初中化学所学的金属与氧气的反应、金属与酸的反应和金属与一些盐溶液的反应，以及金属活动性顺序等知识，并结合生活中所观察到的现象展开讨论。2.图3-2四幅图分别是：铝丝与CuSO4溶液反应形成铜树、镁条燃烧、铜丝与AgNO3溶液反应形成银树、镁条与盐酸反应。根据图3-2 有关金属化学性质的一些实验让学生讨论：镁条燃烧发生了什么反应？铜树、银树是怎样形成的？这些反应有什么特点？它们各属于什么反应类型？写出相应反应的化学方程式。四、习题参考1.在实验室里，应把金属钠保存在煤油里。这是由于钠很容易与空气或水反应，钠的密度比煤油的大，沉在煤油底部，煤油起到隔绝空气的作用。2Na+O2Na2O2 2Na+2H2O=2NaOH+H22.B3.B4.（1）3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2（2）2Al+6HCl=2AlCl3+3H2 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H25. 1 kg Mg与1 kg Al分别与足量盐酸反应时，1 kg Al放出的H2多。（1 kg Mg与足量盐酸反应可放出83 g H2，1 kg Al 与足量盐酸反应可放出111 g H2。）设体积为1 000 cm3，则Mg的质量为1 738 g，约72.4 mol，反应可产生H2 144.8 g；Al的质量为2 700 g，约100 mol，反应可产生H2 300 g。所以相同体积的Mg、Al分别与足量盐酸反应，Al放出的H2多。（建议学生运用物质的量概念进行计算，并列出计算式。）6.建议从铝的矿产资源、铝的冶炼、铝燃烧放出的热量、铝燃烧的条件、燃烧容器等方面去考虑。7.建议教师帮助学生列表比较几种主要因素，再由学生查阅资料，填表比较、分析，最后得出结论。第二节 几种重要的金属化合物【学与问1】1.Na2O、Al2O3都是白色固体，但附在银白色的金属钠或铝上均显暗灰色。它们的化学性质不同：Na2O能溶于水生成NaOH ，Al2O3不溶于水；Na2O能与酸反应，Al2O3既能与酸反应，又能与强碱反应；Na2O疏松，对内层金属不能起保护作用，而在空气中铝表面的Al2O3是致密的薄层，对内层铝有很好的保护作用。【学与问2】参考答案：（1）Fe(OH)2+2HCl=FeCl2+2H2O Fe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2OFe(OH)2+H2SO4=FeSO4+2H2O 2Fe(OH)3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+6H2O四、习题参考1.酸、强碱、两性、两性2.生成白色沉淀、沉淀不消失；生成白色沉淀、沉淀消失3.B4.C5.2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2 三价铁被还原为二价铁，铜从0价升高到+2价。6.先生成白色絮状Fe(OH)2，而后迅速变为灰绿色，最后变为红褐色的Fe(OH)3沉淀。FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2+Na2SO4；4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)37.Na2CO3,21.2 g第三节 用途广泛的金属材料【学与问】采用讨论的形式。初中提到的合金是在金属中加热熔合某些金属或非金属制得具有金属特征的金属材料。不同的合金具有不同的性能，与钢铁相比，主要表现在机械强度、韧性、硬度、可塑性、耐腐蚀性等方面。例如，不锈钢抗腐蚀性好，用来做医疗器械、炊具等；硬铝强度和硬度好，用来制门窗，也用于制火箭、飞机、轮船等；青铜强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀，用于制机器零件，等等。【思考与交流】该活动可以按教科书提示，针对“如何选用材料”进行交流。也可以让学生对自己家庭或某一单位的装璜根据教科书提示的几个方面进行调查，写出调查报告，再让学生对学校某会议室提出装璜意见。比一比谁的装璜设计最合理、最美观、最有创意。四、习题参考1.某种金属能不能成为一种应用广泛的材料，主要取决于该金属的储量、冶炼成本、市场价格等以及所具有的性能和是否易于加工等。2.建议教师引导学生查阅有关金属物理性质的一些数据（如电导率、热膨胀系数、熔点等）进行列表比较，并根据这些金属的化学活动性做一些分析和说明。3.建议教师准备一些不同用途的金属制品，让学生辨认和分析。4.建议让学生作一次家庭调查，并写出调查报告。第四章 非金属及其化合物第一节 无机非金属材料的主角硅【思考与交流】物理性质：熔点高、硬度大。化学稳定性：化学稳定性好，除氢氟酸外一般不与其他酸反应，可以与强碱如NaOH等反应，属于酸性氧化物。SiO2的这些性质主要和它的结构有关。SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定。四、习题参考1.（1） （2） （3）2.材料物理性质化学性质玻璃硬度高、耐磨损，耐高温,较脆化学性质很稳定陶瓷硬度高、耐磨损，耐高温定化学性质很稳3.晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，主要应用于信息技术和光电池等方面。4.（1）还原剂（2）化合反应（氧化还原反应）；置换反应；还原剂。5.不要求课后马上完成，建议学生在一定的时间内，由个人或小组合作完成。最好物色学有余力的同学多花功夫写出质量较高的小论文。第二节 富集在海水中的元素氯【思考与交流1】启示1：科学研究需要有正确的理论作指导，错误的理论只能浪费时间和精力。启示2：科学研究需要以大量事实为依据，只有大量事实才能推翻错误的理论，建立正确的理论或推动科学理论的发展。启示3：科学研究需要有热爱科学的思想和奉献科学的精神。MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H2O【思考与交流2】提示：燃烧不一定要有氧气参加，物质并不是只有在氧气中才可以燃烧。燃烧的本质是氧化还原反应，所有发光发热的剧烈的化学反应都称为燃烧。【学与问】提示：因为城市自来水常用Cl2进行消毒，所以自来水中溶解有少量的氯气，有刺激性气味。四、习题参考1.氯气溶于水发生反应：Cl2+H2O=HCl+HClO,HClO具有强氧化性，能杀灭水中的病菌。2. 实验现象解释或化学方程式滴入AgNO3溶液白色沉淀AgNO3+HCl=AgCl+HNO3滴在蓝色石蕊试纸上先变红后很快褪色氯水具有酸性和漂白性滴入红墨水褪色氯水具有漂白性3.2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O4.Ca(ClO)2，优点是漂白粉的性质比氯水稳定，可以长时间放置。5.观察包装袋是否密封，漂白粉中有无结块，注意使用期限，现买现用，购买之后应密闭保存在干燥的地方等。6.应十分小心，不要吸入氯气，不要把氯气大量排放到空气中去等。7.D 8.C9.取少量试剂于小试管中，滴入用稀硝酸酸化的AgNO3溶液，如立刻有白色沉淀产生，则说明有Cl-存在。10.（1）Cl2+2KBr=Br2+2KCl、Cl2+2KI=I2+2KCl（2）Br2+2KI=I2+2KBr11.（1）取极微量尝味道；（2）加入醋酸或盐酸，看有无气体放出；（3）溶于水后加入CaCl2（或BaCl2）溶液，看有无沉淀产生；（4）用pH试纸测其溶液的pH；（5）分别溶于水后滴入酚酞溶液，看是否变红,等等。12.建议：（1）可以以小组形式进行；（2）到附近厂矿、农技单位进行调查；（3）教师可适当介绍网站和书籍，如化工辞典（王箴主编，化工出版社）、google、baidu等。第三节 硫和氮的氧化物【学与问】通过分析H2SO3的热不稳定性和二氧化硫的溶解性得出结论。四、习题参考1.刺激性、有、气体，变红。无，红棕2.A 3.C 4.C 5.D6.（1）2SO2+O2=2SO3 (2)Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O(3)3NO2+H2O=2HNO3+NO第四节 硫酸、硝酸和氨【思考与交流1】（1）它们都是酸，在水溶液中电离出H+，硫酸和硝酸是含氧酸，盐酸是无氧酸；硫酸是二元强酸，硝酸和盐酸是一元强酸（2）在水溶液中都电离出氢离子，HA=H+A-（3）从盐酸、稀硫酸是非氧化性酸，浓硫酸或硝酸是氧化性酸的角度加以讨论。【思考与交流2】提示：氮是蛋白质的基本组成元素之一。所有生物体内均含有蛋白质，所以氮的循环涉及到生物圈的全部领域。氮是地球上极为丰富的一种元素，在大气中约占79%。氮在空气中含量虽高，却不能为多数生物体所直接利用，必须通过固氮作用。固氮作用的两条主要途径，一是通过闪电等高能固氮，形成的氨和硝酸盐，随降水落到地面；二是生物固氮，如豆科植物根部的根瘤菌可使氮气转变为硝酸盐等。植物从土壤中吸收铵离子（铵肥）和硝酸盐，并经复杂的生物转化形成各种氨基酸，然后由氨基酸合成蛋白质。动物以植物为食而获得氮并转化为动物蛋白质。动植物死亡后遗骸中的蛋白质被微生物分解成铵离子（NH4+）、硝酸根离子（NO3-）和氨（NH3）又回到土壤和水体中，被植物再次吸收利用。四、习题参考1.无，刺激，极易。小，吸，制冷剂2.NH3 NH4NO3 N2 N2O NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5 HNO33.B 4.C5.浓硫酸稀硫酸酸性强弱弱（主要以分子状态存在，弱酸性，不能用来制取氢气）强（可以用来与活泼金属反应制取氢气）化学方程式H2SO4（浓）+2NaOH=Na2SO4+2H2O2NaCl+H2SO4(浓）Na2SO4+2HClH2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4应用制氯化氢等挥发性酸除铁锈、制硫酸铵等盐类氧化性强弱强氧化性（硫元素被还原，可以与不活泼金属如Cu及非金属如C等发生氧化还原反应）弱氧化性（氢元素被还原，只能与金属活动性顺序中排在氢前面的金属反应）化学方程式Cu+2H2SO4(浓）CuSO4+SO2+2H2OZn+H2SO4=ZnSO4+H2应用精炼石油、制造炸药等实验室制氢气、制盐等吸水性 浓硫酸有吸水性无应用干燥剂 脱水性 浓硫酸有脱水性无化学方程式C12H22O1112C+11H2O 应用在有机反应中作脱水剂、制染料等 6.提示:(1)各取少量溶液，滴入Ba(NO3)2溶液，有白色沉淀生成的是稀硫酸：Ba（NO3)2+H2SO4=BaSO4+2HNO3(2)各取剩下的两种溶液少许，滴入AgNO3溶液，有白色沉淀生成的是稀盐酸，最后一种是稀硝酸。AgNO3+HCl=AgCl+HNO37.区别的方法有很多，以下方法仅供参考（只要求学生掌握其中三四种方法即可）。（1）密度法：浓硫酸的密度比稀硫酸大得多，可以测试这两支试管相同体积液体的重量，重量大的是浓硫酸，重量小的是稀硫酸（或用密度计进行测试）。（2）黏度法：浓硫酸是黏稠的液体，而稀硫酸接近水的黏度，所以将两支试管拿起摇动几下，观察。流动性差的是浓硫酸，流动性好的是稀硫酸。（3）稀释法：浓硫酸溶于水时放出大量的热，故可用稀释法进行鉴别。在小烧杯中加入10 mL水，再慢慢沿烧杯壁加入某种硫酸，放出热量大的是浓硫酸，热量变化很小的是稀硫酸。（4）露置法：浓硫酸具有吸水性，而稀硫酸无此特性。分别称取等量的两种硫酸，露置在空气中一段时间后再称量，质量明显增加的是浓硫酸，另一种是稀硫酸。（5）吸水法：在两支试管中各加入少量胆矾，再分别加入几滴硫酸，晶体溶解且溶液变蓝的是稀硫酸，若蓝色晶体变白，则加入的酸是浓硫酸。（6）钝化法：取已去氧化膜的两块铁片或铝片，分别放入盛有两种硫酸的试管中。无明显现象的是浓硫酸，有气泡产生的是稀硫酸。（或取已去氧化膜的两块铁片或铝片，分别放入盛有两种硫酸的试管中片刻，取出后用水洗净，再分别浸入CuSO4溶液中，过一会儿后如果有红色物质析出，则原试管所盛的是稀硫酸；若无现象，则原试管所盛的是浓硫酸。）（7）氧化法：浓硫酸具有强氧化性，而稀硫酸的氧化性弱。分别取两支试管，加入铜片后再分别加入两种硫酸，加热，能产生刺激性气味气体的是浓硫酸，另一种是稀硫酸。（8）脱水法：分别用玻璃棒醮取两种酸涂在纸上，过一段时间后，若纸上出现黑色痕迹，则涂的是浓硫酸。（9）生雾法：在两支试管中各加少量浓盐酸，再分别加入少量的两种硫酸，若有大量白雾生成，则加入的是浓硫酸。（10）导电法：取两种酸少许于两只小烧杯中，分别做导电性实验，若小灯泡发光且亮，则烧杯中所盛的是稀硫酸。8.提示：需要考虑的因素主要是：能够达到干燥效果，最大限度地减少所需气体的损失，不产生其他杂质。SO2可以用浓硫酸等干燥；NO可以用浓硫酸、碱石灰或P2O5等干燥；NO3可以用碱石灰干燥。9.提示：以硫元素在自然界的循环为线索，分别考虑硫及其化合物的转化，并分析人类行为的影响。10.2Cu+O22CuOCuO+H2SO4=CuSO4+H2O