高中化学专题4化学科学与人类文明第1单元化学是认识和创造物质的科学教学案苏教版必修2文档格式.docx
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①电解质电离时产生的阳离子全是氢离子的化合物是酸。
②电解质电离时产生的阴离子全是氢氧根离子的化合物是碱。
(3)酸碱质子理论:
①凡能给出质子(H+)的物质都是酸。
②凡能接受质子的物质都是碱。
③若某物质既能给出质子又能接受质子,可称为酸碱两性物质。
(4)NaHCO3===Na++HCO,HCO+H+===H2O+CO2↑,HCO+OH-===H2O+CO,故根据酸碱质子理论可知HCO可以被称为酸碱两性物质。
3.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
①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。
②金属冶炼的实质:
金属离子金属单质,即Mn++ne-===M。
(3)金属的冶炼方法
答案 2HgO2Hg+O2↑ 2Ag2O4Ag+O2↑
2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3
Fe+CuSO4,FeSO4+Cu Cu2S+O22Cu+SO2
(4)金属冶炼的一般步骤
答案 富集 冶炼 精炼
1.冶炼方法的总规律
金属活动性顺序表中,金属的位置越靠后,越容易被还原,用一般的热分解法就能使金属还原;
活动性居中或不太活泼的用热还原法;
金属的位置越靠前,越难被还原,往往采用电解法使金属从矿石中还原出来。
2.金属活动性与冶炼方法的关系
金属单质还原性、失电子能力依次减弱
金属阳离子氧化性、得电子能力依次增强
1.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
答案 C
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。
2.冶炼金属常用以下几种方法:
①以C、CO或H2作还原剂还原 ②利用比较活泼金属Na、Mg等还原 ③利用铝热反应原理还原 ④电解法 ⑤热分解法
下列金属各采用哪种方法还原最佳。
(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属______。
(2)Na、Mg、Al等活泼或较活金属______。
(3)Hg、Ag等不活泼金属______。
(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属______。
(5)K、Rb、Cs、Ti等金属通常还原方法是______。
答案
(1)①
(2)④ (3)⑤ (4)③ (5)②
解析 选择的方法应以节约原料和降低成本为标准,同时有较高的产率,并易分离。
根据每种金属的特点应选择最佳方案。
其中(5)K、Rb、Cs、Ti等利用的原理比较特别,不是用活泼金属置换不活泼金属,而是平衡的原理,如Na+KClNaCl+K,抽离钾蒸气此反应得以继续进行。
而Ti是用Na来置换的:
4Na+TiCl44NaCl+Ti或用Mg来置换:
2Mg+TiCl42MgCl2+Ti。
易错提醒
(1)金属冶炼方法并不是唯一的,如铜的冶炼方法有湿法、火法,并不一定是热还原法。
(2)金属冶炼方法的选择,还应该注意金属元素在自然界中的存在形式。
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+、Cl-
Na+、Cl-、H+、OH-、H2O
阳极上的变化
及其反应式
Cl-失去电子被氧化,放出氯气:
2Cl--2e-===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:
Na++e-===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:
2H++2e-===H2↑
电解产物
Na、Cl2
NaOH、H2、Cl2
总反应的离
子方程式
2Na++2Cl-2Na+Cl2↑
2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-
2.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N2+3H22NH3。
(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。
化学对人类的重要性
(1)人类不仅要不断开发利用自然资源,还要制造、合成有特定性能的新物质,而化学则是人类创造新物质的工具。
(2)化学科学发展在化学合成技术上所取得的巨大成就,使化学科研工作人工合成或从自然界分离出了更多的物质,以满足人类的需要,这是化学对人类文明的重大贡献之一。
3.20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。
4.下列化工生产原理错误的是( )
①可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠 ②可以将钠加入到氯化镁饱和溶液中制取镁 ③用电解法冶炼铝时,原料是氯化铝 ④炼铁高炉中所发生的反应都是放热的,故无需加热
A.②③B.①③C.①②③D.②③④
答案 D
解析 钠可以和氯化镁饱和溶液中的水反应,故不能将镁置换出来;
电解法冶炼铝所用的原料为氧化铝;
炼铁高炉中所发生的反应CO2+C2CO属于吸热反应。
知识拓展
高炉炼铁所涉及的主要反应为C+O2CO2,CO2+C2CO,3CO+Fe2O32Fe+3CO2,反应过程中真正还原Fe2O3的是CO而不是C,反应过程中既被氧化又被还原的元素是碳。
1.要使3.2g氧化铁完全还原,事先应准备的CO在标准状况下的体积为( )
A.1344mLB.672mL
C.大于1344mLD.小于672mL
解析 根据Fe2O3+3CO2Fe+3CO2计算出所需CO体积的理论值为1344mL,而实验开始时,需先通入CO排尽玻璃管中的空气,实验结束时,停止加热后,还需继续通入CO至试管冷却,以防还原出来的铁被氧化,另外,还应考虑到通入的CO不可能全部参加反应,故应大于1344mL。
2.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,1molFe3O4被CO还原成Fe,转移9mole-
D.铝热法还原铁的反应中,放出的热量能使铁熔化
解析 C项,应转移8mole-。
3.下列说法不正确的是( )
A.有些活泼金属如铝可作热还原法的还原剂
B.用电解熔融NaCl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.回收废旧金属可以重新制成金属或它们的化合物
解析 铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属,如2Al+Fe2O32Fe+Al2O3;
金属钠是用电解熔融的NaCl的方法制取;
铝是活泼金属,很难用还原剂把它还原出来;
回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物。
4.根据酸碱电离理论,判断下列化合物属于酸的是( )
①HCl ②NaHSO4 ③CH3COOH ④Na2CO3⑤Al(OH)3 ⑥NaOH
A.①②③B.④⑤⑥C.①③D.②③
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。
5.
(1)下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是________。
A.2HgO2Hg+O2↑
B.Fe3O4+4CO3Fe+4CO2
C.2MgO2Mg+O2↑
D.2Ag2O4Ag+O2↑
(2)简要说明不符合工业实际的原因:
_________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
(1)C
(2)MgO熔点高,电解耗能大,实际工业生产中采用电解熔融态的MgCl2冶炼镁
解析 C项中MgO的熔点很高,因而电解熔融态的MgO需要消耗很多的能量。
现实工业生产中冶炼镁用电解熔融态的MgCl2。
[基础过关]
题组一 金属的冶炼
1.我国古代炼丹家魏伯阳所著《周易参同契》是世界上现存最早的一部炼丹专著。
书中描写到:
“金入于猛火,色不夺精光。
”这句话的意思是指黄金的性质在强热条件下( )
A.活泼B.稳定
C.易氧化D.易还原
答案 B
解析 金的性质稳定,在强热条件下也不反应。
2.下列说法错误的是( )
A.对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用
B.提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步
C.活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液
D.热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等
解析 活泼金属的冶炼是电解其熔融盐(如MgCl2、NaCl等)或熔融氧化物(如Al2O3等)制得的,电解其盐溶液得不到金属单质,C错误。
3.工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法。
你认为选择方法的主要依据是( )
A.金属在自然界的存在形式
B.金属元素在地壳中的含量
C.金属熔点高低
D.金属阳离子得电子的能力
解析 冶炼金属选择方法是根据金属的活动性,金属冶炼是金属阳离子得电子的过程,即金属冶炼方法与金属阳离子得电子能力有关。
4.冶炼金属一般有下列四种方法:
①焦炭法 ②水煤气(或氢气,或一氧化碳)法 ③活泼金属置换法 ④电解法。
四种方法在工业上均有应用。
古代有(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜;
(Ⅱ)湿法炼铜;
现代有(Ⅲ)铝热法炼
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