《化学与技术》全册教案

111 111 化学与技术教案（全册） 专题一 多样化的水处理技术 课程标准要求 、知道化学在水处理中的应用 、了解海水的综合利用，认识化学科学发展对自然资源利用的作用 教学内容增减建议增加污水处理中电化学处理、从海水中提取镁，掌握明矾净水的原 理、水的消毒原理，富营养化的化学原理，大量内容阅读了解 课时安排 第一单元课时，第二单元课时,复习课时，习题课时，共课时 第一单元 水的净化与污水处理 （第一课时） 知识回顾 1. 写出 FeCl3 AlCl3 的水解方程式，思考如何得到氢氧化铝和氢氧化铁胶体。 2. 写出制备漂白粉的化学方程式，思考漂白粉消毒的原理是什么？ 知识学习： 1. 阅读表找出你认为有毒、应当除去的微粒。你能利用所学的知识对这些有害物 质进行处理吗？ 2. 明矾净水主要处理的水中哪些微粒？原理是什么？ 3. 澄清的水是干净的水吗？九寨沟的水折射出漂亮的蓝色？是良好的饮用水吗？ 你认为需要怎样的处理？氯水的消毒原理是什么？ 4. 结合图 1-3 完成课后 P8 的习题 3，体会自来水厂净化天然水的设计意图，写出相关的 方程式。 5. 自来水能直接饮用吗？理由是什么？ 习题巩固： 1. 在净水过程中用到混凝剂，其中可以作为混凝剂使用的是 A、偏铝酸钠 B、氧化铝 C、氯化铝 D、明矾 2. 下列广告用语在科学上没有错误的是 A.这种饮料中不含任何化学物质 B.这种蒸馏水绝对纯净，其中不含任何 离子 C.这种口服液含丰富的氮、磷、锌等微量元素 D.没有水就没有生命 3. 下列过程中，不涉及化学变化的是 A.甘油加水作护肤剂 B.用明矾净水 C.烹鱼时加入少量的料酒和食醋可减少腥味，增加香味 D.烧菜用过的铁锅，经放置常出现红棕色斑迹 4. 长时间烧沸的天然水不宜喝的主要原因是 111 111 A.水中的氧气少了 B.水中的亚硝酸盐浓度大了 C.水中的钙镁离子多了 D.水中的二氧化碳多了 5. 目前，科学家致力于研制高效、安全、无毒的饮用水消毒剂。 (1)近年来，某些自来水厂在用液氯进行处理的同时还加入少量液氨，其反应的化学方 程为：NH 3+HClO=H2O+NH2Cl(一氯氨)。NH 2Cl 较 HClO 稳定，加液氨能延长液氯 杀菌时间的原因是：_。 (2)科研人员发现在氯消毒的饮用水中，含有微量对人体有潜在危害作用的含氯化合物。 世界环保联盟即将全面禁止在自来水中加氯气，推广采用光谱性高效杀菌消毒剂二氧 化氯(ClO 2，黄绿色气体) 。目前欧洲和我国主要采用 Kesting 法( 原料为氯酸钠和盐酸) 制 ClO2，该法的缺点是同时产生 Cl2(占 ClO2 体积的一半) ，使产物纯度低。 试写出该法制 ClO2 的化学反应方程式：_。 Cl2 和 ClO2 都是通过氧化作用而杀菌消毒，试计算在等质量时，ClO 2 的氧化能力是 Cl2 的多少倍。 二、污水处理： 1. 阅读本节调查研究思考水体富营养化是如何产生的？你认为该污染主要由表中哪些因 素导致？ 2. DO 和 BOD 的含义是什么？ BOD5 的含义是什么？为什么 BOD5 高，河水就会出现恶 臭？ 3. 你了解的处理污水的方法有哪些？该方法主要用于处理怎样的污水？ 习题巩固： 1. 国际上提出了“预防污染”这一新概念，绿色化学是“ 预防污染 ”的基本手段，下列各项 中属于绿色化学的是 A、处理废弃物 B、治理污染点 C、减少有毒物 D、杜绝污染源 2. 新华社报道：我国太湖因蓝藻疯狂繁殖而造成水质的严重污染。 （1）蓝藻的疯狂生长说明湖水中哪些元素超标 （2）蓝藻的疯长会如何破坏生态平衡？ （3）已知洗衣粉的成分为（Na 5P3O10），三聚磷酸钠，已知三聚磷酸是三个 H3PO4 分 子脱 2 分子水形成的，写出 H3PO4、三聚磷酸的结构式。 （4）青岛市政府规定从今年禁止磷洗衣粉使用，而把其中的 Na5P3O10 用 Na2SiO3 代替， 写出其软化硬水时离子方程式。 3. 工厂为了除含 Cr2O72-离子的酸性废水，采用以下处理方法： 以铁作为电极进行电解 鼓入空气，经过一段时间后，使废水中的含铬（有毒）量降到可排放的标准，其原理 是： 将 Cr2O72-离子还原为可溶性三价铬离子。 电解除铬过程中，使溶液的 PH 不断升高，使工业废水由酸性变为碱性，再把三价 铬离子变成不溶性氢氧化物除去。 111 111 根据上述内容回答下列问题： （1）用铁作电极电解时，电极反应式为：阳极 ，阴极 。 （2）在水溶液中将 Cr2O72-离子还原成 Cr3+的还原剂是溶液中的 离子，此氧化还 原反应的离子方程式是 。 （3）在处理废水中使溶液的 PH 不断升高，由酸性转变碱性是通过 和 途径来实现的。 （4）将 Cr3+转变成不溶性氢氧化物的离子反应式为 ，同时还有 生成 4. 在自然净化中要把有机污染物自发地转变为简单的无机物质，需要水中含有一定的氧 气，使有机物(C，H，O)+O 2CO 2+H2O。1 L 水中含有的有机物质转变为无机物所需 要的氧的量称为生化 需 氧 量 (BOD)， 用 gL-1 为 单 位 表 示 。 如 果 水 中 的 氧 气 比 BOD 少 ， 水 就 发 臭 ， 鱼 和 其 他 淡 水 生 物 就 不 能 生 存 。 若 某 地 区 一 条 河 水 中 含 有 机 物 10 ppm（ 即 质 量 分 数 为 百 万 分 之 十 ） ， 此 有 机 物 分 子 式 用 C6H10O5 表 示 ， 而 在 正 常 大 气 条 件 下 ， 氧 气在水中 的溶解量是 0.0092 gL-1。 （1）写出有机物在有氧条件下转化为无机物的化学方程式。 （2）这条河水的 BOD 是多少？河水中的鱼类能否维持生命？ 5. 河道旁有甲乙两工厂，它们排放的工业废水中共含 K+、Ag +、Fe 3+、Cl -、OH -、NO 3- 六种离子。 （1）甲厂的废水明显呈碱性，故甲厂废水中所含三种离子是 、 、 。 （2）乙厂的废水中含有另外三种离子，如果加一定量 （活性炭、FeSO 4、 铁粉）可以回收其中的金属 。 （3）另一种设想是将甲厂和乙厂的废水按适当比例混合，可以使废水中的 转化为沉淀，经过滤后的废水主要含 ，可用来_ _。 第二单元 硬水软化与海水淡化（第、课时） 知识回顾 如何测定溶液的 PH？ 什么是渗析,渗析的原理是什么？ 知识学习 一、水的硬度 1. 水的硬度是由什么引起的？如何定义水的硬度？ 2. 硬水与软水如何划分？何为暂时硬度？何为永久硬度？请用化学方程式表示 3. 硬水与软水如何定性用实验区分？暂时硬水的危害有哪些？ 4. 硬水软化的方法有哪些？请尝试用药剂软化法处理硬水，体会加入药剂的量的控制 5. 离子交换法的化学原理是什么？请用化学反应方程式表示，利用磺化酶法处理硬水， 硬水的成分有何变化？如何使磺化酶再生，利用氢型阳离子交换树脂进行交换，溶液 的 PH 如何变化？连用氢型阳离子交换树脂和氢氧根型阴离子交换树脂可以得到蒸馏 111 111 水，在运用时要注意的问题是什么？ 习题巩固： 1. 检验水是否为硬水的简便方法是 A: 加入 BaCl2 溶液，看是否有沉淀生成 B: 将水加热煮沸，看是否有沉淀生 成 C: 加入 NaOH 溶液，看是否有沉淀生成 D: 加入少量肥皂水，看是否有沉淀 生成 2. 暂时硬水和永久硬水的主要区别在于 A: 含 Ca2+、Mg 2+的多少 B: 含 Cl-、SO 42-的多少 C: 含 HCO3-还是 SO42-、Cl - D: 含 HCO3-的多少 3. 水壶里水垢的主要成分是 A: CaCO3、Ca(OH) 2 B: Ca(OH) 2、Mg(OH) 2 C: CaCO3、MgCO 3 D: CaCO 3、Mg(OH) 2 4. 有关离子交换法使硬水软化的下列叙述中，正确的是 A: 磺化煤能降低水中 Ca2+，Mg 2+，SO 42-和 Cl-离子浓度； B: 经磺化煤软化处理后的水中 Na+增大； C: 磺化煤使硬水软化及磺化煤的再生，这两种操作可以在同一支离子交换柱中同时进 行； D: 失去软化硬水能力的磺化煤，不可能再恢复它的软化能力。 5. 用石灰纯碱法软化硬水时，加入石灰的作用是 A: 只能降低水的永久硬度 B: 能同时除去水的永久硬度和暂时硬度 C: 可把部分 Ca2+所形成的硬度转化为 Mg2+硬度； D: 可把部分 Mg2+所形成的硬度转化为 Ca2+硬度。 6. 要使同时含有 Ca2+、Mg 2+离子的永久硬水软化，正确的方法是 A: 只需加纯碱 B: 先加石灰，后加纯碱 C: 先加纯碱，后加石灰 D: 将适量的纯碱和石灰混合后加入水中 7. 下列方法：(1)蒸馏、(2)煮沸、(3) 加石灰、(4)加纯碱、(5)加磷酸钠、(6)离子交换，能 同时除去硬水中的暂时硬度和永久硬度的是 A: (1)、(5)、(6) B: (2)、(4)、(6) C: (5)、(6) D: (1)、(2)、(3)、(4) 、(5)、(6) 8. 用自来水配制 NaOH 溶液时,往往会产生白色混浊,因为发生了以下反应 Mg2+2OH-=Mg(OH)2 ;Ca2+2HCO-3+2OH-=CaCO3+CO32-+2H2O 9. 怎样证明天然水具有暂时硬度和永久硬度,或是软水,简述实验步骤,并写出有关化学方 程式 . 10. 现有纯碱.石灰.明矾和磺化煤,可用作净水的是 ,可用作软化只含 CaSO4 CaCl2 的硬 111 111 水的是 ,可用于软化暂时硬水的是 . 11. 磺化煤是一种离子交换剂,它是 状物质.它 酸和碱.它的阳离子是 ,会跟硬 水中的 发生 作用,有关离子方程式为 .用磺化煤来软化硬水的优点 、 、 12. 我国规定饮用水的硬度不能超过 25 度.硬度的表示方法是:将水中的 Ca2+、Mg 2+都看作 Ca2+,并将其质量折算成 CaO 的质量.通常把 1 升水中含有 10 毫克 CaO 称为 1 度.水中 的 Ca2+、Mg 2+可用一定浓度的 Y 溶液进行滴定,Y 跟 Ca2+、Mg 2+都以等物质的量完全 反应. (1).现取某地区的地下水样品 25.0 毫升,用 0.01 摩尔/ 升 Y 溶液滴定,完全反应时消耗 Y 溶液 15.0 毫升.试计算该地下水的硬度 ,并判断是否符合饮用标准. (2).如果每次分析时取的水样都是 25.0 毫升,为了便于计算 ,要求每消耗 0.50 毫升 Y 溶 液即相当于水的硬度为 1 度.则 Y 溶液的物质的量浓度应为多少?(91 高考题) 二、海水的淡化 1. 海水淡化的方法有哪些？阅读图和分析电渗析法和反渗透法的原理 2. 如何从海水中提取食盐和氯化镁，请简要说明，用方程式表示氯化镁和得到过程 习题巩固： 1. 水是非常重要的资源，下列关于水的说法错误的是 A、蒸馏法是海水淡化的方法之一 B、淡水的密度小于海水的密 度 C、融化的雪水中矿物质含量比深井水中的少 D、0以上，温度越高，水的密度 越小 2. 从海水中提取金属镁的途径正确的是 （A）海水MgCl 2Mg （B）海水Mg（OH） 2MgCl 2 Mg （C）海水Mg（OH） 2 MgCl2 Mg （D ）海水Mg（OH ） 2MgOMg 3. 利用电渗析法淡化海水时，得到淡水的部分 阴极区 B 阳极区 C 中间区 D 水区均得到 4. 利用电渗析法淡化海水时，交换膜的放置方法是： 在阴极附近放阴离子交换膜 在阳极附近放阴离子交换膜 C 在阳极附近放阳离子交换膜 在阴极附近放阳离子交换膜 5. 从海水中提取物质的方法 海水中含有的各种元素的特点：种类多，总储量大，富集程度低。因此，从海水中提 取物质需要解决物质的富集的问题。例如： （1）从海水中提取溴的主要工艺流程 用 法将海水浓缩。用硫酸将浓缩的海水酸化。 111 111 向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质： 向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收 塔内以达到富集的目的，方程式为： 向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气反应的方程式为 用 萃取吸收塔内的溶液中的溴单质。 （2）进行从海带中提取碘实验的反应原理及应注意的问题 反应原理：海带中的碘元素主要以 I-的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化 成 I2，再萃取出来。如用 H2O2 做氧化剂，反应的离子方程式是为： 6. 海水的综合利用可以制备金属镁，其流和如下图所示： 粗盐 母液 精盐 Mg(OH)2 MgCl26H2O MgCl2 Mg 贝壳 CaO 石灰乳 蒸发 水，重结晶 盐酸 浓缩 脱水 电解 煅烧 水 （1） 若在空气中加热 MgCl26H2O，生成的是 Mg(OH)Cl 或 MgO，写出相应反应的化学方 程式 用电解法制取金属镁时，需要无水氧化镁。在干燥的 HCl 气流中加热 MgCl26H2O 时，能得到无水 MgCl2，其原因是 （2） Mg(OH)2 沉淀中混有的 Ca(OH)2 应怎样除去？写出实验步骤。 （3） 实验室时将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用 到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的： 溶解时： 过滤时： 蒸发时： 专题二 从自然资源到化学品 课程标准要求 1. 了解我国主要生产资源、基本化工产品的主要种类和发展概况。 2. 了解合成氨的主要反应原理、原料、重要设备、流程和意义，认识催化剂的研制对促 进化学工业发展的重大意义。 3. 用碳酸氢铵和食盐制备碳酸钠，了解氯碱工业的资料。 教学内容增减建议淡化合成氨的化学原理讲述，主要培养分析流程和装置图的能力， 利用原料气的获得，强化反应方程式的书写；增加候氏制碱法的讲述。 课时安排第一单元用课时；第二单元课时，第三单元课时。复习课时。共 课时 海水 111 111 第一单元 氨的合成以及候氏制碱法（、课时） 知识回顾 1. 从平衡的速率角度思考如何选择合成氨气的条件？ 2. 合成氨气的温度选择为什么选择摄氏度左右 3. 为什么工业制硫酸中选择常压，而工业合成氨气选择高压？ 4. 工业设计考虑的因素有哪些？ 知识学习 1. 观察课本工业合成氨的流程图思考如何及时分离出氨气？原理是什么？ 2. 循环设计的目的是什么？如何实现循环？ 3. 原料气氮气的得到的途径你可以设计出哪些？你认为可行的方法是什么？能否直接利 用空气？理由是什么？ 4. 你有几种方法得到氢气？你认为可行的研究方向为？利用水和煤得到氢气是普遍采用 的方法请写出化学方程式，从实验的角度思考如何得到纯净的氢气？ 5. 请观察课本合成氨塔，思考合成氨气塔的设计的意图，为什么采用四层催化剂？热交 换器的作用是什么？冷激气的设计思路是什么？ 6. 合成的氨气配水使用是一种肥料，为什么还要转化为铵盐或尿素？后者的好处是什么？ 7. 候氏制碱法的原理为： ， ，利用浓氨 水、碳酸钙、盐酸、硝石灰、氯化铵、食盐为原料生产碳酸氢钠，并设计食盐测量所 得产品中食盐的含量 习题巩固： 1、利用天然气合成氨的工艺流程示意如下： 111 111 依据上述流程，完成下列填空： （1）天然气脱硫时的化学方程式是 （2）n mol CH4 经一次转化后产生 CO 0.9n mol、产生 H2 mol（用含 n 的代数 式表示） （3）K 2CO3（aq ）和 CO2 反应在加压下进行，加压的理论依据是 （多选扣分） （a）相似相溶原理 （b）勒沙特列原理 （c）酸碱中和原理 （4）由 KHCO3 分解得到的 CO2 可以用于 （写出 CO2 的一种重要用途）。 （5）整个流程有三处循环，一是 Fe(OH)3 循环，二是 K2CO3（aq）循环，请在上述流程图 中标出第三处循环（循环方向、循环物质）。 、合成氨原料可以由天然气制取。其主要反应为：CH 4（g）H 2O（g）CO（g） 3H 2（g） （1）1m 3（标准状况）CH 4 按上式完全反应，产生 H2 mol。 （2）CH 4 和 O2 的反应为：2CH 4（g）O 2（g）2CO（g）4H 2（g） 设 CH4 同时和 H2O（g）及 O2（g）反应。1m 3（标准状况）CH 4 按上述两式完全反应， 产物气体的体积 V（标准状况）为 。 （3）CH 4 和 H2O（g）及富氧空气（O 2 含量较高，不同富氧空气氧气含量不同）混合 反应，产物气体组成如下表： 气体 CO H2 N2 O2 体积（L） 25 60 15 2.5 计算该富氧空气中 O2 和 N2 的体积比 V（O 2）V （N 2）。 （4）若 CH4 和 H2O（g）及富氧空气混合反应的产物中，V （H 2）V（N 2）31 （合 成氨反应的最佳比），则反应中的 H2O（g）和富氧空气的体积比为何值 ? 在合成氨时，将 1 体积氮气和 3 体积氢气混合后通过合成塔中催化剂，若从塔中导出的混 合气体中，氨气的体积分数为 12%，求 N2 和 H2 的体积分数各为多少? 111 111 、实验室用氨氧化制取 NO2 气体，可将下图中 A，B，C 三部分仪器直接相连来实现。 按上述装置制 NO2 时，在锥形瓶中常常观察到白色烟雾，试在方框 I 和 II 中分别出所需仪 器，并在仪器中装入适当药品，能使锥形瓶中出现明显的红棕色 NO2 气体。 （1）在锥形瓶中出现白色烟雾的原因是_ （2）现代工业生产硝酸，最主要的一个设备是_制得 HNO3 的一般浓度为 50%，若要制得更浓的 HNO3，可用_作吸水剂，再经_即可得到 96%以 上的浓 HNO3 .工业生产的纯碱常含有少量的 NaCl 等杂质图 2-3 是测定产品中 Na2CO3 质量分数的实 验装置 操作步骤有： A在干燥管内填满碱石灰，质量为 mg B取 ng 样品装入广口瓶中 C检查装置气密性 D关闭止水夹 E打开止水夹 F缓慢鼓入空气数分钟，再称干燥管质量 为 Wg G缓慢加入稀硫酸至不再产生气体为止 H缓缓鼓入空气数分钟 (1)正确的操作顺序是(填符号 )： C_E_D_G_F (2)步骤 F 中，要缓缓鼓入空气数分钟，鼓入空气的目的是_，装置甲的作用是 _，装置乙的作用是_ (3)计算溶液中 Na2CO3 的质量分数的计算式是 _ 111 111 (4)若去掉装置甲，测定结果会_，若去掉装置乙，测定结果会 _( 填“偏大”、 “偏小”或“无影响 ”) 、我国化学侯德榜（右图）改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下： (1) 上述生产纯碱的方法称 ，副产品的一种用途为 。 (2) 沉淀池中发生的化学反应方程式是 。 (3) 写出上述流程中 X 物质的分子式 。 (4) 使原料氯化钠的利用率从 70%提高到 90%以上，主要是设计了 （填上述流程中 的编号）的循环。从沉淀池中取出沉淀的操作是 。 (5)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加 。 (6) 向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有 。 (a) 增大 NH4+的浓度，使 NH4Cl 更多地析出 (b) 使 NaHCO3 更多地析出 (c) 使 NaHCO3 转化为 Na2CO3，提高析出的 NH4Cl 纯度 、根据侯德榜制碱法原理并参考下表的数据，实验室制备纯碱 Na2CO3 的主要步骤是： 将配制好的饱和 NaCl 溶液倒入烧杯中加热，控制温度在 3035，搅拌下分批加入研细 的 NH4HCO3 固体，加料完毕后，继续保温 30 分钟，静置、过滤得 NaHCO3 晶体。用少量 蒸馏水洗涤除去杂质，抽干后，转入蒸发皿中，灼烧 2 小时，制得 Na2CO3 固体。 四种盐在不同温度下的溶解度（g/100g 水）表 0 10 20 30 40 50 60 100 NaCl 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 39.8 NH4HCO3 11.9 15.8 21.0 27.0 NaHCO3 6.9 8.1 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.3 77.3 35 NH4HCO3 会有分解 请回答： （1）反应温度控制在 3035，是因为若高于 35，则 ，若 低于 30，则 ；为控制此温度范围，采取的加热方法为 。 （2）加料完毕后，继续保温 30 分钟，目的是 。静置后只 CO2 Na2CO3 X 食盐水 循环 II 循环 I 母液 (提取副产品) 煅烧炉合成氨厂 沉淀池 NH3 NH3 温度 溶解度盐 111 111 析出 NaHCO3 晶体的原因是 。用蒸馏水洗涤 NaHCO3 晶体的目的是除去 杂质（以化学式表示）。 （3）过滤所得的母液中含有 （以化学式表示），需加入 ，并作进一步处理，使 NaCl 溶液循环使用，同时可回收 NH4Cl。 （4）测试纯碱产品中 NaHCO3 含量的方法是：准确称取纯碱样品 W g，放入锥形瓶中加蒸 馏水溶解，加 12 滴酚酞指示剂，用物质的量浓度为 c(mol/L)的 HCl 溶液滴定至溶液由红 色到无色（指示 CO32 H HCO 3 反应的终点），所用 HCl 溶液体积为 V1 mL，再加 12 滴甲基橙指示剂，继续用 HCl 溶液滴定至溶液由黄变橙，所用 HCl 溶液总体积为 V2 mL。写出纯碱样品中 NaHCO3 质量分数的计算式：NaHCO 3（） 、下图中能验证氯化钠溶液（含酚酞）电解产物的装置是 、航天飞行器座舱内空气更新过程如图所示： （1）是 CO2 和 H2 的反应装置，该反应的化学方程式 （2）从装置，可看出，O 2 的来源是 CO2 和 H2O，宇航员每天消耗 28mol O2，呼 出 23 mol CO2，则宇航员每天呼出的气体中含 H2O mol。 （3）以下是另一种将 CO2 转化为 O2 的实验设想 其中，由 MgCl26H2O 制取无水 MgCl2 的部分装置（铁架台、酒精灯已略）如下： 上图中，装置 a 由 、 、双孔塞和导管组成 循环物质甲的名称是 制取无水氯化镁必须在氯化氢存在的条件下进行，原因是 装置 b 中填充的物质可能是 （填入编号） c.硅胶 f.碱石灰 g. 无水氯化钙 h.浓硫酸 设计 d 装置要注意防止倒吸，请在方框中画出 d 装置的简图，并要求与装置 c 的出口处 相连（铁架台不必画出）。 111 111 、I. 合成氨工业对化学的国防工业具有重要意义。写出氨的两种重要用途 。 II. 实验室制备氨气，下列方法中适宜选用的是 。 固态氯化铵加热分解 固体氢氧化钠中滴加浓氨水 氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热 固态氯化铵与氢氧化钙混合加热 III. 为了在实验室利用工业原料制备少量氨气，有人设计了如下装置（图中夹持装置均已 略去）。 实验操作 检查实验装置的气密性后，关闭弹簧夹 a、b、c、d、e。在 A 中加入锌粒，向长 颈漏斗注入一定量稀硫酸。打开弹簧夹 c、d、e，则 A 中有氢气发生。在 F 出口处收集氢 气并检验其纯度。 关闭弹簧夹 c，取下截去底部的细口瓶 C，打开弹簧夹 a，将氢气经导管 B 验纯后 点燃，然后立即罩上无底细口瓶 C，塞紧瓶塞，如图所示。氢气继续在瓶内燃烧，几分钟 后火焰熄灭。 用酒精灯加热反应管 E，继续通氢气，待无底细口瓶 C 内水位下降到液面保持不 变时，打开弹簧夹 b，无底细口瓶 C 内气体经 D 进入反应管 E，片刻后 F 中的溶液变红。 回答下列问题： （1）检验氢气纯度的目的是 。 （2）C 瓶内水位下降到液面保持不变时， A 装置内发生的现象是 ，防 止了实验装置中压强过大。此时再打开弹簧夹 b 的原因是 ，C 瓶内气 体的成份是 。 111 111 （3）在步骤中，先加热铁触媒的原因是 。反应管 E 中发生反应的化学方 程式是 。 、联合制碱法中关键的一步是把 NH4Cl 从几乎饱和的 NaHCO3 溶液中分离出来，为此 根 据 NaCl 和 NH4Cl 溶解度的差异，向混合溶液中 通 入某种气体，同时加入磨细的食盐，可析出不夹 带 NaHCO3 的 NH4Cl.NaCl 和 NH4Cl 共同存在时的 溶 解度曲线如图所示，以下操作正确的是 第二单元 氯碱工业 知识回顾 1. 粗盐中含有钙离子、镁离子、硫酸根离子应该如何除去？ 2. 电解硫酸铜、氯化钠、氯化铜、氢氧化钠的电极反应以及总反应如何书写？阴极的放 电顺序为？阳极的放电顺序为？ 3. 电解饱和食盐水时可能存在的副反应有哪些？ 知识学习 完成活动与探究食盐思考 1. 该装置的阴极区与阳极区分别的位置如何？阴阳极材料是否可以交换？ 2. 如何检验阳极产物？如何检验阴极产物？，本装置如何避免副反应发生？ 3. 观察图石棉隔膜电解食盐水装置，分析其工作原理，阅读相应内容，思考该装 置的缺点是什么？ 4. 利用上述方法电解食盐水时必须要进行粗盐的提纯原因是什么？，如何进行粗盐的提 纯？请写出食盐的步骤，指出步骤的关键？ 5. 分析离子膜法电解槽的工作原理，其与隔膜法的不同有几点？改进在那里？ 通入气体 温度控制 （A） （B） （C） （D） CO2 CO2 NH3 NH3 3040 010 3040 010 111 111 6. 法拉第定律的内容是什么？ 习题巩固： 1. 离子膜法制烧碱示意图如右图所示，有关说法正确的是 A、a 口进水 B、b 口进精制饱和食盐水 C、c 口出的是 Cl是由 b 口进入的 D、d 口出的是 H2 2. 从 H+、Na +、Cu 2+、Cl -、OH -、SO 42-六种离子中恰当地组成电解质，按下列要求进行 电解. 以碳棒为电极，使电解质质量减小，水量不变进行电解，则采用的电解质是 以碳棒为电极，使电解质质量不变，水量减小进行电解，则采用的电解质是 以碳棒为电极，使电解质和水都减少且溶液的 PH 值降低；则采用的电解质是 3. 氯碱厂电解饱和食盐水制取 NaOH 的工艺流程示意图如下： 依据上图，完成下列填空： （1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为 ，与电源负极相连的电极附近，溶液 pH 值 （选 填：不变升高或下降） （2）工业食盐含 Ca2+Mg 2+等杂质。精制过程发生反应的离子方程式为 ， （3）如果粗盐中 SO 含量较高，必须添加钡式剂除去 SO ，该钡试剂可以是 24 24 （选填 abc ，多选扣分） ABa(OH) 2 BBa(NO 3)2 CBaCl 2 (4)为有效除去 Ca2+Mg 2+SO ，加入试剂的合理顺序为 （选填 a，b，c 多24 选扣分） A先加 NaOH，后加 Na2CO3，再加钡试剂 B先加 NaOH，后加钡试剂，再加 Na2CO3 C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 （填写操作名称）除去 NaCl 化 盐 精 制 电 解 脱 盐 粗盐 H 2O NaOH Na2CO3 Cl2 H2 50%NaOH 溶液 沉渣 NaCl 晶体 10%NaOH 16%NaCl 溶 液 111 111 （6）在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止 Cl2 与 NaOH 反应； 采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl 2 与 NaOH 充分接触，产物仅是 NaClO 和 H2，相应 的化学方程式为 4. 某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通 电时，为使 Cl2 被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则 对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是 Aa 为正极，b 为负极；NaClO 和 NaClBa 为负极，b 为正极；NaClO 和 NaCl Ca 为阳极，b 为阴极；HClO 和 NaCl Da 为阴极， b 为阳极；HClO 和 NaCl 5. 如图所示装置中，a、b 都是惰性电极，通电一段时间后，b 极附近溶液呈蓝色。下列 说法中正确的是 Ax 是正极，y 是负极 Bx 是负极，y 是正极 Ca 极和 Pt 都有气泡产生 DCuSO 4 溶液 PH 值保持不变，U 形管溶液 PH 值增大。 6. 如图 84，当阴极增重 2.16g 时，下列判断正确的是 AAgNO 3=0.08molL B阳极产生 112mL 气体( 标况) C有 1.2041023 个电子转移 D反应中有 0.02mol 物质被氧化 7. 取 500mL 4.84 mol/L 的食盐水(=1.18g/mL)，以石墨做电极电解，在标准状况下，阳 极上放出 5600mL 气体。若电解前后溶液的体积变化忽略不计，求： （1）电解后溶液的 PH 值约是多少？（2）电解后食盐的物质的量浓度是多大？ 第三单元硫酸工业及铝的冶炼 知识回顾 1. 写出接触法制硫酸的化学原理 2. 思考加快固体和气体反应速率的方法？思考可以使二氧化硫充分转化成三氧化硫的方 法 3. 在合成氨气的实验中如何选择反应的条件？如何充分利用能量 4. 请列举冶炼金属的工业方法？从原理上指出钠、镁、铝、铁、铜、银、金的冶炼方法， 方法选择的依据是什么？ 知识学习 1. 工业制硫酸的三原理对应的三设备是什么？三原理是如何指导三设备的设计的？三设 备的设计哪些方面考虑了速率因素？哪些方面考虑了平衡因素？哪些方面考虑了工业 效益？ xyC Pt ab电 源 CuSO溶 液 KI和 淀 粉 溶 液4 111 111 2. 为何进行二氧化硫气体的净化？为什么不直接使用水来吸收三氧化硫？二氧化硫中含 有三氧化硫如何除去？硫酸为什么不氧化还原性较强的二氧化硫？ 3. 如何治理工业三废？ 习题巩固： 1. 在硫酸工业生产中，为了有利于 SO2 的转化，且能充分利用热 能，采用了中间有热交换器的接触室(见下图。按此密闭体系中 气体的流向，则在 A 处流出的气体为 A SO2 B SO3，O 2 C SO2， O2 DSO 2， SO3 2. 硫铁矿高温下空气氧化产生二氧化硫： 4FeS211O 28SO 22Fe 2O3 设空气中 N2、O 2 的含量分别为 0.800 和 0.200（体积分数，以下气体含量均用体积分数表示） ，试完成下列各题： （1）1.00mol FeS 2 完全氧化，需要空气的体积（标准状况）为 L （2）55L 空气和足量 FeS2 完全反应后，气体体积（同温同压）变为 L （3）用空气氧化 FeS2 产生的气体混合物中，O 2 的含量为 0.0800，计算 SO2 的含量。 （4）设 FeS2 氧化产生的气体混合物为 100L，其中 O2 为 aL，SO 2 为 bL。 写出 a 和 b 的关系式 在右图中画出 a 和 b 的关系曲线（FeS 2 氧化时，空气过量 20%） 说明：为方便作图，纵坐标用 13b 表示 3. 工业上测量 SO2、N 2、O 2 混合气体中 SO2 含量的装置如下图；反应管中装有碘的淀粉 溶液。SO 2 和 I2 发生的反应为（N 2、O 2 不与 I2 反应）：SO 2I 22H 2OH 2SO42HI （1）混合气体进入反应管后，量气管内增加的水的体积等于 的体积（填写气体 的分子式） 。 （2）反应管内溶液蓝色消失卮，没有及时停止通气，则测得的 SO2 含量 （选填： 111 111 偏高，偏低，不受影响） 。 （3）反应管内的碘的淀粉溶液也可以用 代替（填写物质名称） 。 （4）若碘溶液体积为 VamL ，浓度为 C molL1 ，N 2 与 O2 的体积为 VbmL（已折算 为标准状况下的体积） 。用 C、V a、V b 表示 SO2 的体积百分含量为： 。 （5）将上述装置改为简易实验装置，除导管外，还需选用的仪器为 （选 下列仪器的编号） 。 a烧杯 b试管 c广口瓶 d容量瓶 e量筒 f单孔塞 g双孔塞 4. （1）用含硫 48%的硫铁矿为原料，用接触法制硫酸，如果原料的利用率为 96%，硫 酸的产率为 90%30t 硫铁矿能生产 98%的硫酸多少吨？ （2）用含 FeS290%的硫铁矿为原料，用接触法制硫酸，如果原料的利用率为 96%， 硫酸的产率为 90%30t 硫铁矿能生产 98%的硫酸多少吨？ （3）用接触法制硫酸时，在吸收塔中用 98%的浓硫酸 1000g 来吸收 SO3，生成 H2SO4SO3，然后再稀释成 98%的浓硫酸，可得 98%的硫酸多少克？ 5. 在工业制取硫酸时，混合气体的组成是 SO2 占 7%，O 2 占 11%，N 2 占 82%。将 100 体 积的混合气体通入接触室反应后，在恢复到原来的温度和压强后导出气体的体积变为 97.2 体积，则 SO2 的转化率为 A、40% B、60% C、80% D、90% 6. 在氧气中充分煅烧 1g 铁和硫组成的化合物，使其中的硫全部转化为 SO3 气体，然后又 全部转化为硫酸，这些硫酸恰好被 60mL0.5molL-1 的 NaOH 溶液完全中和，则原化合 物中硫的质量分数为 A、48% B、44% C、34% D、42.8% 第四单元 铝的冶炼 知识学习 1. 请以线图的方式表示利用铝土矿（含杂质 Fe2O3、SiO 2）提纯得到三氧化二铝，并写出 反应方程式 2. 电解氯化钠得到金属钠，电解氯化镁得到金属镁，为何不电解其氧化物得到对应金属？ 为什么不能电解氯化铝得到金属铝，直接电解氧化铝得到金属铝的困难何在？科学家 是如何解决这一难题的？解决该难题的意义何在？ 111 111 3. 观察图 2-16 解释装置如此设计的意图，预测在生产中可能存在的问题是什么？ 习题巩固 1. 冶炼金属一般有下列方法：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。 （1）请对下表中的金属冶炼方法进行分析，从上述四种方法中选择相应的序号填入表中空 格： 火烧孔雀石炼铜 湿法炼铜 铝热法炼铬 从光卤石中炼镁 火烧孔雀石炼铜所发生反应的化学方程式（写主要的两个）：_ 、_。 （2）请再举出使用上述方法冶炼金属的例子各一个（用化学方程式表示）： _ 、_ 、 _ 。 2. 下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是 （A） （B） （C） （D ） 3. 冰晶石在冶炼铝的过程中的作用是 A 催化剂 B 助熔剂 C 氧化剂 D 还原剂 4. 下列关于铝的冶炼的说法正确的是 A 用石墨作阳极，阳极因高温与氧气反应而不断减少，因此要不断更换阳极 B 用石墨作阴极，利用了石墨的稳定性 C 不能用电解氯化铝来得到金属铝，是因为氯化铝的熔点高 D 冰晶石的加入，有利于降低能耗，降低冶炼成本。 5. Fe 是地壳中含量很丰富的元素，也是生物体所必需的元素。 自然界中铁矿石主要有赤铁矿和磁铁矿。金属铁是在高炉中冶炼的，高炉炼铁除了加 入铁矿石外，还需加入焦炭和石灰石。请填空： 写出磁铁矿主要成分的化学式：_。 写出赤铁矿还原成铁的化学方程式：_。 写出焦炭在高炉中所参与反应的两个化学方程式：_。 写出 CaCO3 所参与反应的两个化学方程式：_。 6. （1）用铝热反应把 V2O5 中的 V 还原出来，每还原得到 1 mol V 则被氧化的铝的物质 的量是_mol，反应方程式_ 。 （2）利用铝热反应原理，将铝粉、石墨和二氧化钛按一定的比例混合置于金属表面上， 111 111 在高温下煅烧可制得耐热物质 TiC。试进一步写出反应的方程式： _。 （用双线桥分析电子得失） 7. 某课外活动小组加热炭粉（过量）和氧化铜的混合物。再用图 119 装置，对获得的 铜粉（含炭）样品进行实验。图中铁架台等装置已略去。请你帮助他们完成下列报告。 图 119 (1) 实验目的：_ (2) 实验用品：仪器：天平、分液漏斗、锥形瓶、硬质玻璃管、干燥管、酒精灯、洗气瓶 等 药品：红褐色（含炭）样品、过氧化氢溶液、二氧化锰、碱石灰、浓硫酸等 (3) 实验内容： (4) 计算：样品中铜的质量分数_（用含 、 1、 2 的代数式表示） (5) 问题和讨论： 实验完成后，老师评议说：按上述实验设计，即便 C 中反应完全，D 中吸收完全，也 不会得出正确的结果。经讨论，有同学提出在 B 与 C 之间加入一个装置。再次实验后， 得到了较正确的结果。那么，原来实验所测得的铜的质量分数偏小的原因可能是 _ 。在 B 与 C 之间加入的装置可以是_ ，其中盛放的药 品是_。 8. 铁是自然界里分布最广的金属元素之一，在地壳中的质量约占 5%左右。铁矿石的种 类很多，重要的有磁铁矿石（主要成分是 Fe3O4） 、赤铁矿石（主要成分是 Fe2O3）等。 （1）写出用赤铁矿炼铁的主要化学反应方程式：_。 （2）红热的铁能跟水蒸气起反应，有一种产物是可燃气体，则其化学反应方程式为： _。在常温下，铁跟水不起反应。但是，在水和空气里的氧气及二 氧化碳等的共同作用下，铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢 铁产量的四分之一。刷油漆是重要的防腐蚀措施之一，油漆防腐蚀的主要原理是 _ 。 （3）铁元素是人体的重要营养元素，举一例说明铁元素在人体中的重要作用 _。 111 111 专题三 让有机反应为人类造福 课标要求 1. 通过实例了解精细化工产品的生产原理、简单流程、原料和产品。 2. 举例说明化学工业和化学过程工业的特点。 活动和探究建议 1. 实验：纺织品的漂白、染色。 2. 参观当地的精细化工企业（或者观看有关的影像片、收集有关的资料），讨论精细化 工发展的前景和可能存在的问题。 3. 参观调查：化学在农林产品深加工（例如用淀粉制取酒精或高吸水材料，果脯的制作 加工等）中的应用。 教学内容增减建议 1、 以有机药物制备为基础，复习有机化学基础中的合成思想，使学生建立全面的有 机合成的方法； 2、 洗涤剂单元基本是原硬脂酸钠的去污原理，只作简化处理。 3、 纤维素的化学加工，在有机化学基础“糖类蛋白质”单元已做介绍，在此删去。 4、 建议本专题以全面复习有机合成的方法为主进行一定程度的有机综合复习。 课时建议 1. 第一单元 有机药物的制备学案3 课时 2. 第二单元 合成洗涤剂的生产1 课时 3. 第四单元 有机高分子合成2 课时 4. 知识梳理总结1 课时 第一单元 有机药物的制备学案 知识回顾 1、 工业合成时，应全面考虑的因素有哪些。 2、 工业上分别以石油为原料和以食物淀粉为原料合成乙酸乙酯的方法。 第一课时： 知识复习 （在此用一节课时间将有机化学中的基本反应与合成方法进行回顾与复习。） 一、 有机合成的常用方法：（分别以代表物质用方程式表示下列过程，注意反应的条 件） 1、 官能团的引入 （1） 引入羟基（-OH）： 烯烃与水加成 醛（酮）与氢气加成 卤代烃碱性水解 酯的水解 格氏试剂与醛、酮反应 111 111 （2） 引入卤原子（-X）： 烷烃与 X2 取代 不饱和烃（烯、炔）与 HX 或 X2 加成 醇与 HX 取代等 芳香烃取代 （3） 引入 C=O 双键： 醇的氧化 烯的氧化 炔加成 H2O （4） 引入 C=C 双键： 烷烃裂解 炔烃加成 某些醇或卤代烃的消去 C=C 某些卤代烃的消去 C=C （5） 引入羧基： 醛氧化 酯水解 某些芳香烃的支链氧化 格氏试剂与 CO2 2、 官能团的消除 （1） 通过加成消除不饱和键 （2） 通过消去或氧化、酯化等消除羟基（-OH） （3） 通过加成或氧化等消除醛基（-CHO） 3、 官能团间的衍变 根据合成需要（有时题目信息中会明示某些衍变途径） ，可 进行有机物的官能团衍变，以使中间产物递进。常见有三种方式： （1） 利用官能团的衍生关系进行衍变，如伯醇 醛 羧酸。 O O （2） 通过某种化学途径使一个官能团变为两个，如 CH3CH2OH CH2=CH2 ClCH2CH2Cl HOCH2CH2OH。 消 去 -H2O 加 成 Cl2 水 解 111 111 （3） 通过某种手段改变官能团的位置。 4、 增长碳链的方法： （1） 获得高分子化合物 加聚： C=C 或 C=C-C=C CC 缩聚： 由苯酚与甲醛缩聚 乙二醇与乙二酸类缩聚 HO-CH2-COOH 类缩聚 氨基酸类缩聚 （2） 由 制乙苯或异丙苯 与乙烯 与丙烯 （3） 格氏试剂法： RMgCl+RClRR RMgCl+R HR H R C| O C| OH RMgCl+O=C=OR -OH C| O （4） 酯化反应、加成。 （5） 其它一般会以信息形式给出，常见方式为有机物与 HCN 反应以及不饱和化合物间 的加成、聚合等。 5、 减少碳链的反应：某些烃（如苯的同系物，烯烃）的氧化， （1） 水解反应：酯的水解，糖类、蛋白质的水解； （2） 裂化和裂解反应； （3） 氧化反应：燃烧，某些烃（如苯的同系物，烯烃）的氧化（信息题）； （4） 羧酸盐脱羧反应（信息题）。 6、 成环反应： （1） 加成成环：不饱和烃小分子加成（信息题）； （2） 二元醇分子间或分子内脱水成环 （3） 二元醇和二元酸酯化成环； （4） 羟基酸、氨基酸通过分子内或分子间脱去小分子的成环。 111 111 第一课时： 新知识学习 1. 以氯苯为原料合成阿司匹林 +H2O +HCl Cl OH +CO2 （水杨酸） H催 化 剂 OHC +(CH3CO)2O +CH3COOH。 OHC 硫 酸 OHCH3 醋酸酐 乙酰水杨酸 醋酸 2. 有机药物制备的一般过程： 通过结构分析确定分子结构根据分子结构研究物质的合成路线通过具体的化学合 成实验探究合成每一种中间产物的生成条件选择最经济的手段制备出目标产物。 （合成过程中要防止产生对环境有害的副产物或废弃物）。 知识巩固 1. 由电石（CaC 2）、食盐水合成聚氯乙稀。 2. 由乙醇及无机试剂合成乙二醇。 3. 工业上分别以石油为原料和以食物淀粉为原料合成乙酸乙酯的方法。 4. 以乙烯为原料合成 CH2O 5. 以电石为原料合成乙酸乙酯。 6. 以丁烷为原料合成 CH2OH2 7. 以甲苯、丙稀为原料合成 CH23CHO 8. CHCH 为原料合成 2=CH n CHCH （ ） CH| Cl HCl 2=CH n 引 发 剂 CH| Cl 此过程中涉及到的反应类型有 9. CH2=CH2 为原料合成 CH2=CHCOOH 111 111 CH2=CH2 CH3CH2OH CH3CHO CH3 OH () () () CH| CN H2O，H+ CH3 COOH CH2=CHCOOH 反应过程涉及到的类型有 CH| OH () 10. CH3 CH3 为原料制取 CH3 CH3 C=| CH3 C| CH3 CH| OH CH3 CH3 （ ） CH3 CH3 C=| CH3 C| CH3 KMnO4 () CH| OH 11. CH3CHO 和 HCHO 为原料合成 CH2=CHCHO CH3CHO+HCHO （ ） CH2=CHCHO OH- () 反应过程涉及到的类型有 12. 由乙烯和其它无机原料合成环状化合物 E，请在下列方框内填入合适的化合物的结构 简式。 3. 学习小结： 通过对以上有机合成过程的分析，同学们思考原料和目标产物在结构上发生了哪些变 化？有机合成中合成路线的合理设计的关键是什么？ 本节总结： 有机合成设计的基本内容是由目标分子经骨架和官能团的转化得到合成元或中间体。 转化是依据已知或可靠的反应而进行的，由此可倒推至目标分子所需的起始原料，此过程 正好与合成相反，因此也称为反合成。 同一目标分子可以进行多途径的反合成分析，因此可推导出不同的合成路线和起