2019-2020年高中化学 第二章 第3节 化学反应的利用 第1课时 利用化学反应制备物质教案 鲁科版必修2.doc

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2019-2020年高中化学 第二章 第3节 化学反应的利用 第1课时 利用化学反应制备物质教案 鲁科版必修2 一、教材分析：教材从从三方面逐步深入介绍利用化学反应制备新物质。首先介绍实验室制取氯气，从药品、反应原理、实验装置、步骤、现象等层面去理解、掌握实验室制取氯气的有关知识；其次介绍对氯气的工业制法，只简单地介绍了反应原理，以减轻学生的负担。要求结合氧化还原的知识，比较氯气的实验室制法与氯气的工业制法在本质上的相同点，有利于学生从本质上理解物质制备的原理。最后教材注意新旧知识的联系，总结归纳以前学过的氢气、二氧化碳、氧气的实验室制法或工业制法。 二、教学目标： 知识与技能： 1、通过实验室和工业制取物质，对“利用化学反应造福人类”的认识进一步具体化； 2、掌握实验室制备氯气的制取、净化、收集和尾气处理方法； 3、归纳总结中学化学中了常见气体解制备装置、净化装置、收集装置及尾气处理装置。 过程与方法： 1、 通过“实验室制取氯气”，培养学生实验观察能力、安全意识以及综合设计实验能力； 2、 通过归纳总结中学化学中了常见气体解制备装置、净化装置、收集装置及尾气处理装置，培养学生的实验设和实验分析能力。 情感态度与价值观： 1、 通过介绍化学反应制备新物质，使学生体会化学科学与人类文明和社会发展的密切关系。 2、 通过集气瓶、洗气瓶、安全瓶的原理介绍，使学生了解化学实验设计的科学性和严谨性，进而培养学生实验分析设计的兴趣和能力。 3、 通过尾气处理防止倒吸方法的教学与练习，培养学生认识并综合运用实验仪器的能力。 三、重点、难点： 重点：利用化学反应制造新物质。 难点：实验室制取物质的设计与装置分析。 四、教法： 实验法 归纳总结 练习巩固 教具：制取氯气装置、多媒体、学案 五、教学过程 内容与时间安排 教师活动 学生活动 设计意图 一、实验室制取氯气 25分钟 1/ 1/ 3/ 10/ 3/ 5/ 【引入】在第二章第一节我们就知道人们利用化学反应主要有两个目的：第一是利用反应制取新物质，第二利用反应释放能量或储存能量。我们这节课来学习利用反应制取新物质。 △ MnO2 + 4HCl（浓）==MnCl2 ＋Cl2 ↑＋ 2H2O 【板书提问】自然界中有游离态氯吗？ 在反应 中氯元素被氧化还是被还原，为什么？ 【板书】实验室制取氯气 +4 -1 +2-1 0 MnO2 + 4HCl（浓）== MnCl2 ＋Cl2 ↑＋ 2H2O 氧化剂 还原剂（2 HCl） △ 1、原理： 2、条件: 浓 △ 【交流与讨论】1mol MnO2与足量浓盐酸反应可 制取1mol Cl2；而含有4mol HCl的浓盐酸与足 量MnO2反应制取的Cl2少于1mol，为什么？ 【结论】1、MnO2与足量浓盐酸反应，MnO2可完全反应掉； 2、浓盐酸与足量MnO2反应，HCl和MnO2都不能完全反应掉而胜于； 【板书】3、装置与仪器：圆底烧瓶、分液漏斗。 【投影】 或 【课前提前准备板书作图】 或 【在学生交流讨论时板书作图】 A B C D E 制取装置 净化装置 收集装置 尾气处理装置 【思考讨论】 1、 分液漏斗下端要插到液面下吗？ 能用长颈漏斗代替分液漏斗吗，为什么？ 2、制取氯气的过程中可能产生哪些杂质气体? B瓶中是什么试剂，用于除去哪种杂质？ 那C瓶呢？ 3、Cl2为何用密封式向上排空气法收集，还有其他收集方法吗？ 如何判断集气瓶中充满氯气？ 4、多余氯气如何处理？ 【结论】： 二氧化锰盐酸浓，隔网加热氯气生。 盐水硫酸来除杂，尾气通入烧碱中。 【板书】 4、 步骤：连接→验密→装药→制取→净化→收集→验满→尾气处理。 【演示】课前安装好的简易装置，演示氯气制取检验实验。 【思考回答】 1、氯气活泼，自然界中没有游离态氯。 2、氯元素被氧化，因为其化合价由-1变为0价。 【思考讨论】 1、盐酸中的氯元素都被氧化了吗？ 2、反应中体现了盐酸的那些性质？ 【思考回答】 1、1mol MnO2完全反应而制取1mol Cl2 2、浓盐酸中的4mol HCl因挥发和变稀残留而未完全参加反应，因此制取的Cl2少于1mol， 【思考回答】 1、不要，分液漏斗有旋钮和玻璃塞，产生的氯气不会由分液漏斗泄露到空中；不能，因为浓盐酸会从长颈漏斗挥发到空中。 2、氯化氢气体和水蒸气。饱和食盐水，除氯化氢。浓硫酸，除水蒸气。 3、氯气密度比空气大，有毒。排饱和食盐水法。 瓶内充满黄绿色气体；或用湿润的KI-淀粉试纸。 4、用浓氢氧化钠溶液吸收，不可用澄清石灰水。 【思考】1、如何检验装置的气密性？ （加热法，加液法） 2、加药品顺序是什么？ （先固后液） 使学生明确自然界中没有游离态氯。要制取氯气必须使化合态氯 （负价态或正价态） 被氧化或还原。 1、强化该反应性质：部分氧化还原反应。 2、强化认识反应中盐酸的作用：还原剂，酸性介质。 结合反应原理与条件，强化认识反应中氯元素的四个去向:①被氧化生成氯气；②化合价未改变与锰元素结合生成MnCl2；③因加热以HCl气体形式挥发④因浓盐酸反应变稀停止反应而残留。 强化分液漏斗的作用：加入液体，防止挥发。 明确制取氯气中的杂质气体和净化方法 明确氯气收集和检验方法。 明确氯气尾气处理方法。 明确连接仪器顺序：从下到上，从左到右。 明确验密方法和加药先后顺序。 二、工厂制取氯气、 2分钟 常见物质的实验室和工厂制法。 4分钟 三、小结制取气体的常见装置 14分钟 通电 2NaCl+2H2O=====2NaOH+H2↑+Cl2↑ 【学生板书】氯碱工业反应方程式： 【思考】实验室和工厂制取氯气的反应原理有何相同之处？ 【投影】学案练习 完成下列表格 物质 工厂制 原理 实验室制取原理 实验制取装置 H2 CO2 NHL Fe -------- ------- H2SO4 ------- ------- HNO3 ------- B ------- 【投影1】常用气体发生装置（学案练习） A B C B A 固固加热 固液加热 固液不加热【思考1】氧气、氨气、氢气、二氧化碳、氯气可用那个装置制取 【投影2】常用气体净化装置（学案练习） 甲 乙 丙 【思考2】有试剂浓硫酸，浓磷酸、浓氢氧化钠溶液、固体氯化钙、固体碱石灰。除去氯气中水蒸气，选用甲装置时，试剂可选用 ，气体由 管进 管出；选用丙装置时，试剂可选用 ，气体由 管进 管出； 【投影3】常用气体收集装置（学案练习） 向上排气法 向下排气法 排液集气法 【思考3】收集不与空气反应的气体，当所收集气体密度大于空气密度时，集气瓶中空气应在瓶的 部，用向 排气法；当所收集气体密度小于空气密度时，集气瓶中空气应在瓶的 部，用向 排气法。 【投影4】常用气体尾气处理装置（学案练习） A B C D 说明：吸收溶解速度不很快，溶解度也不很大的气体用装置A; 气体在吸收剂中溶速快且溶解度极大，易倒吸，选用B 少量尾气可以集于气球中，选用C 处理难以吸收的可以点燃的气体，选用D。 【思考4】选出Cl2 、HCl 、CO尾气处理的装置 【思考回答】 都有氯元素被氧化。 完成学案表格练习 【思考回答】 1、氧气、氨气用A装置， 氢气、二氧化碳用B装置， 氯气用C装置制取。 2、 浓硫酸，浓磷酸A B固体氯化钙 A B 3、 上、上、下、下 4、A或C、B、D 再次明确制取氯气必须使化合态氯 （负价态或正价态） 被氧化或还原。 归纳总结常见物质的工厂、实验室制取、实验制取常见气体装置 归纳总结常见气体的制取，净化、收集，尾气处理装置 板书设计 2.3化学反应的应用 1、原理 +4 -1 +2-1 0 MnO2 + 4HCl（浓）==== MnCl2 ＋Cl2 ↑＋ 2H2O 氧化剂 还原剂（2 HCl） △ 一、 实验室制取氯气 A B C D E 制取、 净化 、 收集、尾气处理装置 2、条件: 浓 △ 三、小结 3、装置与仪器：分液漏斗、圆底烧瓶。 吸收 收集 点燃 向上排气法 向下排气法 排液集气法 洗气 干燥 固固加热 固液加热 固液不加热 4、步骤：连接→验密→装药→制取→净化→收集 →验满→尾气处理。 通电 2NaCl+2H2O=====2NaOH+H2↑+Cl2↑ 二、 工厂氯碱工业制取氯气 教后记：本节通过氯气制取实验教学，使学生认识常见气体制取、净化、收集、尾气处理的仪器装置。 培养学生实验设计与分析能力，要在今后教学中强化仪器和试剂的选择与分析练习，突破实验教与学的难点。 附 利用化学反应制备新物质（第一课时学案） 一、实验室制取氯气 1、反应原理： MnO2 + 4HCl（浓）==== MnCl2 ＋Cl2 ↑＋ 2H2O ; 离子反应方程式： MnO2 + 4H+ + 2 Cl - ==== Mn2+ ＋Cl2 ↑＋ 2H2O。 参加反应的HCl有 50 %被氧化， 反应中体现了HCl的 还原 性和 酸 性。 2、反应条件： 浓盐酸、加热 。 1mol MnO2与足量浓盐酸反应可制取 1 mol Cl2；而含有4mol HCl的浓盐酸与足量MnO2反应制取的Cl2少于 （选择大于、小于、等于）1mol，原因是：浓盐酸中的4mol HCl因加热挥发和变稀残留而未完全参加反应 。 3、制取装置：固固加热制取气体装置 分液漏斗下端不需要（选择需要、不需要）插到圆底烧瓶中液面下， 原因是：分液漏斗有旋钮和玻璃塞，氯气不会由分液漏斗泄露到空中； A B C D E 制取、 净化 、 收集、尾气处理装置 不能（选择能、不能）用长颈漏斗代替分液漏斗， 原因是：浓盐酸会从长颈漏斗挥发到空中。 4、净化装置： 制取氯气的过程中可能产生氯化氢气体和水蒸气等杂质气体。 B瓶中试剂是饱和食盐水，除去氯化氢杂质气体。C瓶中试剂是浓硫酸，除去水蒸气杂质气体。 5、集气装置： D用密封式向上排空气法收集氯气，原因是：氯气密度比空气大，有毒。还可用排饱和食盐水法收集湿润的氯气。当集气瓶中充满黄绿色气体时，表明收集满氯气，还可以用湿润的KI-淀粉试纸验满氯气，现象是无色试纸变成 蓝 色。 6、尾气处理装置： 多余的氯气用浓氢氧化钠溶液吸收，反应的离子方程式为 :Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O 。不可用澄清石灰水，原因是澄清石灰水中氢氧化钙含量少，吸收氯气的量少。 7、 步骤： 连接→验密→装药→制取→净化→收集→验满→尾气处理。 连接仪器的顺序是：先下后上从左到右， 装入药品顺序是先加固体二氧化锰，后加液体浓盐酸。 加热法检验装置气密性的操作是：将整套装置的导气管末端插入盛水的烧杯中，用手捂住圆底烧瓶，导气管末端有气体放出，松开手后导气管末端产生一段气柱，长时间不消失，说明装置气密性好，否则装置漏气。 通电 2NaCl+2H2O=====2NaOH+H2↑+Cl2↑ 加液检验装置气密性的操作是：用止水夹夹住整套装置最后一段橡胶管，向分液漏斗中加一定量的水后，打开分液漏斗旋钮，分液漏斗中的水不流入圆底烧瓶，说明整套装置气密性良好，否则装置漏气。 8、氯碱工业反应方程式： 实验室和工厂制取氯气的反应原理相同之处是：都有氯元素被氧化。 二、常见物质的实验室和工厂制法。完成下列表格 物质 工厂制取原理 实验室制取原理 实验制取装置 H2 通电 2NaCl+2H2O=====2NaOH+H2↑+Cl2↑ 高温 C+H2O=====CO+H2↑ 高温 CO+H2O=====CO2+H2↑ Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑ 固液不加热至气体装置 CO2 点燃 C+O2===== CO2 高温 CaCO3=====CaO+=CO2↑ CaCO3+2HCl==CaCl+CO2↑ 固液不加热至气体装置 NHL 高温高压 N2+3H2O==========2NH3 催化剂 通电 Fe2O3+3CO=====2Fe+3CO2↑ 加热 2NH4Cl+Ca(OH)2=====CaCl2+2NH2↑+2H2O 固固加热至气体装置 Fe ---------------------------- ------------ H2SO4 S→SO2→SO3→H2SO4 -------------------------------- ------------- HNO3 NH3→NO→NO2→HNO3 ------------------------------------ -------------- 三、制取气体常用装置 1、常用气体发生装置 A B C 固固加热 固液加热 固液不加热 【练习1】制取氧气、氨气选用装置A;制取氢气、二氧化碳选用装置B;、制取氯气选用装置C; B A 2、常用气体净化装置 甲 乙 丙 【练习2】有试剂浓硫酸 、浓磷酸、浓氢氧化钠溶液、固体氯化钙、固体碱石灰。除去氯气中水蒸气，选用甲装置时，试剂选用浓硫酸 、浓磷酸、，气体由A管进 B 管出；选用丙装置时，试剂选用固体氯化钙，气体由A管进B管出； 3常用气体收集装置（学案练习） 向上排气法 向下排气法 排液集气法 【练习3】收集不与空气反应的气体，当所收集气体密度大于空气密度时，集气瓶中空气应在瓶的 上 部，用向 上 排气法收集；当所收集气体密度小于空气密度时，集气瓶中空气应在瓶的下部，用向下 排气法收集。 4常用气体尾气处理装置 A B C D 说明：吸收溶解速度不很快，溶解度也不很大的气体用装置A; 气体在吸收剂中溶速快且溶解度极大，易倒吸，选用B 少量尾气可以集于气球中，选用C 处理难以吸收的可以点燃的气体，选用D。 【练习4】Cl2 尾气处理的装置A或C ;HCl尾气处理的装置B.; CO尾气处理的装置 C 。 课下检测与作业 1、 某学生设计右实验装置用于制备纯净的Cl2。装置中有五处错误， 请指出①用长颈漏斗错误，应用分液漏斗；②不能用稀盐酸， 应用浓盐酸；③没有用酒精灯，应用酒精灯加热；④盛浓硫酸 的洗气瓶和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒，应予更换位置； ⑤盛饱和食盐水洗气瓶中的进气导管未插入液面下，出气导管 插入液面，应进气导管插入液面下，出气导管不插入液面下 2、某课外活动小组利用右图所示装置制取氯气。可用试剂 浓盐酸、饱和食盐水、氢氧化钠溶液、高锰酸钾固体。已知： 2KMnO4+16HCl（浓）=====2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O； ① 注射器中盛放的试剂是浓盐酸；装置H和D中的试剂是饱和食盐水；装置P中的试剂是氢氧化钠溶液。 ② 制取并收集氯气的操作是打开弹簧夹a、b，关闭弹簧夹c。尾气处理操作是关闭弹簧夹a和b，打开弹簧夹c ③ 反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1:5.用含0.032 mol HCl的浓盐酸跟足量高锰酸钾固体反应，产生氯气的物质的量应小于_（填“大于”“等于”或“小于”）0.01 mol。由KMnO4、MnO2分别与浓盐酸反应制取氯气的反应条件知氧化性KMnO4、大于_（填“大于”“等于”或“小于”）MnO2 3、利用如图所示的装置收集以下8种气体：①H2, ②Cl2,③O2,④HCl, ④ NH3,⑥NO,⑦SO2,⑧NO2. (1) 若烧瓶是干燥的，则由B口进气，可收集的气体是 ②③④⑦⑧， 若由A口进气，可收集的气体有_①⑤。 (2)若在烧瓶内充满水，可收集的气体有①③⑥ ；气体应由A口进入。 (3)若烧瓶中装入适量浓硫酸，可以用它来干燥的气体有①②③④⑥⑦⑧ ；气体应由B口进入。 水 4、已知氨气极易溶于水，而难溶于有机溶剂CCl4．下列装置中不适宜做氨气的尾气吸收的是（D　　） A B C D