化学选修2《化学与技术》全册精编教案.docx
《化学选修2《化学与技术》全册精编教案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学选修2《化学与技术》全册精编教案.docx（61页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
化学选修2《化学与技术》全册精编教案
化学选修2《化学与技术》全册精编教案
专题一多样化的水处理技术
〔课程标准要求〕
１、知道化学在水处理中的应用
２、了解海水的综合利用，认识化学发展对自然资源利用的作用
〔教学内容增减建议〕增加污水处理中电化学处理、从海水中提取镁，掌握明矾净水的原理、水的消毒原理，富营养化的化学原理，大量内容阅读了解
[课时安排]
第一单元２课时，第二单元３课时,复习１课时，习题１课时，共７课时
第一单元水的净化与污水处理（第一课时）
〔知识回顾〕
2.写出FeCl3AlCl3的水解方程式，思考如何得到氢氧化铝和氢氧化铁胶体。
3.写出制备漂白粉的化学方程式，思考漂白粉消毒的原理是什么？
知识学习：
2.阅读表１－１找出你认为有毒、应当除去的微粒。
你能利用所学的知识对这些有害物质进行处理吗？
3.明矾净水主要处理的水中哪些微粒？
原理是什么？
4.澄清的水是干净的水吗？
九寨沟的水折射出漂亮的蓝色？
是良好的饮用水吗？
你认为需要怎样的处理？
氯水的消毒原理是什么？
5.结合图1-3完成课后P8的习题3，体会自来水厂净化天然水的设计意图，写出相关的方程式。
6.自来水能直接饮用吗？
理由是什么？
习题巩固：
2.在净水过程中用到混凝剂，其中可以作为混凝剂使用的是
A、偏铝酸钠B、氧化铝C、氯化铝D、明矾
3.下列广告用语在科学上没有错误的是
A.这种饮料中不含任何化学物质B.这种蒸馏水绝对纯净，其中不含任何离子
C.这种口服液含丰富的氮、磷、锌等微量元素D.没有水就没有生命
4.下列过程中，不涉及化学变化的是
A.甘油加水作护肤剂B.用明矾净水
C.烹鱼时加入少量的料酒和食醋可减少腥味，增加香味
D.烧菜用过的铁锅，经放置常出现红棕色斑迹
5.长时间烧沸的天然水不宜喝的主要原因是
A.水中的氧气少了B.水中的亚硝酸盐浓度大了
C.水中的钙镁离子多了D.水中的二氧化碳多了
6.目前，科学家致力于研制高效、安全、无毒的饮用水消毒剂。
（1）近年来，某些自来水厂在用液氯进行处理的同时还加入少量液氨，其反应的化学方程为：
NH3+HClO===H2O+NH2Cl（一氯氨）。
NH2Cl较HClO稳定，加液氨能延长液氯杀菌时间的原因是：
_____________________________。
（2）科研人员发现在氯消毒的饮用水中，含有微量对人体有潜在危害作用的含氯化合物。
世界环保联盟即将全面禁止在自来水中加氯气，推广采用光谱性高效杀菌消毒剂二氧化氯（ClO2，黄绿色气体）。
目前欧洲和我国主要采用Kesting法（原料为氯酸钠和盐酸）制ClO2，该法的缺点是同时产生Cl2（占ClO2体积的一半），使产物纯度低。
①试写出该法制ClO2的化学反应方程式：
_____________________________。
②Cl2和ClO2都是通过氧化作用而杀菌消毒，试计算在等质量时，ClO2的氧化能力是Cl2的多少倍。
二、污水处理：
1.阅读本节调查研究思考水体富营养化是如何产生的？
你认为该污染主要由表中哪些因素导致？
2.DO和BOD的含义是什么？
BOD5的含义是什么？
为什么BOD5高，河水就会出现恶臭？
3.你了解的处理污水的方法有哪些？
该方法主要用于处理怎样的污水？
习题巩固：
3.国际上提出了“预防污染”这一新概念，绿色化学是“预防污染”的基本手段，下列各项中属于绿色化学的是
A、处理废弃物B、治理污染点C、减少有毒物D、杜绝污染源
4.新华社报道：
我国太湖因蓝藻疯狂繁殖而造成水质的严重污染。
7
（1）蓝藻的疯狂生长说明湖水中哪些元素超标
（2）蓝藻的疯长会如何破坏生态平衡？
（3）已知洗衣粉的成分为（Na5P3O10），三聚磷酸钠，已知三聚磷酸是三个H3PO4分子脱2分子水形成的，写出H3PO4、三聚磷酸的结构式。
（4）青岛市政府规定从今年禁止磷洗衣粉使用，而把其中的Na5P3O10用Na2SiO3代替，写出其软化硬水时离子方程式。
23.工厂为了除含Cr2O72-离子的酸性废水，采用以下处理方法：
以铁作为电极进行电解鼓入空气，经过一段时间后，使废水中的含铬（有毒）量降到可排放的标准，其原理是：
①将Cr2O72-离子还原为可溶性三价铬离子。
②电解除铬过程中，使溶液的PH不断升高，使工业废水由酸性变为碱性，再把三价铬离子变成不溶性氢氧化物除去。
根据上述内容回答下列问题：
（1）用铁作电极电解时，电极反应式为：
阳极 ，阴极 。
（2）在水溶液中将Cr2O72-离子还原成Cr3+的还原剂是溶液中的 离子，此氧化还原反应的离子方程式是 。
（3）在处理废水中使溶液的PH不断升高，由酸性转变碱性是通过 和 途径来实现的。
（4）将Cr3+转变成不溶性氢氧化物的离子反应式为 ，同时还有 生成
24.在自然净化中要把有机污染物自发地转变为简单的无机物质，需要水中含有一定的氧气，使有机物（C，H，O）+O2→CO2+H2O。
1L水中含有的有机物质转变为无机物所需要的氧的量称为生化需氧量（BOD），用g·L-1为单位表示。
如果水中的氧气比BOD少，水就发臭，鱼和其他淡水生物就不能生存。
若某地区一条河水中含有机物10ppm（即质量分数为百万分之十），此有机物分子式用C6H10O5表示，而在正常大气条件下，氧气在水中的溶解量是0.0092g·L-1。
（1）写出有机物在有氧条件下转化为无机物的化学方程式。
（2）这条河水的BOD是多少？
河水中的鱼类能否维持生命？
25.河道旁有甲乙两工厂，它们排放的工业废水中共含K+、Ag+、Fe3+、Cl-、OH-、NO3-六种离子。
（1）甲厂的废水明显呈碱性，故甲厂废水中所含三种离子是 、 、 。
（2）乙厂的废水中含有另外三种离子，如果加一定量（活性炭、FeSO4、铁粉）可以回收其中的金属。
（3）另一种设想是将甲厂和乙厂的废水按适当比例混合，可以使废水中的 转化为沉淀，经过滤后的废水主要含 ，可用来_______。
第二单元硬水软化与海水淡化（第２、３课时）
〔知识回顾〕
如何测定溶液的PH？
什么是渗析,渗析的原理是什么？
〔知识学习〕
一、水的硬度
1.水的硬度是由什么引起的？
如何定义水的硬度？
2.硬水与软水如何划分？
何为暂时硬度？
何为永久硬度？
请用化学方程式表示
3.硬水与软水如何定性用实验区分？
暂时硬水的危害有哪些？
4.硬水软化的方法有哪些？
请尝试用药剂软化法处理硬水，体会加入药剂的量的控制
5.离子交换法的化学原理是什么？
请用化学反应方程式表示，利用磺化酶法处理硬水，硬水的成分有何变化？
如何使磺化酶再生，利用氢型阳离子交换树脂进行交换，溶液的PH如何变化？
连用氢型阳离子交换树脂和氢氧根型阴离子交换树脂可以得到蒸馏水，在运用时要注意的问题是什么？
习题巩固：
5.检验水是否为硬水的简便方法是
A:
加入BaCl2溶液，看是否有沉淀生成B:
将水加热煮沸，看是否有沉淀生成
C:
加入NaOH溶液，看是否有沉淀生成D:
加入少量肥皂水，看是否有沉淀生成
6.暂时硬水和永久硬水的主要区别在于
A:
含Ca2+、Mg2+的多少 B:
含Cl-、SO42-的多少
C:
含HCO3-还是SO42-、Cl- D:
含HCO3-的多少
7.水壶里水垢的主要成分是
A:
CaCO3、Ca（OH）2 B:
Ca（OH）2、Mg（OH）2
C:
CaCO3、MgCO3 D:
CaCO3、Mg（OH）2
8.有关离子交换法使硬水软化的下列叙述中，正确的是
A:
磺化煤能降低水中Ca2+，Mg2+，SO42-和Cl-离子浓度；
B:
经磺化煤软化处理后的水中[Na+]增大；
C:
磺化煤使硬水软化及磺化煤的再生，这两种操作可以在同一支离子交换柱中同时进行；
D:
失去软化硬水能力的磺化煤，不可能再恢复它的软化能力。
9.用石灰纯碱法软化硬水时，加入石灰的作用是
A:
只能降低水的永久硬度
B:
能同时除去水的永久硬度和暂时硬度
C:
可把部分Ca2+所形成的硬度转化为Mg2+硬度；
D:
可把部分Mg2+所形成的硬度转化为Ca2+硬度。
10.要使同时含有Ca2+、Mg2+离子的永久硬水软化，正确的方法是
A:
只需加纯碱 B:
先加石灰，后加纯碱
C:
先加纯碱，后加石灰 D:
将适量的纯碱和石灰混合后加入水中
11.下列方法：
（1）蒸馏、
（2）煮沸、（3）加石灰、（4）加纯碱、（5）加磷酸钠、（6）离子交换，能同时除去硬水中的暂时硬度和永久硬度的是
A:
（1）、（5）、（6） B:
（2）、（4）、（6）
C:
（5）、（6） D:
（1）、
（2）、（3）、（4）、（5）、（6）
12.用自来水配制NaOH溶液时,往往会产生白色混浊,因为发生了以下反应[Mg2++2OH-==Mg（OH）2↓;Ca2++2HCO-3+2OH-==CaCO3↓+CO32-+2H2O]
13.怎样证明天然水具有暂时硬度和永久硬度,或是软水,简述实验步骤,并写出有关化学方程式.
14.现有纯碱.石灰.明矾和磺化煤,可用作净水的是,可用作软化只含CaSO4CaCl2的硬水的是,可用于软化暂时硬水的是.
15.磺化煤是一种离子交换剂,它是状物质.它酸和碱.它的阳离子是,会跟硬水中的发生作用,有关离子方程式为.用磺化煤来软化硬水的优点、、
16.我国规定饮用水的硬度不能超过25度.硬度的表示方法是:
将水中的Ca2+、Mg2+都看作Ca2+,并将其质量折算成CaO的质量.通常把1升水中含有10毫克CaO称为1度.水中的Ca2+、Mg2+可用一定浓度的Y溶液进行滴定,Y跟Ca2+、Mg2+都以等物质的量完全反应.
（1）.现取某地区的地下水样品25.0毫升,用0.01摩尔/升Y溶液滴定,完全反应时消耗Y溶液15.0毫升.试计算该地下水的硬度,并判断是否符合饮用标准.
（2）.如果每次分析时取的水样都是25.0毫升,为了便于计算,要求每消耗0.50毫升Y溶液即相当于水的硬度为1度.则Y溶液的物质的量浓度应为多少?
（91高考题）
二、海水的淡化
1.海水淡化的方法有哪些？
阅读图１－2.１１和１－3.１２分析电渗析法和反渗透法的原理
4.如何从海水中提取食盐和氯化镁，5.请简要说明，6.用方程式表示氯化镁和得到过程
习题巩固：
4.水是非常重要的资源，下列关于水的说法错误的是
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中的少D、0℃以上，温度越高，水的密度越小
5.从海水中提取金属镁的途径正确的是
（A）海水→MgCl2→Mg（B）海水→Mg（OH）2→MgCl2→Mg
（C）海水→Mg（OH）2→MgCl2→Mg（D）海水→Mg（OH）2→MgO→Mg
6.利用电渗析法淡化海水时，得到淡水的部分
Ａ阴极区 B阳极区 C中间区 D水区均得到
7.利用电渗析法淡化海水时，交换膜的放置方法是：
Ａ在阴极附近放阴离子交换膜Ｂ在阳极附近放阴离子交换膜
C在阳极附近放阳离子交换膜Ｄ在阴极附近放阳离子交换膜
8.从海水中提取物质的方法
海水中含有的各种元素的特点：
种类多，总储量大，富集程度低。
因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集的问题。
例如：
（1）从海水中提取溴的主要工艺流程
①用 法将海水浓缩。
用硫酸将浓缩的海水酸化。
②向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质：
③向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的，方程式为：
④向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气反应的方程式为
⑤用 萃取吸收塔内的溶液中的溴单质。
（2）进行从海带中提取碘实验的反应原理及应注意的问题
①反应原理：
海带中的碘元素主要以I-的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2，再萃取出来。
如用H2O2做氧化剂，反应的离子方程式是为：
22）海水的综合利用可以制备金属镁，其流和如下图所示：
（1）若在空气中加热MgCl2•6H2O，
（2）生成的是Mg（OH）Cl或MgO，（3）写出相应反应的化学方程式
用电解法制取金属镁时，需要无水氧化镁。
在干燥的HCl气流中加热MgCl2•6H2O时，能得到无水MgCl2，其原因是
（4）Mg（OH）2沉淀中混有的Ca（OH）2应怎样除去？
写出实验步骤。
（5）实验室时将粗盐制成精盐的过程中，（6）在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，（7）分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的：
溶解时：
过滤时：
蒸发时：
专题二从自然资源到化学品
〔课程标准要求〕
1.了解我国主要生产资源、基本化工产品的主要种类和发展概况。
2.了解合成氨的主要反应原理、原料、重要设备、流程和意义，认识催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。
3.用碳酸氢铵和食盐制备碳酸钠，了解氯碱工业的资料。
〔教学内容增减建议〕淡化合成氨的化学原理讲述，主要培养分析流程和装置图的能力，利用原料气的获得，强化反应方程式的书写；增加候氏制碱法的讲述。
〔课时安排〕第一单元用４课时；第二单元３课时，第三单元３课时。
复习２课时。
共１２课时
第一单元 氨的合成以及候氏制碱法（４、５、６课时）
〔知识回顾〕
1.从平衡的速率角度思考如何选择合成氨气的条件？
2.合成氨气的温度选择为什么选择５００摄氏度左右
3.为什么工业制硫酸中选择常压，而工业合成氨气选择高压？
4.工业设计考虑的因素有哪些？
〔知识学习〕
1.观察课本工业合成氨的流程图思考如何及时分离出氨气？
原理是什么？
2.循环设计的目的是什么？
如何实现循环？
3.原料气氮气的得到的途径你可以设计出哪些？
你认为可行的方法是什么？
能否直接利用空气？
理由是什么？
5.你有几种方法得到氢气？
你认为可行的研究方向为？
利用水和煤得到氢气是普遍采用的方法请写出化学方程式，从实验的角度思考如何得到纯净的氢气？
8.请观察课本合成氨塔，思考合成氨气塔的设计的意图，为什么采用四层催化剂？
热交换器的作用是什么？
冷激气的设计思路是什么？
10.合成的氨气配水使用是一种肥料，为什么还要转化为铵盐或尿素？
后者的好处是什么？
14.候氏制碱法的原理为：
， ，利用浓氨水、碳酸钙、盐酸、硝石灰、氯化铵、食盐为原料生产碳酸氢钠，并设计食盐测量所得产品中食盐的含量
习题巩固：
1、利用天然气合成氨的工艺流程示意如下：
依据上述流程，完成下列填空：
（1）天然气脱硫时的化学方程式是
（2）nmolCH4经一次转化后产生CO0.9nmol、产生H2mol（用含n的代数式表示）
（3）K2CO3（aq）和CO2反应在加压下进行，加压的理论依据是（多选扣分）
（a）相似相溶原理（b）勒沙特列原理（c）酸碱中和原理
（4）由KHCO3分解得到的CO2可以用于
（写出CO2的一种重要用途）。
（5）整个流程有三处循环，一是Fe（OH）3循环，二是K2CO3（aq）循环，请在上述流程图中标出第三处循环（循环方向、循环物质）。
２、合成氨原料可以由天然气制取。
其主要反应为：
CH4（g）＋H2O（g）→CO（g）＋3H2（g）
（1）1m3（标准状况）CH4按上式完全反应，产生H2mol。
（2）CH4和O2的反应为：
2CH4（g）＋O2（g）→2CO（g）＋4H2（g）
设CH4同时和H2O（g）及O2（g）反应。
1m3（标准状况）CH4按上述两式完全反应，产物气体的体积V（标准状况）为。
（3）CH4和H2O（g）及富氧空气（O2含量较高，不同富氧空气氧气含量不同）混合反应，产物气体组成如下表：
气体
CO
H2
N2
O2
体积（L）
25
60
15
2.5
计算该富氧空气中O2和N2的体积比V（O2）／V（N2）。
（4）若CH4和H2O（g）及富氧空气混合反应的产物中，V（H2）／V（N2）＝3︰1（合成氨反应的最佳比），则反应中的H2O（g）和富氧空气的体积比为何值?
在合成氨时，将1体积氮气和3体积氢气混合后通过合成塔中催化剂，若从塔中导出的混合气体中，氨气的体积分数为12%，求N2和H2的体积分数各为多少?
３、实验室用氨氧化制取NO2气体，可将下图中A，B，C三部分仪器直接相连来实现。
按上述装置制NO2时，在锥形瓶中常常观察到白色烟雾，试在方框I和II中分别出所需仪器，并在仪器中装入适当药品，能使锥形瓶中出现明显的红棕色NO2气体。
（1）在锥形瓶中出现白色烟雾的原因是______________
（2）现代工业生产硝酸，最主要的一个设备是___________制得HNO3的一般浓度为50%，若要制得更浓的HNO3，可用________作吸水剂，再经__________即可得到96%以上的浓HNO3
４.工业生产的纯碱常含有少量的NaCl等杂质．图2-3是测定产品中Na2CO3质量分数的实验装置．
操作步骤有：
A．在干燥管内填满碱石灰，质量为mgB．取ng样品装入广口瓶中
C．检查装置气密性D．关闭止水夹
E．打开止水夹F．缓慢鼓入空气数分钟，再称干燥管质量为Wg
G．缓慢加入稀硫酸至不再产生气体为止H．缓缓鼓入空气数分钟
（1）正确的操作顺序是（填符）：
C→________→E→________→D→________→G→________→F
（2）步骤F中，要缓缓鼓入空气数分钟，鼓入空气的目的是_________，装置甲的作用是________，装置乙的作用是_______．
（3）计算溶液中Na2CO3的质量分数的计算式是________．
（4）若去掉装置甲，测定结果会________，若去掉装置乙，测定结果会________．（填“偏大”、“偏小”或“无影响”．）
５、我国化学侯德榜（右图）改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：
（1）上述生产纯碱的方法称，副产品的一种用途为。
（2）沉淀池中发生的化学反应方程式是。
（3）写出上述流程中X物质的分子式。
（4）使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了（填上述流程中的编）的循环。
从沉淀池中取出沉淀的操作是。
（5）为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加。
（6）向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有。
（a）增大NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析出（b）使NaHCO3更多地析出
（c）使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度
６、根据侯德榜制碱法原理并参考下表的数据，实验室制备纯碱Na2CO3的主要步骤是：
将配制好的饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热，控制温度在30～35℃，搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体，加料完毕后，继续保温30分钟，静置、过滤得NaHCO3晶体。
用少量蒸馏水洗涤除去杂质，抽干后，转入蒸发皿中，灼烧2小时，制得Na2CO3固体。
四种盐在不同温度下的溶解度（g/100g水）表
0℃
10℃
20℃
30℃
40℃
50℃
60℃
100℃
NaCl
35.7
35.8
36.0
36.3
36.6
37.0
37.3
39.8
NH4HCO3
11.9
15.8
21.0
27.0
－①
－
－
－
NaHCO3
6.9
8.1
9.6
11.1
12.7
14.5
16.4
－
NH4Cl
29.4
33.3
37.2
41.4
45.8
50.4
55.3
77.3
①＞35℃NH4HCO3会有分解
请回答：
（1）反应温度控制在30～35℃，是因为若高于35℃，则，若低于30℃，则；为控制此温度范围，采取的加热方法为。
（2）加料完毕后，继续保温30分钟，目的是。
静置后只析出NaHCO3晶体的原因是。
用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体的目的是除去杂质（以化学式表示）。
（3）过滤所得的母液中含有（以化学式表示），需加入，并作进一步处理，使NaCl溶液循环使用，同时可回收NH4Cl。
（4）测试纯碱产品中NaHCO3含量的方法是：
准确称取纯碱样品Wg，放入锥形瓶中加蒸馏水溶解，加1～2滴酚酞指示剂，用物质的量浓度为c（mol/L）的HCl溶液滴定至溶液由红色到无色（指示CO32－＋H＋＝HCO3－反应的终点），所用HCl溶液体积为V1mL，再加1～2滴甲基橙指示剂，继续用HCl溶液滴定至溶液由黄变橙，所用HCl溶液总体积为V2mL。
写出纯碱样品中NaHCO3质量分数的计算式：
NaHCO3（％）＝
７、下图中能验证氯化钠溶液（含酚酞）电解产物的装置是
８、航天飞行器座舱内空气更新过程如图所示：
（1）Ⅱ是CO2和H2的反应装置，该反应的化学方程式
（2）从装置Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ可看出，O2的来源是CO2和H2O，宇航员每天消耗28molO2，呼出23molCO2，则宇航员每天呼出的气体中含H2Omol。
（3）以下是另一种将CO2转化为O2的实验设想
其中，由MgCl2·6H2O制取无水MgCl2的部分装置（铁架台、酒精灯已略）如下：
①上图中，装置a由、、双孔塞和导管组成
②循环物质甲的名称是
③制取无水氯化镁必须在氯化氢存在的条件下进行，原因是
④装置b中填充的物质可能是（填入编）
c.硅胶f.碱石灰g.无水氯化钙h.浓硫酸
⑤设计d装置要注意防止倒吸，请在方框中画出d装置的简图，并要求与装置c的出口处相连（铁架台不必画出）。
９、I.合成氨工业对化学的国防工业具有重要意义。
写出氨的两种重要用途。
II.实验室制备氨气，下列方法中适宜选用的是。
①固态氯化铵加热分解②固体氢氧化钠中滴加浓氨水
③氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热④固态氯化铵与氢氧化钙混合加热
III.为了在实验室利用工业原料制备少量氨气，有人设计了如下装置（图中夹持装置均已略去）。
[实验操作]
①检查实验装置的气密性后，关闭弹簧夹a、b、c、d、e。
在A中加入锌粒，向长颈漏斗注入一定量稀硫酸。
打开弹簧夹c、d、e，则A中有氢气发生。
在F出口处收集氢气并检验其纯度。
②关闭弹簧夹c，取下截去底部的细口瓶C，打开弹簧夹a，将氢气经导管B验纯后点燃，然后立即罩上无底细口瓶C，塞紧瓶塞，如图所示。
氢气继续在瓶内燃烧，几分钟后火焰熄灭。
③用酒精灯加热反应管E，继续通氢气，
升级会员 