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课件省公开课一等奖新名师优质课获奖.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,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科学,1/49,1.,能用化学发展史说明并体会人类对物质及其改变认识是逐步发展和深入。,2.,了解化学科学在人类认识物质世界方面主要作用。,3.,了解化学在合成新物质、提升人类生活质量方面主要作用。,4.,了解金属活动性与金属冶炼方法联络，知道金属冶炼本质。,2/49,一、化学是打开物质世界钥匙,1.,金属冶炼：,(1),金属使用发展历程：,金属活动性次序,3/49,(2),金属冶炼：,活动性,4/49,2.,化学科学理论建立与发展：,(1)19,世纪时化学科学理论：,以,_,、分子结构和原子价键理论为中心内容,经典原子分子论建立。,1869,年门捷列夫发觉了,_,。,_,提出奠定了化学反应动力基础。,尿素,合成，彻底动摇了“生命力论”。,道尔顿原子论,元素周期律,质量作用定律,5/49,(2)20,世纪时化学科学理论：,化学家,_,提出了,_,理论和,_,分子螺旋结构模,型，为,DNA,分子双螺旋结构模型提出奠定了基础。,扫描隧道显微镜发展，实现了对,_,操纵。,鲍林,氢键,蛋白质,原子或分子,6/49,3.,人类对酸碱认识发展：,(1),阿伦尼乌斯电离学说：,酸：电解质电离产生阳离子全部是,_,化合物，如,HCl,、,H,2,SO,4,等。,碱：电解质电离产生阴离子全部是,_,化合,物，如,NaOH,等。,氢离子,氢氧根离子,7/49,(2),酸碱质子理论：,酸：能,_,质子物质，如,HNO,3,、,CH,3,COOH,等。,碱：能,_,质子物质，如,OH,-,、,CH,3,COO,-,等。,酸碱两性物质：既能,_,又能,_,物质，,如,H,2,O,、等。,举例：,给出,接收,给出质子,接收质子,8/49,二、化学是人类创造新物质工具,1.,惰性电极电解熔融,NaCl,与电解,NaCl,水溶液比较：,电解熔融,NaCl,电解,NaCl,水溶液,存在,离子,Na,+,、,Cl,-,Na,+,、,Cl,-,、,OH,-,、,H,+,电极反应式,阳极：,_,阴极：,_,阳极：,_,阴极：,_,电解,产物,Na,、,Cl,2,H,2,、,Cl,2,、,NaOH,电解方程式,_,_ _,2Cl,-,-2e,-,=Cl,2,Na,+,+e,-,=Na,2Cl,-,-2e,-,=Cl,2,2H,+,+2e,-,=H,2,通电,=,2NaCl(,熔融,)2Na+Cl,2,通电,=,2NaCl+2H,2,O,H,2,+Cl,2,+2NaOH,9/49,2.,合成氨：,(1),反应原理：,_,。,(2),合成氨技术对人类贡献：,_,等人于,20,世纪初创造合,成氨技术，使世界粮食产量增加近一倍。,3.,合成农药：,(1)DDT,：残留毒性，对环境危害大。,(2),发展方向：研制,_,农药。,4.,合成医药：抗生素和新药品合成，提升了人类控制和治疗,疾病能力。,哈伯,高效、低残毒、能够被生物降解,催化剂,高温、高压,N,2,+3H,2,2NH,3,10/49,【,思索辨析,】,1.,判断正误：,(1),化合态金属元素被还原时，一定得到对应金属单质。,(,),分析：,变价金属元素化合物被还原时，可能得到低价态金属,元素化合物，如,2FeCl,3,+Fe=3FeCl,2,。,11/49,(2),金属冶炼过程中，被冶炼金属既可被氧化，也可被还,原。,(),分析：,金属冶炼原理是利用氧化还原反应，把金属矿物中,金属阳离子还原成金属单质，所以，金属冶炼过程中，被冶炼,金属只能被还原。,12/49,(3),据酸碱质子理论知,(NH,4,),2,CO,3,是酸碱两性物质。,(),分析：,在,(NH,4,),2,CO,3,中，能够给出质子变成,NH,3,，,能接收质子形成,H,2,CO,3,，属于酸碱两性物质。,13/49,(4),化学真正成为一门科学并较快发展，始于质量守恒定律,发觉。,(),分析：,原子,分子论问世使化学真正成为一门科学并较快发展。,14/49,2.,问题思索：,(1),铜钱在历史上曾经是一个广泛流通货币。试从物理性质和化学性质角度分析为何铜惯用于制造货币,(,铜熔点是,1183.4,，铁熔点是,1 534.8)?,分析：,铜化学性质比较稳定，不易被腐蚀,;,铜熔点比较低，轻易冶炼铸造成型。,15/49,(2),在金属中，铝元素在地壳中含量居第一位，为何铝发觉和使用比铜和铁要晚得多,?,分析：,金属发觉和使用与金属活泼性亲密相关，金属越活泼，其对应金属阳离子得到电子能力越弱，冶炼难度越大。铝是一个非常活泼金属，用普通还原剂极难将其还原，工业上采取最强有力氧化还原伎俩,电解法进行冶炼，而铜和铁用普通还原剂就能够到达目标，所以铝发觉和使用比铜和铁要晚得多。,16/49,(3),合成氨技术应用十分广泛，工业上生产硝酸是怎样利用合,成氨技术,?,发生一系列反应是什么,?,分析：,工业上生产硝酸路径是：,N,2,NH,3,NO,NO,2,HNO,3,。发生一系列反应是：,N,2,+3H,2,2NH,3,;,4NH,3,+5O,2,4NO+6H,2,O;,2NO+O,2,=2NO,2,;,3NO,2,+H,2,O=2HNO,3,+NO,。,O,2,N,2,O,2,H,2,O,高温、高压,催化剂,Pt,=,17/49,【,知识链接,】,尿素,人体或其它哺乳动物中含氮物质代谢主要最终产物。,1828,年，德国化学家维勒首次使用无机物质人工合成了尿素。尿素合成揭开了人工合成有机物序幕。由此，证实了生命力论,(,认为无机物与有机物有根本性差异，无机物无法变成有机物，有机化合物只能由生物细胞在一个特殊力量,生命力作用下产生，人工合成是不可能,),错误。,18/49,DDT,又叫滴滴涕，化学名为双对氯苯基三氯乙烷，化学式,(ClC,6,H,4,),2,CH(CCl,3,),。为白色晶体，不溶于水，溶于煤油，可制成乳剂，是有效杀虫剂。为,20,世纪上半叶预防农业病虫害，减轻疟疾伤寒等蚊蝇传输疾病危害起到了很大作用。但因为其对环境污染过于严重，当前很多国家和地域已经禁止使用。,19/49,金属常见冶炼方法,1.,金属冶炼原理：,金属冶炼实质是依据氧化还原反应原理，使金属化合物中,金属阳离子得到电子被还原为金属单质，即：,M,n+,+ne,-,=M,。,2.,金属活泼性与冶炼方法关系：,20/49,3.,金属冶炼四种方法：,21/49,冶炼,方法,主要原理,举例,电,解,法,用电解熔融金属化合物方法将金属元素还原出来,2NaCl(,熔融,),2Na+Cl,2,MgCl,2,(,熔融,),Mg+Cl,2,热还,原法,高温下利用,C,、,CO,、,H,2,、,Al,等还原剂将金属元素从化合物中还原出来,H,2,+CuO Cu+H,2,O,3CO+Fe,2,O,3,2Fe+3CO,2,2Al+Cr,2,O,3,Al,2,O,3,+2Cr,通电,=,通电,=,=,高温,=,高温,=,22/49,冶炼方法,主要原理,举例,热分解法,一些不活泼金属离子取得电子能力较强，用加热分解其化合物方法能够得到金属单质,2HgO 2Hg+O,2,2Ag,2,O 4Ag+O,2,物理,分离法,直接将金属中杂质分离除去,Au,、,Pt,=,=,23/49,【,知识备选,】,金属冶炼三个步骤及目标,步骤,目,矿石,富集,除去杂质、提升矿石中有效成份含量,冶炼,用适当还原剂把矿石中化合态金属还原，得到粗金属单质,精炼,加入试剂除杂或电解精炼，得到纯金属,24/49,【学而后思】,(1)单质铁能够用以下两种方法进行冶炼：,Fe,2,O,3,+3CO,2Fe+3CO,2,，,Fe,2,O,3,+2Al,2Fe+Al,2,O,3,，,哪种方法更加好,?,提醒：,方法更加好一些。用铝冶炼成本高，所以最好用廉价,CO,做还原剂。,高温,=,高温,=,25/49,(2),已知电解熔融,NaCl,可得到,Na,和,Cl,2,，那么电解,AlCl,3,也可得到,Al,和,Cl,2,，这种说法正确吗,?,试说明理由。,提醒：,不正确。因为,AlCl,3,是共价化合物，不能导电。普通工业上采取电解熔融,Al,2,O,3,方法冶炼金属铝。,26/49,类型,金属冶炼方法,【,典例,】,氧化还原反应广泛应用于金属冶炼，以下说法不正确是,(,),A.,电解熔融氯化钠制取金属钠反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化,B.,湿法炼铜与火法炼铜反应中，铜元素都发生还原反应,C.,用磁铁矿炼铁反应中，,1 mol Fe,3,O,4,被,CO,还原成,Fe,，转移,9 mol,电子,D.,铝热法还原铁反应中，放出热量能使铁熔化,27/49,【,解题指南,】,解答本题要注意以下,3,点：,(1),得电子元素被还原，发生还原反应,;,失电子元素被氧化，发生氧化反应。,(2)Fe,3,O,4,中铁整体显,+8,价，据此能够列出,Fe,3,O,4,和转移电子之间关系。,(3),铝热反应放出大量热，得到熔融金属单质。,28/49,【,解析,】,选,C,。电解熔融氯化钠制取金属钠反应中，钠离子,得电子生成单质钠被还原，发生还原反应,;,氯离子失电子生成,氯气单质被氧化，发生氧化反应，故,A,正确,;,在湿法炼铜与火法,炼铜反应中，铜元素得电子生成铜单质，所以都发生还原反,应，故,B,正确,;Fe,3,O,4,+4CO,3Fe+4CO,2,，转移电子数为,8e,-,，即,Fe,3,O,4,8e,-,，,n(e,-,)=8n(Fe,3,O,4,)=81 mol=8 mol,，所以还原,1 mol Fe,3,O,4,转移电子,8 mol,，故,C,错误,;,铝热法还原铁反应中，放出热量能使铁熔化，但很快会凝固，故,D,正确。,=,29/49,【,名师点评,】,讲解本题时应注意以下两点：,(1),复习巩固氧化还原反应相关知识，从氧化还原反应角度认识金属冶炼本质。,(2),补充完善判断金属活泼性常见方法，使学生形成完整知识体系。,30/49,【,误区警示,】,金属冶炼与氧化还原反应原理关系,(1),只能说从绝大多数矿物中提炼以化合物形式存在金属基本原理是氧化还原反应,(,实际情况很复杂，比如炼铁还有除硫、除磷、造渣等很多反应同时发生,),，如,Au,、,Pt,等金属富集采取是物理分离法。,(2),是氧化还原反应不一定都需要加还原剂，比如铝、镁等活泼金属冶炼、不能用加还原剂方法使它们从化合物中分离出来，只能用电解方法,;,汞提炼可采取热分解氧化物、蒸馏方法冶炼。,(3),金属由化合态变成游离态，是被还原，发生是还原反应。,31/49,【,变式训练,】,冶炼金属普通有以下,4,种方法：,焦炭法,;,水煤气,(,或氢气、一氧化碳,),法,;,活泼金属置换法,;,电解法。这,4,种方法在工业上都有应用。古代有：,.,火烧孔雀石炼铜,;,.,湿法炼铜。当代有：,.,铝热法炼铬,;.,从光卤石,(MgCl,2,6H,2,O),中炼镁。对它们冶炼方法分类，不正确是,(,),A.,，,B.,，,C.,，,D.,，,32/49,【解析】,选B。金属冶炼方法选择与金属在自然界中存在,状态、金属活动性等相关，需要在了解基础上加以记忆。,、发生反应分别是：,.Cu,2,(OH),2,CO,3,2CuO+CO,2,+H,2,O,C+2CuO,2Cu+CO,2,.Fe+CuSO,4,=FeSO,4,+Cu,.2Al+Cr,2,O,3,Al,2,O,3,+2Cr,.,先从光卤石中提取,MgCl,2,，再电解熔融,MgCl,2,：,MgCl,2,(,熔融,),Mg+Cl,2,。,则,属于方法，,属于方法，,属于方法，,属于方法,。综上分析，B选项不正确。,=,=,高温,=,通电,=,33/49,【,变式备选,】,不太活泼金属元素硝酸盐在受热分解时金属元素将转变为其氧化物或单质。在通风橱中给盛有少许硝酸汞固体试管加热，最终试管中,(,),A.,留下银白色液体,B.,留下少许白色硝酸汞固体,C.,留下红色氧化汞固体,D.,无剩下物,34/49,【,解析,】,选,D,。依据题意，硝酸汞受热会发生分解反应，首先生成氧化物,(,即,HgO),和其它气体，,HgO,不稳定，加热时继续分解，又得到金属,Hg,。,Hg,在常温下为液体，受热时一定会挥发，所以最终试管中无剩下物。,35/49,1.以下说法正确是(),A.我国流通硬币材质是金属单质,B.全部不锈钢都只含有金属元素,C.商代司母戊鼎是纯铜打造而成,D.镁合金硬度和强度均高于纯镁,【解析】,选D。我国流通硬币材质是合金;不锈钢是合金，含碳;商代司母戊鼎是铜合金;普通，合金比各成份金属硬度、强度等物理性能愈加优良，故D正确。,36/49,2.,金属钛能够经过以下反应冶炼：,TiCl,4,+4Na 4NaCl+Ti,，以下说法正确是,(,),A.,该反应说明钠是强氧化剂，可用于冶炼金属,B.,该反应条件是,TiCl,4,在熔融状态或水溶液中,C.Ti,是氧化产物,D.NaCl,是氧化产物,700,800,=,37/49,【,解析,】,选,D,。由反应方程可知，是利用,Na,还原性比钛强，用热还原法来冶炼金属,Ti,。钠应为强还原剂，,A,项错误,;,钠会与水反应，故反应条件应是,TiCl,4,在熔融状态，,B,项错误,;Ti,化合价由,+4,降为,0,，,Ti,应为还原产物，,C,项错误,;,钠元素由,0,价升高至,+1,价，化合价升高，被氧化，应为氧化产物，,D,项正确。,38/49,3.,以下事实得出结论错误是,(,),A.,维勒用无机物合成了尿素，突破了无机物与有机物界限,B.,门捷列夫在前人基础上发觉了元素周期律，表明科学研究既要继承又要创新,C.C,60,是英国和美国化学家共同发觉，表达了国际科技合作主要性,D.,科恩和波普尔因理论化学方面贡献获诺贝尔化学奖，意味着化学已成为以理论研究为主学科,39/49,【解析】,选D。化学是一门以试验为基础学科，有结论能够经过化学试验来验证，不过更要重视以化学试验为切入点来进行试验，由感性认识上升到理性认识，逐步形成理论体系，因而化学科学研究应该是理论和实践结合。,40/49,4.(双选)以下叙述错误是(),A.炼铁时，还原剂CO将铁从铁矿中还原出来,B.活泼金属Na只能用电解法冶炼制出,C.汞冶炼只能用还原剂法,D.铝冶炼用还原剂法,【解析】,选C、D。多数金属冶炼用热还原法如Fe、W、Cr等;有些不活泼金属用热分解法就可制得如Hg、Ag等，故C错;活泼金属K、Na、Ca、Al等用电解法冶炼，故D错。,41/49,5.依据阿伦尼乌斯酸碱理论，以下物质属于酸是(),A.HCl B.NaHCO,3,C.NaHSO,4,D.NaHS,【解析】,选A。四种物质电离方程式分别是HCl=H,+,+Cl,-,、,NaHCO,3,=Na,+,+、,NaHSO,4,=Na,+,+H,+,+、,NaHS=Na,+,+HS,-,，依据阿伦尼乌斯酸碱理论，电离出来阳离子全部是H,+,电解质才是酸，故只有HCl符合题意。,42/49,6.,金属冶炼与处理常包括氧化还原反应。,(1),由以下物质冶炼对应金属时采取电解法是,。,a.Fe,2,O,3,b.NaCl,c.Cu,2,S,d.Al,2,O,3,(2),辉铜矿,(Cu,2,S),可发生反应,2Cu,2,S+2H,2,SO,4,+5O,2,=4CuSO,4,+,2H,2,O,，该反应还原剂是,，当,1 mol O,2,发生反应时，还原剂所失电子物质量为,mol,。,43/49,【解析】,(1)NaCl与Al,2,O,3,冶炼需要用电解法，Fe,2,O,3,与Cu,2,S能够用热还原法，所认为b、d。,(2)在该反应中，铜元素化合价由+1升高到+2，硫元素由-2升,高到+6，Cu,2,S做还原剂，当有1 mol O,2,参加反应转移电子为4 mol。,答案：,(1)b、d (2)Cu,2,S4,44/49,铝热反应产物试验探究,已知铝和一些金属氧化物在高温下发生猛烈氧化还原反应叫铝热反应，普通用于金属大面积焊接和冶炼难熔金属。,如图是铝热反应试验装置图，该反应化学方程式为,2Al+Fe,2,O,3,2Fe+Al,2,O,3,。,高温,=,45/49,关于“铝热反应”现象有这么描述：“反应放出大量,热，并发出刺眼光芒。”“纸漏斗下部被烧穿，有熔融物落入沙中。”,探究以下问题：,(1)已知，Al、Fe,2,O,3,、Al,2,O,3,、Fe熔点、沸点数据以下：,物质,Al,Fe,2,O,3,Al,2,O,3,Fe,熔点,(),660,1462,2054,1535,沸点,(),2467,2980,2750,46/49,据此有同学推测，铝热反应所得到熔融物应是铁铝合金，该同学推测是否合理,?,请说明理由。,提醒：,合理。因为,Fe,熔点比,Al,熔点高，但比,Al,沸点低，即铁熔化时，,Al,已熔化但并没有气化，所以,Fe,、,Al,熔合在一起形成铁铝合金。,47/49,(2),试验室欲在常温下溶解此熔融物，能否选取稀硫酸,?,能否选取浓硫酸或,NaOH,溶液,?,请说明理由。,提醒：,能选择稀硫酸，因为稀硫酸能完全溶解此熔融物，而且不会造成环境污染,;,不能选择浓硫酸或,NaOH,溶液，因为浓硫酸会使,Fe,、,Al,钝化，,NaOH,溶液不能溶解单质铁。,48/49,(3)请设计一个简单试验方案，证实所得块状熔融物中是否含有金属铝。,提醒：,取适量样品置于试管中，加入NaOH溶液，若有气泡产生，证实熔融物中存在金属铝;若不产生气泡，则证实熔融物中不存在金属铝。,49/49,