專題 化學(xué)反應(yīng)的利用【本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容：高考第一輪復(fù)習(xí)：化學(xué)必修2第2章 化學(xué)鍵化學(xué)反應(yīng)與能量第3節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的利用 1. 利用化學(xué)反應(yīng)制備新物質(zhì) 2. 氯氣的制法 3. 化學(xué)反應(yīng)為人類提供能源 4. 原電池原理二. 教學(xué)目的 1. 認(rèn)識(shí)利用化學(xué)反應(yīng)造福人類 2. 掌握氯氣的制備方法和原理 3. 了解化學(xué)反應(yīng)提供能源有哪些應(yīng)用 4. 了解原電池的工作原理 5. 預(yù)計(jì)考查新分子的合成三. 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 1. 如何利用化學(xué)反應(yīng)新物質(zhì)，氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法。 2. 怎樣將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，原電池的工作原理。四. 考點(diǎn)分析本節(jié)內(nèi)容在高考中主要考查點(diǎn)是： 1. 實(shí)驗(yàn)室制備氯氣的反應(yīng)原理和尾氣處理方法，制備裝置及收集方法。 2. 原電池工作原理，原電池中的電極反應(yīng)，電極的判斷和原電池的應(yīng)用。五. 知識(shí)要點(diǎn)人類利用化學(xué)反應(yīng)，不但要利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的新物質(zhì)，還要充分利用化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的能量。在化學(xué)反應(yīng)中，能量以不同的形式表現(xiàn)出來(lái)，通常有熱能、電能等。（一）氯氣的制法 1. 氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法（1）反應(yīng)原理：（2）實(shí)驗(yàn)裝置如圖裝置中所盛試劑及其作用：C飽和食鹽水，除去氯氣中的氯化氫氣體；D濃硫酸，除去氯氣中的水蒸氣（或干燥氯氣）；F氫氧化鈉溶液，吸收尾氣中的氯氣。（3）驗(yàn)滿方法如果采用排空氣法收集氯氣，可在瓶口用濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙（變藍(lán)）來(lái)檢驗(yàn)，也可以用濕潤(rùn)的有色布條（褪色）來(lái)檢驗(yàn)。（4）實(shí)驗(yàn)步驟組裝儀器使之構(gòu)成成套裝置：I. 組裝儀器的順序是：“先左后右、先下后上”；II. 氣體在洗氣瓶中的走向是長(zhǎng)管進(jìn)氣，短管出氣。檢驗(yàn)裝置的氣密性：檢驗(yàn)裝置的氣密性一定要在裝入藥品之前進(jìn)行。應(yīng)把制備裝置、凈化裝置、收集裝置作為一個(gè)整體來(lái)檢驗(yàn)氣密性。檢驗(yàn)方法是：關(guān)閉分液漏斗的活塞，將最末端的導(dǎo)氣管插入盛水的燒杯中，用手捂熱圓底燒瓶（或點(diǎn)燃酒精燈，對(duì)圓底燒瓶微微加熱），若導(dǎo)氣管的末端有氣泡冒出，且松手后（或拿開酒精燈后）導(dǎo)氣管內(nèi)有一段水柱，則裝置的氣密性良好。向有關(guān)儀器中加入相應(yīng)的化學(xué)藥品，重新連接各儀器。注意：盛有濃鹽酸的分液漏斗要蓋上上口塞，以防鹽酸揮發(fā)，但要使塞上的孔（或凹槽）與口上的孔對(duì)齊，使分液漏斗內(nèi)外氣壓平衡，確保鹽酸能順利流下。打開分液漏斗的活塞，使?jié)恹}酸流到圓底燒瓶中，緩緩加熱。加熱要緩緩進(jìn)行，以減弱鹽酸的揮發(fā)，提高氯氣的純度，節(jié)約鹽酸。要通過(guò)觀察氣泡產(chǎn)生的快慢來(lái)判斷和濃鹽酸反應(yīng)的快慢，利用酒精燈控制反應(yīng)速率，使氣流連續(xù)、平穩(wěn)。收集氯氣：收集起來(lái)的氯氣要蓋嚴(yán)，瓶口朝上放置。停止制氣：要先將插入氫氧化鈉溶液的導(dǎo)氣管拿出，再停止加熱。 2. 工業(yè)制氯氣的反應(yīng)原理 3. 工業(yè)合成鹽酸的反應(yīng)原理 4. 工業(yè)上合成消毒劑二氧化氯（）（二）常見氣體的制備 1. 一套完整的制取氣體的裝置，應(yīng)當(dāng)由四部分組成： 2. 發(fā)生裝置基本類型裝置類型固體反應(yīng)物（加熱）固液反應(yīng)物（不加熱）固液反應(yīng)物（加熱）裝置示意圖主要儀器酒精燈、大試管分液漏斗、大試管圓底燒瓶、分液漏斗、酒精燈、石棉網(wǎng)裝置類型固體反應(yīng)物（加熱）固液反應(yīng)物（不加熱）固液反應(yīng)物（加熱）典型氣體、等等、等操作要點(diǎn)（1）試管口應(yīng)稍向下傾斜，以防止產(chǎn)生的水蒸氣在管口冷凝后倒流而引起試管炸裂。（2）鐵夾應(yīng)夾在距試管口1/3處。（3）膠塞上的導(dǎo)管伸入試管里面不能太長(zhǎng)，否則會(huì)妨礙氣體的導(dǎo)出。（1）在用簡(jiǎn)易裝置時(shí)，如用長(zhǎng)頸漏斗，漏斗頸的下口應(yīng)伸入液面以下，否則起不到液封的作用。（2）加入的液體反應(yīng)物（如酸）要適當(dāng)。（3）塊狀固體與液態(tài)的混合物在常溫下反應(yīng)制備氣體可用啟普發(fā)生器制備。（1）先把固體藥品加入燒瓶，然后加入液體藥品。（2）要正確使用分液漏斗。 3. 收集裝置基本類型裝置類型排氣（液）集氣法向上排空氣集氣法向下排氣法裝置示意圖適用范圍不溶于水（液）的氣體密度大于空氣的氣體密度小于空氣的氣體典型氣體、CO、 4. 干燥裝置基本類型裝置類型液體除雜劑（不加熱）固體除雜劑（不加熱）固體除雜劑（加熱）適用范圍不溶于水（液）的氣體常溫下不與除雜劑反應(yīng)加熱條件下不與除雜劑反應(yīng)裝置示意圖 5. 氣體的凈化劑的選擇選擇氣體吸收劑應(yīng)根據(jù)氣體的性質(zhì)和雜質(zhì)的性質(zhì)而確定，所選用的吸收劑只能吸收氣體中的雜質(zhì)，而不能與被提純的氣體反應(yīng)。一般情況下：易溶于水的氣體雜質(zhì)可用水來(lái)吸收；酸性雜質(zhì)可用堿性物質(zhì)吸收；堿性雜質(zhì)可用酸性物質(zhì)吸收；水分可用干燥劑來(lái)吸收；能與雜質(zhì)反應(yīng)生成沉淀（或可溶物）的物質(zhì)也可作為吸收劑。 6. 氣體干燥劑的類型及選擇常用的氣體干燥劑按酸堿性可分為三類：（1）酸性干燥劑。如濃硫酸、五氧化二磷、硅膠。酸性干燥劑能夠干燥顯酸性或中性的氣體，如、等。（2）堿性干燥劑，如生石灰、堿石灰、固體。堿性干燥劑可以用來(lái)干燥顯堿性或中性的氣體，如、等氣體。（3）中性干燥劑，如無(wú)水氯化鈣等，可以干燥中性、酸性、堿性氣體，如、等氣體。 7. 尾氣吸收裝置：有毒污染環(huán)境的氣體應(yīng)在最后，安裝尾氣吸收裝置。實(shí)驗(yàn)室常用的尾氣吸收裝置如圖溶于水或能溶于水的氣體吸收裝置如圖（a），極易溶于水的氣體選用（b）或（c）裝置。（三）化學(xué)反應(yīng)為人類提供能源 1. 化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能（1）加熱飯盒：利用Mg與水的反應(yīng)放出熱量將食物加熱。（2）鋁熱反應(yīng)：利用鋁與鐵的氧化物反應(yīng)放出大量的熱，將鐵熔化成鐵水，來(lái)焊接鋼軌。 2. 化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能原電池原理知識(shí)要點(diǎn)實(shí)例概念將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置實(shí)質(zhì)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能構(gòu)成前提能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)構(gòu)成條件兩個(gè)電極電解質(zhì)溶液“兩極”“一液”連成回路能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)電極構(gòu)成負(fù)極：還原性相對(duì)較強(qiáng)的材料正極：還原性相對(duì)較弱的材料Zn板負(fù)極Cu板正極電極反應(yīng)負(fù)極：失去電子，氧化反應(yīng)正極：得到電子，還原反應(yīng)負(fù)極：正極：電荷流向電流流向外電路：電子由負(fù)極流向正極，與電流方向相反。內(nèi)電路：陰離子移向負(fù)極，陽(yáng)離子移向正極，電流由負(fù)極流向正極外電路：電子由Zn板經(jīng)導(dǎo)線流向板，內(nèi)電路：、移向板（負(fù)極）；、移向板（正極）電極反應(yīng)式與反應(yīng)總式的關(guān)系兩個(gè)電極反應(yīng)式相加即得反應(yīng)總式負(fù)極：正極：總式：重要應(yīng)用制作電池防止金屬被腐蝕提高化學(xué)反應(yīng)速率制作干電池、鉛蓄電池、新型高能電池與相連接，置于電解質(zhì)溶液中，受保護(hù)用粗鋅代替純鋅制取，反應(yīng)速率快 3. 化學(xué)與能源（1）太陽(yáng)能：是未來(lái)人類最適宜、最安全、最理想的替代能源。（2）核能：俗稱電子能，是指原子核里的核子（中子或質(zhì)子）重新分配和組合時(shí)釋放出來(lái)的能量【典型例題】例1. 現(xiàn)有如下反應(yīng)A. B. C. D. （1）有元素化合價(jià)升降的反應(yīng)是（用序號(hào)填空）_。（2）既屬于置換反應(yīng)又屬于氧化還原反應(yīng)的是（用序號(hào)填空）_。分析：以化合價(jià)升降觀點(diǎn)來(lái)看，A和B屬于氧化還原反應(yīng)，C和D屬于非氧化還原反應(yīng)；以四種基本類型反應(yīng)的觀點(diǎn)來(lái)看，A和B屬于置換反應(yīng)，C屬于復(fù)分解反應(yīng)，D屬于分解反應(yīng)。答案：（1）A、B（2）A、B例2. 在實(shí)驗(yàn)室中用和濃鹽酸反應(yīng)制備純凈干燥的氯氣。（1）寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。（2）下圖是一個(gè)學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置圖。這個(gè)裝置中有哪些錯(cuò)誤？請(qǐng)分別指出：_（有幾處填幾處）（3）在改正的裝置中，洗氣瓶中的、濃、燒杯中的溶液各起什么作用？分析：本題屬識(shí)圖題，要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑢?duì)全套實(shí)驗(yàn)裝置錯(cuò)誤之處作出判斷，學(xué)生必須對(duì)實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的反應(yīng)原理和實(shí)驗(yàn)過(guò)程非常熟悉。首先應(yīng)根據(jù)試題要求制得干燥純凈的氯氣。用和濃鹽酸共熱制得的氯氣中有揮發(fā)出來(lái)的氣體和水蒸氣，這是兩種要除掉的雜質(zhì)。用水洗法是為了除去氣體，這個(gè)裝置必須在先，用濃硫酸洗氣是為了除掉水蒸氣，它應(yīng)該在后，圖中兩個(gè)洗氣瓶的位置和進(jìn)出氣導(dǎo)管都裝反了。答案：（1）（2）燒瓶下面缺石棉網(wǎng)鐵圈下面缺酒精燈盛濃硫酸的洗氣瓶和盛水的洗氣瓶位置顛倒了兩個(gè)洗氣瓶中的氣體入口導(dǎo)管應(yīng)深插在液面下，而出口導(dǎo)管應(yīng)靠近瓶塞（3）吸收未反應(yīng)的氯化氫吸收水蒸氣吸收多余的氯氣例3. 據(jù)報(bào)道，鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛蓄電池，因?yàn)殇\電池容量大，而且沒有鉛污染。其電池反應(yīng)為，原料為鋅粒、電解液和空氣，則下列敘述正確的是（ ）A. 鋅為正極，空氣進(jìn)入負(fù)極反應(yīng)B. 負(fù)極反應(yīng)為C. 正極發(fā)生氧化反應(yīng)D. 電解液肯定不是強(qiáng)酸分析：Zn與反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移情況為，所以作負(fù)極，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)：。是正極反應(yīng)物，發(fā)生還原反應(yīng)。若電解液是強(qiáng)酸，電池的化學(xué)反應(yīng)不是，而是。答案：B、D 例4. 有A、B、C、D四種金屬。將A與B用導(dǎo)線連接起來(lái)，浸入電解質(zhì)溶液中，B不易腐蝕。將A、D分別投入等濃度鹽酸中，D比A反應(yīng)劇烈。將銅浸入B的鹽溶液里，無(wú)明顯變化。如果把銅浸入C的鹽溶液里，有金屬C析出。據(jù)此判斷它們的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是（ ）A. D、C、A、BB. D、A、B、CC. D、B、A、CD. B、A、D、C分析：A、B形成原電池，B不易腐蝕，則A為負(fù)極，B為正極，活潑性A>B；A、D放入等濃度鹽酸中，D反應(yīng)劇烈，則活潑性D>A，不能置換B而能置換C，故活潑性。故活潑性為：D、A、B、C。答案：B例5. 利用反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池。在下面方格內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖，并指出正極為_，電極反應(yīng)式_；負(fù)極為_，電極反應(yīng)式_。分析：根據(jù)已知的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池的思路是：首先將已知的反應(yīng)拆成兩個(gè)半反應(yīng)（即失電子和得電子的反應(yīng)）：，；然后結(jié)合原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn)分析可知，該電池負(fù)極應(yīng)用鋅作材料，正極要保證得到負(fù)極失去的電子，一般用不能還原的材料如鉑或碳棒等，電解液只能用溶液（如圖所示）。答案：實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示PtZn例6. 鋅錳干電池在放電時(shí)，正極區(qū)發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是（ ）A. ZnB. C. 、D. 、分析：失去電子為負(fù)極，碳棒為正極，在反應(yīng)中得電子，應(yīng)當(dāng)在正極放電，又由于應(yīng)移向正極，而不斷消耗。答案：C