蘇教版高中化學(xué)必修第二冊(cè)全冊(cè)教學(xué)課件

蘇教版高中化學(xué)必修第二冊(cè)全冊(cè)教學(xué)課件專題6

化學(xué)反應(yīng)與能量變化

第一單元

化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)限度化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)有新物質(zhì)生成的過(guò)程。在不同的化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)進(jìn)行的快慢不同，這是反應(yīng)速率問(wèn)題；投入的反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌锏某潭扔卸啻螅@是反應(yīng)限度問(wèn)題。在生產(chǎn)與生活中，化學(xué)家探索并掌握化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)限度的有關(guān)規(guī)律，能依據(jù)實(shí)際需要更合理地調(diào)控反應(yīng)，從而更好地為人類服務(wù)?；瘜W(xué)反應(yīng)速率不同化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢程度不同。爆炸反應(yīng)幾乎能在瞬間完成；食物腐敗和鋼鐵生銹則較為緩慢，一般需要數(shù)日或數(shù)月：溶洞中鐘乳石和石筍的形成則極為緩慢，在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法觀察到明顯的變化。爆炸鐵銹石巖溶洞在上述實(shí)驗(yàn)中可以觀察到，兩支試管中氣泡產(chǎn)生的快慢有所不同，鎂與鹽酸的反應(yīng)比鐵更快。化學(xué)反應(yīng)的快慢通常用化學(xué)反應(yīng)速率來(lái)定量表示。

(1)含義：(2)表示方法：(3)計(jì)算式:(4)單位：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少量或生成物濃度的增加量。mol/(L·min)或mol/(L·s)mol·L-1·s-1mol·L-1·min-1或v(B)=Δc(B)ΔtV·△t=△n(B)￣￣￣（V指的是容器的體積）用來(lái)衡量化學(xué)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行快慢程度的物理量例如，在一定條件下，某過(guò)氧化氫溶液(即雙氧水)放置100min后，H2O2的濃度從5×10-2mol·L-1下降到4×10-2mol·L-1，則在這100min中，H2O2的濃度減少了1×10-2mol·L-1。在此過(guò)程中，H2O2分解反應(yīng)的平均速率是1×10-4mol·L-1·min-1。在2L的密閉容器中，加入2molN2和6mol的H2，在5min末時(shí)，測(cè)得容器中含有0.2mol的NH3，求N2的平均反應(yīng)速率是多少？H2和NH3的平均反應(yīng)速率又分別是多少？通過(guò)計(jì)算，比較三者速率有何聯(lián)系？起始物質(zhì)的量（mol）

2

60變化物質(zhì)的量（mol）

0.10.30.25min后物質(zhì)的量（mol）v（N2）：v（H2）：v（NH3）=1：3：2（反應(yīng)速率的比=方程式系數(shù)比）N2+3H22NH3催化劑高溫、高壓注意：1.關(guān)系式法：化學(xué)反應(yīng)速率之比＝物質(zhì)的量濃度的變化之比＝物質(zhì)的量的變化量之比＝化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。2.在同一化學(xué)反應(yīng)里，用不同的物質(zhì)表示的反應(yīng)速率可能不同，但意義相同，所以描述反應(yīng)速率時(shí)必須指明具體的物質(zhì)。

3.固體或純液體的濃度視為常數(shù)，Δc＝0，因此不用固體或純液體表示化學(xué)反應(yīng)速率。下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)速率的說(shuō)法正確的是()A．對(duì)于任何化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō)，反應(yīng)速率越大，反應(yīng)現(xiàn)象就越明顯B．化學(xué)反應(yīng)速率通常表示一定時(shí)間內(nèi)任何一種反應(yīng)物濃度的減少或任何一種生成物濃度的增加C．化學(xué)反應(yīng)速率為0.8mol·L－1·s－1是指1s時(shí)某物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率為0.8mol·L－1·s－1D．根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的大小可以知道化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢D反應(yīng)A(g)+3B(g)=2C(g)+2D(g)在四種不同條件下的反應(yīng)速率為:(1)v(A)=0.3mol/L·s(2)v(B)=0.6mol/L·s(3)v(C)=0.4mol/L·s(4)v(D)=0.45mol/L·s則該反應(yīng)速率的快慢順序?yàn)?/p>

。(1)>(4)>(2)=(3)我們已經(jīng)知道，對(duì)于金屬與鹽酸的反應(yīng)，即使使用的鹽酸濃度和體積相同、金屬片的形狀和大小也相同，只改變金屬片的材質(zhì)，化學(xué)反應(yīng)速率也會(huì)出現(xiàn)較大的差異。由此可見(jiàn)，化學(xué)反應(yīng)速率會(huì)受到反應(yīng)物自身性質(zhì)的影響。對(duì)于特定的某個(gè)化學(xué)反應(yīng)而言，它的反應(yīng)速率也不是一成不變的，還會(huì)受到其他多種外界因素的影響。影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素反應(yīng)物的化學(xué)性質(zhì)越活潑，化學(xué)反應(yīng)速率越快；反之，化學(xué)反應(yīng)速率越慢。(1)內(nèi)因：物質(zhì)本身的性質(zhì)(2)外因：影響因素影響結(jié)果濃度在其他條件相同時(shí)，增大反應(yīng)物濃度，v加快；減小反應(yīng)物濃度，v減慢溫度在其他條件相同時(shí)，升高溫度，v加快；降低溫度，v減慢壓強(qiáng)在其他條件相同時(shí)，增大氣態(tài)反應(yīng)物的壓強(qiáng)，v加快；減小氣態(tài)反應(yīng)物的壓強(qiáng)，v減慢催化劑在其他條件相同時(shí)，使用合適的催化劑能極大地加快反應(yīng)速率在上述實(shí)驗(yàn)中，加入MnO2，(或FeCl3溶液)作為催化劑、加熱H2O2溶液或增加H2O2的濃度，都能加快氣泡的產(chǎn)生，即增大了化學(xué)反應(yīng)速率?？梢?jiàn)，催化劑、反應(yīng)溫度和反應(yīng)物濃度都是影響反應(yīng)速率的外界因素。一般來(lái)說(shuō)，其他條件相同時(shí)，加入催化劑能顯著地增大反應(yīng)速率；反應(yīng)的溫度越高，反應(yīng)速率越大；反應(yīng)物的濃度越大，反應(yīng)速率越大。此外，對(duì)于有氣體參加的反應(yīng)，反應(yīng)體系的壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越大。塊狀、粉末狀的大理石分別與相同濃度的鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)速率有顯著差異?？梢?jiàn)，增大反應(yīng)物的接觸面積，能增大反應(yīng)速率。此外，光照等條件對(duì)一些化學(xué)反應(yīng)的速率也有一定影響。控制變量法受多種因素影響的問(wèn)題往往比較復(fù)雜。科學(xué)家為簡(jiǎn)化對(duì)這類問(wèn)題的研究，每次只改變其中的一個(gè)因素，而控制其余幾個(gè)因素不變，研究被改變的因素對(duì)事物發(fā)展的影響。這樣，就將多因素問(wèn)題拆解為多個(gè)單因素問(wèn)題分別開(kāi)展研究，化繁為簡(jiǎn)，再進(jìn)行綜合分析，最后得出結(jié)論。這種方法稱為控制變量法?？刂谱兞糠ㄊ强茖W(xué)探究中非常重要的思想方法，廣泛應(yīng)用于化學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科的研究中。例如，化學(xué)反應(yīng)速率受反應(yīng)物濃度(或氣體壓強(qiáng))、溫度、催化劑、反應(yīng)物的表面積等多種因素的影響。研究者在其他條件不變的情況下，分次改變其中一個(gè)因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即可分別得出濃度、溫度、催化劑、反應(yīng)物的表面積等條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的結(jié)論。實(shí)驗(yàn)室用鋅和稀硫酸反應(yīng)制取氫氣。下列措施可使反應(yīng)速率減慢的是（）向稀硫酸中加水B.增加鋅粒量C.用鋅粉代替鋅粒D.升高反應(yīng)溫度A用下列方法制取氫氣，反應(yīng)速率最大的是（）A.冬天，塊狀鋅與2mol·L-1硫酸溶液反應(yīng)B.冬天，粉末狀鋅與2mol·L-1硫酸溶液反應(yīng)C.夏天，塊狀鋅與2mol·L-1硫酸溶液反應(yīng)D.夏天，粉末狀鋅與2mol·L-1硫酸溶液反應(yīng)D化學(xué)反應(yīng)的限度我們已經(jīng)知道，在常溫下氯氣能溶解于水，得到的氯水中既含有Cl2、H2O、HClO分子，也含有H+、Cl-、ClO-等離子。這說(shuō)明溶解的C12只有一部分與水發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，它們的反應(yīng)只能進(jìn)行到一定的限度，用化學(xué)方程式表示為:

拓展視野

在上述實(shí)驗(yàn)中，少量FeCl3溶液與過(guò)量KI溶液反應(yīng)。從充分反應(yīng)的溶液中分離出I2單質(zhì)后，加人KSCN溶液仍然能檢測(cè)到Fe3+的存在，說(shuō)明Fe3+并未完全轉(zhuǎn)化為Fe2+。由此可見(jiàn)，F(xiàn)eCl3和KI的反應(yīng)沒(méi)有完全進(jìn)行到底，該反應(yīng)有一定的限度。事實(shí)上，像這樣有一定限度的化學(xué)反應(yīng)還有很多，它們都是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物。如SO2與O2在一定條件下合成SO3的反應(yīng)，就是可逆反應(yīng)，見(jiàn)下圖。SO2與O2生成SO3的可逆反應(yīng)(1)定義：在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。典型的可逆反應(yīng)有:N2+3H22NH3催化劑高溫、高壓2SO2+O22SO3催化劑高溫SO2

+H2O

H2SO3NH3+H2ONH3·H2OH2+I22HI

正反應(yīng)逆反應(yīng)可逆反應(yīng)(2)特點(diǎn)：反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物，即可逆反應(yīng)有一定的限度。同一條件，同時(shí)發(fā)生，同時(shí)存在下列關(guān)于工業(yè)合成氨反應(yīng)的說(shuō)法正確的是（）A.升高體系溫度能加快反應(yīng)速率B.降低N2的濃度能加快反應(yīng)速率C.使用催化劑不影響反應(yīng)速率D.反應(yīng)若在密閉容器中進(jìn)行，N2和H2能100%轉(zhuǎn)化為NH3A化學(xué)平衡狀態(tài)在上述SO2與O2的反應(yīng)中，一定條件下向反應(yīng)器中充入SO2和O2，剛開(kāi)始SO2與O2的濃度很大，而SO3的濃度為零，反應(yīng)正向進(jìn)行。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，SO2與O2的濃度逐漸減小，正反應(yīng)的速率減?。籗O3的濃度逐漸增大，逆反應(yīng)的速率增大。當(dāng)正、逆反應(yīng)的速率相等時(shí)，反應(yīng)物和生成物的濃度不再發(fā)生變化，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。在高溫、高壓和催化劑存在條件下，氮?dú)夂蜌錃獍l(fā)生反應(yīng)生成氨氣。無(wú)論反應(yīng)時(shí)間多長(zhǎng)，在反應(yīng)容器中總是同時(shí)存在氮?dú)?、氫氣和氨氣。?qǐng)參考下圖，描述從反應(yīng)開(kāi)始至平衡時(shí)各物質(zhì)濃度的變化和正、逆反應(yīng)速率的變化。速率判定：v正=v逆①同種物質(zhì)：v正(A)=v逆(A)

②不同物質(zhì)：v正(A)與v逆(B)之比等于它們系數(shù)之比

判斷到達(dá)平衡狀態(tài)的標(biāo)志可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡后，反應(yīng)混合物的組成保持不變，但是正、逆反應(yīng)仍在進(jìn)行，因此化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)反應(yīng)條件發(fā)生改變時(shí)，如升高反應(yīng)的溫度等，原有的化學(xué)平衡狀態(tài)會(huì)被打破，一段時(shí)間后反應(yīng)會(huì)達(dá)到新的平衡狀態(tài)。變量不變：反應(yīng)體系中各物質(zhì)的濃度、質(zhì)量、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量、保持不變時(shí)為平衡狀態(tài)。反應(yīng)體系的平均摩爾質(zhì)量、混合氣體的密度、顏色保持不變時(shí)，要根據(jù)具體情況判斷是否為平衡狀態(tài)。特征：③動(dòng)：動(dòng)態(tài)平衡（v(正)=v(逆)≠0）②等：v(正)=v(逆)

④定：各組分的濃度和含量保持不變。⑤變：條件改變，原平衡被破壞，在新的條件下建立新的平衡。①逆:可逆反應(yīng)化學(xué)平衡觀念化學(xué)平衡具有豐富的思想內(nèi)涵?；瘜W(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡，宏觀上表現(xiàn)為“靜止”狀態(tài)，反應(yīng)物和生成物其實(shí)仍在不斷進(jìn)行更新，只是同一物質(zhì)生成和消耗的量相等，即正、逆反應(yīng)速率相等，但不為零，表現(xiàn)出化學(xué)平衡的動(dòng)態(tài)性。這說(shuō)明事物的表象與本質(zhì)之間有時(shí)存在較大差異，停留于事物的表面容易得出片面乃至錯(cuò)誤的結(jié)論。只有探索事物本質(zhì)，才能對(duì)事物具有更為深刻、全面的認(rèn)識(shí)。從反應(yīng)物與生成物變化的角度看，正反應(yīng)消耗反應(yīng)物，積累生成物：逆反應(yīng)積累反應(yīng)物，消耗生成物。正、逆反應(yīng)相互削弱，又共處于同一化學(xué)平衡體系中，對(duì)立而又統(tǒng)一。從化學(xué)平衡的角度看，正、逆反應(yīng)的對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系使化學(xué)反應(yīng)具有一定的限度，在一定條件下達(dá)成平衡。但這種平衡又是暫時(shí)的、相對(duì)的，溫度、壓強(qiáng)、濃度等條件的改變可能會(huì)打破化學(xué)平衡，從而達(dá)到新的平衡。這說(shuō)明改變外界條件能促進(jìn)事物的進(jìn)一步發(fā)展。思考交流對(duì)有利于我們的或我們需要的化學(xué)反應(yīng)，要想辦法增大反應(yīng)速率，并提高原料的利用率或轉(zhuǎn)化率。對(duì)有害于我們的或我們不需要的化學(xué)反應(yīng),要設(shè)法降低反應(yīng)的速率，或隔離會(huì)引起反應(yīng)的物質(zhì)。對(duì)應(yīng)用于特定環(huán)境下及特殊需要的化學(xué)反應(yīng)，則需要對(duì)反應(yīng)的條件進(jìn)行特殊的控制。完成課后相關(guān)練習(xí)同學(xué)們，通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛(ài)心.誠(chéng)心.細(xì)心.耐心，讓家長(zhǎng)放心.孩子安心。專題6

化學(xué)反應(yīng)與能量變化

第二單元

化學(xué)反應(yīng)中的熱火的使用實(shí)質(zhì)上是利用燃燒反應(yīng)放出的光和熱，如煤炭燃燒時(shí)發(fā)光、放熱；有些反應(yīng)則需要吸熱，如煅燒石灰石生成生石灰需要吸熱才能進(jìn)行?？傊?，我們身邊的許多化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化。其實(shí)，在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物的同時(shí)，必然發(fā)生能量的變化。反應(yīng)中化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為熱能、光能、電能等，熱能、光能、電能等也可以轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，如制水煤氣、植物的光合作用、水的電解等。研究化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化，可以幫助我們更深刻地認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)，更好地為生產(chǎn)和?；罘?wù)。天然氣燃燒放熱用氧炔焰焊接鋼軌古法高溫煅燒石灰石制得生石灰放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)化學(xué)上，我們把放出熱的反應(yīng)稱為放熱反應(yīng)，把吸收熱的反應(yīng)稱為吸熱反應(yīng)。例如，氫氣在氧氣中燃燒生成水的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，而水分解為氫氣和氧氣的反應(yīng)則是吸熱反應(yīng)，觀察思考完成下列實(shí)驗(yàn)，感受化學(xué)反應(yīng)中的熱。[實(shí)驗(yàn)1]向一支試管中放入用砂紙打磨光亮的鎂條，加入5mL2mol·L-1鹽酸，用手觸摸試管外壁，感受試管外壁的溫度變化。[實(shí)驗(yàn)2]在100mL燒杯中加入約20g經(jīng)研磨的八水合氫氧化鋇晶體[Ba(OH)2·8H2O]，然后加入約10g氯化銨晶體，用玻璃棒攪拌，使之充分混合。在燒杯下墊一塊沾有水的玻璃片，一段時(shí)間后提起燒杯，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。用手觸摸燒杯外壁，感受溫度變化。氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體的反應(yīng)上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)反應(yīng)放熱使溫度升高，另一個(gè)反應(yīng)吸熱使溫度降低。此外，天然氣、酒精、汽油、木材等可燃物的燃燒反應(yīng)，酸堿中和反應(yīng)等都是放熱反應(yīng)；而高溫下煅燒石灰石等反應(yīng)則是吸熱反應(yīng)。1.反應(yīng)中化學(xué)能與其他能量的轉(zhuǎn)化：2.CaCO3的高溫分解：熱能

；3.植物的光合作用：

化學(xué)能；4.電解水：

化學(xué)能；5.木柴的燃燒：

熱能光能；光能化學(xué)能化學(xué)能電能

反應(yīng)(1)中，1molCaCO3吸收178.2kJ的熱，完全分解生成1molCaO和1molCO2氣體；反應(yīng)(2)中，1molC與1molO2完全反應(yīng)生成1molCO2氣體，放出393.6kJ的熱。請(qǐng)同學(xué)觀看實(shí)驗(yàn)視頻，完成下面的表格。實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)2產(chǎn)生大量氣泡，混合液的溫度升高有刺激性氣體產(chǎn)生，玻璃片結(jié)冰鎂與鹽酸反應(yīng)有熱量放出氫氧化鋇與氯化銨反應(yīng)吸收熱量小結(jié)：1.每一個(gè)化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化，有的釋放能量，有的吸收能量；2.化學(xué)上，把放出熱的反應(yīng)稱為放熱反應(yīng)，如：天然氣、酒精、汽油、木材等可燃物的燃燒；把吸收熱的反應(yīng)稱為吸熱反應(yīng)，如高溫下煅燒石灰石。3.分類

化學(xué)反應(yīng)能量變化分為能量的釋放能量的吸收放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)

4.常見(jiàn)的放熱、吸熱反應(yīng)a.所有的燃燒反應(yīng)；b.酸堿中和反應(yīng)；c.金屬與酸生成氣體的反應(yīng)；d.大多數(shù)的化合反應(yīng)（1）放熱反應(yīng)（2）吸熱反應(yīng)a.大多數(shù)分解反應(yīng)；b.鹽水解反應(yīng)；c.電離反應(yīng)；d.少數(shù)化合反應(yīng)熱化學(xué)方程式：1.定義：表反應(yīng)中放出和吸收熱量的化學(xué)方程式。2.意義：不表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表明化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。3.書寫熱化學(xué)方程式的注意事項(xiàng)：（1）熱化學(xué)方程式中要標(biāo)明物質(zhì)的狀態(tài)，用g、l、s分別表示氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)；參加化學(xué)反應(yīng)的每一種物質(zhì)內(nèi)部都貯存著一定的能量。當(dāng)反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量時(shí)，反應(yīng)物需要吸收能量才能轉(zhuǎn)化為生成物；當(dāng)反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量時(shí)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物就會(huì)放出能量。如果化學(xué)反應(yīng)中的能量變化主要表現(xiàn)為熱的形式，反應(yīng)就伴隨著熱的吸收或釋放。如下圖。化學(xué)反應(yīng)中的能量變化化學(xué)反應(yīng)中的能量變化是宏觀上的變化，不僅可以用反應(yīng)物與生成物的總能量的變化來(lái)說(shuō)明，還可以用微觀上化學(xué)鍵的斷裂與形成來(lái)解釋。研究表明，物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，需要吸收能量以斷開(kāi)反應(yīng)物中的化學(xué)鍵，在形成生成物中的化學(xué)鍵時(shí)放出能量。若反應(yīng)過(guò)程中斷開(kāi)化學(xué)鍵所吸收的總能量大于形成化學(xué)鍵所放出的總能量，則反應(yīng)過(guò)程中吸收能量；反之，若反應(yīng)過(guò)程中斷開(kāi)化學(xué)鍵所吸收的能量小于形成化學(xué)鍵所放出的能量，則反應(yīng)過(guò)程中放出能量。交流討論化學(xué)反應(yīng)中為什么會(huì)有能量的變化？宏觀：反應(yīng)物和生成物所具有的能量不同；微觀：舊的化學(xué)鍵斷裂所吸收的能量與新的化學(xué)鍵形成時(shí)所放出的能量不同。拓展視野利用鍵能估算化學(xué)反應(yīng)中的能量變化斷開(kāi)氣態(tài)物質(zhì)中1mol某種共價(jià)鍵生成氣態(tài)原子需要吸收的能量，就是該共價(jià)鍵的鍵能。共價(jià)鍵的鍵能越大，該共價(jià)鍵越牢固。部分共價(jià)鍵的鍵能如下表所示:某些共價(jià)鍵的鍵能氯化氫形成過(guò)程中化學(xué)鍵的變化

所以該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式可以表示為:

思考：反應(yīng)熱與鍵能存在什么關(guān)系？1.鍵能：斷開(kāi)氣態(tài)物質(zhì)中1mol某種共價(jià)鍵生成氣態(tài)原子需要吸收的能量就是該共價(jià)鍵的鍵能。2.鍵能與物質(zhì)的穩(wěn)定性：鍵能越大，共價(jià)鍵越牢固，形成的物質(zhì)越穩(wěn)定，則該物質(zhì)本身所具有的能量越低。

放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)的比較類型放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)能量變化反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量鍵能變化生成物的總鍵能大于反應(yīng)物的總鍵能生成物的總鍵能大于反應(yīng)物的總鍵能圖示ΔH＜0ΔH＞0燃料燃燒釋放的能量人類自從學(xué)會(huì)了用火，便以草、木等作為燃料，利用燃燒放出的熱從事各種活動(dòng)。而后，煤、石油等化石燃料相繼被開(kāi)采出來(lái)，供人類使用，燃料的更替為人類工業(yè)文明的產(chǎn)生和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。生活中常見(jiàn)的燃料有煤、石油、天然氣等。為什么質(zhì)量相同的不同燃料，完全燃燒后放出的熱不相等?這與燃料的熱值有關(guān)。熱值是指一定條件下單位質(zhì)量的可燃物完全燃燒所放出的熱。常見(jiàn)燃料的熱值如下表所示。幾種燃料的熱值物質(zhì)煤炭石油天然氣氫氣熱值/kJ·g-1約33約48約56143由上表的數(shù)據(jù)可知，熱值最大的是氫氣，其次是天然氣，較小的是石油、煤炭。但由于氫氣在制備、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、開(kāi)采成本等方面存在諸多的問(wèn)題，煤、石油等化石燃料仍然是當(dāng)今較為主要的能源。我國(guó)是非常依賴化石燃料的國(guó)家，尤其是煤，它在我國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占據(jù)了相當(dāng)大的比例，約為60%，遠(yuǎn)高于世界平均水平(約27%)。煤等化石燃料的燃燒常常伴隨著大量煙塵、CO、SO2、氮氧化物(NOx)等有毒有害物質(zhì)的排放，后兩者還能導(dǎo)致酸雨，對(duì)環(huán)境的破壞非常嚴(yán)重。而且，燃料燃燒過(guò)程中，一般只有約1/3的能量可以實(shí)現(xiàn)有效轉(zhuǎn)化，其他部分則轉(zhuǎn)化為廢熱排出或損耗掉，燃料使用效率不高。當(dāng)今環(huán)境問(wèn)題突出，環(huán)境保護(hù)刻不容緩。為了解決燃料燃燒中存在的問(wèn)題，化學(xué)工作者在許多方面進(jìn)行了卓有成效的努力與探索。一是節(jié)約現(xiàn)有的能源，尤其是減少作為燃料的煤和石油的開(kāi)采，將更多的化石燃料留給后人；二是提高燃料的使用效率，減少對(duì)環(huán)境的污染，利用化學(xué)方法將化石燃料轉(zhuǎn)化為清潔燃料，如將煤經(jīng)氣化轉(zhuǎn)化成煤氣，或使煤經(jīng)液化形成液體燃料，降低氧、氮、硫元素含量，減少污染，增大其中氫元素含量，提高燃燒效率;三是確保能源安全，積極開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)的新能源，氫能、水能、太陽(yáng)能、風(fēng)能等都是更清潔、更高效的能源。水力發(fā)電大陽(yáng)能發(fā)電風(fēng)力發(fā)電氫燃料的應(yīng)用前景氫氣的熱值在普通燃料中是最高的，燃燒1g氫氣能釋放出143kJ的熱，是汽油的3倍多。氫氣燃燒的產(chǎn)物只有水，不會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的污染物，是一種清潔燃料。因此，氫氣被普遍認(rèn)為是未來(lái)理想的綠色燃料。目前，制氫和儲(chǔ)氫已成為全球矚目的課題。將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，再將水催化電解獲得氫氣，其中最關(guān)鍵的高效、廉價(jià)、綠色的催化技術(shù)已有突破性的進(jìn)展。氫氣密度小，熔點(diǎn)低，難液化，貯存液氫的容器要求高?？茖W(xué)家正致力于研究具備良好吸收和釋放氫氣性能的合金(如鑭鎳合金等)，這將為解決氫氣貯存問(wèn)題開(kāi)辟新的方向。貯氫合金在一定條件下吸收氫氣形成金屬氫化物，在加熱時(shí)又可釋放出氫氣。氫氣作為燃料，已有廣泛的應(yīng)用。發(fā)射人造衛(wèi)星和載人飛船的運(yùn)載火箭常用液氫作燃料。我國(guó)于1980年研制成功低溫條件下也容易發(fā)動(dòng)、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)腐蝕作用小的氫動(dòng)力汽車。2017年10月，我國(guó)的氫燃料混合動(dòng)力有軌電車在世界上首次成功投入商業(yè)運(yùn)行，最高運(yùn)行時(shí)速70km。這種零排放、無(wú)污染、低噪聲、能源可再生、轉(zhuǎn)化效率高的新型軌道交通工具，將給人類文明帶來(lái)新的機(jī)遇。世界首列氫燃料有軌電車?yán)脷淙剂想姵匕l(fā)電，逐步取代當(dāng)前污染環(huán)境、不可再生的化石燃料，穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰、碳中和，最終形成“無(wú)碳”的清潔能源產(chǎn)業(yè)。化學(xué)科學(xué)發(fā)展將在極大程度上促進(jìn)現(xiàn)有的石油經(jīng)濟(jì)體系向氫經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展目標(biāo)。拓展視野太陽(yáng)能及其利用大自然利用太陽(yáng)能最成功的是植物的光合作用，地球上每年通過(guò)光合作用儲(chǔ)藏的太陽(yáng)能相當(dāng)于全球能源年消耗量的10倍左右，這就是光—生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化。植物體內(nèi)的葉綠素等物質(zhì)將水、二氧化碳轉(zhuǎn)化為葡萄糖，進(jìn)而生成淀粉、纖維素，其本質(zhì)是發(fā)生了光—化學(xué)能的轉(zhuǎn)換。6H2O+6CO2光葉綠素C6H12O6+6O2動(dòng)物攝入體內(nèi)的淀粉、纖維素能水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖，葡萄糖氧化生成二氧化碳和水，釋放出熱，供給生命活動(dòng)的需要。(C6H10O5)n+nH2O催化劑nC6H12O6C6H12O6(s)+6O2(g)===6H2O(l)+6CO2(g)

人類直接利用太陽(yáng)能，有兩種常見(jiàn)的方式:1.光—熱轉(zhuǎn)換這是目前技術(shù)最成熟、成本最低廉、應(yīng)用最廣泛的形式。其基本原理是利用太陽(yáng)輻射能加熱物體而獲得熱能，如地膜、大棚、溫室、太陽(yáng)能熱水器、反射式太陽(yáng)灶、高溫太陽(yáng)爐等。太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化2.光—電轉(zhuǎn)換光—電轉(zhuǎn)換主要用于發(fā)電，有兩種方式：一種是光—熱—電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光—電轉(zhuǎn)換方式。(1)光—熱—電轉(zhuǎn)換是利用太陽(yáng)能發(fā)電，一般是由太陽(yáng)能集熱器發(fā)電，太陽(yáng)能集熱器吸收的熱能使水轉(zhuǎn)化為水蒸氣，再驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。(2)光-電直接轉(zhuǎn)換是利用光電效應(yīng)，將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能。光—電轉(zhuǎn)換的基本裝置是太陽(yáng)能電池，它適用于電子儀表、光電信號(hào)器件、無(wú)人中繼站、高山氣象站等方面。光—電轉(zhuǎn)換1．下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)換的認(rèn)識(shí)不正確的是（）A．手機(jī)電池在放電時(shí)，化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹷．綠色植物進(jìn)行光合作用時(shí)，太陽(yáng)能主要轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C．煤燃燒時(shí)，化學(xué)能主要轉(zhuǎn)化為熱能D．白熾燈工作時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為光能D練習(xí)2．將盛有NH4HCO3粉末的小燒杯放入盛有少量醋酸的大燒杯中。然后向小燒杯中加入鹽酸，反應(yīng)劇烈，醋酸逐漸凝固。由此可見(jiàn)正確的是（

）A．反應(yīng)的化學(xué)方程式：NH4HCO3+CH3COOH=CH3COONH4＋CO2↑＋H2OB．該反應(yīng)中，熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C．反應(yīng)物的總能最高于生成物的總能量D．NH4HCO3和鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)B

O=OH-HH-O1mol化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收的能量/kJ496436x3.已知?dú)錃獾娜紵裏釣?86kJ/mol，18g水蒸氣變成液態(tài)水放出44kJ的熱量。其他相關(guān)數(shù)據(jù)如表：則表中x為(

)A．926 B．557 C．485 D．463D4.小明從表中提供的信息中，得出以下幾個(gè)結(jié)論，其中正確的是

（）

A．熱值大的燃料燃燒時(shí)放出的熱量多B．1千克汽油燃燒時(shí)放出的熱量是4.6×107焦耳C．木炭燃燒不充分時(shí)其熱值會(huì)變小D．2m3的沼氣完全燃燒時(shí)放出的熱量是3.8×107焦耳D完成課后相關(guān)練習(xí)同學(xué)們，通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛(ài)心.誠(chéng)心.細(xì)心.耐心，讓家長(zhǎng)放心.孩子安心。專題6

化學(xué)反應(yīng)與能量變化

第三單元

化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化我們已經(jīng)知道，化學(xué)反應(yīng)伴有吸熱或放熱現(xiàn)象，這是化學(xué)能與熱能相互轉(zhuǎn)化的表現(xiàn)。除熱能以外，化學(xué)能還可以轉(zhuǎn)化為光能、機(jī)械能、電能等其他形式的能量。各種各樣的電池就是化學(xué)能與電能轉(zhuǎn)化的最好體現(xiàn)。家用干電池紐扣電池手機(jī)電池化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能在現(xiàn)代生活中，化學(xué)電源發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。大到人造衛(wèi)星、飛機(jī)、新能源汽車，小到電腦、手機(jī)、電子手表，都離不開(kāi)化學(xué)電源。尤其是電子產(chǎn)品的日趨豐富，化學(xué)電源與人類生活的關(guān)系越來(lái)越密切。那么，化學(xué)電源是如何對(duì)外提供電能的呢?基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)完成下列實(shí)驗(yàn)，將觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論填入下表?；瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的實(shí)驗(yàn)1.把一塊鋅片和一塊銅片分別插入盛有稀硫酸的燒杯里，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。2.把一塊鋅片和一塊銅片同時(shí)插入盛有稀硫酸的燒杯里，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。3.用導(dǎo)線把步驟2中的鋅片和銅片連起來(lái)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。4.在步驟3的導(dǎo)線中間連接一個(gè)靈敏電流計(jì)(右圖)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。原電池示意圖通過(guò)步驟4的實(shí)驗(yàn)可以看出，鋅片逐漸溶解，銅片表面有氣泡產(chǎn)生，電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明這個(gè)裝置可以將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。反應(yīng)過(guò)程中的電流是這樣形成的：1.在鋅片(負(fù)極)上，鋅失去電子形成鋅離子(Zn2+)進(jìn)入溶液：Zn-2e-

===Zn2+。電子經(jīng)鋅電極流向?qū)Ь€。2.從鋅電極流出的電子經(jīng)導(dǎo)線通過(guò)電流計(jì)流入銅電極。

實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論步驟1步驟2步驟3步驟4銅片上沒(méi)有明顯現(xiàn)象，鋅片上有無(wú)色氣體產(chǎn)生銅片與稀硫酸不反應(yīng)，2H++Zn=Zn2++H2銅片上沒(méi)有明顯現(xiàn)象，鋅片上有無(wú)色氣體產(chǎn)生銅片與稀硫酸不反應(yīng)，2H++Zn=Zn2++H2銅片上有無(wú)色氣體產(chǎn)生，鋅片無(wú)明顯現(xiàn)象H+在銅片上得到電子被還原成氫氣銅片上有無(wú)色氣體產(chǎn)生，鋅片無(wú)明顯現(xiàn)象，電流計(jì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)H+在銅片上得到電子被還原成氫氣，說(shuō)明有電子從鋅片流入到銅片我們把將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置稱為原電池。在原電池中，兩個(gè)電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。還原劑在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子；電子通過(guò)導(dǎo)線由原電池的負(fù)極流向正極，氧化劑在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。原電池就是這樣通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的。原電池反應(yīng)原理示意圖1.你能確定原電池的正、負(fù)極嗎？原電池在工作時(shí)電流是如何移動(dòng)的？2.你能說(shuō)出原電池的工作原理嗎？試寫出發(fā)生的在二個(gè)電極上的離子反應(yīng)方程式。鋅片為負(fù)極，銅片為正極。電子由鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片，電流由銅片流出，從鋅片流入。

銅鋅原電池原理電極材料電極反應(yīng)反應(yīng)類型原電池的電極鋅片Zn-2e=Zn2+

氧化反應(yīng)負(fù)極銅片還原反應(yīng)正極原電池總反應(yīng)

小結(jié)一、原電池：將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置G稀硫酸鋅銅H+H+H+e-e-e-e-e-e-Zn：還原劑，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)電子從鋅極流出負(fù)極電子從鋅極流出流入銅極Cu：氧化劑，得去電子發(fā)生還原反應(yīng)二、原電池的工作原理正極三、原電池反應(yīng)的本質(zhì)氧化還原反應(yīng)下列反應(yīng)中，能夠形成原電池的是：√√√×××思考：

如果形成原電池需要滿足哪些條件？形成原電池需要滿足的條件1.活潑性不同的兩個(gè)電極（負(fù)極：較活潑的金屬；正極：較不活潑的金屬。）；2.電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中；3.有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)；4.必須形成閉合回路。兩極一液成閉合原電池電極的判斷1.根據(jù)電極材料判斷負(fù)極：較活潑的金屬；正極：較不活潑的金屬或非金屬導(dǎo)體2.根據(jù)電極反應(yīng)判斷失電子的反應(yīng)氧化反應(yīng)負(fù)極得電子的反應(yīng)還原反應(yīng)正極思考：如何判斷原電池的正、負(fù)極？3.根據(jù)電子或電流流動(dòng)方向判斷電子從負(fù)極流出沿導(dǎo)線流入正極電流從正極流出沿導(dǎo)線注入負(fù)極原電池電極的判斷4.根據(jù)離子的定向移動(dòng)方向（溶液內(nèi)）陽(yáng)離子向正極移動(dòng)；陰離子向正極移動(dòng)；原電池的應(yīng)用

形成原電池，可以加快反應(yīng)的速率下列情況是否形成了原電池？若是，寫出兩極反應(yīng)的方程式。AFeC負(fù)極：2Fe-4e=2Fe2+正極：2H2O+O2+4e=4OH-思考：為什么鋼鐵在潮濕的空氣中很容易被腐蝕。原電池的應(yīng)用小結(jié)1.比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱（活潑的金屬作負(fù)極）；2.比較反應(yīng)速率（構(gòu)成原電池反應(yīng)一般比普通反應(yīng)快）；3.金屬的腐蝕與防護(hù)（腐蝕速度比一般快）。拓展視野鋼鐵的電化學(xué)腐蝕原理及其應(yīng)用鋼鐵在潮濕的空氣中很容易被腐蝕，因?yàn)樵诔睗竦目諝饫?，鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜，水膜里含有少量H+、OH-和氧氣等，從而形成一層電解質(zhì)溶液，它與鋼鐵里的鐵和少量碳形成了無(wú)數(shù)微小的原電池。在這些微小的原電池中，主要發(fā)生了下列反應(yīng)：負(fù)極(鐵):2Fe-4e-

===2Fe2+正極(碳):2H2O+O2+4e-

===4OH-鐵失去電子被氧化，F(xiàn)e2+與OH-結(jié)合成Fe(OH)2，F(xiàn)e(OH)2進(jìn)一步被氧氣氧化為Fe(OH)3。4Fe(OH)2+O2

+2H2O===4Fe(OH)3鋼鐵的電化學(xué)腐蝕原理示意圖Fe(OH)3在一定條件下發(fā)生脫水反應(yīng)，生成紅色的鐵銹(主要成分為Fe2O3·nH2O)。不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸，發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子被氧化，這種腐蝕叫作電化學(xué)腐蝕。鋼鐵電化學(xué)腐蝕的原理在生活中應(yīng)用廣泛。例如，生活中常用的取暖產(chǎn)品——暖貼，就是以此原理制成的。暖貼的內(nèi)部含有鐵粉、活性炭、食鹽、蛭石、木粉的混合物。鐵粉、活性炭、食鹽一旦與空氣中的氧氣和水蒸氣接觸就會(huì)形成原電池，木粉能夠吸水并保持水分，蛭石能夠保溫。原電池的形成加快了鐵被氧氣氧化的速率，短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較多的熱，供人們?nèi)∨?。暖貼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖化學(xué)電源依據(jù)原電池反應(yīng)的原理，我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)裝置，通過(guò)氧化還原反應(yīng)即可實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化。實(shí)驗(yàn)探究利用銅片、鋅片(可從廢舊干電池中拆取)或鋁片、純堿溶液、白醋(或橙子、橘子)等日常生活中的材料即可制作簡(jiǎn)易電池。如圖所示，利用橘子、金屬片以及導(dǎo)線等制作的簡(jiǎn)易電池能使電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)。由橘子制成的簡(jiǎn)易電池簡(jiǎn)易電池?zé)o法長(zhǎng)久穩(wěn)定地使用，于是人們發(fā)明并制造了多種多樣的能夠較長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定持續(xù)供電的化學(xué)電源。化學(xué)電源的能量轉(zhuǎn)化率比燃料燃燒高得多?；瘜W(xué)電源不僅在生活中得到了廣泛的應(yīng)用，在高科技領(lǐng)域乃至航天技術(shù)中也是不可或缺的。化學(xué)電源有一次電池、二次電池和燃料電池之分。一次電池用過(guò)之后不能復(fù)原，二次電池充電后能繼續(xù)使用概念：將化學(xué)能變成電能的裝置分類：①一次電池：不可充電電池，如干電池②二次電池：可充電電池，如蓄電池③燃料電池優(yōu)點(diǎn)：①能量轉(zhuǎn)化率高，供能穩(wěn)定可靠②可以制成各種形狀、大小，使用方便③易維護(hù)拓展視野常見(jiàn)化學(xué)電源化學(xué)電源在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用十分廣泛。常見(jiàn)化學(xué)電源主要有鋅錳干電池、銀鋅紐扣電池、鉛蓄電池等。它們的組成及反應(yīng)原理如下表所示。鉛蓄電池常見(jiàn)化學(xué)電源的組成與反應(yīng)原理氫氧燃料電池反應(yīng)原理示意圖當(dāng)電池與用電器相連時(shí)，電池中能轉(zhuǎn)化成電能的化學(xué)能是一定的，一旦電能耗盡后便無(wú)法繼續(xù)放電，此時(shí)一次電池需要更換電池，二次電池需連接電源充電。拓展視野簡(jiǎn)易燃料電池的制備1.將碳電極放在高溫火焰上灼燒到紅熱，迅速浸入冷水中，制得多孔碳棒電極。選用0.5mol·L-1的Na2SO4溶液為電解質(zhì)溶液。電源用3~6V直流電源，發(fā)光二極管的起輝電壓為1.7V，電流為0.6mA。將上述材料組裝成簡(jiǎn)易的燃料電池裝置(下圖)。2.按下開(kāi)關(guān)S1，接通電源，電解溶液約半分鐘，碳棒上分別產(chǎn)生明顯的氣泡。3.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1，按下開(kāi)關(guān)S2，可以觀察到二極管的發(fā)光現(xiàn)象。自制燃料電池裝置示意圖隨著科技的發(fā)展，越來(lái)越多的新型電池面世，其中鋰離子電池是筆記本電腦、手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品中使用最為廣泛的電池。它興起于20世紀(jì)90年代，具有供電穩(wěn)定、可反復(fù)充放電、使用壽命長(zhǎng)、便攜、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，在一定程度上改變了人們的生活方式。與原電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能相反，電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。在生產(chǎn)、生活實(shí)際中，許多化學(xué)反應(yīng)都是通過(guò)電解的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。例如，電解水制得氫氣和氧氣：電解飽和食鹽水制備燒堿、氯氣和氫氣。在這些例子中，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。利用電解我們可以獲得普通化學(xué)方法難以制備的物質(zhì)。電解與電解池電解：使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。電解池：借助于電流引起氧化還原反應(yīng)裝置。構(gòu)成條件：1.與外加電源相連的電極；2.有電解質(zhì)溶液；3.形成閉合回路。能量轉(zhuǎn)化：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能用途：獲得普通化學(xué)方法難以制備的物質(zhì)。原電池、電解池的異同點(diǎn)原電池電解池定義形成條件電極名稱電極反應(yīng)化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。非自發(fā)氧化還原反應(yīng)。1.活性不同的兩電極；2.電解質(zhì)溶液；3.形成閉合回路1.兩極接直流電源；2.電極插入電解質(zhì)溶液；3.形成閉合回路負(fù)極：較活潑金屬；正極：較不活潑金屬（或能導(dǎo)電非金屬）陽(yáng)極：電源正極相連；陰極：電源負(fù)極相連負(fù)極：氧化反應(yīng)；正極：還原反應(yīng)陽(yáng)極：氧化反應(yīng)；陰極：還原反應(yīng)拓展視野電解在物質(zhì)制備中的應(yīng)用鈉、鎂、鋁、鈣等單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)很活潑，不能在自然界中穩(wěn)定存在，用普通的化學(xué)方法難以將它們制備出來(lái)。工業(yè)上采用電解的方法制取這些金屬單質(zhì)。以石墨作為電解池的兩個(gè)電極電解熔融的氧化鋁(氧化鋁的熔點(diǎn)特別高，需要加入冰晶石以幫助其熔化)可得到單質(zhì)鋁。在直流電作用下，鋁離子在陰極得到電子，被還原為單質(zhì)鋁。陰極：Al3++3e-===Al氧離子在陽(yáng)極失去電子，被氧化為氧原子，并結(jié)合成氧分子。

上述反應(yīng)可綜合表示為:

通電與電解熔融的氧化鋁類似，電解熔融的氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣可分別得到鈉、鎂、鈣的單質(zhì)和氯氣。電解的方法能使通常條件下無(wú)法自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行下去，在一些活潑單質(zhì)的制取、金屬的精煉、某些有機(jī)化合物的合成中應(yīng)用廣泛。練習(xí)1.有甲、乙、丙三種金屬，將它們放在稀硫酸中，只有乙無(wú)明顯現(xiàn)象。若用導(dǎo)線將甲、丙相連后放入稀硫酸，只有丙電極上產(chǎn)生大量氣泡，這三種金屬的活動(dòng)性順序是（）A.甲＞丙＞乙 B.甲＞乙＞丙 C.丙＞乙＞甲 D.乙＞甲＞丙A2.在鋅與銅組成的原電池中，下列說(shuō)法正確的是()A．鋅是負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng) B．鋅是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)C．銅是負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng) D．銅是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)B3.如圖所示裝置中，電流表A發(fā)生偏轉(zhuǎn)，a極逐漸變細(xì)，同時(shí)b極逐漸變粗，c為電解質(zhì)溶液，則a、b、c應(yīng)是下列各組中的(

)A．a(chǎn)是Fe、b是Ag、c為AgNO3溶液B．a(chǎn)是Ag、b是Fe、c為AgNO3溶液C．a(chǎn)是Zn、b是Cu、c為稀H2SO4

D．a(chǎn)是Cu、b是Zn、c為稀H2SO4A

ABCD電極材料Cu、CCu、AgCu、ZnFe、Zn電解質(zhì)溶液Fe(NO3)3(aq)FeSO4(aq)FeCl3(aq)CuSO4(aq)4.按下列選項(xiàng)要求組成的原電池中，原電池的總反應(yīng)為Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+的是(

)A.A

B.B

C.C

D.DA5.少量鐵粉與100mL0.01mol/L的硫酸反應(yīng)，反應(yīng)速率太慢。為了加快此反應(yīng)速率而不改變H2的總量，可以使用如下方法中的（）A．加入l00mL0.02mol/L的鹽酸B．加入少量硫酸氫鈉固體C．加入少量CuSO4固體D．降低溫度B完成課后相關(guān)練習(xí)同學(xué)們，通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛(ài)心.誠(chéng)心.細(xì)心.耐心，讓家長(zhǎng)放心.孩子安心。專題7

氮與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展

第一單元

氮的固定化學(xué)家在18世紀(jì)70年代初發(fā)現(xiàn)了空氣中含量最多的氣體——氮?dú)?。氮是糧食作物生長(zhǎng)必需的元素，科學(xué)家一直探索將空氣中的氮轉(zhuǎn)化為植物可吸收的含氮物質(zhì)。隨著世界人口的增長(zhǎng)，人類對(duì)糧食的需求日益增加，糧食危機(jī)成為人類發(fā)展難以逾越的鴻溝。直到20世紀(jì)初，德國(guó)化學(xué)家哈伯在實(shí)驗(yàn)室中首次用氮?dú)夂蜌錃夂铣闪税保瑥拇巳祟愡M(jìn)入了新的農(nóng)業(yè)時(shí)代，化肥的使用大大提高了糧食產(chǎn)量。氮分子的結(jié)構(gòu)在自然界中，絕大部分氮元素以游離態(tài)的氮?dú)獯嬖谟诳諝庵小?shí)驗(yàn)證明，在通常情況下，氮?dú)馀c大多數(shù)物質(zhì)很難發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，說(shuō)明氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很不活潑。一般認(rèn)為，氮?dú)夥肿邮怯蓛蓚€(gè)氮原子通過(guò)共用三對(duì)電子結(jié)合而成的，氮?dú)夥肿又写嬖诘I。氮?dú)夥肿拥碾娮邮胶徒Y(jié)構(gòu)式分別為:NN??????????NN破壞氮?dú)夥肿又械又g的共價(jià)鍵需要很大的能量，所以氮?dú)夥肿雍芊€(wěn)定。但在高溫或放電等特殊條件下，氮?dú)夥肿荧@得了足夠多的能量，也能與一些金屬或非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成含氮化合物。氮元素的存在（1）游離態(tài)：氮?dú)庵饕嬖谟诖髿庵?，約占大氣體積的78%（2）化合態(tài)：存在于無(wú)機(jī)物和有機(jī)物中物理性質(zhì)色態(tài)氣味密度溶解性毒性沸點(diǎn)無(wú)色氣體無(wú)味比空氣密度略小難溶無(wú)毒很低（常用作冷凍劑）氮分子的結(jié)構(gòu)電子式：(三對(duì)共用電子對(duì))結(jié)構(gòu)式：(共價(jià)三鍵)氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)破壞氮?dú)夥肿又械又g的共價(jià)鍵需要很大的能量，所以氮?dú)夥肿雍芊€(wěn)定。但在高溫或放電等特殊條件下，也能與一些金屬或非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成含氮化合物。NN??????????NN1.與氫氣的反應(yīng)：N2+3H2高溫、高壓催化劑2NH3注意反應(yīng)條件2.與氧氣的反應(yīng)：N2+O2放電2NO3.與鎂的反應(yīng)：N2+3Mg高溫Mg3N2氮元素的化合價(jià)：-3、0、+1、+2、+3、+4、+5與氮?dú)庀嚓P(guān)的反應(yīng)氮?dú)獾挠猛纠玫獨(dú)獾姆€(wěn)定性：（1）作保護(hù)氣（2）充填燈泡（3）水果保鮮、貯存糧食利用氮?dú)獾姆悬c(diǎn)很低：（1）深度冷凍保存物質(zhì)（2）利用液氮處理某些材料利用化學(xué)性質(zhì)：合成氨、制造硝酸等。氮元素的作用氮是作物體內(nèi)許多重要有機(jī)化合物的組成成分，也是遺傳物質(zhì)的基礎(chǔ)成分，是作物不可缺少的營(yíng)養(yǎng)元素，所以稱之為生命元素。蛋白質(zhì)的組成元素：作物體內(nèi)的氮元素有兩種狀態(tài)：有機(jī)氮和無(wú)機(jī)氮。無(wú)機(jī)氮指存在于各器官的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮；有機(jī)氮主要包括蛋白質(zhì)、氨基酸、核酸、葉綠素和維生素類物質(zhì)。氮是所有氨基酸的重要成分，蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的。蛋白質(zhì)不僅是構(gòu)成職務(wù)的基本材料，而且可作為酶催化作物體內(nèi)的各種生理代謝活動(dòng)。作物生長(zhǎng)發(fā)育的基本過(guò)程細(xì)胞分裂，必須有蛋白質(zhì)的參與。氮素供給不足，作物生長(zhǎng)緩慢，生育階段延遲，其原因就是缺氮導(dǎo)致細(xì)胞分裂緩慢。簡(jiǎn)而言之一句話：如果沒(méi)有氮，就沒(méi)有蛋白質(zhì)，也就沒(méi)有生命。氮的固定

我們知道氮在地殼中的含量很少，自然界中絕大部分的氮是以單質(zhì)分子氮?dú)獾男问酱嬖谟诖髿庵?，氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，那么氮?dú)馊绾芜M(jìn)入生物體，參與生命活動(dòng)的呢？自然固氮充足的氮能使植物枝葉茂盛，葉片增大，光合作用增強(qiáng)，促進(jìn)氨基酸和蛋白質(zhì)的形成，從而使農(nóng)作物的產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量得以提高。將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化成含氮化合物叫作氮的固定，簡(jiǎn)稱固氮。氮的固定主要有自然固氮和人工固氮兩種方式。植物通過(guò)自然固氮可以從空氣中獲得化合態(tài)的氮，但這不能滿足許多植物生長(zhǎng)的需要。氮是農(nóng)作物生長(zhǎng)的必需元素自然固氮的途徑主要有兩種：一種是生物固氮，即自然界中的一些微生物種群(如豆科植物的根瘤菌)將空氣中的氮?dú)馔ㄟ^(guò)生物化學(xué)過(guò)程轉(zhuǎn)化為含氮化合物，約占自然固氮的90%；另一種是高能固氮，即通過(guò)閃電、火山爆發(fā)等途徑產(chǎn)生含氮化合物，約占自然固氮的10%?？茖W(xué)家正致力于探索豆科植物“輕而易舉”實(shí)現(xiàn)固氮的機(jī)理，建立了多種化學(xué)模型模擬生物固氮，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)在溫和條件下固定空氣中的氮為人類所用，以解決化肥效率不高，以及對(duì)土壤和環(huán)境帶來(lái)一定副作用等問(wèn)題。豆科植物的根瘤結(jié)構(gòu)豆科植物的根部常附有小根瘤，其中含有固氮菌，能把空氣中的游離氮轉(zhuǎn)化為化合物形態(tài)的氨(或銨態(tài)氮肥)作為自身的養(yǎng)分。生物固氮拓展視野固氮酶經(jīng)過(guò)幾十年的研究，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)根瘤菌中存在固氮酶。固氮酶的分子很大，結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，它是由二氮酶和二氮還原酶兩種蛋白質(zhì)組成的。這兩種蛋白質(zhì)對(duì)氧非常敏感，一旦遇氧就很快導(dǎo)致固氮酶的失活。在空氣中暴露30s，二氮還原酶的活性就會(huì)喪失一半；在空氣中暴露10min，二氮酶的活性也會(huì)喪失一半。所以整個(gè)研究過(guò)程必須在嚴(yán)格無(wú)氧氣的條件下進(jìn)行，這無(wú)疑給研究增加了難度。時(shí)至今日，化學(xué)模擬生物固氮仍在探索之中。固氮酶高能固氮自然界中并不是所有種類的植物都可以像豆科植物那樣能利用根瘤自行固氮。在人類合成氮肥之前，大部分植物對(duì)化合態(tài)氮元素的需求，除動(dòng)物糞便等有機(jī)肥在微生物作用下進(jìn)入土壤中的成分外，主要依賴于閃電條件下大氣中氮元素的轉(zhuǎn)化。俗話說(shuō)，“雷雨發(fā)莊稼”。這是因?yàn)樵诜烹姉l件下，空氣中的氮?dú)馀c氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成一氧化氮。一氧化氮在空氣中很不穩(wěn)定，易被空氣中的氧氣進(jìn)一步氧化生成二氧化氮，二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸。閃電有助于生成氮氧化物N2+O2===2NO放電2NO+O2===2NO2放電3NO2+H2O===2HNO2+NO雨水中的硝酸滲入土壤后與礦物質(zhì)作用生成硝酸鹽，其中的硝酸根離子被植物的根系吸收，轉(zhuǎn)化為植物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)料。拓展視野NO和NO2的性質(zhì)在常溫下，NO為無(wú)色、無(wú)味的氣體，微溶于水；NO2為紅棕色、有刺激性氣味的氣體。二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮。大氣中NO和NO2達(dá)到一定濃度時(shí)都會(huì)對(duì)人體造成傷害，能引發(fā)上呼吸道及肺部疾病。人體中極少量的NO有助于促進(jìn)血管擴(kuò)張，防止血管栓塞。一氧化氮在調(diào)節(jié)心腦血管、神經(jīng)和免疫系統(tǒng)等方面有著十分重要的生物學(xué)作用和醫(yī)學(xué)前景，受到人們的普遍重視。二氧化氮在火箭燃料中用作氧化劑，在工業(yè)上可以用來(lái)制造硝酸。然而，僅靠自然界的生物固氮和高能固氮，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)氮元素的需求，世界各國(guó)越來(lái)越迫切需要發(fā)展氮肥工業(yè)。人工固氮技術(shù)是20世紀(jì)人類最偉大的成就之一，化學(xué)家通過(guò)化學(xué)反應(yīng)制得了植物可吸收的含氮化合物，為人類解決糧食短缺問(wèn)題作出了巨大貢獻(xiàn)。一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味溶解性毒性NONO2無(wú)色紅棕色氣態(tài)氣態(tài)無(wú)味刺激性氣味微溶易溶有毒有毒危害大氣中NO和NO2達(dá)到一定濃度時(shí)都會(huì)對(duì)人體造成傷害，能引發(fā)上呼吸道及肺部疾病。用途一氧化氮在調(diào)節(jié)心腦血管、神經(jīng)和免疫系統(tǒng)等方面有著十分重要的生物學(xué)作用和醫(yī)學(xué)前景，受到人們的普遍重視。二氧化氮在火箭燃料中用作氧化劑，在工業(yè)上可以用來(lái)制造硝酸。人工固氮——合成氨哈伯和博施等化學(xué)家經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的失敗和不懈努力，最終用鋨催化劑在1.75×107Pa、550℃的條件下以氮?dú)夂蜌錃鉃樵?，得到濃度?%的氨，為合成氨的工業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。此后，他們又經(jīng)過(guò)數(shù)千次實(shí)驗(yàn)的嘗試，改變反應(yīng)條件，并尋找到廉價(jià)易得的多種含鐵化合物組成的催化劑，于1913年建成了世界上第一座合成氨廠。哈伯和博施也因此在1918年和1931年分別榮獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。N2(g)+3H2(g)高溫、高壓催化劑2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1哈伯發(fā)明的合成氨實(shí)驗(yàn)裝置現(xiàn)代的合成氨工廠合成氨的原料是氮?dú)夂蜌錃?，在較高溫度下將混合氣體加壓后送到合成塔中進(jìn)行反應(yīng)。該反應(yīng)放出大量的熱，工業(yè)上往往用來(lái)預(yù)熱原料氣，以達(dá)到反應(yīng)所需的溫度，節(jié)約能源。合成氨達(dá)到平衡時(shí)，混合氣體中氨的含量為20%左右，從中分離出氨后，將未反應(yīng)的氮?dú)?、氫氣送回合成塔循環(huán)使用。合成氨工業(yè)的成功，為植物生長(zhǎng)提供足夠的氮肥，在很大程度上緩解了地球上有限的耕地資源與龐大的糧食需求之間的矛盾，改變了世界糧食生產(chǎn)的歷史，使人類免受饑荒之苦。氮循環(huán)氮元素在地球大氣圈、巖石圈和生物圈中都有廣泛的分布，不同圈層的氮元素通過(guò)多種化學(xué)反應(yīng)在層間循環(huán)。氮循環(huán)是自然界中一種重要的循環(huán)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)起著重要的作用。為了促進(jìn)氮的良性循環(huán)，我們要注意維護(hù)生態(tài)平衡，保護(hù)森林，植樹(shù)綠化，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)有害物質(zhì)的吸收能力：不能過(guò)度使用含氮化肥以免污染土壤和水體：控制化石燃料燃燒排放的氮氧化物進(jìn)入大氣。氮循環(huán)的意義氮元素在自然界中的循環(huán)跨學(xué)科鏈接自然界的氮循環(huán)不同圈層的氮元素是如何循環(huán)的呢？氮分子很穩(wěn)定，大氣中只有少量的氮?dú)馔ㄟ^(guò)生物固氮和高能固氮的方式從游離態(tài)轉(zhuǎn)化為化合態(tài)，進(jìn)入土壤和海洋。巖石和礦物被風(fēng)化后，其中的氮元素也進(jìn)入土壤和海洋，植物從土壤中吸收含氮化合物制造蛋白質(zhì)，動(dòng)物則靠食用植物以獲得蛋白質(zhì)；動(dòng)物的排泄物和尸體殘骸以及植物的腐敗物等在土壤中被細(xì)菌分解，變?yōu)楹衔?，部分被植物吸收：土壤中的硝酸鹽也會(huì)被細(xì)菌分解而轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，氮?dú)庠俜祷卮髿庵?。海洋接納了來(lái)自土壤和大氣中的氮，一部分被生物體吸收。生物死亡后，體內(nèi)的氮一部分被其他生物體吸收，一部分以含氮?dú)怏w的形式進(jìn)入大氣，一部分又返回土壤，還有一部分以沉積物的形式沉積在海洋深處。練習(xí)1.下列敘述與氮的固定無(wú)關(guān)的是 (

)A.工業(yè)合成氨B.工業(yè)上將氨轉(zhuǎn)化為硝酸和其他含氮化合物C.豆科植物的根瘤菌把空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為含氮化合物D.電閃雷鳴的雨天，空氣中的氮?dú)鈺?huì)與氧氣發(fā)生反應(yīng)并最終轉(zhuǎn)化為硝酸鹽被植物吸收B2.下列關(guān)于N2的敘述錯(cuò)誤的是(

)A.N2既可作氧化劑又可作還原劑B.雷雨天，空氣中的N2和O2可反應(yīng)生成NOC.氮的固定是將N2轉(zhuǎn)化成含氮化合物D.NO和NO2都可穩(wěn)定存在于空氣中D3.如圖所示，試管中盛裝的是紅棕色氣體(可能是混合物)，當(dāng)?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r(shí)，試管內(nèi)液面上升，但不能充滿試管，當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中液面繼續(xù)上升，經(jīng)過(guò)多次重復(fù)后，試管內(nèi)完全被充滿，原來(lái)試管中盛裝的氣體(

)A.可能是N2與NO2的混合氣體B.只能是NO2一種氣體C.可能是N2與NO的混合氣體D.可能是O2與NO2的混合氣體D

A5.某無(wú)色混合氣體中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的兩種或多種。現(xiàn)將此混合氣體通過(guò)品紅溶液，品紅溶液褪色；然后向剩余氣體中通入空氣，很快變?yōu)榧t棕色。則下列對(duì)原混合氣體成分的判斷中正確的是(

)A.肯定含有SO2和NOB.肯定沒(méi)有Cl2、O2和NOC.可能含有Cl2和O2D.肯定含有Cl2和NOA完成課后相關(guān)練習(xí)同學(xué)們，通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛(ài)心.誠(chéng)心.細(xì)心.耐心，讓家長(zhǎng)放心.孩子安心。專題7

氮與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展

第二單元

重要的含氮化工原料氨氣是人類制備各種含氮化合物的基礎(chǔ)原料。與化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定的氮?dú)獠煌睔馊菀讌⑴c多種化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為其他含氮化合物。例如，氨氣與酸反應(yīng)可用于制備各種銨鹽，銨鹽是最常用的氮肥；氨氣經(jīng)過(guò)氧化等一系列過(guò)程可以生成硝酸，硝酸是最重要的無(wú)機(jī)強(qiáng)酸之一，也是重要的化工原料。氮的許多化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活中發(fā)揮著極為重要的作用。氨氣氨氣在通常狀況下是無(wú)色、具有刺激性氣味的氣體，密度比空氣小(在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氨的密度是0.771g·L-1)。液氨制冷系統(tǒng)氨氣容易被液化，在常壓下冷卻至-33.5℃或在常溫下加壓至700~800kPa，氨氣就液化成無(wú)色液體，同時(shí)放出大量的熱。液態(tài)氨汽化時(shí)要吸收大量的熱，使周圍的溫度急劇下降，所以液態(tài)氨在工業(yè)上常用來(lái)作制冷劑。物理性質(zhì)：顏色氣味密度溶解性沸點(diǎn)無(wú)色刺激性氣味比空氣小極易溶于水低用途：作制冷劑：氨分子間容易形成氫鍵，這使得氨氣容易被液化，在常壓下冷卻至-33.5℃或在常溫下加壓至700~800kPa，氨氣就液化成無(wú)色液體，同時(shí)放出大量的熱。液態(tài)氨汽化時(shí)要吸收大量的熱，使周圍的溫度急劇下降，所以液態(tài)氨在工業(yè)上常用來(lái)作制冷劑。觀察思考觀察下列實(shí)驗(yàn)，將觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和分析得到的結(jié)論填入表。[實(shí)驗(yàn)1]在干燥的燒瓶?jī)?nèi)充滿氨氣，塞上帶有玻璃管和膠頭滴管(預(yù)先吸入少量水)的膠塞。按圖所示組裝實(shí)驗(yàn)裝置。打開(kāi)橡皮管上的止水夾，擠壓膠頭滴管，觀察現(xiàn)象。[實(shí)驗(yàn)2]在一支潔凈的試管中滴加幾滴濃氨水，將濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙(或pH試紙)粘在玻璃棒一端靠近試管口，觀察試紙顏色的變化情況。[實(shí)驗(yàn)3]在一只潔凈的燒杯中放兩個(gè)棉花球，在兩個(gè)棉花球上分別滴幾滴濃氨水和濃鹽酸，用表面皿蓋住燒杯口，觀察現(xiàn)象?；瘜W(xué)性質(zhì)：（1）氨氣與水的反應(yīng)（噴泉實(shí)驗(yàn)）：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象主要結(jié)論燒杯中的溶液由玻璃管進(jìn)入燒瓶，形成噴泉，瓶?jī)?nèi)液體呈紅色。氨極易溶于水；其水溶液呈堿性。2.該噴泉實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是什么？延伸：1.二氧化碳和氫氧化鈉能否形成噴泉？為什么？

氫氧化鈉會(huì)和二氧化碳反應(yīng)，二氧化碳消耗后，燒瓶?jī)?nèi)的壓力減少。造成水沿著玻璃管上升，如噴泉般噴出於燒瓶中。（1）裝置氣密性良好；（2）圓底燒瓶要干燥；（3）裝置內(nèi)氣體的純度要高；（4）氣體要充滿燒瓶氨氣極易溶于水，常溫常壓下，1體積水大約可溶解700體積氨氣。氨氣溶于水形成的水溶液稱為氨水。氨水中的氨分子大部分與水分子結(jié)合成一水合氨(NH3·H2O)，一水合氨可部分電離成銨根離子和氫氧根離子，所以氨水顯弱堿性。NH3+H2ONH3·H2ONH3·H2O氨水中含有的微粒：NH3·H2O是一元弱堿，能使無(wú)色酚酞溶液變紅NH3·H2O不穩(wěn)定易分解NH3·H2O、NH3、H2O、、OH-

、H+(少量)用氨水作氮肥，成本較低，但易揮發(fā)，直接施用肥效低，濃度較大時(shí)還會(huì)燒傷作物莖葉，必須加大量的水稀釋。氨水對(duì)眼睛、呼吸道等有強(qiáng)烈的刺激作用，貯存、運(yùn)輸和施用的要求也比較高。目前人們已很少在農(nóng)田中直接施用氨水。氨氣使石蕊試紙變色實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象主要結(jié)論濕潤(rùn)的紅色的石蕊試紙變藍(lán)氨水易揮發(fā)，氨氣的水溶液呈堿性實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象主要結(jié)論燒杯中出現(xiàn)白煙濃氨水、濃鹽酸具有揮發(fā)性，NH3與HCl結(jié)合，有固體NH4Cl生成氨氣與酸的反應(yīng)(用于NH3與揮發(fā)性酸的互相檢驗(yàn))2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4與硫酸的反應(yīng)：NH3+HCl===NH4Cl氨可以與酸反應(yīng)，生成銨鹽。銨鹽大多是無(wú)色晶體，運(yùn)輸、儲(chǔ)存比較方便，并且都能溶于水，易于被農(nóng)作物吸收。因此，固態(tài)氮肥已經(jīng)代替了氨水，成為目前使用最廣泛的化肥。NH3是氮的最低價(jià)(-3價(jià))化合物，氨中的N可以失去電子，化合價(jià)升高，在一定條件下氨與氧化劑作用時(shí)作還原劑，表現(xiàn)出還原性。在通常情況下，氨與氧氣不易反應(yīng)，但在加熱和催化劑(如鉑絲或Cr2O3)存在下，氨與氧氣反應(yīng)生成一氧化氮和水，并放出熱。這一反應(yīng)叫作氨的催化氧化，它是工業(yè)制備硝酸的重要反應(yīng)之一。4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(l)ΔH=-904kJ·mol-1催化劑硝酸硝酸是一種無(wú)色、易揮發(fā)、具有刺激性氣味的液體，沸點(diǎn)為83℃，密度為1.42g·cm-3，能與水以任意比互溶。硝酸不穩(wěn)定，在常溫下受熱或見(jiàn)光會(huì)發(fā)生分解，生成紅棕色的二氧化氮?dú)怏w。因此，硝酸應(yīng)密封貯存在低溫、避光處。市售濃硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為69%，常因溶有少量NO2而略顯黃色。

光照觀察思考銅片與濃硝酸的反應(yīng)裝置觀察下列有關(guān)硝酸性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和分析所得結(jié)論填入下表中。[實(shí)驗(yàn)1]將銅片置于具支試管的底部，通過(guò)分液漏斗加入2mL濃硝酸，將產(chǎn)生的氣體通入倒置于水槽里充滿水的集氣瓶中(如圖)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。[實(shí)驗(yàn)2]在上述裝置中，用分液漏斗向試管內(nèi)加5mL水，稀釋硝酸，繼續(xù)收集產(chǎn)生的氣體，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。硝酸是一種氧化性很強(qiáng)的酸，能與絕大多數(shù)金屬(除金、鉑等少數(shù)金屬以外)、許多非金屬以及有機(jī)物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，其中+5價(jià)的氮被還原。濃硝酸與銅反應(yīng)生成的氣體主要是二氧化氮，稀硝酸與銅反應(yīng)生成的氣體主要是一氧化氮。Cu+4HNO3（濃）===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O3Cu+8HNO3（?。?==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式銅與濃硝酸的反應(yīng)銅與稀硝酸的反應(yīng)3Cu+8HNO3（?。?3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O溶液中有氣泡產(chǎn)生；試管中充滿紅棕色氣體；燒杯中收集到無(wú)色氣體。溶液中有氣泡產(chǎn)生；試管燒杯中收集到無(wú)色氣體。Cu+4HNO3（濃）=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O硝酸與金屬的反應(yīng)：常溫下，濃硝酸與濃硫酸相似，也能使鋁、鐵表面形成致密的氧化膜而鈍化，所以可以用鋁質(zhì)或鐵質(zhì)容器盛放濃硝酸。濃硝酸在加熱的條件下，還能與木炭等非金屬單質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)C+4HNO3（濃）===CO2↑+4NO2↑+2H2O硝酸是一種重要的化工原料，常用來(lái)制造氮肥、染料、塑料、炸藥、硝酸鹽等。學(xué)科提煉氮及其化合物的轉(zhuǎn)化在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，化學(xué)家利用大氣中的氮?dú)鉃樵辖⒘撕铣砂惫I(yè)。氨的合成不僅為人類解決糧食危機(jī)作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)，而且為含氮化合物的制備奠定了重要的基礎(chǔ)。以氨氣為原料，通過(guò)非氧化還原反應(yīng)的途徑可以將氨轉(zhuǎn)化成銨態(tài)氮肥，而以氧化還原反應(yīng)方式則可將氨轉(zhuǎn)化成硝酸等重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品。練習(xí)1.下列對(duì)NO和NO2的描述正確的是()A．NO2與水的反應(yīng)中，NO2既是氧化劑又是還原劑B．NO2是無(wú)色氣體，可用向上排空氣法收集C．NO2可由和NO2直接化合得到D．實(shí)驗(yàn)室制取NO2，可以通過(guò)金屬銅與濃硝酸反應(yīng)制得A2.下列事實(shí)不能說(shuō)明濃硝酸氧化性比稀硝酸強(qiáng)的是()A.濃硝酸遇石蕊試液變紅后褪色，稀硝酸遇石蕊試液只變紅不褪色B.濃硝酸能與NO反應(yīng)生成NO2，而稀硝酸不能與NO反應(yīng)C.濃硝酸在加熱條件下可與碳單質(zhì)反應(yīng)，而稀硝酸則不能D.足量的銅還原1mol濃硝酸和1mol稀硝酸轉(zhuǎn)移電子數(shù)分別為NA和3NAD3．在下列變化中，能表明硝酸具有氧化性的是()A．能使石蕊溶液變紅色

B．能跟Ag反應(yīng)生成AgNO3C．能和碳酸鈣反應(yīng)

D．能和CuO反應(yīng)生成Cu(NO3)24．不能使用鐵質(zhì)容器儲(chǔ)運(yùn)的是()A．濃鹽酸 B．液氯 C．濃硝酸 D．濃硫酸BA完成課后相關(guān)練習(xí)同學(xué)們，通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛(ài)心.誠(chéng)心.細(xì)心.耐心，讓家長(zhǎng)放心.孩子安心。專題7

氮與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展

第三單元

含氮化合物的合理使用含氮化合物在生產(chǎn)、生活中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。含氮化合物的生產(chǎn)和使用，也會(huì)給我們的生活和社會(huì)發(fā)展帶來(lái)一些不利的影響。如過(guò)量和不當(dāng)施用氮肥引起的土壤和水體污染，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的氮氧化物導(dǎo)致空氣污染等。合理使用含氮化合物必須首先了解其性質(zhì)，以減少或消除有害環(huán)境的物質(zhì)。銨鹽的性質(zhì)通常把由銨根離子與酸根離子形成的離子化合物稱為銨鹽。對(duì)銨鹽性質(zhì)的研究，是科學(xué)、高效使用氮肥的前提和基礎(chǔ)。銨鹽多為無(wú)色、易溶于水的晶體，都含有銨根離子，具有一些類似的性質(zhì)。下列實(shí)驗(yàn)可以幫助我們進(jìn)一步探究銨鹽的化學(xué)性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)探究仔細(xì)觀察下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并將有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式填入下表中。[實(shí)驗(yàn)1]取少量氯化按和碳酸氫按，分別放入兩支試管中，在酒精燈火焰上微熱，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。[實(shí)驗(yàn)2]將少量氯化按與少量氫氧化鈣混合后放入試管中，在酒精燈火焰上微熱，用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體。不穩(wěn)定性：加熱氯化銨加熱碳酸氫銨實(shí)驗(yàn)序號(hào)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)2NH4Cl===NH3↑+HCl↑NH4HCO3===NH3↑+CO2↑+H2O試管底部消失，但與此同時(shí)，在試管上口部位，會(huì)出現(xiàn)白色結(jié)晶物質(zhì)白色固體逐漸消失,產(chǎn)生無(wú)色有刺激性氣味的氣體從上述實(shí)驗(yàn)可以看出，銨鹽受熱容易分解。

銨鹽與強(qiáng)堿共熱能放出氨氣。

該反應(yīng)常用于實(shí)驗(yàn)室制備NH3。實(shí)驗(yàn)室制備NH3的反應(yīng)裝置常見(jiàn)氮肥及其使用分類：氮肥銨態(tài)氮肥硝態(tài)氮肥尿素根據(jù)銨鹽的化學(xué)性質(zhì)，銨態(tài)氮肥在使用時(shí)要注意兩點(diǎn)：低溫保存，深施蓋土，避免受熱；不可以跟堿性物質(zhì)(如草木灰等)混合使用。硝態(tài)氮肥包括硝酸鈉、硝酸鈣等，易溶于水。不易被以帶負(fù)電荷為主的土壤膠粒所吸附，在潮濕的土壤中流動(dòng)性大，容易被植物吸收。在土壤濕度大的情況下，硝酸根經(jīng)微生物作用可還原成氣體(NO、N2O、N2)逸出，這種反硝化作用往往導(dǎo)致硝態(tài)氮肥的損失。分類性質(zhì)特點(diǎn)注意事項(xiàng)銨態(tài)氮肥硝態(tài)氮肥尿素易溶于水、不穩(wěn)定、與堿反應(yīng)低溫保存，深施蓋土，避免受熱；不可與堿性物質(zhì)（如草木灰等）混合使用在在潮濕的土壤中流動(dòng)性大，容易被植物吸收。在土壤濕度大的情況下，硝酸根經(jīng)微生物作用可還原成氣體（NO、N2O、N2）逸出，這種反硝化作用往往導(dǎo)致硝態(tài)氮肥的損失有機(jī)氮肥，白色晶體，是目前固態(tài)氮肥中含氮量最高的一種化肥尿素是一種中性肥料，適用于各種土壤和作物。由于尿素肥效高、易保存、使用方便，長(zhǎng)期使用對(duì)土壤的破壞作用小，所以它是目前使用量最多的一種氮肥。易溶于水，

不易被以帶負(fù)電荷為主的土壤脫粒所吸附合理使用化肥1.考慮因素：土壤堿性、作物營(yíng)養(yǎng)狀況、化肥本身性質(zhì)2.過(guò)量施用化肥的危害①長(zhǎng)期使用化肥的土壤容易酸化、板結(jié)②部分華能隨著雨水流入溪水、河水和湖泊，造成水體營(yíng)養(yǎng)化，產(chǎn)生水華等污染水華保護(hù)環(huán)境與科學(xué)合理使用化肥相結(jié)合尿素的分子式為CO(NH2)2，屬于有機(jī)氮肥，是一種白色晶體，其中氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為46.7%，是目前固態(tài)氮肥中含氮量最高的一種化肥。尿素晶體生長(zhǎng)茂盛的農(nóng)作物工業(yè)上用氨氣和二氧化碳在一定條件下合成尿素。尿素是一種中性肥料。適用于各種土壤和作物。施用尿素后，土壤中的微生物將其吸收，使其水解成碳酸銨或碳酸氫銨，緩慢釋放氨氣被作物吸收利用。因此，通常在作物需肥期前4~8天施用。由于尿素肥效高、易保存、使用方便，長(zhǎng)期使用對(duì)土壤的破壞作用小，所以它是目前使用量最大的一種氮肥。拓展視野復(fù)合肥料氮、磷、鉀是植物生長(zhǎng)必需的三種營(yíng)養(yǎng)元素，土壤中的氮、磷、鉀通常不能滿足農(nóng)作物生長(zhǎng)的需求，需要施用含氮、磷、鉀的化肥來(lái)補(bǔ)充。依據(jù)化學(xué)肥料中含有的植物營(yíng)養(yǎng)素，可以把化肥分為氮肥(含有N元素)、磷肥(含有P元素)、鉀肥(含有K元素)、微肥(微量元素肥料的簡(jiǎn)稱)和復(fù)合肥料(含有兩種或兩種以上主要營(yíng)養(yǎng)元素)等。其中，氮肥、磷肥、鉀肥是植物需求量較大的化學(xué)肥料。復(fù)合化肥是一種優(yōu)質(zhì)、高效的化肥，目前使用較多的主要是含氮和磷的復(fù)合化肥，如磷酸二氫銨(NH4H2PO4)和磷酸氫二銨[(NH4)2HPO4]等。這類化肥具有養(yǎng)分含量高、副成分少且物理性狀好等優(yōu)點(diǎn)，是正在大力發(fā)展和推廣的化肥。化學(xué)肥料為增加糧食產(chǎn)量作出了重要的貢獻(xiàn)。然而，我國(guó)作為化肥使用大國(guó)(化肥用量占世界用量的1/5還多)，必須高度關(guān)注化肥使用不當(dāng)所引起的環(huán)境問(wèn)題。長(zhǎng)期使用化肥的土壤，容易酸化、板結(jié)。雨水沖刷使肥料離開(kāi)土壤，進(jìn)入溪水、河水和湖泊。水中的肥料會(huì)使細(xì)菌和藻類迅速生長(zhǎng)，并消耗水中的氧氣，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致水中含氧量減少，許多水生生物隨之死亡、腐爛，水質(zhì)下降。從直接施用氨水到廣泛使用尿素，人們一直在尋找使用方便、肥效高、對(duì)土壤影響小的氮肥。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，要確保國(guó)家的糧食安全，必須開(kāi)發(fā)更多綠色的化肥，更科學(xué)、合理地使用化肥，同時(shí)修復(fù)被污染的土壤。在堅(jiān)持優(yōu)先保護(hù)環(huán)境的前提下，力求達(dá)到農(nóng)作物的豐收，是我們未來(lái)努力的方向。氮氧化物的無(wú)害化處理化石燃料的燃燒、硝酸生產(chǎn)等產(chǎn)生的工業(yè)廢氣處理不當(dāng)和日益增多的機(jī)動(dòng)車輛尾氣排放。使得大量氮氧化物排放到空氣中，給原本潔凈的空氣帶來(lái)了一定程度的污染。那么，怎樣用化學(xué)的方法來(lái)降低和消除這些污染呢?氮氧化物(NOx)是大氣污染物，主要包括一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)

。其中二氧化氮不但會(huì)形成酸雨，在日光照射下還能使氧氣經(jīng)過(guò)復(fù)雜的反應(yīng)生成臭氧(O3)。臭氧與空氣中的氮氧化物和一些碳?xì)浠衔镌谧贤饩€的照射下發(fā)生作用后，產(chǎn)生了一種有毒的煙霧，人們稱它為光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧具有特殊氣味，刺激眼睛，對(duì)人體健康、植物生長(zhǎng)等都有很大的危害。拓展視野光化學(xué)煙霧事件1943年，美國(guó)洛杉磯市發(fā)生嚴(yán)重的光化學(xué)煙霧事件，持續(xù)數(shù)十天之久，這種煙霧使人眼睛發(fā)紅、咽喉疼痛、呼吸憋悶、頭昏、頭痛，不少老人因呼吸衰竭而死亡。光化學(xué)煙霧還使遠(yuǎn)離城市100km以外的高山上的大片松林枯死，柑橘減產(chǎn)。之后日本的東京、英國(guó)的倫敦以及加拿大、澳大利亞、荷蘭等國(guó)的城市或地區(qū)也曾出現(xiàn)過(guò)光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧籠罩下的城市為了預(yù)防和控制氮氧化物的污染，人們采取了許多措施。目前，國(guó)