学年高中化学 专题4 化学科学与人类文明 第一单元 化学是认识和创造物质的科学教学案 苏教版必修2Word文档格式.docx
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(1)19世纪
①以道尔顿原子论、分子结构和原子价键理论为中心内容的经典原子分子论。
②1869年,门捷列夫发现了元素周期律。
③质量作用定律的提出,奠定了化学反应的动力学基础。
④尿素的人工合成,彻底动摇了“生命力论”。
(2)20世纪
①化学家鲍林提出了氢键理论和蛋白质分子的螺旋结构模型,为DNA分子双螺旋结构模型的提出奠定了基础。
②扫描隧道显微镜的发展,实现了对原子或分子的操纵。
3.人类对酸碱认识的发展
(1)1883年,瑞典化学家阿伦尼乌斯创立电离学说,电解质电离时产生的阳离子全是H+的化合物是酸。
电解质电离时产生的阴离子全是OH-的化合物是碱。
(2)酸碱质子理论
凡能给出质子的物质都是酸。
凡能接受质子的物质都是碱。
若某物质既能给出质子又能接受质子,可称之为酸碱两性物质。
1.从石器、青铜器到铁器时代,金属的冶炼体现了人类文明的发展水平,下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限,之所以有先后,主要取决于( )
A.金属的化合价高低
B.金属的活动性强弱
C.金属的导电性强弱
D.金属在地壳中的含量多少
解析:
选B 活动性越小的金属,其化合态越易被还原,越易被冶炼成单质。
2.根据酸碱质子理论,下列说法不正确的是( )
A.所有的弱酸根都是碱
B.弱酸酸式根既是酸又是碱
C.一种物质不可能既是酸又是碱
D.氢氧根是碱
选C 弱酸的电离是可逆的,其逆反应就是弱酸根或酸式弱酸根与氢离子结合生成弱酸的反应,因为能够结合氢离子,所以它们都是碱,A选项正确;
同时,酸式弱酸根还可以进一步电离出氢离子,所以它又是酸,B选项正确;
既能给出质子又能接受质子的物质既是酸又是碱,故C选项错误;
OH-+H+H2O,D项正确。
化学是人类创造新物质的工具
1.电解技术的应用提高了食盐的利用价值
电解熔融氯化钠和氯化钠水溶液
电解熔融氯化钠
电解氯化钠水溶液
装置
存在离子
Na+、Cl-
Na+、Cl-、H+、OH-
电极反应
阴极:
2Na++2e-===2Na
阳极:
2Cl--2e-===Cl2↑
2H++2e-===H2↑
电解产物
Na、Cl2
H2、Cl2、NaOH
电解方程式
2NaCl(熔融)
2Na+Cl2↑
2NaOH+H2↑+Cl2↑
2.化学在粮食增产方面的巨大作用
(1)合成氨技术的改进
1909年哈伯发明了合成氨技术,施用氮肥使世界粮食产量增长近一倍。
合成氨的原理为N2+3H2
2NH3。
(2)研制杀虫剂
1944年后DDT被广泛用作杀虫剂,有效地控制了虫害,增加了粮食的产量。
但对环境危害大,已经被禁止使用。
目前人们正在研制高效、低残毒且能被生物降解的农药。
(3)光合作用原理的探索
植物的光合作用是地球上规模最大的化学反应,效率非常高。
若人们能弄清楚光合作用的原理,就可以使粮食生产出现重大变化。
3.新药物的合成
(1)阿司匹林的合成
1899年,科学家用化学方法合成了阿司匹林,其结构简式为
。
(2)1929年,弗莱明发现了一种蓝绿色霉菌叫青霉菌,它能产生一种抑制和杀死金黄色葡萄球菌的物质青霉素。
1.我国著名化工专家侯德榜在20世纪40年代所创立的“侯氏制碱法”誉满全球,其中的“碱”指的是( )
A.氢氧化钠 B.碳酸钠
C.碳酸氢钠D.碳酸钾
选B 此“碱”是由“纯碱”俗名而来,Na2CO3俗名纯碱,是盐类、非碱类。
2.如图为阳离子交换膜法(只允许阳离子通过)电解饱和食盐水原理示意图,下列说法正
确的是( )
A.从E口逸出的气体是Cl2
B.从D口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性
C.标准状况下每生成22.4LCl2,便产生1molNaOH
D.粗盐水中含Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO
等离子,精制时先加Na2CO3溶液
选B Na+向阴极区迁移,H+在阴极上发生还原反应产生H2,A项错误;
加入少量氢氧化钠增强导电性,B项正确;
根据电解方程式2NaCl+2H2O
2NaOH+Cl2↑+H2↑知,n(Cl2)=
=1mol,生成1molCl2必生成2molNaOH,C项错误;
精制食盐时,要先加入过量BaCl2溶液除去SO
,过量的BaCl2用Na2CO3溶液除去,若先加Na2CO3溶液,后加入BaCl2溶液,则过量的Ba2+不能除去,D项错误。
[三级训练·
节节过关]
1.化学在生产和生活中有重要的应用。
下列说法正确的是( )
A.电解饱和食盐水可冶炼金属钠
B.氧化钠可用于呼吸面具
C.铝热反应中的铝热剂是混合物
D.电解熔化AlCl3用于冶炼金属铝
选C A项,工业上用电解熔融NaCl的方法冶炼金属钠,错误;
B项,过氧化钠与CO2和水反应生成氧气,过氧化钠可用于呼吸面具,错误;
C项,铝粉和金属氧化物的混合物称为铝热剂,铝热剂是混合物,正确;
D项,工业上采用电解熔化Al2O3的方法冶炼铝,错误。
2.下列关于化学发展史上重大事件的描述不正确的是( )
A.19世纪初,阿伏加德罗提出了原子学说
B.1774年,法国科学家拉瓦锡通过实验证明空气是由O2和N2组成的
C.17世纪末,英国化学家波义耳又提出了酸、碱的定义
D.1869年,俄国化学家门捷列夫发现了元素周期律
选A 原子学说于19世纪,由道尔顿首先提出。
3.在冶金工业上,通常均不能用化学还原剂制得的金属组是( )
A.Na、K、Mg、Al B.Zn、Fe、Cu、Ag
C.Na、K、Zn、FeD.Mg、Al、Zn、Fe
选A 不能用化学还原剂制得的金属是一些非常活泼的金属。
如Na、K、Mg、Al等。
4.下列金属冶炼的反应原理,错误的是( )
A.2NaCl(熔融)通电,2Na+Cl2↑
B.MgO+H2△,Mg+H2O
C.Fe3O4+4CO
3Fe+4CO2
D.2HgO△,2Hg+O2↑
选B 冶炼金属镁采用电解法,即MgCl2(熔融)通电,Mg+Cl2↑。
5.工业上常用电解熔融氯化钠的方法制取金属钠和氯气,试回答下列问题:
(1)金属钠在________极上产生。
(2)写出产生Cl2的电极反应式:
___________________________________________。
(3)该反应________(填“是”或“不是”)离子反应,如果是,请写出该反应的离子方程式________________________________________________________________________
_______________________________________________________(如不是,则此空不填)。
(4)为何不采用电解食盐水来制取Na?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
离子反应发生的前提条件是电解质必须电离出自由移动的离子,氯化钠在熔融状态下能够电离出自由移动的Na+和Cl-,所以该反应是离子反应。
阳极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,阴极反应为2Na++2e-===2Na,总反应为2Na++2Cl-
2Na+Cl2↑。
由金属活动性顺序表知,H+的氧化性强于Na+,在NaCl溶液中存在H+,因此Na+不会参与反应。
答案:
(1)阴
(2)2Cl--2e-===Cl2↑
(3)是 2Na++2Cl-
(4)NaCl溶液中含有H+,H+氧化性强于Na+,因此Na+不会得电子生成Na
1.化学真正成为一门科学并较快发展,始于( )
A.舍勒发现氧气
B.质量守恒定律的发现
C.原子—分子论的问世
D.中国湿法冶金术的推广
选C 原子—分子论的建立才使人们对物质变化有了本质的认识。
2.金属冶炼的目的是( )
A.把金属化合物还原为金属单质
B.把金属单质变为氧化物
C.除去金属中的杂质
D.把电能转变为化学能
选A 金属冶炼的目的是将金属化合物还原为金属单质。
3.根据酸碱质子理论,下列物质既属于酸又属于碱的是( )
A.硫酸氢钠 B.氨气
C.乙醇D.水
选D 既属于酸又属于碱的物质,必须是既能电离出H+,又能接受H+。
4.“金属冶炼技术改变了世界”;
下列各项中“能用热分解法制得的金属”是( )
A.NaB.Mg
C.AgD.Fe
选C A项,Na的化学性质很活泼,常用电解法得到,错误;
B项,Mg常用电解法得到,错误;
C项,Ag的化学性质不活泼,常用热分解法得到,正确;
D项,Fe的化学性质较活泼,常用热还原法得到,错误。
5.金属锂是密度最小的金属,等质量的金属锂能释放出更多的电子,故常用来制造高能量电池。
已知锂的金属性介于钠和镁之间,则下列能冶炼出金属锂的方法是( )
A.电解法B.热还原法
C.热分解法D.铝热法
选A 锂的金属性介于钠、镁之间,应该与Na、Mg的冶炼方法相同。
6.下列各组物质中,均能使Fe2O3还原成单质铁的是( )
A.CO、O2、H2B.CO、CO2、C
C.CO2、H2O、O2D.Al、C、H2
选D Fe是化学性质较活泼的金属,用强还原剂(如Al、C、H2、CO等)在一定条件下都能把铁从其氧化物中还原出来。
7.下列化工生产原理正确的是( )
A.钢铁厂用热还原法冶炼铁
B.可以将钠加入到氯化镁饱和溶液中制取镁
C.用电解法冶炼铝时,原料是氯化铝
D.可用热还原法冶炼金属汞
选A 钠可以和氯化镁饱和溶液中的水反应,但不能将镁置换出来;
电解法冶炼铝所用的原料为氧化铝;
Hg是金属活动性顺序表中排在Cu之后的金属,应用热分解法冶炼。
8.NaCl是从海水中提取出来的一种重要物质,除食用外,它还是一种工业原料,下列以NaCl为原料的产品(或物质)是( )
①烧碱 ②纯碱 ③金属钠 ④氯气 ⑤盐酸
A.①②③④⑤ B.①②③④
C.①②③⑤D.①②④⑤
选A 从海水中得到的氯化钠,可作化工原料,工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2,并以它们为原料生产一系列化工产品,称为氯碱工业。
化学方程式分别为2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑,2NaCl(熔融)
2Na+Cl2↑,NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3+NH4Cl,2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O,Cl2+H2
2HCl。
9.冶炼金属常用以下几种方法:
①以C、CO或H2作还原剂
②以活泼金属Na、Mg等还原 ③利用铝热反应原理还原 ④电解法 ⑤热分解法。
把上述冶炼方法填入下列横线上(用序号填写)。
(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属________。
(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属________。
(3)Hg、Ag等不活泼金属________。
(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属________。
(5)K、Rb、Cs、Ti等金属通常还原方法是________。
中等活泼的金属用热还原法冶炼;
活泼金属用电解法冶炼;
不活泼金属用热分解法冶炼;
高熔点金属用铝热法冶炼。
(1)①
(2)④ (3)⑤ (4)③ (5)②
10.钛(Ti)因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注。
常温下,钛不和非金属、强酸反应;
红热时,却可与常见的非金属单质反应。
钛是航空、军工、电力等方面的必需原料。
地壳中含钛矿石之一称金红石(TiO2),目前大规模生产钛的方法是:
第一步:
金红石、炭粉混合,在高温条件下通入Cl2制得TiCl4和一种可燃性气体,该反应的化学方程式是_______________________________________________________
该反应的还原剂是_______________________________________________________。
第二步:
在氩气的气氛中,用过量的镁在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛。
(1)此反应的化学方程式是___________________________________________________。
(2)简述由上述所得产物中获取金属钛的步骤____________________________________
TiO2(金红石)与炭粉及Cl2在高温下反应生成TiCl4及可燃性气体,由元素守恒判断该可燃性气体为CO;
TiCl4与镁在加热条件下可以制得钛,反应的化学方程式为TiCl4+2Mg△,2MgCl2+Ti。
由于加入的Mg过量故得到的是Mg和Ti的混合物,根据信息,Ti与强酸(如盐酸)不反应,而Mg与盐酸反应,故可用盐酸除去Ti中的Mg。
TiO2+2C+2Cl2高温,TiCl4+2CO 炭粉
(1)TiCl4+2Mg△,Ti+2MgCl2
(2)加入足量盐酸,除去过量金属镁,过滤,并用蒸馏水洗涤固体得金属钛
1.人类使用材料的增多和变化,标志着人类文明的进步。
下列材料与化学制备无关的是( )
A.石器 B.青铜器
C.铁器D.高分子材料
选A 只有石器不需经过化学过程而能直接用原始材料雕琢加工。
2.钠多以资源丰富的NaCl为原料来制备,下列方法中能够制备出金属钠的是( )
A.加热NaCl晶体
B.用金属钾置换出NaCl溶液中Na+
C.电解NaCl溶液
D.电解熔融的NaCl
选D 电解熔融的NaCl可以获得金属Na;
而电解NaCl溶液得到的是氯气、氢气和氢氧化钠。
3.根据电离理论,下列物质不属于酸的是( )
A.硫酸B.磷酸二氢钠
C.乙酸D.水
选B 电离理论指电离时所生成的阳离子全部是H+的化合物才是酸。
4.金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的运用。
下列关于金属的一些说法不正确的是( )
A.合金的性质与其成分金属的性质不完全相同
B.工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的
C.金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子
D.越活泼的金属越难冶炼
选B A项,合金的熔点比它成分金属的熔点都低,正确;
B项,电解熔融的氧化铝制得铝,熔融的氯化铝不电离不导电,不能制得铝,错误;
C项,金属元素在化合物中均显正价,变成金属原子需获得电子,正确;
越活泼的金属,金属阳离子越难得到电子被还原,故越难冶炼,D正确。
5.下列化工生产原理错误的是( )
①可以电解熔融的氯化钠来制取金属钠;
②可以将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁;
③用电解法冶炼铝时,原料是氯化铝;
④高炉炼铁的反应是放热的,故无需加热
A.②③ B.①③
C.①②③D.②③④
选D 钠特别活泼,投入MgCl2溶液时先与水反应生成NaOH和H2,接着生成Mg(OH)2沉淀,②错误;
冶炼铝使用的是Al2O3,③错误;
高炉炼铁中所发生的反应是放热反应,但是仍需要高温条件,④错误。
6.下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是( )
选项
冶炼原理
方法
A
2HgO
2Hg+O2↑
热分解法
B
2Al2O3(熔融)
4Al+3O2↑
电解法
C
Cu2S+O2
2Cu+SO2
D
Fe2O3+2Al
2Fe+Al2O3
热还原法
选C 活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼,中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法冶炼,不活泼金属Hg、Ag利用热分解法冶炼,故A、B、D正确,C错误。
7.工业上由含钒、铬和锰的矿物冶炼难熔的金属钒、铬和锰,通常采用的方法是( )
A.碳还原法
B.铝热法还原
C.直接加热法
D.盐的水溶液与活泼金属置换法
选B 工业上用铝热法冶炼活泼性比Al差的、熔点较高的金属,如钒、铬、
锰等。
8.在熔融状态下,Na与KCl存在可逆反应:
Na+KClNaCl+K,通过调整温度,可利用金属Na来制取K。
物质
K
Na
KCl
NaCl
熔点/℃
63.6
97.8
770
801
沸点/℃
774
883
1500
1413
根据上表的熔点和沸点,确定由Na与KCl反应制取K的合适温度为( )
A.770℃B.801℃
C.850℃D.770~801℃
选C 要从上述可逆的置换反应中制取K,主要是利用K的沸点比Na的低而控制温度使K汽化。
其余三种物质均为液体,便于生成的K蒸气不断逸出,使反应向生成K的方向进行而制得K。
在801~883℃合理。
9.食盐是一种与人类生活最密切的物质之一。
以食盐为原料可以制取金属钠、氯气、氢气、烧碱等宝贵的化学用品和化工原料。
(1)写出工业制备金属钠的化学方程式:
________________________________________。
(2)电解____________可制得烧碱、氢气和氯气,这称为__________工业。
写出该工业的电极方程式及总化学方程式:
__________________;
____________________;
总反应式:
________________________________________________________。
(3)我国著名的化工专家侯德榜发明的“联合制碱”法也是以食盐为基础原料的,该方法首先向饱和食盐水中先通入NH3,再通入CO2气体,析出NaHCO3晶体,化学方程式为________________________________________________________________________;
将析出的NaHCO3晶体灼烧即得纯碱,化学方程式为
电解熔融的NaCl可得Na和Cl2,电解饱和NaCl溶液可得Cl2、H2和NaOH,向饱和NaCl的氨水溶液中通入CO2,可析出NaHCO3晶体,过滤后加热NaHCO3可得纯碱。
(1)2NaCl(熔融)
(2)饱和食盐水 氯碱 2Cl--2e-===Cl2↑
2H++2e-===H2↑
(3)NaCl+CO2+NH3+H2O===NH4Cl+NaHCO3↓
2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O
10.工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下图所示:
(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的______吸收。
a.浓硫酸 b.稀硝酸
c.NaOH溶液d.氨水
(2)稀硫酸浸泡熔渣B,取少量所得溶液,滴加KSCN溶液后呈血红色,说明溶液中存在________(填离子符号),检验溶液中还存在Fe2+的方法是________(注明试剂、现象)。
(3)由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为_______________________________________
(1)气体A中的大气污染物为SO2,可以用NaOH溶液、氨水吸收。
(2)滴加KSCN溶液后呈血红色,说明溶液中存在Fe3+,检验溶液中还存在Fe2+时,可以利用Fe2+的还原性,加入酸性KMnO4溶液,溶液紫色褪去。
(3)图示中可利用铝热反应由泡铜冶炼粗铜。
(1)cd
(2)Fe3+ 取少量溶液,滴加酸性KMnO4溶液,溶液紫色褪去
(3)3Cu2O+2Al
Al2O3+6Cu