[引入]物质是由什么构成的?
第一章 打开原子世界的大门
§1-1从葡萄干面包模型到原子结构的行星模型 一、从古典原子论到葡萄干面包原子模型 1、古典原子论
[问题](1)古人对物质的构成有怎样的观点?
(2)从现代观点看,古代的原子学说也是很有道理的,但为什么不能成为一个完整的
理论?
2、道尔顿的原子学说
[问题]道尔顿的原子学说为近代化学发展奠定了基础,从现代化学理论分析道尔顿的原子结
构观点是否合理?
3、葡萄干面包原子模型
——指出原子是可分的,是有结构的。 二、从X射线的发现到元素放射性的发现 1、X射线的发现 2、元素放射性的发现 什么是元素的放射性现象?
贝克勒尔发现元素放射性的科学研究方法称为什么方法? 3、α、β和γ射线的发现
⑴一部分辐射偏向连接电源负极的极板~带正电荷的微粒~α辐射~α粒子是He2+ ⑵另一部分辐射偏向连接电源正极的极板~带负电荷的微粒~β辐射~β射线是电子流
1
⑶第3种辐射~不带电荷~γ射线~波长很短的电磁波 结论:原子是可分的,并且具有复杂的结构。 三、原子结构的行星模型
α粒子轰击金箔即α粒子的散射实验 现象1:绝大部分α粒子都穿过了金箔 说明:原子是中空的
现象2:极少数α粒子穿过金箔时发生了偏转,个别α粒子偏转了180°,弹了回来。 说明:原子中存在一个体积很小,正电荷集中,质量很大的核。 原子结构的行星模型
——澄清了人们长期以来对原子结构的错误认识,为以后原子结构现代模型的提出打下了基础。
1、科学探索的一般过程
提出假设——设计实验——对照事实——再假设——再实验——再对照事实,循环往复。 2、汤姆生和卢瑟福向人们阐述原子结构时用了什么方法?
理科班作业: 查阅有关波尔在建立现代原子结构理论方面的资料,请说出他对原子结构理论的贡献。
§1-2考古断代 同位素和相对原子量 一、原子核
构成原子的微粒及其性质:课本P11/表格
关系式:(1)电性守恒:核电荷数=核内质子数=核外电子数=原子序数 (2)质量数=质子数+中子数 (A=Z+N) 元素符号角标意义:
3516
24±a A ZXcb ± 例题: 17Cl O 12Mg2+ 16S2- 17Cl2 [问题] 17Cl与 17Cl有何区别? 二、同位素
1、 定义:具有相同质子数而不同中子数的原子互称为同位素。 2、 性质:(1)同位素的化学性质基本相同
2
35373237(2)对存在等同位素的元素,不论这种元素是处于化合态还是游离态,各种同位素原子所占的百分比是不变的。 课本P11/表格
3、 发现:课本P9-10 4、 应用:课本P12 三、碳-14测定考古年代 1、 半衰期:课本P14
2、 碳-14测定考古年代的原理:课本P14 3、 年代的计算方法:CK=C0(1/2)x
CK—文物中C-14的浓度 C0—大气中C-14的浓度 x—半衰期个数 [问题](1)用碳-14进行考古断代有无条件限制?为何?课本P15 (2)同位素与同素异形体有何区别? 四、相对原子质量的求算
[问题](1)为何要使用相对原子质量?课本P13
(2)什么是相对原子质量?课本P14
1、同位素的相对原子质量
例题1: 17Cl的原子质量为5.8070³10g,求它的相对原子质量。 2、元素的(精确)平均相对原子质量(即元素的相对原子质量)
——该元素所含各同位素的相对原子质量按丰度(原子百分比)计算的平均值 例题2:根据下列实测数据计算氧的平均相对原子质量 同位素 丰度(%) 相对原子质量 O 99.759 15.995 O 0.037 16.991 O 0.204 17.991 3、元素的近似相对原子质量
利用例题2数据,求氧元素的近似相对原子质量 例题
353:氯元素在自然界有两种同位素 17Cl
37与 17Cl,它们的相对原子质量分别为
35371817
16
35-13
34.969和
36.966,氯元素的相对原子质量为35.453,求 17Cl与 17Cl的丰度。
3
[思考] 课本P14/思考与讨论 1
[课后练习]熟记1-20号元素的名称和符号
§1-3揭开原子核外电子运动的面纱 一、核外电子运动状态的描述 1、核外电子运动的特征
(1)电子是带负电荷的质量很小的微粒 (2)运动速度很快 (3)电子运动的空间很小
2、核外电子运动的形象化描述——电子云 课本P16
[问题]氢原子核外只有一个电子,如何形成电子云?课本P16/图1.18 二、结构示意图 1、原子结构示意图
要求掌握1-20号元素的原子结构示意图 2、离子 课本P19
常见的离子:课本P19/表格
增加:Ca2+ Al3+ Fe3+ NO3- PO43- CO32- S2- H+ H3O+
[思考] 课本P19/思考与讨论 1、2、3、 3、离子结构示意图
掌握以下离子的结构示意图:H+ Li+ Be2+ N3- O2- F- Na+
Mg2+ Al3+ S2- Cl- K+ Ca2+
三、探究原子核外电子排布的规律 1、电子层——电子运动的不同区域
电子层序数(n) 1 2 3 4 5 6 7 电子层符号 K L M N O P Q 电子能量 低 高 电子离核距离 近 远 课本P18/表1.1 增加:钾、钙的核外电子排布 根据表格总结核外电子分层排布的规律 2、核外电子层排布的规律
4
(1)电子按能量由低到高顺序排布,即先排入内层,再排入外层——能量最低原理 (2)第n电子层最多能容纳的电子数:2n2个
(3)最外层电子数不超过8个(K层为最外层时不超过2个),次外层不超过18个,倒数第三层不超过32个
(4)稀有气体元素原子的最外层有8e(He为2e)是相对稳定的结构
[问题](1)第三电子层最多可容纳18e,为何K、Ca原子的最后1、2个电子不排在M层上而
排在N层上?
(2)当一个电子层中有多个电子时,它们的能量是否均相等?
3、电子亚层
电子层序数(n) 1 2 3 4 „ 电子层符号 K L M N „ 电子亚层数 1 2 3 4 电子亚层符号 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 亚层含轨道数 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7 电子层含轨道数 1 4 9 16 [问题](1)此处的轨道是否象行星运行的轨道或火车运行的轨道?
(2)每个轨道最多可容纳几个电子?为何? (3)元素的性质由什么决定?
=8 稀有气体(例外:He 2e) 最外层电子数 ﹤4 金属(例外:Pb 4e Bi 5e) ﹥4 非金属(例外:B 3e C 4e) ∴最高正价=最外层电子数,负价=最高正价-8
4、 电子式 (1) 定义:课本P17 (2) 离子的电子式
*要求掌握1-20号元素的原子及相应简单离子的电子式 *注意最外层电子数为2、4、6个的电子式的写法 *注意阳离子和阴离子的电子式写法
例题:写出H O Na He Mg B Li+ F- O2- Ca2+ Al3+ P Ar的电子式 *5、电子排布式(理科班要求)
5
专题:物质的量
§1物质的量
[问题]1、曹冲如何称象?
2、如何用台称称出一粒芝麻的质量?
3、保持物质化学性质的微粒——分子有多大? 课本P13/探究活动 4、需用多少个微粒的集合体来进行称量? 5、这个微粒集合体的名称和单位又是什么?
一、物质的量
国际单位制(SI)的七个基本单位 物理量名称及符号 长度 L 质量 m 时间 t 电流 I 热力学温度 T 发光强度 Iv 物质的量 n 单位名称及符号 米 m 千克 kg 秒 s 安(培) A 开(尔文) K 坎(德尔) cd 摩尔 mol (1)科学上用0.012kg 12C所含的原子数作为衡量微粒的集合体;科学实验表明0.012kg 12C含有阿佛加德罗常数个原子;阿佛加德罗常数(符号:NA)约为6.02³1023 mol-1。
6
(2)把含有阿佛加德罗常数个微粒的集合体作为物质的量的单位——摩尔(mol)。 (1)所含的微粒数约为6.02³1023个 ∴当一个集合体 (2)含有阿佛加德罗常数(NA)个微粒
(3)所含的微粒数与0.012kg(12g)12C含有的原子数相同 则该数量称为一摩尔。
物质的量(n)——用来衡量物质含有NA个微粒的物理量,单位:摩尔(mol)。 例题:
1、1molFe原子约有( )个Fe原子。 2molSO42-离子含有( )个SO42-离子。
1.6molNO2分子含有( )个NO2分子,含有( )个原子。 2、1.806³1024个Ca2+离子=( )molCa2+。 1.204 ³1023个电子=( )mol电子。 [结论] ³NA
(1)n(物质的量) N(物质的微粒数) (mol) ÷NA (个) (2)物质的量之比 = 微粒数之比
3、1.084³1023个H2SO4分子=( )molH2SO4,其中含H+离子的物质的量为( )mol, nSO42-=( )mol,含有的H+离子个数与SO42-离子个数比为( )。 ∴化学式中微粒数之比也是它们的物质的量之比。 [思考]
方程式中各物质化学式前系数的物理意义是什么?以:
N2 + 3H2 → 2NH3 为例。
微粒数之比:1 3 2 各乘以NA: 1³NA 3³NA 2³NA 物质的量: 1mol 3mol 2mol
∴方程式中各物质化学式前系数既是各物质之间参加反应的微粒数之比,也是它们的物质的量之比。 [问题]
1、宏观物质采用摩尔(mol)这个单位吗?
∴摩尔(mol)只适用于分子、原子、离子、电子等微观粒子。
7
2、判断⑴1mol 氢。⑵0.4 molCO2。⑶3mol离子镁。这三种说法是否正确?
∴使用摩尔必须指明微粒的种类即它的名称或化学式,否则会含混不清。 [思考]
1、NA个12C原子的质量是多少克?12克 C的物质的量是多少? 2、6.02³1023个N-14原子的质量是多少克? 3、1molCO2有多少个CO2分子,其质量为多少?
∴1mol任何微粒或物质的质量,就是以克为单位,数值上与该微粒或物质的相对原子质量或式量相等。1mol物质的质量称为: 二、摩尔质量:一摩尔物质的质量
摩尔质量(M)(g/mol)= 质量(m)(g) ∴n(mol)= m(g) 物质的量(n)(mol) M(g/mol) 例题1:下列说法是否正确:
1、SO2的相对分子质量为64 g/mol。 2、HNO3的摩尔质量为63g。
∴摩尔质量在数值上等于相对原子质量或物质的式量,但摩尔质量有单位(g/mol),而相对原子质量或式量无单位。
宏观的质量与微观的微粒数之间的关系为: ³M ³NA
m n N (g) ÷M (mol) ÷NA (个)
即:宏观微观如邻邦,两大世界隔条江。什么用来做纽带,“摩尔”两岸架桥梁。 例题2:多少千克硝酸铵(NH4NO3)与15kg尿素[(NH2)2CO]所含的氮原子个数相等? 三、物质的量在化学方程式计算中的应用 根据方程式计算中应用物质的量是需注意: 1、化学方程式中的计量数之比的物理意义。
2、根据方程式计算的步骤:①设 ②写出方程式或关系式 ③列出量比与比例式 ④解的过程与结果 ⑤答
3、列出量比与比例式时,必须:上下单位一致,左右单位相当。 (g~mol~L 或 kg~kmol~m3)
例题1:等物质的量的高锰酸钾、氯酸钾和氧化汞受热分解后放出的氧气的质量比是多少?
12
8
例题2:0.9g某元素的单质与氯气反应后,质量增加了3.55g,这种元素是 。
A. Na B.Mg C.Al D.Fe
例题3、有CaO和NaOH混合物共13.6g,溶于水配成1000mL溶液,取出200mL,加入0.08mol
稀HNO3刚好呈中性。求原混合物中CaO的质量百分含量。
例题4、6.5g的Zn与足量的HCl(aq)反应,生成的H2与足够多的CuO反应能还原出多少物
质的量的Cu?若还原出的Cu的纯度为90%,则质量为多少?
§2气体摩尔体积
决定物质体积大小的因素:
1、构成这种物质的微粒数2、微粒的大小3、微粒之间的距离(平均) *固体(s)、液体(l)的体积
当微粒数相同时,决定于微粒的大小 微粒数,微粒的大小 *气体(g)的体积
当微粒数相同时,决定于微粒间的距离 微粒数,微粒间的距离 外界条件:压强(p)、温度(T) 一、气体摩尔体积(Vm):Vm=22.4L/mol
适用条件: ⑴标准状况(S.T.P):0℃,101.3KPa ⑵1mol的气体 ⑶体积近似为22.4L ∴物质的量(n)与气体体积(V)之间的关系为: S.T.P下: ³Vm (L/mol)
n (mol) V (L) ÷Vm (L/mol)
∴ V(L)= 22.4(L/mol) ³ n(mol)
【练习】是非题:
(1)1molH2的体积是约22.4L。
(2)1molO2的质量为16g,标况下它所占有的体积为22.4L。 (3)S.T.P下1molN2和1molH2O的分子数相同,所以体积也相同。 二、阿伏加德罗定律
内容:在相同状态(同温同压)下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。 注意:(1)使用范围:气体
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(2)四个相同:只要其中任何三个相同,第四个一定相同。
(3)气体摩尔体积(Vm)与阿伏加德罗定律的关系:Vm=22.4L/mol(0℃, 101KPa)是阿伏加德罗定律的特例。
例题1、下列各组物质中含分子数相同的是 ;含原子数相等的是 ;体积相同的是 。
(1)1g氢气和8g氧气。
(2) 1molHCl(g)和22.4LHBr(g)。 (3) S.T.P下的18g水和22.4LCO(g)。 (4)相同状况下,25.6gSO2和24gSO3气体。
(5)相同状况下,含有0.6mol氧原子的CO2和8.4gCO。 三、有关气体摩尔体积的计算
例题1、在标准状况下,0.05mol氯气的体积是多少?
例题2、计算在标准状况下,1L氯化氢气体的物质的量是多少?
例题3、在S.T.P下,测得1.92g某气体的体积为672mL。计算此气体的相对分子量.
M(g/mol)=22.4(L/mol)³ρ(g/L)
四、阿佛加德罗定律的应用
例题1、一个空的玻璃球,抽空内部空气,真空球质量为89.78g,装入氧气后质量为91.42g,
再将氧气抽出,改装同温同压时的气体X,此时质量为93.26g,求气体X的式量。
*(理想)气体状态方程式:pV=nRT 例题2:判断下列说法是否正确 :
(1)1mol某气体的体积为22.4L,该气体所处的状态不一定是标准状态。 (2)非标准状态下,1molO2的体积必定不是22.4L。
(3)A物质含有阿佛加德罗常数个微粒,A物质在标准状况下的体积为22.4L。 (4)在任何状况下,1molCO2和1molH2O所含的分子数和原子数相等。 *理想气体状态方程式的延伸关系: ☆设现有气体1和气体2:
1、同温同压时,体积比等于物质的量比,等于微粒数比。即 V∝n 2、同温同压时,摩尔质量比等于密度比。即 M∝ρ
D~气体1对气体2的相对密度 ∴M1 = D ² M2
例题3:实验测得某种气体对空气的相对密度为2.2,求此气体的相对分子量. 3、同温同体积时,压力比等于物质的量比。即 p∝n
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例题4、同温同压时,等质量的H2S(g)和CH4(g)相比较,下列叙述正确的是( )。 (A)密度之比为8:17 (B)体积比为8:17
(C)密度之比为17:8 (D)体积比为17:8 4、混合气体的平均摩尔质量(即平均式量)。
例题5、已知空气中O2和N2的体积分数分别为21%和79%,求空气的平均式量。 例题6、NH4HCO3在200℃时完全分解,求混合气体的平均分子量。 五、相同状态下气体体积或气体摩尔体积(Vm)在化学方程式计算中的应用
例题1、实验室制取六瓶氢气,每瓶200ml(标况下),理论上需要锌多少摩尔?需要消耗 20%硫酸多少克?
例题2、10LCO和CH4的混合气体,完全燃烧时用去8L氧气。这混合气体中CO和CH4的物
质的量比是多少?(气体体积均在相同条件下测定)
§3物质的量浓度 一、物质的量浓度(C)
1、定义:以单位体积溶液里所含溶质的物质的量表示溶液浓度的物理量,叫做溶质的物质
的量浓度。
物质的量浓度(mol/L)= 溶质的物质的量(mol) 即C(mol/L)= n(mol)
溶液的体积(L) V(L)
2、注意:(1)V—整个溶液的体积,常用单位:升(L)
(2)从一定浓度的溶液中取出溶液:浓度不变溶质量改变 (3)一定浓度的溶液浓缩或稀释:浓度改变溶质量不变
二、有关物质的量浓度的计算 1、有关物质的量浓度概念的计算
例题1、200mL 0.1mol/L Fe2(SO4)3溶液中,求:
(1)CFe3+= ? CSO42-= ? (2)nFe2(SO4)3= ? nFe3+= ?
例题2、配制0.5mol/L CuSO4(aq) 200mL,需(1)无水硫酸铜多少克? (2)胆矾多少克? 例题3、S.T.P 下用一充满氯化氢的烧瓶倒置于水中,使液体充满整个容器,则形成的盐酸的
物质的量浓度为多少?
2、质量百分比浓度(a%)与物质的量浓度(c)的比较和换算 (1)比较: 符号和单位 c(mol/L) a%(无单位)
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溶质的单位 mol g 溶液的数量和单位 1L 100g 计算公式
c = n/V a% = m质/m液³100%
例题4、S.T.P下,1体积水中溶解了500体积的氨气,所得氨水ρ=0.9g/cm3。求这种氨水
的质量百分比浓度和物质的量浓度。
(2)a% 与 c 的换算
例题5、求98%的H2SO4(aq)(ρ=1.84g/cm3)的c=?
例题6、已知75mL 2mol/L NaOH溶液的质量为80g,求此溶液的质量百分比浓度。 3、溶液的稀释 (1)用水稀释
例题7、4gNaOH溶于水配制成100mL的溶液,此溶液的物质的量浓度为 。取出10mL,此10mL溶液的物质的量浓度为 ,含有的NaOH为 mol。将10mL溶液再加水稀释至250mL,稀释后溶液的浓度为 mol/L、含有的NaOH为 g ,即 mol。
例题8、VmLAl2(SO4)3溶液中含mgAl3+,取出V/5mL,用水稀释到2VL,求稀释后溶液中
CSO42-= ?
[小结]
1、从原溶液中取出溶液,浓度不变,但溶质的质量和物质的量减小。 2、稀释溶液,溶液的浓度减小,但溶质的质量和物质的量不变:
m1 = m2 即 m液1³a1% = m液2³a2% n1 = n2 即 c1V1 = c2V2
例题9、配制50mL1 mol/LHCl(aq) ,需12mol/L浓HCl多少毫升?
例题10、把1体积98%的H2SO4(aq)(ρ=1.84g/mL)加入4体积水中,所得稀H2SO4(aq)的ρ
=1.22g/mL。求稀H2SO4的质量分数和物质的量浓度。
(2)同溶质、不同浓度的溶液的混合
解题关键:溶质的总量等于相混合的溶液中溶质的量之和。
m总= m1+m2+„ n总= n1+n2+„ ※ 但 V总≠ V1+V2+„
例题11、25mL98%的浓H2SO4(ρ=1.84g/mL)和多少毫升2mol/L的稀H2SO4混合,可配制成
200mL3mol/L的H2SO4溶液?
例题12、100mL0.3mol/L的Na2SO4和50mL0.2mol/LAl2(SO4)3溶液混合后,溶液中SO42-的
物质的量浓度为多少?
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[小结]若已知ρ,则体积不可相加,必须由V = m/ρ求得。
若不知ρ,则认为稀溶液的ρ≈1,体积可相加求得。
4、有关化学反应中浓度(c)的计算
例题13、在30g20%的NaOH溶液中加入30mL未知浓度的HCl(aq)恰好中和,求cHCl=? 例题14、在托盘天平的两托盘上分别放上质量相等的两只烧杯,各加入0.5mol/L的
H2SO4200mL,天平保持平衡,然后分别加入8g锌粉和8g镁粉,充分反应后,天平指针 。
A.偏向放锌粉的烧杯 B.偏向放镁粉的烧杯 C.没有偏向 D.无法确定
三、配制一定物质的量浓度的溶液 [原理]1、由固体→溶液
2、由浓溶液→稀溶液
*过程中溶质的物质的量、质量不变
[仪器]1、容量瓶
2、托盘天平(或量筒、移液管、滴定管) 3、烧杯 4、玻璃棒 5、胶头滴管
*可否配制任意体积的物质的量浓度溶液?如230mL0.1mol/L的Na2CO3(aq)
[检漏]使用容量瓶前,先检查瓶塞是否漏液 [配制过程]
1、计算:固体——溶质的质量 浓溶液——体积
Exp:配制250mL 0.2mol/L的Na2CO3(aq),需Na2CO3(s)多少克? *若改用石碱,需多少克?
Exp:怎样用37%、密度为1.19g/cm3的盐酸来配制250mL 1mol/L的稀盐酸? 2、取量:固体——称量 浓溶液——量取 3、溶解(或稀释)
*固体——溶解;浓溶液——稀释
*在烧杯中进行 *冷却至室温
4、转移(和洗涤):
*洗涤2—3次,洗涤液也注入容量瓶中 *移液时玻璃棒应内靠壁,而瓶口不靠
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5、定容: 6、摇匀: [常见误差分析]
1、用浓溶液配制稀溶液,量取液体(如量筒、移液管、滴定管) (1)量筒:量取后用蒸溜水洗涤,并将洗涤液移至容量瓶中。 (2)移液管:液体放出后将残液吹出。 这对测定的结果有何影响? 2、容量瓶洗净后未经干燥处理。 3、溶液注入容量瓶前没有冷却至室温。 4、转移时有少量溶液溅出或漏出。
5、未洗涤烧杯和玻璃棒,或洗涤液未转移到容量瓶中。
6、加水时不慎使液体的体积超过刻度线,则小心地用滴管吸去多余部分, 使凹液面与刻度线相切。
7、定容时仰视或俯视会造成什么后果? 8、称量时,砝码与称量物位置颠倒。
9、摇匀后立即观察,发现溶液未达到刻度线,马上用滴管加水到刻度线。 10、配制NaOH溶液时,取用已部分潮解的NaOH固体进行称量。 11、配制好的溶液是否能长期保存在容量瓶中?
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第二章 开发海水中的化学资源
§2-1以食盐为原料的化工产品
[引入]地球上已发现的百余种元素中,有80种以上的元素以盐的形式存在于海洋中。如把
这些溶解的盐全部提出平铺在地球的陆地上,可以陆地增高150米,可见海水是地球上最大的资源宝库。
*海水中,纯水占了96.5%,无机盐占了3.5%(质量比),在这3.5%的无机盐中:
Cl 1.9% Na 1.1% Mg 0.13% S 0.088% Ca 0.040% K 0.038%
Br 0.0067% C 0.0028%
由此可见,海水中化学资源的特点是:1、含量多 2、分布广
3、浓度低 4、以离子形式存在
[问题]海水中哪种物质最丰富?(除水外)
食盐:大海最早奉献给人类并且至今供给量仍最大的物质——“化学工业之母”。
一、海水晒盐
即太阳能蒸发法,原理就是晒太阳,又称为盐田法。
从海水中提取食盐的方法主要有:太阳能蒸发法、电渗析法、冷冻法。
[问题](1)在晒盐过程中为了使析出的粗盐中除氯化钠外含杂质尽可能少,如何控制卤水的
密度范围?
(2)海水晒盐得到的食盐是粗盐(NaCl占78%左右),含有较多杂质(难溶性、可
溶性),如何除去这些杂质?
二、粗盐提纯 1、提纯原理
(1)对难溶性杂质(泥沙等):可将粗盐溶解后进行过滤而除去。
(2)对可溶性杂质(氯化镁、硫酸镁、氯化钙等盐):可在过滤后的滤液中加入适当的试剂,发生反应生成沉淀或气体而除去。
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2、实验步骤(除难溶性杂质)
(1)称量 (2)溶解 (3)过滤 (4)蒸发(结晶) (5)洗涤 *具体结合实验讲义 [问题与讨论]
1、为何10克粗盐需量取30毫升左右水来溶解? 2、过滤操作中要注意些什么?
3、蒸发到即将干时,为何要停止加热或用小火加热? 4、为何要用少量水洗涤晶体?
5、粗盐提纯中几次用到玻璃棒?每次使用的作用各是什么? 6、纯净的食盐在空气中不潮解,为什么粗盐易潮解?
7、如何除去食盐中的SO42- Ca2+ Mg2+(即MgCl2 MgSO4 CaCl2)?(即如何除去可溶性杂质?) 除去可溶性杂质的原则:
1、为保证杂质离子除尽,加入的试剂必须稍过量。
2、前一步骤中产生的新杂质,必须通过后面所加的试剂除去。 三、中国现代化工之母——氯碱工业
由食盐的用途:课本P28 引出电解饱和食盐水 [演示实验](1)电解饱和食盐水
(2)电解产物的检验
(3)方程式:2NaCl+2H2O 通电 2NaOH+H2↑+Cl2↑ * 注意阳极产物和阴极产物
四、重要的化工基本原料——盐酸和烧碱 1、氯化氢
由课本P30/实验与观察 引出 (1)物理性质 颜色:无色
气味:刺激性气味 状态:气体 密度:比空气大
溶解性: HCl极易溶于水
(0℃时,V水:V HCl=1 :500 在空气中扩散时形成白雾~盐酸的酸雾)
(2)化学性质 使湿润的蓝色石蕊试纸显红色。 ∴氯化氢是酸性气体 [问题]氯化氢气体溶于水为何能形成喷泉?
喷泉实验的原理:烧瓶内气体易溶于烧杯内液体,使瓶内压强骤减,与外界大气压产生
较大的压强差,就可将液体压入烧瓶内。
[思考]
16
①判断下列几种气体(括号内为溶剂或反应物溶液),按以下装置,能看到喷泉的是( )
A、HCl(H2O) B、CO2(H2O) C、HCl (汽油) D、CO2(NaOH) E、HCl(NaOH)
②如果只提供如图的装置,要引发喷泉的方法是什么?
③如果喷泉实验失败了,分析可能是哪些原因造成的? (3)氯化氢的制备 ①工业上制氯化氢
原理:氯气在氢气中燃烧制氯化氢 Cl2 + H2 点燃 2HCl 工业设备:合成塔
[问题]根据合成塔示意图,为何氢气在外管,氯气在内管? ②实验室制氯化氢
原理:加热食盐和浓硫酸制氯化氢 NaCl + H2SO4(浓) 微热 NaHSO4 + HCl↑
* 若再加强热情况如何?
2、盐酸(氯化氢的水溶液,学名:氢氯酸) (1)物理性质 颜色状态:无色液体
挥发性:易挥发
最高浓度:37% 即12mol/L
(2)化学性质
①具有酸的通性 a.使酸碱指示剂显色 b.与金属反应(H以前) c.与碱性氧化物反应 d.与碱反应 e.与盐反应 ②盐酸的特性——Cl-的性质 (3)氯化氢与盐酸的区别
氯化氢 HCl(g) 纯净物 存在HCl分子(无H+、Cl-) 盐酸HCl(aq) 混合物 存在H+、Cl-、H2O(无HCl分子) 17
无色有刺激性气味的气体 极易溶于水 无酸的通性 不导电,是电解质 (4)盐酸的用途 ①除锈
无色溶液 能与水互溶 具有酸的通性 导电,不是电解质 ②制备ZnCl2、BaCl2等其它化学试剂
③制取药物:盐酸普鲁卡因、盐酸可的松、止咳药等很多药物。
④胃液中的盐酸具有重要的消化功能 3、氢氧化钠
(1)物理性质 颜色状态:白色固体
溶解性:极易溶于水,且放出大量热 易吸水而潮解:可做干燥剂 (2)化学性质
具有碱的通性 a.使酸碱指示剂显色
b.与酸性氧化物反应 c.与酸反应 d.与盐反应
(3)氢氧化钠的用途 课本P31/图2.8
五、实验与设计——制取气体的装置 *具体见ppt.讲义 1、实验室制取和收集氧气装置的选择
2、实验室制取和收集氢气(或二氧化碳)装置的选择 3、实验室制取和收集氯化氢装置的选择 4、气体发生装置小结 5、气体收集装置小结 6、气体净化装置小结
[小结]一套完整的制取气体装置由四部分组成: ①气体发生装置 ②气体净化(洗气和干燥)装置 ③气体收集装置 ④尾气处理装置
专题:电解质及其电离
[引入]金属为什么能导电?
因为金属中有自由移动的带电微粒——电子。
[演示实验] 导电性实验:
18
(一) H2O(l)、蔗糖(s)、 NaCl(s)、KNO3(s)
(二)0.1mol/L的下列溶液:蔗糖(aq)、NaOH(aq)、KNO3(aq)、氨水、HAc(aq) 溶液导电条件——有自由移动的带电微粒即离子
[问题]①能导电的溶液中怎么会有自由移动的带电微粒?
②氯化纳在水分子的作用下能成为自由移动的带电微粒——离子,使溶液能导电。 还有什么方法可使氯化钠成为自由移动的离子而能导电? 氯化钠受热熔化成液态时,使Na+和 Cl-可自由移动。
一、电解质和非电解质 1、定义
电解质:在水溶液中或熔化状态下能自行离解出自由移动离子的化合物。 非电解质:在水溶液中和熔化状态下都不能离解出自由移动离子的化合物。 电解质三要素:(1)水溶液中或熔化状态下
(2)自行离解出自由移动的离子。 (3)化合物
* 一切酸、碱、盐都是电解质;大多数金属氧化物是电解质。 * 大都数有机化合物(如酒精、 蔗糖等)和非金属氧化物是非电解质。
2、电离:电解质在水分子作用下或熔化状态下离解产生自由移动的离子的过程。 例题:下列物质中哪些是电解质?哪些是非电解质?哪些能导电?
硫酸钠晶体 氯化钠溶液 铜 二氧化碳 液态氯化氢 纯硫酸 纯净的盐酸 硫酸钡 氯气 氧化钠 无水酒精 酒精溶液 氨气 [结论]①电解质不一定导电,导电的不一定是电解质。
②非电解质不导电,但不导电的不一定是非电解质。
③导电性不能作为是否是电解质的判断依据。电解质的判断依据:必须是化合物本身电离出离子,否则不属于电解质。如Cl2、SO2、NH3溶于水,其水溶液能导电,但它们不是电解质。
二、强电解质和弱电解质 1、定义:
强电解质:在水溶液中或熔化状态下全部电离为离子的电解质。 弱电解质:在水溶液中或熔化状态下部分电离为离子的电解质。 2、常见的强电解质:强酸、强碱和大多数盐都是强电解质
19
强酸:HCl、HNO3、H2SO4、HClO4 、HBr、HI 强碱:NaOH、KOH、Ca(OH)2(澄清)、Ba(OH)2 大多数的盐:NaCl、NH4Cl、BaSO4、AgCl„„
2、常见的弱电解质:弱酸、弱碱和小部分盐是弱电解质 弱酸:HAc、HF、HClO、H2S 、H2CO3、H2SO3、H3PO4 „„ 弱碱:所有难溶性碱、 NH3•H2O(一水合氨) 盐: Pb(AC)2、HgCl2等 *水是极弱的电解质 [思考]
1、强电解质溶液的导电能力是否一定比弱电解质溶液强?
2、将氨水逐滴加到醋酸中去,灯泡的亮度会有怎样的变化?为什么? [引入]如何表示强电解质的完全电离和弱电解质的部分电离? 三、电离方程式
1、强电解质:完全电离,用“ ”表示
H2SO4 KOH Na2CO3 BaSO4 NH4NO3 明矾 Na2O 2、弱电解质:部分电离,用“ ”表示
“
”可逆符号;弱电解质的电离是可逆过程。
HAC NH3•H2O HClO Fe(OH)3 Pb(Ac)2 H2O 3、书写电离方程式的注意点
(1)电离方程式的两边所带电荷要守恒。
(2)多元弱酸分步电离,且第二步电离的程度要比第一步小得多。 (3)酸式盐的电离: (a)强酸的酸式盐一步电离。
(b)弱酸的酸式盐第一步完全电离,第二步部分电离。练习:写出下列物质的电离方程式:
氯化氢 消石灰 高氯酸 磷酸二氢钠 硫酸氢镁 氯化银碳酸氢钙 氯酸钾 高锰酸钾 硫酸铁 氟化氢 碘化氢 例题1、下列叙述正确的是( )
A.强弱电解质的根本区别在于电离时是否完全
20
氢氧化铝
B.所有的离子化合物都是强电解质,所有的共价化合物都是弱电解质 C.强电解质的水溶液中只有离子,没有分子 D.强电解质融化状态下都能导电
例题2、下列电离方程式书写正确的是( ) A. BaSO4 B. H3PO4 C. Fe(OH)3
Ba2+ + SO42- 3H+ + PO43-
Fe3+ + 3OH-
D. NaHS → Na+ + H+ + S2-
例题3、下列物质的导电性最差的是( )
A. 0.1mol/L的盐酸 B. 0. 1mol/L的醋酸 C. 0.1mol/L的硝酸 D. 石墨棒
例题4、把0.05molNaOH固体分别加入100mL下列液体中,溶液的导电性变化不大的( )
A.自来水 B. 0.5mol/LNH4Cl溶液 C. 0.5mol/L 醋酸 D. 0.5mol/L盐酸 [练习]
例1.指出下列物质在以下状态时的导电情况
固态 熔融态 水溶液 KNO3 BaSO4 NaOH HCl H2SO4 酒精 例2.下列物质能导电的是___________,属于电解质的是______________。 a NaOH溶液 b KCl晶体 c 汽油 d 石墨 e 氯水 f 液态氯化氢 g Cu h 固体 Cu(OH)2 例3.对于电解质的概念理解正确的是_______ a 在水溶液或熔化状态下能导电的物质
b 凡在水溶液中能生成离子因而能导电的的物质
C Na2O溶于水后生成NaOH,NaOH在水溶液中电离生成Na+和OH-,但不是Na2O本身产生离
子,所以Na2O是非电解质
d 在水溶液里或熔化状态下本身能电离出阳离子和阴离子的化合物 例4.区别电解质强弱的标准是( )
21
a 溶液的导电能力 b 电离程度 c 溶解性 d 是共价化合物,还是离子化合物 例5. 下列说法正确的是_______
a 不溶性的盐都是弱电解质,可溶性的盐都是强电解质 b 强酸溶液中的H+的浓度一定大于弱酸溶液中的H+的浓度 C 强电解质的导电能力强,弱电解质的导电能力弱 d 电解质溶液导电的原因是溶液中有自由移动的离子 例6.下列说法正确的是( )
A. 凡能导电的物质一定是电解质,不能导电的物质是非电解质 B. 根据导电性强弱来推断,Na2SO4属强电解质,BaSO4属弱电解质 C. CuSO4溶液之所以能导电,是因为电流通过时CuSO4发生了电离的缘故 D. 氢硫酸溶液中c(H+)=2c(S2-)
E. 0.1mol/L醋酸在溶液中主要以醋酸分子存在 例7.下列溶液导电能力最弱的是( )
A. 0.1mol/L HAc和0.1mol/L NH3²H2O等体积混合 B. 0.1mol/L的醋酸钠溶液
C. 0.1mol/L CuSO4和0.1mol/L Ba(OH)2等体积混合 D. 0.1mol/L的NH3²H2O
专题:氧化还原反应(一)
[引入]化学反应的基本类型(无机) 1、 按变化形成分:
(1)化合反应 (2)分解反应 (3)复分解反应 (4)置换反应 2、按变化实质分:
(1)氧化还原反应 (2)非氧化还原反应 一、氧化还原反应的基本概念
举例,由得氧失氧到化合价的升降来判断氧化还原反应引出: [问题]在氧化还原反应中为何元素的化合价有升降? *发生电子的转移(得失或偏移) [归纳小结]
22
氧化剂
化合价降低,得(偏向)电子
发生还原反应(被还原) 还原产物 反应物 (具氧化性) 生成物
还原剂
化合价升高,失(偏离)电子
发生氧化反应(被氧化) 氧化产物 (具还原性)
∴氧化还原反应进行的方向为:
氧化剂 + 还原剂 还原产物(弱氧化剂) + 氧化产物(弱还原剂) 二、氧化还原反应的概念的说明(举例)
1、如何表示氧化还原反应能够中电子转移的方向和数目 一般用单箭桥,具体步骤为:
(1) 标出化合价
(2) 上升“↑”和下降“↓”对准化合价有变化的元素 (3) 连接两端点,在连线上方标明电子转移的数目
2、 如何确定被氧化、被还原的元素
一般需表明什么物质中什么价态的元素被氧化或被还原 3、 氧化还原反应与四种基本反应的关系(举例) (1)化合反应可能是氧化还原反应可能不是氧化还原反应 (2)分解反应可能是氧化还原反应可能不是氧化还原反应 (3)复分解反应一定不是氧化还原反应 (4)置换反应一定是氧化还原反应
[思考]“有单质参加或生成的反应一定是氧化还原反应”这句话是否正确? 三、物质氧化性、还原性强弱的判断 1、金属:M -ne
Mn+
故通常:金属单质——还原剂 金属阳离子——氧化剂
由金属活动顺序: K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 活泼性↑,易失电子,还原性↑ 故相应的金属阳离子: 活泼性↑,易得电子,氧化性↑ 2、非金属:R +ne
Rn-
故通常:非金属单质——氧化剂 非金属阴离子——还原剂
23
3、对有可变化合价的元素(如:铁、锰、氮、氯等)
(1)当元素处于最高价态时(如:+3价的铁、+7价的锰、+5价的氮、+7价的氯等),在反应
中化合价只能下降,即只能得电子,故只能做氧化剂
(2)当元素处于最低价态时(如:0价的铁、0价的锰、-3价的氮、-1价的氯等),在反应中
化合价只能上升,即只能失电子,故只能做还原剂
(3) 当元素处于中间价态时,在反应中化合价既能上升,又能下降,即能失电子又能得电子,
故既能做还原剂又能做氧化剂 [小结]
(1)失电子能力强,还原性强,是强的还原剂;得电子能力强,氧化性强,是强的氧化剂。
(2)常见氧化剂①非金属单质 常见还原剂①金属单质 ②金属阳离子 ②非金属阴离子 ③含最高价的化合物 ③含最低价的化合物 [思考]非金属单质一定做氧化剂吗? 四、有关氧化还原反应的计算
1、对反应:MnO2+4HCl(浓) △ MnCl2+Cl2↑+2H2O
当放出4.48L(S.T.P)Cl2时,有 mol HCl参加反应,被氧化的HCl为 g,电子转移 mol。
2、对反应:3Cu+8HNO3(浓) △ 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O ⑴指出氧化剂和还原剂 ⑵标出电子转移的方向和数目
⑶ 是氧化产物, 是还原产物 ⑷ 被还原, 被氧化
⑸当有6.4gCu参加反应,有 mol HNO3参加反应,有 mol HNO3被还原,电子转移的总数为 ,生成NO L(S.T.P)
§2-2海水中的氯 一、氯气性质的研究
[引入](1)观察一瓶氯气 (2)观看录像 1、氯气的物理性质 颜色:黄绿色
24
状态:气体(易液化,为黄色油状液体)
气味:刺激性气味
密度:3.2g/L(S、T、P下) 毒性:有毒
溶解性:能溶于水(常温下,一体积水约溶解2体积氯气,生成的水溶液称为氯水) 课本P33/实验2 2、氯气的化学性质 <氯气与金属反应> (1)氯气与铁反应
现象:铁丝在氯气中燃烧,放出大量热,生成褐色的烟(FeCl3颗粒)。加入水,得到棕黄色
的溶液 (FeCl3溶液,浓度越大,颜色越深)。
反应方程式:2Fe+3Cl2
点 燃
2FeCl3
(2)氯气与铜反应
现象:红热的铜丝在氯气中燃烧,放出热量,生成棕黄色的烟(CuCl2颗粒)。
加入少量水,得到绿色的溶液 (CuCl2浓溶液)。 加入较多水,得到蓝色的溶液 (CuCl2稀溶液)。
反应方程式:Cu+ Cl2 CuCl2 (3)氯气与钠反应
现象:钠在氯气中剧烈燃烧,放出大量热,并发出黄光,生成白色的固体。 反应方程式:2Na+Cl2 <氯气与非金属反应>
点燃点燃
2NaCl
(4)氯气与氢气反应
现象:(a)点燃:(纯净的)氢气在氯气中安静地燃烧,火焰呈苍白色,瓶口有白雾,同时放出
大量的热。
(b)光照或点燃:(混合气体)发生爆炸。 反应方程式:H2 + Cl2 (5)氯气与磷反应
光照或点燃
2HCl
现象:磷在氯气中燃烧,产生大量的白色烟雾。(三氯化磷和五氯化磷的混合物)
点燃点燃
反应方程式:2P+3Cl2 2PCl3 2P+5Cl2 2PCl5 小结:
1、氯气可以与几乎所有的金属(金、铂除外)和许多非金属反应,因此它是一种化学性质很活泼的非金属单质。
2、氯气(Cl2)既可做氧化剂,又可做还原剂,主要做氧化剂。
3、燃烧不一定要有氧气参加,任何发光发热的剧烈化学反应都可作为燃烧。 4、氯气和氢气的燃烧:实验室—氢气在氯气中 工业上—氯气在氢气中
[思考]为何氯气是一种活泼的非金属单质,具有较强的氧化性? ∴结构决定性质 二、氯水与次氯酸
想一想:氯气的水溶液——氯水是否与氯气具有相同的性质。
新制氯水的状态:浅黄绿色,具有氯气的刺激性气味。说明氯水中有Cl2分子 实验序号和内容 ⑴NaHCO3粉末,滴加氯水 ⑵2mLAgNO3(aq),滴加氯水
现象 产生气泡 产生白色沉淀 25
结论 说明有H+ 说明有Cl- ⑶淀粉-KI试纸,滴加一滴氯水 试纸变蓝 ⑷蓝色石蕊试纸,滴加一滴氯水 试纸先变红后变白 1、氯水的成分 共四种:Cl2 H2O HCl HClO(次氯酸,有漂白性的新物质) 氯气溶于水:Cl2+H2O
说明有Cl2 说明有H+和漂白性 HCl+HClO 且向正反应方向进行的程度小
∴在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的化学反应叫做可逆反应。用“
”表示可逆过程。
想一想:下列过程是否是可逆过程
⑴CuSO4²5H2O △ CuSO4+5H2O 与 CuSO4+5H2O CuSO4²5H2O ⑵CaCO3 △ CaO+CO2↑ 与 CaO+CO2 CaCO3 ⑶醋酸铅、氢硫酸的电离 ⑷硫酸氢钾、盐酸的电离
氯水中含有那些微粒?分子:H2O Cl2 HClO
离子:H+ Cl- ClO- OH-(很少) 共7种微粒 想一想:你能用什么方法证明使色布褪色是次氯酸而不是盐酸? 2、次氯酸的化学性质
⑴强氧化性:①漂白作用 ②杀菌消毒作用
⑵不稳定性:见光分解:2HClO 光照 2HCl+O2↑ ⑶很弱的酸性:HClO 颜色 气味 成分 微粒 性质 新制 浅黄绿色 刺激性 Cl2 H2O HCl HClO H2O Cl2 HClO H+ Cl- ClO- OH- 更强的氧化性 H + ClO
久置 无色 无味 H2O HCl H2O H+ Cl- OH- 更强的酸性 +
-
[问题]新制氯水和久置氯水的区别? *如何保存氯水?保存在棕色试剂瓶中置于阴冷处。 [问题]氯水与液氯有何区别? 氯水 分类 成分 颜色状态 混合物 Cl2 H2O HCl HClO 浅黄绿色溶液 液氯 纯净物 Cl2 黄色油状物 导电性 导电 不导电 小结:氯水的性质 1、酸性:HCl HClO 2、Cl-的性质: 3、强氧化性:Cl2 HClO [问题]1、怎样使氯气在水溶液中反应完全?
2、你能否推断出氯气与氢氧化钠反应的产物?
2NaOH+Cl2 NaCl + NaClO+ H2O Cl2既是氧化剂又是还原剂
还原产物 氧化产物
课本P35/实验5
三、漂粉精和水的消毒
1、制取 ⑴原理:氯气与碱反应生成次氯酸盐
26
⑵原料:氯气和消石灰
⑶反应式:2Ca(OH)2+2Cl2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
2、成分:Ca(ClO)2 CaCl2 (混合物) 有效成分:Ca(ClO)2 3、杀菌、消毒、漂白原理: 次氯酸盐与酸作用生成次氯酸
Ca(ClO)2 + 2HCl → CaCl2 + 2HClO
空气中:Ca(ClO)2 + H2O + CO2→ CaCO3 + 2HClO ∴酸性:H2CO3 > HClO HClO是一种极弱的酸。
[问题]1、若在家中使用漂粉精时要提高效率,可采取什么方法?
2、为何工业上用氯气与消石灰制漂粉精,而不用氯气与烧碱来制取?
3、工业上制漂粉精的方法是将氯气通入消石灰的悬浊液中而不是澄清石灰水中,为什么?
4、用漂粉精对游泳池中的水进行消毒与用液氯或次氯酸比较有何优点?
5、如何保存漂粉精?密封保存在阴冷处
[总结归纳]
与几乎所有金属反应(金、铂除外) 强氧化性
与大都数非金属反应 氯气 与水反应(可逆反应)
与碱反应(应用于制漂粉精)
四、氯气的用途:
课本P36/图2.15
结构 决定 性质 决定 用途 五、氯气的实验室制法
1、原理:2Cl- - 2e → Cl2 即需氧化剂将氯离子氧化为氯气
还原剂:NaCl HCl等富含Cl-的物质 氧化剂:O2 KMnO4 MnO2 K2Cr2O7 F2 KClO3 次氯酸盐等
具体反应为:⑴F2+2NaCl(熔融)→2NaF+Cl2↑
⑵2KMnO4(s)+16HCl(浓)→2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
⑶K2Cr2O7(s)+14HCl(浓)→2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O ⑷KClO3(s)+6HCl(浓)→KCl+3Cl2↑+3H2O ⑸MnO2(s)+4HCl(浓) △ MnCl2+Cl2↑+2H2O ⑹Ca(ClO)2+4HCl(浓)→CaCl2+2Cl2↑+2H2O ⑺O2+4HCl CuCl2 2Cl2+2H2O
450℃
[问题]哪一个更适合于实验室制取?
MnO2(s)+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
2、装置
制取装置:固体+液体,加热 净化装置:除去HCl和水蒸气
收集装置:向上排空气法
尾气吸收装置:氢氧化钠溶液、碱石灰等
△ 27 浓HCl
制取纯净氯气的装置(一)
[问题]为何不用澄清石灰水吸收Cl2?
制取纯净氯气的装置(二)
想一想:
若制取氯气时发现浓盐酸已用完,只能用浓硫酸、氯化钠和二氧化锰共热来制备,则制取的装置如何?反应方程式如何?
28
§2-3 从海水中提取的重要元素
一、从海水中提取镁
[讲解]我们已知道有80种以上的元素以盐的形式存在于海洋中,因此海水是含有多种离子的混合溶液。
[显示]“海水中主要元素的含量”表
[讲解]从含量表上看,海水中(除水外)含量最高的是氯元素和钠元素,所以人类最早从海水中提取,并且至今提取量仍然最大的是氯化钠。海水中含量仅次于氯元素和钠元素的是镁元素,总蕴藏量达到2³10吨,因此从海水中提镁就有了可能性。镁及其合金具有比重小、强度和刚度高、导热导电性好、兼有良好的阻尼减震和电磁屏蔽性能、易于加工成型、容易回收等优点,因此被誉为“21世纪绿色工程材料”。金属镁的需求量以每年5%的速度递增。因此有必要从海水中提取镁。所以从海水中提取镁自上世纪40年代开创以来发展很快,目前世界上生产的镁产量超过30%来自于海洋中。我国目前从海洋资源中提取的几种工业产品中就有镁的化合物。
今天,我们讨论如何从海水中提取镁,即如何将海水中的镁离子转化为金属镁? [显示]从海水中提取镁
[讲解]镁在海水中主要以氯化镁和硫酸镁的形式存在,从海水中提取镁,实际上就是要把镁的化合物跟其它成分分离开来。因而首先讨论:
[讨论]如何将Mg2+从海水中分离出来?实际生产中又如何实现的? Ⅰ、课本P121 溶解性表
Ⅱ、[实验]取2支试管,各加入约2mL的模拟海水,分别滴加氢氧化钠溶液和澄清石灰水。
仔细观察实验现象。
*通过分析比较,得到:
①可加入一种试剂即沉淀剂使Mg2+沉淀,从而与其它成分分离。
②考虑到沉淀剂来源是否丰富,成本的高低以及提取镁的后续过程和操作等原因,应选用碱使Mg2+成为Mg(OH)2沉淀而析出。 *通过分析比较,选择NaOH还是Mg(OH)2,除了沉淀效果,还需考虑成本因素。氢氧化钙是微溶物质,室温时澄清石灰水的浓度远小于氢氧化钠溶液,故NaOH沉淀Mg2+的效果好。NaOH来源于氯碱工业——电解饱和食盐水,需要消耗大量的电能,成本高。而大自然给予了人们丰富的天然石灰石,海滩上往往沉积了大量的贝壳资源,它的主要成分也是CaCO3,可利用它们制取石灰乳。为了起到较好的沉淀效果,所以采用石灰乳,经过一段时间的沉降,使Mg与微溶的Ca(OH)2充分反应转化为不溶的Mg(OH)2而析出。
因此工业上大规模的海水提镁中选择价廉、易得的碱——氢氧化钙。
[问题]如何将石灰石或沉积的贝壳转化为石灰乳?(用化学方程式表示) [显示] CaCO3 煅烧 CaO + CO2↑
CaO + H2O Ca(OH)2
[问题]是否直接把石灰乳加入海水中将Mg2+沉淀出来?
[讲解]不是。海水中镁的含量虽然很大,但Mg的浓度却很小,仅1.29g/L。同时还有含量比它高的多的Cl-和Na+,因此直接加入石灰乳析出不溶性的Mg(OH)2困难较大,而且石灰乳的消耗量也大大增加,生产成本提高。因此一般采用海水晒盐后的卤水为原料,卤水中大部分的Cl-和Na+已被提取,且Mg2+的浓度大大提高,有利于Mg(OH)2沉淀的生成。
将沉降后的Mg(OH)2沉淀取出,经洗涤后得到纯度很高的氢氧化镁固体。至此实现了将Mg2+从海水中分离出来的目的。接下来就要完成由氢氧化镁转化为镁的过程。 [讨论]如果你是位化工工程师,你将如何实现氢氧化镁向镁的转化?
2+
2+
15
29
*对学生提出的可能的途径进行分析比较(从能源消耗、成本、设备
要求和产品质量等方面),从而得到最佳途径。 Mg(OH)2 HCl,浓缩 MgCl2 熔融电解 Mg
[问题]能否在空气中电解熔融的MgCl2?
[讲解]不能。因为Mg在高温时不仅能被空气中的O2氧化为MgO,而且还能与空气中的氮气、二氧化碳等反应。所以要在真空环境下或不断通入氢气的条件下进行电解。 [问题]电解生成的氯气如何处理?
[讲解]可将它再转化为氯化氢气体„„等等,充分利用。 综合以上大家的分析和讨论,可得到: [显示]小结工业提取镁的流程: 海水(晒盐后的卤水) 加入石灰乳,过滤 氢氧化镁 △ 加入盐酸,浓缩 氯化镁 熔融,电解 镁
氧化镁(制耐火材料等) 你能写出整个过程中的主要方程式吗?
主要方程式:MgCl2 + Ca(OH)2 → CaCl2 + Mg(OH)2↓
或 MgSO4 + Ca(OH)2 → CaSO4 + Mg(OH)2↓
Mg(OH)2 + 2HCl → MgCl2 + 2H2O
MgCl2(熔融) Mg + Cl2↑
Mg(OH)2 △ MgO + H2O
[讨论] 由于镁具有优良的特性,在航空航天、航海、通信、医疗、广播电视、音响影像器材、微电子技术、光学仪器等领域内,在汽车、摩托车、工具、家电电器、手机、计算机及电子设备等制品中都可看到镁合金的踪迹,在炼钢脱硫、铝合金生产、防腐工程中都离不开镁原料。现离渤海岸约1200公里处有一以汽车工业、家用电器和微电子产品为主的新兴工业城市,若需兴建一座海水提镁的工厂,你认为工厂宜建在哪里?
[课外延伸]以小组为单位查找有关资料,完成小型报告:海水提镁的工厂宜建在哪里? 二、从海水中提取的元素——溴和碘 卤族元素(卤素)原子结构 元素名称 元素符号 核电荷数 K 氟 氯 溴 碘 F Cl Br I 9 17 35 53 2 2 2 2 L 7 8 8 8 核外电子排布 M 7 18 18 N 7 18 O 7 通电 (一)卤素单质的物理性质(常温、常压下) 1、氯(Cl2)的物理性质 状态:气体 颜色:黄绿色
气味:刺激性
毒性:有毒
溶解性:能溶于水 VH2O:VCl2 = 1:2 2、碘(I2)的物理性质
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状态:固体
颜色:紫黑色,蒸气为紫红色 气味:刺激性(蒸气) 毒性:毒性较小(蒸气)
溶解性:几乎不溶,易溶于有机溶剂 *碘易升华
*碘的水溶液—碘水 黄→浅棕色 *碘的四氯化碳溶液 紫红色
*碘的酒精溶液—碘酊即碘酒 棕色 [问题]如何将混入砂子中的碘提取出来?
[试一试]能否根据氯和碘的物理性质推测溴的物理性质? 3、溴(Br2)的物理性质
状态:液体,易挥发,需水封 颜色:深棕红色,蒸气为红棕色 气味:刺激性
毒性:有毒,会严重灼伤皮肤 溶解性:微溶于水,易溶于有机溶剂 *溴的水溶液—溴水 黄→橙色 *溴的四氯化碳溶液 橙→橙红色
萃取——利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度不同的性质,用一种溶剂把溶质从原来的溶液
里提取出来的方法。 *萃取是一种常用的分离物质的方法 [思考]酒精是一种有机溶剂,溴和碘在酒精中的溶解度大,能否用酒精萃取水溶液中的溴和
碘?为什么?
萃取的条件:(1)溶质在两种溶剂中的溶解度不同,相差越大越好。(2)两种溶剂互不相溶。 [问题]如何将两种互不相溶的液体分开?
分液——把两种互不相溶(分层)的液体进行分离的操作。 4、氟(F2)的物理性质 状态:气体
颜色:很淡的黄绿色 气味:刺激性 毒性:剧毒
溶解性:与水剧烈反应
*常温、黑暗下:2F2 + 2H2O → 4HF + O2↑ 氧化剂 还原剂
∴ F2置换出O2,活泼性:F2 ﹥ Cl2 (二)卤素单质的化学性质
1、氟、氯、溴、碘的活泼性
[试一试]现有化学试剂:氯水 溴水 碘水 四氯化碳 NaCl(aq) NaBr(aq) KI(aq) 试设计实验方案:证明卤素单质的活泼性。
Cl2 + 2NaBr → 2NaCl + Br2
Cl2 + 2KI → 2KCl + I2 Br2 + 2KI → 2KBr + I2
∴非金属单质的活泼性:F2 > Cl2 > Br2 > I2
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即单质的氧化性:F2 > Cl2 > Br2 > I2 则阴离子的还原性:Fˉ< Clˉ< Brˉ< Iˉ [问题]氟能否将氯离子从溶液中置换出来? [演示实验]锌粉与碘的反应 Zn + I2 H2O
ZnI2
2、卤素(X2)都能与金属反应 X2 +2e
2X-(卤化物)
3、卤素(X2)都能与氢气(H2)反应 X2(g) + H2(g) 2HX(g) [推测](1)卤素与氢气反应的条件 (2)反应的程度 (3)反应的热效应 (4)产物的稳定性 阅读课本P47-48/实践活动 资料库 由此说明:
(1)卤素的非金属性:F>Cl>Br>I
(2)卤素单质的氧化性:F2>Cl2>Br2>I2 (3)卤化氢均为无色,刺激性气体
(4)卤化氢均极易溶于水,生成氢卤酸,故易在空气中形成白雾(酸雾) 酸性:HF (三)卤素化合物的化学性质 1、可溶性卤化物(X-)的检验 课本P51/探究活动 [问题]溶液中加入AgNO3(aq)产生白色沉淀,是否一定含有Cl-? [演示实验] 氯化钠溶液中加入硝酸银溶液,再加入稀硝酸——先产生白色沉淀,加硝酸不溶解 碳酸钠溶液中加入硝酸银溶液,再加入稀硝酸——先产生白色沉淀,加硝酸溶解 故: (1)Cl-的检验 试剂:AgNO3(aq)和稀NHNO3[或稀NHNO3酸化过的AgNO3(aq)] 现象:产生不溶于稀NHNO3的白色沉淀 *加入稀NHNO3的目的是为了避免碳酸根等离子对检验氯离子的干扰 反应式:NaCl + AgNO3 → AgCl↓+ NaNO3 即 Cl- + Ag+ → AgCl↓ *离子方程式——用实际参加反应的离子符号来表示离子反应的式子。 *离子方程式中,可溶性强电解质写成离子形式,其它物质写成化学式。故: Na2CO3 + 2AgNO3 → Ag2CO3↓+ 2NaNO3 则CO32- + 2Ag+ → Ag2CO3↓ Ag2CO3 + 2HNO3 → 2AgNO3 + H2O + CO2↑ 则Ag2CO3 + 2H+ → 2Ag+ + H2O + CO2↑ (2)Br-的检验 (a) 试剂:AgNO3(aq)和稀NHNO3[或稀NHNO3酸化过的AgNO3(aq)] 现象:产生不溶于稀NHNO3的淡黄色沉淀 反应式:NaBr + AgNO3 → AgBr↓+ NaNO3 即 Br- + Ag+ → AgBr↓ (b) 试剂:氯水和CCl4 现象:振荡后CCl4层(下层)呈橙红色 反应式:Cl2 + 2NaBr → Br2 + 2NaCl 即 Cl2 + 2Br- → Br2 + 2Cl- 32 (3)I-的检验 (a) 试剂:AgNO3(aq)和稀NHNO3[或稀NHNO3酸化过的AgNO3(aq)] 现象:产生不溶于稀NHNO3的黄色沉淀 反应式:NaI + AgNO3 → AgI↓+ NaNO3 即 I- + Ag+ → AgI↓ (b) 试剂:氯水和CCl4 现象:振荡后CCl4层(下层)呈紫红色 反应式:Cl2 + 2NaI → I2 + 2NaCl 即 Cl2 + 2I- → I2 + 2Cl- * 还能用什么试剂显示I2的存在?用淀粉(I2使淀粉变蓝) 2、卤化银(AgX)的不稳定性——感光性 AgX见光分解:2AgX 光照 2Ag + X2 感光性的应用:AgCl——指纹显影 AgBr——制摄影胶卷和感光纸 AgX ——变色镜 AgI的用途:人工降雨 (四)某些卤素单质及其化合物的特殊性 1、氟及其化合物的特殊性 (1)氟元素无正价 (2)氟气与水剧烈反应:2F2 + 2H2O → 4HF + O2↑ (3)氢氟酸(HF)是一种弱酸 (4)AgF能溶于水,且无感光性 (5)CaF2难溶于水 2、碘的特殊性 (1)碘的升华——可用于分离固体混合物 (2)碘的显色反应——可用于碘与淀粉的相互鉴别 (五)卤素的原子结构和性质的相互关系 结构的相同处:最外层7e 结构的不同处:核电荷数逐渐增大,电子层数逐渐增多 由此造成性质的相似与差异:课本P46 (六)卤素与人体健康 卤素的应用 1、氟——人体必需的微量元素 2、氯——人体必需的大量元素 3、溴——人的神经系统对溴的化合物很敏感 4、碘——人体必需的微量元素 5、含氟化合物的应用(1)“特氟龙” (2)氟利昂 (3)含氟橡胶 (4)含氟牙膏等 6、含溴化合物的应用 课本P44/图2.22 (七)从海水中提取溴 原理:将Br-氧化为Br2 三个步骤:浓缩、氧化、提取 简单流程:海水 晒盐提取NaCl后 苦卤 提取KCl后 浓苦卤 通Cl2氧化 Br2(仍在苦卤中) 鼓入热空气或水蒸气 粗Br2 精制 高纯度Br2 反应式:Cl2 + 2Br- → Br2 + 2Cl- 33 (八)从海水中提取碘 原理:将I-氧化为I2 简单流程:海水 提取 晒干、灼烧、浸泡通CL2氧化升华 海洋植物 I- I2 提纯I2 反应式:Cl2 + 2I- → I2 + 2Cl- 第三章 探索分子构建的奥秘 §3-1金刚石是最硬的物质吗 [引入]你知道首饰行业中判断钻石品味的四“C”说法吗? 课本P60 一.常见物质的硬度 课本P59/图3.1 [问题](1)金刚石是否是最硬的物质? 课本P60 (2)为何各种物质会具有不同的硬度?为何同是碳元素组成的金刚石和石墨(硬度为1.0)硬度差异如此大? 课本P61 二.原子间的相互作用 1.化学键——分子或晶体中两个或多个直接相邻的微粒(原子或离子)之间强烈的相互作用。 [问题]分子或晶体中不直接相邻的原子之间有没有相互作用? 2.化学键的类型:(1)离子键 (2)共价键 (3)金属键 §3-2原子是怎样构建成“分子大厦”的 [问题]具有怎样结构的原子是稳定的? 通常为8e(2e) 一.原子趋于稳定的可能途径 [问题]原子相互作用时,原子如何趋于稳定结构? 如:钠与氯的化合 Na+11281Na+e+1128Na+ [ Cl ]-Cl-288Cl+17287+17 二.离子键 1.定义:阴、阳离子间强烈的相互作用(静电作用)。 2.形成过程:原子得、失电子阴、阳离子离子键离子化合物 3.形成条件:通常典型(活泼)金属和典型(活泼)非金属的化合 34 4.本质:静电作用 [说明](1)室温下,离子化合物以晶体形式存在。 (2)离子化合物中不存在单个小分子。 (3)NaCl仅表示化学式(组成、微粒个数 比或物质的量比),而非分子式。 (4)典型的离子化合物通常为: 金属氧化物: Na2O MgO 盐: NaCl K2S MgCl2 NH4Cl Na2CO3 KMnO4 NaHCO3 NH4NO3 碱: NaOH Ba(OH)2 Cu(OH)2 (5)用电子式表示离子化合物 [练习]写出下列物质化学式的电子式:CaO KF MgBr2 Na2S (6)用电子式表示离子化合物的形成过程:NaCl CaI2 MgO K2O 如:氢与氯的化合 H+1+1+17H ClCl+17HCl 三.共价键 1.定义:原子间通过共用电子对所形成的强烈的相互作用。 2.形成过程:一般为非金属元素原子共用电子对共价键共价单质或化合物。 3.形成条件:一般为非金属元素原子之间的化合。 4.本质:共用电子对。 [说明](1)以共价键结合的物质(单质或化合物)中可存在单个分子。 (2)HCl不仅表示化学式,而且表示分子式。 (3)典型的共价化合物和单质通常为: 非金属单质: H2 Cl2 N2 P4 S8 非金属氧化物: CO2 SO2 H2O 非金属氢化物: CH4 NH3 酸: HCl H2S H2SO4 HClO 离子: NH4+ CO32- NO3- OH- *共价单质与共价化合物大多以分子存在(金刚石、晶体硅、二氧化硅、碳化硅等除外)。 (4)用电子式表示以共价键结合的物质 [练习]写出下列物质化学式的电子式:H2 Cl2 HCl CO2 H2O HClO N2 CH4 H2S NH3 OH- (5)用电子式表示以共价键结合的物质的形成过程:HF H2O N2 I2 NH3 四.共价键的分类 1.非极性共价键:同种元素的原子之间形成的共价键。 *共用电子对无偏向,成键原子都不显电性。 35 例:Cl2 H2 P4 2.极性共价键:不同种元素的原子之间形成的共价键。 *共用电子对有偏向,得电子能力较强的一方显负电性,得电子能力较弱的一方显正电性。 例:NH3 HBr H2O CO2 CS2 OH- 3.配位键:共用电子对仅由成键原子中的一方提供而形成的共价键。 [练习]指出以下物质中存在的化学键的类别: MgCl2 CO2 N2 NH3 NaOH KNO3 NH4Cl 五.电子式与结构式(用一根短线表示一对共用电子对即共价键) 1.离子化合物只有电子式 常见:AB型 AB2型 A2B型 [例题]写出下列物质化学式的电子式:氢氧化钠 氯化铵 氢氧化钡 过氧化钠 2.共价物质既有电子式又有结构式 [例题]写出下列物质的电子式和结构式:Cl2 CO2 H2O N2 CH4 NH3 NH4+ HClO H2O2 [练习是非题: 1、共价分子中一定没有离子键。 2、离子化合物中一定没有共价键。 3、不同的非金属元素之间只能形成极性共价键。 4、金属元素和非金属元素原子之间只能形成离子键。 化学键与物质的关系: 只含离子键的物质:活泼金属与活泼非金属形成的化合物 只含非极性共价键的物质:同种非金属元素形成的单质 只含极性共价键的物质:由不同非金属元素形成的共价化合物 含离子键、共价键、配位键的物质:NH4Cl 既有离子键又有非极性键的物质:Na2O2 既有离子键又有非极性键的物质:H2O2 无化学键的物质:稀有气体 §3-3形形色色的晶体 [引入] 在日常生活中,我们接触和使用到许多固体物质(下列),从外观上看,它们有何区 别? 玻璃 橡胶 石蜡 塑料 松香等 非晶体 固体 味精 冰糖 食盐 雪花等 晶体 构成晶体的微粒种类 根据 将晶体分为:离子晶体 分子晶体 原子晶体 金属晶体 粒子之间的相互作用 一.离子晶体 1.定义:阴、阳离子通过离子键(静电作用)结合而形成的规则排列的晶体叫做离子晶体。 *离子晶体在空间可无限地延伸,故无单个分子,只有表示离子晶体组成或微粒个数比的化学式,无分子式。 2.离子晶体的特性(性质) (1)硬度较大,但较脆 (2)熔、沸点较高 36 (3)固体不导电,但在熔融状态或水溶液中能导电。 (4)无延展性 [思考]1.什么时候可能会存在NaCl分子? * 2.已知: NaCl CsCl 熔点 801℃ 645℃ 沸点 1413℃ 1290℃ 试解释为何NaCl的熔沸点高于CsCl? CO2与SiO2的比较: (1)C、Si均为+4价 (2)均为非金属(酸性)氧化物 (3)C-O键、Si-O键均为极性共价键 但: CO2 SiO2 熔点 -56℃ 1723℃ 状态(室温) 气体 固体 说明两者的结构上有很大差别 二.分子晶体 1.分子间作用力(分子间力):这种把分子聚集在一起的较弱的作用力叫做分子间作用力,也称为范德华力。 2.分子晶体:分子通过分子间力而形成的晶体。 *分子晶体中基本微粒是分子,故存在单个分子。如:CO2既是化学式,也是分子式。 3.分子晶体的特性(性质) (1)硬度较小 (2)熔、沸点较低 (3)不导电 (4)无延展性 *[思考]为何从F2→Cl2→Br2→I2常温下由气态→液态→固态,既熔沸点逐渐升高? 三.原子晶体 1.定义:相邻的原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体,称为原子晶体。 *原子晶体中原子通过共价键不断向空间伸展,故只有表示晶体组成或微粒个数比的化学式,无分子式。 2.原子晶体的特性(性质) (1)硬度大 (2)熔、沸点高 (3)不导电 (4)无延展性 [思考](1)若将SiO2晶体中的氧原子抽去,结果如何? (2)若将晶体硅中的硅原子全部换为碳原子,结果如何? (3)若将金刚石中的碳原子一半换为硅原子,结果如何? *(4)金刚石、晶体硅、碳化硅均具有无限伸展的空间网状结构,你能判断它们硬度的大小和熔沸点的高低吗? (5)为何同是碳元素组成的金刚石和石墨(硬度为1.0)硬度差异如此大? 同层碳原子间的共价键 熔沸点很高 37 石墨 层与层间的分子间作用力 硬度小 同一层上可自由移动的电子 良好的导电导热性 ∴石墨一般称为过渡型晶体或混合型晶体 四.金属晶体 (1)最外层电子数少 (2)金属原子的半径较大 ∴金属易失去外层电子 2.金属单质的结构 3.金属键:金属离子和自由电子之间较强的相互作用。 4.金属晶体:金属原子、金属阳离子和自由电子通过金属键而形成的晶体。 [说明]①金属晶体中,自由电子属于整个晶体。整个晶体仍是电中性的。 ②金属键和共价键均是靠共用电子把原子结合在一起的,两者有何区别? ③只要条件许可,金属晶体在空间可无限伸展,故金属晶体只有化学式,无分子式。 5.金属晶体的特性(性质) (1)金属都具有金属光泽 (2)金属一般都是电和热的良导体 (3)具有延展性 (4)不同金属晶体在密度、硬度和熔沸点方面相差较大 *[思考] Na Mg 38 硬度 0.4 2.0 熔点 97.8℃ 648.8℃ 试解释为何Mg的熔点、硬度高于Na? 专题:氧化还原反应(二) ——化合价升降法配平氧化还原方程式 一、配平依据 1、质量守恒:反应前后元素的种类和原子的个数相等。 2、电子守恒:得电子总数=失电子总数 即 化合价降低总数=化合价升高总数 二、配平步骤 例1. NH3 + O2 → NO + H2O (1)标出有关元素的化合价 (2)用竖式列出有关元素化合价升降的情况和数值 (3)求出化合价升降的最小公倍数,使化合价升降总数相等。乘上的数值即为相应反应物的系数,配平有关产物的系数 (4)用观察法配平其他物质的系数 (5)检查:a.质量守恒 b.电子守恒 39 因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容