人教版高中化学必修二全册 431页

人教版高中化学 必修 2 全册课件 目　　录 第一章 物质结构　元素周期律 　 第一节　元素周期表 　 第二节　元素周期律 　 第三节　化学键 第二章　化学反应与能量 　 第一节　化学能与热能 　 第二节　化学能与电能 　 第三节　化学反应的速率和限度 第三章　有机化合物 　 第一节　最简单的有机化合物 —— 甲烷 　 第二节　来自石油和煤的两种基本化工原料 　 第三节　生活中两种常见的有机物 　 第四节　基本营养物质 第四章　化学与自然资源的开发利用 　 第一节　开发利用金属矿物和海水资源 　 第二节　资源综合利用　环境保护 第一章 物质结构　元素周期律 第一节　元素周期表 第 1 课时　元素周期表 　　 三维目标 知识与技能 1 ．了解周期、族的概念 2 ．掌握元素周期表的结构 ( 重点 ) 过程与方法 1 ．通过收集和制作周期表体验比较法的作用 2 ．通过对周期表结构的研究，体会归纳、推理在化学研究中的作用 情感、态度与 价值观 通过学习元素周期表的创立及演变过程，培养严谨、执著的科学态度 　　 思维激活 　　 俄罗斯化学家门捷列夫 (1834 － 1907) 在研究前人所得成果的基础上，发现一些元素除有特性之外还有共性，于是开始试着排列这些元素。经过了一系列的排队以后，他发现了元素化学性质的规律性。当有人轻 松地说他是用玩扑克牌的方法得到 这一伟大发现时，门捷列夫却认真 地回答说，从他立志从事这项探索 工作起，花了大约 20 年的功夫，才 终于在 1869 年制出了第一张元素周 期表。你想知道元素周期表是怎样 绘制的吗？ 　　 自学导引 　　 一、元素周期表的发展史 　　 1 ． 1869 年，俄国化学家门捷列夫将已知的元素按照 相对 原子质量 由小到大依次排列，并将 化学性质 相似的元素放在一个纵行，制出了第一张元素周期表。 　　 2 ．随着化学科学的不断发展，元素周期表中元素的排序依据改为原子的 核电荷数 。 　　 3 ．按照元素在周期表中的顺序给元素编号 , 得到原子序数。原子的原子序数与元素的原子结构之间存在着如下关系 : 　　原子序数＝ 核电荷数 ＝ 质子数 ＝ 核外电子数 　　 二、元素周期表 ( 长式 ) 的结构 　　 1 ． 元素周期表的排列原则 　　横行： 电子层数 相同的元素，按 原子序数 递增的顺序从左到右排列。 　　纵行： 最外层电子数 相同的元素，按 电子层数 递增的顺序自上而下排列。 　　 2 ．元素周期表的结构 　　 (1) 周期 　　元素周期表有 7 个横行，叫做周期。 　　每一周期中元素的 电子层数 相同 , 从左到右原子序数 递增 。 　　其中 , 第一、二、三周期称为 短 周期 , 其他周期均为 长 周期。 　　 (2) 族 　　元素周期表有 18 个纵行，称为族。 　　主族：元素的族序数后标 A 　　副族：元素的族序数后标 B 　　 Ⅷ 族：第 8 、 9 、 10 纵行 　　 0 族：稀有气体元素 　　 思考题 　 某同学总结 ⅡA 族元素原子的最外层电子数都为 2 ，由此得出原子最外层电子数为 2 的元素就一定是 ⅡA 族元素。你认为正确吗？ 　　 答案 　 不正确； 0 族中的 He 元素和某些副族元素 ( 如 Zn) 原子的最外层电子数也为 2 。 　　 名师解惑 　　 一、元素周期表 ( 长式 ) 的结构 　　 1 ．第七周期属于长周期，因目前尚未排满也称不完全周期，若排满应包括 32 种元素。 　　 2 ． 0 族元素原子最外层电子数为 8(He 元素为 2) ，因化学性质不活泼，把它们的化合价定为 0 ，叫做 0 族，在元素周期表的第 18 纵行。 　　 3 ． Ⅷ 族包括周期表中第 8 、 9 、 10 三个纵行，其余 15 个纵行，每个纵行为一族，因此周期表 18 个纵行共 16 个族。 　　 4 ．周期表中族的排列方式 　　 1 ～ 7 纵行： ⅠA→ⅡA→ⅢB→…→ⅦB 　　 8 、 9 、 10 纵行： Ⅷ 　　 11 ～ 18 纵行： ⅠB→ⅡB→ⅢA→…→ⅦA→0 　　 5 ．过渡元素包括所有的副族元素和 Ⅷ 族元素，且都是金属元素。 　　 [ 特别提醒 ] 　　 ①0 族及 Ⅷ 族不属于主族也不属于副族，所以表示族序数时，后面不能加 A 和 B 。 　　 ② 最外层电子数相同的元素不一定在同一族，同族元素最外层电子数不一定相同，如某些副族和 0 族。但同一主族元素最外层电子数均相同。 　　 ③ 副族元素都是过渡元素，但过渡元素不都是副族元素，还包括 Ⅷ 族元素。 　　 二、元素周期表中的数字规律 　　 1 ． 周期序数＝原子的电子层数 　　主族序数＝主族元素原子的最外层电子数 　　 2 ．镧系和锕系各有 15 种元素，因性质相近，分别在周期表中占同一个位置，因此到目前为止，元素种类最多的族是 ⅢB 族。 　　 3 ．元素原子序数差 　　同周期 ⅢA 族与 ⅡA 族元素原子序数差，从第二周期到第七周期分别为 1 、 1 、 11( 加过渡元素 10 种 ) 、 11 、 25( 镧系 15 种，加 14) 、 25( 锕系 15 种，加 14) 。 　　 ⅠA 族内自上而下，相邻周期原子序数差值为 2 、 8 、 8 、 18 、 18 、 32 ； 0 族内自上而下，相邻周期原子序数差值为 8 、 8 、 18 、 18 、 32 、 32 。 　　 典例导析 　　 知识点 1 ：元素周期表的结构 　　 例 1 　 下列有关元素周期表的说法中正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．元素周期表中元素种类最多的周期是第五周期 　　 B ．长周期中每个周期所含元素种类可能是 8 种、 18 种或 32 种 　　 C ．元素周期表中每个纵行均是一个族 　　 D ． ⅦA 族元素即卤族元素 　　 解析 　 元素周期表中第六周期的镧系、第七周期的锕系分别包含 15 种元素，长周期第四、五、六周期分别包含 18 、 18 、 32 种元素；周期表中的第 8 、 9 、 10 纵行同为 Ⅷ 族元素；第 ⅦA 族元素包括 F 、 Cl 、 Br 、 I 、 At ，又称卤族元素。 　　 答案 　 D 　　 跟踪练习 1 　 下列各表中的数字均代表元素的原子序数，其表示的元素与它们在元素周期表中的相对位置合理的一组是 ( 　　 ) 　　 答案 　 A 　　 知识点 2 ：元素周期表中的数字规律 　　 例 2 　 原子序数为 x 的元素位于周期表中的 ⅡA 族，则原子序数为 x ＋ 1 的元素不可能处在 ( 　　 ) 　　 A ． ⅢA 族 B ． ⅠA 族 　　 C ．镧系元素 D ． ⅢB 族 　　 解析 　原子序数为 x 的元素位于 ⅡA 族，而与之相邻原子序数为 x ＋ 1 的元素可能位于 ⅢA 族或 ⅢB 族，其中镧系属于 ⅢB 族。 　　 答案 　 B 　　 跟踪练习 2 　 同一主族的两种元素的原子序数之差不可能是 ( 　　 ) 　　 A ． 16 B ． 26 C ． 36 D ． 46 　　 答案 　 D 第 2 课时　元素的性质与原子结构 　　 三维目标 知识与技能 通过原子结构示意图掌握原子结构，掌握主族元素在元素周期表中的位置及其性质的递变规律 ( 重点 ) 过程与方法 体会化学研究中发现规律的过程及学习实验探究、比较、归纳、推理等方法 情感、态度与 价值观 1 ．培养科学探究的热情 2 ．锻炼团结协作的精神 3 ．了解内因与外因的关系 　　 思维激活 　　 纵观化学史，在元素周期律的发现过程中，不论是拉瓦锡的最初尝试，还是德贝莱纳、纽兰兹、门捷列夫等人的具体探索，无不浸透着科学家对化学的探究。这些探究不仅表现在元素周期律的外部形式之上，而且深入到了它的内部联系之中。科学家的探究途径中化学实验贡献甚大，化学实验是化学基石，是检验化学理论的标准。那么，如何通过实验来探究元素结构与性质的关系呢？ 　　 自学导引 　　 一、碱金属元素 　　 1 ． 原子结构 　　相同点：最外层均为 1 个电子。 　　不同点：随着核电荷数的增加，电子层数递 增 ，原子半径递 增 。 　　 2 ．化学性质 　　 (1) 钾的化学性质的实验探究及其与钠的比较 　　 ① 钾的保存及取用方法 　　钾保存在 煤油 中，取用时先用镊子夹取，再用 滤纸 吸干煤油，然后在玻璃片上用小刀切割。 　　 ② 钾、钠性质的实验探究与对比 与氧气反应 与水反应 钠 剧烈燃烧， 黄 色火焰 熔成小球，浮于水面，四处游动， “ 咝咝 ” 响声 钾 燃烧更剧烈， 紫 色火焰 ( 透过蓝色钴玻璃 ) 熔成小球，浮于水面，四处游动，燃烧，有轻微爆炸声 结论 钾的活动性比钠 强 　　 (2) 碱金属元素化学性质的特点 　　 ① 相似性：原子都容易 失去 最外层的一个电子，化学性质活泼，它们都能与氧气等非金属单质及水反应。 　　 4Li ＋ O 2 2Li 2 O 　　 2Na ＋ O 2 Na 2 O 2 　　 2Na ＋ 2H 2 O ＝ 2NaOH ＋ H 2 ↑ 　　 2K ＋ 2H 2 O ＝ 2KOH ＋ H 2 ↑ 　　 思考题 1 　 完成下列离子方程式。 　　 (1) 锂与稀盐酸反应的离子方程式为 ____________________________________ 。 　　 (2) 铷与水反应的离子方程式为 ____________________________________ 。 　　 答案 　 (1)2Li ＋ 2H ＋ ＝ 2Li ＋ ＋ H 2 ↑ 　　 (2)2Rb ＋ 2H 2 O ＝ 2Rb ＋ ＋ 2OH － ＋ H 2 ↑ 　　 ② 差异性：随着核电荷数的增加，碱金属元素原子的电子层数逐渐 增 多 ，原子半径逐渐 增大 。碱金属元素的性质也有差异，从锂到铯，单质还原性逐渐 增强 ，如钾与氧气或水反应比钠的反应剧烈，铷、铯的反应更剧烈。 　　 3 ．单质的物理性质 　　相似性：都是 银白 色金属 ( 铯略带金色光泽 ) ，较柔软，有延展性，密度都比较 小 ，熔点也都比较 低 ，导电、导热性能都很 好 。 　　递变性：从锂到铯，密度逐渐 增大 ( 钾的密度反常 ) ，熔、沸点逐渐 降低 。 　　 二、卤族元素 　　 1 ． 原子结构 　　 　　 (1) 相同点：最外层都是 7 个电子。 　　 (2) 不同点：随核电荷数的增加，电子层数逐渐 增多 ，原子半径逐渐 增大 。 　　 2 ．单质的物理性质 F 2 　 Cl 2 　 Br 2 　 I 2 　　 (1) 颜色：由浅到深。 　　 (2) 密度：由小到大。 　　 (3) 熔、沸点：由低到高。 　　 3 ．单质的化学性质 　　 (1) 卤素单质与氢气反应的比较 　　 (2) 卤素间的置换反应实验 　　 思考题 2 　 砹 (At) 是卤素中原子序数最大的元素，则通常条件下砹应该是 ______( 填“深”或“浅” ) 色 ______ 体， ______( 填“易”或“难” ) 与 H 2 化合，产物的稳定性 ______ 。 　　 答案 　 深；固；难；差 　　 名师解惑 　　 一、元素的金属性、非金属性强弱的判断依据 　　 1 ． 金属性强弱的判断依据 　　 (1) 元素的单质与水或酸置换出氢气的反应越容易进行，则其金属性越强。 　　 (2) 元素的最高价氧化物对应水化物的碱性越强，则其金属性越强。 　　 (3) 金属元素的单质与盐在水溶液中进行置换反应，若 A 置换出 B ，则 A 的金属性强于 B 。 　　 (4) 在金属活动性顺序表中，前者的金属性强于后者。 　　 (5) 金属阳离子的氧化性越强，则其单质的还原性越弱，元素的金属性越弱 ( 注： Fe 的阳离子仅指 Fe 2 ＋ ) 。 　　 2 ．非金属性强弱的判断依据 　　 (1) 非金属元素的单质与氢气化合生成气态氢化物的反应越容易进行，则其非金属性越强。 　　 (2) 非金属元素气态氢化物的稳定性越强，则元素的非金属性越强。 　　 (3) 元素的最高价氧化物对应水化物的酸性越强，则其非金属性越强。 　　 (4) 非金属元素的单质与盐在水溶液中进行置换反应，若 A 置换出 B ，并且 A 体现出氧化性，则 A 的非金属性强于 B 。 　　 (5) 非金属阴离子的还原性越强，则其单质的氧化性越弱。 　 　 二、同主族元素的相似性、递变性和特殊性 　　 1 ．原子结构 　　 (1) 相似性：最外层电子数相同。 　　 (2) 递变性：随着核电荷数的增加，电子层数递增，原子半径逐渐增大。 　　 2 ．化学性质 　　 (1) 相似性： 　　 ① 能发生相似的化学反应。 　　如碱金属都能与 O 2 、 Cl 2 等非金属反应，都能与水反应；卤素单质都能与 H 2 、 H 2 O 等反应。 　　 ② 同类化合物中元素化合价相同，化学式形式相同。 　　如碱金属氢氧化物都可表示为 ROH ，卤素单质分子式都可表示为 X 2 ，氢化物都可表示为 HX 。 　　 (2) 递变性：随着核电荷数的增加 , 元素的金属性逐渐增强 , 非金属性逐渐减弱；单质还原性逐渐增强 , 氧化性逐渐减弱 ; 最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强 , 酸性逐渐减弱 ; 非金属单质与 H 2 化合逐渐变难 , 氢化物的稳定性逐渐降低。 　　 (3) 特殊性：因递变性的影响，同一主族元素均有一定的特殊性，首尾两种元素更明显。碱金属中锂 (Li) 的单质和化合物的性质与镁 (Mg) 的单质和化合物相似，而与其他碱金属不同，如 Li 与水较难反应，产物 LiOH 微溶等。卤素中氟的化学性质具有特殊性，如氟无正价， F 2 与水反应的化学方程式为 2F 2 ＋ 2H 2 O ＝ 4HF ＋ O 2 ↑( 其他卤素均可表示为 X 2 ＋ H 2 O ＝ HX ＋ HXO) ， HF 是弱酸 ( 其他 HX 均为强酸且从上到下 HX 的酸性逐渐增强 ) 。 　　 典例导析 　　 知识点 1 ：金属性与非金属性强弱的判断 　　 例 1 　 X 、 Y 是元素周期表 ⅦA 族中的两种元素，下列叙述中能说明 X 的非金属性比 Y 强的是 ( 　　 ) 　　 A ． X 原子的电子层数比 Y 原子的电子层数多 　　 B ． Y 的气态氢化物比 X 的气态氢化物稳定 　　 C ． Y 的单质能将 X 从 NaX 的溶液中置换出来 　　 D ． X 在暗处可与 H 2 反应， Y 在加热条件下才能与 H 2 反应 　　 解析 　 X 原子比 Y 原子的电子层数多， X 在 Y 的下方，则非金属性 X 比 Y 弱， A 项不正确；元素氢化物越稳定，其非金属性越强， B 项不正确； Y 能置换 NaX 中的 X ，则非金属性 X 比 Y 弱， C 项不正确；单质与 H 2 化合越容易，其非金属性越强， D 项正确。 　　 答案 　 D 　　 跟踪练习 1 　 下列叙述中一定能说明 A 的金属性比 B 强的是 ( 　　 ) 　　 A ． A 原子的最外层电子数比 B 原子的最外层电子数少 　　 B ． A 原子的电子层数比 B 原子的电子层数多 　　 C ． 1 mol A 从酸中置换的 H 2 比 1 mol B 从酸中置换的 H 2 多 　　 D ．常温时， A 能从酸中置换出氢气，而 B 不能反应 　　 答案 　 D 　　 知识点 2 ：同主族元素性质的相似性、递变性和特殊性 　　 例 2 　 某学生做同主族元素性质递变规律的实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象。现在请你帮助该学生整理并完成实验报告。 　　 (1) 实验目的： __________________________________ 。 　　 (2) 实验用品： 　　 药品 : 氯水、溴水、溴化钠溶液、碘化钾溶液、四氯化碳 　　仪器： ①__________ ； ②__________ 。 ( 请填写两件主要的玻璃仪器 ) 　　 (3) 实验内容 ( 在下列空格内填写相关内容 ) ： 　　 (4) 实验结论： __________________________________ 。 　　 (5) 问题和讨论： 　　 ① 请用结构理论简单说明得出上述结论的原因。 　　 ② 由于 F 2 过于活泼，很难设计一个简单的实验验证其氧化性强弱。试列举两项事实说明 F 的非金属性比 Cl 强。 序号 实验方案 实验现象 ① ② 　　 解析 　 (1) 元素周期律具体包括同一周期与同一主族的变化规律。根据以下给出的实验内容不难看出，该学生是想以 ⅦA 族为例，设计实验验证同一主族元素性质的递变规律。 (2) 本实验属于试管实验，主要使用试管和胶头滴管。 (3) 根据提供的药品，该学生显然是用 Cl 2 、 Br 2 、 I 2 之间的置换反应来证明它们的氧化性强弱，用四氯化碳将置换出来的 Br 2 或 I 2 萃取出来，以增强实验的准确性和说服力。 (4) 该小题具有一定的开放性，比如： Cl 2 、 Br 2 、 I 2 的氧化性依次减弱或 Cl 、 Br 、 I 的非金属性依次减弱均可，但最好与该实验的目的相对应：同一主族，自上而下，元素非金属性依次减弱。 (5)① 该题应该主要从原子核对最外层电子的引力方面来回答。 ② 一般来说，置换反应能直接说明两种单质的氧化性强弱，但 F 2 过于活泼，不好直接置换 Cl 2 ，只能用间接的证据。如：它们与氢气反应的难易程度，与水反应的难易程度，它们气态氢化物的稳定性等。 　　 答案　 (1) 探究同一主族元素性质的递变规律 　　 (2) 试管；胶头滴管 　　 (3)① 将少量新制氯水注入盛有少量 NaBr 溶液的试管中，振荡，再注入少量四氯化碳，振荡；加入氯水后，溶液由无色变为橙色，注入四氯化碳后，水层颜色变浅，四氯化碳层 ( 下层 ) 变为橙红色 　　 ② 将少量新制溴水注入盛有少量 KI 溶液的试管中，振荡，再注入少量四氯化碳，振荡；加入溴水后，溶液由无色变为褐色，注入四氯化碳后，水层颜色变浅，四氯化碳层 ( 下层 ) 变为紫红色 　　 (4) 同一主族，自上而下，元素非金属性依次减弱 　　 (5)① 同一主族，自上而下，元素原子的电子层数增多，原子半径增大，原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱。 　　 ②F 2 在冷暗处就可以与 H 2 剧烈反应而爆炸，而 Cl 2 与 H 2 只有在光照或点燃的条件下才能反应； HF 比 HCl 稳定。 　　 跟踪练习 2 　 下列关于碱金属的原子结构和性质的叙述中不正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．碱金属原子最外层都只有一个电子，在化学反应中容易失去 　　 B ．碱金属都是强还原剂 　　 C ．碱金属都能在 O 2 中燃烧生成过氧化物 　　 D ．碱金属都能与水反应生成碱 　　 解析 　碱金属元素的原子和单质，在结构和性质上，既有相似性又有差异性。 如锂单质在 O 2 中燃烧只生成 Li 2 O ，无过氧化物生成。 　　 答案 　 C 第 3 课时　核　　素 　　 三维目标 知识与技能 1 ．认识原子核的结构，明确 X 的含义，掌握原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数，以及质量数与质子数、中子数之间的相互关系 ( 重点 ) 2 ．知道元素、核素、同位素的含义 ( 难点 ) 过程与方法 1 ．通过对原子核构成粒子的认识， 让学生明白质量数与质子数、中子数之间的必然联系 2 ．比较法在相似概念学习中的作用 情感、态度与价值观 通过对核素的认识，让学生明白微观世界的多样性；通过社会调查和查阅资料，体会放射性同位素在生产、生活中的广泛用途 　　 思维激活 　　 始于 19 世纪末，历时近十年，人类为探索构成物质的基础 —— 原子的构造，作出了巨大的努力，他们出色的实验方法及由此而建立的有关原子结构的理论，在人类科学发展史上写下了光辉的一页，其中有数十位科学家获得了相应的诺贝尔物理、化学奖。正是前人杰出的研究成果，我们才有了对原子结构清晰的认识。那么，原子内部结构是怎样的呢？ 　　 自学导引 　　 一、原子的组成 　　原子核内 质子数 和 中子数 之和称为质量数。 　　符号 中， A 表示 X 原子的质量数； Z 表示 X 原子的质子数，即核电荷数； m 表示 1 个 是由 m 个 X 原子构成的； n 表示离子所带电荷的正 ( 或负 ) 和数值， n ＞ 0 表示阳离子， n ＜ 0 表示阴离子， n ＝ 0 表示中性。 　　 思考题 1 　 是否所有的原子中都含有中子？ 　　 答案 　 不是，如 中就没有中子。 　　 二、元素、核素和同位素 　　 1 ． 元素：具有相同 核电荷数 ( 即质子数 ) 的同一类原子的总称。 　　 2 ．核素：具有一定数目 质子 和一定数目 中子 的一种原子称为核素。 　　 3 ．同位素 　　 (1) 概念：具有相同的 质子数 和不同的 中子数 的同一种元素的原子互称为同位素。例如， 、 ( 或 D) 、 ( 或 T) 都是氢的同位素。 　　 思考题 2 　 、 H ＋ 、 H 2 、 D 2 O 、 五种粒子中都含有氢 ______ ，其中粒子 ______ 互称为同位素。 　　 答案 　 元素； 和 　　 (2) 应用： 　　 ① 和 用于制造氢弹； 　　 ② 用做相对原子质量计算的标准， 用于考古学上测定文物的年代； 　　 ③ 用于制造原子弹和核发电； 　　 ④ 利用放射性同位素释放的射线育种、治疗癌症和肿瘤。 　　 三、相对原子质量 　　 1 ．原子 ( 或核素 ) 的相对原子质量：以一个 12 C 原子质量的 1/12 作为标准， X 原子的质量跟它相比所得的数值即为 X 的相对原子质量。 　　 2 ．元素的相对原子质量：是该元素的各种核素的原子数百分比与其相对原子质量的乘积所得的平均值。 　　如 A 、 B 、 C … 为某元素的不同核素，其原子数百分比分别为 a % 、 b % 、 c % … ，则该元素的相对原子质量为 M A · a % ＋ M B · b % ＋ M C · c % ＋ … ，其中 M A 、 M B 、 M C … 分别表示核素 A 、 B 、 C … 的相对原子质量。 　　 思考题 3 　 由 形成的氢气分子有几种？有几种不同的相对分子质量？ 　　 答案　 6 种； 5 种 　　 名师解惑 　　 一、原子和离子结构中的数量关系 　　 1 ． 质量数 ( A ) ＝质子数 ( Z ) ＋中子数 ( N ) 　　 2 ．原子：核电荷数＝核内质子数＝核外电子数 　　 3 ．阳离子：核电荷数＝核内质子数 > 核外电子数 　　 4 ．阴离子：核电荷数＝核内质子数 < 核外电子数 　　 二、元素、核素和同位素概念的辨析 　　 1 ．元素 　　 (1) 确定元素种类的唯一标准是原子的核电荷数 ( 即质子数 ) ，与中子数没有任何关系。 　　 (2)“ 同一类”指质子数相同的各种不同原子及相同原子的不同状态 ( 即游离态和化合态 ) 。 　　 2 ．核素 　　核素是确定的一种原子 , 这个概念有两个要素：原子核内的质子数和中子数 , 只有这两个要素都确定了才能称为核素。 　　 3 ．同位素 　　同位素是把质子数相同的不同核素联系在一起。大多数元素都有同位素，同一种元素的各种同位素虽然中子数和质量数各不相同，但因为它们的核电荷数相同，所以它们的物理性质不同，但化学性质几乎完全相同。同位素在元素周期表中占据相同的位置，同位素也因此而得名。 　　 4 ．元素、核素、同位素的相互关系： 　　 典例导析 　　 知识点 1 ：有关粒子的质量数、质子数、中子数和核外电子数的关系 　　 答案 　 C 　　 跟踪练习 1 　 石材的放射性常用镭 ( ) 作为标准，居里夫人 (Marie Curie) 因对 元素的研究曾两度获得诺贝尔奖。下列有关镭 ( ) 的叙述中不正确的是 ( 　　 ) 　　 A ． 原子核内有 138 个中子 　　 B ． 原子核外有 88 个电子 　　 C ． 原子核内有 88 个质子 　　 D ． 元素位于第三周期 　　 答案 　 D 　　 知识点 2 ：有关元素、核素和同位素概念 　　 例 2 　 下列说法中正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．质子数相同的粒子一定属于同种元素 　　 B ．质量数相同的原子一定是同一种核素 　　 C ．不同元素的核素质量数可能相同 　　 D ．镧系中 15 种元素在元素周期表中占同一格，所以互称为同位素 　　 解析 　 A 中粒子可以是原子、分子或离子，所以不正确， B 中质量数相同并不一定质子数和中子数都相同，如 14 C 和 14 N 等，故不正确；不同元素的核素质子数不同，但质量数可能相同，如 与 ， C 正确； D 中镧系 15 种元素质子数互不相同，不是同位素。 　　 答案 　 C 　　 跟踪练习 2 　 简单原子的原子结构可用下图表示方法形象表示： 　 　 　　 其中 ● 表示质子或电子， ○ 表示中子，则下列有关 ①②③ 的叙述中正确的是 ( 　　 ) 　　 A ． ①②③ 互为同位素 　　 B ． ①②③ 互为同素异形体 　　 C ． ①②③ 是三种化学性质不同的粒子 　　 D ． ①②③ 具有相同的质量数 　　 答案　 A 第二节　元素周期律 第 1 课时　原子核外电子的排布 　　 三维目标 知识与技能 1 ．了解核外电子排布的初步知识和原子结构示意图的表示方法 2 ．原子核外电子的排布规律 ( 重、难点 ) 过程与方法 由图表数据总结、归纳、抽象、形成规律的过程与方法 情感、态度 与价值观 体验发现和应用规律的快乐，体会对待自然规律的正确态度 　　 思维激活 　　 电子的质量很小 (9.1095×10 － 31 kg) ，运动的空间范围很小 ( 直径约为 10 － 10 m) ，运动的速度极快 ( 接近光速 ) ，核外电子运动没有确定的路线，不能测量或计算出它在某一时刻所处的位置，也不能准确描绘出它的运动轨迹。那么核外电子是如何排布的呢？ 　　 自学导引 　　 一、核外电子的分层排布 　　在多电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动，在离核较近的区域内运动的电子能量较 低 ，在离核较远的区域内运动的电子能量较 高 ，把不同的区域简化为不连续的壳层，也称作 电子层 ( 如右图 ) 。电子总是先从 内 层排起，这又叫核外电子的分层排布。其关系如下表： 电子层 ( n ) 1 2 3 4 5 6 7 符号 K L M N O P Q 离核 远近 由 近 到 远 能量 高低 由 低 到 高 　　 二、 1 ～ 20 号元素原子核外电子排布 　　 三、结构示意图 　　 结构示意图包括原子结构示意图和离子结构示意图。 　　在原子结构示意图中，“圈”表示原子核及核内质子数，“弧”表示各电子层，弧线上的数字表示该电子层上的电子数，核内质子数与核外电子数相等。 　　在离子结构示意图中，核内质子数与核外电子数不相等。 　　 思考题 　 试用结构示意图表示下列粒子： Na 、 S 、 Mg 2+ 、 Cl － 。 　　 答案 、 、 、 　　 名师解惑 　　 一、核外电子的排布规律 　　 1 ．核外电子总是最先排布在能量最低的电子层里，然后依次排布在能量较高的电子层里。 　　 2 ．各电子层最多容纳 2 n 2 ( n 代表电子层 ) 个电子。 　　 3 ．最外层电子数不超过 8 个 (K 层不超过 2 个 ) 。 　　 4 ．次外层电子数不超过 18 个，倒数第三层不超过 32 个。 　　 [ 特别提醒 ] 　　 以上四条规律相互联系和制约，一般以少为准，如 K 原 子为 而不能写成 ， 因为尽管第三层最多 可排 2×3 2 ＝ 18 个，但作为最外层不能超过 8 个。 　　 二、 1 ～ 20 号元素原子核外电子排布的特殊性 　　 1 ．最外层电子数为 1 的原子有 H 、 Li 、 Na 、 K 。 　　 2 ．最外层电子数为 2 的原子有 He 、 Be 、 Mg 、 Ca 。 　　 3 ．最外层电子数和次外层电子数相等的原子有 Be 、 Ar 。 　　 4 ．最外层电子数是次外层电子数 2 倍的原子是 C 。 　　 5 ．最外层电子数是次外层电子数 3 倍的原子是 O 。 　　 6 ．最外层电子数是次外层电子数 4 倍的原子是 Ne 。 　　 7 ．次外层电子数是最外层电子数 2 倍的原子有 Li 、 Si 。 　　 8 ．内层电子总数是最外层电子数 2 倍的原子有 Li 、 P 。 　　 9 ．电子层数和最外层电子数相等的原子有 H 、 Be 、 Al 。 　　 10 ．电子层数是最外层电子数 2 倍的原子是 Li 。 　　 11 ．最外层电子数是电子层数 2 倍的原子有 He 、 C 、 S 。 　　 12 ．最外层电子数是电子层数 3 倍的原子是 O 。 　　 典例导析 　　 知识点 1 ：电子排布规律的应用 　　 例 1 　 某原子核外的 M 电子层和 L 电子层的电子数的关系是 ( 　　 ) 　　 A ．大于 B ．小于　　 C ．等于 D ．不能确定 　　 解析 　当 M 层为最外层时，电子数最多不超过 8 个；当 M 层不是最外层时，电子数最多不超过 18 个。 L 层电子数一定为 8 个，所以它们实际容纳的电子数的大小关系不能确定。 　　 答案 　 D 　　 跟踪练习 1 　 某元素的原子核外有 3 个电子层，最外层电子数是核外电子总数的 1/6 ，则该元素的符号是 ______ ，原子结构示意图是 ________ 。 　　 答案 Mg ； 　　 知识点 2 ：粒子结构示意图的书写 　　 例 2 　 下列粒子的结构示意图是否正确？不正确的请指出错因，并改正。 　　 答案 　 ① 不正确 ;K 层最多排 2 个电子 , 应改为 。 　　 ② 不正确；圆圈内应为核电荷数，不能写元素符号，应 改为 。 　　 ③ 不正确； Na ＋ 为 Na 原子失去最外层的 1 个电子而得到 的粒子，应改为 。 　　 ④ 不正确； K 层最多排 2 个电子， L 层最多排 8 个电子， 应改为 。 　　 ⑤ 不正确； Cl － 的核电荷数为 17 ，应改为 。 　　 ⑥ 不正确；最外层最多排 8 个电子，应改为 。 　　 ⑦ 不正确；圆圈内 “ ＋ 20 ” 的 “ ＋ ” 不能省略。 　　 ⑧ 不正确；次外层最多排 18 个电子，应改为 。 　　 跟踪练习 2 　 下列粒子的结构示意图中正确的是 ( 　　 ) 　　 　　 答案 　 A 　　 知识点 3 ： 1 ～ 20 号元素核外电子排布的特点 　　 例 3 　 现有 X 、 Y 两种原子， X 原子的 M 层比 Y 原子的 M 层少 3 个电子， Y 原子 L 层的电子数为 X 原子 L 层电子数的 2 倍，则 X 和 Y 分别是 ( 　　 ) 　　 A ．硅原子和钠原子 B ．硼原子和氦原子 　　 C ．氯原子和碳原子 D ．碳原子和铝原子 　　 解析 　 本题考查核外电子排布规律知识的运用。由于 Y 原子的 M 层比 X 原子的 M 层多 3 个电子，说明 Y 的 M 层的电子数至少为 3 个，那么 Y 的 L 层必为 8 个电子， X 的 L 层只有 4 个电子， M 层无电子。由此推出 Y 的核外电子总数为 13 ， X 的核外电子总数为 6 。所以 X 、 Y 的核电荷数依次为 6 和 13 ，应选 D 。 　　 答案 　 D 　　 跟踪练习 3 　 根据下列叙述，分别写出元素名称并画出其原子结构示意图。 　　 (1)A 元素原子核外 M 层电子数是 L 层电子数的 ： __________ 、 __________ 。 　　 (2)B 元素原子的最外层电子数是次外层电子数的 倍： __________ 、 __________ 。 　　 (3)C 元素的单质在常温下就能与水剧烈反应，产生的气体能使带火星的木条复燃： ____________ 、 ____________ 。 　　 (4)D 元素原子的次外层电子数是最外层电子数的 ： __________ 、 __________ 。 　　 答案 　 (1) 硅； 　　 (2) 硼； 　　 (3) 氟； 　　 (4) 氖； 第 2 课时　元素周期律 　　 三维目标 知识与技能 1 ．了解元素周期性的变化 ( 重点 ) 2 ．认识元素性质的周期性变化是元素原子核外电子排布周期性变化的必然结果，从而理解元素周期律的实质 ( 难点 ) 过程与方法 通过实验探究和数据分析，熟悉认识规律的过程与方法 情感、态度 与价值观 体验探究物质世界和认识规律的快乐，体会元素周期律的艺术美；培养学生辩证唯物主义观点；理解从量变到质变的规律 　　 思维激活 　　 化学元素周期律是自然界的一条客观规律。它揭示了物质世界的一个秘密，即这些似乎互不相关的元素间存在相互依存的关系，它们组成了一个完整的自然体系，从此新元素的寻找，新物质、新材料的探索有了一条可遵循的规律。前面我们通过实验研究了同一主族元素性质的变化规律，那么同一周期元素性质是否也呈一定规律性的变化呢？ 　　 自学导引 　　 一、核外电子排布、原子半径和元素常见化合价的变化规律 　　 1 ．元素原子核外电子排布的周期性 　　随着原子序数的递增，每隔一定数目的元素，会重复出现原子最外层电子从 1 个递增到 8 个的情况 ( 第一周期从 1 增至 2) 。 　　 2 ．元素原子半径的周期性变化 　　稀有气体除外，电子层数相同的原子，随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小，且呈现周期性变化。 　　 3 ．元素主要化合价的周期性变化 　　电子层数相同的原子，随着原子序数的递增，元素的最高正价从 ＋ 1 递变到 ＋ 7 ，中部元素开始有负价，并从 － 4 递变到 － 1 ( 注意：氧、氟无正价 ) 。 　　 二、第三周期元素金属性、非金属性变化规律的实验探究 　　 1 ．钠、镁、铝的金属性比较 　　 (1) 与水或酸的反应 　　 ①2Na ＋ 2H 2 O( 冷水 ) ＝ 2NaOH ＋ H 2 ↑ ，反应剧烈，不需要加热。 　　 ②Mg ＋ 2H 2 O( 沸水 ) Mg(OH) 2 ＋ H 2 ↑ ，冷水反应缓慢，加热至沸腾反应迅速。 　　 ③Mg ＋ 2HCl ＝ MgCl 2 ＋ H 2 ↑ ，反应剧烈。 　　 ④2Al ＋ 6HCl ＝ 2AlCl 3 ＋ 3H 2 ↑ ，反应较剧烈。 　　 (2) 最高价氧化物对应水化物的碱性强弱 　　 NaOH ：使酚酞变红色，属强碱 　　 Mg(OH) 2 ：使酚酞变浅红色，属中强碱 　　 Al(OH) 3 ：不能使酚酞变红色，属两性氢氧化物 　　 (3) 实验结论 　　 Na 、 Mg 、 Al 三种元素的金属性逐渐 减弱 。 　　 2 ．硅、磷、硫、氯的非金属性比较 　　 (1) 与 H 2 反应的难易 Si P S Cl 氢化物 SiH 4 PH 3 H 2 S HCl 生成 条件 高温 磷蒸气 与 H 2 反应 加热 光照或点燃 下剧烈反应 与 H 2 反应逐渐变易 　　 (2) 最高价氧化物对应水化物的酸性 　　 思考题 　 设计实验说明 H 2 SO 4 的酸性比 H 2 SiO 3 的酸性强。 　　 答案 　 将硫酸滴加到 Na 2 SiO 3 溶液中，有白色沉淀生成，说明 H 2 SO 4 的酸性比 H 2 SiO 3 的酸性强。 H 4 SiO 4 H 3 PO 4 H 2 SO 4 HClO 4 弱酸 中强酸 强酸 最强酸 最高价含氧酸的酸性逐渐增强 　　 (3) 结论 　　 Si 、 P 、 S 、 Cl 四种元素的非金属性逐渐 增强 。 　　 3 ．第三周期元素的金属性和非金属性变化规律 Na 、 Mg 、 Al 、 Si 、 P 、 S 、 Cl 　　 金属性逐渐 减弱 ，非金属性逐渐 增强 　　 名师解惑 　　 一、粒子半径大小的比较规律 　　 1 ．同种元素的阳离子半径小于相应的原子半径，如： r (Na ＋ )< r (Na) ， r (Mg 2 ＋ )< r (Mg) 。 　　 2 ．同种元素的阴离子半径大于相应的原子半径，如： r (Cl － )> r (Cl) ， r (S 2 － )> r (S) 。 　　 3 ．同周期从左往右原子半径逐渐减小，如： r (Na)> r (Mg)> r (Al)> r (Si)> r (P)> r (S)> r (Cl) 。 　　 4 ．同主族从上到下原子半径逐渐增大，相同价态的离子半径逐渐增大 , 如 : r (Li)< r (Na)< r (K)< r (Rb)< r (Cs), r (F － ) < r (Cl － )< r (Br － )< r (I － ) 。 　　 5 ．具有相同电子层结构的离子，核电荷数越大，半径越小，如与 Ne 原子电子层结构相同的离子半径： r (N 3 － ) > r (O 2 － )> r (F － )> r (Na ＋ )> r (Mg 2 ＋ )> r (Al 3 ＋ ) 。 　　 [ 特别提醒 ] 　　稀有气体元素的原子半径因测量方式不同，不参与比较。 　　 二、元素周期律及其本质 　　元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化的规律叫做元素周期律。元素性质 ( 包括金属性、非金属性、化合价 ) 和原子半径的周期性变化是元素原子核外电子排布的周期性变化的必然结果，元素原子的化学性质主要由最外层电子数决定，同时也受原子半径的影响，也就是说，由于原子结构上的周期性变化必然引起元素性质上的周期性变化，这体现了结构决定性质的规律。 　　 典例导析 　　 知识点 1 ：粒子半径大小的比较 　　 例 1 　 下列化合物中，阴离子半径与阳离子半径之比最小的是 ( 　　 ) 　　 A ． LiI B ． NaBr C ． KCl D ． CsF 　　 解析 　 题目中的碱金属离子 Li ＋ 的半径是最小的， Cs ＋ 的半径是最大的； 4 种卤素阴离子中 F － 的半径是最小的， I － 的半径是最大的。显然，阴离子与阳离子半径之比最小的应是 CsF 。 　　 答案 　 D 　　 跟踪练习 1 　 下列粒子半径大小的比较中正确的是 ( 　　 ) 　　 A ． r (S 2 － ) ＞ r (O 2 － ) ＞ r (O) 　 B ． r (Al) ＞ r (Mg) ＞ r (Na) 　　 C ． r (Na ＋ ) ＞ r (O 2 － ) ＞ r (F － ) D ． r (Na) ＞ r (Na ＋ ) ＞ r (Cl － ) 　　 答案 　 A 　　 知识点 2 ：对元素周期律及其本质的理解 　　 例 2 　 下列说法中正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．原子半径越小，其原子序数越大 　　 B ．最外层电子数少的原子一定比最外层电子数多的原子易失电子 　　 C ．元素原子的金属性、非金属性的强弱从根本上取决于其原子核外电子的排布情况 　　 D ．元素的化合价越高，其金属性越强 　　 解析 　 A 项，随着原子序数的递增，原子半径由大到小呈周期性变化，不要只考虑由大到小，还要理解 “ 周期性 ” 三个字的含义。 B 项考虑太片面，要从原子核外电子排布的整体考虑，即从电子层数和最外层电子数两方面考虑，如 Ca 的最外层电子数比 Na 多，但 Ca 比 Na 易失电子。 C 项正确。 D 项，化合价是元素原子在发生化学反应时所表现出的性质，取决于原子的核外电子排布，对主族元素而言，化合价越高，表明原子的最外层电子数越多，非金属性可能越强。 　　 答案 　 C 　　 跟踪练习 2 　 现代无机化学理论的基石之一 —— 元素周期律，是 1869 年门捷列夫在总结前人经验的基础上发现的，对新元素的发现、化学理论和实验等研究工作起到了指导作用。有人提出以下说法，其中正确的是 ( 　　 ) 　　 ① 元素的性质随相对原子质量的递增呈周期性变化 　　 ② 元素的性质随元素原子序数的递增呈周期性变化 　　 ③ 事物的量变可以引起质变 　　 ④ 元素性质的递变只取决于元素原子电子层数的递变，与原子最外层电子数无关 　　 A ． ①② B ． ②③ 　　 C ． ①④ D ． ①②③④ 　　 答案 　 B 第 3 课时　元素周期表和元素周期律的应用 　　 三维目标 知识与技能 1 ．认识周期表中元素金属性和非金属性的递变规律 ( 重点 ) 2 ．能描述元素周期表的结构，知道金属、非金属在元素周期表中的位置。了解元素在周期表中的位置、原子结构及其性质三者之间的关系 ( 难点 ) 过程与方法 通过对前面所学知识的归纳比较，掌握 “ 位、构、性 ” 的关系 情感、态度 与价值观 让学生体验用所学理论解决问题的快乐并体会化学理论的指导作用，培养学生的辩证唯物主义观点、科学创新品质和理论联系实际的能力 　　 思维激活 　　 1875 年，法国化学家布瓦博德朗在分析比利牛斯山的闪锌矿时发现了一种新元素，他将这种新元素命名为镓，以表达他对他的祖国法兰西的热爱，并公布了测得的关于镓的主要性质。不久他收到了门捷列夫的来信，门捷列夫在信中指出：关于镓的比重不应该是 4.7 ，而是 5.9 ～ 6.0 。当时布瓦博德朗很是疑惑，他是唯一掌握金属镓的人，门捷列夫是怎样知道镓的比重的呢？ 　　 自学导引 　　 一、元素的金属性和非金属性的递变情况 　　 　　图表中虚线表示金属元素和非金属元素的分界线，其左下角区域为金属元素，右上角区域为非金属元素。 　　 思考题 1 　 元素周期表中除放射性元素外，什么元素的金属性最强？什么元素的非金属性最强？ 　　 答案　 Cs ； F 　　 二、元素常见化合价与元素在周期表中位置的关系 　　 1 ．主族元素：最高正价＝最外层电子数 ( 价电子数 ) ＝ 主族序数 。 　　 2 ．非金属主族元素化合价一般规律： 　　 (1) 最低负价＝ 族序数 － 8 　　 (2) 最高正价＋ | 最低负价 | ＝ 8 　　 思考题 2 　 氢元素的最高正价为＋ 1 ，最低负价是否应为－ 7? 　　 答案 　 不是，氢元素的最低负价应为 1 － 2 ＝－ 1 。 　　 三、元素周期表与元素周期律的关系 　　元素周期表是元素周期律的具体表现形式，即元素周期表是依据元素周期律而编排出来的。 　　 四、元素周期表和周期律的应用 　　 1 ．便于对元素性质进行系统研究。 　　 2 ．为发现新元素及预测它们的原子结构和性质提供了线索。 　　 3. 在周期表中 金属与非金属的分界 处寻找半导体材料。 　　 4 ．农药中含有的 As 、 F 、 Cl 、 S 、 P 等元素集中在周期表 右上角 区域。 　　 5 ．在 过渡元素 中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。 　　 6 ．在周期表一定区域内寻找元素 , 发现物质的新用途。 　　 思考题 3 　 钫 (Fr) 是碱金属元素中原子序数最大的元素，根据它在周期表中的位置预言其性质。 ( 写出两点即可 ) 　　 答案 　 ① 在已知元素中具有最大的原子半径； ② 氧化物对应的水化物是极强的碱 ( 其他合理答案均正确 ) 。 　　 名师解惑 　 　 一、元素周期表中同周期、同主族元素原子结构和元素性质的递变规律 周期表中位置 同周期 ( 左 → 右 ) 同主族 ( 上 → 下 ) 原 　　子 　　结 　　构 核电荷数 依次增大 逐渐增大 电子层数 相同 依次增多 最外层电子数 依次增多 相同 原子半径 依次减小 ( 稀有气体除外 ) 依次增大 性 　　质 主要化合价 最高正价由＋ 1 → ＋ 7 　　负价由－ 4 → － 1 最高正价、负价相同 　　最高正价＝主族序数 元素的金属性 　　和非金属性 金属性逐渐减弱 　　非金属性逐渐增强 金属性逐渐增强 　　非金属性逐渐减弱 最高价氧化 物对应水化物 　　的酸、碱性 碱性减弱 　　酸性增强 碱性增强 　　酸性减弱 气态氢化物 　　的稳定性 逐渐增强 逐渐减弱 原子得失 　　电子能力 失电子：大 → 小 　　得电子：小 → 大 得电子：大 → 小 　　失电子：小 → 大 　　 [ 特别提醒 ] 　　 以上变化规律中，不包括稀有气体元素。 　　 二、元素周期表中 “ 位 ” 、 “ 构 ” 、 “ 性 ” 三者的辩证关系 　　 　　 三、 1 ～ 20 号元素中某些元素的特性 　　 1 ． 与水反应最剧烈的非金属单质是 F 2 ，即非金属性最强的元素是 F 元素；所形成的气态氢化物最稳定的是 HF 。 　　 2 ．与水反应最剧烈的金属单质是 K ；原子半径最大的主族元素是 K 元素。 　　 3 ．自然界中硬度最大的单质是含 C 元素的金刚石；最高正价与最低负价的代数和为零，且气态氢化物中含氢的百分含量最高的元素是 C 元素。 　　 4 ．常温下有颜色的气体单质是 F 2 、 Cl 2 。 　　 5 ．原子半径最小，它的阳离子就是质子的元素为 H 元素；同位素之一的原子核中只有质子而没有中子的是 H 元素。 　　 6 ．最高价氧化物对应水化物的酸性最强的是 Cl 元素。 　　 7 ．密度最小的金属单质是 Li 。 　　 8 ．最高价氧化物及其水化物具有两性的元素是 Al 元素；地壳中含量最高的金属元素是 Al 元素。 　　 9 ．地壳中含量最高的元素是 O 元素，次者是 Si 元素。 　　 典例导析 　　 知识点 1 ：元素化合价与化学式的考查 　 　 例 1 　如图为元素周期表中短周期的一部分，其中 b 元素原子的最外层电子数为电子层数的两倍，则下列叙述中正确的是 ( 　　 ) 　　 　　 A ． b 的元素符号为 C 　　 B ． a 元素的最高正化合价为＋ 6 　　 C ． c 元素的最高正化合价为＋ 5 　　 D ． b 元素的气态氢化物的化学式为 H 2 S 　　 解析 　 b 元素原子的最外层电子数为电子层数的两倍， 则 b 可能为 He 、 C 或 S, 由 b 元素在短周期中的位置 ( ) 可知， b 只能为 S ，故 a 为 O ， c 为 Cl 。 　 　 答案 　 D 　　 跟踪练习 1 　 元素 M 的最高正价和负价的绝对值之差为 6 ， M 、 N 的离子具有相同的电子排布，则 M 、 N 所形成的化合物可能是 ( 　　 ) 　　 A ． MgF 2 B ． MgCl 2 C ． CaCl 2 D ． CaBr 2 　　 答案 　 C 　　 知识点 2 ：应用元素周期表和周期律比较和推断物质的性质 　 　 例 2 　超重元素“稳定岛”的假设预言：自然界中可能存在着原子序数为 114 号的元素的稳定同位素 208 X 。请根据原子结构理论和元素周期律预测： 　　 (1) 它在周期表的哪一周期哪一族？是金属还是非金属？ 　　 (2) 写出它的最高价氧化物、氢氧化物 ( 或含氧酸 ) 的化学式。 　　 解析 　根据元素周期表的结构中，各周期内包含的元素的种数以及同周期元素的排列，需先用递减法确定 114 号元素在周期表中的位置，然后再确定是金属还是非金属。 　　 114 － 2 － 8 － 8 － 18 － 18 － 32 ＝ 28( 注： 6 个减数依次是第一周期至第六周期中包含的元素的总数；递减法最终要求有个余数，该余数可以看做依次排列在第七周期中的第 28 种元素 ) ，依据第七周期排满为 32 种元素来推，该元素在第七周期，从左边开始，排列为第 28 种元素，即第 ⅣA 族，而该族的第六周期为铅元素，是金属，则该元素也为金属。然后，再依据同主族元素原子的结构和性质的递变规律可知，它的最高价为＋ 4 价，还有常见＋ 2 价化合物，所以可确定它的最高价氧化物及其水化物的化学式为 XO 2 、 X(OH) 4 。 　　 答案 　 (1) 第七周期 ⅣA 族；金属 　　 (2)XO 2 ； X(OH) 4 　　 跟踪练习 2 　 下列有关性质的递变性的叙述中正确的是 ( 　　 ) 　　 A ． O 、 S 、 Na 的原子半径依次减小 　　 B ． LiOH 、 NaOH 、 KOH 的碱性依次增强 　　 C ． HF 、 NH 3 、 SiH 4 的热稳定性依次增强 　　 D ． Mg 、 Al 、 Na 的还原性依次增强 　　 答案　 B 　　 知识点 3 ：应用元素周期表和周期律寻找新物质 　　 例 3 　 制冷剂是一种易压缩、易液化的气体，液化后在冷冻机管内循环，蒸发时吸收热量，使环境温度降低，达到制冷的目的。历史上，人们曾采用过乙醚、氨、氯甲烷等作制冷剂，但它们不是有毒，就是易燃，效果并不理想。于是，不断有科学家根据元素及其化合物的递变规律来开发新的制浼痢Ｇ胙刈趴蒲 Ъ 业奶剿鞴旒；卮鹣铝形侍猓 　　 (1) 科学家们首先研究了某些化合物的易燃性和毒性的变化趋势。 ( 以下填写化学式 ) 　　 ① 氢化物的可燃性。第二周期： ______>______> H 2 O>HF ；第三周期： ______>______>______>______ 。 　　 ② 化合物的毒性。 ⅤA 族： PH 3 ＞ NH 3 ； ⅥA 族： H 2 S______H 2 O( 填“＞”或“＜”，下同 ) ， CS 2 ______CO 2 ； ⅦA 族： CCl 4 ＞ CF 4 。 　　 (2) 尽管这种制冷剂因会破坏大气中的臭氧层造成环境污染而逐渐被其他制冷剂所取代，但求助于元素周期表中元素及其化合物的 __________( 填选项编号 ) 变化趋势来开发制冷剂的科学思维方法还是值得借鉴的。 　　 ① 毒性　 ② 沸点　 ③ 易燃性　 ④ 水溶性　 ⑤ 颜色 　 　 解析 　 (1)① 同周期元素气态氢化物的可燃性从左向右逐渐减弱。 　　 ② 由 “ 毒性： PH 3 ＞ NH 3 ， CCl 4 ＞ CF 4 ” 可知，同主族元素的化合物的毒性从上到下逐渐增强。 　　 (2) 制冷剂必须是易液化、低毒或无毒、可燃性差或不燃烧的物质。由题目可以看出，科学家在寻找制冷剂的过程中，需要考虑物质可燃性、毒性和沸点的递变规律。 　 　 答案 　 (1)①CH 4 ； NH 3 ； SiH 4 ； PH 3 ； H 2 S ； HCl 　　 ② ＞ ；＞ 　　 (2)①②③ 　　 跟踪练习 3 　 在元素周期表中，主族元素自 ⅢA 族的硼到 ⅦA 族的砹连一条斜线，即为金属和非金属的分界线，从分界线附近可以找到 ( 　　 ) 　　 A ．耐高温材料 B ．新型农药材料 　　 C ．半导体材料 D ．新型催化剂材料 　　 答案　 C 第三节　化　学　键 第 1 课时　离　子　键 　　 三维目标 　　 思维激活 　　 从前面所学的知识我们知道，元素的化学性质主要取决于其原子的结构，而化学反应的实质是原子的重新组合。你想知道元素原子是怎样结合成物质的吗？ 知识与技能 掌握离子键的概念；掌握离子键的形成过程和形成条件，并能熟练地用电子式表示离子化合物的形成过程 ( 重、难点 ) 过程与方法 通过对离子键形成过程的教学，培养学生的抽象思维和综合概括能力 情感、态度 与价值观 通过 “ 设疑、引思、辅导 ” 教学法，培养学生用对立统一的规律认识问题；由个别到一般的研究问题的方法，结合教学培养学生认真仔细、一丝不苟的学习精神 　　 自学导引 　　 一、金属钠与氯气反应的实验 　　 　　实验步骤： (1) 取一块绿豆大的金属钠 ( 切去氧化层 ) 。 　　 (2) 用 滤纸 吸净煤油，放在石棉网上，用酒精灯微热，钠熔成球状。 　　 (3) 将盛有氯气的集气瓶倒扣在钠的上方。 思考题 1 　 若加热时间过长再扣上集气瓶，则反应所得产物中除含有氯化钠外，还会含有什么物质？ 　　 答案 　 有 Na 2 O 2 。 现象 剧烈燃烧， 黄 色火焰，产生 白烟 化学方程式 2Na ＋ Cl 2 2NaCl 　 　 二、氯化钠的形成过程 　　 　　 三、离子键的形成、定义及存在 　　 1 ．形成 　　形成离子键要求参加反应的原子双方，一方容易 失去 电子，而另一方容易 得到 电子，电子由容易 失去 电子的一方转移到容易 得到 电子的一方，形成阳、阴离子，再通过 静电作用 结合在一起。 　　 2 ．定义 　　带 相反 电荷离子之间的相互作用。 　　 3 ．存在 　　由离子键构成的化合物叫做 离子 化合物，如 MgCl 2 、 ZnSO 4 、 NaOH 等。通常， 活泼金属 与 活泼非金属 形成离子化合物。 　　 四、电子式 　　在 元素符号 周围用“ ·” 或“ ×” 来表示原子的 最外层 电子 ( 价 电子 ) 的式子叫做电子式。 　　 思考题 2 　 写出下列元素原子的电子式： Al 、 C 、 N 、 O 、 F 。 　　 答案 　 　　 名师解惑 　 　 一、离子键 　　 1 ．成键的粒子：阴、阳离子。 　　 2 ．成键的性质：静电作用。 　 　 [ 特别提醒 ] 　　“静电作用”既包括阴、阳离子间的静电吸引力，又包括原子核与原子核以及电子与电子之间的静电排斥力。 　　 3 ．成键的条件　 　　 4 ．成键的原因 　　 (1) 原子相互得失电子形成稳定的阴、阳离子。 　　 (2) 粒子间吸引与排斥处于平衡状态。 　　 (3) 体系的总能量降低。 　　 5 ．存在范围 　　离子键存在于强碱、大多数盐及部分金属氧化物中。中学阶段常见物质中，大多数含金属元素和 NH 4 ＋ 的化合物都属于离子化合物。 　　 [ 特别提醒 ] 　　 ① 金属元素与非金属元素形成的化合物不一定都是离子化合物，例如 AlCl 3 。 　　 ② 由非金属元素形成的化合物也可能含离子键，形成离子化合物，例如 NH 4 Cl 。 　　 二、电子式 　　 1 ． 原子的电子式 　　书写原子的电子式时，一般将原子的最外层电子写在元素符号的上、下、左、右 4 个位置上，每个位置不得超过 2 个电子，书写时电子要尽量分散在 4 个位置上。例如： 　　 2 ．离子的电子式 　　书写离子的电子式时，简单阳离子是原子失去最外层电子后形成的，只写其元素符号，并在右上角注明所带电荷数即可，如 Na ＋ 、 Mg 2 ＋ 等；书写简单阴离子时，要在元素符号周围标出最外层电子，用“ [ 　 ]” 括起来，并在右上角注明所带电荷数，如 等。 　 　 [ 特别提醒 ] 　　对复杂阳离子 , 要用到“ [ 　 ]”, 如 NH 4 ＋ 的电子式为 　　 3 ．离子化合物的电子式 　　书写离子化合物的电子式时，将构成该化合物的阴、阳离子按一定比例和顺序写出即可。阴、阳离子个数比不是 1∶1 时，要注意每一个离子都应与带相反电荷的离子直接相邻，相同离子不能合并；还要注意书写时的对称。 　　如： CaCl 2 的电子式应写成 而不能简写成 Ca 2 ＋ 也不能写成 Ca 2 ＋ 　　 4 ．用电子式表示离子化合物的形成过程 　　例如氯化镁的形成：在左边写出镁原子、氯原子的电子式，右边写出离子化合物氯化镁的电子式，中间用“ ―→” ，而不用“＝”连接。如：　　 　 　 典例导析 　　 知识点 1 ：离子键的形成及概念 　 　 例 1 　 下列叙述中正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．元素周期表第一周期内的元素之间可形成离子键 　　 B ．元素周期表 ⅠA 族元素和 ⅦA 族元素之间一定形成离子键 　　 C ．离子化合物中一定含有阴离子和阳离子 　　 D ．离子化合物中一定含有金属元素 　 　 解析 　元素周期表第一周期内的元素是氢 ( 非金属 ) 和氦 ( 性质特别稳定 ) ，它们不可能形成离子键；元素周期表 ⅠA 族内有非金属元素氢，氢和 ⅦA 族的卤素之间形成的不是离子键；离子化合物中一定含有阴离子和阳离子，但不一定含有金属元素，如 NH 4 Cl 是离子化合物，但其不含金属元素。 　　 答案 　 C 　 　 跟踪练习 1 下列说法中正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．某元素原子的最外层只有一个电子，它跟卤素结合时，一定形成离子键 　　 B ．离子化合物中的阳离子都是金属离子 　　 C ．离子化合物中，一个阴离子可同时与多个阳离子之间产生静电作用 　　 D ．溶于水可以导电的化合物一定是离子化合物 　　 答案　 C 　 　 知识点 2 ：电子式的书写 　　 例 2 　 判断下列用电子式表示的化合物的形成过程，正确的在后面括号中填“ √” ，错误的在后面括号中填“ ×” 。 　　 解析 　此题考查了电子式的书写。用电子式表示化合物的形成过程时，首先要判断生成的化合物是离子化合物还是共价化合物。共价化合物中共用电子对的表述要正确，离子化合物中阴、阳离子的表述要正确。 　　 (1) 错误。 ① 将 “ ―→” 写成了 “ ＝ ” ； ② 阴离子 (Cl － ) 的电子式未加 [ 　 ] 表示。正确写法是 　 　 。 　　 (2) 错误。不能将两个氟离子合在一起写。正确写法是 　　 。 　　 (3) 错误。用电子式表示化合物 ( 或单质 ) 的形成过程时，反应物中要写原子的电子式，不能写分子的电子式。正确写法是 　　 。 　　 答案 　 (1) × 　　 (2) × 　　 (3) × 　　 跟踪练习 2 下列化合物的电子式书写正确的是 ( 　　 ) 　　 　 　 答案 　 D 第 2 课时　共　价　键 　　 三维目标 知识与 技能 1 ．使学生理解共价键的概念，初步掌握共价键的形成及特征 ( 重点 ) 2 ．用电子式表示共价分子的形成过程 ( 难点 ) 3 ．了解化学键、极性键、非极性键的概念 4 ．了解分子间作用力和氢键 过程与 方法 通过学生对离子键和共价键的认识与理解，培养学生的抽象思维能力；通过电子式的书写，培养学生的归纳比较能力 情感、态度 与价值观 1 ．通过对共价键形成过程的分析，培养学生怀疑、求实、创新的精神 2 ．培养学生从宏观到微观，从认识事物的现象到本质的科学方法 　 　 思维激活 　　 壁虎为什么能在天花板上爬行自如？这曾是一个困扰科学家一百多年的谜。用电子显微镜可观察到，壁虎的四足上覆盖着几十万条纤细的由角蛋白构成的纳米级尺寸的毛。壁虎的足有多大吸力？实验证明，如果在一个分币的表面布满 100 万条壁虎足的细毛，则此分币可以吊起 20 kg 重的物体。这是一种什么作用力呢？ 　　 自学导引 　　 一、共价键的形成和概念 　　 1 ．形成 　　当参加反应的原子得失电子能力差别较小时，一般无法形成离子键。如氯原子的最外层有 7 个电子，要达到 8 电子的稳定结构，就需要 获得 1 个电子，但氯原子间不会发生电子得失，如果 2 个氯原子各提供 1 个电子，形成共用电子对，则 2 个氯原子就都形成了 8 电子稳定结构。 　　 2 ．概念 　　像氯分子这样， 原子 间通过 共用电子对 所形成的相互作用，叫做共价键；而像 HCl 这样，通过共用电子对作用形成的化合物叫做 共价 化合物。 　　 二、共价键的表示方法 　　 1 ．电子式 　　用电子式表示共价化合物时，不需要加“ [ 　 ]” 和标电荷 . 如 :Cl 2 的电子式为 ________ HCl 的电子式为 ______ N 2 的电子式为 _________ CO 2 的电子式为 ______________ 　 　 思考题 1 　 写出下列物质的电子式并判断其中存在的化学键： NH 3 、 NaOH 、 NH 4 Cl 。 　 　 答案　 NH 3 ： ，只存在共价键； 　　 NaOH ： ，存在离子键和共价键； 　　 NH 4 Cl ： , 存在离子键和共价键。 　　 2 ．结构式 　　在化学上，常用一根短线“ —” 表示 一对共用电子 ，其余电子一律省去，这样的式子叫做结构式。如： 化学式 结构式 化学式 结构式 N 2 N ≡ N CH 4 NH 3 CO 2 O ＝ C ＝ O HCl H—Cl H 2 O H—O—H 　 　　 三、极性键和非极性键 　　 思考题 2 　 共价键中元素化合价怎样体现？ 　　 答案 　 形成非极性键的原子间共用电子对不偏移，不会产生化合价的升降；而形成极性键的过程中，电子对偏离的元素化合价升高，电子对偏向的元素化合价降低。 非极性键 极性键 定义 同种 元素原子形成的共价键，共用电子对不发生偏移 不同种 元素原子形成的共价键，共用电子对发生偏移 原子吸引 　　电子能力 相同 不同 　　 四、化学键及化学反应的实质 　　 1 ．化学键 　　 (1) 使离子相结合或原子相结合的作用力。 　　 (2) 分类：化学键 　　 2 ．化学反应的实质 　　化学反应是反应物中的原子重新组合为产物的一个过程。在这个过程中，包含着反应物内化学键的断裂和产物中化学键的形成。 　　 思考题 3 　 有化学键断裂的过程一定是化学变化吗？ 　 　 答案 　 不一定 , 必须还要有化学键的形成。如金刚石的熔化 , 中间有化学键的断裂 , 而无化学键的形成 , 不是化学变化。 　　 五、分子间作用力和氢键 　　 1 ．分子间作用力 　　分子间存在的一种把分子聚集在一起的作用力叫做分子间作用力，又称 范德华力 。分子间作用力比化学键弱得多，它对物质的熔、沸点等有影响。一般来说，对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越 大 ，物质的熔、沸点也越 高 。 　　 2 ．氢键 　　 NH 3 、 H 2 O 和 HF 的分子间存在着一种比分子间作用力 稍强 的相互作用，叫做氢键。氢键比化学键 弱 ，不属于化学键，可以把分子间的氢键看做是一种 较强 的分子间作用力。氢键的存在可使物质的熔、沸点升高，因此 NH 3 、 H 2 O 和 HF 的熔、沸点分别比同主族其他元素氢化物的熔、沸点高。冰中氢键的存在使冰的结构中有 空隙 ，造成其密度 低 于液态水。 　　 名师解惑 　 　 一、共价化合物中 8 电子稳定结构的判断规律 　　 1 ．对原子序数不大于 5 的元素，形成化合物时，一般不可能为 8 电子稳定结构，如 HCl 中的 H ， BeCl 2 中的 Be ， BF 3 中的 B 等。 　　 2 ．对原子序数大于 5 的元素，形成化合物时，若 | 元素化合价 | ＋原子最外层电子数＝ 8 ，则该化合物中该元素满足 8 电子稳定结构；否则不满足。如 CO 2 中的 C ： | ＋ 4| ＋ 4 ＝ 8 ，满足， O ： | － 2| ＋ 6 ＝ 8 ，也满足； PCl 5 中的 P ： | ＋ 5| ＋ 5 ＝ 10≠8 ，不满足， Cl ： | － 1| ＋ 7 ＝ 8 ，满足。 　　 [ 特别提醒 ] 　　对于共价单质，方法与上面类似，只是将“ | 元素的化合价 |” 换成共用电子对数即可。 　 　 二、离子键和共价键的比较 比较类型 离子键 共价键 定义 带相反电荷离子间的相互作用 原子间通过共用电子对形成的相互作用 成键条件 成键原子得失电子能力差别很大 ( 活泼金属与活泼非金属之间 ) 成键原子得失电子能力相同或差别较小 ( 大多数为同种或不同种非金属元素原子之间 ) 成键粒子 阴、阳离子 原子 表示方法 续表 　　 [ 特别提醒 ] 　　与离子键相比较，用电子式表示共价键形成过程时，不能出现弯箭头，产物中不需要加“ [ 　 ]” 和标电荷。 比较类型 离子键 共价键 用电子式表示形成过程 存在 离子化合物 ( 碱性氧化物、强碱和大多数盐 ) 非金属元素的单质 (H 2 、 O 2 、 Cl 2 等 ) ，共价化合物 ( 气态氢化物、酸性氧化物、酸 ) ，某些离子化合物 (NaOH 、 Na 2 SO 4 ) 　　 三、各类物质中所含的化学键 　　 　　 [ 特别提醒 ] 　　 ① 离子化合物中一定含有离子键，可能含有共价键。 　　 ② 共价化合物中只含共价键，一定不含离子键。 　　 ③ 稀有气体单质都是单原子分子，不含化学键。 　　 典例导析 　 　 知识点 1 ： 8 电子稳定结构的判断 　 　 例 1 　 下列各组物质中，分子中的所有原子都满足最外层 8 电子结构的是 ( 　　 ) 　　 A ． BeCl 2 、 PCl 5 B ． PCl 3 、 N 2 　　 C ． COCl 2 ( 光气 ) 、 SF 6 D ． XeF 2 、 BF 3 　　 解析 　题中所有原子最外层满足 8 电子结构的物质仅有： PCl 3 、 N 2 、 COCl 2 ，故正确选项为 B 。对 AB n 型分子，中心原子 A 是否满足 8 电子结构的判断方法是：如果 A 的化合价的绝对值 ＋ 最外层电子数＝ 8 ，即满足 8 电子结构；否则不满足。 　　 答案 　 B 　　 跟踪练习 1 　 下列分子中，所有原子都满足最外层为 8 电子结构的是 ( 　　 ) 　　 A ． H 2 O B ． XeF 4 C ． CCl 4 D ． SO 2 　　 答案 　 C 　　 知识点 2 ：对化学键的认识 　　 例 2 　下列有关离子键、共价键的叙述中正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．离子化合物中只存在离子键，没有共价键 　　 B ．非极性键只存在于双原子的单质分子中 　　 C ．共价化合物分子中一定不存在离子键 　　 D ．仅由非金属元素组成的化合物中一定不含离子键 　　 解析　 离子化合物 NaOH 中既有离子键又有共价键， Na 2 O 2 中既有离子键又有非极性共价键， NH 4 HCO 3 为仅由非金属元素组成的离子化合物。 　　 答案 　 C 　　 跟踪练习 2 　 下列关于化学键的说法中，正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．构成单质分子的粒子中一定含有共价键 　　 B ．由非金属元素组成的化合物不一定是共价化合物 　　 C ．非极性键只存在于双原子单质分子里 　　 D ．不同元素组成的多原子分子里的化学键一定都是极性键 　　 答案 　 B 　 　 知识点 3 ：化学键的判断和表示 　　 例 3 　 在下列化学反应中，既有离子键、极性键断裂，又有离子键、极性键形成的是 ( 　　 ) 　　 A ． Na 2 O ＋ H 2 O ＝ 2NaOH 　　 B ． SO 2 ＋ H 2 O ＝ H 2 SO 3 　　 C ． Cl 2 ＋ H 2 O ＝ HCl ＋ HClO 　　 D ． 4Li ＋ O 2 2Li 2 O 　　 解析 　 B 、 C 两反应中，反应物和生成物中均无离子化合物，故 B 、 C 两反应的过程中无离子键的断裂和离子键的形成； D 反应的生成物是 Li 2 O ， Li 2 O 中只有离子键，没有极性键，故 D 反应过程中无离子键、极性键的断裂且无极性键的形成。 　　 答案 　 A 　 　 跟踪练习 3 　 写出下列物质的电子式： 　 　 (1)CO 2 ： ____________________ 。 　　 (2)Na 2 O 2 ： ____________________ 。 　　 (3)HClO ： ____________________ 。 　　 (4)NaOH ： ____________________ 。 　 　 答案 　 (1) 　　 (2) 　　 (3) 　　 (4) 本 章 小 结 　　 知识整合 　　 高考体验 　 　 1 ． ( 广东， 1) 我国稀土资源丰富，下列有关稀土元素 62 144 Sm 与 62 150 Sm 的说法中正确的是 ( 　　 ) 　　 A.Sm 与 Sm 互为同位素 　　 B.Sm 与 Sm 的质量数相同 　　 C.Sm 与 Sm 是同一种核素 　　 D.Sm 与 Sm 的核外电子数和中子数均为 62 　 　 答案 　 A 　　 2 ． ( 海南， 10) 门捷列夫在描述元素周期表时，许多元素尚未发现，但他为第四周期的三种元素留下了空位，并对它们的一些性质做了预测， X 是其中的一种“类硅”元素，后来被德国化学家文克勒发现，并证实门捷列夫当时的预测相当准确。根据元素周期律，下列有关 X 性质的描述中错误的是 ( 　　 ) 　　 A ． X 单质不易与水反应 　　 B ． XO 2 可被碳或氢还原为 X 　　 C ． XCl 4 的沸点比 SiCl 4 的高 　　 D ． XH 4 的稳定性比 SiH 4 的高 　　 答案　 D 　　 3 ． ( 山东理综， 11) 元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和元素的性质。下列说法正确的是 　　 A. 同一元素不可能既表现金属性，又表现非金属性 　　 B. 第三周期元素的最高正化合价等于它所处的主族序数 　　 C. 短周期元素形成离子后 , 最外层都达到 8 电子稳定结构 　　 D. 同一主族的元素的原子 , 最外层电子数相同 , 化学性质完全相同 　　 答案　 B 　　 4 ． ( 海南， 2) 同一短周期的元素 W 、 X 、 Y 、 Z 的原子序数依次增加，下列叙述正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．单质的化学活泼性： W ＜ X ＜ Y ＜ Z 　　 B ．原子最外层电子数： W ＜ X ＜ Y ＜ Z 　　 C ．单质的氧化能力： W ＜ X ＜ Y ＜ Z 　　 D ．元素的最高化合价： W ＜ X ＜ Y ＜ Z 　　 答案 　 B 　 　 5 ． ( 江苏， 8) X 、 Y 、 Z 、 W 、 R 是 5 种短周期元素，其原子序数依次增大。 X 是周期表中原子半径最小的元素， Y 原子最外层电子数是次外层电子数的 3 倍， Z 、 W 、 R 处于同一周期， R 与 Y 处于同一族， Z 、 W 原子的核外电子数之和与 Y 、 R 原子的核外电子数之和相等。下列说法正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．元素 Y 、 Z 、 W 具有相同电子层结构的离子，其半径依次增大 　　 B ．元素 X 不能与元素 Y 形成化合物 X 2 Y 2 　　 C ．元素 Y 、 R 分别与元素 X 形成的化合物的热稳定性： X m Y ＞ X m R 　　 D ．元素 W 、 R 的最高价氧化物的水化物都是强酸 　　 答案 　 C 第二章　化学反应与能量 第一节　化学能与热能 第 1 课时　化学键与化学反应中能量变化的关系 　　 三维目标 知识与技能 1 ．理解化学键与化学反应中能量变化之间的关系 ( 重点 ) 2 ．了解吸热反应和放热反应 3 ．从本质 ( 微观结构角度 ) 上理解化学反应中能量的变化 ( 难点 ) 过程与方法 能够发现和提出有探究价值的问题 , 敢于质疑 , 勤于思考 , 逐步形成独立思考的能力 情感、态度与 　　价值观 培养学习化学的兴趣，乐于探究物质变化的奥秘，体验科学探究的艰辛与喜悦，感受化学世界的奥妙与和谐 　　 思维激活 　　 寒冷的冬天，有时会禁不住打一个寒战，此时人体内会产生部分热量，那么这些热量来自哪里？实验课上用酒精灯将镁条点燃，镁条发出耀眼的强光，那么这种光能来源于哪里？人类社会的发展一刻也离不开能源，且要不断地开发出新能源以满足生活与社会发展的需求。 　　 自学导引 　　 一、化学键与能量 　　物质中的原子之间是通过 化学键 相结合的。当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要 吸收 能量，而形成生成物中的化学键要 放出 能量。化学键的断裂和形成是物质在化学反应中能量发生变化的主要原因。物质的化学反应与体系的能量变化是同时发生的。 　　 思考题 1 　 形成 1 mol C — H 键要放出 415 kJ 能量，则断开 1 mol CH 4 中所有的 C — H 键要吸收多少能量？ 　　 答案 　 1660 kJ 。 　　 二、化学反应中的吸热与放热 　　各种物质都储有 化学能 。一个化学反应完成后是吸收能量还是放出能量，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。 　　 思考题 2 　 若反应物的总能量大于生成物的总能量，则反应 ________ 能量；若反应物的总能量小于生成物的总能量，则反应 ________ 能量。 　　 答案 　 放出；吸收 　　 名师解惑 　 　 一、从微观结构角度理解化学反应中的能量变化 　　从微观分析看，化学反应是原子 ( 或离子 ) 重新组合的过程。即在一定条件下，分子 ( 或其他形式的微粒 ) 中的化学键吸收能量后被破坏，形成原子 ( 或离子 ) ，而后又相互结合成新的分子，在此过程中由于原子间 ( 或离子间 ) 的相互结合而放出能量。下图为 N 2 (g) 和 O 2 (g) 生成 NO(g) 过程的能量变化示意图，由图可知，当 1 mol N 2 (g) 与 1 mol O 2 (g) 在一定条件下反应生成 2 mol NO(g) 时， 1 mol N 2 分子中的化学键断裂需要吸收 946 kJ 能量， 1 mol O 2 分子中的化学键断裂需吸收 498 kJ 能量，形成 2 mol NO 分子中的化学键要释放 632 kJ·mol － 1 ×2 mol ＝ 1264 kJ 能量。 　　反应 N 2 (g) ＋ O 2 (g) ＝ 2NO(g) 是吸收能量还是放出能量，要看断键时吸收的能量与成键时放出的能量的相对大小。由上可知，断裂反应物分子中的化学键吸收的总能量为 946 kJ·mol － 1 ＋ 498 kJ·mol － 1 ＝ 1444 kJ·mol － 1 ，形成生成物分子中的化学键放出的总能量为 1264 kJ·mol － 1 ，即反应吸收能量 180 kJ·mol － 1 。 　　上述过程说明化学反应中，化学键的断裂与形成是反应过程中有能量变化的本质原因。 　　 [ 特别提醒 ] 　　任何化学反应都伴随着能量的变化，但伴有能量变化的不一定是化学变化，例如水由液态变为气态需要吸收热量，但没有发生化学变化。 　　 二、决定吸收能量或放出能量的因素 　　一个反应在完成后是吸收能量还是放出能量，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。其关系如下图所示： 　　图 Ⅰ 中反应物的总能量大于生成物的总能量，反应过程中反应物将比生成物多的那部分能量释放出来，这样的反应为放出能量的反应；图 Ⅱ 中反应物的总能量比生成物的总能量低，反应过程中需要从外界吸收能量，这部分能量便储存在生成物中，这样的反应为吸收能量的反应。 　　 (1) 反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放出能量。 　　 (2) 反应物的总能量小于生成物的总能量，反应吸收能量。 　　 [ 特别提醒 ] 　　物质所具有的能量越低越稳定。要注意断键吸收能量、成键放出能量与物质所具有的能量之间的区别。 　　 典例导析 　　 知识点 1 ：化学键与能量变化的关系 　　 例 1 　已知破坏 1 mol H—H 键、 Cl—Cl 键、 H—Cl 键分别需要吸收 436 kJ 、 243 kJ 、 432 kJ 能量，则由 H 2 与 Cl 2 生成 1 mol HCl 总的过程需要 ( 　　 ) 　　 A ．放热 185 kJ 　　　 B ．吸热 185 kJ 　　 C ．放热 92.5 kJ D ．吸热 92.5 kJ 　　 解析　 破坏 1 mol H — H 键、 Cl — Cl 键、 H — Cl 分别需要吸收 436 kJ 、 243 kJ 、 432 kJ 能量，对反应： H 2 ＋ Cl 2 ＝ 2HCl ， H 2 和 Cl 2 生成 2 mol HCl 放出的热量为 2 × 432 kJ － 436 kJ － 243 kJ ＝ 185 kJ ，则 H 2 与 Cl 2 生成 1 mol HCl 总的过程需要放热 92.5 kJ 。 　　 答案 　 C 　 　 跟踪练习 1 　 下列变化过程中需要吸收能量的是 ( 　　 ) 　　 A ． H ＋ H → H 2 B ． H ＋ Cl → HCl 　　 C ． I 2 → I ＋ I D ． S ＋ O 2 → SO 2 　 　 答案 　 C 　 　 知识点 2 ：化学反应过程中能量变化的分析 　　 例 2 　 一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量， 决定于 __________________________________ _______________________________________________________________________ 。如果化学反应表现为吸收能量，则有 ________________________________( 填不等式，下同 ) ，如果化学反应表现为放出能量， 则有 ______________________ ________________________________ ，请作出化学反应放出能量的示意图。 　 　 答案　 反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小；反应物的总能量＜生成物的总能量；反应物的总能量＞生成物的总能量；如图所示： 　　 　　 跟踪练习 2 　 下列关于放出能量的反应： A ＋ B―→C ＋ D 的说法中正确的是 ( E A 、 E B 、 E C 、 E D 分别表示 A 、 B 、 C 、 D 所具有的能量 )( 　　 ) 　　 A ． E A > E C 　 B ． E A > E C ＋ E D 　　 C ． E A ＋ E B > E C ＋ E D D ． E A ＋ E B < E C ＋ E D 　　 答案 　 C 第 2 课时　化学能与热能的相互转化 　　 三维目标 　　 思维激活 　　 日本人发明了一种即时加热的方便面，只要将杯子底部隔层中的固体加水混合就可以产生热量，一段时间后一碗热腾腾的面就煮好了。你想知道这是如何实现的吗？ 知识与技能 1 ．通过实验和生活实践，了解化学能与热能的相互转化 ( 重点 ) 2 ．了解吸热反应和放热反应的概念 ( 重点 ) 3 ．了解化学能转化为热能在生产、生活中的应用及对人类文明发展的贡献 过程与方法 通过三个实验，理解化学反应中能量的变化主要表现为热量的形式，提出化学能与热能的探究性问题 情感、态度与 　　价值观 感知生物体内生命活动过程的能量变化、能源与人类社会发展的密切关系 , 逐步形成可持续发展的意识 　　 自学导引 　 　 一、化学能与热能 　　 1 ． 质量守恒 定律和 能量守恒 定律是两条基本的自然定律。化学能是能量的一种形式，它同样可以转化为其他形式的能量，如热能、电能等。 　　 2 ．化学反应中的能量变化，通常表现为 热量 的变化 —— 吸热和放热。 　 　 思考题 　 写出下列反应的化学方程式，并指出是放热反应还是吸热反应。 　　 ① 天然气 (CH 4 ) 燃烧： __________________________ 。 　　 ② 高温煅烧石灰石 ( 主要成分 CaCO 3 ) ： ____________ 。 　　 ③ 铁丝在氧气中燃烧： __________________________ 。 　　 ④ 钠与水的反应： ______________________________ 。 　　 答案 　 ①CH 4 ＋ 2O 2 CO 2 ＋ 2H 2 O ，放热反应 　　 ②CaCO 3 CaO ＋ CO 2 ↑ ，吸热反应 　　 ③3Fe ＋ 2O 2 Fe 3 O 4 ，放热反应 　　 ④2Na ＋ 2H 2 O ＝ 2NaOH ＋ H 2 ↑ ，放热反应 　　 3 ．酸与碱发生中和反应生成 1 mol H 2 O 时所释放的热量称为中和热。 　　 二、化学能与热能相互转化的应用 　　化学反应伴随着 能量 的变化是化学反应的基本特征之一。化学物质中的化学能通过反应转化成 热能 ，是人类生存和发展的动力之源；而 热能 转化为 化学能 又是人们进行化学科学研究和创造新物质不可或缺的条件和途径。 　　 名师解惑 　 　 一、吸热反应和放热反应的判断 　　反应过程中放出热量的反应为放热反应，吸收热量的反应为吸热反应。 　　 1 ．根据实例判断。 　　常见的放热反应有： ① 所有的燃烧反应，如 C 、 H 2 、 CH 4 等在氧气或空气中的燃烧， H 2 在氯气中的燃烧等； ② 酸碱中和反应； ③ 大多数的化合反应； ④ 金属与酸的反应，如镁条和盐酸的反应。 　　常见的吸热反应有： ① 大多数的分解反应； ② 氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应； ③C 和 CO 2 、 C 和水的反应等。 　　 2 ．根据生成物和反应物总能量的相对大小判断。若生成物的总能量大于反应物的总能量，则为吸热反应，反之为放热反应。实际上，反应放热就是因为反应物的总能量大于生成物的总能量；而反应吸热是因为反应物的总能量小于生成物的总能量。 　　 3 ．根据生成物和反应物的相对稳定性判断。由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应，反之为放热反应。 　　 [ 特别提醒 ] 　　一个反应是放热反应还是吸热反应与其是否需要加热无关，需要加热的反应不一定是吸热反应，不需要加热的反应也不一定是放热反应。如 H 2 、 CO 等大多数气体需要点燃才能进行燃烧， Ba(OH) 2 ·8H 2 O 和 NH 4 Cl 属吸热反应但在常温下就能进行。 　 　 二、溶解过程中的热效应 　　 一些物质溶于水，也会有吸热和放热现象。如浓硫酸、 NaOH(s) 等溶于水会放热； NH 4 NO 3 (s) 、 NH 4 Cl(s) 等溶于水要吸热； NaCl 、酒精等溶于水，热效应不大。 　　 三、物质 “ 三态 ” 变化过程中的热效应 　　 四、中和热的测定 　　 1 ．实验用品 　　大烧杯 (500 mL) 、小烧杯 (100 mL) 、温度计、 2 个量筒 (50 mL) 、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板 ( 中心有两个小孔 ) 、环形玻璃搅拌棒。 　　 0.50 mol·L － 1 盐酸、 0.55 mol·L － 1 NaOH 溶液。 　　 2 ．实验原理 　　在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成 1 mol H 2 O ，这时的反应热叫中和热。实验中通过测定酸碱中和反应过程中所放出的热量来计算中和热的大小。 　　 3 ．实验步骤 　　 ① 在大烧杯底部垫泡沫塑料 ( 或纸条 ) ，使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料 ( 或纸条 ) ，大烧杯上用泡沫塑料板 ( 或硬纸板 ) 作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和玻璃搅拌棒通过，以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的，如图所示 ( 该实验也可在保温杯中进行 ) ： 　　 　　 ② 用一个量筒量取 50 mL 0.50 mol·L － 1 盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记录并填入下表，然后把温度计上的酸用水冲洗干净。 　　 ③ 用另一个量筒量取 50 mL 0.55 mol·L － 1 NaOH 溶液，并用温度计测量 NaOH 溶液的温度，记录并填入下表。 实验 次数 起始温度 ( t )/ ℃ 终止温度 　　 ( t 3 )/ ℃ 温度差 Δ t ＝ t － / ℃ HCl ( t 1 )/ ℃ NaOH ( t 2 )/ ℃ 平均值 ( )/ ℃ 1 2 3 ④ 把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯中的盐酸中，并把量筒中的 NaOH 溶液一次倒入小烧杯 ( 注意不要洒在外面 ) ，用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读出混合溶液的最高温度，作为终止温度，记录并填入表格。 　　 ⑤ 重复实验三次，取测量所得数据的平均值作为计算的依据。 　　 ⑥ 根据实验数据计算中和热。 　　 4 ．注意事项 　　 ① 装置的保温隔热效果要尽可能的好。 　　 ② 使碱稍微过量以保证盐酸完全被中和。 　　 典例导析 　　 知识点 1 ：吸、放热反应与加热进行反应的关系 　　 例 1 　 下列叙述中正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．需要加热的反应都是吸热反应 　　 B ．放热反应不要加热或点燃等条件即可发生 　　 C ．化学能只能以热能的形式释放 　　 D ．燃烧反应都是放热反应 　　 解析 　 有些放热反应需要加热使其发生，如碳的燃烧等。 A 、 B 项不正确。化学能可以转化成多种形式的能，如光能、电能、热能等， C 项错误。燃烧反应都是放热反应。 　　 答案 　 D 　　 跟踪练习 1 　 下列说法中正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．吸热反应在发生过程中需要不断地从外界获得能量，放热反应在发生过程中均不需要外界的能量 　　 B ．是放热反应还是吸热反应主要由反应条件决定 　　 C ．液氨汽化时放出热量 　　 D ．化学反应除生成新的物质外，还伴随着能量的变化 　　 答案 　 D 　 　 知识点 2 ：吸热反应和放热反应的综合分析判断 　　 例 2 　 石墨和金刚石都是碳元素的单质，石墨在一定条件下可转化为金刚石，已知 12 g 石墨完全转化为金刚石时，要吸收 E kJ 能量。下列说法中正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．石墨不如金刚石稳定 　　 B ．金刚石不如石墨稳定 　　 C ．等质量的石墨与金刚石完全燃烧，二者放出的热量一样多 　　 D ．等质量的石墨与金刚石完全燃烧 , 石墨放出的热量多 　　 解析 　 一般某物质具有的能量越高，这种物质就越不稳定，反之就越稳定。由题意知石墨转化为金刚石需吸收热量，则金刚石具有的能量应大于石墨具有的能量，故稳定性石墨大于金刚石，当然等质量的金刚石完全燃烧时放出热量多于石墨完全燃烧时放出的热量。 　 　答案 　 B 　　 跟踪练习 2 　 北京奥运会期间，志愿者使用的快餐饭盒内层是用铝箔包裹并已加工好的真空包装食品，外层则是分别包装的两包化学物质，吃饭前拉动预留在外的拉线使这两种化学物质接触反应，放出的热量便可对食物进行加热，最适合做这两包化学物质的是 ( 　　 ) 　　 A ．浓硫酸和水 　　 B ．生石灰和水 　　 C ．熟石灰和水 　　 D ．氯化钠和水 　　 答案 　 B 　 　 知识点 3 ：能量变化中的实验问题 　　 例 3 　 将 V 1 mL 1.0 mol·L － 1 HCl 溶液和 V 2 mL 未知浓度的 NaOH 溶液混合均匀后测量并记录溶液的温度，实验结果如图所示 ( 实验中始终保持 V 1 ＋ V 2 ＝ 50 mL) 。下列叙述中不正确的是 ( 　　 ) 　　 　 　 A ．当 V 1 ＝ 30 mL 时，盐酸和 NaOH 溶液恰好完全反应 　　 B ． NaOH 溶液的浓度约为 1.5 mol·L － 1 　　 C ．做该实验时环境温度为 22 ℃ 　　 D ．该实验表明化学能可以转化为热能 　　 解析 　 当加入 30 mL 盐酸时，热效应最大，表明此时盐酸和 NaOH 溶液恰好完全反应，所以 NaOH 溶液的浓度 为 ＝ 1.5 mol·L － 1 ， A 、 B 、 D 三项均正确； 当 V 1 ＝ 0 时，温度为 21 ℃ ，所以实验时环境温度为 21 ℃ ， C 项错误。 　 　 答案 　 C 　 　 跟踪练习 3 　 如图所示，在一个小烧杯里加入研细的 20 g Ba(OH) 2 ·8H 2 O 晶体。将此小烧杯放在事先滴有 3 ～ 4 滴水的玻璃片上，然后向小烧杯中加入 10 g NH 4 Cl 晶体，并用玻璃棒快速搅拌。 　　 　　 (1) 实验中要用玻璃棒搅拌的原因是 ________________________________________ 。 　　 (2) 写出有关反应的化学方程式： ________________________________________ ，该反应 ________( 填“是”或“不是” ) 氧化还原反应。 　 　 (3) 该实验中观察到的现象除产生刺激性气味的气体及反应混合物呈糊状以外，还有 ________________________________ 。 　　 (4) 通过最后一个现象可以说明该反应为 ____( 填“吸”或“放” ) 热反应，这是由于反应物的总能量 ______( 填“大于”或“小于” ) 生成物的总能量。 　 　 答案　 (1) 该反应是固体之间的反应，搅拌可使混合物充分接触并发生反应 　　 (2)Ba(OH) 2 ·8H 2 O ＋ 2NH 4 Cl ＝ BaCl 2 ＋ 2NH 3 ↑ ＋ 10H 2 O ；不是 　　 (3) 玻璃片上因结冰而与小烧杯黏在一起 　　 (4) 吸；小于 第二节　化学能与电能 　 　 第 1 课时　化学能与电能的相互转化 　　 三维目标 知识与技能 1 ．初步认识原电池概念、反应原理、构成及应用 ( 重点 ) 2 ．通过对原电池实验的探究，从电子转移的角度理解化学能向电能转化的本质 ( 难点 ) 过程与方法 通过对化学能与电能的转化的实验探究过程，培养观察能力、实验能力和分析推理能力 情感、态度与价值观 多角度体会化学科学与人类文明和社会发展的密切关系 　 　 思维激活 　　 格林太太有一口整齐的牙齿，但其中有两颗假牙：一颗是黄金的 —— 这是格林太太富有的象征；另一颗是不锈钢的 —— 这是一次车祸留下的痕迹。但自从车祸后，她经常头疼，夜间失眠，心情烦躁 …… 尽管吃了不少药物，但病症未有丝毫的减轻，你想知道她真正的病因吗？ 　　 自学导引 　　 化学能与电能的相互转化 　　 1 ．间接转化：在我国发电总量构成上，火力发电居首位。燃煤发电过程中的能量转化过程为化学能 热 能 机械 能 电 能。 　　 思考题 1 　在火力发电过程中使化学能转化为电能的关键是什么？ 　 　 答案 　 燃烧 ( 氧化还原反应 ) 。 　　 2 ．直接转化 —— 原电池 　　 (1) 原电池是将 化学 能转变为 电 能的装置。在原电池中氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行，使其间电子发生转移，在闭合回路下形成电流。可见原电池反应的本质是氧化还原反应。 　　 思考题 2 　是不是所有的反应都能设计成原电池？ 　　 答案 　 不是，只有发生电子转移的氧化还原反应才能设计成原电池。 　　 (2) 在铜锌原电池中，锌易 失去 电子被 氧化 成 Zn 2 ＋ 进入溶液，电子由 锌 片通过导线流向 铜 片，溶液中的 H ＋ 从铜片端获得电子被还原成 氢原子 ，再结合成氢分子从 铜 片上逸出。锌片上的反应为 Zn － 2e － ＝ Zn 2 ＋ , 铜片上的反应为 2H ＋ ＋ 2e － ＝ H 2 ↑ 。 　　 思考题 3 　 在铜、锌和稀硫酸构成的原电池中，溶液的 pH 如何变化？ SO 4 2 － 浓度呢？ 　　 答案 　 由于 H ＋ 在铜片上得电子生成 H 2 ，溶液中 H ＋ 浓度减小， pH 增大。溶液中 SO 4 2 － 浓度基本保持不变。 　 　 名师解惑 　　 一、原电池的构成条件及工作原理 　　 1 ．原电池的构成条件： 　　 (1) 具有活动性不同的两种电极材料 ( 金属和金属或金属和能导电的非金属 ) 。 　　 (2) 电极材料与电解质溶液接触。 　　 (3) 组成闭合回路。 　　 2 ．原电池的工作原理：较活泼金属发生氧化反应，电子由较活泼金属通过导线流入不活泼金属，溶液中氧化性较强的阳离子在不活泼金属上得到电子被还原。 　　 　 　 [ 特别提醒 ] 　　 ① 自发进行的氧化还原反应，理论上可组成原电池。 　　 ② 形成闭合回路的方式有多种，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极接触。如下图： 　　 　 　 二、原电池正负极的判断方法 　　 1 ．根据组成原电池两极的材料判断 . 一般是活动性较强的金属为负极 , 活动性较弱的金属或能导电的非金属为正极。 　　 2 ．根据电流或电子的流动方向判断。电流是由正极流向负极；电子由负极流向正极。 　　 3 ．根据原电池两极发生的反应来判断。原电池的负极总是失电子发生氧化反应 , 其正极总是得电子发生还原反应。 　　 4 ．根据现象判断。一般溶解的一极为负极，增重或有气泡放出的一极为正极。 　 　 [ 特别提醒 ] 　　 ① 原电池的负极失去电子的总数等于正极得到电子的总数，遵循电子守恒。 　　 ② 原电池正负极的判断不仅要看两极活动性的相对强弱，还要看电解质溶液的种类。例如： Mg 、 Al 为电极，若以 H 2 SO 4 溶液为电解质溶液，则 Mg 为负极；若以 NaOH 溶液为电解质溶液，则 Al 为负极。 　　 三、原电池的设计 　　任何自发进行的氧化还原反应均能设计成原电池，一般思路是先依据反应式确定电极材料，然后判断电解质溶液，注意构成原电池的条件。 　　 1 ．以自发进行的氧化还原反应为基础，如： Zn ＋ Cu 2 ＋ ＝ Zn 2 ＋ ＋ Cu 。 　　 2 ．把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应。氧化反应 ( 负极 ) ： Zn － 2e － ＝ Zn 2 ＋ ；还原反应 ( 正极 ) ： Cu 2 ＋ ＋ 2e － ＝ Cu 。 　　 3 ．以两极反应为根据，确定电极材料及电解质溶液。负极材料为 Zn ，正极材料的活动性比 Zn 弱，多采用石墨、 Cu 等。电解质溶液要含有 Cu 2 ＋ ，可以为 CuCl 2 溶液或 CuSO 4 溶液。 　　 4 ．结合原电池的构成条件，画出装置图。 　　 典例导析 　 　 知识点 1 ：原电池的构成及工作原理 　 　 例 1 　 在下图的 8 个装置中，属于原电池的是 ________ 。 　　 解析 　 ①② 中无两电极， ③ 中两电极的活动性应不同， ⑤ 中无电解质溶液， ⑧ 中不形成闭合回路，只有 ④⑥⑦ 满足形成原电池的三个条件，形成了原电池，本题的易错点是 ⑥⑦ ， ⑥ 被误认为无导线相连构不成闭合回路， ⑦ 被误认为应插入同一装置中而漏选。 　　 答案 　 ④⑥⑦ 　 　 跟踪练习 1 　 下列装置能构成原电池的是 ( 　　 ) 　　 　 　答案 　 B 　　 知识点 2 ：原电池的设计 　　 例 2 　 如图 Ⅰ 所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。小心地往烧杯中央滴入 CuSO 4 溶液。 　　 　　 (1) 片刻后可观察到的现象是 ________ 。 　　 A ．铁圈和银圈左右摇摆不定 　　 B ．保持平衡状态不变 　　 C ．铁圈向下倾斜 　　 D ．银圈向下倾斜 　　 (2) 产生上述现象的原因是 _______________________ 。 　　 (3) 欲使图 Ⅱ 中的铁棒逐渐溶解而铜不在铁棒上析出，可以设计的实验是 ____________________________________ 。 　　 解析 　 因为铁圈可以与 CuSO 4 发生氧化还原反应： Fe ＋ CuSO 4 ＝ FeSO 4 ＋ Cu ，铁圈和银圈直接相连，电子可以顺利传递，所以可以构成原电池，其电极反应式为： 　　负极： Fe － 2e － ＝ Fe 2 ＋ 　　正极： Cu 2 ＋ ＋ 2e － ＝ Cu 　　铁溶解，铁圈减轻；生成的 Cu 沉积在银圈上，银圈增重。 　 　 答案　 (1)D 　　 (2) 加 CuSO 4 溶液后，构成 Fe － Ag 原电池， Fe 溶解，铁圈减轻， Cu 2 ＋ 在银圈上得电子，沉积在银圈上，银圈增重 　　 (3) 找一种比铁不活泼的金属 ( 如 Cu) 或非金属 ( 如石墨 ) 与铁棒用导线相连接 ( 或直接接触 ) ，插入该溶液中构成原电池 　　 跟踪练习 2 　 某同学根据原电池原理设计了“苹果电池” ( 如图 ) ，下列有关说法中正确的是 ( 　　 ) 　　 　　 A ．将苹果换成番茄，小灯泡就不亮了 　　 B ．铁片是此“苹果电池”的正极 　　 C ．苹果里有电解质溶液 　　 D ．一段时间后取出 Cu 片，其质量减少 　　 答案 　 C 第 2 课时　发展中的化学电源 　 　 三维目标 　　 思维激活 　　 电池，你一定不会感到陌生吧！除了熟悉的干电池外，还有供手机、笔记本电脑用的锂电池，供心脏起搏用的超小型电池，此外潜艇、卫星、宇宙飞船等也要依靠电池提供能量。当今社会虽然有方便的交流电网，但是电池的销售量却有增无减，而且不断涌现出新的品种。你知道燃料电池的工作原理吗？ 知识与技能 认识常见的化学电源，了解燃料电池的工作原理 过程与方法 在了解新型电池的过程中，学会运用查阅资料等多种手段获取信息 情感、态度与价值观 通过对新型电池的介绍、体验化学电池的改进与创新，初步形成科学的发展观 　　 自学导引 　　 一、锌锰干电池 　　最早使用的化学电池是 锌锰 电池，它是一种一次电池，放电之后不能充电 ( 内部的氧化还原反应是不可逆的 ) ，在使用过程中，锌作 负 极，会逐渐溶解： Zn － 2e － ＝ Zn 2 ＋ ，锌外壳逐渐变薄，最后内部糊状的电解质会泄漏出来，使电器腐蚀；后来人们采用在外壳口套上防腐金属筒或塑料筒的方法改造成了防漏电池。 　　 二、充电电池 　　充电电池又称 二次 电池，它在放电时进行氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。它实现了 化学能 转变为 电能 ，再由 电能 转变为 化学能 的循环。最早使用的充电电池是 铅蓄 电池。 锂离子 电池是新一代的可充电绿色电池。 　 　 思考题 1 　 随着人们生活水平的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提上议事日程，其首要原因是 ________________________________________________ 。 　　 答案 　 防止电池中的汞、镉、铅等重金属离子对土壤和水源的污染 　　 三、燃料电池 　　燃料电池与干电池和蓄电池的差别在于 反应物 不是储存在电池内部，而是外设装备提供燃料、氧化剂等。燃料电池的能量转化率比火力发电 高 。 　 　思考题 2 　 在燃料电池中，燃料在哪一极反应？ O 2 呢？ 　 　 答案 　 燃料发生氧化反应，在负极发生；氧气发生还原反应，在正极发生。 　　 名师解惑 　　 一、电化学反应式的书写 　　 1 ．书写要遵循的原则 　　原电池的电极反应均是氧化还原反应，因此电极反应式的书写要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒，将两电极反应式合并得总反应式；已知一电极反应式和电池总反应式，则用电池总反应式减去该电极反应式，即得另一电极反应式；对于可充电电池的反应，要看清“充电、放电”的方向。放电的过程就是原电池的反应原理。 　　 2 ．电极反应式的书写步骤 　　第一步：分析氧化还原反应，确定电极的正、负极及氧化剂、还原剂得失电子的数目。 　　第二步：注意电解质溶液的成分，对正极、负极反应产物的影响，可根据题意或化学方程式确定正、负极产物。 　　第三步：为保证电荷守恒、元素守恒、质量守恒，考虑溶液的酸碱性，可在电极反应式的一端根据需要添加 H ＋ 、 OH － 或 H 2 O 。将两个电极反应式合并起来，即可得到电池总反应式。 　 　 [ 特别提醒 ] 　　 ① 可将两个电极反应式合并起来看是否与电池总反应式相符，相符则对，不符则错。 　　 ② 要注意电极反应产物是否与电解质溶液发生反应。 　　 二、原电池原理的应用 　　 1 ． 利用原电池反应原理加快化学反应速率。实验室常用粗锌或向酸溶液中加入少量硫酸铜溶液，来加快生成氢气的速率。其原因是锌与粗锌的杂质或锌与从硫酸铜中置换出的铜与酸溶液形成原电池，加快了锌的反应。 　　 2 ．判断金属的纯度：在“ Zn － Cu － H 2 SO 4 ” 构成的原电池中，锌极失去电子发生氧化反应而溶解，溶液中的氢离子在铜极上得到电子发生还原反应，放出氢气。若在锌极上也有氢气放出，则说明锌极是不纯的。 　　 3 ．比较金属活动性强弱。如图所示装置中， A 和 B 都是金属单质，电解质溶液是稀硫酸。如果 A 上产生气泡，则金属活动性： AB 。 　　 　　 4 ．抑制金属的腐蚀。简单地说，金属腐蚀就是金属被氧化。还以上图为例，若金属 A 是负极，则 A 被氧化 ( 被腐蚀 ) ，金属 B 受保护；若金属 A 是正极，则金属 B 被氧化 ( 被腐蚀 ) ，金属 A 受保护。由此可知，可以利用原电池原理来抑制金属的腐蚀。 　　 典例导析 　　 知识点 1 ：原电池中电极反应式的书写及判断 　 　 例 1 　 右图为氢氧燃料电池的原理示意图，按照此图的提示，下列叙述中不正确的是 ( 　　 ) 　　 　　 A ． a 电极是负极 　　 B ． b 电极的电极反应式为 4OH － － 4e － ＝ 2H 2 O ＋ O 2 ↑ 　　 C ．在电池内部， H ＋ 向 b 电极附近运动 　　 D ．氢氧燃料电池是一种具有广泛应用前景的绿色电源 　　 解析 　 氢氧燃料电池的总化学方程式为 2H 2 ＋ O 2 ＝ 2H 2 O ，当电解质溶液为 KOH 溶液时， a 电极上发生的电极反应为 2H 2 － 4e － ＋ 4OH － ＝ 4H 2 O ， a 电极是负极； b 电极上发生的电极反应为 O 2 ＋ 2H 2 O ＋ 4e － ＝ 4OH － ， b 电极是正极；在原电池内部，阳离子向正极迁移；氢氧燃料电池的能量效率较高，且产物是 H 2 O ，无污染，因此，它是一种具有广泛应用前景的绿色能源。 　　 答案 　 B 　 　 跟踪练习 1 　实验室用锌片、铜片和 AgNO 3 溶液组成原电池，正极上发生的电极反应式为 ( 　　 ) 　　 A ． 2H ＋ ＋ 2e － ＝ H 2 ↑ 　　 B ． Ag ＋ ＋ e － ＝ Ag 　　 C ． Zn － 2e － ＝ Zn 2 ＋ 　　 D ． 2H 2 O ＋ O 2 ＋ 4e － ＝ 4OH － 　　 答案 　 B 　　 知识点 2 ：原电池原理的应用 　　 例 2 　 已知 Zn ＋ Cu 2 ＋ ＝ Cu ＋ Zn 2 ＋ ，能实现该反应的原电池的正确组成是 ( 　　 ) 　　 解析 　 Zn → Zn 2 ＋ ，失电子，则 Zn 作负极， Cu 2 ＋ → Cu ，得电子，则电解质溶液中应含有 Cu 2 ＋ ，据此可排除 A 、 B 两项；而 D 项中两电极的活泼性相同，不能组成原电池。 　　 答案 　 C A B C D 正极 Zn Cu Cu Zn 负极 Cu Zn Zn Zn 电解质溶液 CuCl 2 H 2 SO 4 CuSO 4 CuCl 2 　　 跟踪练习 2 　 四个金属环与一个碳环彼此相连接形成奥运五圆环，将其水平置于 AgNO 3 溶液中，起始状态如图所示。该五圆环从左至右依次是金环、银环、碳环、铜环、铁环，则下列叙述中正确的是 ( 　　 ) 　　 　　 A ．五圆环左边下沉，右边上浮 　　 B ．五圆环左边上浮，右边下沉 　　 C ．五圆环仍保持水平 　　 D ．五圆环将左右摇摆不定 　　 答案 　 A 第三节　化学反应的速率和限度 第 1 课时　化学反应速率 　　 三维目标 　　 思维激活 　　 为什么鲜牛奶放入冰箱内可以存放 4 ～ 6 天，而在常温下只能保存 48 小时呢？这是因为温度不同使两者的反应速率不同，那什么是反应速率呢？影响反应速率的因素除了温度外，还有什么呢？ 知识与技能 1 ．理解化学反应速率的含义 ( 重点 ) 2 ．了解影响化学反应速率的因素 ( 重点 ) 过程与方法 通过实验探究分析影响化学反应速率的因素，培养设计定量实验的能力以及分析和处理实验数据的能力 情感、态度 与价值观 有参与化学科技活动的热情，有将化学知识应用于生产、生活实践的意识，能够对与化学有关的社会和生活问题作出合理的判断 　　 自学导引 　　 一、化学反应速率 　　 1 ． 不同的化学反应进行的快慢千差万别，快与慢是相对而言的，化学反应过程进行的快慢用 反应速率 来表示。 　　 2 ．化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的 减少量 或生成物浓度的 增加量 ( 均取正值 ) 来表示。化学反应速率的单位为 mol·L － 1·s － 1 或 mol·L － 1 ·min － 1 。 　　 二、影响化学反应速率的因素 　　 升高温度，化学反应速率 加快 ；降低温度，化学反应速率 减慢 。催化剂能极大地 增大 化学反应速率。温度、 固体的表面积 、 反应物的状态 、 溶液的浓度 、催化剂等都是影响化学反应速率的因素。 　　 思考题 　 固体的表面积、溶液的浓度变化是如何影响化学反应速率的？ 　　 答案 　 增大固体表面积能增大化学反应速率，增大反应物的浓度也能增大化学反应速率。 　 　 名师解惑 　 　 一、化学反应速率的概念及计算 　　 1 ．化学反应速率的概念：化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量。其数学表达式可表示为 v ＝。其中 Δ c 是某物质浓度的变化量，可以指溶液中的某一溶质，也可以指在密闭容器中的某一气体，反应速率是某段时间内的平均反应速率。 　　 2 ．化学反应速率与化学计量数的关系 　　同一反应在相同条件下可用不同物质来表示其反应速率，其比值等于化学方程式中相应的化学计量数之比。如： a A(g) ＋ b B(g)  c C(g) ＋ d D(g) ，则 v (A)∶ v (B)∶ v (C)∶ v (D) ＝ a ∶ b ∶ c ∶ d 或 。 　　 3 ．比较同一化学反应速率的快慢时，要将用不同物质表示的反应速率转化成用同一物质表示的反应速率。 　 　 [ 特别提醒 ] 　　 ① 对于有固体或纯液体参加的反应，由于在一定条件下，固体的密度是固定不变的，所以固体物质在化学反应中的浓度不变 ( 可视为常数 ) ，因此，不能用固体物质来表示化学反应速率。但是固态反应物颗粒的大小是影响反应速率的因素之一。如煤粉由于表面积大，燃烧就比煤块快得多。 　　 ② 对于同一化学反应，在相同的反应时间内，用不同的物质来表示其反应速率，其数值可能不同，但表示的意义是相同的，即一种物质的化学反应速率也就代表了整个反应的化学反应速率。 　 　 二、影响化学反应速率的因素 　　 1 ．内因 ( 主要因素 ) 　　对于不同的化学反应，参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要因素。 　　 2 ．外因 ( 外界条件 ) 　　对于同一化学反应，外界条件不同，反应速率也不同，其中常见的外界条件有浓度、压强、温度、催化剂等。 　　 (1) 温度对化学反应速率的影响 　　在其他条件不变的情况下，升高温度，化学反应速率加快；降低温度，化学反应速率减慢。 　　原理运用：通常采用调控温度的方法控制化学反应速率，如用电冰箱储藏食物等。 　　 [ 特别提醒 ] 　　温度对化学反应速率的影响，与反应物状态无关。 　　 (2) 催化剂对化学反应速率的影响 　　加入催化剂能极大地增大化学反应速率。 　　原理运用：据统计，约有 80% 的化工生产过程都要用到催化剂，以增大反应速率，提高生产效率。 　　 [ 特别提醒 ] 　　有的催化剂 ( 正催化剂 ) 能够增大反应速率，有的催化剂 ( 负催化剂 ) 能够减小化学反应速率，若无特殊说明，通常所说的催化剂都是正催化剂。 　　 (3) 浓度对化学反应速率的影响 　　当其他条件不变时，增加反应物的浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。 　 　 [ 特别提醒 ] 　　对于纯液体或固体物质，可认为其浓度为“常数”，它们的量的改变不会影响化学反应速率。 　　 (4) 其他影响因素 　　 ① 固体表面积对化学反应速率的影响：固体颗粒越小，其表面积越大，与其他反应物的接触面积也越大，则化学反应速率就越大。 　　 ② 反应物的状态对化学反应速率的影响：一般来说，配成溶液反应，或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触机会，有利于增大反应速率。 　　 ③ 压强对化学反应速率的影响：对于有气体参加的化学反应来讲，其他条件不变时，压缩容器以增大反应体系的压强，相当于增大反应物浓度，则化学反应速率加快。 　　 [ 特别提醒 ] 　　保持容器容积不变，充入惰性气体 ( 或不参加反应的气体 ) ，由于反应物的浓度不变，故化学反应速率不变；若容器容积可变 ( 压强不变 ) ，充入惰性气体 ( 或不参加反应的气体 ) ，则化学反应速率减慢。 　　 ④ 化学反应形成原电池，也能增大化学反应速率。 　　 三、化学反应速率快慢的判断与测定 　　 1 ． 定性判断：对于现象明显的反应，通常可以通过观察反应物消失的快慢或生成物出现的快慢对这个反应的快慢进行判断。例如： 　　 Mg ＋ 2HCl ＝ MgCl 2 ＋ H 2 ↑ 产生气泡快，反应速率大； 　　 Zn ＋ 2HCl ＝ ZnCl 2 ＋ H 2 ↑ 产生气泡慢，反应速率小。 　　 2 ．定量测定：可以设计适当的实验方案来测定化学反应速率，如 Mg 和盐酸反应，根据生成的 H 2 难溶于水，可组装实验装置，让产生的 H 2 将容器中的水排入测量器中，就可计算出氢气的生成速率，还可以依据反应关系计算出盐酸的消耗速率。 　　 典例导析 　 　 知识点 1 ：化学反应速率的有关计算 　　 例 1 　将 1 mol N 2 和 3 mol H 2 通入 4 L 的密闭容器中反应，半分钟后测得 H 2 的物质的量为 2.1 mol ，现用如下三种物质在单位时间内的浓度变化来表示该反应速率： ① v (N 2 ) ＝ 0.15 mol·L － 1 ·min － 1 　　 ② v (H 2 ) ＝ 1.05 mol·L － 1 ·min － 1 　 ③ v (NH 3 ) ＝ 0.30 mol·L － 1 ·min － 1 ，其中正确的是 ( 　　 ) 　　 A ． ①② B ． ②③ C ． ①③ D ． ①②③ 　 　 解析 　 根据 N 2 ＋ 3H 2 2NH 3 可知， Δ n (N 2 ) ＝ 0.3 mol ， Δ n (H 2 ) ＝ 0.9 mol ， Δ n (NH 3 ) ＝ 0.6 mol ，所以 Δ c (N 2 ) ＝ ＝ 0.075 mol·L － 1 ,Δ c (H 2 ) ＝ ＝ 0.225 mol·L － 1 , Δ c (NH 3 ) ＝ ＝ 0.15 mol·L － 1 , 则 v (N 2 ) ＝ = 0.15 mol·L － 1 ·min － 1 , v (H 2 )= =0.45 mol·L － 1 ·min － 1 , v (NH 3 ) ＝ ＝ 0.30 mol·L － 1 ·min － 1 。 　　 答案 　 C 　 　 跟踪练习 1 　 在 Al 与稀 H 2 SO 4 的反应中，已知 10 s 末 H 2 SO 4 的浓度减少了 0.6 mol·L － 1 ，若不考虑反应过程中溶液体积的变化，则 10 s 内生成 Al 2 (SO 4 ) 3 的平均反应速率为 ( 　　 ) 　　 A ． 0.02 mol·L － 1 ·s － 1 B ． 0.04 mol·L － 1 ·s － 1 　　 C ． 0.06 mol·L － 1 ·s － 1 D ． 0.18 mol·L － 1 ·s － 1 　 　 答案 　 A 　　 知识点 2 ：影响化学反应速率的因素 　 　 例 2 　 100 mL 6 mol·L － 1 H 2 SO 4 与过量的铁粉反应，在一定温度下，为了减缓反应进行的速率，但又不影响生成 H 2 的总量，可向反应物中加入适量的 ( 　　 ) 　　 A ． Na 2 CO 3 溶液 B ． Na 2 SO 4 溶液 　　 C ．盐酸 D ． K 2 SO 4 固体 　 　 解析 　 A 项中 H 2 SO 4 和 Na 2 CO 3 溶液反应消耗 H ＋ ，会使生成 H 2 的量减少； B 项中加入 Na 2 SO 4 溶液，使 c (H ＋ ) 减小，但 n (H ＋ ) 不变，所以反应速率减慢，但产生 H 2 的总量不变； C 项中加入盐酸会使 n (H ＋ ) 增大，从而使产生 H 2 的量增大； D 项中加入 K 2 SO 4 固体对反应速率无影响。 　 　 答案　 B 　 　 跟踪练习 2 　 对于密闭容器中进行的反应： C ＋ O 2 CO 2 ，下列叙述中错误的是 ( 　　 ) 　　 A ．将炭块磨成粉末状可以加快反应速率 　　 B ．升高温度可以加快反应速率 　　 C ．增大压强可以加快反应速率 　　 D ．增加炭块的量可以加快反应速率 　 　 答案 　 D 第 2 课时　化学反应的限度　化学反应条件的控制 　 　 三维目标 　　 思维激活 　　 20 世纪初最惊心动魄的化学反应莫过于合成氨，当时合成氨反应对世界的震撼力不亚于现今的“超导材料”和“碳－ 60” 。人们将合成氨反应的研究称为“世界第一反应”。快速合成氨的同时如何尽可能多地生产出氨气呢？你了解反应限度吗？ 知识与技能 1 ．了解化学平衡的特征，建立化学平衡的观念 2 ．认识化学反应的进行有一定的限度 ( 重、难点 ) 过程与方法 通过探究实验认识化学平衡与反应限度，并用得到的结论去指导和解决实际问题 情感、态度 与价值观 有参与化学科技活动的热情，有将化学知识应用于生产、生活实践的意识，能够体会到化学理论对生产实践的重要指导作用 　　 自学导引 　 　 一、可逆反应与化学平衡 　　 1 ．可逆反应指在 同一条件 下向 正反应 和 逆反应 方向均能进行的化学反应。 　　 思考题 1 　 2H 2 ＋ O 2 2H 2 O 与 2H 2 O2H 2 ↑ ＋ O 2 ↑ ；二次电池的放电与充电，它们属于可逆反应吗？ 　　 答案 　 因两个过程的反应条件不同，故均不是可逆反应。 　　 2 ．一个可逆反应在开始进行时，正反应速率 大于 逆反应速率，随着反应的进行，正反应速率逐渐 减慢 ，逆反应速率逐渐 加快 ，当反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度 不再改变 ，达到一种表面静止的状态，我们称之为“化学平衡状态”，简称 化学平衡 。 　　 思考题 2 　 到达平衡状态后，各物质的浓度保持不变，反应是不是停止了？ 　 　 答案 　 反应没有停止，化学平衡是一种动态平衡，任何一种物质的生成速率等于其分解速率，即正反应速率等于逆反应速率。 　 　 二、化学反应的限度 　　 1 ．化学平衡状态是在给定条件下化学反应所能达到的 最大程度 ，称为化学反应的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下的 最大 转化率。化学反应的限度首先决定于反应物的 化学性质 ，其次受温度、浓度、压强等条件的影响。 　　 思考题 3 　 对于某一化学反应，化学反应速率越大，它所进行的程度也越大吗？ 　　 答案 　 化学反应速率大，反应进行的程度不一定大。对于可逆反应，正反应速率大，逆反应速率也大，反应进行的程度就可能较小。 　　 自学导引 　 　 一、可逆反应与化学平衡 　　 1 ．可逆反应指在 同一条件 下向 正反应 和 逆反应 方向均能进行的化学反应。 　　 思考题 1 　 2H 2 ＋ O 2 2H 2 O 与 2H 2 O 2H 2 ↑ ＋ O 2 ↑ ；二次电池的放电与充电，它们属于可逆反应吗？ 　　 答案 　 因两个过程的反应条件不同，故均不是可逆反应。 　　 2 ．一个可逆反应在开始进行时，正反应速率 大于 逆反应速率，随着反应的进行，正反应速率逐渐 减慢 ，逆反应速率逐渐 加快 ，当反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度 不再改变 ，达到一种表面静止的状态，我们称之为“化学平衡状态”，简称 化学平衡 。 　　 思考题 2 　 到达平衡状态后，各物质的浓度保持不变，反应是不是停止了？ 　　 答案 　 反应没有停止，化学平衡是一种动态平衡，任何一种物质的生成速率等于其分解速率，即正反应速率等于逆反应速率。 　 　 二、化学反应的限度 　　 1 ．化学平衡状态是在给定条件下化学反应所能达到的 最大程度 ，称为化学反应的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下的 最大 转化率。化学反应的限度首先决定于反应物的 化学性质 ，其次受温度、浓度、压强等条件的影响。 　　 思考题 3 　对于某一化学反应，化学反应速率越大，它所进行的程度也越大吗？ 　　 答案 　 化学反应速率大，反应进行的程度不一定大。对于可逆反应，正反应速率大，逆反应速率也大，反应进行的程度就可能较小。 　　 2 ．提高燃料利用率的措施有以下两个方面：一是尽可能使燃料 充分燃烧 ，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气要充分地接触，且空气要适当过量；二是尽可能地利用燃料燃烧所放出的热能，提高热能的利用率。提高燃料的燃烧效率实质上是多方面控制燃烧反应的条件，意义在于 节约能源 、 节省资源 、 减少污染 。 　　 名师解惑 　　 一、可逆反应的特点 　　 1 ． 绝大多数化学反应都有一定的可逆性，但有些反应可逆性小，可视为“不可逆”。 　　 2 ．向相反的方向进行的两个化学反应，在相同条件下同时进行、共存，两个化学反应构成一个对立的统一体。在不同条件下能向两个方向进行的反应不能称作可逆反应。例如 CO 2 和 H 2 O 在植物体中通过光合作用合成糖与糖在人体内氧化生成 CO 2 和 H 2 O 就不是可逆反应。 　　 3 ．书写可逆反应的化学方程式时 , 应用“  ” ,“   ”两边的物质互为反应物、生成物。通常将从左向右的反应称为正反应，从右向左的反应称为逆反应。 　　 4 ．在反应体系中，与化学反应有关的各种物质共存，即反应物不能全部转化为生成物，生成物也不能全部转化为反应物。 　 　 二、化学平衡的建立 　　以可逆反应： m A(g) ＋ n B(g)  p C(g) ＋ q D(g) 为例 ( 反应过程中的热量变化忽略不计 ) ，若开始只有反应物，没有生成物，此时 A 和 B 的浓度最大，因而正反应速率最大；而 C 和 D 起始浓度为零，因而逆反应速率为零。随着反应的进行，反应物不断减少，生成物不断增多， v ( 正 ) 越来越小， v ( 逆 ) 越来越大，反应进行到某一时刻， v ( 正 ) ＝ v ( 逆 ) ，这时就达到了化学平衡。 　　同理，若开始只有生成物，没有反应物，一段时间后同样可以达到平衡，如图所示： 　　 [ 特别提醒 ] 　　一定条件下进行的可逆反应不能进行到底，只能进行到一定程度后达到化学平衡状态，平衡时各物质的物质的量都大于零。 　　 三、化学平衡状态及特征 　　化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应的速率相等，混合物中各组分的浓度保持不变的状态。该状态具有“逆”、“等”、“动”、“定”、“变”等特征。 　　“逆”：化学平衡研究的对象是可逆反应。 　　“等”：平衡时， v ( 正 ) ＝ v ( 逆 ) ＞ 0 。 　　“动”：平衡时，反应仍在不断地进行，是动态平衡。 　　“定”：平衡时，反应混合物中各组分的浓度保持一定，百分含量保持一定，但不一定相等。 　　“变”：外界条件改变时，平衡可能被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡。 　　 [ 特别提醒 ] 　　 ① 前提只能是“一定条件”、只能是“可逆反应”，所以首先要看清是否为可逆反应。 　　 ② 实质是“ v ( 正 ) ＝ v ( 逆 )≠0” 。 　　 ③ 标志是“混合物中各组分的浓度保持不变”。 　　 四、判断可逆反应达到限度的标志 　　可逆反应达到限度时， v ( 正 ) ＝ v ( 逆 ) ＞ 0 ，这是化学平衡的实质，也是可逆反应达到平衡状态的判断依据，为此可有如下的判断方法 [ 以 x A(g) ＋ y B(g) z C(g) 为例 ] ： 　　 1 ．直接判断法 　　 (1) v ( 正 ) ＝ v ( 逆 ) ＞ 0 ，即同一物质的消耗速率与生成速率相等。 　　 (2) 各组分的浓度保持不变。 　　 (3) 对同一物质而言，断裂与形成化学键的物质的量相等。 　　 (4) 任一物质的物质的量、质量保持不变。 　　 2 ．间接判断法 　　 (1) 各组分的百分含量保持不变。 　　 (2) 混合气体的总压强、总体积、总物质的量、平均相对分子质量、颜色等不随时间的延长而改变 ( x ＋ y 綒 z ) 。 　 　 [ 特别提醒 ] 　　以下几种情况不能作为可逆反应达到化学平衡状态的标志： 　　 ① 反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。 　　 ② 恒温恒容下体积不变的反应，体系的压强或总物质的量不再随时间而变化，如 2HI(g) I 2 (g) ＋ H 2 (g) 。 　　 ③ 全是气体参加的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不再随时间而变化，如 2HI(g)  I 2 (g) ＋ H 2 (g) 。 　　 ④ 全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。 　　 五、有关反应限度的计算方法 　　 1 ．模式 　　 m A(g) ＋ n B(g)  p C(g) ＋ q D(g) 　　 n 始 /mol a b 0 0 　　 n 转 /mol mx nx px qx 　　 n 平 /mol a － mx b － nx px qx 　　对于反应物： n 平 ＝ n 始 － n 转 , 对于生成物： n 平 ＝ n 始 + n 转 。 　　 2 ．基本步骤 　　 (1) 确定反应物或生成物的起始加入量。 　　 (2) 确定反应过程中各物质的变化量。 　　 (3) 确定平衡时各物质的平衡量。 　　 (4) 依据题干中的条件建立等式关系进行解答。 　　 3 ．关于反应物转化率的计算 　　 A 的转化率＝ ×100%( 计算式中 A 的量可以 指反应物的物质的量、质量、浓度、体积等 ) 　　 4 ．关于某组分体积分数 ( 反应物、生成物均为气体 ) 的计算 　　 A 的体积分数＝ ×100% 　　 [ 特别提醒 ] 　　若几种反应物的起始物质的量之比等于化学方程式中的化学计量数之比时，则各反应物的转化率相等。 　　 典例导析 　　 知识点 1 ：化学平衡的建立 　　 例 1 　 当可逆反应： 2SO 2 ＋ O 2 2SO 3 达到平衡后，通入 18 O 2 ，再达到平衡时， 18 O 存在于 ( 　　 ) 　　 A ． SO 3 和 O 2 中 B ． SO 2 和 SO 3 中 　　 C ． SO 2 、 O 2 和 SO 3 中 D ． SO 2 和 O 2 中 　 　 解析 　 本题考查了化学平衡的特征，化学平衡是个动态平衡。 SO 2 和 18 O 2 反应生成了 S 18 O 3 ， S 18 O 3 又分解生成 S 18 O 2 ，故平衡混合物中含 18 O 的粒子有 S 18 O 2 、 18 O 2 和 S 18 O 3 。 　　 答案 　 C 　　 跟踪练习 1 　把 HI 气体充入一密闭容器中，在一定条件下发生反应： 2HI(g)  H 2 (g) ＋ I 2 (g) ，在反应达到平衡状态之前的过程中，下列说法中正确的是 ( 　　 ) 　　 A ． HI 的生成速率等于其分解速率 　　 B ． HI 的生成速率小于其分解速率 　　 C ． HI 的生成速率大于其分解速率 　　 D ．无法判断 HI 的生成速率和分解速率的相对大小 　　 答案 　 B 　　 知识点 2 ：化学反应限度的判断 　　 例 2 　对于容积固定的反应： N 2 (g) ＋ 3H 2 (g)  2NH 3 (g)( 正反应放热 ) ，达到平衡的标志有 ______ 。 　 　 A ．生成 NH 3 的速率与 NH 3 的分解速率相等 　　 B ．断开一个 NN 键的同时有 6 个 N—H 键生成 　　 C ． N 2 、 H 2 、 NH 3 的百分含量不再变化 　　 D ．总压强不变 　　 E ． N 2 、 H 2 、 NH 3 的分子数之比为 1∶3∶2 　　 F ． N 2 、 H 2 、 NH 3 的浓度相等 　　 G ． N 2 、 H 2 不再起反应 　　 H ． v (N 2 ) ＝ v (H 2 ) 　　 I ．混合气体的密度不变 　　 J ．混合气体的平均相对分子质量不变 　　 K ．正反应放出的热量等于逆反应吸收的热量 　 　 解析　 判断一个可逆反应是否达到平衡状态，要从两个方面来考虑： ① v ( 正 ) ＝ v ( 逆 )≠0 ； ② 混合物各成分浓度不变。只要符合其一，则达到平衡状态。 B 选项只知正反应速率，不知逆反应速率，无法判断是否平衡； E 、 F 选项也无法判断是否平衡，因分子数之比为 1∶3∶2 及浓度相等，不能说明各成分浓度不变； G 选项违背了平衡的特征； H 选项正反应速率、逆反应速率都满足这种关系，不能说明 v ( 正 ) ＝ v ( 逆 ) ； I 选项气体总质量不变，因为体积不变时密度始终不变，所以不能说明是否达到了平衡状态； A 、 K 选项体现了 v ( 正 ) ＝ v ( 逆 )≠0 ； C 、 D 、 J 选项体现了混合物各成分浓度不变，因此正确选项为 A 、 C 、 D 、 J 、 K 。 　　 答案 　 ACDJK 　 　 跟踪练习 2 　 下列关于化学反应限度的叙述中错误的是 ( 　　 ) 　　 A ．不同的化学反应，限度可能不同 　　 B ．可以通过改变温度来控制化学反应的限度 　　 C ．可以通过延长反应时间来改变化学反应的限度 　　 D ．催化剂不能改变化学反应的限度 　　 答案　 C 　 　 知识点 3 ：化学反应限度的简单计算 　　 例 3 　一定条件下的可逆反应： X(g) ＋ 3Y(g)  2Z(g) ，若 X 、 Y 、 Z 起始浓度分别为 c 1 、 c 2 、 c 3 ( 均不为 0) ，当达平衡时 X 、 Y 、 Z 的浓度分别为 0.1 mol·L － 1 、 0.3 mol·L － 1 、 0.08 mol·L － 1 ，则下列判断中不合理的是 ( 　　 ) 　　 A ． c 1 ∶ c 2 ＝ 1∶3 　　 B ．平衡时， Y 和 Z 的生成速率之比为 3∶2 　　 C ． X 、 Y 的转化率不相等 　　 D ． c 1 的取值范围为 0 ＜ c 1 ＜ 0.14 mol·L － 1 　 　 解析 　 设在建立平衡过程中 X 的浓度变化为 a 　　 X(g) ＋ 3Y(g)  2Z(g) 　　起始量 (mol·L － 1 ) c 1 c 2 c 3 　　变化量 (mol·L － 1 ) a 3 a 2 a 　　平衡量 (mol·L － 1 ) c 1 － a c 2 － 3 a c 3 ＋ 2 a 　　 0.1 0.3 0.08 　　达到平衡时 c (X)∶ c (Y) ＝ 1∶3 ，而转化的 c (X)∶ c (Y) ＝ 1∶3 ，则 c 1 ∶ c 2 ＝ 1∶3 ， A 合理 C 不合理；平衡时 Y 、 Z 的生成速率之比为其化学计量数之比， B 合理；若起始时 c 3 ＝ 0 ，则 c 1 有极大值： c 1 ＝ 0.1 mol·L － 1 ＋ ＝ 0.14 mol·L － 1 ， 所以 0 ＜ c 1 ＜ 0.14 mol·L － 1 。 　 　 答案 　 C 　 　 跟踪练习 3 　 在一定温度下，容器内某一反应中 M 、 N 的物质的量浓度随反应时间变化的曲线如右图。则下列表述中正确的是 ( 　　 ) 　　 　　 A ．该反应的化学方程式为 2M  N 　　 B ． t 1 时， N 的浓度是 M 浓度的 2 倍 　　 C ． t 3 时，正反应速率大于逆反应速率 　　 D ． t 2 时，正、逆反应速率相等，化学反应达到了平衡 本 章 小 结 　 　 知识整合 　　 高考体验 　　 1 ． ( 上海， 5) 下列对化学反应的认识错误的是 ( 　　 ) 　　 A ．会引起化学键的变化 　　 B ．会产生新的物质 　　 C ．必然引起物质状态的变化 　　 D ．必然伴随着能量的变化 　　 答案 　 C 　　 2 ． ( 宁夏理综， 10) 硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为： Na 2 S 2 O 3 ＋ H 2 SO 4 ＝ Na 2 SO 4 ＋ SO 2 ＋ S↓ ＋ H 2 O ，下列各组实验中最先出现浑浊的是 ( 　　 ) 　　 答案 　 D 实验 反应温 　　度 / ℃ Na 2 S 2 O 3 溶液 稀 H 2 SO 4 H 2 O V /mL c /(mol·L － 1 ) V /mL c /(mol·L － 1 ) V /mL A 25 5 0.1 10 0.1 5 B 25 5 0.2 5 0.2 10 C 35 5 0.1 10 0.1 5 D 35 5 0.2 5 0.2 10 　　 3 ． ( 上海， 13) 将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间， 　　以下叙述正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 　　 B ．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 　　 C ．两烧杯中溶液的 pH 均增大 　　 D ．产生气泡的速度甲比乙慢 　　 解析　 甲池中构成原电池，锌作负极，失电子，溶液中的 H ＋ 在铜极上得电子生成 H 2 ； 乙池中锌置换出稀硫酸中的 H ＋ ，在锌片表面生成 H 2 。 　　 答案　 C 　　 4 ． ( 山东理综， 14) 2SO 2 (g) ＋ O 2 (g) 2SO 3 (g) 是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．催化剂 V 2 O 5 不改变该反应的逆反应速率 　　 B ．增大反应体系的压强，反应速率一定增大 　　 C ．该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间 　　 D ．在 t 1 、 t 2 时刻， SO 3 (g) 的浓度分别是 c 1 、 c 2 ，则时间间 隔 t 1 ～ t 2 内， SO 3 (g) 生成的平均速率为 v ＝ 　　 答案　 D 　 　 5 ． ( 海南， 15) 反应 A(g) ＋ B(g)  C(g) ＋ D(g) 过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。　 　　 (1) 该反应是 ________ 反应 ( 填“吸热”或“放热” ) 。 　 (2) 当反应达到平衡时，升高温度， A 的转化率 ________( 填“增大”、“减小”或“不变” ) ，原因是 _________________________________________________ 。 　　 (3) 反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响？ __________ ，原因是 ________________________________ 。 　　 (4) 在反应体系中加入催化剂，反应速率增大， E 1 和 E 2 的变化是： E 1 ________ ， E 2 ________( 填“增大”、“减小”或“不变” ) 。 　　 答案　 (1) 放热 　　 (2) 减小；该反应正反应为放热反应，升高温度使平衡向逆反应方向移动 　　 (3) 不影响；催化剂不会使平衡发生移动 　　 (4) 减小；减小 第三章　有机化合物 第一节　最简单的有机化合物 —— 甲烷 第 1 课时　甲烷的性质 　　 三维目标 知识与技能 1 ．掌握甲烷的电子式、结构式的写法和甲烷的正四面体结构 ( 难点 ) 2 ．掌握甲烷的重要化学性质 ( 重点 ) 过程与方法 通过甲烷分子结构的教学，训练学生的观察能力、计算过程的逻辑思维能力，培养学生的动手能力和空间想象能力 情感、态度 与价值观 认识物质结构本质，能透过现象看本质；关心社会、能源等问题；养成合作学习的精神 　　 思维激活 　　 “可燃冰”为无色透明的冰状晶体，是一种气体水合物，其学名为“天然气水合物”，可直接点燃，燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小得多，西方学者称其为“ 21 世纪能源”或“未来能源”。“可燃冰”的发现，让陷入能源危机的人类看到了新的希望。你想知道天然气的其他性质吗？ 　　 自学导引 　　 一、甲烷的存在与结构 　　 1 ． 甲烷的存在 　　甲烷是 天然气 、 沼气 、油田气和煤矿坑道气的主要成分。天然气中甲烷所占的体积分数一般为 80% ～ 97% 。 　　 思考题 1 　 一般引起煤矿中瓦斯爆炸的气体的主要成分是什么？ 　　 答案 　 甲烷。 　　 2 ．甲烷的组成与结构 　　甲烷的分子式为 CH 4 。甲烷分子是一种对称的 正四面体 结构，其中，碳原子位于 四面体的中心 ，四个氢原子分别位于 四面体的顶点 。碳原子与四个氢原子形成四个完全相同的共价键 ( 键的长度和强度相同，夹角相等 ) 。 　　 思考题 2 　 甲烷分子中所含的共价键有几种？是极性键还是非极性键？ 　　 答案 　 一种 (C — H 键 ) ；极性键。 　　 二、甲烷的性质 　　 1 ． 物理性质 　　甲烷是一种 没有 颜色、 没有 气味的气体， 极难 溶于水，密度比空气 小 。 　　 2 ．化学性质 　　 (1) 稳定性：在通常情况下，甲烷比较 稳定 ，与 KMnO 4 等强氧化剂不反应，与强酸、强碱也不反应。 　　 (2) 可燃性：甲烷是一种优良的气体燃料，通常状况下， 1 mol 甲烷在空气中完全燃烧，生成 CO 2 和液态水，放出 890 kJ 热量。甲烷完全燃烧的化学方程式为 CH 4 +2O 2 CO 2 ＋ 2H 2 O 。 　　 (3) 取代反应 　　甲烷与 Cl 2 等物质可以发生取代反应。取代反应是指有机物分子里的 某些原子或原子团 被 其他原子或原子团 所代替的 反应。在室温下，甲烷和氯气的混合物无光照时，不发生反应；但光照时，混合物的颜色逐渐 变浅 ，瓶壁出现 油状 液滴，瓶中有少量 白雾 。反应的化学方程式为 CH 4 ＋ Cl 2 CH 3 Cl ＋ HCl 、 CH 3 Cl+Cl 2 CH 2 Cl 2 ＋ HCl 、 CH 2 Cl 2 ＋ Cl 2 CHCl 3 ＋ HCl 、 CHCl 3 ＋ Cl 2 CCl 4 ＋ HCl 。 　　甲烷与氯气取代反应的四种有机产物都 不 溶于水。在常温下，一氯甲烷是 气体 ，其他三种都是 油状液体 。 　　 思考题 3 　 下列关于甲烷与氯气发生取代反应所得生成物的说法中正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．都是有机物 　　 B ．都不溶于水 　　 C ．有一种是气态物质，其余都是液体 　　 D ．有一种是无机物，其余都是有机物 　　 答案 　 D 　　 名师解惑 　　 一、甲烷的分子组成和结构 　　 1 ． 甲烷分子式的推导 　　若已知甲烷的密度在标准状况下是 0.717 g·L － 1 ，含碳 75% ，含氢 25% ，请确定它的分子式。 　　甲烷分子式的推导过程： 　　 M ＝ ρ ×22.4 L·mol － 1 ＝ 0.717 g·L － 1 ×22.4 L·mol － 1 ＝ 16 g·mol － 1 　　含碳原子的个数： N (C) ＝ ＝ 1 　　含氢原子的个数： N (H) ＝ ＝ 4 　　所以，甲烷的分子式为 CH 4 。 　　 2 ．甲烷的分子结构及其特点 　　在甲烷分子中，碳原子与 4 个氢原子形成 4 个 C—H 共价键，分子式为 CH 4 ，结构如下： 　　 (1) 在电子式的基础上，用一条短线表示一对共用电子所得的图式叫做结构式。省略了部分或全部短线的结构式叫做结构简式。甲烷的结构简式为 CH 4 ( 它同时也是甲烷的分子式 ) 。 　　 (2) 图中的式子或模型，从不同的侧面不同程度地表达了分子的组成与结构的状况。电子式和结构式突出表达了分子里原子间连接的顺序和方式 ( 化学键 ) ，结构简式是结构式的简化形式，但它们不能表示分子真实的空间结构。球棍模型和比例模型以逼真的形式突出表达了分子里原子间连接的顺序、方式以及原子的相对体积和空间分布、分子的空间构型。 　　 (3) 从表达效果和便于使用等方面综合考虑，在平时的学习中最常使用的是结构简式，其次是电子式和结构式。 　　 (4) 在 CH 4 分子里，每个氢原子都以单键与碳原子结合，任意 2 个 C—H 键之间的夹角都是 109°28′ ，使 CH 4 分子的空间构型为正四面体。甲烷在组成与结构上是最简单的有机化合物，但其分子空间构型是认识复杂有机化合物分子空间构型的基础。 　　 (5) 判断甲烷分子的空间构型是正四面体形而不是平面正方形的方法一般可以通过研究二氯甲烷只有一种结构来确定。若甲烷分子呈正四面体形，则其二氯代物只有一种 (Ⅰ) 。而若甲烷分子呈平面正方形，则其二氯代物可以有两种 (Ⅱ 、 Ⅲ) 。 　　 (Ⅰ) (Ⅱ) (Ⅲ) 　　事实是甲烷的二氯代物只有一种，由此可判断甲烷分子的空间构型为正四面体形而非平面正方形。 　　 二、甲烷的化学性质 　　 甲烷分子结构稳定，通常不与强酸、强碱或强氧化剂反应，也不能使溴水和酸性 KMnO 4 溶液褪色。但是在一定条件下，甲烷也能发生某些反应。 　　 1 ．氧化反应 —— 甲烷的燃烧 　　甲烷完全燃烧的化学方程式 :CH 4 ＋ 2O 2 CO 2 +2H 2 O 　　甲烷是优良的气体燃料，通常状况下， 1 mol 甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水，放出 890 kJ 热量。因此以甲烷为主要成分的天然气、沼气是理想的清洁能源。 燃烧 现象 检验产物 方法 现象 结论 淡蓝色 火焰 在火焰上方罩一个干燥的烧杯 烧杯内壁有水珠产生 生成了水 在火焰上方罩一个涂有澄清石灰水的烧杯 烧杯内壁变浑浊 生成了二氧化碳 　　 [ 特别提醒 ] 　　经硫酸酸化的 KMnO 4 溶液有很强的氧化性，在有机化学的学习中经常通过观察某有机物是否能使紫色的酸性 KMnO 4 溶液褪色来判断其性质是否活泼等。 　　 CH 4 通入酸性 KMnO 4 溶液中 , 现象是溶液不褪色 , 证明了甲烷不能被酸性 KMnO 4 溶液氧化，即 CH 4 分子结构很稳定。 　　 2 ．取代反应 　　在室温下，甲烷和氯气的混合物可以在黑暗中共存而不发生反应，但把混合气体放在光亮的地方就会发生反应。在光照条件下， CH 4 与 Cl 2 发生下述反应： 　　反应并没有到此终止，生成的一氯甲烷继续与氯气反应，依次生成二氯甲烷、三氯甲烷 ( 又叫氯仿 ) 和四氯甲烷 ( 又叫四氯化碳 ) ，这些反应可分别表示如下： 　　 　　在这些反应里，甲烷分子里的氢原子逐步被氯原子所取代，生成四种取代产物 (CH 3 Cl ， CH 2 Cl 2 ， CHCl 3 ， CCl 4 ) 及 HCl 的混合物。 　　 [ 特别提醒 ] 　　 ① 甲烷的取代反应要注意： 　　反应条件：光照 ( 室温下，在暗处不发生反应，但不能用强光直接照射，否则会发生爆炸 ) 。 　　反应物：纯卤素单质，如甲烷通入溴水中不反应。 　　反应不会停留在某一步，因此产物是 5 种物质的混合物。 1 mol H 被取代需要 1 mol Cl 2 ，认为 1 个 Cl 2 分子能取代 2 个 H 原子是一个常见的错误。 　　 ② 有机物参加的反应往往比较复杂，常有副反应发生，生成副产物，因此，有关有机物反应的化学方程式通常不用“＝”而用“ →” 表示。 　　 3 ．甲烷的高温分解反应 　　甲烷在 1500 ℃ 以上的高温条件下能较完全分解，生成炭 黑和氢气。反应的化学方程式为 CH 4 C ＋ 2H 2 。 　　 三、取代反应与置换反应的区别 　　 取代反应是有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替，含义是指连接上某些原子或原子团的同时，要断下来某些原子或原子团。对小分子而言，自身要分成两部分，一部分参加取代，同时，另一部分和被取代下来的原子或原子团结合成新的分子，因此取代反应要形成两种产物。从反应物的类型来看，取代反应中至少有一种是有机物，另一种反应物既可以是有机物也可以是无机物；从分子组成的变化形式上看，有机物分子里被代替的既可以是原子又可以是原子团，代替连接到有机物分子中去的同样既可以是原子挚梢允窃油拧 　　而置换反应是一种单质和一种化合物之间的反应，产物是另一种单质和化合物，它一定是氧化还原反应。 类别 取代反应 置换反应 实例 CH 4 +Cl 2 CH 3 Cl+HCl Zn ＋ H 2 SO 4 ＝ ZnSO 4 ＋ H 2 ↑ 区 　　 　　别 定义 有机物分子里的原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应 一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应 反应物 一种化合物和另一种化合物或单质 一种单质和一种化合物 生成物 一般生成两种化合物 另一化合物和另一种单质 电子 得失 不一定发生电子转移，不一定是氧化还原反应 一定发生电子转移，一定是氧化还原反应 是否 可逆 有不少是可逆反应 一般是不可逆反应 　　 典例导析 　　 知识点 1 ：甲烷燃烧的计算 　　 例 1 　 瓦斯爆炸是空气中含甲烷 5% ～ 15%( 体积分数 ) 时遇火所产生的，发生爆炸最剧烈时，甲烷在空气中的体积分数大约为 ( 　　 ) 　　 A ． 10.5% B ． 9.5% C ． 8% D ． 5% 　　 解析 　 由 CH 4 ＋ 2O 2 → CO 2 ＋ 2H 2 O 可知瓦斯爆炸最剧烈时， CH 4 和 O 2 的体积比应为 1∶2, 因此 CH 4 与空气的体积比为 1∶(2 × ) ＝ 1∶9.5 ，那么它在空气中的体积分数为 × 100% ＝ 9.5% ，选 B 项。 　　 答案 　 B 　　 跟踪练习 1 　将标准状况下的 11.2 L 甲烷和 22.4 L 氧气混合后点燃，恢复到原状况时，气体的体积共 ( 　　 ) 　　 A ． 11.2 L B ． 22.4 L C ． 33.6 L D ． 44.8 L 　　 答案 　 A 　　 知识点 2 ：甲烷的取代反应 　　 例 2 　 将 1 mol CH 4 与 Cl 2 发生取代反应 , 待反应完全后 , 测得四种有机取代物的物质的量相等，则消耗的氯气为 ( 　　 ) 　　 A ． 0.5 mol B ． 2 mol C ． 2.5 mol D ． 4 mol 　　 解析　 解法一： 1 mol CH 4 与 Cl 2 发生取代反应，得到的四种取代物的物质的量相等，则生成 CH 3 Cl 、 CH 2 Cl 2 、 CHCl 3 、 CCl 4 各为 0.25 mol ，该四种取代物中 n (Cl) ＝ 0.25 mol × (1 ＋ 2 ＋ 3 ＋ 4) ＝ 2.5 mol 。根据取代反应的特点知， n (HCl) ＝ 2.5 mol ，故生成物中含氯原子物质的量为 5 mol ，根据元素守恒可判断参加反应的 n (Cl 2 ) ＝ 2.5 mol 。 　　解法二：生成的四种有机取代物的物质的量相等，则总反应的化学方程式可写为 4CH 4 ＋ 10Cl 2 → CH 3 Cl ＋ CH 2 Cl 2 ＋ CHCl 3 +CCl 4 +10HCl, 由此可知 ,1 mol CH 4 与 2.5 mol Cl 2 反应。 　　 答案 　 C 　　 跟踪练习 2 　在光照条件下，将 1 mol CH 4 与 1 mol Cl 2 混合充分反应后，得到的产物是 ( 　　 ) 　　 A ． CH 3 Cl 和 HCl 　　 B ． CH 2 Cl 2 和 HCl 　　 C ． CH 3 Cl 和 CH 2 Cl 2 　　 D ． CH 3 Cl 、 CH 2 Cl 2 、 CHCl 3 、 CCl 4 和 HCl 　　 解析 　 CH 4 与 Cl 2 在光照条件下反应，反应的特点是分步发生但同时进行，所以四种卤代物和 HCl 必然都有，其中 HCl 的物质的量最多。 　　 答案 　 D 第 2 课时　烷　　烃 　　 三维目标 　　 思维激活 　　 2008 年北京奥运会火炬的创意灵感来自“渊源共生，和谐共融”的“祥云”图案。该火炬使用的燃料为丙烷，丙烷气体燃烧的火焰颜色为亮黄色，这样的颜色便于识别和满足电视转播、新闻摄影的需要，其燃烧后只有二氧化碳和水生成，没有其他物质，不会对环境造成污染。丙烷是烷烃的一种，你想了解烷烃的性质吗？ 知识与技能 1 ．了解烷烃的概念及命名 2 ．掌握同分异构体和同系物 ( 重、难点 ) 过程与方法 通过学习有关同分异构体和同系物的知识，培养分析问题、解决问题的能力 情感、态度 　　与价值观 通过学习同分异构体和同系物的知识，培养严谨、执著的科学态度 　　 自学导引 　 　 一、烷烃的组成和结构特点 　　 1 ． 烃：只由 碳 和 氢 两种元素组成的化合物叫碳氢化合物，也叫烃。 　　 2 ．烷烃：烃的分子中碳原子之间只以 单 键结合，剩余的价键全部跟 氢原子 结合，达到 饱和 状态，这样的烃叫饱和烃，也叫烷烃。由于 C—C 连成链状，所以烷烃又叫饱和链烃。 　　 3 ．烷烃的组成通式为 C n H 2 n ＋ 2 ( n ≥ 1) 。 　 　 思考题 1 　烷烃分子中碳元素的质量分数随着碳原子数的增大会如何变化？ 　　 答案　 逐渐增大。 　　 二、烷烃的命名及性质 　　 1 ． 烷烃的简单命名 　　碳原子数在十个以内时，以甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸依次代表碳原子数，其后加“烷”字；碳原子数在十个以上时，直接用汉字数字来代表碳原子数。 　　如 CH 4 ：甲烷； C 4 H 10 ： 丁烷 ； C 7 H 16 ： 庚烷 ； C 12 H 26 ： 十二烷 ； C 17 H 36 ： 十七烷 。 　　 2 ．烷烃的性质 　　 (1) 烷烃的物理性质 　　随着分子中碳原子数的增加，烷烃的物理性质呈现规律性的变化：状态由气态到 液 态再到 固 态，熔、沸点逐渐 升高 ，密度逐渐 增大 。 　　 (2) 烷烃的化学性质 　　烷烃的化学性质与甲烷相似，一般比较稳定，在通常情况下跟酸、碱和酸性高锰酸钾等强氧化剂都不起反应，也不跟其他物质化合。但在特定条件下也能发生下列反应： ① 取代反应； ② 氧化反应 ( 燃烧 ) 等。烷烃完全燃烧的通式为 C n H 2 n ＋ 2 ＋ O 2 n CO 2 ＋ ( n ＋ 1)H 2 O 。 　　 思考题 2 　 若乙烷与 Cl 2 在光照条件下发生取代反应，得到的产物中物质的量最多的是什么？ 　　 答案 　 HCl 。 　　 3 ．同系物 　　结构 相似 ，在分子组成上相差一个或若干个 CH 2 原子团 的物质互称为同系物。 　　 三、同分异构现象和同分异构体 　　 1 ．同分异构现象 　　化合物具有相同的 分子式 ，但具有不同 结构式 的现象称为同分异构现象。 　　 2 ．同分异构体 　　 分子式 相同， 结构 不同的 化合物 互称为同分异构体。 　　 3 ．存在 　　同分异构现象广泛存在于有机化合物中，也存在于无机物中以及有机物与无机物之间。 　　 思考题 3 　 互为同分异构体的物质必然具有相同的分子式和相对分子质量，那么具有相同的相对分子质量的物质是否一定互为同分异构体？ 　　 答案　 不一定，如 H 2 SO 4 和 H 3 PO 4 、 C 3 H 8 和 CO 2 等，它们的相对分子质量相同而分子式不同，不是同分异构体。 　　 名师解惑 　 　 一、烷烃的结构特点 　　 1 ． 碳原子和碳原子之间以碳碳单键 (C — C) 相连。 　　 2 ．碳原子和碳原子之间结合成链状。 　　 3 ．碳原子的其余价键全部跟氢原子结合，达到饱和状态。 　　 [ 特别提醒 ] 　　烃分子中的氢原子个数一定为偶数，烃分子的相对分子质量一定为偶数。 　　 二、同系物和同分异构体 　　 1 ．同系物的特点 　　 (1) 同系物必须结构相似，即组成元素相同，官能团 ( 决定有机化合物化学特性的原子或原子团 ) 的种类、个数与连接方式相同，分子组成通式相同。 　　 (2) 同系物的相对分子质量相差 14 或 14 的倍数。 　　 (3) 同系物有相似的化学性质，而物理性质有一定的递变规律。如乙烷和丁烷都是烷烃，是饱和烃，分子中碳原子间都是以碳碳单键相连 , 故结构相似，且 C 4 H 10 － C 2 H 6 ＝ C 2 H 4 ，即其分子组成相差 2 个 CH 2 原子团，所以乙烷和丁烷属于同系物。 　　 2 ．同分异构体的特点 　　分子式相同，结构不同，性质也不同。如正丁烷 (CH 3 — CH 2 — CH 2 — CH 3 ) 和异丁烷 CH(CH 3 ) 3 的分子式都是 C 4 H 10 ，但它们的碳原子排列不同，即结构不同，所以正丁烷和异丁烷互称为同分异构体。 　 　 [ 特别提醒 ] 　　同系物和同分异构体的研究对象都是化合物。 　　 三、有机物种类繁多的原因 　　碳在地壳中的含量不高，质量分数只占 0.087% ，但是它的化合物，尤其是有机化合物，不仅数量众多，而且分布极广。迄今为止，从自然界发现的和人工合成的有机物已超过 3000 万种，而且新的有机物仍在以每年近百万种的速度增加。有机物种类繁多的原因主要有： 　　 1 ．有机物中每个碳原子可与其他原子形成 4 个共价键，而且碳碳之间也能相互形成共价键，不仅可以形成单键，还可以形成双键或三键。 　　 2 ．多个碳原子可相互结合形成碳链，也可形成碳环。 　　 3 ．一个有机物的分子中可能只含有一个碳原子，也可能含有几千甚至上万个碳原子，而且有机物中普遍存在着同分异构现象。 　　 四、确定有机物分子式的一般方法 　　 实验式 ( 也叫最简式 ) 是表示化合物分子中所含各元素的原子数目最简单整数比的式子。用化合物的相对分子质量除以其实验式的式量就可以确定其分子式。 　　在有机化学的学习中，确定有机物的结构式或结构简式是每个中学生应该具备的一种分析和推导能力，而确定有机物的结构式或结构简式的前提是先确定其分子式，在分子式的基础上再根据某些性质推导出结构特点，从而确定出结构式或结构简式。 　　 　　 1 ．确定实验式的方法 　　 (1) 根据各种元素的质量之比：如丁烷中 m (C)∶ m (H) ＝ 24∶5, 则 n (C)∶ n (H) ＝ ∶ ＝ 2∶5, 可知其实验式为 C 2 H 5 。 　　 (2) 根据燃烧产物的量：如 1 mol 某烃完全燃烧生成 CO 2 和 H 2 O 的物质的量之比为 1∶1.5 ，可知该烃的实验式为 CH 3 。 　　 2 ．计算化合物的相对分子质量 　　 (1) 在标准状况下的气体， M ＝ 22.4 ρ 。 　　 (2) 根据气体的相对密度， M ＝ D · M r ( D 为相对密度， M r 为已知气体的相对分子质量 ) 。 　　 (3) 平均相对分子质量＝ Μ 1 × a % ＋ Μ 2 × b % ＋ … ( Μ 1 、 Μ 2 …… 表示各组分气体的相对分子质量， a % 、 b % …… 表示各组分气体的体积分数 ) 。 　　 (4) 根据定义计算： M ＝ m / n ( m ：质量， n ：物质的量 ) 。 　　 3 ．用相对分子质量除以实验式的式量，得到的整数倍数值，与实验式相乘，就得到了分子式。如果实验式的式量等于其相对分子质量，那么实验式就是该化合物的分子式。关于有机物分子式的确定，是有机化学中经常要解决的一个问题，也是经常遇到的一种题型。 　　 典例导析 　　 知识点 1 ：烷烃的概念 　 　 例 1 　 科学家对中国首颗探月卫星 ——“ 嫦娥一号”发回的数据进行了分析，发现月球在形成时可能存在稀薄的原始大气层，它主要由氖、氢、氦、氩等气体组成，不含甲烷等碳氢化合物。下列关于碳氢化合物的叙述中正确的是 ( 　　 ) 　　 A. 碳氢化合物的通式为 C n H 2 n ＋ 2 　　 B. 燃烧产物为二氧化碳和水的化合物一定是碳氢化合物 　　 C. 碳氢化合物的碳原子间均以单键相连 　　 D. 碳氢化合物的相对分子质量一定是偶数 　　 解析　 C n H 2 n ＋ 2 是烷烃的通式， A 项错误；燃烧产物为二氧化碳和水的化合物不一定是碳氢化合物，还可能含氧， B 项错误；碳氢化合物的碳原子间可以是单键，也可以是双键或三键， C 项错误；因为碳原子的相对原子质量 (12) 为偶数，烃分子中的氢原子数也一定为偶数，所以碳氢化合物的相对分子质量一定是偶数， D 项正确。 　　 答案 　 D 　　 跟踪练习 1 　 下列有关烷烃的叙述中正确的是 ( 　　 ) 　　 ① 都是易燃物　 ② 特征反应是取代反应　 ③ 相邻两个烷烃在分子组成上相差一个 CH 3 　　 A ． ① 和 ③ B ． ② 和 ③ 　　 C ．只有 ① D ． ① 和 ② 　　 答案　 D 　　 知识点 2 ：同系物的概念及判断 　 　 例 2 　 下列各组物质中不属于同系物的是 ( 　　 ) 　　 　　 解析 　 对题中的各组物质以同系物的概念为标准进行判断可知，只有 C 项中的物质不属于同系物。 　　 答案 　 C 　 　 跟踪练习 2 　 下列关于同系物的说法中错误的是 ( 　　 ) 　　 A ．同系物一定具有相同的实验式 　　 B ．同系物能符合同一通式 　　 C ．相邻的同系物彼此在组成上相差一个 CH 2 原子团 　　 D ．同系物的化学性质基本相似，物理性质随碳原子数的增加而呈现规律性的变化 　 　 答案 　 A 　　 知识点 3 ：同分异构体 　　 例 3 　 CH 4 分子的结构是由碳原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是 ( 　　 ) 　　 A ． CH 3 Cl 不存在同分异构体 　　 B ． CH 2 Cl 2 不存在同分异构体 　　 C ． CHCl 3 不存在同分异构体 　　 D ． CCl 4 不存在同分异构体 　　 解析 　 CH 4 分子中有四个等同的 C — H 键，可能有两种对称的空间排布 —— 正四面体结构和平面正方形结构。甲烷无论是正四面体还是平面正方形，一氯代物、三氯代物和四氯代物均不存在同分异构体。若甲烷是平面正方形，四个氢原子的位置虽然相同，但是相互间存在相邻和相间的关系，其 二氯代物有两种同分异构体： ( 相邻 ) 和 ( 相 间 ) 。若甲烷是正四面体，则其二氯代物只有一种，因为正四面体的两个顶点总是相邻关系。因此，由 “ CH 2 Cl 2 不存在同分异构体 ” ，可以判断甲烷分子是空间正四面体结构，而不是平面正方形结构。 　　 答案 　 B 　 　 跟踪练习 3 　 正丁烷和异丁烷互为同分异构体的依据是 ( 　　 ) 　　 A ．具有相同的通式 　　 B ．具有相似的化学性质 　　 C ．具有不同的物理性质 　　 D ．分子式相同，但分子内碳原子的连接方式不同 　　 答案 　 D 第二节　来自石油和煤的两种基本化工原料 第 1 课时　乙　　烯 　　 三维目标 知识与技能 1 ．探究乙烯分子的组成、结构；掌握乙烯的典型化学性质；掌握加成反应 ( 重、难点 ) 2 ．了解乙烯的用途 过程与方法 1 ．通过乙烯分子结构的有序推理过程，培养抽象思维和逻辑思维能力；利用乙烯和乙烷之间的比较，培养思辨能力；对乙烯的微观结构有一定的三维想象能力 2 ．从实验现象到乙烯结构的推理，体会科学研究的方法 情感、态度 与价值观 1 ．通过对乙烯分子结构的推理过程，从中体会严谨、求实的科学态度 2 ．通过乙烯的分子结构模型，意识到化学世界的内在美 　　 思维激活 　　 乙烯被称为“石化工业之母”，是石油化工的基础原料。大到航空航天，小到吃饭穿衣，它与国民经济、人民生活息息相关。乙烯的产量已成为衡量一个国家石油化工发展水平的标志，其生产能力也常被看做一个国家经济实力的体现。 　　你想知道乙烯的结构和性质吗？ 　　 自学导引 　 　 一、乙烯的分子组成和结构 　　 1 ． 组成与结构： 　　分子式： C 2 H 4 , 电子式 : __________ , 结构式 : __________ , 结构简式： CH 2 ＝ CH 2 ，分子模型： 　　 　　 2 ．分子构型：乙烯是 平面 形分子，分子中所有的原子均在同一平面内， CC 键与 C—H 键、 C—H 与 C—H 键之间的夹角均约为 120° 。 　　 3 ．结构特点：分子里含有一个碳碳双键，碳碳双键不稳定，其中有一个键容易断裂而发生反应，故乙烯的化学性质比乙烷、甲烷等烷烃活泼。 　　 思考题 1 　 乙烯燃烧时有黑烟产生，而甲烷燃烧时无黑烟产生，其原因是什么？ 　 　 答案　 乙烯的含碳量 (85.7%) 比甲烷的含碳量 (75%) 高。 　 　 二、乙烯的性质 　　 1 ．物理性质 　　乙烯通常是一种无色气体，稍有气味，不溶于水，易溶于有机溶剂，比空气稍轻 , 标准状况下其密度为 1.25 g·L － 1 。 　 　思考题 2 　 如果要制取并收集乙烯，应该采取何种收集方法？ 　　 答案 　 排水法。 　　 2 ．化学性质 　　 (1) 氧化反应 　　 ① 与氧气反应 　　乙烯在空气中燃烧，火焰明亮且伴有黑烟，生成 CO 2 和 H 2 O , 同时放出大量的热 , 化学方程式为 C 2 H 4 ＋ 3O 2 2CO 2 ＋ 2H 2 O 。 　　 ② 与酸性高锰酸钾溶液反应 　　现象： 使酸性高锰酸钾溶液褪色 。 　　 (2) 加成反应 　　 ① 加成反应 —— 有机物分子里 不饱和 的碳原子跟其他 原子或原子团 直接结合生成新的化合物的反应叫做加成反应。 　　 ② 乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色，其实质是乙烯与溴单质反应生成了 1,2 －二溴乙烷，反应的化学方程式为： 　　 CH 2 CH 2 ＋ Br 2 → CH 2 BrCH 2 Br 。 　　 ③ 乙烯在一定条件下还能与氢气、氯气、氯化氢、水等物质发生加成反应，反应的化学方程式分别为： 　　 CH 2 CH 2 ＋ H 2 CH 3 — CH 3 、 　　 CH 2 CH 2 ＋ Cl 2 → CH 2 Cl — CH 2 Cl 、 　　 CH 2 CH 2 ＋ HCl → CH 3 — CH 2 Cl 、 　　 CH 2 CH 2 ＋ H 2 O CH 3 — CH 2 — OH 。 　　 ④ 乙烯分子之间相互加成可以得到聚乙烯： n CH 2 ＝ CH 2  CH 2 — CH 2  。 　　 思考题 3 　 乙烷与 Cl 2 发生取代反应或乙烯与 HCl 发生加成反应都可以生成 CH 3 CH 2 Cl 。若要制得纯净的 CH 3 CH 2 Cl ，应该选用哪种方法？ 　　 答案 　 应该用乙烯与 HCl 加成。 　 　 (3) 乙烯的用途 　　乙烯是石油化学工业最重要的基础原料，主要用于制造塑料、合成纤维、有机溶剂等，它还是一种植物生长调节剂，用它可以催熟果实。 　 　 名师解惑 　 　 一、乙烯的结构特点及其推论 　　 乙烯分子中 6 个原子位于同一平面内，碳氢键间的夹角约为 120° 。如果乙烯分子中的 4 个氢原子分别被其他原子或原子团代替，其相应原子也在同一平面内。 　　 1 ．乙烯分子中的氢原子被其他原子代替时，如 CH 2 CHCl 、 CH 2 CCl 2 、 CHClCHCl 、 CCl 2 CCl 2 等，其中氯原子也位于原乙烯分子构成的平面内。 　　 2 ．乙烯分子中的氢原子被原子团代替时，分子中共平面的原子，不仅要考虑乙烯的结构，还要考虑原子团的结构。如乙烯分子中的 1 个氢原子被 —CH 3 代替时，得 CH 3 CHCH 2 ，考虑到碳碳单键可旋转，且饱和碳周围的原子形成四面体结构，故 —CH 3 中的碳原子一定在原乙烯构成的平面内， —CH 3 中有 1 个氢原子通过碳碳单键的旋转也可能出现在此平面内 ( 当此氢原子旋转到此平面内时，另 2 个氢原子一定不在此平面内 ) 。因此 CH 3 CHCH 2 分子中最多有 7 个原子共平面。 　　 二、乙烷和乙烯的结构、性质比较 分子式 C 2 H 6 C 2 H 4 电子式 结构式 分子空 间构型 2 个碳原子和 6 个氢原子不在同一平面内 2 个碳原子和 4 个氢原子在同一平面内 化学 　　性质 氧化反应 ( 燃烧 ) 、取代反应 ( 光照，与卤素单质反应 ) 氧化反应 ( 燃烧，被 KMnO 4 氧化 ) 、加成反应 [ 特别提醒 ] 　　鉴别乙烯和乙烷 ( 或甲烷 ) 可以用酸性 KMnO 4 溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液，乙烯可使上述溶液褪色而乙烷 ( 或甲烷 ) 不能；若要除去乙烷 ( 或甲烷 ) 中混有的少量乙烯一般用溴水，不用酸性 KMnO 4 溶液是因为它会把乙烯氧化成 CO 2 气体而混入乙烷中，不用溴的四氯化碳溶液是因为乙烷 ( 或甲烷 ) 易溶于 CCl 4 。 　 　 三、加成反应 　　 1 ．乙烯的加成反应 　　乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色，其实质是乙烯与溴单质反应生成了 1,2 －二溴乙烷。反应的化学方程式如下： 　　 　　通常简写为 CH 2 CH 2 ＋ Br 2 ―→CH 2 Br—CH 2 Br 。 　　从化学键变化的角度来说，乙烯与溴 (Br 2 ) 反应生成 1,2 －二溴乙烷的过程如下： 　　 　　上述化学反应的一个显著特征是乙烯分子里不饱和碳原子之间的双键断开一个，不饱和碳原子与溴分子断裂出的溴原子直接结合。有机物中像这样的不饱和碳原子除了能跟溴原子直接结合以外，还能跟其他原子或原子团直接结合。 　　有机物分子中不饱和的原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物分子的反应叫做加成反应。 　　乙烯易发生加成反应，除了 Br 2 以外， Cl 2 、 HCl 、 HBr 、 H 2 、 H 2 O 等多种物质都能够在一定的条件下与乙烯发生加成反应，如： 　　乙烯与水发生加成反应生成乙醇： 　　 CH 2 CH 2 ＋ H—OH CH 3 —CH 2 —OH 　　乙烯与氢气发生加成反应生成乙烷： 　　 CH 2 CH 2 ＋ H—H CH 3 —CH 3 　　乙烯与氯化氢发生加成反应生成氯乙烷： 　　 CH 2 CH 2 ＋ H—Cl CH 3 —CH 2 —Cl 　　 2 ．乙烯的加聚反应 　　在适宜的温度、压强和有催化剂存在的条件下，乙烯的碳碳双键中的一个键可以断裂，分子间通过碳原子的相互结合能形成很长的碳链，生成聚乙烯： 　　 CH 2 CH 2 ＋ CH 2 CH 2 ＋ CH 2 CH 2 ＋ …… ―→ 　　 ……— CH 2 — CH 2 — CH 2 — CH 2 — CH 2 — CH 2 —…… 　　这个反应还可以用下式表示： 　　 n CH 2 CH 2  CH 2 — CH 2  　　 聚乙烯 　　聚乙烯的分子很大，其相对分子质量可达几万到几十万。这种相对分子质量很大的化合物叫做高分子化合物，简称高分子或高聚物。由相对分子质量小的化合物分子互相结合成相对分子质量大的高分子的反应叫做聚合反应。在聚合反应中，由不饱和的相对分子质量小的化合物分子结合成相对分子质量大的化合物分子，这样的聚合反应同时也是加成反应，所以这种聚合反应又叫做加成聚合反应，简称加聚反应。乙烯聚合成聚乙烯的反应就属于加聚反应。 　　聚乙烯是一种重要的塑料，由于它性质坚韧，低温时仍能保持柔软性，化学性质稳定，在工农业生产和日常生活中有广泛的应用。 　　 典例导析 　 　 知识点 1 ：乙烯的结构 　 　例 1 　 由乙烯推测丙烯 (CH 2 CHCH 3 ) 的结构或性质，下列说法中不正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．丙烯分子中三个碳原子在同一条直线上 　　 B ．丙烯可使酸性高锰酸钾溶液褪色 　　 C ．丙烯可使溴水褪色 　　 D ．丙烯能发生加成反应 　　 解析　 丙烯分子中含有碳碳双键，相当于甲基取代了乙烯分子中的一个氢原子，三个碳原子不可能在同一条直线上，即选项 A 符合题意。 　　 答案 　 A 　　 跟踪练习 1 　下列分子中的所有原子不可能都在同一平面上的是 ( 　　 ) 　　 A ． CH 2 ＝ CH 2 B ． CH 2 ＝ CHBr 　　 C ． CH 2 ＝ CCl 2 D ． CH 2 ＝ CH — CH 3 　　 答案　 D 　　 知识点 2 ：乙烯的性质 　　 例 2 　 既可以用来鉴别乙烯和甲烷，又可以用来除去甲烷中混有的乙烯的方法是 ( 　　 ) 　　 A ．通入溴水中 　　 B ．将气体点燃 　　 C ．通入酸性高锰酸钾溶液中 　　 D ．一定条件下与 H 2 反应 　　 解析　 鉴别乙烯和甲烷的最好方法是：通入溴的四氯化碳溶液或溴水中，能使溶液褪色的是乙烯，不能使溶液褪色的是甲烷；除去甲烷中混有的乙烯的最好方法是：将混合气体通入足量的溴水中，乙烯与溴水充分反应而被除去，剩余甲烷。鉴别乙烯和甲烷的另一种方法是： 通入酸性高锰酸钾溶液中，能使高锰酸钾溶液褪色的是乙烯，不能使高锰酸钾溶液褪色的是甲烷；但除去甲烷中混有的乙烯时不能用酸性高锰酸钾溶液，因为乙烯会被酸性高锰酸钾溶液氧化生成二氧化碳气体而引入新的杂质。 　　 答案 　 A 　　 跟踪练习 2 　 下列物质中不可能是乙烯加成产物的是 ( 　　 ) 　　 A ． CH 3 CH 3 B ． CH 3 CHCl 2 　　 C ． CH 3 CH 2 OH D ． CH 3 CH 2 Br 　 　答案 　 B 第 2 课时　苯 　　 三维目标 　　 知识与技能 1 ．了解苯的物理性质和分子组成 2 ．掌握苯的结构式和典型的化学性质，并认识苯的结构特征 ( 重、难点 ) 过程与方法 1 ．通过解析推测苯的结构，提高根据有机物性质来推测结构的能力 2 ．通过对苯的主要化学性质的学习，掌握研究苯环性质的方法 情感、态度 与价值观 1 ．通过对化学家发现苯环结构的历史介绍，体验科学家艰苦探究，获得成功的过程，培养用科学的观点来看待事物的能力 2 ．通过对苯及其同系物性质的对比 , 学习 “ 事物是相互影响、相互联系的 ” 辩证唯物主义观点 　　 思维激活 　　 2005 年 11 月 13 日，中国石油吉林石化公司 101 厂一化工车间发生连续爆炸，引起事故的原因是由于苯、硝基苯发生扩散，此次事件共造成 8 人死亡， 60 人受伤，很多居民被紧急疏散，并引发了松花江水污染。苯、硝基苯既是重要的工业原料，同时也是有毒物质。那么苯的结构与性质如何？如何由苯获得硝基苯呢？ 　　 自学导引 　 　 一、苯的分子组成和结构 　　 1 ． 组成与结构 　　分子式： C 6 H 6 　 结构式： 　　结构简式： ( 凯库勒式 ) 或 ( 现代价键理论 ) 　　 2 ．分子构型： 平面正六边 形，其中 6 个碳原子和 6 个氢原子均在同一平面内，键与键之间的夹角均为 120° 。 　　 3 ．结构特点：苯分子中不存在碳碳双键，不存在碳碳单键和碳碳双键交替出现的结构，碳原子之间的化学键是一种介于 单键 和 双键 之间的独特的键。 　　 思考题 1 　 如何通过实验证明苯分子中不存在碳碳双键？ 　　 答案 　 将苯与酸性 KMnO 4 溶液和溴水混合振荡，溶液颜色不褪去，即不发生反应，可证明苯分子中没有与乙烯类似的碳碳双键。 　 　二、苯的物理性质 　　苯通常是无色、带有特殊气味的液体，有毒，密度比水 小 ， 不 溶于水，沸点为 80.1 ℃ ，熔点为 5.5 ℃ 。如果用冰冷却，可凝结成无色的晶体。 　　 三、苯的化学性质 　　 1 ． 氧化反应 　　 (1) 在空气中燃烧，化学方程式为 　　 2 ＋ 15O 2 12CO 2 ＋ 6H 2 O 。 　　现象：火焰明亮，有浓烟。 　　 思考题 2 　 为什么苯燃烧时有浓烟产生？ 　　 答案 　 苯的含碳量很高，其碳的质量分数高达 92.3% 。 　　 (2) 不能 使酸性高锰酸钾溶液褪色，即苯 不能 被高锰酸钾氧化。 　　 2 ．取代反应 　　 (1) 苯跟溴的反应 　　化学方程式为 　　 ＋ Br 2 ＋ HBr 。 　　 (2) 苯跟浓硝酸的反应 ( 硝化反应 ) 　　化学方程式为 　　 ＋ HO — NO 2 ＋ H 2 O 。 　　 3 ．加成反应 　　苯虽然不具有像烯烃一样典型的碳碳双键，但在特定条件下，仍能发 生 加 成 反 应。 如苯与 H 2 加成的化学方程式 为 ＋ 3H 2 。 　 　 思考题 3 　 苯与液溴的反应中，催化剂应为溴化铁，为何实验时却是在苯和液溴的混合物中加入铁粉？ 　　 答案 　 加入的铁粉与液溴反应生成催化剂 FeBr 3 ： 2Fe ＋ 3Br 2 ＝ 2FeBr 3 。 　 　四、苯的用途 　　苯是一种重要的有机化工原料，广泛用于生产合成橡胶、合成纤维、塑料、农药、医药、染料、香料等。苯也常用做有机溶剂。 　　 名师解惑 　 　 一、苯的结构 　　 苯分子具有平面正六边形的稳定结构 　　 1.6 个碳原子、 6 个氢原子均在同一个平面上。苯分子中的 6 个碳原子等效， 6 个氢原子等效。 　　 2 ．各个键角都是 120° 。 　　 3 ．碳碳间键长为 140 pm ，是一种介于单键与双键之间的独特的键长 (C—C 键长： 154 pm ， CC 键长： 133 pm) 。 　　苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色的实验事实以及苯分子的碳碳之间的键的长度和强度都相同的理论事实证实了苯有独特键存在的事实。 　　 [ 特别提醒 ] 　　苯分子中不存在碳碳单、双键交替排列的情况。凯库勒 式 仍被沿用，但在使用时不能认为苯是单、双键 交替组成的环状结构。 　　 二、苯的化学性质 　　 1 ． 可燃性 　　苯和其他烃一样，可以在空气中燃烧，完全燃烧生成 CO 2 和 H 2 O ，化学方程式为 2C 6 H 6 ＋ 15O 2 12CO 2 ＋ 6H 2 O 。由于苯分子中碳的质量分数较大 (92.3%) ，在燃烧时火焰明亮并有浓烟。 　　 2 ．取代反应 　　 (1) 苯与溴的反应：在 FeBr 3 作催化剂时，苯与溴发生反应，苯环上的氢原子被溴原子取代，生成溴苯。在反应中 Br 2 为液溴，溴水与苯不反应，但苯可以萃取溴水中的溴。生成的溴苯是无色、油状液体，不溶于水，密度比水大。 　 　 [ 特别提醒 ] 　　 ① 在催化剂的作用下，苯与液溴或其他卤素单质可以发生取代反应。 　　 ② 苯与卤素单质一般只发生一元取代反应。 　　 (2) 苯与硝酸、硫酸的反应：苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物共热至 50 ～ 60 ℃ 时发生反应，苯环上的氢原子被硝基 (—NO 2 ) 取代，生成硝基苯。苯分子里的氢原子被硝基 (—NO 2 ) 取代的反应，叫硝化反应。生成的硝基苯是一种带有苦杏仁味、无色的油状液体，不溶于水，密度比水大，有毒。 　　若加热至 70 ～ 80 ℃ ，苯与浓硫酸发生反应，生成苯磺酸。化学方程式为 　　 ＋ HO—SO 3 H ( 苯磺酸 ) ＋ H 2 O 　 　 [ 特别提醒 ] 　　 ① — NO 2 ( 硝基 ) 不具有 NO 2 的物理性质和化学性质。 　　 ② 硝基苯只可写成 或， 不可 写成 或。 　　 3 ．苯的加成反应 　　在镍作催化剂的条件下，苯可以与氢气发生加成反应，生成环己烷 (C 6 H 12 ) 。 　 　＋ 3H 2 ( 或 ) 　　环己烷 　　生成的环己烷在通常状况下是无色液体。 　　苯与 Cl 2 在适当条件下也能发生加成反应，化学方程式为 　　 ＋ 3Cl 2 ―→ (C 6 H 6 Cl 6 ) 。 　　苯的化学性质可概括为：易取代，能加成，难氧化。含 有一个苯环结构的化合物，如甲苯 ( ) 、二甲苯 [ 有三 种： ( 邻二甲苯 ) 、 ( 间二甲苯 ) 、 ( 对二甲苯 )] 等 , 都可以发生与苯类似的取代反应和加成反应。 　 　 [ 特别提醒 ] 　　苯兼有烯烃的加成反应和烷烃的取代反应，但又不等同于烯烃的加成反应和烷烃的取代反应，这是由于苯分子中的碳碳键介于单键和双键之间的缘故。 　　 典例导析 　　 知识点 1 ：苯的结构 　 　 例 1 　 能说明苯分子中的苯环为平面正六边形结构，碳碳键不是单、双键交替排列的事实是 ( 　　 ) 　　 A ．苯的一元取代物没有同分异构体 　　 B ．苯的邻位二元取代物只有一种 　　 C ．苯的间位二元取代物只有一种 　　 D ．苯的对位二元取代物只有一种 　 　 解析 　 苯分子为平面六边形结构，若苯分子中的碳碳键是单、双键交替排列的结构，则苯的一元取代物、间位二元取代物、对位二元取代物均只有一种取代形式，而它的邻位 二元取代物应有两种取代形式，即 ① ( 同时取代 双键的邻位 ) ； ② ( 同时取代单键的邻位 ) 。因此， 只有当苯的邻位二元取代物只有一种取代形式时，才能说明苯分子中不存在碳碳单、双键交替排列的情况。故选 B 。 　 　 答案　 B 　　 跟踪练习 1 　下列有机物分子中，所有原子不可能处于同一平面的是 ( 　　 ) 　　 A ． CH 3 CH 3 　　 B ． CH 2 CH 2 　　 C ． 　　 D ． 　　 答案 　 A 　　 知识点 2 ：苯的性质 　　 例 2 　杭甬高速公路萧山路段一辆运送化学物品的槽罐车侧翻，罐内 15 t 苯泄入路边 300 m 长的水渠中，造成了严重危害，许多新闻媒体对此进行了报道，下列报道中有科学性错误的是 ( 　　 ) 　　 A ．由于大量苯溶入水中、渗入土壤，会对周边农田、水源造成严重污染 　　 B ．由于苯是一种易挥发、易燃的物质，周围地区如果有一个火星就可能引起爆炸 　　 C ．可以采取抽吸水渠中上层液体的办法，达到部分清除泄漏物的目的 　　 D ．处理事故时，由于事故发生地周围比较空旷，有人提出用点火焚烧的办法来清除泄漏物，但由于苯燃烧会产生大量的黑烟扩大污染，所以该办法未被采纳 　　 解析 　 苯是一种不溶于水的液体，所以不会有大量苯溶入水中， A 项不正确；苯是一种易挥发、易燃的物质，遇明火就可能引起爆炸， B 项正确；苯是一种不溶于水但密度比水小的液体，所以可以采取抽吸水渠中上层液体的办法，达到部分清除泄漏物的目的， C 项正确；苯中含碳量很高，燃烧会产生大量的黑烟， D 项正确。 　　 答案 　 A 　　 跟踪练习 2 　下列关于苯的性质的叙述中不正确的是 ( 　 ) 　　 A ．苯是没有颜色、带有特殊气味的液体 　　 B ．常温下苯是一种不溶于水且密度比水小的液体 　　 C ．苯在一定条件下能与液溴发生取代反应 　　 D ．苯不具有典型的碳碳双键结构，故苯不可能发生加成反应 　　 答案 　 D 第三节　生活中两种常见的有机物 第 1 课时　乙　　醇 　　 三维目标 知识与技能 1 ．了解乙醇分子的结构及羟基的结构特征 2 ．了解烃的衍生物和官能团 3 ．掌握乙醇的化学性质 ( 重点 ) 过程与方法 通过揭示问题、讨论释疑、动手实验，学习对比、推断等多种科学探究方法 情感、态度 与价值观 体验科学探究的艰辛与乐趣，体会化学与人类生活的密切关系，提高学习化学的积极性 　　 思维激活 　　 打针时，护士常常先往你的手臂上擦些酒精，这是为了消毒。酒精的学名叫“乙醇”，它具有很强的渗透能力，能够钻到细菌体内，使蛋白质凝固，这样，细菌也就一命呜呼了。然而，奇怪的是纯酒精反而不能杀菌。这是为什么呢？原来，当使用纯酒精消毒时，酒精的浓度很大，一下子就使细菌表面的蛋白质凝固了，结果形成了一层硬膜，这层硬膜对细菌有保护作用，能阻止酒精进一步渗入，所以纯酒精的杀菌能力反而不 75% 的酒精。你想认识乙醇吗？ 　　 自学导引 　　 一、乙醇的物理性质 　　 乙醇，俗称 酒精 ，是 无 色、具有 特殊香 味的液体，密度比水 小 ，与水以 任意 比例互溶，能溶解多种 无机 物 和 有机物 ，是良好的有机溶剂， 易 挥发。 　　 思考题 　 溴和碘均易溶于酒精，能否用酒精萃取溴水或碘水中的溴或碘？ 　　 答案 　 不能，因为酒精会与水互溶。 　　 二、乙醇的分子组成和结构 　　乙醇的分子式为 C 2 H 6 O ，结构式为 ，结构简式为 CH 3 CH 2 OH 或 C 2 H 5 OH 。 　　分子比例模型为 。乙醇分子中含的 —OH 基团叫 羟基 。 　　 三、烃的衍生物和官能团 　　 1 ．烃的衍生物 　　烃分子中的 氢原子 被其他 原子 或 原子团 取代而生成的一系列化合物称为烃的衍生物。 　　如乙醇可以看做乙烷分子中的氢原子被 羟基 取代后的产物，一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷都是 甲烷 的衍生物，硝基苯是 苯 的衍生物等。 　　 2 ．官能团 　　决定有机化合物化学特性的 原子 或 原子团 叫做官能团。常见的官能团有 — X 、 — OH 、 — COOH 、 — NO 2 、 　　 等 　　 四、乙醇的化学性质 　　 1 ． 跟金属钠反应 　　反应的化学方程式为 2CH 3 CH 2 OH ＋ 2Na → 2CH 3 CH 2 ONa ＋ H 2 ↑ 。 　　乙醇与金属钠的反应比水与金属钠的反应 平缓 得多，说明乙醇羟基中的氢原子不如水分子中的氢原子活泼。 　　 2 ．氧化反应 　　 (1) 燃烧 　　乙醇在空气中可以燃烧，发出 淡蓝 色的火焰，放出大量的 热 ，反应的化学方程式为 CH 3 CH 2 OH ＋ 3O 2 2CO 2 ＋ 3H 2 O 。 　　 (2) 催化氧化 　　实验：把一端弯成螺旋状的铜丝放在酒精灯外焰加热后，现象是其表面变为 黑色 ；趁热把它插入盛有乙醇的试管中，现象为 铜丝表面变为亮红色 。反复多次后，试管中有 刺激性 气味的物质产生，该产物名称是 乙醛 ，结构简式为 CH 3 CHO 。 　　反应的总化学方程式为 2CH 3 CH 2 OH+O 2 2CH 3 CHO ＋ 2H 2 O 。 　　 (3) 被强氧化剂氧化 　　乙醇还可以与酸性高锰酸钾溶液或酸性重铬酸钾溶液反应，直接被氧化成 乙酸 。 　　 CH 3 CH 2 OH CH 3 COOH 　　 名师解惑 　　 一、乙醇的结构 　　 1 ． 乙醇分子的结构特点 　　乙醇的结构式为 ，其中氧元素 的非金属性比较强，故 C—O 键、 H—O 键都是较强的极性键，在反应中容易断裂。同时，受 —OH 的影响，乙醇中的 C—H 键也变得比乙烷中的 C—H 键活泼，因此， —OH 对乙醇的化学性质起着决定性的作用， —OH 是乙醇的官能团。 　　 2 ． — OH 与 OH － 的区别与联系 氢氧根 (OH － ) 羟基 (—OH) 电子式 电性 带负电的阴离子 电中性 稳定性 稳定 不稳定 存在 能独立存在于溶液或离子化合物中 不能独立存在，必须和其他基团或原子相结合 相同点 组成元素相同 　　 3 ．乙醇结构的确定 　　根据乙醇的分子式 C 2 H 6 O 推测它可能的结构式为 　　 或 。为确定它的结构式可 做如下实验： 　　如图，取过量的钠 放入烧瓶，然后加入一 定量的乙醇，测量钠与 乙 醇 反应生成 H 2 的体 积。 　　结果为 4.6 g 乙醇可以得到标准状况下 1.12 L H 2 ，这说明 1 mol 乙醇与钠完全反应可以放出 0.5 mol H 2 ，乙醇分子中只有 1 个氢原子可以被钠取代，这 1 个氢原子与其余 5 个氢原子 是不同的，由此确定乙醇的结构式为 。 　　 二、乙醇的化学性质 　　 1 ．乙醇与钠的反应 　　乙醇与钠在常温下较缓慢地反应，生成氢气。乙醇与钠反应的化学方程式为 2CH 3 CH 2 OH ＋ 2Na→2CH 3 CH 2 ONa( 乙醇钠 ) ＋ H 2 ↑ ，反应时乙醇分子中 H — O 键断裂，乙醇与钠的反应类似于水与钠的反应，羟基上的氢能被钠置换，而其他氢原子不能被钠置换。乙醇分子可以看做水分子里的一个氢原子被乙基 ( — CH 2 CH 3 ) 取代后的产物。由于乙基对羟基的影 响，使羟基上的氢原子活泼性减弱，不如水分子中的氢原子活泼，所以乙醇与钠的反应比水与钠的反应平缓得多。钠与水、乙醇的反应比较如下表： 钠与水的反应实验 钠与乙醇的反应实验 钠的现象 钠粒熔为闪亮的小球快速浮游于水面，并快速消失 钠粒未熔化，沉于乙醇液体底部，并慢慢消失 声的现象 有 “ 咝咝 ” 的声音 无任何声音 气的现象 观察不到气泡 有气泡生成 实验结论 钠的密度小于水的密度，熔点低。钠与水剧烈反应，单位时间内放出的热量大，反应生成氢气。 2Na ＋ 2H 2 O ＝ 2NaOH ＋ H 2 ↑ ，水分子中的氢原子相对较活泼 钠的密度大于乙醇的密度。钠与乙醇缓慢反应生成氢气。 2Na ＋ 2CH 3 CH 2 OH ―→ H 2 ↑ ＋ 2CH 3 CH 2 ONa ，乙醇分子里羟基中的氢原子相对不活泼 反应实质 水分子中的氢原子被置换的置换反应 乙醇分子中羟基上的氢原子被置换的置换反应 　　 [ 特别提醒 ] 　　乙醇能和活泼金属钾、钙、镁等发生类似的反应，如镁和乙醇反应的化学方程式为 Mg ＋ 2CH 3 CH 2 OH→(CH 3 CH 2 O) 2 Mg ＋ H 2 ↑ 。 　　 2 ．乙醇的氧化反应 　　 (1) 乙醇在空气中燃烧，发出淡蓝色的火焰，放出大量的热 , 完全燃烧后生成 CO 2 和 H 2 O,CH 3 CH 2 OH ＋ 3O 2 2CO 2 ＋ 3H 2 O 。乙醇是一种很好的液体燃料，被称为“绿色能源”。 　　 (2) 乙醇在有催化剂 ( 如 Cu 和 Ag) 存在并加热的条件下，被氧气氧化生成乙醛。 　　 2CH 3 CH 2 OH ＋ O 2 2CH 3 CHO ＋ 2H 2 O 　　乙醇催化氧化的反应原理如下： 　　首先，铜被氧化为 CuO ： 2Cu ＋ O 2 2CuO ，然后， CuO 与 CH 3 CH 2 OH 反应生成乙醛、铜和 H 2 O ： 　　 　　总反应为 2CH 3 CH 2 OH ＋ O 2 2CH 3 COH ＋ 2H 2 O 。 　　 [ 特别提醒 ] 　　乙醇发生催化氧化反应时，分子中 H—O 键和连有羟基的碳上的 C—H 键同时断裂。分子中连有 —OH 的碳原子上没有氢原子的醇，不能发生催化氧化反应。 　　 (3) 乙醇还可以被重铬酸钾 (K 2 Cr 2 O 7 ) 、高锰酸钾等强氧化剂氧化。如乙醇能使酸性 KMnO 4 溶液褪色： 5CH 3 CH 2 OH +4KMnO 4 +6H 2 SO 4 →2K 2 SO 4 +4MnSO 4 +5CH 3 COOH+11H 2 O 。 　　 典例导析 　　 知识点 1 ：乙醇的物理性质 　　 例 1 　 若以 w 1 和 w 2 分别表示物质的量浓度为 a mol·L － 1 和 b mol·L － 1 的乙醇溶液中乙醇的质量分数，且知 2 w 1 ＝ w 2 ，则下列推断中正确的是 ( 乙醇的密度比纯水小 )( 　　 ) 　　 A ． a < b <2 a B ． 2 b ＝ a 　　 C ． b >2 a D ． 2 a ＝ b 　　 解析　 由于乙醇的密度比水小，所以乙醇的水溶液浓度越大，密度越小。由 w 2 ＝ 2 w 1 可知， b > a ，且设 ρ 1 、 ρ 2 分别为 a mol·L － 1 和 b mol·L － 1 的乙醇溶液的密度，则有 ρ 1 > ρ 2 。 根据 c ＝ 可知： a ＝ ， b ＝ 。由于 w 2 ＝ 2 w 1 ， ρ 1 > ρ 2 ，所以 b <2 a 。选 A 。 　　 答案 　 A 　　 跟踪练习 1 　 已知质量分数为 0.95 的乙醇溶液的物质的量浓度为 16.52 mol·L － 1 ，则质量分数为 0.475 的乙醇溶液的物质的量浓度 ( 　　 ) 　　 A ．等于 8.26 mol·L － 1 　　 B ．小于 8.26 mol·L － 1 　　 C ．大于 8.26 mol·L － 1 　　 D ．无法判断 　　 答案 　 C 　　 知识点 2 ：乙醇的燃烧 　　 例 2 　 在常压和 100 ℃ 条件下，把乙醇汽化为蒸气，然后和乙烯以任意比例混合，体积为 V L ，将其完全燃烧，需消耗相同条件下氧气的体积是 ( 　　 ) 　　 A ． 2 V L B ． 2.5 V L 　　 C ． 3 V L D ．无法计算 　　 解析 　 等体积的乙烯和乙醇蒸气消耗氧气的体积相等，根据 CH 2 CH 2 +3O 2 2CO 2 +2H 2 O 或 CH 3 CH 2 OH+3O 2 2CO 2 ＋ 3H 2 O 可确定消耗氧气的体积是 3 V L 。 　　 答案 　 C 　　 跟踪练习 2 　一定量的乙醇在氧气不足的情况下燃烧，得到 CO 、 CO 2 和 H 2 O 的总质量为 27.6 g 的混合气体，将混合气体通过无水 CaCl 2 后，固体增重 10.8 g ，则 CO 的质量是 ( 　 ) 　　 A ． 1.4 g B ． 2.2 g 　　 C ． 4.4 g D ．在 2.2 g 与 4.4 g 之间 　　 答案 　 A 　　 知识点 3 ：乙醇的结构和性质的关系 　　 例 3 　乙醇在一定条件下发生化学反应时化学键的断裂如下图所示 , 则乙醇与氧化铜反应时 , 化学键断裂的位置是 ( 　 ) 　　 　　 A ． ②③ B ． ②④ C ． ①③ D ． ③④ 　　 解析 　 乙醇与氧化铜加热时反应生成乙醛、铜和水，其化学方程式为 CH 3 CH 2 OH+CuO CH 3 CHO+H 2 O+Cu ，其实质是乙醇结构式中的 ② 、 ④ 处化学键断裂生成乙醛。 　　 答案 　 B 　　 跟踪练习 3 　 能证明乙醇分子中含有一个羟基的事实是 ( 　　 ) 　　 A ．乙醇完全燃烧生成水 　　 B ． 0.1 mol 乙醇与足量金属钠反应生成 0.05 mol H 2 　　 C ．乙醇能与水以任意比例互溶 　　 D ．乙醇容易挥发 　　 答案 　 B 第 2 课时　乙　　酸 　　 三维目标 知识与 技能 1 ．掌握乙酸的分子结构，理解羧基的结构特征 2 ．了解乙酸的物理性质 3 ．掌握乙酸的主要化学性质 ( 重点 ) 过程与 方法 1 ．通过实验，培养观察能力，加强基本操作的训练，培养分析、综合的思维能力 2 ．通过碳酸、乙酸的酸性比较，提高分析比较常见的酸的酸性强弱的能力 情感、态度与 价值观 1 ．通过乙酸在生活和生产中的应用，了解有机物跟日常生活和生产的紧密联系，进一步了解化学的重要性 2 ．通过酯化反应的教学，学习从现象到本质、从实践到理论的科学思维方法 　　 思维激活 　　 醋是日常生活中常用的调味品，它含约 3% ～ 5% 的乙酸，除了作调味品外，醋还有如下用途： 　　 1 ．炖排骨或烧鱼时加点醋，不但能将骨头里的钙、磷、铁等溶解在汤里，被人体吸收，而且还能使食物中的维生素免遭破坏。 　　 2 ．鱼骨梗喉时，吞几口醋，可使鱼骨酥软，顺利咽下。 　　 3 ．发面时，如果加多了碱，可加些醋把碱中和，这样蒸出来的馒头就不会又黄又苦。 　　请你想想为什么醋有上述妙用？ 　　 自学导引 　　 一、乙酸的组成和结构 　　 分子式： C 2 H 4 O 2 　　结构式： 　　　　　　　 　　　　　　　　　 　　 结构简式： CH 3 COOH 或 　　 分子比例模型： 　　乙酸的官能团是 — COOH ，叫做 羧基 。 　 　 二、乙酸的物理性质 　　乙酸是一种有强烈 刺激性 气味的无色液体，是调味品 食醋 的主要成分，俗称 醋酸 。当温度低于 16.6 ℃ 时，乙酸就凝结成像冰一样的晶体，所以纯净的乙酸又称 冰醋酸 ，乙酸易溶于水和乙醇。 　　 思考题 1 　冬天气温低于 16.6 ℃ 时，如何顺利地取用冰醋酸？ 　　 答案 　 可以将盛有冰醋酸的试剂瓶放入盛有热水的烧杯中，加热使其熔化后再用滴管取用。 　　 三、乙酸的化学性质 　　 1 ．弱酸性 　　乙酸是一种弱酸，其酸性比碳酸强，其水溶液具有酸的通性： 　　 (1) 与酸碱指示剂作用，如可以使紫色石蕊试液变 红 。 　　 (2) 与碱反应，如 CH 3 COOH ＋ NaOH ＝ CH 3 COONa ＋ H 2 O 。 　　 (3) 与碱性氧化物反应，如 2CH 3 COOH ＋ CaO ＝ (CH 3 COO) 2 Ca ＋ H 2 O 。 　　 (4) 与活泼金属反应，如 2CH 3 COOH ＋ Zn ＝ (CH 3 COO) 2 Zn ＋ H 2 ↑ 。 　　 (5) 与某些盐反应，如 2CH 3 COOH ＋ CaCO 3 ＝ (CH 3 COO) 2 Ca ＋ CO 2 ↑ ＋ H 2 O 。 　　 2 ．酯化反应：酸 ( 包括有机羧酸和无机含氧酸 ) 与醇作用生成 酯 和 水 的反应。 　　 CH 3 COOH ＋ CH 3 CH 2 OH CH 3 COOCH 2 CH 3 ＋ H 2 O 　　 思考题 2 　酯化反应中浓 H 2 SO 4 的作用是什么？ 　　 答案　 催化剂和吸水剂。 　　 名师解惑 　　 一、几种常见化合物电离出 H ＋ 能力的大小比较 　　 电离出 H ＋ 的能力： CH 3 COOH ＞ H 2 CO 3 ＞ H 2 O ＞ CH 3 CH 2 OH ，所列 4 种物质均能与 Na 反应；能与 NaOH 溶液反应的有 CH 3 COOH 、 H 2 CO 3 ；能与 Na 2 CO 3 溶液反应的有 CH 3 COOH 、 H 2 CO 3 ；能与 NaHCO 3 溶液反应的只有 CH 3 COOH 。 　　 二、酯化反应断键的规律 　　若把乙醇分子中的氧换成氧－ 18( 18 O) ，则在产物中 18 O 出现在酯里 (CH 3 CO 18 OC 2 H 5 ) ，证明酯化反应的过程一般是：羧酸分子中羧基上的羟基跟醇分子中羟基上的氢原子结合成水，其余部分结合成酯。 　　 　　可将反应规律记忆为： ( 有机 ) 酸脱羟基醇脱氢。 　　 [ 特别提醒 ] 　　酯化反应也是取代反应的一种。 　　 三、乙酸的酯化反应实验 　　 现象：饱和碳酸钠溶液的液面上有透明的油状液体产生，并可闻到水果香味。 　　结论：在有浓硫酸存在、加热的条件下，乙酸与乙醇发生反应，生成无色、透明、不溶于水、有水果香味的油状液体。 　　实验室里制乙酸乙酯时用饱和碳酸钠溶液吸收 , 主要优点是： 　　 (1) 随着乙酸乙酯蒸发出来的乙酸与碳酸钠反应生成的盐溶于水，乙醇溶于碳酸钠溶液，有利于乙酸乙酯与乙酸、乙醇分离。 　　 (2) 乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中溶解度小，容易分层析出。 　　可简单记忆为：溶 ( 解 ) 乙醇，除乙酸，降低酯的溶解度。 　　 [ 特别提醒 ] 　　 ① 在进行酯化反应实验时，要注意乙醇、浓硫酸和冰醋酸的加入顺序。 　　 ② 导管的末端不能伸入饱和碳酸钠溶液的液面以下，否则容易引起倒吸。 　　 典例导析 　　 知识点 1 ：乙酸的酸性 　　 例 1 　 一定质量的某有机物和足量的钠反应，可得气体 V A L ，等质量的该有机物与足量小苏打溶液反应，可得气体 V B L 。若同温同压下 V A ＜ V B ，该有机物可能是 ( 　　 ) 　　 A ． HO(CH 2 ) 2 CHO 　　 B ． HO(CH 2 ) 2 COOH 　　 C ． CH 3 CH 2 OH 　　 D ． CH 3 COOH 　　 解析 　 因为 — OH ( — COOH) H 2 ， — COOH 　 CO 2 ，所以选项 A 、 C ： V A ＞ V B 且 V B ＝ 0 ；选项 B ： V A ＝ V B ；选项 D ： 2 V A ＝ V B ，即 V A ＜ V B ，符合题意。 　　 答案 　 D 　　 跟踪练习 1 　 一定质量的某有机物和足量的金属钠反应，可得到气体 V 1 L ，等质量的该有机物与适量的纯碱溶液反应，可得到气体 V 2 L 。若在同温同压下 V 1 ＞ V 2 ，则该有机物可能是 ( 　　 ) 　　 A ． HO(CH 2 ) 3 COOH 　　 B ． HO(CH 2 ) 2 OH 　　 C ． HOOC — COOH 　　 D ． CH 3 COOH 　　 答案 　 A 　　 知识点 2 ：酯化反应机理 　　 例 2 　 乙醇分子中的化学键如图所示，则乙醇在与乙酸发生酯化反应时，断裂的化学键是 ( 　　 ) 　　 　　 A ． ① B ． ② C ． ③ D ． ④ 　　 解析 　 乙酸和乙醇发生酯化反应时，乙酸分子羧基中的羟基 ( — OH) 与乙醇分子羟基中的氢原子 ( — H) 结合成水，其余部分结合成酯，即乙醇分子中断裂 O — H 键。 　　 答案 　 D 　　 跟踪练习 2 　 若乙酸分子中的 O 都是 16 O ，乙醇分子中的 O 都是 18 O ，则二者在一定条件下反应的生成物中水的相对分子质量为 ( 　　 ) 　　 A ． 16 B ． 18 　　 C ． 20 D ． 22 　　 解析 　 乙醇与乙酸发生酯化反应的原理是乙醇、乙酸分别提供氢原子和羟基 ( — OH) ，依此原理可得选项 B 正确。 　　 答案 　 B 　　 知识点 3 ：乙酸乙酯的制备实验 　　 例 3 　 可用如图所示的装置制取 少量乙酸乙酯 ( 酒精灯等在图中均已 略去 ) 。请填空： 　　 (1) 试管 a 中需要加入浓硫酸、冰 醋酸和乙醇各 2 mL, 加入的操作顺序 是 _____________ 。 　　 (2) 为防止 a 中的液体在实验时发生暴沸，在加热前应采取的措施是 __________________ 。 　　 (3) 写出实验中加热试管的目的： ①________________ ； ②_________________ 。 　　 (4) 试管 b 中盛有饱和 Na 2 CO 3 溶液 ，其作用是 ________ 。 　　 (5) 反应结束后，振荡试管 b ，静置，观察到的现象是 _______________________________ 。 　　 解析 　 本题直接考查乙酸乙酯在实验室的制取方法。 (1) 是对浓硫酸的稀释、安全性考查，浓硫酸与比其密度小的液体混合时一定要先将密度小的液体加到容器中再加浓硫酸。 (2) 有机物受热时要加入沸石防止暴沸。 (3) 乙酸和乙醇反应速度慢且生成物浓度小，所以要通过加热来加快反应速率并蒸出乙酸乙酯，以便使反应物进一步反应。 (4) 蒸出的乙酸乙酯中会带有乙酸和乙醇，为了得到较纯净的乙酸乙酯，常用饱和 Na 2 CO 3 溶液来反应掉乙酸并溶解乙醇，还可以降低乙酸乙酯在溶液里的溶解度，有利于其析出。 　　 答案　 (1) 先加入乙醇，然后边摇动试管边慢慢加入浓硫酸，冷却后，再加冰醋酸 　　 (2) 在试管 a 中加入几粒沸石 ( 或碎瓷片 ) 　　 (3)① 加快反应速率 　　 ② 及时将产物乙酸乙酯蒸出，以利于平衡向生成乙酸乙酯的方向移动 　　 (4) 吸收随乙酸乙酯蒸出的少量乙酸和乙醇，降低乙酸乙酯在溶液里的溶解度，有利于乙酸乙酯析出 　　 (5)b 中的液体分层，上层是透明的油状液体 　　 跟踪练习 3 　下列实验方案中合理的是 ( 　　 ) 　　 A ．配制 50 g 质量分数为 5% 的 NaCl 溶液：将 45 mL 水加入盛有 5 g NaCl 的烧杯中，搅拌溶解 　　 B ．制备乙酸乙酯：用下图所示的实验装置 　　 　　 C ．鉴定 SO 4 2 － ：向溶液中加入 BaCl 2 溶液 　　 D ．鉴别乙醇和苯：将酸性 KMnO 4 溶液分别滴入少量的乙醇和苯中 　　 解析 　 A 项从量的角度看，出现错误； B 项制备乙酸乙酯，应加催化剂，注意防止倒吸，即导管口应在液面以上或采取连接球形干燥管的方法； C 项不能排除 CO 3 2 － 、 SO 3 2 － 、 Ag ＋ 等的干扰； D 项中乙醇和苯的鉴别有多种方法，滴加酸性 KMnO 4 时，乙醇将 KMnO 4 还原而使溶液变为无色，而苯将会保持紫色并分层。 　　 答案 　 D 第四节　基本营养物质 第 1 课时　糖　　类 　　 三维目标 知识与技能 从生活经验和实验探究出发，认识糖类的组成特点，了解糖类的共同性质与特征反应 过程与方法 通过对化学物质及其变化进行探究的过程，进一步理解科学探究的意义，学习科学探究的基本方法，提高科学探究的能力 情感、态度 与价值观 将化学与生活密切联系，激发学生学习化学的兴趣 　　 思维激活 　　 人的身体其实就像一个燃炉，每天都要消耗大量的能量，你知道这些能量主要来自哪里吗？ —— 食物。食物的主要营养成分有糖类、油脂、蛋白质等，其中糖类物质有多种，你想了解糖类物质吗？ 　　 自学导引 　　 一、基本营养物质 　　食物中的营养物质主要包括： 糖类 、 油脂 、 蛋白质 、 维生素 、 无机盐 和 水 。 　　动物性和植物性食物中的基本营养物质为： 糖类 、 油脂 、 蛋白质 。 　　 二、糖类 　　 1 ．糖类的化学组成 　　糖类是由 C 、 H 、 O 三种元素组成的有机物。 　　 2 ．糖类的分类 　　糖类根据其能否水解以及水解产物的多少，可以分为单糖、双糖和多糖等几类。 　　 (1) 单糖：不能水解成更简单的糖，如 葡萄糖 、果糖。 　　 (2) 双糖：由 1 mol 水解生成 2 mol 单糖分子的糖，如 蔗糖 、 麦芽糖 。 　　 (3) 多糖：由 1 mol 水解生成许多摩尔单糖分子的糖，如 淀粉 、纤维素。 　　 思考题 1 　 糖类俗称碳水化合物 , 分子通式为 C n (H 2 O) m 。那么是否符合通式 C n (H 2 O) m 的有机物都属于糖类？ 　　 答案 　 符合通式 C n (H 2 O) m 的不一定是糖类，如乙酸 (C 2 H 4 O 2 ) 等。 　　 三、几种重要的糖类 　　 1 ．葡萄糖和果糖 　　 (1) 分子结构 　　葡萄糖的结构简式为 或 CH 2 OH(CHOH) 4 CHO ，官能团有 — OH 和 — CHO( 醛基 ) 。 　　果糖的结构简式为 ， 官能团有 — OH 和 ( 羰基 ) 。 　　葡萄糖和果糖的分子式都为 C 6 H 12 O 6 ，但结构不同，它们互为 同分异构体 。 　　 (2) 物理性质：葡萄糖是一种白色晶体，有甜味，能溶于水。 　　 (3) 葡萄糖的特征反应 　　 ① 与新制的 Cu(OH) 2 反应 　　反应条件：加热至 沸腾 。 　　反应现象：产生 砖红色沉淀 。 　　该反应常用于医疗上检验糖尿病患者的尿中葡萄糖的含量。 　　 ② 银镜反应 　　反应条件： 碱性 条件、 水浴 加热。 　　反应现象：试管内壁产生光亮的 银镜 。 　　 2 ．蔗糖和麦芽糖 　　分子式都是 C 12 H 22 O 11 ，但分子结构不同，它们的水解产物也不同，两者互为同分异构体。水解反应的化学方程式分别为： 　　 C 12 H 22 O 11 ＋ H 2 O C 6 H 12 O 6 ＋ C 6 H 12 O 6 　　 蔗糖 葡萄糖 果糖 　　 C 12 H 22 O 11 ＋ H 2 O 2C 6 H 12 O 6 　　 麦芽糖 葡萄糖 　　 [ 特别提醒 ] 　　 因为相同的分子式或通式可以代表不同物质，所以用分子式或通式书写糖类的化学方程式时，要标明糖类物质的名称，以示区别。 　　 3 ．淀粉和纤维素 　　 (1) 分子组成：淀粉和纤维素的分子式都为 (C 6 H 10 O 5 ) n 。 　　 (2) 水解反应的化学方程式为 　　 (C 6 H 10 O 5 ) n ＋ n H 2 O n C 6 H 12 O 6 。 　　 淀粉 ( 或纤维素 ) 葡萄糖 　　 (3) 淀粉的特征反应：淀粉遇碘 (I 2 ) 变 蓝 ，可用于验证淀粉的存在。 　　 思考题 2 　淀粉和纤维素的分子通式相同，结构不同，那么它们是否是同分异构体？ 　　 答案 　 淀粉、纤维素由于组成分子的 n 值不同，故它们不是同分异构体。 　　 四、糖类在生产、生活中的应用 　　糖类既是人类的基本营养物质，又是重要的工业原料。 　　 名师解惑 　　 一、糖类与碳水化合物的比较 　　糖是多羟基醛或多羟基酮，以及能水解生成它们的物质，由于糖类的分子式一般可用 C n (H 2 O) m 来表示，所以，糖类也可以称为碳水化合物。但值得注意的是，此通式并不能反映糖类的真实结构，符合此通式的不一定是糖类，如甲醛 HCHO ： C(H 2 O) 、乙酸 CH 3 COOH ： C 2 (H 2 O) 2 ，糖类也不一定都符合此通式，如鼠李糖 C 6 H 12 O 5 、脱氧核糖 C 5 H 10 O 4 等，所以，碳水化合物这个名称虽然仍旧沿用，但早已失去了原来的意义。 　　 [ 特别提醒 ] 　　糖类中的氢原子和氧原子的个数之比并不都是 2∶1 ，也不是以水分子的形式存在的。 　　 二、糖类的水解 　　 1 ．实验探究 实验 步骤 取 1 mL 20% 的蔗糖溶液，加入 3 ～ 5 滴稀硫酸。水浴加热 5 min 后取少量溶液，加氢氧化钠溶液，调溶液 pH 至碱性，再加入少量新制的氢氧化铜，加热 3 ～ 5 min ，观察现象并解释其原因 现象 产生砖红色沉淀 解释 蔗糖 (C 12 H 22 O 11 ) 分子中不含醛基。蔗糖溶液加酸并加热后，水解产物中有葡萄糖生成 结论 双糖、多糖可以在稀酸的催化作用下水解，最终生成葡萄糖或果糖。 C 12 H 22 O 11 ＋ H 2 O C 6 H 12 O 6 ＋ C 6 H 12 O 6 蔗糖　　 　　　 葡萄糖　 　果糖 (C 6 H 10 O 5 ) n ＋ n H 2 O n C 6 H 12 O 6 淀粉 ( 或纤维素 ) 　　　　　　葡萄糖 　　 [ 特别提醒 ] 　　与银氨溶液反应析出银 ( 银镜反应 ) ，或与新制的 Cu(OH) 2 反应生成砖红色沉淀是醛基 ( — CHO) 官能团的特征反应。 　　 2 ．淀粉水解程度的判断 　　淀粉的特征反应是其在常温下遇碘 (I 2 ) 变蓝，淀粉水解一般是在 H 2 SO 4 的催化作用下，其产物为葡萄糖。利用淀粉和葡萄糖的特征反应可以判断淀粉的水解程度。 　　 (1) 反应条件：银镜反应、含醛基物质与新制的 Cu(OH) 2 的反应必须在碱性条件下进行，即要先用碱液中和水解液中作催化剂的 H 2 SO 4 ；而淀粉与碘水的反应则不能在碱性条件下进行，因为 I 2 遇碱会发生反应生成含碘化合物，含碘化合物不能使淀粉变蓝色。 　　 (2) 判断水解程度所依据的现象 　　 ① 尚未水解：加银氨溶液无银镜生成。 　　 ② 部分水解：加银氨溶液有银镜生成，加碘水变蓝。 　　 ③ 完全水解：加碘水不变蓝。 　　 典例导析 　　 知识点 1 ：糖类的组成、结构和性质 　　 例 1 　 下列关于检验某病人尿糖的做法中正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．取尿样，加入新制 Cu(OH) 2 ，观察发生的现象 　　 B ．取尿样，加入过量稀 H 2 SO 4 ，再加入新制 Cu(OH) 2 ，观察发生的现象 　　 C ．取尿样，加入新制 Cu(OH) 2 ，煮沸，观察发生的现象 　　 D ．取尿样，加入 Cu(OH) 2 固体，煮沸，观察发生的现象 　　 解析 　 葡萄糖可与新制 Cu(OH) 2 共热产生砖红色沉淀，或在碱性条件下与银氨溶液共热析出银。 　　 答案 　 C 　　 跟踪练习 1 　 下列关于单糖和多糖相比较的叙述中，错误的是 ( 　　 ) 　　 A ．单糖可溶于水，多糖一般不溶于水 　　 B ．单糖和多糖的分子中都含有羟基 　　 C ．多糖可水解，单糖不能水解 　　 D ．多糖和单糖均属于高分子化合物 　　 答案 　 D 　　 知识点 2 ：淀粉的水解及检验 　　 例 2 　 某同学为了检验淀粉的水解情况，设计了如下三个实验方案： 　　结论：淀粉已完全水解 　　根据以上操作、现象判断结论是否正确，若不正确，请说明原因。 　　 解析 　 淀粉水解程度的判断，应注意检验产物中是否生成了葡萄糖，同时还要确定淀粉是否还存在，另外应特别注意，检验葡萄糖前要中和水解液的酸性。 　　 答案 　 (1) 甲不正确。原因是 I 2 与溶液中过量的 NaOH 反应，无法检验淀粉存在与否。 　　 (2) 乙不正确。原因是未中和水解液的酸性，不能检测出葡萄糖是否存在。 　　 (3) 丙不正确。原因是只证明淀粉发生了水解，是否完全水解还需检验淀粉是否存在。 　　 跟踪练习 2 　某同学设计了如下实验方案用以检验淀粉水解的情况： 　　下列结论中正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．淀粉尚有部分未水解 　　 B ．淀粉已完全水解 　　 C ．淀粉没有水解 　　 D ．淀粉已发生水解，但不知是否完全水解 　　 答案 　 B 第 2 课时　油脂、蛋白质 　　 三维目标 知识与技能 1 ．了解油脂和蛋白质的组成和结构 2 ．探究油脂和蛋白质的典型的化学性质，了解油脂和蛋白质的共同性质与特征反应 过程与方法 通过对化学物质及其变化进行探究，进一步理解科学探究的意义；学习科学探究的基本方法，提高科学探究的能力 情感、态度与 价值观 密切联系化学与生活，加深认识蛋白质对于人类日常生活、身体健康的重要性，激发学生学习化学的兴趣 　　 思维激活 　　 处于生长发育期的儿童及青少年合成代谢旺盛，骨骼的发育、肌肉的增强以及体育锻炼等，都需要消耗大量的蛋白质，但由于肠胃系统发育尚未完全，不易吸收日常饮食中的蛋白质，许多少年儿童又有偏食情况，更容易缺乏蛋白质。事实上，少年儿童对蛋白质的平均需求量应高于成人 10 g 左右。为满足青少年身体发育的需要，除正常饮食外，每日还需额外补充蛋白质 20 ～ 30 g 。 　　你知道蛋白质有什么性质吗？ 　　 自学导引 　　 一、油脂 　　 1 ．结构特点 　　油脂是由多种高级脂肪酸 [ 如硬脂酸 (C 17 H 35 COOH) 、软脂酸 (C 15 H 31 COOH) 、油酸 (C 17 H 33 COOH) 等 ] 跟甘油生成的甘 油酯，其结构式可表示为 。 　　 思考题 1 　 油脂是高分子化合物吗？ 　　 答案 　 不是。 　　 2 ．分类 　　根据油脂在通常情况下的状态不同，把油脂分为 油 和 脂肪 。油脂中的碳链含碳碳双键时，主要是沸点低的植物油；油脂中的碳链均为碳碳单键时，主要是高沸点的动物脂肪。 　　 3 ．油脂的物理性质 　　油脂的密度比水 小 ，触摸时有明显的油腻感。油脂不溶于水，易溶于 有机溶剂 。 　　 4 ．油脂的化学性质 　　 (1) 油脂的加成反应 　　碳链中含碳碳双键的植物油，可以发生与乙烯类似的加成反应 ( 如植物油能使溴水褪色 ) 。 　　 (2) 水解反应 　　 ① 酸性条件下水解生成高级脂肪酸和甘油。 　　 ② 碱性条件下水解 —— 皂化 反应，生成高级脂肪酸盐和甘油。 　　 5 ．油脂的用途 　　 (1) 给人体提供所需要的能量。 　　 (2) 工业上用于制肥皂等。 　　 思考题 2 　质量相等的营养物质中，完全氧化产生能量最高的是什么？ 　　 答案 　 油脂。 　　 二、蛋白质 　　 1 ．组成及结构特点 　　蛋白质的元素组成有 C 、 H 、 O 、 N 、 S 、 P 等，其分子是由多个 氨基酸 缩水连接而成的高分子。 　　 2 ．化学性质 　　 (1) 特征反应 　　 ① 蛋白质遇浓 HNO 3 变 黄 —— 颜色反应。 　　 ② 灼烧蛋白质有 烧焦羽毛 的特殊气味。 　　 (2) 水解：蛋白质在酶等催化剂的作用下可以水解，生成 氨基酸 。 　　 (3) 胶体的性质：用一束光照射蛋白质溶液，会产生 丁达尔效应 。 　　 3 ．用途 　　 (1) 蛋白质是人类必需的营养物质，成年人每天大约要摄取 60 ～ 80 g 蛋白质。 　　 (2) 动物胶可用于制造照相胶卷和感光纸等。 　　 (3) 酶 —— 一类特殊的蛋白质，是生物体内重要的 催化剂 。 　　 思考题 3 　一般温度越高，化学反应速率越快。在酶作催化剂的反应中，是不是温度越高，酶的催化作用效果越好？ 　　 答案 　 不是，酶是一种蛋白质，温度过高会发生变性而失去活性。 　　 名师解惑 　　 一、油脂的结构和性质 　　 1 ．油脂的结构 　　油脂是由多种高级脂肪酸和甘油生成的甘油酯。 　　其结构通式为， 其中 R 1 、 R 2 、 R 3 可以相 同，也可以不同。若 R 1 、 R 2 、 R 3 相同，则称为单甘油酯；若 R 1 、 R 2 、 R 3 不同，则称为混甘油酯。 　　 [ 特别提醒 ] 　　 ① 矿物油属于烃类，不是油脂，如汽油、煤油。 　　 ② 油脂不属于高分子化合物。 　　 ③ 单甘油酯和混甘油酯均不是混合物，而天然油脂大都是由多种混甘油酯组成的混合物。 　　 2 ．油脂的化学性质 　　 (1) 油脂的加成 　　油脂中的碳链含碳碳双键时，主要是低沸点的植物油，具有与乙烯相似的性质，可以发生加成反应等，如油酸甘油酯发生氢化反应的化学方程式为 　　 [ 特别提醒 ] 　　油酸是不饱和高级脂肪酸，其烃基中含有碳碳双键，可与 H 2 发生加成反应，故油脂的氢化反应属于加成反应，也属于还原反应。 　　 (2) 油脂的水解 　　 ① 硬脂酸甘油酯在酸性条件下发生水解的化学方程式为 　　 　　 ② 皂化反应 —— 硬脂酸甘油酯在碱性条件下发生水解的化学方程式为 　　 二、蛋白质和氨基酸 　　 1 ． 蛋白质 　　 (1) 蛋白质的存在及组成 　　蛋白质广泛存在于生物体内，是组成细胞的基础物质。蛋白质是构成人体的基础物质，约占人体除水分外剩余质量的一半。 　　蛋白质含有 C 、 H 、 O 、 N 、 S 、 P 等元素，结构非常复杂，相对分子质量从几万到几千万，是天然的有机高分子化合物。 　　 (2) 蛋白质的性质 　　 ① 水解：蛋白质＋ H 2 O 氨基酸。 　　 ② 颜色反应：蛋白质遇浓 HNO 3 变为黄色。 　　 [ 特别提醒 ] 　　含有苯环的蛋白质才能发生颜色反应。 　　 ③ 燃烧：点燃蛋白质，则有烧焦羽毛的气味。 　　 ④ 变性：蛋白质 ( 如鸡蛋白溶液 ) 受热达到一定温度时就会凝结，这种凝结是不可逆的，即凝结后不能在水中重新溶解，蛋白质的这种变化叫做变性。除加热外，在紫外线、 X 射线，强酸、强碱，铅、铜、汞等重金属的盐类，以及一些有机化合物如酒精、甲醛、苯、甲酸等作用下，蛋白质均会发生变性。蛋白质变性后，不仅丧失了原有的可溶性，同时也失去了生理活性。 　　 [ 特别提醒 ] 　　 ① 当人误食重金属盐类时，可以喝大量牛奶、蛋清或豆浆解毒。原因是上述食品中含有较多的蛋白质，可以跟重金属盐类形成不溶于水的化合物而排出体外。这样可以减轻重金属盐类对胃肠黏膜的危害，起到缓解毒性的作用。 　　 ② 医院里用高温蒸煮、照射紫外线、喷洒来苏尔水、涂抹酒精溶液等方法消毒杀菌，都是使细菌的蛋白质变性而杀死细菌。 　　 2 ．氨基酸 　　 (1) 重要的氨基酸 　　几种重要的氨基酸的结构简式 : 甘氨酸 ( ) 、 丙氨酸 ( ) 、谷氨酸 ( ) 。 　　 (2) 氨基酸的结构特点 　　氨基酸中既含有氨基 (—NH 2 ) ，又含有羧基 (—COOH) 。 　　 (3) 氨基酸的性质 　　氨基酸结构中含有羧基和氨基，所以既有酸性，又有碱性；既能与碱反应，又能与酸反应，还可在氨基酸之间发生反应。 　　 ① 与酸反应：甘氨酸与盐酸反应的化学方程式为 　　 。 　　 ② 与碱反应：甘氨酸与氢氧化钠反应的化学方程式为 ＋ H 2 O 。 　　 ③ 自身反应：两个氨基酸分子间生成二肽的化学方程式为 　 　 ( 或 ) ＋ H 2 O ，其中 基团称为肽键。 　　 (4) 甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸的氨基都位于与羧基相邻的碳原子上，这样的氨基酸叫做 α －氨基酸。天然蛋白质水解的最终产物都是 α －氨基酸。 　　 典例导析 　　 知识点 1 ：油脂的结构、性质和应用 　　 例 1 　 花生油和柴油虽然都被称作“油”，但从化学组成和分子结构来看，它们是完全不同的。下列说法中正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．花生油属于纯净物，柴油属于混合物 　　 B ．花生油属于酯类，柴油属于烃类 　　 C ．花生油属于有机物，柴油属于无机物 　　 D ．花生油属于高分子化合物，柴油属于小分子化合物 　　 解析　 花生油是植物油，是高级脂肪酸的甘油酯，属于酯类，不是高分子化合物 ( 如硬脂酸甘油酯的相对分子质量为 890) ，柴油是石油炼制的产品，是多种烃的混合物。 　　 答案 　 B 　　 跟踪练习 1 　 下列关于油脂的叙述中不正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．油脂没有固定的熔、沸点 　　 B ．部分油脂能使溴水褪色 　　 C ．常温下，油脂均呈液态 　　 D ．油脂在酸性条件下水解为甘油和高级脂肪酸 　　 答案 　 C 　　 知识点 2 ：蛋白质的结构、性质和应用 　　 例 2 　 2005 年 11 月 18 日国际著名血液学杂志 《BLOOD》 刊载了一项令人振奋的科研成果：中国科学家找到了白血病的致病元凶 —— 蛋白质 Shp － 2 。下列关于蛋白质的说法中不正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．蛋白质是高分子化合物 　　 B ．在一定条件下能水解，最终生成氨基酸 　　 C ．天然蛋白质仅由碳、氢、氧、氮四种元素组成 　　 D ．蛋白质在灼烧时会产生烧焦羽毛的特殊气味 　　 解析 　 先理解蛋白质的组成、结构，再分析其易水解的性质，借助新材料的特点即可解题。蛋白质是高分子化合物，其分子量可达几万到几千万，故 A 项正确；蛋白质水解的最终产物是氨基酸， B 项正确；蛋白质中除含有 C 、 H 、 N 、 O 四种元素外，还含有 S 、 P 等元素，故 C 项错误；灼烧时产生烧焦羽毛气味是蛋白质的特征反应之一， D 项正确。 　　 答案 　 C 　　 跟踪练习 2 　 区别棉花 ( 纤维素 ) 和羊毛 ( 蛋白质 ) 最简单的方法是 ( 　　 ) 　　 A ．加稀硫酸后加热使之水解，检验水解产物能否与新制 Cu(OH) 2 悬浊液发生反应 　　 B ．浸入浓硝酸中，观察其颜色是否变为黄色 　　 C ．在火中灼烧，闻其是否有烧焦羽毛的气味 　　 D ．通过化学方法测其组成中是否含有硫、氮等元素 　　 答案 　 C 本 章 小 结 　　 知识整合 　　 一、重要的有机化合物 　　 二、几种重要有机物之间的转化关系 　　 高考体验 　　 1 ． ( 海南， 1) 将等体积的苯、汽油和水在试管中充分混合后静置。下列图示现象正确的是 ( 　　 ) 　　 　　 答案 　 D 　　 2 ． ( 广东， 4) 下列叙述不正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．天然气和沼气的主要成分是甲烷 　　 B ．等物质的量的乙醇和乙酸完全燃烧时所需氧气的质量相等 　　 C ．纤维素乙酸酯、油脂和蛋白质在一定条件下都能水解 　　 D ．葡萄糖和蔗糖都含有 C 、 H 、 O 三种元素，但不是同系物 　　 答案 　 B 　　 3 ． ( 广东理基， 30) 三聚氰胺 ( 结构式如图所示 ) 是一种重要的化工原料，可用于阻燃剂、水泥减水剂和高分子合成等领域。一些不法分子却往牛奶中加入三聚氰胺，以提高奶制品的含氮量。下列说法正确的是 ( 　　 ) 　　 　　 A ．三聚氰胺是一种蛋白质 　　 B ．三聚氰胺是高分子化合物 　　 C ．三聚氰胺分子中含有碳碳双键 　　 D ．三聚氰胺的分子式为 C 3 H 6 N 6 　 　 答案 　 D 　　 4 ． ( 福建理综， 9) 下列关于常见有机物的说法不正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．乙烯和苯都能与溴水反应 　　 B ．乙酸和油脂都能与氢氧化钠溶液反应 　　 C ．糖类和蛋白质都是人体重要的营养物质 　　 D ．乙烯和甲烷可用酸性高锰酸钾溶液鉴别 　　 答案 　 A 　　 5 ． (2009 年山东理综， 12) 下列关于有机物的说法错误的是 　　 A ． CCl 4 可由 CH 4 制得，可萃取碘水中的碘 　　 B ．石油和天然气的主要成分都是碳氢化合物 　　 C ．乙醇、乙酸和乙酸乙酯能用饱和 Na 2 CO 3 溶液鉴别 　　 D ．苯不能使 KMnO 4 溶液褪色 , 因此苯不能发生氧化反应 　　 答案 　 D 第四章　化学与自然资源的开发利用 第一节　开发利用金属矿物和海水资源 第 1 课时　金属矿物的开发利用 　　 三维目标 知识与技能 1 ．了解化学方法在金属矿物开发 ( 主要是金属冶炼 ) 及海水资源开发中的作用 2 ．学生在掌握金属冶炼的一般原理的基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法 ( 重点 ) 过程与方法 1 ．通过铝热反应的实验，理解热还原法冶炼金属的原理 2 ．通过比较各种金属的活泼性，得到金属冶炼的规律 情感、态度 与价值观 通过合作实验学会尊重他人，增强与人合作的意识和能力 　　 思维激活 　　 早在使用铜、铁之前，人们就开始使用黄金和白银作为装饰物和货币；在历史上，“青铜器时代”早于“铁器时代”，而铝制品近百年才大量使用，这些事实说明了什么？与金属的活泼性和冶炼的难易有什么联系呢？ 　　 自学导引 　　 一、金属的存在 　　金属在自然界中的存在主要有两种形式，一种是游离态，一种是化合态，其中除了 金、铂 等极少数金属外，其他绝大多数金属都是以 化合态 存在于自然界。 　　 二、金属冶炼的方法 　　一般金属的获得都需要从 化合 态还原为 游离 态，这个过程称为金属的冶炼。根据金属元素活泼性的不同，金属冶炼的方法也各不相同，对一些不活泼金属可以直接通过 加热分解 的方法获得。如 2HgO 2Hg ＋ O 2 ↑ 、 2AgO 2Ag ＋ O 2 ↑ 。而钾、钙、钠、镁、铝等极活泼的金属一般是用 电解 法获得。如， 2NaCl( 熔融 ) 2Na ＋ Cl 2 ↑ 、 MgCl 2 ( 熔融 ) Mg ＋ Cl 2 ↑ 、 2Al 2 O 3 ( 熔融 ) 4Al ＋ 3O 2 ↑ 。而活泼性介于锌和铜之间的金属一般都采用 还原剂加热还原 法进行冶炼。所谓热还原法是指在加热条件下，利用还原剂 ( 常用的还原剂有 焦炭、氢气、一氧化碳 及活泼金属铝等 ) 将金属从矿物中还原出来的方法。如用 H 2 还原氧化铜 (H 2 ＋ CuO Cu ＋ H 2 O ) 、用 CO 还原 Fe 2 O 3 等。 　　 思考题 1 　 在冶金工业中，下列各组金属均不能用通常的化学还原剂还原制得的是 ( 　　 ) 　　 A ． Na 、 Mg 、 Fe 　　 B ． K 、 Fe 、 Cu 　　 C ． Fe 、 Cu 、 Ag 　　 D ． Na 、 Ca 、 Al 　　 答案 　 D 　　 三、铝热反应操作 　　将氧化铁粉末和铝粉均匀混合后放入纸漏斗中，在混合物上面加少量 KClO 3 固体，中间插一根用砂纸打磨过的 镁条 并点燃。该反应放出大量的热，发出耀眼的光，产生大量的烟，反应的化学方程式为 2Al ＋ Fe 2 O 3 Al 2 O 3 ＋ 2Fe 。 　　 四、金属的回收和资源保护 　　 1 ．废旧金属的最好处理方法是回收利用。 　　 2 ．回收利用废旧金属的意义是减少垃圾量，防止污染环境并缓解资源短缺的矛盾。 　　 思考题 2 　 目前，工业上冶炼铝常采用的方法是 ( 　　 ) 　　 A ． CO 或氢气还原法 　　 B ．铝热反应法 　　 C ．电解法 　　 D ．热分解法 　　 答案 　 C 　　 名师解惑 　　 一、金属的化学性质 　　 1 ．大多数金属与许多非金属单质能在一定条件下反应，如： 　　 2Fe ＋ 3Cl 2 2FeCl 3 　　 2 ．部分与非氧化性的酸反应，生成盐和 H 2 ，如： 　　 Fe ＋ H 2 SO 4 ( 稀 ) ＝ FeSO 4 ＋ H 2 ↑ 　　 3 ．部分与水在常温或加热的条件下反应，如： 　　 2Na ＋ 2H 2 O ＝ 2NaOH ＋ H 2 ↑ 　　 3Fe ＋ 4H 2 O(g) Fe 3 O 4 ＋ 4H 2 　　 4 ．与其他金属的盐溶液反应，如： 　　 Cu ＋ 2AgNO 3 ＝ Cu(NO 3 ) 2 ＋ 2Ag 　　 二、金属的冶炼原理及方法 　　 1 ． 原理 　　用还原法把化合态的金属还原成游离态的金属： M n ＋ ＋ n e － →M 　　 2 ．金属冶炼方法的选择与金属活泼性的关系 金属的活 动性顺序 K 、 Ca 、 Na 、 Mg 、 Al Zn 、 Fe 、 Sn 、 Pb 、 (H) 、 Cu Hg 、 Ag Pt 、 Au 金属原子 失电子能力 强 → 弱 金属离子 得电子能力 弱 → 强 主要冶 炼方法 电解法 热还原法 热分解法 富集法 还原剂或 特殊措施 强大电流 提供电子 H 2 、 CO 、 C 、 Al 等加热 加热 物理方法或 化学方法 　　 [ 特别提醒 ] 　　 用电解法冶炼较活泼金属时，电解的是熔融的金属化合物，而不是金属化合物的水溶液。因为在其水溶液中，阴极放电的是 H ＋ ，而不是金属阳离子，故得不到金属单质。 　　 三、铝热反应 　　 1 ．铝热反应是指金属铝与某些金属氧化物的混合物在高温条件下发生置换反应，生成氧化铝和金属单质的过程。实质是用较活泼的还原剂铝，把活泼性相对较弱的金属从其氧化物中还原出来。 　　 2 ．铝热反应实验中，镁和 KClO 3 的作用是为铝热反应提供引发反应所需的高温，但该反应属放热反应且放出大量的热，能使生成的金属熔化为液态。铝热反应可应用于冶炼一些高熔点金属，如铁、锰、钒等。 　　 典例导析 　　 知识点 1 ：金属冶炼方法的选择 　　 例 1 　 我国古代曾用火烧孔雀石和焦炭的混合物的方法炼铜。孔雀石的主要成分是 Cu 2 (OH) 2 CO 3 ，其冶炼方法是 ( 　　 ) 　　 A ．焦炭还原法 B ．湿法炼铜 　　 C ．铝热还原法 D ．电解冶炼法 　　 解析 　 孔雀石受热发生分解反应生成了氧化铜、 CO 2 和 H 2 O ，生成的氧化铜被混合物中的焦炭还原成单质铜。 　　 答案 　 A 　　 跟踪练习 1 　 高温还原法是一种金属冶炼常用的方法。下列还原剂中通常不用于高温还原法冶炼金属的是 ( 　　 ) 　　 A ．焦炭 B ． CO C ． H 2 D ． NH 3 　　 答案 　 D 　　 知识点 2 ：铝热反应原理的应用 　　 例 2 　 用铝热法还原下列化合物，制得金属各 1 mol ，消耗铝最少的是 ( 　　 ) 　　 A ． MnO 2 　　 B ． WO 3 　　 C ． Fe 3 O 4 　　 D ． Cr 2 O 3 　　 解析　 制备 1 mol 金属，根据氧化还原反应中得失电子数相等的原理，金属离子得电子数越多，需要铝的质量越大。而生成 1 mol 金属，该金属在化合物中化合价越高，则消耗铝越多；反之则越少。在这四种化合物中只有 C 选项中 Fe 的化合价最低，故选 C 。 　　 答案 　 C 　　 跟踪练习 2 　 为确定某铝热剂 ( 含氧化铁和铝 ) 的组成，分别进行下列实验： 　　 (1) 若取 a g 样品，向其中加入足量的 NaOH 溶液，测得生成的气体 ( 标准状况下，下同 ) 体积为 b L 。反应的化学方程式是 _____________________ ，样品中铝的质量是 ________ 。 　　 (2) 若取 a g 样品将其引燃，其实验操作是 ____________ ，该反应的化学方程式是 ____________________________ 。若样品恰好完全反应，则氧化铁和铝的质量之比为 ______ 。 　　 (3) 待 (2) 中反应产物冷却后 , 加入足量盐酸 , 测得生成的气体体积为 c L, 该气体与 (1) 中所得气体的体积之比 c ∶ b ＝ ___ 。 　　 答案 　 (1)2Al ＋ 2NaOH ＋ 2H 2 O ＝ 2NaAlO 2 ＋ 3H 2 ↑ ； g 　　 (2) 在混合物上加少量氯酸钾，并插上镁条将其点燃； 2Al ＋ Fe 2 O 3 2Fe ＋ Al 2 O 3 ； 80∶27 　　 (3)2∶3 第 2 课时　海水资源的开发利用 　　 三维目标 知识与技能 1 ．学会用化学方法对海水资源进行开发利用，特别是在提取溴、碘、镁中的应用 2 ．认识化学在海水资源综合开发利用方面的重要价值 过程与方法 1 ．通过模拟海水淡化实验，学会应用蒸馏法分离物质 2 ．通过海水中氯化钠的提取和应用，理解海水综合利用的重要性 情感、态度 与价值观 懂得海洋是一个宝藏，但它需要我们合理地进行开发利用，培养珍惜资源的价值观 　　 思维激活 　　 海洋，这个生命的摇篮，它是一个取之不尽的大宝藏，也将是生命的乐园。那么我们怎么去开发海洋资源呢？如何将海洋资源进行可持续的开发和利用呢？ 　　 自学导引 　　 一、海水中水资源的利用 　　 海水中水的储量约为 1.3×10 9 亿吨，约占全球总水量的 97% 。海水中水资源的利用，主要包括 海水的淡化 和直接利用海水进行 循环冷却 。 　　 　　上图是实验室模拟蒸馏法淡化海水的装置图，该装置中所用的玻璃仪器有 酒精灯、圆底烧瓶、冷凝管、牛角管 ( 或接液管、接受器 ) 、锥形瓶 。在冷凝管中通入冷却水一般是从 下 口 进水 、 上 口出水。 　　 二、海水淡化 　　 1 ．途径：通过从海水中提取淡水或把海水中的盐分离出去，都可以达到淡化海水的目的。 　　 2 ．方法：海水淡化的方法主要有 蒸馏 法、 电渗析 法、 离子交换 法等。其中 蒸馏 法淡化海水的历史最久，技术和工艺比较成熟，但成本较高。 　　 3 ．方向：海水淡化与化工生产、能源技术相结合，成为海水综合利用的重要方向。 　　 思考题 1 　 水资源非常重要，联合国确定 2003 年为国际淡水年。下列关于水的说法中错误的是 ( 　　 ) 　　 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少 　　 D ．蒸馏法是化学变化 　　 答案 　 D 　　 三、海水化学资源的开发 　　 1 ． 海水化学资源的特点 　　 (1) 多样性：由于与岩石、大气、生物的相互作用，海水中溶解和悬浮着大量的 无机物 和 有机物 ，按含量计，海水中的 H 、 O 两种元素，加上 Cl 、 Na 、 K 、 Mg 、 Ca 、 S 、 C 、 F 、 B 、 Br 、 Sr 等 11 种元素的含量超过海水总量的 99% ，其他为微量元素，总计有 80 多种元素。 　　 (2) 分散性：虽然海水中元素种类很多， 总储量很大，但许多元素的浓度 ( 或富集程度 ) 却很低。 　　 2 ．从海水中获得的产品及其用途 　　 (1) 食盐：除食用外，还用做工业原料，如生产烧碱、纯碱、金属钠及氯气、盐酸、漂白粉等含氯化工产品。 　　 (2) 从海水中制取镁、钾、溴及其化工产品。 　　 (3) 铀和重水 是核能开发中的重要原料，它们的提取对一个国家来说具有战略意义。 　　 (4) 海洋药物。 　　 (5) 海洋中的新型能源： 潮汐能 、 波浪能 。 　　 思考题 2 　 环境与可持续发展是现在国际的主题，合理利用海水是可持续发展的一个任务。下列对海水利用的认识错误的是 ( 　　 ) 　　 A ．海水中有大量人类需要的物质，人类可以无限制地开发利用海水中的物质，以满足资源短缺的问题 　　 B ．海水可以成为廉价的能源基地，但不能开发过度，要适度使用和开发 　　 C ．可以用太阳能电解海水以获取氢能源 　　 D ．人类在利用海水时要兼顾海洋生物和海洋生态平衡 　　 答案 　 A 　　 名师解惑 　　 一、海水化学资源的综合利用 　　 1 ． 以海水中 NaCl 为原料的相关化工产品 　　主要流程： 　　有关反应的化学方程式： 　　 2NaCl( 熔融 ) 2Na ＋ Cl 2 ↑ 　　 4Na ＋ TiCl 4 ( 熔融 ) ＝ 4NaCl ＋ Ti 　　 2NaCl ＋ 2H 2 O 2NaOH ＋ H 2 ↑ ＋ Cl 2 ↑ 　　 NaCl ＋ NH 3 ＋ H 2 O ＋ CO 2 ＝ NaHCO 3 ↓ ＋ NH 4 Cl 　　 2NaHCO 3 Na 2 CO 3 ＋ H 2 O ＋ CO 2 ↑ 　　 2 ．海水中镁的提取 　　主要流程： 　　有关反应的化学方程式： 　　 MgCl 2 ＋ Ca(OH) 2 ＝ Mg(OH) 2 ↓ ＋ CaCl 2 　　 Mg(OH) 2 MgO ＋ H 2 O 　　 Mg(OH) 2 ＋ 2HCl ＝ MgCl 2 ＋ 2H 2 O 　　 MgCl 2 ( 熔融 ) Mg ＋ Cl 2 ↑ 　　 3 ．海水中溴的提取 　　主要流程： 　　 　　有关反应的化学方程式： 　　 Cl 2 ＋ 2NaBr ＝ 2NaCl ＋ Br 2 　　 Br 2 ＋ SO 2 ＋ 2H 2 O ＝ 2HBr ＋ H 2 SO 4 　　 2HBr ＋ Cl 2 ＝ 2HCl ＋ Br 2 　　 4 ．海带中碘的提取 　　主要流程： 　　 　　 有关反应的离子方程式： 　　 Cl 2 ＋ 2I － ＝ I 2 ＋ 2Cl － 　　或 H 2 O 2 ＋ 2I － ＋ 2H ＋ ＝ I 2 ＋ 2H 2 O 　　 二、蒸馏问题 　　蒸馏适用于分离互溶但沸点不同的液态混合物，如酒精与水的分离、海水淡化等。 　　 1 ．主要仪器：铁架台、酒精灯、温度计、石棉网、蒸馏烧瓶、冷凝管、接液管、锥形瓶。 　　 2 ．装置图 ( 如下图 ) 。 　　 3 ．注意事项： 　　 (1) 蒸馏烧瓶须垫石棉网加热或水浴加热 ( 防止温度过高且能使溶液受热均匀 ) 。 　　 (2) 蒸馏烧瓶所盛液体不能超过烧瓶容量的 。 　　 (3) 须向蒸馏烧瓶中加几粒沸石或几片碎瓷片，以防液体暴沸。 　　 (4) 温度计的量程应高于馏分的最高沸点，要使温度计的水银球放在蒸馏烧瓶的支管口处。 　　 (5) 若馏分在冷凝管里用自来水冷却，则自来水要从冷凝管的下口进、上口出。 　　 典例导析 　　 知识点 1 ：海水资源的开发与应用 　　 例 1 　 海水占地球总储水量的 97.2% ，若把海水淡化和化工生产结合起来，既可解决淡水资源缺乏的问题，又可充分利用海洋资源。 　　 (1) 海水中存在大量的氯化钠，氯化钠中的金属元素位于元素周期表的第 ________ 周期。 　　 (2) 工业上利用电解饱和食盐水的方法，可制得重要的化工产品。反应的化学方程式为食盐＋ H 2 O NaOH ＋ H 2 ↑ ＋ Cl 2 ↑( 未配平 ) ，该反应中食盐的化学式是 ________ 。利用电解所得的气体制 36.5% 的浓盐酸 1000 t ，最少需消耗食盐 ______t 。 ( 可能用到的相对原子质量： H 1 　 O 16 　 Na 23 　 Cl 35.5) 　　 (3) 近年来，有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫的废气并回收二氧化硫的方法。该方法的流程如下： 　　 　　 请写出反应 ② 、 ④ 的化学方程式： _______________________ 、 _______________________ 。 　　 解析 　 (1) 氯化钠中的金属元素为钠，它应位于元素周期表的第三周期。 　　 (2) 食盐的化学式即 NaCl ，要制 36.5% 的浓盐酸 1000 t ， 所消耗的食盐应为 × 58.5 g·mol － 1 ＝ 585 t 。 　　 (3) 由图示给出的反应物和生成物，不难写出反应 ② 的化学方程式为 NaOH ＋ SO 2 ＝ NaHSO 3 ，反应 ④ 的化学方程式为 NaHSO 3 ＋ HCl ＝ NaCl ＋ H 2 O ＋ SO 2 ↑ 。 　　 答案 　 (1) 三 　　 (2)NaCl ； 585 　　 (3)NaOH ＋ SO 2 ＝ NaHSO 3 ； NaHSO 3 ＋ HCl ＝ NaCl ＋ H 2 O ＋ SO 2 ↑ 　　 跟踪练习 1 　 我国有丰富的海水资源，开发和利用海水资源是当前科学研究的一项重要任务。下图所示是海水综合利用的一个方面： 　　 　　根据上述流程图，回答下列问题： 　　 (1) 写出 ①② 两步加入的试剂和有关反应的离子方程式： _________________________ 、 ________________________ 。 　　 (2) 写出 ③④⑤ 的化学方程式： _________________________ 、 ________________________ 、 ______________________________________ 。 　　 答案 　 (1)① 步的试剂是石灰乳： 　　 Mg 2 ＋ ＋ Ca(OH) 2 ＝ Mg(OH) 2 ↓ ＋ Ca 2 ＋ ； 　　 ② 步的试剂是氯气： 　　 2Br － ＋ Cl 2 ＝ 2Cl － ＋ Br 2 　　 (2)③Mg(OH) 2 ＋ 2HCl ＝ MgCl 2 ＋ 2H 2 O 　　 ④MgCl 2 ( 熔融 ) Mg ＋ Cl 2 ↑ 　　 ⑤2NaCl ＋ 2H 2 O 2NaOH ＋ Cl 2 ↑ ＋ H 2 ↑ 　　 知识点 2 ：海带中碘单质提取实验的考查 　　 例 2 　 海带中含有丰富的碘，为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验： 　　 请填写下列空白： 　　 (1) 步骤 ① 中灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的实验仪器是 ______________ 。 　　 (2) 步骤 ③ 的实验操作名称是 ______________ ；步骤 ⑥ 的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是 ______________ 。 　　 (3) 步骤 ④ 反应的离子方程式是 ________________________________________________ 。 　　 (4) 步骤 ⑤ 中，某同学选择用苯来提取碘的理由是 ____________________________ 。 　　 (5) 请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法： ______________________________________ ___________________________________________________ 。 　　 解析 　 (1) 灼烧需要较高的温度，故应选用的仪器为坩埚、坩埚钳、泥三角、酒精灯和三脚架。 　　 (2) 要从海带灰悬浊液中将 I － 提取出来，采用过滤的方法即可。因苯的沸点低，可将含碘苯溶液进行蒸馏，将苯除去后从而得到单质碘。 　　 (3)I － 与 H 2 O 2 在酸性条件下的反应，可由氧化还原反应规律，再结合电荷守恒来书写。 　　 (4) 选用萃取剂必须满足的条件是： ① 溶质在萃取剂中的溶解度要比在原溶剂中的溶解度大得多； ② 萃取剂与原溶剂互不相溶； ③ 萃取剂与溶质、原溶剂不发生反应。 　　 (5) 单质碘的检验是根据其与淀粉作用呈蓝色的特征反应进行的。 　　 答案 　 (1) 坩埚、坩埚钳、泥三角、酒精灯 　　 (2) 过滤；蒸馏 　　 (3)2I － ＋ H 2 O 2 ＋ 2H ＋ ＝ I 2 ＋ 2H 2 O 　　 (4) 苯与水互不相溶，碘在苯中的溶解度比在水中大 　　 (5) 取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉溶液，观察是否出现蓝色 ( 如果变蓝，说明还有单质碘 ) 　　 跟踪练习 2 　海带中含有丰富的碘元素，某化学研究性学习小组用如下流程从海水中提取碘： 　　 　　 (1) 若操作 ① 为通入适量的 Cl 2 ，则发生反应的离子方程式为 ________________________ 。 　　 (2) 操作 ② 的名称是 ____________ ，所用的玻璃仪器有 ________________________ ，可以选用的有机溶剂是 ____________( 填一种 ) 。 　　 答案　 (1)2I － ＋ Cl 2 ＝ I 2 ＋ 2Cl － 　　 (2) 萃取、分液；分液漏斗、烧杯；苯 ( 或四氯化碳等，其他合理答案均可 ) 第二节　资源综合利用　环境保护 第 1 课时　煤、石油和天然气的综合利用 　　 三维目标 知识与技能 1 ．了解煤、石油和天然气的综合利用，特别是石油的利用 2 ．了解石油的裂化和裂解，了解加聚反应化学方程式的书写 ( 重点 ) 过程与方法 通过化工案例的分析，了解石油化工对人类生活的重要性 情感、态度 与价值观 了解我国石油化工、煤化工的发展状况，感受有机化工与现实生活和工农业生产的密切联系 　　 思维激活 　　 石油是工业的血液，石油化工是化学工业的主体，可以说，没有石油化工，就没有我们今天的现代化生活。你知道石油炼制的基本原理、产品及其用途吗？ 　　 自学导引 　　 一、煤的组成及其综合利用 　　 1 ． 煤 、 石油 、 天然气 是目前人类使用的主要能源 ( 化石燃料 ) 。 　　 2 ．煤的组成：煤是由 有机物 和少量 无机物 组成的混合物，主要含有 碳 元素，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素。 　　 3 ．煤的综合利用：煤的综合利用的主要途径是煤的干馏、煤的气化和液化，目的是获得洁净的燃料和多种化工原料。 　　 (1) 煤的干馏：是指将煤 隔绝空气加强热 使之分解的过程，可获得燃料及多种重要的化工原料。煤干馏的主要产品有焦炉煤气 ( 焦炉气、粗氨水、粗苯 ) 、煤焦油、焦炭。 　　 (2) 煤的气化：煤的气化是将煤转化为 可燃性气体 的过程。主要反应是煤与水蒸气反应生成水煤气等，化学方程式为 C(s) ＋ H 2 O(g) CO(g) ＋ H 2 (g) 。 　　 (3) 煤的液化：煤的液化可分为直接液化和间接液化。煤的直接液化就是使 煤与氢气 作用生成液体燃料；煤的间接液化是先把煤转化为 一氧化碳和氢气 ，再在催化剂的作用下合成甲醇等液体燃料，其反应的化学方程式为 CO ＋ 2H 2 CH 3 OH 。 　　 二、天然气的组成及其综合利用 　　 1 ．天然气的组成：天然气的主要成分是 甲烷 。 　　 2 ．天然气的综合利用：天然气是一种清洁的化石燃料。天然气更是一种重要的化工原料，主要用于合成氨、生产甲醇等。 　　 思考题 1 　 我国三峡工程所提供的清洁、廉价、强劲的可再生能源 —— 水电，相当于每年燃烧 3000 万吨原煤的火力发电厂产生的电能，因此三峡工程有助于控制 ( 　　 ) 　　 ① 温室效应　 ② 形成酸雨　 ③ 空气中的固体颗粒浓度　 ④ 白色污染 　　 A ．只有 ① B ．只有 ①② 　　 C ． ①②③ D ． ①③④ 　　 答案 　 C 　　 三、石油的组成及其综合利用 　　 1 ．石油的组成：石油主要是由多种 碳氢 化合物组成的 混合物 。 　　 2 ．石油的综合利用： 　　 (1) 石油的分馏是利用原油中各组分 沸点 的不同进行分离的过程。石油通过分馏可以获得汽油、煤油、柴油等轻质油。 　　 (2) 石油的催化裂化：石油的催化裂化是指在催化剂的存在下将大分子的烃进行分解得到小分子的烃，从而提高轻质油的产量和质量的过程。裂化所用的原料是重油。裂化过程中一分子的烷烃分解为一分子的 烷烃 和一分子的 烯烃 ，得到的汽油称为裂化汽油。 　　 (3) 石油裂化的产品再经过进一步的 裂解 ，可以获得很多重要的化工原料。 　　如以 C 16 H 34 为例，写出裂化反应的化学方程式 ( 以分子中碳原子平均断裂为例 ) ： 　　 C 16 H 34 C 8 H 18 ＋ C 8 H 16 　　 C 8 H 18 C 4 H 10 ＋ C 4 H 8 　　 C 4 H 10 C 2 H 6 ＋ C 2 H 4 　　或 C 4 H 10 CH 4 ＋ C 3 H 6 　　乙烯、丙烯、甲烷等都是通过石油裂化和裂解得到的重要化工原料。 　　 思考题 2 　 石油的分馏、裂化、裂解都是化学变化吗？ 　　 答案 　 石油的分馏是物理变化，石油的裂化、裂解是化学变化。 　　 四、聚合反应和高分子化合物 　　 1 ． n CH 2 ＝ CH 2  CH 2 — CH 2 ，该反应称为 加成聚合 反应，简称 加聚 反应。在 CH 2 — CH 2 中， CH 2 ＝ CH 2 称为单体； — CH 2 — CH 2 — 称为链节； n 称为聚合度，表示高分子化合物中所含链节的数目。 　　高分子化合物有天然的，如蛋白质、纤维素、淀粉等；也有人工合成的，如聚乙烯等； 塑料 、 合成橡胶 和 合成纤维 是三大人工合成的高分子材料。 　　 思考题 3 　如果要合成 84 kg 相对分子质量为 28000 的聚乙烯，理论上需要乙烯多少千克？ 　　 答案　 84 kg 　 　 2 ． ＋ n HO — CH 2 — CH 2 — OH ＋ (2 n － 1)H 2 O ，该反应简称 缩聚 反应，也是合成高分子化合物的一类重要反应。 　　 名师解惑 　　 一、蒸馏、分馏和干馏有何区别 　　 1 ．蒸馏：把液体加热到沸腾变为蒸气，再使蒸气冷却凝结成液体的操作。蒸馏可使混合物中沸点较低的组分挥发而达到混合物分离或除杂的目的。被蒸馏的混合物中至少有一种组分为液体。各组分沸点相差越大，挥发出的物质越纯。若不同组分之间沸点相差小，或不同组分互溶形成恒沸液体，则馏分不纯。常见的实验有蒸馏水的制取。 　　 2 ．分馏：对多组分的混合物在不同温度下先后、连续进行两次或多次蒸馏。分馏可使多组分混合物在一个完整的操作过程中分离为两种或多种馏分而达到混合物分离或除杂的目的。常见的实验有石油的分馏，要注意的是石油分馏的产品都是混合物。 　　 3 ．干馏：把固体混合物 ( 如煤、木材 ) 隔绝空气加强热使之分解的过程叫做干馏。 　　 (1) 在煤的干馏过程中所发生的是很复杂的化学变化和物理变化。 　　 (2) 将煤干馏的条件有两个：一是要隔绝空气，目的是防止煤在空气中燃烧；二是要加强热。 　　 (3) 煤在干馏过程中生成了许多新的物质，如苯、萘等，发生的是复杂的化学变化。 　　 (4) 煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，煤中并不含小分子有机物苯、萘等。苯、萘等物质是煤的分解产物煤焦油中所含有的，这一点要注意。 　　 [ 特别提醒 ] 　　蒸馏和分馏都是物理变化，而干馏是化学变化。 　　 二、直馏汽油和裂化汽油 　　 1 ． 直馏汽油：石油经常压分馏获得的，主要成分为介于 5 个碳到 11 个碳之间的烷烃、环烷烃等。由于它的成分中不含烯烃，所以它不能与溴发生加成反应，因而不能使溴水 ( 或溴的 CCl 4 溶液 ) 褪色，可作为从卤素单质的水溶液中萃取出卤素单质的萃取剂。 　　 2 ．裂化汽油：是重油经催化裂化制得的，主要成分为介于 5 个碳到 11 个碳之间的烷烃、烯烃等。由于它的成分中含有烯烃，所以能与溴发生加成反应，因而可使溴水 ( 或溴的 CCl 4 溶液 ) 褪色，不能用做提取卤素单质的萃取剂。 　　 三、聚合反应 　　 1 ． 加聚反应：由许多小分子经过加成反应合成高分子化合物的反应称为加成聚合反应，简称加聚反应。如 n CH 2 ＝ CHCH 3 。 　　 2 ．缩聚反应：由许多小分子经过缩合反应合成高分子化合物的同时生成许多小分子的反应称为缩合聚合反应，简称缩聚反应。例如获得聚对苯二甲酸乙二酯： 　 ＋ n HOCH 2 CH 2 OH ＋ (2 n － 1)H 2 O 　　 [ 特别提醒 ] 　　一般可从以下两个方面区别加聚反应和缩聚反应： ① 高分子的链节中链上不全是碳原子，一般是缩聚反应生成的；如果链上全是碳原子，一般是加聚反应生成的。 ② 从反应的形式来看，在反应中只得到高分子的反应是加聚反应，而得到高分子的同时又生成了小分子的反应则是缩聚反应。 　　 3 ．有机加聚产物单体的确定 　　 (1) 链节的主链中只存在碳碳单键时，以两个碳原子为单 元分段断键 , 可得到“乙烯型”单体。如 的单体为 CH 2 ＝ CH 2 、 CH 2 ＝ CHCl 。 　　 (2) 链节的主链中存在 的高聚物，则以四个碳 原子为单元 ( 在中间 ) 分段进行断键，然后单键变 双键，双键变单键，即可得到单体。如 的单体为 。 　　 典例导析 　　 知识点 1 ：煤的干馏实验及产品分析 　　 例 1 　 观察下图，判断下列叙述中错误的是 ( 　　 ) 　　 　　 A ．图示实验中发生了化学变化 　　 B ．液体 X 的 pH ＞ 7 ，液体 Y 是一种黑色黏稠状液体 　　 C ．气体 Z 易燃，可还原 CuO 　　 D ．液体 Y 是一种纯净物 　　 解析 　 煤在隔绝空气加强热条件下，可分解得到多种物质，这个过程叫煤的干馏，属于化学变化， A 项正确；所得产物中有气体 ( 焦炉气 ) 、液体 ( 煤焦油 ) 和固体 ( 焦炭 ) ，此外，还有粗氨水， B 项正确；焦炉气的主要成分有氢气、甲烷，另有少量的 CO 、 C 2 H 4 等气体， C 项正确；煤焦油是含有许多芳香族化合物的复杂混合物， D 项错误。 　　 答案 　 D 　　 跟踪练习 1 　 下列说法中错误的是 ( 　　 ) 　　 A ．煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物 　　 B ．为使煤变成清洁能源，可将煤进行气化和液化 　　 C ．煤的组成以碳元素为主，还含有少量的 H 、 N 、 S 、 O 等元素 　　 D ．煤中主要含苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把苯和甲苯从煤中分离出来 　　 答案 　 D 　　 知识点 2 ：石油的裂化和裂解 　　 例 2 　 丁烷裂解时有两种断裂方式，生成两种烷烃和两种烯烃。如果丁烷完全裂解，且裂解生成的两种烯烃的质量相等，那么裂解后所得到的混合气体中，相对分子质量最小的气体所占的体积分数为 ( 　　 ) 　　 A ． 20% B ． 25% C ． 36% D ． 40% 　　 解析　 丁烷的两种裂解方式为： C 4 H 10 CH 4 ＋ C 3 H 6 ( 丙烯 ) ； C 4 H 10 C 2 H 6 ＋ C 2 H 4 ( 乙烯 ) 。 　　设丁烷为 1 mol ，则反应后混合气体的总物质的量为 2 mol 。其中相对分子质量最小的烃为 CH 4 ，求其物质的量是本题的关键。可设 CH 4 为 a mol ， C 2 H 6 为 b mol ，则由 n (C 3 H 6 ) ＝ n (CH 4 ) ， n (C 2 H 6 ) ＝ n (C 2 H 4 ) ，得 ，则 CH 4 所占体积分数 ( 即物质的量分数 ) 为 × 100% ＝ 20% 。 　　 答案 　 A 　　 跟踪练习 2 　 含有 4 个 C 原子的烷烃，裂解可生成的烯烃有 ( 　　 ) 　　 A ． 1 种 B ． 2 种 　　 C ． 3 种 D ． 4 种 　　 答案 　 B 　　 知识点 3 ：加聚产物单体的判断 　　 例 3 　某工程塑料 ABS 的结构简式为 　　 ， 它的单体为 ____________ 。 　　 解析 　 解法一　该高聚物主链全是碳，依照规律 “ 见双键，四个碳，无双键，两个碳 ” 划线断开，故断键方式为： 　　 ， 再将单双键互换得单体 、 CH 2 ＝ CH—CH ＝ CH 2 和 。 　解法二　由 ABS 的结构可知，应为加聚反应形成的高聚物，由加聚反应的特点，可用 “ 弯箭头 ” 法判断其单体。 　　 　　依次从后向前，以主链上两个碳原子为单位 “ 弯箭头 ” ， “ 箭尾 ” 处减一键， “ 箭头 ” 处加一键。如上图所示， ①③⑦⑨ 处键断开， ⑤ 处双键变单键， ②④⑥⑧ 处单键变双键，即得各单体。 　　 答案 　 、 CH 2 =CH — CH=CH 2 和 　　 跟踪练习 3 　 高分子化合物 的单体是 ( 　　 ) 　　 A ． 　　 B ． CH 2 ＝ CH — CH 3 　　 C ． 　　 D ． CH 2 ＝ CH 2 与 　　 答案 　 D 第 2 课时　环境保护和绿色化学 　　 三维目标 　　 思维激活 　　 环保问题越来越受到人们的广泛关注，你知道洛杉矶和伦敦的烟雾事件吗？你了解绿色化学吗？ 知识与技能 1 ．了解环境污染的分类、危害及防治措施 2 ．了解绿色化学的含义 过程与方法 通过社会实践，体会可持续发展及建设生态文明的重要性和紧迫性 情感、态度 与价值观 通过对环境保护和绿色化学有关知识的学习，增强环境保护意识，培养绿色化学理念 　　 自学导引 　　 环境保护与绿色化学 　　 1 ．环境问题：主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。全球性和区域性环境问题包括：气候变暖、臭氧层破坏、酸雨和赤潮等。 　　 2 ．工业“三废”问题：“三废”是指 废气 、 废水 、 废渣 。除了自然因素外，大气污染主要来自 化石燃料 的燃烧和工业生产过程中产生的废气及其携带的颗粒物；工业生产中废水的任意排放会导致土壤、水源的污染；废渣等固体废弃物的处理兼有减少环境污染和资源回收利用两个重要目的。 　　 3 ．绿色化学：绿色化学的核心是利用化学原理从 源头 上减少和消除工业生产对环境的污染。按照绿色化学的原则，最理想的“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，即原子利用率为 100% 。 　　 思考题 　“绿色化学”提倡化工生产应尽可能将反应物的原子全部利用上，从根本上解决环境污染问题。在下列制备环氧乙烷的反应中，最符合“绿色化学”思想的是 ( 　　 ) 　　 A ． CH 2 ＝ CH 2 ＋ ( 过氧乙酸 )→ ＋ CH 3 COOH 　　 B ． CH 2 ＝ CH 2 +Cl 2 +Ca(OH) 2 → +CaCl 2 +H 2 O 　　 C ． 2 CH 2 ＝ CH 2 ＋ O 2 2 　　 D ． ＋ H 2 O 　　 答案 　 C 　　 名师解惑 　　 一、三大环境问题 酸雨 臭氧层的破坏 温室效应 危 害 破坏农作物、森林、草原；使湖泊酸化、鱼类死亡；加速建筑物的腐蚀 使皮肤发生癌变 两极冰川融化，海平面升高，陆地减少，地表气温升高，气候干旱，土地沙漠化，农业减产 成 因 含硫燃料的大量燃烧产生 SO 2 汽车尾气、氟氯烃的大量排放 CCl 2 F 2 Cl 2O 3 3O 2 大量 CO 2 气体的排放，导致大气中 CO 2 浓度不断上升， CO 2 能阻碍由地面反射回高空的红外辐射，使地表气温增高 防 治 减少 SO 2 的排放，燃料脱硫 停止氟氯烃的生产和使用 减少化石燃料的使用；开发利用新能源；大力植树造林 　　此外，还应了解光化学烟雾主要是由氮氧化物、碳氢化合物等造成的，白色污染即聚乙烯 ( 或聚苯乙烯 ) 塑料的大量使用所造成的污染，赤潮是由含磷洗衣粉的大量使用及废水的任意排放造成的等等。 　　 二、中学常见的污染环境的气体及其防治 　　 SO 2 ：工业上用浓氨水吸收，实验室用 NaOH 溶液吸收。 　　 NO x ：用 NaOH 溶液吸收。 　　 H 2 S ：用 NaOH 溶液吸收。 　　 Cl 2 、 Br 2 、 HCl ：用碱液吸收， Cl 2 、 Br 2 还可用 Na 2 SO 3 溶液吸收。 　　 CO ：用燃烧的方法除去。 　　 三、原子经济和绿色化学 　　 1 ．原子经济：原子经济要求反应物的原子全部转化为目标产物，原子利用率达到 100% ，也就是说在化学反应过程中不产生任何废弃物。 　　化学反应的原子经济性好坏是用原子利用率来衡量的。 　　原子利用率＝ ×100% 　　其特点是： ① 最大限度地利用原料； 　　 ② 最大限度地减少废物排放。 　　 2 ．绿色化学 　　“绿色化学”研究的是对环境没有任何副作用的化学试剂、化学制品和化学工艺。其特点是： 　　 ① 开发绿色反应，将原子利用率提高到 100% ； 　　 ② 使用无毒无害的原料； 　　 ③ 选用无毒无害的催化剂； 　　 ④ 使用无毒无害的溶剂； 　　 ⑤ 发展“绿色工艺”； 　　 ⑥ 开发和生产绿色产品。 　　 [ 特别提醒 ] 　　无机反应中的化合反应和有机反应中的加成、加聚反应的原子利用率均为 100% 。 　　 典例导析 　　 知识点 1 ：与环境污染有关的常识 　　 例 1 　 环境污染已成为人类社会所面临的重大威胁，各种污染数不胜数。下列八个名词中与环境污染无关的是 ( 　　 ) 　　 ① 温室效应 ② 赤潮 　　 ③ 酸雨　 ④ 光化学污染 　　 ⑤ 臭氧层空洞　 ⑥ 水俣病 　　 ⑦ 潮汐　 ⑧ 大脖子病 　　 A ． ②③ B ． ⑦⑧ 　　 C ． ⑥⑦⑧ D ． ②⑤⑦ 　　 解析 　 温室效应：人类活动使空气中 CO 2 的含量大幅度提高，造成全球气候变暖，导致一些自然灾害。 　　赤潮和水华：大量含氮、磷肥料的生产和使用以及含磷洗涤剂产生的污水未经处理即进行排放，使海水、湖水中富含 N 、 P 等植物所需的营养物质，致使水体生态平衡被破坏，水中的含 O 2 量急剧减少，水生动植物大量死亡。此现象发生在淡水中称作 “ 水华 ” ，发生在海水中称作 “ 赤潮 ” 。 　　酸雨：空气中硫的氧化物和氮的氧化物随雨水降下而形成了酸雨。 　　光化学污染：氮的氧化物 (NO 、 NO 2 ) 在光照条件下与氧气发生一系列复杂反应，产生有毒烟雾。 　　臭氧层空洞：人类大量使用的制冷剂氟利昂及空气中的氮氧化物会破坏臭氧层，使臭氧层变稀薄或局部出现空洞，威胁生物的生命。 　　水俣病：含汞的工业废水污染水体，使鱼中毒，人食毒鱼后会造成人体汞中毒。此病发生于 1953 ～ 1956 年日本熊本县水俣市。 1973 年又爆发此病。 　　潮汐：一种自然现象。 　　大脖子病：人类由于摄取碘量太少而得的一种缺碘疾病。 　　 答案 　 B 　　 跟踪练习 1 　德国科学家利用卫星数据和先进的仪器，绘制了一幅地球上空二氧化氮的分布图。从图中可以看出欧洲和北美洲的一些大城市上空的二氧化氮密度很高。其主要原因是这些地区的 ( 　　 ) 　　 A ．硝酸工业发达 　　 B ．雷雨天气较多 　　 C ．机动车辆过多 　　 D ．燃料以煤炭为主 　　 答案 　 C 　　 知识点 2 ：绿色化学理念的考查 　　 例 2 　 在“绿色化学”工艺中，理想状态是反应中原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为 100% 。在用 CH 3 C≡CH 合成 CH 2 ＝ C(CH 3 )COOCH 3 的过程中，欲使原子利用率达到最高，在催化剂作用下还需要的其他反应物是 ( 　　 ) 　　 A ． CO 和 CH 3 OH B ． CO 2 和 H 2 O 　　 C ． H 2 和 CO 2 D ． CH 3 OH 和 H 2 　　 解析 　 比较反应前后原子的个数可知，生成物比反应物多 2 个 C 原子、 2 个 O 原子和 4 个 H 原子，答案 A 符合要求。其他如果能满足 C∶O∶H ＝ 1∶1∶2 的也符合要求，如 CO 和 H 2 等。 　　 答案 　 A 　　 跟踪练习 2 　在“绿色化学”工艺中，理想的状态是反应物中的原子全部转化为期望的最终产物，即原子利用率为 100% 。下列反应类型中能体现“原子经济性”原则的是 ( 　　 ) 　　 ① 置换反应 　　 ② 化合反应 　　 ③ 分解反应 　　 ④ 取代反应 　　 ⑤ 加成反应 　　 ⑥ 加聚反应 　　 A ． ①②⑤ 　　 B ． ②⑤⑥ 　　 C ． ③④ 　　 D ．只有 ⑥ 　　 答案 　 B 本 章 小 结 　　 知识整合 　　 一、化学与自然资源的分类 　　 二、金属矿物的开发利用 　　 三、海洋资源的开发利用 　　 四、化石燃料的综合利用 　　 高考体验 　　 1 ． ( 广东理基， 31) 下列说法不正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．苯和乙烯都能与 H 2 发生加成反应 　　 B ．蔗糖在人体内水解的产物只有葡萄糖 　　 C ．食醋中含有乙酸，乙酸可由乙醇氧化得到 　　 D ．煤可与水蒸气反应制成水煤气，水煤气的主要成分为 CO 和 H 2 　　 答案 　 B 　　 2 ． ( 广东， 2) 广东正在建设海洋强省。下列说法不正确的是 ( 　　 ) 　　 A ．从海带中提取碘单质的过程涉及氧化还原反应 　　 B ．往淡水中加入 NaCl 等配成人造海水，可用于海产品的长途运输 　　 C ．赤潮主要是由工农业生产和生活废水引起沿海水域的富营养化而造成的 　　 D ．海洋经济专属区的资源开发可获得 Fe 、 Co 、 K 、 Au 、 Mg 、 B 等金属 　　 答案 　 D 　　 3 ． ( 广东， 8) 广州将于 2010 年承办第 16 届亚运会。下列措施有利于节能减排、改善环境质量的有 ( 　　 ) 　　 ① 在大亚湾核电站已安全运行多年的基础上，广东将继续发展核电，以减少火力发电带来的二氧化硫和二氧化碳排放问题 　　 ② 积极推行“限塑令”，加快研发利用二氧化碳合成的聚碳酸酯类可降解塑料 　　 ③ 加速建设地铁、轻轨等轨道交通，促进珠三角城市一体化发展，减少汽车尾气排放 　　 ④ 发展低碳经济、循环经济，推广可利用太阳能、风能的城市照明系统 　　 ⑤ 使用生物酶降解生活废水中的有机物，使用填埋法处理未经分类的生活垃圾 　　 A ． ①②③④ B ． ①②⑤ 　 C ． ①②④⑤ D ． ③④⑤ 　　 答案 　 A 　　 4 ． ( 上海， 22) 实验室将 9 g 铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。发生铝热反应之后，所得固体中含金属单质为 18 g ，则该氧化物粉末可能是 ( 　　 ) 　　 A ． Fe 2 O 3 和 MnO 2 　　 B ． MnO 2 和 V 2 O 5 　　 C ． Cr 2 O 3 和 V 2 O 5 　　 D ． Fe 3 O 4 和 FeO 　　 答案 　 AD 　　 5 ． ( 天津理综， 9) 海水是巨大的资源宝库，在海水淡化及综合利用方面，天津市位居全国前列。从海水中提取食盐和溴的过程如下： 　　 　　 (1) 请列举海水淡化的两种方法： __________________ 、 ____________ 。 　　 (2) 将 NaCl 溶液进行电解，在电解槽中可直接得到的产品有 H 2 、 ___ 、 ___ 或 H 2 、 ___ 。 　　 (3) 步骤 Ⅰ 中已获得 Br 2 ，步骤 Ⅱ 中又将 Br 2 还原为 Br － ，其目的为 ________________________ 。 　　 (4) 步骤 Ⅱ 用 SO 2 水溶液吸收 Br 2 ，吸收率可达 95% ，有关反应的离子方程式为 ________________________________ ，由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是 __________________________________ 。 　　 (5) 某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料： Br 2 的沸点为 59 ℃, 微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后，绘制了如下装置简图： 　　 请你参与分析讨论： 　　 ① 图中仪器 B 的名称： ________________ 。 　　 ② 整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因为 ________________ 。 　　 ③ 实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件： ________________________________ 。 　　 ④C 中液体产物颜色为 ________ ，为除去该产物中仍残留的少量 Cl 2 ，可向其中加入 NaBr 溶液，充分反应后，再进行的分离操作是 ________________ 。 　　 答案 　 (1) 蒸馏法、电渗析法、离子交换法及其他合理答案中的任意两种 　　 (2)Cl 2 ； NaOH ； NaClO 　　 (3) 富集溴元素 　　 (4)Br 2 ＋ SO 2 ＋ 2H 2 O ＝ 4H ＋ ＋ SO 4 2 － ＋ 2Br － ；强酸对设备的严重腐蚀 　　 (5)① 冷凝管 　　 ②Br 2 腐蚀橡胶 　　 ③ 控制温度计 b 的温度，并收集 59 ℃ 时的馏分 　　 ④ 深红棕色；分液 ( 或蒸馏 )