资源简介 中学教材同步标准学案 高二化学第七章 糖类 油脂 蛋白质第一节 葡萄糖 蔗糖 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)一、糖类1.糖类是由___________三种元素组成的一类有机化合物。从前曾把糖类叫做_________,理由是当时发现它们的组成符合通式________。但随着化学科学的发展,发现有些糖的组成不符合上述关系,如鼠李糖,其分子式为_________。有些符合该通式的物质也不属于糖,如乙酸其分子式为___________。2.从结构上看,糖类一般是____________________________________________________________________________________的化合物。3.糖类根据____________________________________________,可以分为_____________________等几类。二、葡萄糖1.葡萄糖的分子式是_____________,葡萄糖的结构简式为_________________它是一种_______,能与银氨溶液和新制氢氧化铜悬浊液反应,具有______性。2.葡萄糖发生银镜反应的化学方程式:葡萄糖与新制氢氧化铜反应的化学方程式:_________________1 mol葡萄糖最多可以与_______mol金属钠反应。3.医生如何检验一个病人是否患有糖尿病 三、蔗糖 麦芽糖 1.阅读课本仔细找出蔗糖和麦芽糖的相同点有:__________________,不同点有:___________________________①分子式 ②官能团 ③能水解 ④水解产物 ⑤物理性质 ⑥银镜反应 ⑦与新制氢氧化铜反应⑧有甜味2.将适量蔗糖溶液与少量稀硫酸混合,放在______中加热,然后加入_____中和,取一半与银氨溶液反应,现象为_____,取另一半与新制氢氧化铜悬浊液加热反应,现象为_______。蔗糖水解的反应方程式为___________________,麦芽糖水解的反应方程式为_______________________________3.蔗糖里加入稀硫酸或加入浓硫酸各发生什么反应 4.某同学做蔗糖水解实验,取一半水解液与银氨溶液反应,未有明显现象,取另一半与新制氢氧化铜悬浊液加热,反应也没有明显现象,该同学说蔗糖水解产物中不含葡萄糖。你认为这个结论对吗 为什么 关键信息一、1.C H O 碳水化合物 Cn(H2O)mC6H12O5C2H4O22.多羟基醛或多羟基酮以及水解能生成多羟基醛或多羟基酮3.能否水解以及水解产物的多少单糖、二糖和多糖二、1.C6H12O6多羟基醛 还原性2.略53.与新制的氢氧化铜反应三、1.①③⑧ ②④⑤⑥⑦水浴 氢氧化钠溶液 有光亮的银镜生成有红色沉淀生成3.水解 氧化不对,未加氢氧化钠溶液中和 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)1.糖类定义 糖类是由C、H、O三 【例1】有关糖类的叙述中,正确的是( ) A.糖类是具有甜味的物质种元素组成的一类有机化合物,糖类一般是多羟基醛、酮以及能水解生成它们的物质。其中单糖不能水解生成更简单的糖;二糖能水解,每摩尔二糖水解后产生2mol单糖;多糖能水解,每摩尔多糖水解后可产生许多摩尔单糖。糖类又叫碳水化合物,是因当时发现它们的组成符合通式Cn(H2O)m (n、m可以相同,也可以不同),但随着科学的发展,发现碳水化合物的名称没有正确反映糖类的组成、结构特征。糖类中氢、氧原子个数比并不都是2:1,也并不以水分子形式存在,如鼠李糖C6H12O5;而符合通式Cn(H2O)m的物质也不全是碳水化合物。故碳水化合物的名称虽然仍沿用,但已失去原有的意义。2.葡萄糖结构和性质 葡萄糖结构中含有—OH和—CHO,应该具有—OH和—CHO的性质,能被催化氧化,能发生酯化反应,能与H2发生加成反应,能被弱氧化剂,Ag(NH3) 2+、Cu(OH)2等氧化。3.蔗糖、麦芽糖结构和性质的比较相似点:a组成相同,化学式均为C12H22O11互为同分异构体b都属于二糖,每摩水解后生成两摩单糖c水解产物都能发生银镜反应,都能还原新制Cu(OH)2d都具有甜味(蔗糖更甜)不同点:a官能团:蔗糖不含醛基, 麦芽糖含有醛基;b化学性质:蔗糖不能发生银镜反应,也不能还原Cu(OH)2能发生银镜反应,麦芽糖能还原Cu(OH)2;c水解产物:蔗糖水解生成葡萄糖和果糖,麦芽糖水解生成葡萄糖。 B.糖类是具有Cn(H2O)m通式的物质C.糖类是含有醛基或羰基的物质D.糖类一般是多羟基醛或多羟基酮以及能水解产生它们的物质【解析】糖类不一定具有甜味,如纤维素是多糖,但没有甜味,反之,具有甜味的物质也不一定是糖类,如甘油有甜味,属于多元醇, A错;糖类的通式为 Cn(H2O)m,但少数属于糖类的物质不一定符合此通式,而少数符合此通式的物质又不是糖类,B错;糖类是含有多羟基醛或多羟基酮类物质,C中没有指明是否含有羟基,不准确;故应选D。答案:D。【点拨】理解糖类的定义和分类是解答本题的关键,糖类又叫碳水化合物是早期的习惯叫法,而符合通式Cn(H2O)m的物质也不全是糖类,糖类也不一定符合通式Cn(H2O)m。 【例2】可以把乙醇、乙醛、甘油、乙酸、葡萄糖五种溶液区别开的一种试剂是( )A.银氨溶液 B.新制Cu(OH)2悬浊液C.溴水 D.酸性KMnO4溶液【解析】这五种溶液中乙酸有酸性,乙醛和葡萄糖能被弱氧化剂氧化,因此要选择具有碱性的弱氧化剂,选项A和B都符合,但银氨溶液和乙酸反应无明显现象,因此选择新制Cu(OH)2悬浊液。在这五种试样中分别加入新制的Cu(OH)2悬浊液后振荡,蓝色沉淀溶解的是乙酸,其余四种分成两组:两个无变化的为甲组,它们是乙醇和乙醛;两个都变成绛蓝色溶液的为乙组,它们是丙三醇和葡萄糖。然后把两组的四个试样分别加热。甲组中生成红色沉淀的原液是乙醛,另一个是乙醇;乙组中生成红色沉淀的原液是葡萄糖。另一个是甘油。答案:B。【点拨】首先分析五种有机物结构和性质的异同,再考虑五种有机物分别与下列四种溶剂反应的现象的差异,然后逐一考虑。烃的衍生物中官能团决定着有机物的性质,需要了某一有机物的性质时,一定要先观察它的官能团。如:葡萄糖结构中含有—OH和—CHO,应该具有—OH和—CHO的性质。 【例3】蔗糖与不同浓度的硫酸可发生:①水解反应,②脱水反应,③加成反应,④取代反应,⑤加聚反应的是( ) A.①② B.③④ C.③⑤ D.③④⑤【解析】蔗糖是二糖(C12 H22O11),它与稀H2SO4共头热时,发生水解反应:蔗糖与浓硫酸发生氧化反应答案:A。【点拨】本题的解题关键是了解蔗糖的性质,在稀硫酸存在下水解生成葡萄糖和果糖、在浓硫酸存在下脱水发生碳化。这一知识点在高一《硫酸》中已学过,本学科内知识小综合是高考的方向。 【例4】在课外实验中,某学生用蔗糖、碳铵、消石灰和H2SO4四种药品,从 AgNO3(内含少量Fe3+、A13+)废液中提取银,试在下列设计方案的方框中填写适当的物质的名称或分子式。【解析】碳铵和消石灰共热可制得NH3,NH3通入AgNO3(内含少量Fe3+、A13+)废液中可制得银氨溶液。蔗糖在硫酸存在条件下可水解生成葡萄糖和果糖,葡萄糖和银氨溶液反应可析出金属银。答案:①NH3 ②银氨溶液 ③Fe(OH)3、Al(OH)3 ④蔗糖 ⑤葡萄糖、果糖【点拨】本题的解题关键是先要制得NH3和葡萄糖,利用葡萄糖的还原性从银铵溶液中还原出银。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)(1)榨糖时,用甜菜的_______部分,用甘蔗的_______部分;我国熬糖技术是从______学来。(2)3.42g蔗糖完全水解,可得______g葡萄糖和_____g果糖;葡萄糖在人体内被_____吸收。经过血管吸收进入肝脏。(3)将蔗糖加浓硫酸后搅拌,会使白色固体变黑,形成疏松状多孔物质,并伴有刺激性气味气体的产生。刺激性气味气体的化学式为______,这个实验说明浓硫酸具有______性。(4)将蔗糖加稀硫酸后水浴一段时间,取出少量加到新制Cu(OH)2。悬浊液中,加热,没有砖红色沉淀产生,其原因是______。【解析】(1)榨糖时主要使用甜菜的块状根和甘蔗的茎榨成汁后再结晶;我国熬糖技术是从印度传过来的。(2)因为C12H22O11+H2O→C6H12O6+C6H12O6 342 180 180 3.42g x y 据此可列式解得x=1.8g y=1.8g 葡萄糖在人体的吸收主要是在小肠完成,然后经过肝门静脉血管吸收进入肝脏。(3)蔗糖中加浓硫酸后白色固体变黑,是因为浓硫酸具有脱水性,产生的气体则是因为浓硫酸将炭化后生成的碳单质氧化,本身被还原成了刺激性的SO2气体。(4)因为含醛基物质与新制Cu(OH)2悬浊液的反应环境必须是强碱性,而糖类物质一般是在酸性环境中水解,必须先加足量的碱中和酸至溶液呈强碱性,否则实验是不可能成功的。 2.(综合题)葡萄糖在水中存在如下平衡: 甲 乙 (1)上述平衡中的环状结构乙的分子是通过链状结构甲分子中的__________基和________基之间发生_______反应而生成的。(2)欲制备的醚,试写出以乙烯为原料的有关化学方程式。【解析】 (1)甲、乙两种结构从缺氢或碳四价观点来看,显然甲具有不饱和性,而乙是饱和的,因此甲-乙发生的是在羟基和醛基之间的加成反应,即羟醛缩合反应。(2)根据(1)提供的信息,制备时,需分别含有-CHO和-OH的两种物质,即乙醇和乙醛。答案:(1)醛基羟基加成3.(创新题)在课外实验中,某学生用蔗糖、碳铵、消石灰和H2SO4四种药品,从 AgNO3(内含少量Fe3+、Al3+)废液中提取银,试在下列设计方案的方框中填写适当的物质的名称或分子式。【解析】从设计方案的图示可知,本题的解题关键是先要制得NH3和葡萄糖,碳铵和消石灰共热可得NH3,NH3通入AgNO3(内含少量Fe3+、Al3+)废液中可制得银氨溶液。蔗糖在硫酸存在条件下可水解生成葡萄糖和果糖,葡萄糖和银氨溶液反应可析出金属银。答案:①NH3 ②银氨溶液③Fe(OH)3、Al(OH)3 ④蔗糖⑤葡萄糖、果糖 【点拨】本题是一道涉及到化学、生物、社会知识的应用题。学习化学是为生产、生活服务的,能用化学知识解决日常生活中遇到的问题。要求学生不仅扎实的基础知识,还应该博览群书,将各方面知识灵活运用于解题之中。 【点拨】本题起点高、落点低,仔细观察甲、乙的结构,并运用化学平衡知识就能解题。 【点拨】本题适宜采用倒推法求解。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.对于糖类化合物的概念叙述正确的是 ( )A.含有碳、氢、氧三种元素的有机化合物 B.是碳和水的化合物,又称碳水化合物 C.有甜味的物质 D.一般是多羟基的醛或多羟基的酮及能水解生成它们的物质2.蔗糖和麦芽糖互为同分异构体,下面叙述中不正确的是 ( )A.它们分子结构中的最大区别是麦芽糖有醛基而蔗糖没有醛基 B.蔗糖不能发生银镜反应,它的水解产物也不能发生银镜反应 C.蔗糖和麦芽糖都属于低聚糖,它们都能水解产生二分子单糖,同样二分子单糖在一定条件下能脱水聚合成二糖 D.蔗糖比麦芽糖甜,蔗糖是重要的甜味食物,麦芽糖不用作甜味食物3.3 mol葡萄糖与足量的醋酸酯化生成葡萄糖醋酸酯时,最多可消耗醋酸( )A.9mol Bl2 mol C.15 mol D.18 mol4.对于蔗糖的说法中,不正确的是( )A.蔗糖是最重要的二糖,它的式量是葡萄糖式量的二倍B.纯净的蔗糖溶液中加入银氨溶液,微热,不发生银镜反应C.在蔗糖与稀硫酸共热后的溶液中滴加银氨溶液,再水浴加热,看不到有银镜生成 D.在蔗糖里加入浓硫酸,可观察到颜色变黑,并有泡沫出现5.在a g冰醋酸、甲醛、葡萄糖、甲酸甲酯、果糖的混合物中,碳元素的质量分数为( )A.30% B .40% C.50% D.数据不全,无法计算6.下列说法不正确的是( )A.糖类是人体主要的能量来源,按照我国居民的食物构成,人体所摄取的热能约有75%是由糖类提供 的B.为了使腌制肉类食品色泽鲜红,可多加亚硝酸盐添加剂C.人体正常血糖是葡萄糖(质量分数)占血液0.1%D.糖类是绿色植物光合作用的产物7.现有含麦芽糖95%(质量分数)的糖50g,问:(1)可制得酒精多少克 (2)可制得醋酸多少克 如果将些醋酸溶于100g的水中,测得溶液密度为1.0313g·mL-1,求溶液中溶质的质量分数和物质的量浓度。(已知:一定条件下C6H12O6→C2H5OH+CO2)B级(能力提高)1.下列物质中,在一定条件下既能发生银镜反应,又能发生水僻反应的是( )A.甲酸甲酯 B.蔗糖 C.葡萄糖 D.麦芽糖2.下列各组混合物中,不论两种物质以何种比例混合,只要总质量一定,经完全燃烧后,产生的CO2质量不变的是 ( )A.甲醇和甲醛 B.乙醛和乙酸 C.甲醛和葡萄糖 D.葡萄糖和蔗糖3.下列各有机物中,官能团种类少于两种的是( )A.聚氯乙烯 B.葡萄糖 C.氯乙烯 D.TNT4.在一定条件下。既可以发生氧化反应,又可以发生还原反应,还可以和羧酸发生蘸化反应的是( )A.乙醇 B.乙醛 C.乙酸 D.葡萄糖5.化合物CH4、CH3CHO、CH3CH2COOH、C6H12O6完全燃烧时生成CO2和H2O的物质的量之比均为1:1, 那么,符合该条件的有机物的通式可用_______表示。现有一些只含两个碳原子的烃的衍生物,完全燃烧后只生成CO2和H2O的物质的量之比符合如下比值,请在横线上写出有机物的结构简式: (1)n(CO2):n(H2O)=2:3的有____,_____,______(三种); (2) n(CO2):n(H2O)=1:1且能发生酯化反应,并能与Na2CO3溶液反应的有________。 6.经分析测得有机物A、B,(1)都由碳、氢、氧三种元素组成;(2)分子中C、H、O三元素的物质的量的比为12:22:11;(3)A、B的相对分子质量相等;(4)MA+M(H2O)=2葡萄糖;(5)A、B均易溶于水,A可发生银镜反应,B不能发生银镜反应,(6)A、B的水溶液中,分别加入稀硫酸溶液,经加热,所得产物滴加氢氧化钠溶液至碱性后均可与新制的氢氧化铜悬浊液反应,并有红色沉淀析出。 (1)试计算A、B的摩尔质量。 (2)推断A、B的分子式,并写出其名称。 7.某有机物A分子式为CxHyOz,15 g A完全燃烧生成22 g CO2和9 g H2O。(1)该有机物的最简式是___________。(2)若A是一种无色具有强烈刺激性气味的气体,具有还原性,其结构简式是____________。(3)若A和Na2CO3混合有气体放出,和醇发生酯化反应,则A的结构简式是___________________(4)若A是易挥发有水果香味的液体,能发生水解反应,则其结构简式为____________________(5)若其分子结构中含有6个碳原子,具有多元醇和醛基的性质,则其结构简式为___________________。同步达标答案A级1.D 2.BD 3.C 4.C 5.B 6.D 7. (1)25.6 (2) 4.3mol.L-1B级1.A D 2.B 3.C 4.D 5. 6.(1)342g·mol-1(2)A:C12H22O11麦芽糖 B:C12H22O11蔗糖 7.(1)CH2O (2)HCHO (3)CH3COOH(4)HCOOCH3 (5)CH2OH(CHOH)4CHO 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(全国高考题)把氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液加入某病人的尿液中,微热时如果观察到红色沉淀,说明尿液中含有( )A.食盐 B.白酒 C.乙醇 D.葡萄糖【解析】这是检查糖尿病的一种常用的简便方法,加入的NaOH溶液和CuSO4溶液,首先反应生成Cu(OH)2。尿液中如果含有葡萄糖,加热时,葡萄糖就和新制 Cu(OH)2反应生成红色Cu2O沉淀,否则,尿液中就不舍葡萄糖。答案:D 2.(全国高考题)A、B、C、D四种有机物,它们分子中C、H、O三种元素的 l质量比都是6:1:8。在通常状况下,A是一种有刺激性气味的气体,对氢气的相对密度为15,其水溶液能发生银镜反应;B的相对分子质量是A的六倍,B常用作制镜工业的还原剂;C和D两物质的蒸气密度都是2.68 g·L-1(标准状况),它们也互为同分异构体,但D的水溶液能使石蕊试液变红,而E是不溶于水的油状液体,具有水果香味。试写出A、B、C、D的名称和结构简式。【解析】因四种物质分子中C、H、O三种元素的质量比都是6:1:8,C、H、O原子个数比为最简式为CH2O。又因A的相对分子质量是15×2=30,是一种有刺激性气味的气体,水溶液能发生银镜反应,故A为甲醛。B的相对分子质量为30×6=180,分子式为CsH12O6,,又因B常用作制镜工业的还原剂,故B为葡萄糖。C、D的相对分子质量都是2.68×22.4=60,分子式都是C2H4O2, C溶液显酸性,D为油状液体,故C为乙酸,D为甲酸甲酯。【答案】A.甲醛 【点拨】灵活运用基础知识是解决此题的关键。物质的检验和鉴别,是利用其性质的一种表现。 【点拨】本题将计算与物质的性质紧密联系起来,可培养学生的逻辑推理能力。通过本题对4种最简式均为CH2O的有机物进行了归纳,使学生的知识由点到面。 趣味阅读食品添加剂与健康:在食品的生产、加工、保藏等过程中,为改善食品品质和色、香、味,以及为防腐和加工工艺的需要而加入食品中的化学合成或天然物质称为食品添加剂。食品添加剂本身不是食品成分,不具有营养价值,而是改善食品的感官性状,防止食品腐败变质,或是为了提高食品的质量所需要。食品添加剂的种类食品添加剂种类繁多,目前,我国批准使用的食品添加剂有6大类、22小类,1500多个品种。如:①防腐抗氧保鲜剂(苯甲酸钠、山梨酸钾等)、②发色剂(硝酸钠、亚硝酸钠等)、③甜味剂(糖精等)、④着色剂(胭脂红、柠檬黄等)、⑤增稠乳化品质改良剂、⑥营养强化剂(如大豆蛋白)。还有漂白剂、酸味剂、疏松剂、凝固剂、香精香料等等。食品添加剂的功能有人说:“远离食品添加剂,就是远离现代食品工业”。目前。市场上不用食品添加剂的加工食品几乎没有,我们的生活离不开食品添加剂。它可以改善食品品质和提高食品质量,有利于食品工业技术的创新。提高工业的附加值和效益。由此可见食品添加剂有许多各自不同的功能。众所周知。水和油脂本来是相分离的。用乳化剂可以使水和油很好地融合在一起,起稳定作用,蛋糕不至于分层;增稠剂在果汁饮料中经常用到,它可以使果汁饮料的外观看起来逼真。口感更好;保湿剂是品质改良剂的一种,它可以使肉的水分不至于丧失,令肉保持新鲜;天然水果制成果汁饮料,在加温、搅拌过程中,颜色容易被破坏,香气也会受损失,用上香精、香料和食用色素就可以恢复水果本来的颜色,增加人的食欲;防腐抗氧保鲜剂可使食物在贮藏、运输、保存时防止因微生物繁殖而造成食品变质;甜味剂可以使食品既有可口的甜度,又不产生热量,适合特殊人群比如肥胖、糖尿病人的需要;营养强化剂包括各种维生素、矿物质、微量元素等,可以补充人体所需的物质。食品工业和化学工业的发展,促进了食品添加剂种类的增多,而食品毒理学的发展则揭示了食品添加剂存在的或可能存在的危害。归纳起来可有如下几类:1.急慢性中毒:用甲醛、硼砂作为牛奶、牛肉、猪血的防腐剂,可造成人及动物的急性中毒;用工业用盐酸制作化学酱油可引起慢性砷中毒;2.变态反应:某些添加剂可引起某些高敏人群的变态反应,如糖精可引起皮炎,表现红、肿、痒;3.在体内的蓄积作用:如抗氧化剂BHT可在体内蓄积。达到一定量对人体会造成危害;4.远期危害:亚硝酸盐是亚硝胺类的前体物质,而亚硝胺类具有致癌性已经得到证实。从卫生学角度出发,对食品添加剂的使用应严加管理。具体原则如下:1.食品添加剂本身,应该经过食品安全性毒理学鉴定程度,证明在限量范围内对人无害。也不含有其他有毒杂质,对食品的营养成分不应有破坏作用;2.食品添加剂在进入人体后,最好能参加人体的正常代谢。或能被吸收而全部排出体外;3.不能用添加剂来掩盖食品质量上的缺陷,或作伪造的手段;4.婴儿代乳食品中不得使用甜味剂、香精、色素等添加剂;5.严格遵守国家规定的<食品添加剂卫生管理办法),正确使用添加剂,严格控制使用的品种、范围和数量。第二节 淀粉 纤维素 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)1.淀粉的组成、性质和用途 (1)分子组成_____淀粉的分子通式为_______________,是由几百个到几千个____________________________________构成的天然___________化合物。(2)物理性质淀粉是__色、____味、__味道的粉末状物质,不溶于冷水,在热水里淀粉颗粒会膨胀破裂,有一部分淀粉溶解在水里,另一部分悬浮在水里,形成胶状淀粉糊(即糊化作用)。(3)化学性质①____还原性,_____能发生银镜反应。②在_________________能水解,水解的最终产物是_____。水解的化学方程式:③淀粉遇碘单质变____色,该反应可用于淀粉与碘单质的相互检验。(4)主要用途:淀粉是食物的重要成分,也是一种工业原料,可用来制____________等。2.纤维素的组成、性质和用途(1)分子组成纤维素的分子通式为_______________,是由几百个到几千个____________________________________构成的天然___________化合物。与淀粉相比,虽然分子通式相同。但由于n值不同,两者___同分异构体关系。纤维素分手的每一个单糖单元有____个醇羟基,其分子通式也可表示为________(2)物理性质纤维素是__色、____味、__味道的具有纤维状结构的物质,不溶于水,也不溶于一般的有机溶剂。(3)化学性质①____还原性,_____能发生银镜反应。②在_________________能水解,水解的最终产物是_____。水解的化学方程式:③纤维素含有醇羟基,能表现出醇的性质,如制_____________。 关键信息1.(1)(C6H10O5)n单糖单元( C6H10O5)高分子(2)白 无 无(3)①不显 不②催化剂存在下加热 葡萄糖化学方程式略③蓝(4)葡萄糖和酒精2.(1) (C6H10O5)n单糖单元( C6H10O5)高分子不是 3[C6H7O2(OH)3]n白 无 无不显 不催化剂存在下加热 葡萄糖纤维素三硝酸酯或纤维素三乙酸酯等 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)1.实验室检验糖类水解产物应注意的问题:实验室中蔗糖、淀粉和纤维素的水解常在无机酸(如稀 H2SO4)催化作用下发生水解,生成葡萄糖,欲检验水解产物葡萄糖的生成,必须先加入NaOH溶液中和作催化剂的硫酸,再加入银氨溶液或新制的Cu(OH)2进行检验。在酯的水解,蔗糖、淀粉、纤维素的水解中硫酸只作催化剂。2.淀粉和纤维素的组成、性质的比较 分子通式都是(C6H10O5)n,都是由几千个单糖单元构成的天然有机高分子化合物。虽然二者分子通式相同,但由于n值不同。两者不是同分异构体关系。纤维素分子的每一个单糖单元有3个醇羟基,其分子通式也可表示为[C6H7O2(OH)3]n (2)物理性质 都是白色、无气味、无味道的物质。淀粉呈粉末状、纤维素呈纤维状结构,淀粉不溶于冷水、在热水中一部分溶解、一部分悬浮,纤维素不溶于水,也不溶于一般的有机溶剂。 (3)化学性质 ①都不显还原性,不与银氨溶液和新制的 Cu(OH)2反应。 ②在浓酸中或用稀酸在加压下能水解.水解的最终产物都是葡萄糖。 ③纤维素含有醇羟基,能表现出醇的性质,如制纤维素三硝酸酯或纤维素三乙酸酯等。 【例1】某学生设计了三个实验方案,用以检验淀粉的水解情况。(1)方案甲:淀粉液水解液中和液溶液变蓝结论:淀粉没有水解(2)方案乙:淀粉液水解液无红色沉淀结论:淀粉没有水解(3)方案甲:淀粉液水解液中和液有红色沉淀结论:淀粉已水解 以上三种方案的设计及结论是否正确 如不正确,请简述理由。【解析】先分析每种方案的设计是否合理、科学、规范,如不符合要求,则其结论也不可靠,如方案设计合理可行,再评价其结论是否正确。 答案:(1)方案甲设计正确,但结论不正确。因为淀粉可能部分水解。 (2)方案乙设计不正确,结论也不正确。因为Cu(OH)2与溶液中的H2SO4反应,而不能与葡萄糖反应。 (3)方案丙设计和结论都正确。【点拨】本题可使学生再现淀粉水解实验操作过程,重视细节考查,培养观察能力,并培养学生由现象得出正确结论的能力。 【例2】 对于淀粉和纤维素的下列说法中,正确的是( ) A.互为同分异构体 B.化学性质相同 C.碳、氢、氧的质量比相同 D.都属于糖类【解析】淀粉和纤维素的分子通式均为(C6H10O5)n,都属于糖类,且碳、氢、氧的质量比相同,但由于n值不同,结构也不同,它们不是同分异构体关系,且化学性质也不相同。故本题答案为C、D。【点拨】化合物具有相同的分子式,但具有不同的结构式的现象叫做同分异构现象,具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。理解同分异构现象和同分异构体是解答此题的关键。 【例3】棉花纤维素相对分子质量为174 960,每个分子中含有______个葡萄糖单元。当纤维素与浓硫酸、浓硝酸的混合物反应后,产物中氮的质量分数为11.12%,每个葡萄糖单元中发生酯化反应的羟基数是______个。【解析】每个葡萄糖单元的相对分子质量是162,则纤维素分子中含葡萄糖单元数为设纤维素与混酸反应后产物中每个葡萄糖单元有x个硝基,则其分子式为[C6H7 O5H(3-X)(NO2)x]n。因为产物中含氮质量分数为11.12%,所以依题意有,解之得x=2。答案:1080 2【点拨】掌握葡萄糖单元和纤维素的结构是解答本题的关键。 【例3】用淀粉为原料制取酒精,若有1 000 g含40%淀粉的植物果实,经过反应制得227 g 80%的酒精。淀粉的转化率为______。(列出计算式并写出结果)。 【解析】设转化的淀粉的质量为x。(C6 H10O5)n(淀粉)+nH2OnC6H12O6(葡萄糖)C6H12O6(葡萄糖) 2C2H5OH+2CO2↑(C6 H10O5)n→nC6H12O6→2nC2H5OH162n 2n×46x 227×80%解得:x=320g淀粉的转化率为答案:80%【点拨】因为淀粉在淀粉酶的作用下,先转化为麦芽耱,再转化为葡萄糖。葡萄糖在酒化酶的作用下最后变为酒精。只要列出转化的关系式,便能较迅速地计算出淀粉的转化率。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)有机物A—H之间有右图所示的转化关系。试回答:(1)A的名称是______,B的结构简式是_______。(2)C→D的反应条件是______________。(3)反应类型:D→E________,E→F_________。(4)写反应方程式: A→B:________;F+G→H________。【解析】由F→G及F+G→H的反应可推知H为酯,其分子式为C4H4O4;由环状物质,可推知H的结构简式为,则G为.F为,再推测可得E为,D为CH2=CH2,C为C2H5OH而B只能是CH2OH(CHOH)4CHO,A可能是淀粉也可能是纤维素。 答案(1)淀粉或纤维素;CH2OH(CHOH)4CHO; (2)浓H2SO4,170℃;(3)加成;取代2.(综合题)向淀粉中加入少量稀H2SO4,并加热使之发生水解。为测定水解的程度,需下列试剂中的:①NaOH溶液 ②银氨溶液 ③新制Cu(OH)2悬浊液④碘水⑤BaCl2溶液其中正确的是( ) A.①⑤ B.②④ C.①③④ D.②③④【解析】醛基与银氨溶液及新制Cu(OH)2悬浊液的反应均在碱性条件下进行,而当淀粉在稀H2SO4催化下水解后,溶液显酸性,要发生上述反应,必须要先加NaOH溶液中和H2SO4。答案:C3.(创新题)某种白色粉末状物质A,难溶于水,在热水中形成糊状物,滴人碘溶液呈蓝色,在一定条件下与水作用生成B。经实验知B分子中氢、氧原子数之比为2:1,氢原子比碳原子数多10个,B的相对分子质量为342, B能溶于水并能发生银镜反应;B在一定条件下水解生成C,C也能发生银镜反应。试推断A、B、C的名称。【解析】根据A的性质,确认A为淀粉;设B的分子式为Cm(H2O)n,则有2n-m=10,而12m+18n=342,得n=11,m=12。所以B的分子式为C11(H2O)12,可能是蔗糖或麦芽糖,又因B能发生银镜反应,只能是麦芽糖,麦芽糖水解的产物C为葡萄糖。答案:A是淀粉,B是麦芽糖,C是葡萄糖。 【点拨】本题旨在测试较高层次的有机合成评价能力。要求学生不仅要掌握化学实验的基本操作,更要求具备将知识与实验技能有机地结合在一起。并能根据实验现象进行准确分析、评价从而得出正确结论的能力。学习化学是为生产、生活服务的,能用化学知识解决日常生活中遇到的问题。【点拨】对于基础实验应掌握:实验原理、仪器、药品、步骤、现象、结论。 【点拨】多糖都是非还原性糖,淀粉遇碘变蓝色;二糖中蔗糖是非还原性糖。麦芽糖是还原性糖;单糖都具有还原性。记准这些性质,求解糖类的推断题就很容易找到突破口。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.下列物质中最易燃烧的是( )A.棉花 B.粘胶纤维 C.硝酸纤维 D.醋酸纤维2.对于淀粉的叙述,不正确的是( )A.能形成溶液 B.遇I2能变蓝色 C.能被浓H2SO4脱水 D.水解中有低聚糖生成3.下列有机物中不能发生酯化反应的是( )A.苯甲酸 B.苯甲醛 C.纤维素 D.葡萄糖4.下列实验能达到预期目的的是( )A.取加热至亮棕色的纤维素水解液少许,滴入新制的氢氧化铜溶液加热,证明水解产物为葡萄糖B.利用FeCl。溶液鉴别苯酚溶液和甲醇溶液C.利用能否与乙醇发生酯化反应鉴别乙酸和硝酸D.向经唾液充分作用后的苹果中滴入碘水鉴别淀粉的存在5.下列物质中一般不用作炸药的是( )A.胶棉 B.硝化甘油C.三硝基甲苯 D.浸渍了液氧的木屑6.可通过实验来验证淀粉水解可生成还原性糖,其实验包括下列一些操作过程:(1)取少量淀粉加水制成溶液,(2)加热煮沸,(3)加入碱液,中和并呈碱性,(4)加入新制的Cu(OH)2悬浊液,(5)加入几滴稀硫酸,(6)再加热,这些操作过程的正确排列顺序是( ) A.(1)(2)(5)(6)(4)(3) B.(1)(5)(2)(4)(6)(3)C.(1)(5)(2)(3)(4)(6) D.(1)(6)(4)(5)(3)(2)7.3.24 g淀粉和3.42 g蔗糖混合,在一定条件下水解(假设完全、彻底水解),若得到a g葡萄糖和b g果糖,则a跟b的比值是多少 B级(能力提高)1.下列有机物中含有醇羟基的是( ) A.苯甲酸 B.纤维素 c.淀粉 D.葡萄糖2.对于淀粉和纤维素两物质,下列说法正确的是( ) A.二者都能水解,且水解的最终产物相同 B.二者含C、H、O三种元素的质量分数相同,且互为同分异构体 C.它们都属于糖类,且都是高分子化合物 D.都可用(C6H10O5)n表示,但淀粉能发生银镜反应,而纤维素不能3.向淀粉中加入少量稀硫酸,并加热使之发生水解,为测定水解的程度所需下列试剂是( )①NaOH溶液②银氨溶液③新制Cu(OH)2溶液④碘水⑤BaCl2A.①⑤ B.②④ C.①③④ D.②③④4.糖元[(C6H10O5)n]是一种相对分子质量比淀粉更大的多糖,主要存在于肝脏的肌肉中,所以又叫动物淀粉和肝糖。下列关于糖元的叙述正确的是( )A.糖元与淀粉、纤维素互为同分异构体B.糖元与淀粉、纤维素属于同系物C.糖元水解的最终产物是葡萄糖D.糖元具有还原性,能发生银镜反应5.在一定条件下,纤维素跟浓HNO3和浓H2SO4的混合酸反应而生成硝酸纤维,该反应的类型属于 ( C )A.硝化 B.磺化 C.酯化 D.氧化6.图是纤维素的结构片断:(1)请根据纤维素的结构,写出纤维素的分子式______;(2)试写出纤维素与硝酸反应制取硝酸酯的化学方程式:_____________________(3)磷酸三丁酯是一种常见的萃取剂,试写出制备它的化学方程式:____________________________7.棉花纤维素相对分子质量为174960,每个分子中含有______个葡萄糖单元。当纤维素与浓硫酸、浓硝酸的混合物反应后,生成的产物中含氮11.12%。每个葡萄糖单元中发生硝化反应的羟基数是_______________个。同步达标答案A级1.C 2.B 3.B 4.B 5.A 6.C 7. a跟b的比值是3:1。B级1.BD 2.AC 3.B 4.C 5.C 6.分子式为(C6H10O5)n 7.14580 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(2002年全国)如图所示:淀粉水解可产生某有机化合物A,A在不同的氧化剂作用下,可以生成B(C6H12O7)或C(C6H10O8),B和C都不能发生银镜反应。A、B、C都可以被强还原剂还原成为D(C6H14O6)。B脱水可得到五元环的酯类化合物E或六元环的酯类化合物F。已知,相关物质被氧化的难易次序是:RCHO最易,R—CH2OH次之,最难。请在下列空格中填写A、B、C、D、E、F的结构简式。A: B: C: D: E: F: 【解析】很容易推出A为葡萄糖HOCH2(CHOH)4CHO(分子式为C6Hl2O6),比较A和B的化学式(B比A仅多了一个氧原子),据醛的氧化规律(—CHO→—COOH)可推知B的结构简式应为HOCH2(CHOH)4COOH ;又比较 B和C的化学式(C比B多一个氧原子而少了两个氢原子),据醇的“深度氧化”规律(—CH2OH→—COOH)可推知C的结构简式应为HOOC(CHOH)4COOH;再比较A和D的化学式(D比A只多了两个氢原子),据醛的还原规律(—CHO→—CH2OH)可推知D的结构简式应为HOCH2(CHOH)4 CH2OH ;又根据酯化反应原理(酸脱羟基醇脱氢),结合所成环的元数(五元环五个节点,六元环六个节点)。不难推知E和F的结构。答案:A HOCH2(CHOH)4CHO B HOCH2(CHOH)4COOHC HOOC(CHO)4COOH D HOCH2(CHOH)4CH2OHE 或 F 或 【点拨】这是一道集常见烃的衍生物转化关系、糖类知识为一体的有机综合题,不少考生因不熟悉常见官能团的转化实质而陷入两难境地,实在可惜。解答本题的关键是抓住有机物氧化还原规律及有机酯化成环反应的本质予以突破。灵活运用基础知识是解决此题的关键。 趣味阅读第七大营养素不管是吃竹笋、甘蔗,还是吃青菜、玉米,总有不少残渣——纤维。过去。大家把它当作毫无价值的废物,现在人们知道它也是人体需要的营养素,在各种营养素中排行第七,所以叫它第七营养素。同其他六种营养素(碳水化合物、脂肪、蛋白质、矿物质、水和维生素)比起来,纤维素对人体的作用并不小。国外报道,有一位患糖尿病三年的老人。由于多吃有丰富纤维素的食物,像豆类、水果、蔬菜等,过了半年,这位老人再不要打针吃药了。科学研究表明,如果经常吃豆科植物,包括青豆、豌豆、小扁豆,以及土豆、玉米,蔬菜和水果,大量食用五谷杂粮,如麦类和保麸面粉等含纤维的物质,对心脏病、肥胖症、慢性便秘、痔疮等有预防作用。不过,对于有肠胃溃疡等疾病的人,还是少吃纤维素食物为好。在化学上,纤维素被认为是某种葡萄糖的“联合体”。它既不溶于水,又不溶于乙醇等一般溶剂。人们从食物中得到的纤维素,一般也是难以消化吸收的,但是它能帮助及时带走人体内有害的东西。纤维素物质进入人体后,总是进入小肠,把脂肪、胆固醇等“排挤”开,使小肠尽量少吸收脂肪和胆固醇。纤维素属多糖,是植物细胞壁的主要部分,常同半纤维素等共生。半纤维素也是多糖,也是植物细胞壁的主要成分之一。纤维素和半纤维素在人体内都不能被消化。谷糠、麸皮主要就是由纤维素组成,豆类、蔬菜和水果中纤维素含量一般也丰富。上述食物提供的纤维素(以及半纤维素)对人体健康有很多重要的生理功能,概括起来包括以下几个方面:导泻通便。食物纤维素能使大便软化、增量,促进肠蠕动,利于肠道排空,保持大便畅通。而以高蛋白、高脂肪等精细食物为主,不吃或很少吃食物纤维素的人容易发生便秘,使粪便中有害物质在肠道停留时间较长,刺激肠壁或吸收入血液,对人体造成危害,很可能诱发肠癌。若食用了含纤维素较多的食物,进入大肠内能被肠内细菌有选择地分解发酵,从而促进好气菌的大量增殖,同时刺激肠道粘膜。加快粪便的排泄,使肠道功能正常化。防冠心病。食物纤维素对预防和改善冠动脉硬化造成的心脏病有重要作用。这是由于在脂肪代谢过程中,纤维素通过某种作用起到抑制或延缓胆固醇与甘油三酯在淋巴中的吸收。在通常的膳食条件下,适当加大纤维素的摄入量,同时减少脂肪的摄入,可减少机体对胆固醇的吸收量,降低体内胆固醇水平,达到防治动脉硬化与冠心病的目的。防糖尿病。西方人糖尿病发病率高,纤维素的摄入量太少是一个重要原因。增加食物中纤维素的含量。可以改善末梢组织对胰岛素的感受性,从而达到调节糖尿病患者血糖水平的目的。减肥。肥胖大都与从食物中摄入热量过高或体力劳动太少有关。提高膳食中的纤维素含量,可使摄入的热能减少,使食物在肠道内停留的时间缩短,使体内贮存的脂肪消耗而在一定程度上起减肥作用。防治痔疮。痔疮的发生与大便秘结而使血液长期阻滞、瘀积有关。由于纤维素的通便作用,可降低肛门周围的压力,使血液通畅,从而起到防治痔疮的作用。其他功能。除上述功能外。食物纤维可减少胆汁酸的再吸收量,改变食物消化速度和消化分泌物的分泌量,可预防胆结石、十二指肠溃疡、溃疡性结肠炎等疾病。另外.食物纤维素还有抗乳腺癌的作用。因此,为了保障身体健康,我们应经常吃些粗粮、蔬菜、水果、黑木耳、海带和薯类等含纤维素多的食物。但应该注意的是,由于纤维素化学结构中带有羟基或羧基等侧链基团,因此会与某些元素(特别是钙、铁、锌和磷等)结合,影响人体肠道内有关矿物质的代谢平衡。因此,在增加对食物纤维素摄取量的同时。应增加对钙、铁、锌和磷等元素的摄入量,以保证体内代谢的平衡。第三节 油脂 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)一、油脂的结构①油脂在化学成分上都是_____跟____所生成的酯。②油脂的结构可表示为:______________式中Rl、R2、R3代表饱和烃基或不饱和烃基。它们可以相同,也可以不同。Rl、R2、R3相同时称_____________,不相同时则称为_____________________。注意:a.油脂是否属于________高分子化合物.b.天然油脂大多都是_____________(单甘油酯 混甘油酯)。二、油脂的性质(1)物理性质室温下液态的油脂称为____,固态的油脂称为___油脂的密度比水____。不溶于_____,易溶于______。(2)化学性质多数油脂兼有烯烃和酯类的性质,可以发生____反应和____反应。①油脂的氢化液态油脂中含有较多的______,故能与氢气发生__________反应,又叫_______,也叫_____,油酸甘油酯在适当条件下与H2反应的方程式为______。②油脂的水解油脂在适当条件下能够发生水解反应,油脂在酸性条件下水解主要用来工业上制取_____和______,油脂在碱性条件下水解称为__________,主要目的是制取___________。硬脂酸甘油酯在酸性条件下水解的反应方程式:___________________硬脂酸甘油酯在碱性条件下水解的反应方程式:___________________1.为什么油脂露置于空气中容易变质 2.下列对油脂的叙述正确的是_________。①油脂是由多种高级脂肪酸跟甘油生成的甘油酯②脂和酯是一回事③单甘油酯是纯净物,混甘油酯是混合物 ④油脂没有固定熔、沸点,所以油脂是混合物⑤油脂是酯的一种 ⑥油脂不溶于水,易溶于有机溶剂⑦甘油也是油脂的一种 ⑧油脂在碱性和酸性条件下均可以发生水解反应⑨油脂中的油可以使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色⑩植物油可以与氢气加成生成固态脂三、肥皂和洗涤剂肥皂是由油脂与氢氧化钠发生______反应制得,盐析是指__________的过程。肥皂的结构中亲水基是_____,憎水基是______;而合成洗涤剂的亲水基是______,憎水基是_________。合成洗涤剂有很多优点也有缺点,其中含磷洗衣粉中的磷元素可以造成水体的_______,使水生藻类大量繁殖.降低溶解氧,水质变坏,此现象称为水华。 关键信息一、①多种高级脂肪酸(如硬脂酸、软脂酸和油酸等) 甘油②单甘油酯 混甘油酯不属于 混甘油酯二、(1)油 脂肪小 水 有机溶剂(2)加成 水解①双键 加成 油脂的氢化 油脂的硬化 ②高级脂肪酸 甘油 皂化反应肥皂1.易被氧化2.①④⑥⑧⑨⑩三、皂化 高级脂肪酸钠和甘油及水分离-COONa 烃基 富营养化 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)1.酯与油脂的区别 (1) 酯和油脂在概念上不尽相同:酯是由酸(有机羧酸或无机含氧酸)与醇相互作用失去水分子而生成的一类化合物的总称。如甲酸乙酯、硬脂酸甘油酯、硝酸纤维等均属于酯类。而油脂仅指高级脂肪酸与甘油所生成的酯。因而它是酯类中特殊的一类。 (2)油脂和其他酯在结构上不尽相同,使之在性质及用途上也有区别。 2.油脂的组成和结构性质 油脂是高级脂肪酸与甘油生成的酯。其结构式为:其结构中存在酯基:,因而具有酯的性质特点.在一定条件下可发生水解。(1)酸性条件下水解:硬脂酸甘油酯+水一硬脂酸+甘油(2)碱性条件下水解:硬脂酸甘油酯+NaOH→硬脂酸钠+甘油油脂在碱性条件下的水解反应也叫皂化反应。油脂的氢化:油酸甘油酯(液态)+氢气硬脂酸甘油酯(固态) 【例1】下列关于油脂的叙述不正确的是( )A.油脂属于酯类 B.油脂没有固定的熔、沸点 C.油脂是高级脂肪酸甘油酯 D.油脂都不能使溴水褪色【解析】此题考查了油脂的基础知识。油脂是高级脂肪酸与甘油生成的酯,属酯类物质,分为油和脂肪,为混合物,无固定熔沸点。由于油脂中烃基部分不饱和,所以可与溴发生加成反应.使溴水褪色。答案:D【点拨】正确掌握酯与油脂的区别与联系、掌握物质的结构、性质是解答问题的关键。 【例2】油脂A的通式为(烃基R中不含有叁键)。0.1mol的 A与溶有96 g液溴的四氯化碳溶液恰好完全反应。0.1mol A完全燃烧时生成的CO2和H2O的物质的量之和为10.6 mol。求油脂A的结构简式,写出油脂A氢化的化学方程式。【解析】从油脂A与Br2发生加成反应的物质的量比,可求出油脂分子中双键的个数。然后从与A具有相同碳原子数的高级饱和脂肪酸甘油酯应具有的分子通式,推知油脂A的分子通式。最后从燃烧后生成的CO2和H2O的总物质的量可求出油脂A的分子式和结构简式。答案:设与油脂A中的羧酸有相同碳原子数的饱和高级脂肪酸为CnH2nO2。则其形成的甘油酯的分子式通式为:C3n+3H6n+2O6,每0.1 mol A燃烧可生成CO2(3n+3)mol,H2O(3n-5)mol, 0.1 mol×(3n+3)+0.1 moI×(3n-5)=10.6 mol。 解得n=18油脂A的结构简式为:油脂A发生氢化反应的化学方程式为:【点拨】本题解题过程中易发生的错误是不从与A具有相同碳原子数的饱和脂肪酸甘油酯的通式来推出A的分子式通式,从而使解题无从着手。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)酒精是一种优质液体燃料,其燃烧值高,无污染,无残留固体,但携带和运输不如固体物质方便。如在酒精中加入一定的添加剂,可制出固体酒精。其配制方法如下:①将lkg NaOH加入10L95%的酒精溶解,配制成0.1 g·mL-l的NaOH酒精溶液备用。②将82 L 95%的酒精和6.5kg硬脂酸加入带搅拌器和温度计的装置中,用水浴加热到60℃~70℃,在不断搅拌下使硬脂酸溶解。③加入0.5kg Cu(N03)2,搅拌均匀。④随后慢慢滴入配制的0.1g·mL-l的NaOH酒精溶液,使溶液保持微沸。整个过程30min完成。⑤放着冷却至50℃~60℃左右,将溶液倒人模具,凝固后用塑料袋包装即得成品。该方法中制得的硬脂酸钠具有疏松框架结构,似海绵吸水一样“吸收”了酒精。该产品碱性低、灼烧残渣少,像蜡烛一样可任意切割,放在铁板、砖块等上面即可点燃,工艺简单,价格便宜,无污染。阅读以上材料,思考并回答下列问题:(1)酒精是一种优良的有机溶剂,为什么能用酒精来配制0.1 g·mL-l 的NaOH酒精溶液。(2)NaOH是强碱,但制成的固体酒精碱性很低。试通过计算说明原因。(3)此固体酒精燃烧后的残渣是什么物质 (4)为什么要在固体酒精中加入 Cu(NO3)2 (5)在固体酒精的制作过程中,为什么不直接用较廉价的硬脂酸钠,而要用新制(NaOH和硬脂酸在混合液中微沸情况下制取)的硬脂酸钠。【解析】(1)乙醇中含有极性基团—OH,且是极性分子,NaOH是离子化合物,根据相似相溶原理。NaOH可溶于乙醇水溶液中。(2)中和硬脂酸需NaOH为22.89 mol。余下的2.11 mol NaOH与 Cu(NO3)2反应消耗掉,故固体酒精碱性很低。(3)固体酒精是由硬脂酸钠、NaNO3、Cu(NO3)2、Cu(OH)2和乙醇组成,点燃后,有的燃烧,有的分解,所以残渣由CuO、 NaNO2、Na2CO3组成。(4)加入 Cu(NO3)2的目的,一是反应掉剩余的NaOH;二是生成的NaNO3和剩余的 Cu(NO3)2在高温下具有强氧化性,能充分氧化硬脂酸钠,使固体酒精充分燃烧。(5)固体酒精的形成是因硬脂酸钠内部有无数小孔,形成了较大的表面积,吸附能力大大增强,所以像海绵一样吸附酒精。事先制的硬脂酸钠,由于时间过长,很难形成较多的微孔;在新制得硬脂酸钠过程中保持微沸状态,有利于形成较多微孔,表面积增大,大大增强其负荷乙醇的能力。2.(综合题).为了进行下表中I项中的实验,请从Ⅱ项中选出一种试剂,从Ⅲ项中I出一种合适的实验操作方法,把答案写在下表中的答案栏内。 I实验Ⅱ试剂Ⅲ操作方法答案1.除去苯中的苯酚A.氧化钙a.分液(1)2.除去工业酒精中的水B.碳酸钠溶液b.蒸馏(2)3.除去乙酸乙酯中的乙酸C.氯化钠c.过滤(3)4.除去肥皂中的甘油D.氢氧化钠d.盐析(4)【解析】向苯和苯酚的混合溶液中加入NaOH溶液,苯酚与NaOH溶液反应生成水溶性的苯酚钠从而与苯分层,然后用分液漏斗将苯和苯酚钠分离;向工业酒精中加人新制的生石灰,生石灰与水发生反应生成氢氧化钙,然后加热蒸馏可得无水乙醇;向混有乙酸的乙酸乙酯中加入Na2CO3溶液,乙酸与Na2CO3溶液反应生成水溶性的乙酸钠,与乙酸乙酯分层,然后用分液漏斗可将乙酸乙酯与水层分离;向混有甘油的肥皂中加入NaCl,可以降低肥皂的溶解度使肥皂析出,这种分离操作叫盐析。答案:(1) D a (2)A b (3)B a (4)C d3.(创新题)参考下列(a)~(c)项回答问题:(a)皂化值是使1 g油酯皂化所需要的KOH的毫克数(b)碘值是使100 g油脂加成的碘的克数(c)各种油脂的皂化值、碘值列表如下:花生油亚麻仁油牛油黄油硬化大豆油大豆油皂化值190180195226193193碘值9018238385126(1)单纯由(C17 H33COO)3C3H5(相对分子质量884)形成的油,用KOH皂化时,写出其反应的方程式___________。(2)(1)中的皂化值是多少 (3)在横线上填上适当的词 亚麻仁油比花生油所含的______多,牛油比黄油所含的_____大。硬化大豆油的碘值小的原因是__________。(4)为使碘值为180的鱼油100 g硬化,所需要的H2的体积(标准状况)为多少升 【解析】(2)×3×56×103=190。 (3)花生油和亚麻油的皂化值相近,而碘值相差一倍,说明亚麻油的碳碳双键多牛油和黄油碘值相同,黄油皂化值大,说明其相对分子质量小,即烃基小。硬化大王油分子中的双键大大减小,故其碘值也小。(4)答案:(1)(C17H33COO)C3H5+3KOH→3C17H33COOK+ (2)190(3)双键;烃基;经过了加氢硬化,使双键大大减少(4)15.9 L(5)n=4 C4H9COOC2H5+KOH→C4H9COOK+C2H50H 【点拨】本题是信息题,要求学生在题给信息的基础上,提炼有用信息进行答题。这是新高考的方向,也是社会对人才的需要。应引起学生的注意。学习化学是为生产、生活服务的,能用化学知识解决日常生活中遇到的问题。 【点拨】除杂的原则是将杂质除去,并不引入新的杂质。 【点拨】解答本题的关键是理解(a)~(c)项的意义,及表格中的知识。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.既能发生水解反应,又能发生氢化反应的是( )A.油酸甘油酯 B.软脂酸甘油酯C.油酸 D.石炭酸2.下列关于油脂的叙述错误的是( )A.从溴水中提取溴可用植物油作萃取剂B.用热的烧碱溶液可区别植物油和矿物油C.含Mg2+、Ca2+较多的水使肥皂去污能力减弱是因为发生了沉淀反应D.生产盐酸和人造脂肪必须用氢气作原料3.下列各组混合物,不论两种物质以何种比例混合,只要总质量一定,经完全燃烧后,产生的CO2的量不相等的是( )A.乙炔和苯 B.甲醛和葡萄糖C.淀粉和纤维素 D.油酸甘油酯和硬脂酸甘油脂4.现有三组混合液:①乙酸乙酯和乙酸钠溶液 ②乙醇和丁醇 ⑧溴化钠和单质溴的水溶液,分离以上各混合液的正确方法依次是( )A.分液、萃取、蒸馏 B.萃取、蒸馏、分液C.分液、蒸馏、萃取 D.蒸馏、萃取、分液5.90 g油脂皂化需l2 g氢氧化钠,则此油脂的相对分子质量是( )A.450 B.675 C.900 D.11256.下列各组物质中,前者为附着在容器内壁的污物,后者为选用的洗涤剂,后者不能溶解前者的是 ( ) A.硫磺一二硫化碳 B.油脂一热碱液 C.酚醛树脂一酒精 D.银镜一氨水.7.下列每组中各有三对物质,它们都能用分液漏斗分离的是 ( ) A.乙酸乙酯和水,酒精和水,苯酚和水 B.苯和水,溴苯和水,四氯化碳和水 C.甘油和水,乙醛和水,乙酸和乙醇 D.油酸和水,甲苯和水,菜籽油和水B级(能力提高)1.天然维生素P(结构如图)存在于槐树花蕾中,它是一种营养增补剂。关于维生素P的叙述错误的是( )A.可以和溴水反应B.可用有机溶剂萃取C.分子中有三个苯环D.1mol维生素P可以和4molNaOH反应2.可用来鉴别己烯、甲苯、乙酸乙酯、苯酚溶液的一组试剂是( )A.氯化铁溶液、溴水 B.碳酸钠溶液、溴水C.酸性高锰酸钾溶液、溴水 D.酸性高锰酸钾溶液、氯化铁溶液3.拟除虫菊酯是一类高效、低毒、对昆虫具有强烈触杀作用的杀虫剂,其中对光稳定的溴氰菊醋的结构简式如右图:下列对该化合物叙述正确的是( )A.属于芳香烃 B.属于卤代烃C.在酸性条件下不水解 D.在一定条件下可以发生加成反应4.实验室区别下列物质选用的试剂(括号中的为试剂)正确的是( )A.苯和已烷(浓H2SO4) B.矿物油和植物油(NaOH溶液) C.乙醛和丙酮(石灰水) D.Na2CO3和NaHCO3(石灰水)5.能证明硬脂酸是弱酸的方法是 ( )A.加饱和Na2CO3溶液 B.加NaOH溶液共热 C.加滴有酚酞的NaOH溶液共热 D.向硬脂酸钠溶液中加酚酞试液6.(1)1mol丙酮(CH3COOH)在镍催化剂作是 。(2)与乳酸具有相同官能团的乳酸的同分异构体A在酸性条件下,加热失水生成B,由A生成B的化学反应方程式是 。(3)B的甲酯可以聚合,聚合物的结构简式是 。7.某有机物 A(C4H6O5)广泛存在于许多水果内,尤以苹果、葡萄、西瓜、山楂内为多。该化合物具有如下性质:① 在25℃时,电离常数K1=3.99×10-4,K2=5.5×10-6②A+RCOOH(或ROH)有香味的产物③1molA慢慢产生l.5mol气体④A在一定温度下的脱水产物(不是环状化合物)可和溴水发生加成反应试回答:(l)根据以上信息,对A的结构可作出的判断是 (多选扣分)(a)肯定有碳碳双键 (b)有两个羧基(c)肯定有羟基 (d)有-COOR官能团(2)有机物A的结构简式(不含-CH3)为 (3)A在一定温度下的脱水产物和溴水反应的化学方程式: (4)A的一个同类别的同分异构体是 6767同步达标答案A级1.A 2.A 3.D 4.C 5.C 6.D 7.BDB级1. C 2.C 3.D 4.AB 5.D6.(1)(2)HOCH2CH2COOHCH2=CHCOOH+H2O(3) 7.(1)b c(多选扣分)(2)( (3)HOOC-CH=CH-COOH+Br2→(+Br2→ (4) 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(2003年上海)已知两个羧基之间在浓硫酸作用下脱去一分子水生成酸酐,如:+H2O某酯类化合物A是广泛使用的塑料增塑剂。A在酸性条件下能够生成B、C、D。(1)CH3COOOH称为过氧乙酸,写出它的一种用途 。(2)写出B+E→CH3COOOH+H2O的化学方程式 。(3)写出F可能的结构简式 。(4)写出A的结构简式 。(5)1摩尔C分别和足量的金属Na、NaOH反应,消耗Na与NaOH物质的量之比是 。(6)写出D跟氢溴酸(用溴化钠和浓硫酸的混合物)加热反应的化学方程式: 。【解析】 (2)比较C2H4O2和的组成可知B被E氧化时C、H原子个数都没发生变化,氧原子增多,故产物水中的H、O原子必来源E,则氧化剂E为H2O2(3)由于C的结构中含羟基,在浓H2SO4作用下受热发生消去反应可得:;又据题意两个羧基之间在浓硫酸作用下可脱去一分子水,则中a、b或a、c羧基之间脱水可分别得到或(4)由无支链,发生银镜反应)可知,D为无支链的饱和一元醇;因酯类化合物A水解生成B、C、D,则由B、C、D脱水可得A的结构简式。 (5)1mol C中含1mol羟基和3mol羧基,羟基和羧基皆与钠反应,共消耗金属钠4mol;只有羧基与NaOH反应,消耗3mol Na0H,二者物质的量之比为4:3。答案:(1)杀菌消毒(2)CH3--OH+H2O2→CH3--O-OH+H2O(3) (4)(5)4︰3(6)CH3CH2CH2CH2OH+HBrCH3CH2CH2CH2Br+H2O 【点拨】本题考查了酯的水解、酯化反应、银镜反应、有机氧化反应及题给信息等。是一道综合性很强的考题,不少考生感到无从下手,如何在较短的时间内梳理并灵活运用基础知识是解决此题的关键。 趣味阅读肥皂与合成洗涤剂的比较制造肥皂需要消耗大量油脂,但是油脂是可以再生的;制造合成洗涤剂是以石油化工产品为原料的,可以节省食用油脂,但是石油资源又是有限的。肥皂在自然界能被微生物分解,不会累积污染水源。有些合成洗涤剂很稳定,不能被微生物分解,能积累而污染水源。近年来用直链烃基来代替洗涤剂分子中的支链烃基,而具有直链烃基的洗涤剂是能被微生物所分解的。肥皂在硬水中使用时能跟Ca2+和Mg2+形成不溶于水的钙盐和镁盐,浪费了部分的肥皂。合成洗涤剂跟Ca2+和Mg2+不能形成不溶性盐,所以,它可以有效地在硬水中使用。肥皂经长时间储存容易变质,合成洗涤剂不易变质。肥皂在软水中去污本领很强,但在硬水中(含有钙和镁等硬性盐类的水)却发挥不出作用。因为肥皂与硬水中的钙和镁盐发生了化学作用。产生一种不容易洗掉的沉淀物。水的硬度越高,产生的沉淀也越多,这种沉淀不但要浪费肥皂,而且它沉积在织物上,会使织物失去光泽,产生斑点,甚至使羊毛、丝绸等织物的牢固度大大降低。合成洗涤剂却不怕硬水,它在一般硬水中不会产生沉淀。而锦纶、涤纶、丝绸、羊毛等都比较怕碱侵袭,碱会影响它们的牢度和色泽。肥皂在水中,由于少量水解。会使水溶液带有碱性,所以一般肥皂不适宜用来洗羊毛、丝绸等织物。如果用合成洗涤剂来洗,就可以根据洗涤的对象,分别选用中性的或弱碱性的。例如中性洗涤剂适宜洗羊毛、棉纶、涤纶等织物。对于棉织物可采用弱碱性的洗涤剂。因为棉织物在弱碱性溶液中的洗涤效果比中性更好。当然如果在软水中用肥皂来洗棉织物还是有它的独到之处。第七章 糖类 油脂 蛋白质第四节 蛋白质 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)一、蛋白质的结构1.氨基酸的组成与结构(1)氨基酸指的是______________________(2)a一氨基酸的通式为_____________________________(3)常见的氨基酸有:甘氨酸______________丙氨酸________________苯丙氨酸_________________谷氨酸_________________即氨基酸是构成________的基石。 氨基酸的官能团是_____和______,它既能与碱反应又能与酸反应。2.蛋白质的组成蛋白质是由________等元素组成的,相对分子质量______,属于_______,蛋白质在_________的作用下水解的最终产物是______。 二、蛋白质的性质1.蛋白质除了能水解为______外,还具有______、_____ 、______ 、_______ 、________等性质。向蛋白质溶液中加入某些____后,可以使蛋白质凝聚而从溶液中析出,这种作用叫做____。这种过程是一个____过程,属于_____变化。利用该性质,可_____、_______蛋白质。2.除_____外,在____、_____、_____、________、________,以及一些有机化合物,如_____、_______、_____等作用下,蛋白质均能变性,蛋白质变性后,不仅丧失了原有的_____性,同时也失去了_____。3.蛋白质可以与许多试剂发生特殊的_____反应,某些蛋白质跟浓HNO3作用会产生______。此外,蛋白质被灼烧时,产生具有____的气味。4.为什么在医院里用高温蒸煮、紫外线照射、喷洒苯酚溶液、在伤口处涂抹酒精等方法来杀菌消毒 漂白粉可以用于自来水杀菌消毒的原因是什么 三、蛋白质的用途1.蛋白质的用途主要有______、______、_______。2.酶 酶属于蛋白质,它具有很强的催化作用,优点为_____、______、_________。 关键信息一、1.(1)羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基(-NH2)取代后的生成物。(2)(3) 蛋白质氨基 羧基2.C、H、O、N、S 很大高分之化合物 酸、碱、酶 氨基酸 氨基酸 二、1.溶解性 水解 盐析 变性颜色反应 浓的无机盐盐析 可逆 物理分离 提纯2.加热 紫外线 X射线 强酸 强碱 重金属 甲醛 酒精 苯甲酸可溶 生理活性3.颜色 黄色 烧焦羽毛4.略三、1.营养物质 纺织原料 胶粘剂2.①条件温和,不需加热,②高度的专一性,③高效催化 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)1.氨基酸和蛋白质的两性 (1)氨基酸:氨基酸是一种含氮有机物,它的分子里不但含有羧基(—COOH),而且还含有氨基(—NH2),所以氨基酸具有两性:既显酸性,又显碱性。(2)蛋白质:蛋白质是由不同的氨基酸相互结合而形成的高分子化合物,主要由C、H、O、N、S等元素组成。蛋白质分子中含有未缩合的氨基(—NH2)和羧基(—COOH)。所以蛋白质具有两性:既能与酸反应,又能与碱反应。2.氨基酸的缩聚反应与蛋白质的水解(1)氨基酸分子的氨基和羧基之间可以发生缩合脱水反应:多个氨基酸分子间缩合脱水(缩聚)生成多肽 (2)蛋白质在酸、碱或酶的作用下,蛋白质能发生水解反应,最终生成氨基酸。3、蛋白质的性质 ①变性:蛋白质在加热、紫外线、X射线、强酸、强碱、重金属盐以及一些有机物如甲醛、酒精、苯甲酸等作用下。均能使蛋白质变性。变性属化学过程,不可逆。蛋白质变性后不仅丧失了原有的可溶性,同时也失去了生理活性。利用变性可进行消毒,但也能引起中毒。 ②颜色反应:蛋白质可以跟许多试剂发生特殊的颜色反应,如含有苯环的蛋白质跟浓硝酸作用会产生黄色,可用于蛋白质的检验。 ③盐析:浓的无机盐溶液可降低蛋白质的溶解度,使之凝聚而从溶液中析出,这种作用叫盐析。盐析属物理过程。是可逆的,它只是使蛋白质暂时失去溶解性而并未改变蛋白质的性质。利用盐析可分离和提纯蛋白质。 【例1】下列化合物中,既能跟稀硫酸反应,又能跟氢氧化钠反应的是( ) A.氨基乙酸 B.碳酸氢钠 C.氯化铝 D.苯酚钠【解析】一般既能与稀H2SO4反应又能与氢氧化钠反应的可能为两性氧化物 Al2O3等或两性氢氧化物Al(OH)3等,还可能是具有两种基团的像氨基乙酸等有一COOH,有一NH2,还有弱酸的酸式盐NaHCO3等,因此选A,B。A1Cl3只能与碱反应而苯酚钠只能与酸反应。答案:AB。【点拨】既能与强酸,又能与强碱反应的物质的总结: ①单质:如Al,Zn… ②两性氧化物:如A12 O3,ZnO… ③两性氢氧化物:如Al(OH)3,Zn(OH)2… ④弱酸的酸式盐:如NaHCO3,NaHSO3,NaHS… ⑤弱酸的铵盐:如(NH4)2CO3,(NH4)2SO3,NH4HS…⑥具有双官能团的有机物:如氨基酸,蛋白质, 【例2】如图表示蛋白质分子结构的一部分,图中A、B、C、D标出了分子中不同的键,当蛋白质发生水解时,断裂的键是( )【解析】蛋白质是由很多个氨基酸缩水后经肽键联接起来的,所以当它水解时,也是肽键发生断裂,因此选C。答案:C。【点拨】从哪结合从哪断。 【例3】天然蛋白质水解产物中含某A,A由C、H、O、N元素组成,A能与 NaOH反应,也能与盐酸反应,在一定条件下,两分子A发生缩合反应生成B和一分子的水,B的相对分子质量为312,当与浓硝酸反应时显黄色。据此推断其结构简式:A_______,B________。【解析】蛋白质水解可分解为多肽或氨基酸等,又因为此水解产物可发生两分子缩合,因此A为氨基酸,A+A→B+H2O,可知A的相对分子质量。又因为B与浓HNO3发生显色反应,因此B中含有苯环,那么A中有苯环、—COOH、—NH2,由165—77—45—16=27。存在一个—CH2—,一个—CH— 答案:【点拨】利用蛋白质的性质先进行判断,由与浓硝酸反应时显黄色可知此蛋白质中含有苯环,在通过计算求出该蛋白质的分子组成。 【例4】下列是一系列a一氨基酸:该同系列中碳元素的质量分数的最大值接近于________【解析】分析该系列的分子式:C2H5NO2、C3H7NO2、C4H9NO2…。不难导出其分子通式为:CnH2n+1NO2,其碳原子的质量分数当n→∞时,答案:85.7%。【点拨】根据规律找出通式进行解题。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)已知(1)请写出用乙醛为原料合成丙氨酸,并用此制取蛋白质的各步化学方程式。(无机原料自选)【解析】通过阅读所给信息,实际上是中的C=O不饱和键先加成,后来—NH2取代一OH,最后一CN水解生成一COOH的过程,是一增链反应。答案:2.(综合题)某直链氨基酸一个分子只含有一个氮原子。此酸0.158 g溶于水后用 0.107 mol/L KOH溶液滴定,用去20.25 mL才完全中和,若取2.94 g此氨基酸用酸处理,然后将其与碱共热使其中全部的氮转化为NH3,其体积为标况下448 mL。(1)求该氨基酸的相对分子质量;(2)推断分子式;(3)写出其结构简式。【解析】 (1)因为该分子中只有一个氮原子,且该氮原子可完全转化为NH3 所以n(N)=0.02mol,所以氨基酸的摩尔质量为 即氨基酸的相时分子质量为147。(2)因为0.159 g该有机物为而中和它用去的碱为:n(OH-)=0.107 mol/L ×0.0205 L=0.00216 mol。所以1 mol有机物与2 mol碱反应,说明该有机物分子中含有二个一COOH, 所以该有机物中有二个 —COOH,一个—NH2,这二个基团的式量为106。所以残基式量:147—106=41,而3个—CH2恰为42,说明分子中一定存在二个,一个,这样由2个一个与二个—COOH,一个—NH3,可组成分子式为C5H9NO4的化合物,其可能的结构为:答案:(1)147 (2) C5H9NO43.(创新题)某酒厂所生产的啤酒,放置久了则产生沉淀,使酒混浊,造成产品积压滞销。经化验,得知沉淀是蛋白质。为了解决这一问题,提出了两种方案,甲:在酒中加入少量蛋白酶;乙:在酒中加入少量氨基酸氧化酶。请评价这两种方案:(1)方案____合理的原因是____(2)方案_____不合理,原因是___________【解析】此酒厂所生产的酒,放置久了产生沉淀物蛋白质,说明酒中存在氨基酸这种营养铷质。如果加入少量蛋白酶,由于酶县有专一性,所以既能水解蛋白质,消除沉淀,又不破坏酒中原有的氨基酸。而如果加入氨基酸氧化酶,不但不能水解蛋白质消除沉淀,又会氧化分解氨基酸,降低啤酒品质。答案:(1)甲;蛋白酶能水解蛋白质,这样既能消除沉淀,又保存营养成分; (2)乙;氨基酸氧化酶不能水解蛋白质,不能消除沉淀,还会分解营养成分氨基酸。 【点拨】解好此题的关键是读懂信息的实质——官能团的转化,同时也绐我们一个提示,要合成十分有用的产品,离不开查阅大量化学科技文献。 【点拨】一个分子只含有一个氮原子是解答本题的突破口。 【点拨】学习化学是为生产、生活服务的,能用化学知识解决日常生活中遇到的问题。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.下列物质属于纯净物的是( )A.蛋白质 B.聚氯乙烯 C.油脂 D.硬脂酸甘油酯2.下列情况没有发生蛋白质变性的是( )A.用紫外线光灯照射病房 B.用沾有75%的酒精棉球擦皮肤消毒C.用福尔马林浸泡动物标本 D.淀粉和淀粉酶混合后微热3.下列既可以和盐酸反应,又可以和NaOH溶液反应的化合物是①NaHCO3 ②Al ③Al(OH)3 ④CH3COONH4 ⑤AgN03⑥H2N—CH2一COOH ( )A.全部 B.除②以外 C.只有①③⑥ D.除②⑤以外4.要使蛋白质从水溶液中析出而又不改变蛋白质的主要性质,最好多加入 ( ) A.饱和Na2S04溶液 B.稀Na0H溶液 C.饱和CuS04溶液 D.稀BaCl2溶液5.下列有关蛋白质的叙述中,不正确的是( )A.蛋白质溶液加入饱和(NH4)2S04溶液,蛋白质析出,再加水不溶解B.人工合成的具有生命活力的蛋白质…结晶牛胰岛素,是1965年我国科学家在世界上第一次合成的C.重金属盐能使蛋白质变性,所以误食重金属盐会中毒D.浓HN03溅在皮肤上,使皮肤呈黄色,是由于浓HN03和蛋白质发生颜色反应6.将淀粉和淀粉酶的混合物放人玻璃纸袋中,扎好袋口,浸入流动的温水中,相当一段时间后,取袋内液体分别与碘水、新制Cu(OH)2(加热)和浓硝酸(微热)作用,其现象分别是( ) A.显蓝色、无现象、显黄色 B.显蓝色、红色沉淀、无现象 C.无现象、变黑色、显黄色 D.无现象、红色沉淀、无现象 7.分子式与苯丙氨酸()相同,且同时符合下列两个条件:①含连有两个取代基的苯环②有一个硝基直接连在苯环上的异构体的数目是( ) A.3 B.5 C.6 D.10B级(能力提高)1.分子式为C3H7N02的有机物,经实验分析,发现有如图所示的原子连结顺序,则此有机物一定是( )A.硝基化合物B.硝酸酯C.氨基酸D.蛋白质2.某种含氮有机物的水溶液,既能跟酸反应,又有跟碱反应。该有机物分子中碳原子数等于氧原子数,碳、氧、氮的原子数之和等于氢原子数。每个有机物分子中只含有1个氮原子,实验测得有机物的含氮质量分数为18.6%,试推测该有机物的结构简式,并写出一种与它互为类别异构的有机物的结构简式和名称。3.下面是由两种氨基酸分子间互相结合而形成的蛋白质:写出其水解后两种产物的结构简式和名称.(1)____________________(2)___________________4.有机物A的分子式为C3H7N02,有机物B的分子式为C3H7N02,这两种有机物分子中都有一个与碳原子连结的甲基,它们都能与Na0H溶液反应,也能与盐酸反应。 ①有机物A、B的结构简式为: A_____________,B_________________。 ②A、B分别与Na0H反应的化学方程式为 _____________________________________5.某共价化合物含碳、氢、氮三种元素,分子内有4个氮原子,且4个氮原子排列成四面体(如白磷分子结构),每两个氮原子之间都有一个碳原子。已知分子内无C---C键和C=C键,则该化合物的分子式为__________________6.已知有机物A分子中有3个碳原子,有关它的某些信息注明在图中:(1)A的结构简式为__________。(2)F和G的名称分别为_________,_______。(3)生成H的化学方程式为:______________7.大豆含有大量的蛋白质和脂肪,由大豆配制出来的菜肴很多,它是人体营养中最重要的补品。我们每天都要饮食大量的豆制品。请回答下列问题:(1)我们所吃的豆腐是一种_________。A.蛋白质凝胶 B.纯蛋白质C.脂肪 D.淀粉(2)点豆腐所采用的凝聚剂是_______。A.石膏 B.硫酸钾C.氯化钡 D.六水氯化镁(3)我们食用的大豆,最终补充给人体的主要成分是______。A.氨基酸 B.蛋白质 C.多肽 D.糖类(4)天然蛋白质水解的最终产物是____。请以 甘氨酸为例,写出与NaOH反应的化学方程式。___________________(5)大豆是绿色植物,其生长需要大量的氮、磷、钾等营养元素,请问这个观点是否正确 为什么 ______________________________________(6)豆油不能保存较长时间的原因主要是______________。所以必须进行硬化,油脂的硬化就是指_________。人造脂肪指的是____。(7)大豆属于短日照植物。如果将南方的大豆品种引种到北方,则将会____(填“迟”“早”)收。同步达标答案A级1.D 2.D 3.B 4.A 5.A 6.C 7.CB级1.C 2.C2H5N02硝基乙烷。 3.(1) (a一氨基丙酸)(a一氨基一β一苯基丙酸) 4. 5.C6H12N4 6.(2)氯化氨基乙酸、氨基乙酸钠 7.(1)A(2)AD(3)A (4)a一氨基酸(5)不正确,因为根瘤菌细胞内含有豆血红元朊蛋白,具有固氮能力(6)含有双键易被氧化;易被氧化不饱和脂肪酸甘油酯进行催化加氢;经加氢后的饱和高级脂肪甘油酯 (7)迟 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(2000年全国)某期刊封面上有如下一个分子的球棍模型图。图中“棍”代表单键或双键或三健。不同颜色的球代表不同元素的原子,该模型图可代表一种( )A.卤代羧酸 B.酯 C.氨基酸 D.醇钠【解析】从结构及题目提供的选项看,有四种不同颜色的球,即有四种元素,其中绿球相当于碳原子,白球相当于氢原子,关键是分析红球和蓝球。每个球结合三个原子,则蓝球代表N,而右边的碳原子结合三个原子,则与两个红球结合时,肯定有一个是双键,经分析是氧,综上分析,此结构可表示为:.即C为正确答案。答案:C2.(1999年全国)紫杉醇是一种新型抗癌药,其分子式为C47H51NO14,它是由如下的A酸和B醇生成的一种酯。A可在无机酸催化下水解,其反应方程式是_________________。 (2)A水解所得的氨基酸不是天然蛋白质水解产物,因为氨基不在(填希腊字母)______________位。 (3〕写出ROH的分子式:【解析】(1)PRIVATE "TYPE=PICT;ALT=hxa30.gif (1635 bytes)" (2)a (3)C31H38O11 【点拨】将各种颜色的球进行分类作答。 【点拨】此题主要考查了酯的水解原理和肽链的水解原理,即水解时链断裂位置,同时也考查了有机物衍变过程中原子个数的变化。 趣味阅读漫话加酶洗涤剂在琳琅满目的洗涤用品中,加酶洗涤剂以其去污效果好颇受消费者青睐,成为洗涤用品中的一支劲旅。酶是一种高活性生物催化剂,其催化效率之高,远为一般非生物催化剂所及。它的催化性能由其蛋白质结构所决定,具有很强的专一性,即一种酶只能催化某种或某类化合物进行一定的化学反应。加酶洗涤剂利用酶的催化特性,在洗涤剂中加入酶,将某些难于洗涤的特殊污垢 (如汗渍、油渍)加以分解,以提高去污效果。洗涤剂工业中所用的酶制剂,分为蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶四大类。由于洗涤过程一般都是在碱性条件下进行,故要求这些酶的最适宜pH值在碱性范围,以保持酶的高活力。加酶洗涤剂工业的发展,经历不三个阶段:第一为启蒙阶段。1913年,德国人从动物内脏中提取出酶,并开发出加酶洗涤剂。但由于酶的来源问题,加酶洗涤剂一直未得到大范围推广。微生物发酵制酶的工业化取得了重大进展后,为加酶洗涤剂的发展创造必要条件。第二为发展壮大阶段:70年代,随着对酶研究的深入,在肯定了加酶洗涤剂优点的同时,也在酶制剂的颗粒化方面取得了突破。避免了酶粉飞扬,使得加酶洗涤剂逐渐被人们所接受。第三为突飞猛进阶段。从80年代至今,洗涤剂用酶的单位质量活力愈来愈高;成型技术更趋完善,将酶制成双包裹的小球状颗粒;并运用了先进的生物工程技术,除对原来的碱性蛋白酶不断优化外,还相继开发出了碱性脂肪酶、碱性淀粉酶和碱性纤维素酶等多种洗涤用酶,从而使加酶洗涤剂的品种不断更新。实践证明,洗涤剂中加入酶以后具有如下优点:①提高产品的去污效果,保持被洗衣物的原有色彩;②减少了洗涤剂中表面活性剂和某些助剂的用量;⑧增加了节水、节能和环境保护的效益。在洗涤过程中,通过酶的作用,可减少漂洗次数、降低洗涤温度,而酶本身又是极易生物降解的物质,因此,加酶洗涤剂是近十几年来的热门产品,在整个洗涤剂中所占的比例口渐增加。据统计,日本为95%,西欧为90%,美国为70%。我国在70年代初期就开发成功了碱性蛋白酶,并实现了工业化生产。但由于种种原因,在目前我国的加酶洗涤剂中,所添加的仍只是单一的碱性蛋白酶,其产量只占洗涤剂总量的10%左右,但其市场潜力巨大,发展前景将会越来越广阔。33中学教材同步标准学案 高二化学第三章 电离平衡第一节 电离平衡 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)一、强弱电解质与结构的关系l.下列物质哪些属于强电解质 哪些属于弱电解质 (1)H2SO4(2)NH3·H2O(3)CH3COOH(4)Ba(OH)2(5)CH3COONa(6)H2O(7)Cu(OH)2(8)K2SO4 指出上述8种物质中的化学键 由此就强弱电解质与化学键类型之间的关系,你得出什么结论 【结论】________化合物和某些具有______键的____化合物(如_______________)是强电解质。【结论】某些具有____键的_____化合物(如______等)是弱电解质。二、弱电解质的电离平衡1.电离平衡(1)定义:在一定条件(如温度、浓度)下,当电解质分子_____成离子的速率和离子重新____成分子的速率_____时,电离过程就达到了平衡状态,这叫做电离平衡。注意:①达到电离平衡时,溶液中的________保持不变。②电离平衡属于_____,平衡移动遵循___________原理。(2)特点:动:电离平衡是_____态平衡,即达到平衡时________定:外界条件不变时,电离平衡_________;变:当外界条件改变时,电离平衡发生_____,直至_______。2.外界条件对电离平衡的影响(1)浓度:加水稀释,电离平衡向_____方向移动,即溶液浓度越小,弱电解质越_____电离。(2)温度:温度升高,电离平衡向______方向移动。【思考】弱电解质的电离平衡向右移动时,溶液中的离子浓度是否一定增大 关键信息一、1.强电解质:(1)(4)(5)(7) 弱电解质:(2)(3)(6)(8)离子 极性 共价强酸、强碱和大部分盐类极性 共价 弱酸、弱碱和水二、1.(1)电离结合生成分子浓度和离子浓度化学平衡 勒夏特列(2)动 电离和离子结合成分子继续进行 发生移动移动 达到新的电离平衡2.(1)电离易(2)电离不一定 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)一、强电解质和弱电解质 1.电解质与非电解质的判断判断化合物是电解质还是非电解质,主要看该化合物在溶于水或熔化时自身是否电离出阴、阳离子,能电离的属电解质,不能电离的属非电解质,水溶液能否导电,只能是判断是否电解质的参考因素。酸、碱、盐和离子型的氧化物一般都属于电解质。2.强电解质与弱电解质的判断(1)从结构判断:离子化合物和某些具有极性键的共价化合物(如强酸、强碱和大部分盐类)是强电解质。 某些具有极性键的共价化合物(如弱酸、弱碱和水等)是弱电解质。 (2)从在水中能否完全电离判断。二、弱电解质的电离平衡 1.弱电解质的电离平衡是指一定弱电解质电离和结合相等时的状态(即离子化速率和分子化速率相等时的状态)。 2.弱电解质的电离平衡的特点是:(1)动态平衡:(2)条件改变,平衡被打破。(3)弱电解质在离子反应中电离平衡发生移动。(4)在弱电解质溶液中,由于存在电离平衡只有一部分分子发生电离。离子和分子之间存在电离平衡。决定了它在离子方程式书写中要写成分子形式。 3.强电解质溶液或电解质的浓溶液的导电能力一定强 如BaSO4是强电解质.溶于水的部分100%电离.也即在其溶液中无BaSO4的整体粒子,只存在Ba2+和SO42-。但由于其溶解度很小,即使饱和溶液,其离子的总浓度也很低,故导电能力十分微弱。再者如KNO3的非常稀的溶液,导电能力也很微弱。因此强电解质溶液或浓溶液导电能力不一定强。导电能力的强弱的判断,关键要看溶液中自由移动的离子的总浓度的高低,它不但与溶解度有关,与其溶液的浓度也有密切联系。而且说明一点:电解质的强弱与其溶解性没有必然联系。 2.条件改变(浓度、温度和加入试剂等)对电离平衡的影响。 【例1】下列说法正确的是 ( )A.强极性键形成的化合物不一定是强电解质B.强电解质溶液的导电能力一定比弱电解质溶液强C.NaCl溶液在电流的作用下电离成钠离子和氯离子D.氯化钠晶体不导电是由于氯化钠晶体中不存在离子【解析】判断电解质强弱的依据是看其在水中能否完全电离,而不是依据其中存在的化学键类型,如 HF中存在强极性键,但它却是弱电解质,故选项A正确。导电能力的大小与溶液中自由移动离子浓度的大小有关,而与电解质的强弱没有必然的关系。当然、在浓度相等的情况下,强电解质溶液的导电能力比弱电解质溶液强,故选项B错误。电解质电离的条件是电解质溶于水或受热熔化,而不是电流,故选项C错误。氯化钠晶体中存在Na+和Cl-,但不能自由移动,所以固体NaCl不导电,选项D错误。答案:A【点拨】导电能力的大小与溶液中自由移动离子浓度的大小有关,而与电解质的强弱没有必然的关系。判断电解质强弱的依据是看其在水中能否完全电离,而不是依据其中存在的化学键类型。 【例2】把0.05mol NaOH固体分别加入下列100mL溶液中,溶液的导电性基本不变的是 ( ) A.自来水 B.0.5mol/L盐酸 C.0.5mol/L醋酸 D.0.5mol/L氨水【解析】加入NaOH固体后,A、C、D均由弱电解质变为强电解质,离子浓度显著增大,导电性明显增强。而B中加入固体NaOH后,0.5mol/L盐酸变为约0.5mol/L的NaCI溶液,自由移动离子浓度几乎不变。 答案:B【点拨】溶液的导电性与溶液中自由移动离子浓度的大小有关,故本题须比较加入NaOH前后溶液中离子浓度的大小。 【例3】已知25%氨水的密度为0.91g/cm3,5%氨水的密度为0.98 g/cm3,若将上述两种溶液等体积混合,所得氨水溶液的质量分数 ( ) A.等于15% B.大于15% C.小于15% D.无法估算【解析】若二者氨水溶液等质量混合,则所得氨水溶液的质量分数为15%,现等体积混合,25%氨水溶液的质量小于5%氨水溶液的质量,故混合后溶质的质量分数小于15%。答案:C【点拨】本题可采用中间值法。 【例4】在氨水稀释过程中,c(OH )、c(NH3)和 c(OH-)/f(NH3·H2O)随水量的增加如何变化 【解析】随水的不断加入,平衡NH3+H2O NH4++ OH-向右移动,使OH-增多,但是增大的幅度小于溶液体积增大的幅度,所以c(OH )变小.对于NH3不仅溶液体积增大使 c(NH3)减小,NH3不断电离,也使c(NH3)减小,因而c(NH3)减小的幅度比c(OH )减小的幅度更大,所以c(OH )/c(NH3·H2O)增大。【点拨】解答电解质溶液的稀释问题时,不仅要正确分析有关量的变化情况,而且要准确把握有关量的变化幅度大小. 【例5】已知H2CO3的第一、第二步电离能力都比次氯酸的电离能力强,在反应"Cl2+H2O HCl+HClO"达到平衡后,要使HClO浓度增大可加入( ) A.NaOH B.H2O C.CaCO3 D.NaHCO3【解析】要使HClO浓度增大,则必须使平衡向生成HClO的方向移动且HClO不发生反应.NaOH会使平衡向右移动,但同时中和了HCl和HClO,不能达到目的.加水尽管能使平衡向右移动,且生成的HClO不发生反应,但是稀释了溶液,使HClO浓度变小.CaCO3、NaHCO3都只与HCl反应,而不与HClO反应,使平衡向右移动,所以能使HClO浓度增大.答案:C、D【点拨】本题要求能应用平衡移动原理,根据产物的有关性质正确地选择物质,达到一定目的. 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)一定量的盐酸跟过量的铁粉反应时,为了减缓反应速率,且不影响生成氢气的总量,可向盐酸中加入适量的 ( ) A.NaOH(s) B.H2O C.NaCl(s) D.CH3COONa【解析】对于选项A,加入NaOH固体,不但使 H+浓度减小,而且了使 H+的总量减小,因而反应速率减小的同时,最终生成的氢气量也减小,不符合题意。对于选项B,加入水后仅使 H+浓度减小,但 H+的总量不变,符合题意。对于选项C,不可能使溶液中 H+的浓度减小,也不符合题意。对于选项D,由于CH3COO-与 H+反应生成弱电解质CH3COOH,使溶液中 H+的浓度减小,但随着反应的进行,CH3COOH还能不断电离而释放出 H+, H+的总量不变,故产生H2的总量不变,符合题意。答案:BD2.(综合题)试用简单实验证明:在醋酸溶液中存在着“CH3COOH CH3COO-+H+”的电离平衡.【解析】证明弱电解质的电离平衡,可以从电离平衡的特征去考虑,用定性和定量的方法加以证明,中学阶段通常用定性的方法证明.从不同的角度考虑,可得不同的方法,如从分子与离子共存则存在电离平衡这个角度分析,有方法一;从有平衡的移动,则存在电离平衡这个角度考虑,有方法二.大家在学习了第二节后,可设计定量方法加以证明.答案:方法一:醋酸溶液有刺激性气味,证明存在 CH3COOH分子,在醋酸溶液中滴入甲基橙变红,证明存在H+(同时也必有CH3COO-),由此说明醋酸溶液中存在醋酸的电离平衡. 方法二:在醋酸溶液中滴人石蕊试液,溶液变红,然后加人醋酸钠固体,振荡后,溶液颜色由红逐渐变紫,说明c (H+)变小,平衡发生了移动.由此说明醋酸溶液中存在电离平衡.3.(创新题) 在一定温度下,冰醋酸加水稀释过程中溶液的导电能力如图所示,请回答:(1)“O”点导电能力为0的理由是_______;(2)a、b、c三点溶液中c(H+)由小到大的顺序是______;(3)a、b、c三点中醋酸的电离程度最大的是______(4)若使c点溶液中c(CH3COO )增大,溶液中c(H+)减小,可采取的措施主要有:①______;②______;③______;④______。【解析】(1)“0”点处醋酸未电离,无自由离子 (2)b、a、c (3)c (4)①加入 NaOH固体 ②加入Na2CO3 ③加入Mg、Zn等 ④加入醋酸钠固体等 【点拨】铁粉与过量盐酸反应的实质是:Fe+2H+= Fe 2++H2↑。要减缓反应速率,必须使溶液中的 H+浓度减小,要使生成氢气的量不变,应使 H+的总量不变。 【点拨】设计有关实验或利用有关事实证明某个问题,这是中学化学中常见的习题,是大家必须具备的重要能力,同学们在学习中应多进行这方面的练习,并注意积累经验.【点拨】弄清影响电解质溶液导电性的因素便可顺利解题。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.下列叙述中正确的是 ( )A.物质的溶解过程,实质上就是其电离过程B.二氧化硫的水溶液能导电,所以二氧化硫是电 解质C.1L 0.1mol/L的H2SO4溶液中含有0.2mol H+D.1L0.2mol/L的H2SO3溶液中含有0.2mol H+2.下列状态时,不能导电的电解质是 ( )A.液态氯化氢 B.熔融态的食盐C.胆矾晶体 D.氯水3.下列叙述中,能证明某物质是弱电解质的是 ( )A.熔化时不导电B.不是离子化合物,而是极性共价化合物C.水溶液的导电能力很差D.溶液中已电离的离子和未电离的分子共存4.证明氟化氢是弱电解质的事实是 ( )A.氟化氢在所有卤化氢中热稳定性最强B.浓H2SO4加入氟化钙固体中,加热,有氟化氢 气体产生C.1L 0.1mol/L氢氟酸中,c(H+)小于0.1mol/LD.在氢氟酸中滴加NaOH溶液,溶液导电性增强5.写出下列反应的离子方程式(1)醋酸溶液和NaCO3反应_____;(2)氨水与醋酸混合_____;(3)氢氧化铝溶于NaOH溶液中_____;(4)锌片投入醋酸溶液中______;(5)向Ba(OH)2溶液中加入Na2SO4至沉淀完全___;(6)向Ba(OH)2溶液中加入NaHSO4至中性____;6.用0.1mol/L NaOH溶液做导电性实验,然后逐滴加入等体积的0.1mol/L CH3COOH溶液,随着醋酸溶液的加入,电流计的读数会___,原因是___.7.阅读下列材料,并填空。1884年,瑞典科学家阿累尼鸟斯提出电离理论。该理论认为:电解质在水溶液中可以电离。电离时产生的阳离子全部是H+的化合物叫酸;电离时产生的阴离子全部是OH-的化合物叫碱,然而电离理论也有局限性,它把酸碱仅限于水溶液中,无法说明物质在非水溶液中的酸碱性问题。近几十年来,科学实验中越来越多的使用非水溶剂(如液氨、乙醇、苯、四氯化碳、丙酮等)。1923年,布朗斯特和劳莱提出酸碱质子理论。 该理论认为:凡能给出质子(H+)的物质都是酸;凡能接受质子(H+)的都是碱。酸碱质子理论扩大了酸碱的范围.更新了酸碱的含义。6. (1)用等物质的量浓度等体积的盐酸和醋酸分别与足量的锌反应,在同一图上画出反应速率(v)随时间(t)的变化曲线______. (2)用等体积,c (H’)相同的盐酸和醋酸分别与足量的锌反应,在同一图上画出反应速率(v)随时间(t)的变化曲线_______。7.已知多元弱酸在水溶液中的电离是分步进行的,且第一步电离程度远大于第二步电离程度,第二步电离程度远大于第三步电离程度。…… 今有HA、H2B、H3C三种一元、二元、三元弱酸,根据“较强酸+较弱酸盐=较强酸盐+较弱酸”的反应规律,它们之间能发生下列反应:①HA+HC2-(少量)= A-+H2C- ②H2B(少量)+2A-=HB-+2HA ③H2B(少量)+ H2C-= HB-+H3C回答下列问题: (1)今有下列物质:①HCl②NaOH③Cl- ④ HCO3- ⑤SO2-4 ⑥HPO42- ⑦NH3⑧H2O。照酸碱质子理论,上述物质中只属于酸的有______;只属于碱的有____;属于两性化合物的有______。(2)按照酸碱质子理论,中和反应就是酸碱之间___传递的反应。判断下列反应是否为中和反应 HCO3 +HSO3-=SO32-+CO2↑+H2O。答:_______B级(能力提高)1. 0.01 mol·L-1的某一元弱酸溶液 pH=4,则它的电离度为A.1% B.2% C.5% D.10%2.用水稀释0.1摩/升氨水时,溶液中随着水量的增加而减小的是A. B.C.[H+]和[OH-]的乘积 D.OH-的物质的量3.在下列叙述中,能说明盐酸是强酸,醋酸是弱酸的是 A.将pH=4的盐酸和醋酸稀释成pH=5的溶液,醋酸所需加入的水量多B.盐酸和醋酸都可用相应的钠盐与浓酸酸反应制取C.相同pH值的盐酸和醋酸溶液中分别加入相应的钠盐固体,醋酸的pH值变化大 D.相同pH值的盐酸和醋酸分别跟锌反应时,产生氢气的起始速度相等4.在相同体积的0.3 mol/L的H2SO4、HCl、HNO3、 CH3COOH溶液中,加入足量的Zn,下列说法正确的是( ) A.硫酸中放出氢气的量最多 B.醋酸中放出的氢气量最少 C.盐酸中放出氢气的量最多 D.硝酸中放出氢气的量最多5.氢离子浓度相同的等体积的两份溶液A和B;A为盐酸,B为醋酸,分别和锌反应,若最后仅有一份溶液中存在锌,且放出氢气的质量相同,则下列说法正确的是( )①反应所需要的时间B>A.②开始反应时的速率A>B③参加反应的锌的物质的量AA⑤盐酸里有锌剩余⑥醋酸里有锌剩余 A.③④⑤ B.③④⑥ C.②③⑤ D.②③⑤⑥(1)相同条件下,HA、H2B、H3C三种酸中酸性最强的是__________。 (2) A-、HC2-、H2C-、HB-、C3-、B2-六种离子中,最易结合质子的是_____,最难结合质子的是______ (3)下列反应的离子方程式中正确的是(填写标号)______。A.H3C+3 A-=3HA+C3-B.HB-+A-=HA+B-C.H3C+ B2-= HB-+ H2C- (4)完成下列反应的离子方程式: ①H3C+OH-(过量)→________ ②HA(过量)+ A-→_________同步达标答案A级1.C 2.AC 3.D 4.C 5.略 6.变小 加入等体积的0.1mol/L CH3COOH溶液生成CH3COONa但体积增大2倍,所以离子浓度变小 7.(1)①、②③⑤、⑦⑧(2)质子、是B级1.A 2.B 3.AC 4.A 5.A 6.略 7.(1) H2B (2) C3- 、HB- (3) C 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(2001年上海)用实验确定某酸HA是弱电解质。两同学的方案是:甲:① 称取一定质量的HA配制0.lmol/L的溶液100mL;② 用pH试纸测出该溶液的pH值,即可证明HA是弱电解质。乙:① 用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸,分别配制pH=l的两种酸溶液各100mL;② 分别取这两种溶液各10mL,加水稀释为100mL;③ 各取相同体积的两种稀释液装入两个试管,同时加入纯度相同的锌粒,观察现象,即可证明HA是弱电解质。(1)在两个方案的第①步中,都要用到的定量仪器是 (2)甲方案中,说明HA是弱电解质的理由是测得溶液的pH 1(选填>、<、=)乙方案中,说明HA是弱电解质的现象是 (多选扣分)(a)装HCl溶液的试管中放出H2的速率快;(b)装HA溶液的试管中放出H2的速率快;(c)两个试管中产生气体速率一样快。(3)请你评价:乙方案中难以实现之处和不妥之处、 (4)请你再提出一个合理而比较容易进行的方案(药品可任取),作简明扼要表述。【解析】此题考查了学生灵活应用所学知识评价实验和设计实验的能力。证明 HA是弱电解质的原理有两个:一是证明HA不能完全电离,溶液中存在电离平衡;二是证明HA与强碱反应生成的盐具有弱碱性。甲、乙两同学都是利用了第一个原理。0.1 mol·L-1的HA溶液pH>l,说明c(H+)<0.1 mol·L-1。也就说明了HA不能完全电离,为弱电解质。同pH的盐酸和HA用水稀释相同倍数后,由于HA是弱电解质,存在电离平衡, c(H+)减小程度小,溶液中 c(H+)大于盐酸中 c(H+),与锌粒反应速率快。再由原理二,就很容易地设计出另外一个更为简易的方案:配制NaA溶液,测其pH>7即证明HA是弱电解质。另外解此题第一问时,很易丢容量瓶的容积,要注意答题的严密性。2.(1999年全国)某二元弱酸(简写为H2A)溶液,按下式发生一级和二级电离: H2AH++HA- HA-H++A2- 已知相同浓度时的电高度a(H2A)>a(HA-),设有下列四种溶液: A.0.01mol.L-1的H2A溶液 B.0.01mol.L-1的NaHA溶液 C.0.01mol.L-1的HCl与0.04mol.L-1的NaHA溶液等体积混合液 D.0.02mol.L-1的NaOH与0.02 mol.L-1的NaHA溶液等体积混合液 据此,填写下列空白(填代号) (1) [H+]最大的是______________________,最小的是______________________。 (2)[H2A]最大的是______________________,最小的是______________________。 (3)[A2-]最大的是______________________, 最小的是______________________。【解析】反应后的C溶液为:0.01 mol·L-1 H2A、0.01 mol·L-1 NaHA和 0.01 mol·L-1 NaCl的混合液。因HA-的存在抑制了H2A的第一步电离,所以c(H+)小于A溶液中c(H+),但c(H2A)大于A溶液c(H2A)。反应后D溶液为0.01 mol·L-1的Na2A溶液,所以c(A2-)最大。但因其水解,c(H+)最小。答案:(1)A D (2)C D (3)D A3.(2002年北京春)从下列现象可以判断某酸是强酸的是( ) A.加热该酸至沸腾也不分解B.该酸可以分解石灰石放出CO2 C.该酸可以把Al(OH)3沉淀溶解 D.该酸浓度0.1 mol·L-1时的pH为1解析:判断某酸是否为强酸的依据是该酸在水溶液中能否完全电离,与其稳定性无关,故A错;酸性比碳酸强的酸就可溶解石灰石,如醋酸,故B不对;Al(OH)3沉淀能溶解在强酸性溶液中,但强酸性溶液不一定是强酸形成的,故C错;pH为1的溶液中c(H+)=0.1 mol·L-1,与酸的浓度一致,说明该酸为强酸。答案:D 【点拨】这是一道较典型的理论联系实际、综合性较强的习题,既要求掌握判断弱电解质(特别是弱酸、弱碱)的方法,又考查了实际动手操作能力。常见判断弱酸的方法有:①测定已知物质的量的弱酸的pH②取一定体积的酸溶液测定其pH,再测定其pH,若pH值增大1个单位则为强酸,若增大小于1个单位则为弱酸。③取与酸对应的盐,测定其pH值。若Ph>7,则为弱酸。等。【点拨】此题为一道信息题,如何应用题给信息解题是解答本题的关键。 【点拨】强酸是指在水溶液中完全电离成离子的酸。 趣味阅读化学与文物考古在人类社会发展的历史长河中,历代先民建造和使用过的具有历史、艺术或科学价值的各种遗存实物形成了我们今天的文物。我国是一个历史悠久的文明古国,文物更是枚不胜举,为了保护珍贵的文物,学习一些文物保护知识是非常必要的。作为一个基础化学教育工作者,如果要提到化学在文物考古中的应用,很容易想到的可能是在无机化学中接触到的14C 断代法。该法建立在活的有机体中14C/12C之比保持恒定,而死的有机体中14C的含量由于衰变而逐渐减少这一基础上,1950年,美国芝加哥大学教授W·F·Libby创立了14C断代法,并因创立该法而获得了诺贝尔化学桨。我国文物考古工作者应用14C断代法,取得了许多重大成就,其中有些成果甚至改变了旧的观点。如河套人、峙峪人、资阳人和山顶洞人等,原来认为其活动年代为5万年或5万年以上,但应用14C断代法证明其均在4万年以内,甚至山顶洞人可晚到1万多年,这一研究结果表明旧石器晚期文化变迁和进展速度比考古工作者原先想象的要快。再如,在汉代冶铁遗址中曾发现有煤的使用,这一发现使一些考古工作者认为在汉代时就已把煤用于冶铁,但后来从铁器中l4C的鉴定结果推断,我国在宋代才开始把煤炭用于冶铁,尽管汉代冶铁遗址中发现有煤,但并末用于炼铁。以上两个例子都表明了化学应用于考古学,对文物考古工作的重大影响,单从对现代考古学具有重大推动作用的14C断代法能够获得诺贝尔化学奖这一事实,我们已不难想象化学对考古学的重大意义了。当然,化学在文物考古上 的应用不会、也不可能仅限于14C断代法,在文物考证、文物腐蚀损害过程和文物保护等各方面,都涉及和应用着很多化学知识。一、化学在文物考证上的应用据义献报道,我国出土古代玻璃(琉璃)的地区已遍及二十多个省市。那么这些出土的玻璃究竟是国内烧制的还是出外国传入的呢 化 学在判定这些文物的产地上显示了其价值—这可以通过测定玻璃中铅的含量而确定。原来,我国唐宋以前的玻璃主要是铅钡玻璃, 其成分属Na2O-PbO-BaO-SiO2系统玻璃,而西方和印度古代玻璃属于钠钙玻璃类。化学上的很多仪器分析方法都可应用于文物考证上, 从下面的两个例子就可见一斑。本世纪四五十年代,在欧洲古董市场, 曾有售价很高的“战国陶俑”出现,人们难辨其真假, 后来,英国牛津实验室采用热释光技术—一种化学中的热分析方法进行鉴定,结果证明是近代制作的赝品。其所以热释光方法能推断古陶的年代,这是因为粘土中含有石英、长石、云母等固体结晶颗粒,受粘土中少量长 寿命天然放射性物质如238U、232Th、40K等及宇宙射线作用,一部分电子跃迁到高能级上。当用粘土烧制陶器的时候,这些高能级上的电子以热释光的形式将能量释放又回到低能级,而古陶从烧成时起,重新受其中放射性物质和宇宙射线作用,低能级电子再一次向高能级跃迁,这样,陶器的烧成时间越长,年代愈久,则 积累的能量也就越多,也就是说,古陶的热释光强度与本身受到辐射的时间(即烧成时间) 成正比,因此,测量古陶样品的热释光强度,就 可以计算出古陶烧成的年代。1965年在湖北楚墓中出土的越王勾践剑,应用X-射线荧光分析方法,由于不同元素具有不同的特征x-射线荧光,且其强度反映了元素含量,因而人们推测该剑身为铜锡金,并经过了硫化处理。应用化学方法,考古工作者研究考证了文物的制作工艺。二、文物腐蚀及损害过程文物腐蚀及损害过程不仅仅是一个化学过程,除去人为因素的破坏,也可能有细菌侵蚀、虫蛀等生物作用,或如变形、开裂等机械因素等等。但文物与化学物质作用,是文物发生腐蚀和损害的一个重要因素。关于文物腐蚀过程的化学,一个最熟悉的例子可能是铁器的腐蚀,这个过程起码涉及一个众所周知的电池反应:正极:O2+H2O+2e2OH-负极:Fe-2eFe2+还有一个容易理解的例子,就是在某些墓壁画中常可见到其上有一种白膜覆盖,研究发现这种损害的发生是由于渗入壁画中溶有二氧化碳的水可缓慢溶解碳酸钙形成碳酸氢钙经蒸发干燥后又沉淀出碳酸钙凝结在壁画表面。对于纸质文物,酸性环境显然是有害的,因为纸张在中性或偏碱性时,其耐久性、耐折性等机械性能及抗霉性和化学稳定性都比较好,但空气中的氮氧化合物、二氧化硫等都是酸性气体,它们都易使纸质文物的酸性增大,而对文物造成损害。三、化学与文物保护化学化工及材料保护学上的科技成果,可以文物保护上借鉴和应用。如苯三氮唑(BTA)是铜及铜合金优良的缓蚀剂,而BTA被借鉴用于青铜器的保护,也取得了良好的一般出士的漆木文物都饱含水分,易发生干缩 、变形、弯曲、脱皮、干裂、因而必须脱水定形。明矾[KAl(SO4)2·12H2O]法就是漆木文物脱水定形的常用方法之一。这种方法主要是利用了明矾在不同温度下水溶性差别大的特点,先将饱含水分的漆木文物在浓的明矾溶液中煮沸数小时,这一过程使明矾充渗入文物内部,然后趁热拿出,冷却时明矾溶解度减小凝结在木质内部而将其中的多余水分排出。这样既排除了漆木文物中的多余水分,还对文物有加固作用。壁画颜料中的铅白[Pb2(OH)2CO3]由于受空气中硫化氢气体的作用而变成黑色的硫化铅,影响画面的色泽,当用过氧比氢处理时,就可使黑色的硫化铅氧化成白色的硫酸铅。化学在文物考古中有着广泛的应用,以上只是其中一些方面的简单介绍。但从其中我们应该认识到化学及其它自然科学正在与考古学融合发展,这正如化学与其它自然科学、其它社会科学融合发展一样。第三章 电离平衡第二节 水的电离和溶液的pH 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)一、水的电离1.水的电离平衡水是一种极弱的电解质,能微弱电离。电离方程式___________,可简写为______________ 。水的电离常数的表达式为__________。2.外界条件对水电离平衡的影响(1)加酸或碱时,水的电离平衡向__________方向移动,即加酸或碱________(促进或抑制)水的电离。(2)升高温度时,水的电离平衡向__________方向移动,即升高温度___________(促进或抑制)水的电离,反之亦然。二、水的离子积1.水的离子积Kw叫做水的离子积常数,简称______。25℃时水的离子积常数Kw=__________。2.影响因素Kw只受________影响,而与溶液浓度的大小无关。三、溶液的pH1.pH的定义________。2.pH的意义:pH大小反映了溶液中_____浓度的大小,即反映了溶液的_____性的强弱。溶液的pH越小则酸性越_____;溶液的pH越大则碱性越_______。 关键信息一、1. H2O+H2O H3O++OH-H2O H++ OH- Kw=c(H+) C(OH-)2.(1)结合生成水抑制(2)电离促进二、1.水的离子积1×10-142.温度三、1.溶液中氢离子浓度的负对数2.氢离子酸碱 强强 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)一、水的电离和水的离子积 1.水的电离 水是一种极弱的电解质,它能微弱地电离 H2O H++OH- 在一定温度下,c(H+)与c(OH-)的乘积是一个常数,称为水的离子积常数,简称水的离子积,用符号Kw表示,即Kw= c(H+)·c(OH-)。 Kw只随温度变化而变化。 2.影响水的电离平衡的外界条件 ①温度:水的电离是吸热过程,故升温Kw增大;降温Kw减小。 ②浓度(25℃时) 二、溶液的酸碱性 溶液呈酸性、碱性或中性,应看c(H+)和c(OH-)的相对大小,判断溶液酸碱性的依据. 三、溶液pH的计算 1.强酸、强碱溶液的pH 强酸:c(酸)→c(H+)→pH 强碱:c(碱)→c(OH-)→c(H+)→pH 2.弱酸、弱碱溶液的pH弱酸:c(酸)→c(H+)→pH弱碱:c(碱)→c(OH-)→c(H+)→pH 3.强酸与强酸混合液的pH 4.强碱与强碱混合液的pH 5.强酸与强碱混合液的pH6.酸碱溶液用水稀释后的pH 【例1】求0.01mol/LNaOH溶液的pH。【解析】c(OH-)=10-2 mol/L,c(H+)==10-12 mol/L pH=—lg{c(H+)}= 12。【点拨】对于碱溶液来说,应先计算氢离子浓度,再求其pH。 【例2】等体积的0.1mol/L的盐酸与0.06mol/L的 Ba(OH)2溶液混合后,溶液的pH等于 ( )A.2.0 B.12.3 C.1.7 D.12.0【解析】酸碱混合计算时,首先要判断哪种物质过量。盐酸溶液中c(H+)=0.1mol/L,Ba(OH):溶液中 c(OH-)=0.06mol/L×2=0.12mol/L。由此可知,碱过量,最终溶液呈碱性。当酸和碱溶液等体积混合后, c(OH-)=(0.12mol/L—0.1mol/L)÷2=0.01mol/L。故pH=—lg{c(H+)}=12。答案D【点拨】强酸、强碱溶液两两等体积混合后溶液的 pH计算 混合物质 两种溶液pH关系 混合后溶液pH A、B均为酸pHA< pHBpHA+0.3 A、B均为碱pHA14(碱剩余) pHB—0.3【注意】以上结果为近似计算值,要求酸与酸、碱与碱溶液混合时,两溶液的pH须相差2个单位以上。 【例3】 pH相同的盐酸和醋酸溶液分别加入稀释n倍和m倍后,pH仍保持相同,则n与m的关系是 ( )A.n>m B.n 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)在25℃,若10体积某强酸溶液与1体积某强碱溶液混合后,溶液呈中性,则混合之前,该酸的pH与强碱的pH之向应满足的关系是___________。【解析】强酸和强碱溶液反应后,溶液呈中性。由 H++OH-=H2O可知,强酸溶液中的H+和强碱溶液中的 OH-的物质的量相同,即c(H+)·10= c( OH-)。所以pH酸+pH碱=15。答案:酸和碱的pH之和等于15。2.(综合题)将pH=3的强酸溶液和pH=12的强碱溶液混合,当混合溶液的pH等于11时,强酸与强碱溶液的体积比是 ( ) A.9:2 B.9:1 C.1:10 D.2:5【解析】因为混合后pH=11,即碱过量。由题意可知酸中c(H+)=10-3mol/L,碱中 c( OH-)=10-2 mol/L ,故有,解得V酸:V碱=9:2答案:A3.(创新题)某氨水的pH=x,某盐酸的pH=y,已知x+y=14,且x<11,若将上述氨水与盐酸等体积混合后,所得溶液中各种离子浓度由大到小的排列顺序为( )。A.c(Cl-)>c(NH4+)>c(OH-)>c(H+)B.c(Cl-)>c(NH4+)> c(H+)> c(OH-)C.c(NH4+)> c(Cl-)> c(H+)> c(OH-)D.c(NH4+)> c(Cl-)> c(OH-)> c(H+)【解析】因x+y=14则氨水过量,所得溶液为NH3·H2O和NH4Cl的混合溶液,呈碱性,所以c(OH-)> c(H+),由电荷守恒c(NH4+)+ c(H+)= c(OH-)+ c(Cl-),则c(NH4+)> c(Cl-)。答案:D 【点拨】强酸和强碱溶液反应实质是H++OH-=H2O,溶液呈中性说明: H+和 OH-恰好完全反应,即强酸溶液中的H+和强碱溶液中的 OH-的物质的量相同,抓住反应的本质是解题的关键。【点拨】强酸和强碱溶液反应实质是H++OH-=H2O,反应后碱剩余,再考虑酸碱的等物质的量反应部分,就可顺利解题。 【点拨】在比较离子浓度大小时,要用到电荷守恒、物料守恒。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.与纯水的电离相似,液氨中存在着微弱的电离:2NH3 NH4++NH2-。据此判断以下叙述中错误的是 ( )A.液氨中含有NH3、NH4+、NH2-等粒子B.一定温度下液氨中c(NH4+)·c(NH2-)是一个常数C.液氨的电离达到平衡时c(NH3)=c(NH4+)= c(NH2-)D.只要不加入其他物质,液氨中c(NH4+)= c(NH2-)2.在90℃时,水的离子积Kw=3.8×l0-14,该温度下纯水的pH ( )B.100mL lmol/L的盐酸和500mL 2mol/L的盐酸,分别与足量的锌反应时,两者放出H2速率和质量均相等C.100mLpH=3的盐酸和醋酸溶液,与足量锌反应后,所得H2的质量相等D.100mL0.1mol/L的H2SO4和HCl溶液与足量锌反应后,前者放出H2的质量是后者放出H2质量的2倍5.下列叙述正确的是 ( )A.向0.1mol/L醋酸溶液中加入少量醋酸钠溶液,溶液的pH增大B.向0.1mol/L醋酸溶液中加入少量氢氧化钠固体,溶液中c(Ac-)增大C.向0.1mol/L醋酸溶液中不断加水,溶液中c(H+)增大D.向0.1mol/L醋酸溶液中滴人少量浓盐酸,溶液的导电性减弱6.Fe3+和I-在水溶液中的反应如下:2 Fe3++2 I- 2Fe2++I2(水溶液),则该反应的平衡常数K的表达式为:K=______。当上述反应达到平衡后,加入CCl4萃取I2,且温度不变,上述平衡____(填:向左、向右、不)移动。 7.在100mL稀硫酸和稀盐酸的混合溶液中加入3.42g氢氧化钡,充分反应后,过滤、干燥得沉淀2.33g,经测定滤液pH=13。试求原混合溶液中硫酸和盐酸的物质的量浓度分别是多少 B级(能力提高)1.若溶液中由水电离产生的c(OH-)=1×10-14mol·L-1,满足此条件的溶液中一定可以大量共存的离子组是A.Al3+ Na+ NO-3 Cl- B.K+ Na+ Cl- NO3-C.K+ Na+ Cl- AlO2- D.K+ NH+4 SO42- NO3-2.在甲烧杯中放入盐酸,乙烧杯中放入醋酸,两种溶液的体积和pH都相等,向两烧杯中同时加入质量不等的锌粒,反应结束后得到等量的氢气。下列说法正确的是 A.等于7 B.小于7C.大于7 D.无法判断3.能影响水的电离平衡,并使溶液中的c(H+)> c(OH-)的操作是 ( )A.向水中投入一小块金属钠B.将水加热煮沸C.向水中通入二氧化碳气体D.向水中加食盐晶体4.下列说法中正确的是 ( )A.100mL pH=3的盐酸和醋酸溶液,在与足量锌反应时,起始时二者产生H2的速率基本相等A.甲烧杯中放入锌的质量比乙烧杯中放入锌的质量大B.甲烧杯中的酸过量C.两烧杯中参加反应的锌等量D.反应开始后乙烧杯中的c(H+)始终比甲烧杯中的c(H+)小3.将0.2mol·L-1HCN溶液和0.1mol·L-1的NaOH溶液等体积混合后,溶液显碱性,下列关系式中正确的是A.c(HCN)<c(CN-) B.c(Na+)>c(CN-)C.c(HCN)-c(CN-)=c(OH-) D.c(HCN)+c(CN-)=0.1mol·L-14.在相同温度时100mL 0.01mol/L的醋酸溶液与10mL 0.01mol/L的醋酸溶液相比较,下列数值前者大于后者的是A.中和时所需NaOH的量 B.电离度C.对的物质的量 D.CH3COOH的物质的量5.已知某稀盐酸的物质的量浓度为a mol/L,某稀 NaOH溶液的物质的量浓度为b mol/L,当两溶液等体积混合后,所得溶液的pH=2(混合溶液的体积为两溶液体积之和)。则a和b的关系是 ( )A.a=b/2 B.b=a/2C.a=b+0.01 D.a=b+0.02 6.有人曾建议用AG表示溶液的酸度(acidity arede),AG的定义为AG=lg([H+]/[OH-])。下列表述正确的是A.在25℃时,若溶液呈中性,则pH=7,AG=1B.在25℃时,若溶液呈酸性,则pH<7,AG<0C.在25℃时,岩溶液呈碱性,则pH>7,AG>0D.在25℃时,溶液的pH与AG的换算公式为AG=2(7-pH)7.将pH=l与pH=3的两强酸溶液分别按体积比为2:4和1:l混合,则两种混合溶液的pH各为多少 (忽略混合过程中溶液的体积变化)同步达标答案A级1.B 2.A 3.D 4. D 5.C 6. 向右 7.C(H2SO4)=0.1mol/LC(HCl)=0.1mol/LB级1.B 2.A 3.D 4.D 5.C 6.C 7.1.4 1.3 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(2001年北京春)把lmL0.1mol/L的H2SO4加水稀释制成2L溶液,在此溶液中由水电离产生的H+,接近于( ) A.1×10-7mol/L B.1×10-8mol/L C.1×10-4mol/L D.1×l0一10mol/L【解析】水中加酸或碱时,水的电离平衡向逆反应方向移动,通常电离产生的c(H+)<1×10-7mol/L,故l选项A错误。当溶液稀释为2L时,硫酸电离产生的 c(H+)为l×10-4mol/L。设水电离产生的c(H+)为 xmol/L,则水电离产生的c(OH-)也为xmol/L。 c(H+)·c(OH-)=(x+ l×10-4)·x=1×1-14。.由于x 1×10-4,解得x=1×10-10mol/L。答案:D2.(1999广东高考题)下列溶液一定是碱性的是 ( )A.溶液中c(OH-)>c(H+)B.溶液中含有OH-离子C.滴加甲基橙后溶液显红色D.滴加甲基橙后溶液显黄色【解析】中性溶液中c( OH-)=c( H+),在常温下 c( OH-)=c( H+)=10~mol/L,pH=7。所以碱性溶液 c( OH-)>c( H+)。溶液中含有溶剂水,水部分电离产生 OH-、 H+,所以只要是水溶液就一定有 OH-离子。滴加甲基橙后溶液显红色说明是pH<3.1的酸性溶液。答案:A 【点拨】进行有关pH 值计算时,常需要近似处理。如果一个数是另一个数的100倍以上,则另一个数可以忽略不记。点拨:溶液酸碱性的判断是以 H+和 OH-的浓度大小为表准的。如果 c( OH-)=c( H+),则溶液呈中性;如果 c( OH-)>c( H+)则溶液呈碱性;如果 c( OH-) 趣味阅读洗菜淘米有学问厨房里准备饭菜,头一件事是洗菜淘米。洗菜淘米要用大量的水。 从化学角度看,水是最普通、最好的溶剂了。水能溶解许多种矿物质。比如,海水里溶解有多种化合物。一吨海水里溶解的矿物质有三十四五公斤之多。 即使是难溶的油类物质,水也能把它打散,变成牛奶那样的乳浊液。 水是这样“无坚不摧”的物质,又容易得到。所以,我们洗东西总离不了水。“脏不脏,一水净”,“泥水洗出白萝卜”这是对水的洗涤能力的一个形象说明。 蔬菜土生土长,沾附着泥沙、粪便、病菌等污物,这是不能人口的。 洗菜时有水的机械冲刷作用,也有溶解过程。有人把菜放在盆里用水冲,既浪费水,效果也不好。因为,有一些泥沙还留在盆里,又沾回到菜叶上。比较好的办法,是把菜放在水盆里洗净,拿出来沥干,再换清水洗。 把菜切碎后再洗,和洗净后再切,是不是一样呢?不一样。绿色、黄色蔬菜的汁液里,含有宝贵的维生素和矿物质等营养成分。它们中不少很容易溶解在水里。菜切碎了再洗,会损失掉许多营养成分,而且污物沾染到切口上,更难洗干净。所以,蔬菜要洗干净再切。 淘米,究竟多搓洗好,还是少搓洗好? 米的外表皮含有丰富的维生素民(人缺少它会得脚气病)和人体必需的矿物质。从这个角度看,淘米搓洗的次数太多,就会损失一些营养成分。应该少淘几遍。 可是,久存的米表面上可能生长一种黄曲霉菌,它分泌致癌的毒素(嘿嘿 在发霉的东东里面,在烧焦的东东里面)。淘米能减轻黄曲霉菌素的污染。权衡利弊,淘米还是不可马虎,多搓洗几遍为好。 现在有一种袋装米,大家用它好了,不用淘米,又省事又有营养,就是贵。第三章 电离平衡第三节 盐类的水解 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)1.盐的分类 按中和反应是否完全 盐 按对应酸是否含有氧元素 按对应酸、碱的强弱 2. CH3COONa、NH4Cl、NaCl溶液的pH及性质比较 溶 液CH3COONa NH4Cl NaCl pH 酸碱性 c(H+)和c(OH-)的关系 盐的类型存在哪些微粒 对水的电离平衡影响 能否水解总的化学方程式总的离子方程式3.盐类的水解(1)定义:在溶液中盐电离出来的 跟水所电离出来的 或 结合生成 的反应,叫做盐类的水解。(2)实质:水的电离平衡 ,从而使盐溶液显示出不同程度的酸性、碱性或中性。(3)盐电离出的哪类离子能使水的电离平衡发生移动 (4)盐类水解反应可以看成是酸碱中和反应的逆反应4.盐类水解反应的规律(1)强碱弱酸盐(强碱和弱酸中和反应生成的盐)如:——。_水解,溶液呈 性,pH 7。【实质】 跟水电离产生的 结合,使水的电离平衡发生移动。(2) 强酸弱碱盐(强酸与弱碱中和反应所生成的盐)如:——。_水解,溶液呈 性,pH 7。【实质】 跟水电离产生的 结合,使水的电离平衡发生移动。(3) 强酸强碱盐(强碱和强酸中和反应生成的盐)如:——。_水解,溶液呈 性,pH 7。【实质】不能使水的电离平衡发生移动。5. 举例说明盐类水解在工农业生产和日常生活中的一些应用 关键信息1.正盐、酸式盐和碱式盐含氧酸盐和无氧酸盐强酸弱碱盐、强碱弱酸盐、强酸强碱盐和弱酸弱碱盐CH3COONa NH4Cl NaCl碱性酸性中性<>=强碱弱酸盐强酸弱碱盐强酸强碱盐CH3COO- Na+ H+ OH-NH4 + Cl- H+ OH-Na+ Cl- H+ OH-促进促进无影响能能不能离子 H+ OH-弱电解质被破坏只有与H’或OH一结合生成弱电解质的离子,如弱酸阴离子和弱碱阳离子,才能使水的电离平衡发生移动。CH3COONa能 碱 >弱酸根离子 H+NH4Cl能 酸 <弱碱阳离子 OH-NaCl不能 中 =1.明矾净水。2.实验室配制Fe03溶液时要向溶液中加入一些稀盐酸。3.长期施用铵态氮肥的土壤酸性会增强(板结)。4.泡沫灭火器用来灭火。 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)一、盐类水解反应的规律1.强碱弱酸盐弱酸的阴离子发生水解,水解显碱性。2.强酸弱碱盐弱碱的阳离子发生水解,水解显酸性。3.弱酸弱碱盐弱酸的阴离子和弱碱的阳离子都发生水解,溶液的酸碱性取决于弱酸和弱碱的相对强弱。4.强酸强碱盐不发生水解二、影响水解平衡的因素1.内因主要因素是盐本身的性质,组成盐的酸根对应的酸越弱或阳离子对应的碱越弱,水解程度就越大(越弱越水解)。 例如:酸性HFCH3 COONa 多元弱酸正盐的水解,水解反应第一步远远大于第二步,原因是第一步水解产生的OH-对第二步水解有抑制作用,并且正盐阴离子与H+结合能力比酸式盐阴离子结合能力强。2.外因①温度:水解过程一般是吸热过程,故升温使水解程度增大,反之则减小;②浓度:盐溶液越稀、水解程度越大,反之越小。外加酸、碱等物质可抑制或促进盐的水解。三、盐类水解反应的应用有关盐类水解的反应,大致有以下几个方面:1.某些物质水溶液的配制2.判断物质水溶液的酸碱性3.比较溶液中离子浓度的大小4.判断离子能否共存 四、溶液中离子浓度大小比较溶液中离子浓度大小比较,涉及类型较多,主要有:同一溶液中的不同离子;不同溶液中的同一离子;混合溶液中的各种离子等。这部分内容在中学化学中是非常重要的。1.多元弱酸、多元弱酸盐溶液。如:H2S溶液:c(H+)>c(HS )>c(S2-)>c(OH-)Na2CO3溶液:c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)> c(HCO-)>c(H+)2.在溶液中存在2个比较重要的守恒关系(1)电荷守恒(即正电荷总数与负电荷总数相等)(2)物料守恒 【例1】pH=4的醋酸和氯化铵溶液中,水的电离程度的关系前者与后者比较 ( )A.大于 B.小于 c.等于 D.无法确定【解析】在醋酸溶液中,由于醋酸电离出的c(H+)大于水电离出的c(H+),所以醋酸会抑制水的电离,使水的电离程度小于纯水中水的电离程度。在氯化铵溶液中,由于氯化铵完全电离出的铵离子会与水电离出的OH-结合成弱电解质NH3·H2O,从而促进了水的电离,使水的电离程度大于纯水中水的电离程度,故前者小于后者。 答案:B【点拨】化学反应的现象是认识化学反应的一扇重要窗口,重视对反应现象的掌握和深刻探究,是学好化学知识的重要方法之一. 【例2】物质的量相同的下列溶液中,含微粒种类最多的是 ( ) A.CaCl2 B.CH3COONa C.NH3 D.K2S【解析】CaCl2不水解,应存在Ca+ Cl-两种微粒;CH3COONa电离产生CH3COO-、Na+,水解产生CH3COOH分子,故溶液中存在有CH3COOH、 CH3COO-、Na+三种微粒;NH3与H2O反应生成NH3·H2O,由于NH3·H2O部分电离,溶液中有 NH3、NH3·H2O、NH4+三种微粒;K2S溶液中因电离产生K+、S2-,S2-水解产生HS-,HS-继续水解产生H2S分子,所以溶液中有:K+、S2- HS-、H2S四种微粒。故每种溶液中除H2O、 H+、OH-三种微粒外,K2S中还有四种微粒,种类最多。 答案D【点拨】由于H2O的存在,四种溶液都存在H2O、 H+、OH-三种微粒。这一点千万不要忽略。 【例3】已知Fe(OH)3在pH为4~5时,就可沉淀完全,若要除去MgCl2酸性溶液中的Fe3+,可以加入一种试剂,充分搅拌后过滤,就可得到纯净的MgCl2溶液,这种试剂是( ) A.NH3 H2O B.NaOH C.Mg(HCO3)2 D.MgCO3【解析】根据题给的Fe(OH)3完全沉淀的pH,可知降低溶液中的c(H+)可以达到除去Fe3+的目的.A、B两种物质虽可以中和H+,使Fe3+沉淀,但会引入新的杂质,达不到除杂的目的,同时加入的量稍多也会使Mg2+沉淀.适量的Mg(HCO3)2可与H+反应,降低c(H+),促使Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+的水解完全,也未引入新杂质,但是由于Mg(HCO3)2可溶,过量的Mg(HCO3)2溶于溶液中时,则引入新的杂质(若在过滤后的溶液中加入适量的盐酸,会消除引入的杂质).MgCO3与 Mg(HCO3)2相比,MgCO3可与H+反应,促使Fe(OH)3完全水解,由于MgCO3不溶于水,当Fe3+完全沉淀后,溶液中的c(H+)很小,不能使MgCO3溶解,过量的MgCO3不会进入溶液.答案:D【点拨】利用盐的水解除去杂质金属离子,一般只适用于水解能力较强、水解产物在酸性溶液条件下就能完全沉淀的离子,如Fe3+一般的方法是在溶液中加入含主体物质离子(如 Mg2+),能促使杂质离子完全水解且不溶于水的物质,如本题可选物质为MgCO3、MgO、Mg(OH)2.用金属镁粉可以吗 根据本题题意,若只要除去Fe3+,不限产物,则可用Mg;若题意为“使Fe3+形成Fe(OH)3而除去”,则不可选用Mg. 【例4】(1)某盐NaA的溶液显中性,组成此盐的酸HA是强酸还是弱酸 NaA的溶液还可能显什么性 HA是什么酸 (2)相同条件下,等物质的量浓度的CH3COONa和NaCIO溶液谁碱性强 为什么 (3)已知相同条件下NaA溶液的pH大于NaB溶液的pH,比较HA、HB的酸性强弱. (4)综合上面问题的分析,可以总结出证明弱电解质以及比较具有相同性质(酸或碱)的弱电解质强弱的一种方法.①证明弱电解质的方法为____________ ②比较弱电解质强弱的方法为_____________【解析】(1)根据盐的组成与溶液酸碱性的关系,可推知酸的强弱,由于NaA是强碱盐,此盐溶液不可能显酸性,若HA为强酸,则显中性.若HA为弱酸,则显碱性.(2)由于CH3COOH的酸性比HClO强,根据水解与电离的关系,CH3COO-的水解能力比ClO-的水解能力弱,相同条件下,CH3COO-水解程度小, c(OH-)小,碱性弱.(3)两种盐都是强碱盐,其溶液只能显示中性或者碱性,pH越大说明酸根的水解程度越大,对应的酸越弱.答案:(1)若NaA的溶液显中性时,HA是强酸;NaA的溶液还可能显碱性,这时HA是弱酸. (2)NaCIO溶液碱性强.因为HCIO的酸性比CH3COOH酸性弱,由水解规律可知相同条件下,ClO-的水解程度比 CH3COO-大,所以ClO-溶液的碱性强. (3)HA的酸性比HB的酸性弱. · (4)①取该电解质形成的盐溶液,测其酸碱性,溶液若非中性则是弱电解质(组成盐的另一种物质必须是强电解质). ②相同条件下,测两电解质与同一强电解质形成的盐溶液的pH.【点拨】本题前三个问题主要考查水解规律的应用,最后一题则是要求同学们平时对所做习题要善于进行总结、归纳,力争有所发现,从而使自己有更多的收获.此问题的能力要求较高,而这正是同学们要努力培养的. 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)等体积的下列溶液,阴离子的总浓度最大的是( ) A.0.2 mol/L Na2S B.0.1 mol/L Ba(OH)2 C.0.2 mol/L NaCl D.0.2 mol/L(NH)2SO4【解析】四种溶液中的阴离子若均无变化,则离子浓度均相等,分析四种阴离子的性质,只有S2-会发生水解, S2-十H2O HS-+OH-使阴离子数目增加,其他三种离子均无变化. 答案:A2.(综合题)已知一种c(H+)=10-3mol/L的酸和一种 c(OH-)=10-3mol/L的碱溶液等体积混合后,溶液呈酸性,其原因可能是( ) A.浓的强酸和稀的强碱溶液反应 B.浓的弱酸和稀的强碱溶液反应 C.等浓度的强酸和弱碱溶液反应 D.生成了一种强酸弱碱盐【解析】题中给出c(H+)与c(OH-),并未给出酸、碱的强弱,若都是强的则完全反应,溶液显中性,与题意不符,所以酸、碱中必有一个是弱的.酸弱酸过量,溶液显酸性,碱弱碱过量,溶液显碱性.由题意知酸应是弱酸.答案:B 3.(创新题)用物质的量都为0.01 mol的HCN和NaCN配成1 L混合溶液.已知其中c(CN-) c(OH-) B.c(OH-)> c(H+) C.c(HCN)> c(CN-) D.c(HCN)+ c(CN-)=0.02 mol/L【解析】溶液中存在:HCN H++ CN-和CN-+H2O HCN+ OH-,若HCN电离程度大于CN-的水解程度,则 c(CN-)增大,c(CN-)>c(Na+);若HCN电离程度小于CN-的水解程度,则c(CN-)减小,c(CN-)< c(Na+);若HCN电离程度等于CN-的水解程度,则c(CN-)= c(Na+).由题意知. HCN的电离程度小于CN-的水解程度,溶液显碱性;(HCN)>c(CN-),所以B、C正确,A不正确.由物料守恒可知D正确.答案:A 【点拨】本题将简单定量计算与定性分析相结合,主要考查四种阴离子在溶液中的性质.本题起始阴离子浓度相等,因只有 S2-发生变化,不具体考虑S2-水解使阴离子增加还是减少,用排除法就可得到答案.但是若供选答案中有两种阴离子会发生变化,则就非比较变化结果不可. 【点拨】解答本题时,常因不能全面把握题意,只片面地抓住溶液显酸性,而得出是生成强酸弱碱盐的错误结论.没有认识到若生成强酸弱碱盐,则酸完全反应,碱过量,溶液反应显碱性.【点拨】上面是通过对溶液中两个反应进行的程度分析、推理得出A、B、C三者的解.本题也可应用电荷守恒来进行分析求解.由电荷守恒可知c(H+)+ c(Na+)= c(OH-)+ c(CN-)、 c(CN-)< c(Na+),则有c(OH-)> c(H+) 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.相同温度下等物质的量浓度的下列溶液中,pH值最小的是( )A.NH4Cl B.NH4HCO3 C.NH4HSO4 D. (NH4)2SO42.在10mL0.1mol·L-NaOH溶液中加入同体积、同浓度的HAc溶液,反应后溶液中各微粒的浓度关系错误的是( )A.c(Na+)>c(Ac-)>c(H+)>c(OH-)B.c(Na+)>c(Ac-)>c(OH-)>c(H+)C.c(Na+)=C(Ac-)+c(HAc)D.c(Na+)+c(H+)=c(Ac-)+c(OH-)3.将20mL 0.4mol/L硝酸铵溶液跟50mL 0.1mol/L氢氧化钡溶液混合,则混合溶液中各离子浓度的大小顺序是( )B.[HCOO-]<[Na+]C.[HCOO-]=[Na+] D.无法确定[HCOO-]与[Na+]的关系6.将0.1mol/L的醋酸钠溶液20mL与0.1mol/L盐酸10rnL混合后,溶液显酸性,则溶液中有关微粒的浓度关系正确的是( )A.c (Ac-)>c (Cl-)>c (H+)>c (HAc)B.c (Ac-)>c (Cl-)>c (HAc)>c(H+)C.c (Ac-)=c (Cl+)>c (H+)>c (HAc)D.c (Na+)+c (H+)=c (Ac-)+c (Cl-)+c (OH-)7.在含有酚酞的0.1mol·L-1氟水中加入少量的 NH4Cl晶体,则溶液颜色( )A.变蓝色 B.变深 C.变浅 D.不变B级(能力提高)1.在蒸发皿中加热蒸于并灼烧(低于400℃)下列物质的溶液,可以得到该物质固体的是( ) A.氯化铝 B.碳酸氢钠 C.硫酸镁 D.高锰酸钾 2.把0.02mol/LHAc溶液和0.01mol/LNaOH溶液以等体积混和,则混合液中微粒浓度关系正确的为( ) A.c(AC-)>c(Na+) B. c(HAc)>c(Ac-) C.2c(H+)=c(Ac-)-c(HAc)D.c(HAc)+c(Ac-)=0.01mol/L 3.等体积等浓度的MOH强碱溶液和HA弱酸溶液混和后,混和液中有关离子的浓度应满足的关系是( )A.[M+]>[OH-]>[A-]>[H+] B.[M+]>[A-]>[H+]>[OH-]C.[M+]>[A-]>[OH-]>[H+] D.[M+]>[H+] =[OH-]+[A-] A.[NO3-]>[OH-]>[NH4+]>[Ba2+] B.[NO3-]>[Ba2+]>[OH-]>[NH4+]C.[Ba2+]>[NO3-]>[OH-]>[NH4+] D.[NO3-]>[Ba2+]>[NH4+]>[OH-]4.在常温下10mL pH=10的KOH溶液中,加人pH=4的一元酸HA溶液至pH刚好等于7(假设反应前后体积不变),则对反应后溶液的叙述正确的是( )A.c(A-)=c(K+) B.c(H+)=c(OH-)<c(K+)<c(A-)C.V总≥20mL D.V总≤20mL5.常温下,将甲酸和氢氧化钠溶液混合,所得溶液 pH=7,则此溶液中( )A.[HCOO-]>[Na+] 4.在室温下等体积的酸和碱的溶液,混合后pH值一定小于7的是( )A.pH=3的硝酸跟pH=11的氢氧化钾溶液B.pH=3的盐酸跟pH=11的氨水C.pH=3的硫酸跟pH=11的氢氧化钠溶液D.pH=3的醋酸跟pH=11的氢氧化钡溶液5.0.1 mol·L-1NaOH和0.1 mol·L-1NH4Cl溶液等体积混合后,离子浓度大小正确的次序是( )A.[Na+]>[Cl-]>[OH-]>[H+] B.[Na+]=[Cl-]>[OH-]>[H+]C.[Na+]=[Cl-]>[H+]>[OH-] D.[Cl-]>[Na+]>[OH-]>[H+]6.某制药厂尾气中含少量SO2气体,一般用NaOH溶液或氨水吸收。以防污染环境。分别用0.1 mol/L的NaOH溶液或同浓度的氨水处理相同量的尾气,两种方法所需吸收液的体积关系是 ( )A.NaOH溶液的体积大于氨水B.NaOH溶液的体积等于氨水C.NaOH溶液的体积小于氨水D.无法判断 B7.在pH值都等于9的NaOH和CH3COONa两种溶液中,设由水电离产生的OH- 离子浓度分别为A摩/升与B摩/升,则A和B关系为( ) A.A>B B.A=10-4 B C.B=10-4 A D.A=B同步达标答案A级1.C 2.A 3.B 4.A D 5.C 6.BD 7.CB级1.C 2.A D 3.CD 4.D 5.B 6.A 7.B 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(2000年江苏)已知一种c(H+)=l×10-3mol/L的酸和一种c(OH-)=l x 10-3mol/L的碱溶液等体积混合后溶液呈酸性其原因可能是 ( )A.浓的强酸和稀的强碱溶液反应B.浓的弱酸和稀的强碱溶液反应C.等浓度的强酸和弱碱溶液反应D.生成了一种强酸弱碱盐【解析】依据本题信息:酸中c(H+)=l×10-3mol/L,碱中c(OH-)=l x 10-3mol/L,且酸和碱溶液等体积混合。若是强酸和强碱混合,它们完全中和,生成的强酸强碱盐不水解,溶液呈中性,故选项A错误。若是弱碱和强酸混合,由于弱碱的不完全电离,碱的物质的量浓度远大于酸的物质的量浓度,当它们等体积混合时,碱过量,反应后溶液呈碱性,故选项C、D错误。同理,若弱酸与强碱混合,当它们体积相等时,酸过量,反应后溶液呈酸性。 答案:B2.(2001上海)将0.1mol/L的 CH3COONa溶液20mL与0.1mol/L HCl 10mL 混合后,溶液呈酸性,则溶液中有关微粒的浓度关系正确的是 ( )A.c(Ac一)>c(Cl一)>c(H+)>c(HAc)B.c(Ac一)>c( Cl一)>c(HAc)>c( H+)C.c(Ac一)=c( Cl一)>c( H+)>c(HAc)D.c(Na+)+c( H+)=c( Ac一)+c( Cl一)+ c(OH一)【解析】CH3COONa溶液中加入HCl后CH3COONa+HCl==CH3COOH+NaCl,反应后CH3COONa余0.001 mol,HCl完全反应。生成的CH3COOH电离:CH3COOH=CH3COO-+H+,剩余的CH3COONa会水解:CH3COONa+H2O==CH3COOH+OH-。现溶液呈酸性,说明CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度。即n( CH3COO-)>0.001mol,n(CH3COOH)<0.001mol。CH3COOH是弱酸只有少部分会发生电离,所以c((CH3COOH )大于电离产生的c( H+),选项B也正确。 答案:B、D 【点拨】解答本题易犯的错误是认为:(1)生成了强酸弱碱性盐而错选D;(2)强酸反应时,酸的浓度大而错选A。其实解答本题时应抓住酸和碱未给出强弱这一关键信息,通过假设其强弱加以讨论。【点拨】根据电荷守恒,溶液中阳离子所带的正电荷与阴离子所带负电荷相等。 趣味阅读洗去污迹要“对症下药” 穿上新衣服,多高兴。“啪,墨水瓶打翻在地,墨水溅在新衣服上,斑斑点点,怎么洗干净呢?在我们的衣服上,难免沾上墨迹、果汁、机器油、圆珠笔油……。如果不管是什么污迹,统统放进洗衣盆里去洗,有时非但洗不干净,反而会使污迹扩大。污迹的化学成分不同,脾气也就千差万别。汗水湿透的背心,不能用热水洗。弄上了碘酒的衣服,却要先在热水里浸泡后再洗。沾上机器油的纺织品,在用汽油擦拭的同时,还要用熨斗熨烫,趁热把油污赶出去。 原来,汗水里含有少量蛋白质。鸡蛋清就是一种蛋白质。鸡蛋清在热水里很容易凝固。汗水里的蛋白质也和鸡蛋清一样,在沸水里很快凝固,和纤维纠缠在一起。本来可以用凉水漂洗干净的汗衫,如果用热水洗,反而会泛起黄色,洗不干净。洗衣服先在冷水里浸泡,好处就在这里。 碘酒、机油和蛋白质不同,没有遇热凝固的问题,倒是热可以帮助它们脱离纤维。如果是纯蓝墨水、红墨水以及水彩颜料染污了衣服,立刻先用洗涤剂洗,然后多用清水漂洗几次,往往可以洗干净。这是因为它们都是用在水里溶解的染料做成的。如果还留下一点残迹的话,那是染料和纤维结合在一起了,得用漂白粉才能除去。漂白粉的主要成分是次氯酸钙,它在水里分解出次氯酸,这是一种很强的氧化剂。它能氧化染料分子,使染料变成没有颜色的化合物,这就是漂白作用。蓝黑墨水、血迹、果汁、铁锈等的污迹却不同。它们在空气中逐渐氧化,颜色越来越深,再用漂白粉来氧化就不行了。比如蓝黑墨水是鞣酸亚铁和蓝色染料的水溶液,鞣酸亚铁是没有颜色的,因此刚用蓝黑墨水写、的字是蓝色的,在纸上接触空气后逐渐氧化,变成了在水里不溶解的鞣酸铁。揉酸铁是黑色的,所以字迹就逐渐地由蓝变黑,遇水不化,永不褪色。要去掉这墨水迹,就得将它转变成无色的化合物。将草酸的无色结晶溶解在温水里,用来搓洗墨水迹,黑色的揉酸铁就和草酸结合成没有颜色的物质,溶解进水里。要注意草酸对衣服有腐蚀性,应尽快漂洗干净。血液里有蛋白质和血色素。和洗汗衫一样,洗血迹要先用凉水浸泡,再用加酶洗衣粉洗涤。不过,陈旧的血迹变成黑褐色,那是由于血色素里的铁质在空气里被氧化,生成了铁锈。果汁里也含有铁质,沾染在衣服上和空气里的氧气一一接触,也会生成褐色的铁锈斑。因此血迹、果汁和铁锈造成的污迹都可以用草酸洗去,草酸将铁锈变成没有颜色的物质,溶解到水里去。 墨汁是极细的碳粒分散在水里,再加上动物胶制成的。衣服上沾了墨迹,碳的微粒附着在纤维的缝隙里,它不溶在水里,也不溶在汽油等有机溶剂里,又很稳定,一般的氧化剂和还原剂都对它无可奈何,不起任何化学变化。我们祖先的书画墨迹保存千百年,漆黑鲜艳,永不褪色,就是这个道理。除去墨迹,只有采用机械的办法,用米饭粒揉搓,把墨迹从纤维上粘下来。如果墨迹太浓,砧污的时间太长,碳粒钻到纤维深处,那就很难除净了。如果污迹是油性的,不沾水,比如圆珠笔油、油漆、沥青,我们就要“以油攻油”。用软布或者棉纱蘸汽油擦拭,让油性的颜色物质溶解在汽油里,再转移到擦布上去。有时汽油溶解不了,换用溶解油脂能力更强的苯、氯仿或四氯化碳等化学药品就行。 洗去污迹和治病一样,要对症下药。 第三章 电离平衡第四节 酸碱中和滴定 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)一、中和滴定的原理1.概念: 叫做中和滴定。中和滴定是中学化学中重要的定量实验之一。2.原理:H++OH-=H2O,即中和反应中酸提供的 与碱提供的 的物质的量相等。中学化学常遇到的是一元酸、碱间的中和滴定。二、中和滴定的操作过程1.所需要的主要仪器有 2.准备工作 (1)检查滴定管 ,操作中能否灵活控制滴出液体。 (2)洗涤滴定管:依次用 洗涤干净,最后用 润洗2~3次。注意:滴定管的检漏方法和漏水处理。3.滴定操作(1)准备标准酸溶液(用 ): (v始)。(2)移取待测液(用 ): (3)滴管操作: (v终),得v待= v终-v始。注意:①手眼:左手操作或小球,右手摇动锥形瓶,眼睛注视______变化。②滴速:先 后 ,当接近终点时,应 。③终点:______________________________说明:滴定终点是指酸碱恰好反应时溶液的pH,显然达到滴定终点时,溶液的pH不一定等于7。4.数据处理和误差分析说明:中和滴定一般要重复 到 次,最后计算时应取几次读数的平均值。三、指示剂选择(1)原则:按照中学化学所学知识,滴定终点时溶液的pH尽可能落在 。(2)选择四、中和滴定的误差分析1.分析步骤(1)确定 ;(2)找出未知浓度c和滴定管内液体读数的关系(正比或反比关系);(3)根据错误操作判定结果。2.具体分析例:以标准的盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠为例,判断以下操作所引起的误差(填“偏大”“偏小”或“不变”)。(1)读数:滴定前俯视或滴定后仰视 ( )(2)未用标准液润洗滴定管 ( )(3)用待测液润洗锥形瓶 ( )(4)滴定前滴定管尖嘴有气泡,滴定后尖嘴气泡消失 ( )(5)不小心将标准液滴在锥形瓶的外面 ( )(6)指示剂(可当作弱酸)用量过多 ( )(7)滴定过程中,锥形瓶振荡太剧烈,有少量液滴溅出 ( )(8)开始时标准液在滴定管刻度线以上,未予调整 ( )(9)碱式滴定管(量待测液用)或移一管内用蒸馏水洗净后直接注入待测液 ( )(10)移液管吸取待测液后,悬空放人锥形瓶,少量待测液洒在外面 ( )(11)滴定到指示剂颜色刚变化,就是到了滴定终点 ( )(12)锥形瓶用蒸馏水冲洗后,不经干燥便直接盛待测溶液 ( ) 关键信息一、1.用已知物质的量的酸(或碱)来测定未知物质的量浓度的碱(或酸)的方法2.H+(总量)OH-(总量)二、1.酸碱式滴定管、移液管、滴定管夹、锥形瓶等。2.(1)是否漏水(2)洗液、自来水、蒸馏水标准液(或待测液)3.(1)酸式滴定管 注酸液→赶气泡→调液面→记刻度(2)移液管或滴定管 洗涤移液管→吸取待测液→放人锥形瓶→滴加指示剂。(3)边滴边振荡→滴速先快后慢→注视指示剂颜色变化→判定终点记录刻度①锥形瓶内溶液的颜色②快 慢 一滴一摇③最后一滴刚好使指示剂颜色发生明显变化且30s内不恢复原色。4.二 三三、(1)指示剂的变色范围内或与之靠近四、1.(1)滴定对象 2.(1)偏大(2)偏大(3)偏大(4)偏大(5)偏大(6)偏小(7)偏小(8)偏小(9)偏小(10)偏小(11)偏小(12)不变 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)一、中和滴定操作(以标准盐酸滴定NaOH溶液为例) 1.准备 (1)滴定管: ①检验酸式滴定管是否漏水; ②洗涤滴定管后要用标准液洗涤2~3次。 ③用漏斗注入标准液至“0”刻度上方2~3 cm处;并排除管尖嘴处的气泡。 ④将液面调节到“0”刻度(或“0”刻度以下某一刻度)记下刻度。 (2)锥形瓶:只用蒸馏水洗涤,不能用待测液润洗。 (3)移液管:转移少量溶液用,其洗涤方法与滴定管相同。 2.滴定 (1)用碱式滴定管取一定体积待测液干锥形瓶中,滴入2~3滴指示剂(酚酞试液)。 (2)用左手握活塞旋转开关,右手不断旋转振荡锥形瓶,眼睛注视锥形瓶中溶液的颜色变化,至红色褪去变为无色溶液,记下刻度。(3)把锥形瓶里的溶液倒掉,用蒸馏水把锥形瓶洗涤干净。按上操作重复2~3次,取2~3次测定数值的平均值,计算待测NaOH溶液的物质的量浓度。 二、中和滴定操作的误差分析 酸碱中和滴定的关键,一是准确测量参加中和反应的酸、碱溶液的体积,二是准确判断酸碱是否恰好完全中和。酸碱中和滴定的误差也就主要源于这两个方面,下面对其分别作出分析。 1.液体体积测量误差的判断 液体体积测量中出现的误差,主要是对滴定管内液面读数的方式不同而引起的误差。 2.滴定误差的判断 设标准溶液为HCl溶液,其体积VA,物质的量浓度为CA;待测溶液为NaOH溶液,其体积为VB,物质的量浓度为CB,则有: CB数学表达式是分析中和滴定结果(CB)的误差的理论基础。误差的分析方法是分别判断CA、VA和VB的变化而对CB的影响及CB的自身变化。 下面列出几种滴定结果误差的情况以作启发:(1)偏高:常见情况如下:①装标准溶液的滴定管水洗后没润洗,即装标准溶液。②锥形瓶用待测液润洗。③滴定前标准溶液的滴定管内有气泡,滴后消失。④滴后滴定管尖嘴处悬有液滴⑤滴后仰视读数⑥滴前俯视读数(2)偏低:常见情况如下:①滴定管取待测溶液时,水洗后即取待测液②滴定时待测液溅出③滴后俯视读数④滴前仰视读数 【例1】某学生中和滴定实验的过程如下:(a)取一支碱式滴定管;(b)用蒸馏水洗净;(c)即加入待测的 NaOH溶液;(d)记录液面刻度读数;(e)用酸式滴定管精确放出一定量标准酸液;(f)置于未经标准酸液润洗的洁净锥形瓶中;(g)加入适量蒸馏水;(h)加入酚酞试液2滴;(i)滴定时,边滴边摇荡;(j)边注视滴定管内液面的变化;(k)当小心滴到溶液由无色变成粉红色时,即停止滴定;(1)记录液面刻度读数;(m)根据滴定管的两次读数得出NaOH溶液体积为22mL。指出上述实验过程中的错误之处: (用编号表示)。【解析】根据中和滴定的基本操作规程可知:(c)的错误是待测NaOH溶液的滴定管未用该NaOH溶液润洗;(j)的错误是滴定时眼睛没有注视锥形瓶内溶液颜色的交化;(k)的错误是没有滴定到溶液由无色变成粉红色至半分钟内不再褪去为止;(m)的错误是记录NaOH溶液体积的精确度未达到要求,根据滴定管测量准确度,应记录到小数点后两位。答案:(c)、(i)、(k)、(m)【点拨】熟悉掌握酸碱中和滴定实验操作。 【例2】用盐酸中和氨水,当中和至溶液中 c(NH4+)=c(Cl-)时,溶液的pH= 【解析】当HCl与氨水等物质的量反应时,所得溶液为NH4Cl溶液,c(NH4+)7(强碱溶液),a>,所以 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)已知常温常压下,饱和CO2溶液的pH=3.9,当用盐酸滴定NaHC03溶液以测定其浓度时,选用的指示剂及终点颜色变化正确的是( ) A.酚酞,粉红色变为无色 B.酚酞,红色变为无色 C.甲基橙,黄色变为橙色 D.甲基橙,橙色变为红色【解析】盐酸与NaHCO3完全反应时,溶液为被 CO2饱和了的NaCI溶液,溶液的pH为 CO2饱和溶液的pH,等于3.9,所以应选变色点在3.9附近的甲基橙作指示剂,变色点pH=4.4,颜色由黄色变为橙色.答案:C2.(综合题)用已知浓度的NaOH溶液测定某H2S04溶液的浓度,结合图,从下表中选出正确答案( ) (2001年全国高考题)锥形瓶中溶液滴定管中溶液 选用指示剂 选用滴定管 A 碱 酸 石蕊 乙 B 酸 碱 酚酞 甲 C 碱 酸甲基橙 甲 D 酸 碱 酚酞 乙【解析】石蕊变色不明显,且酸不能放在碱式滴定管中。故A:不正确.B中碱放在酸式滴定管中,不正确.在中和滴定中不论是标准液滴定待测液,还是待测液滴定标准液均可以. 答案:C、D 3.(创新题)维生素C是一种水溶性维生素(其水溶液呈酸性),它的分子式是C6H8O6,人体缺乏这种维生素易得坏血症,所以维生素C又称抗坏血酸。维生素C易被空气中的氧气氧化。在新鲜的水果、蔬菜、乳制品中都富含维生素C,如新鲜橙汁中维生素C的含量在500 mg·L-1左右。 校课外活动小组测定了某牌子的软包装橙汁中维生素C的含量。下面是测定实验分析报告,请填写有关空白。(1)测定目的:测定××牌软包装橙汁维生素C含量。(2)测定原理:C6H8O6+I2→C6H6O6+2H++2I-。(3)实验用品及试剂:①仪器和用品:(自选,略)。②试剂:指示剂:_____(填名称)、浓度为7.50×10-3mol/L标准碘溶液、蒸馏水等。(4)实验过程:①洗涤仪器,检查滴定管是否漏液,润洗后装好标准碘溶液待用。②打开橙汁包装,目测:颜色——橙黄色,澄清度——好。用_____(填仪器名称)向锥形瓶中移入20.00mL待测橙汁,滴人2滴指示剂。③用左手控制滴定管的______(填部位),右手摇动锥形瓶,眼睛注视____直到滴定终点。滴定至终点的现象是_____。(5)数据记录与处理。(设计数据记录和数据处理的表格,不必填数据)若经数据处理,滴定中消耗标准碘溶液的体积是15.00mL,则此橙汁中维生素C的含量是______mg/L。(6)问题讨论:①滴定时能否剧烈摇动锥形瓶 为什么 -②从分析数据看,此软包装橙汁是否是纯天然橙汁 ______(填编号)A.是 B.可能是 C.不是【解析】(3)中的滴定原理可根据反应的化学方程式考虑,当恰好完全反应后,显示出多滴一滴碘水,应选用指示剂淀粉溶液。(5)中的数据处理参照课本上酸碱中和滴定的数据列表填写,取两次滴定结果的平均值进行计算,可得含量为990mg/L。 【点拨】准确判断完全反应时溶液的pH是本题解题成败的关键,而不少同学往往误认为完全反应时溶液只是NaCl溶液, pH等于7,而误选A.题中信息“常温常压下,饱和CO2溶液的 pH=3.9”已经给了我们很大启发. 【点拨】教材中是“用已知浓度的溶液测定未知溶液的浓度”,本题则要求大家知道,既可以用已知浓度的溶液滴定未知浓度的溶液,也可用未知浓度的溶液滴定已知浓度的溶液.教材中用强酸滴定强碱时,无论是演示实验中还是学生实验中都则用了酚酞作指示剂,而此题中要求大家掌握酚酞和甲基橙都可用.同学们透过这道高考题能领悟到什么吗 【点拨】学习化学是为生产、生活服务的,能用化学知识解决日常生活中遇到的问题。该题实际上是课本上中和滴定知识的迁移,设置了一些岐路和陷阱,同学们解题时,切勿陷入思维定势。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.酸碱恰好完全中和时,它们一定相等的是 ( )A.质量 B.物质的量C.物质的量浓度D.H+和OH-的物质的量2.物质的量浓度相同,体积也相同的一元酸和一元碱恰好中和时,溶液将是 ( )A.显酸性 B.显碱性C.显中性 D.酸碱性无法确定3.25℃时,向10mL pH=12的某碱溶液中加入10mL pH=2的盐酸,充分反应后滴入石蕊试液,溶液显蓝色,则此碱一定是 ( )A.弱碱 B.一元强碱A.酸式或碱式滴定管 B.移液管C.锥形瓶 D.移液管和酸式或碱式滴定管7.取20mL 0.5mol/L的NaoH溶液,恰好将来知浓度的H2SO4溶液20mL滴定至终点,下列说明正确的是 ( )A.二者的物质的量相等B.反应后混合液的pH=7C.参加反应的H+和OH-的物质的量相等。D.NaOH的物质的量浓度等于H2SO4的2倍 B级(能力提高)1.对于锥形瓶在中和滴定的作用和使用方法有关说法中,正确的是 ( )A.可用来盛装被滴定的溶液B.用蒸馏水洗净后还应用被滴定的溶液润洗。C.装入被滴定的溶液后若体积太小.可以加入一定量的蒸馏水冲稀。D.滴定时应用左手顺时针方向旋摇2.将pH= l的盐酸平均分成 2份,l份加适量水,另1份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量NaOH溶液后,pH都升高了1,则加入的水与NaOH溶液的体积比为A. 9 B.10 C.11 D.123.用已知浓度的NaOH溶液测定某H2SO4溶液的浓度,参考右图,从下表中选出正确选项锥形瓶中的溶液滴定管中的溶液选用指示剂选用滴定管A碱酸石蕊(乙)B酸碱酚酞(甲)C碱酸甲基橙(甲)D酸碱酚酞(乙) C.多元强碱 D.任何强碱4.用n mol/L的盐酸跟a L b mol/L的氨水混合,当盐酸用了m L时,混合溶液的pH恰好等于7,此时( )A.m·n=a·b B.m·na·b D.不能确定5.中和滴定时,视线应注视 ( )A.滴定管内液面变化 B.液滴滴出速度C.滴定管刻度 D.锥形瓶中溶液颜色变化6.酸碱中和滴定时,需要用操作液进行润洗的仪器有 ( )4.用0.1mol.L-1 NaOH溶液滴定0.lmol.L-1盐酸,如达到滴定的终点时不慎多加了1滴NaOH溶液(1滴溶液的体积约为0.05mL〕.继续加水至50mL,所得溶液的pH是A.4 B.7.2 C.10 D.11.35.用0.01mol/L NaOH溶液完全中和pH=3的下列溶液各100mL。需NaOH溶液体积最大的是A.盐酸 B.硫酸 C.高氯酸 D.醋酸6.室温时,0.01 mol.L-1某一元弱酸的电离度为1%,则下列说法正确的是A.上述弱酸溶液的pH=4B.加入等体积0.01 mo1.L-1 NaOH溶液后,所得溶液的pH=7C.加入等体积0.0l mol.L-1 NaOH溶液后,所得溶液的pH>7D.加入等体积0.01 mo1.L-1 NaOH溶液后,所得溶液的pH<77.填空(1)图1表示10mL量筒中液面的位置,A与B,B与C刻度间相差1mL, 如果刻度A为4,量简中液体的体积是________mL。(2)图II表示50mL滴定管中液画的位置,如果液面处的读数是a ,则滴定管中液体的体积(填代号)______________。A.是amL B.是(50-a)mLC.一定大于amL D.一定大于(50-a)mLPRIVATE 同步达标答案A级1.D 2.D 3.A 4.C 5.D 6.D 7.CDB级1.AC 2. C 3.C D 4.C 5.D 6.AD 7.3.2 D 考题样板(看看高考是怎样考的)l.(95年上海) 某学生中和滴定实验的过程如下:①取一支碱式滴定管;②用蒸馏水洗涤;③加入待测的NaOH溶液;④记录液面刻度读数;⑤用酸式滴定管精确放出一定量的标准酸液;⑥置于未经标准酸液润洗的洁净的锥形瓶中;⑦加入适量蒸馏水;⑧加入酚酞试液2滴;⑨滴定时,边滴边振荡;⑩两眼注视滴定管内液面的变化;⑩当小心滴到溶液由无色变成粉红色时,即停止滴定;⑩记录液面刻度读数;⑩根据滴定管的两次读数得出NaOH溶液体积为22 mL.指出上述实验过程中的错误之处 (用编号表示)【解析】③装待测NaOH溶液的滴定管未用NaOH溶液润洗;⑩滴定时两眼应该始终注视锥形瓶内溶液颜色变化;⑩滴到无色变为粉红色时,应等30 s不恢复原色再记录读数;⑩滴定管的读数应读到小数点后两位,即22.00 mL. 解答③。、⑩、⑩、⑩2.(2001年山西) 已知NaHCO3溶液的pH通常在8左右.现有 NaHCO3;和Na2CO3的混合物的溶液,用下列方法,可以测出其中各物质的量.取一定量的混合溶液,先加入酚酞,用n mol/L的盐酸滴定到溶液变为无色,用去盐酸V1 mL,再加入甲基橙作指示剂,继续用上述盐酸滴定至终点,又用去盐酸V2 mL.(1)用酚酞作指示剂滴定时,所发生的反应(用离子方程式表示) (2)用甲基橙作指示剂时,所发生的反应(用离子方程式表示) 与原混合物中 NaHCO3反应所消耗的盐酸的体积为 (3)所取混合液中n(NaHCO3)= .n(Na2CO3)= 【解析】①由题中信息可知,酚酞由粉红色变为无色时(pH为8.2>8),NaHCO3没有反应,因而用酚酞作指示剂时,盐酸与 Na2CO3反应生成NaHCO3,继续加人盐酸,则发生NaHCO3与盐酸的反应。②由Na2CO3+HCI=NaHCO3+NaCI、NaHCO3+HCI=CO2十+NaCl+H2O知Na2CO3反应生成的NaHCO3与盐酸反应时所用盐酸等于Vl,而原混合物中含有的NaHCO3也需要消耗盐酸,所以V1小于V2,两者体积差即为原混合物中 NaHC03反应消耗的盐酸.答案: (1)略 (2)V1 趣味阅读三大毒品简介大家从电视、报纸上可能看到过“白粉妹”的自述吧 那么是什么原因让这些如花似玉的姑娘,不去珍惜青春的韶华,却爱与自魔交上朋友 为什么这些原在明媚阳光下舒展美的天使,却喜欢去拥抱幽灵般的噩梦呢 其原因固然很多,但其中之一是人们对毒品的本质认识不够,对毒品的危害性认识不足。不少人是出于好奇心,由尝试毒品开始,逐渐发展成为不能自拔的瘾君子,最终为毒品所吞噬。因此,扫毒斗争是项刻不容缓的工作,应当引起各部门的高度重视和警觉.然而光靠警方严厉打击贩毒团伙是不够的,应当提高全民的反毒意识和对毒品的抵御能力.尤其要从教育抓起,学校要设立以了解毒品危害为内容的卫生保健课,定期为在校学生讲授。为了使大家能更好地了解和认识毒品,本文特对三大毒品进行简介。那么,什么是毒品呢 毒品一般指非医疗、非科研、非教学需要而滥用的有依赖性的药品,或指被国家管制的、对人有依赖性的麻醉药品。通常所说的三大毒品是可卡因、大麻和海洛因。1.可卡因.又称“古柯碱”,它是一种生物碱,分子式为 C17H21NO4,分子量为303.36;结构式为:纯净物是白色结晶性粉末,有局部麻醉作用,而且毒性较大,它是一种能导致神经兴奋的兴奋剂和欣快剂,最早是在1859年由奥地利的化学家从南非灌木中一种叫做古柯植物的叶子中提炼出来的,当地居民从生活经验中得知,嚼食这种植物的叶子可以起到消除疲劳,提高情绪的作用,因此很早开始使用,但长期使用会引起医学上称为偏执狂型的精神病,如果怀孕妇女服用,有可能导致胎儿的流产、早产或死产;大量服用,能刺激脊髓,引起人的惊厥,严重的可达到呼吸衰竭以致死亡的程度。2.大麻.大麻主要成份有三个部分:大麻油、大麻草和大麻酯,最起作用的成份是四氢大麻酚。现代化学家从大麻中已提炼出四万多种化合物。世界上最大的大麻产地是哥伦比亚,因此哥伦比亚的毒枭是世界闻名的,它的年产量在7500-9000吨,其次是墨西哥和美国。大麻是从一年生植物中提取的,由于种植和加工比较方便,价格便宜,故被称为穷人的毒品。它的毒性仅次于鸦片,可以口服,吸烟,也可以咀嚼。根据试验表明:人一般吸入7毫克即可引起欣快感。它有生理的依赖性,会使人上瘾。医学实验表明:长期服用会使人失眠、食欲减退、性情急躁、容易发怒、产生呕吐、幻觉,使人的理解力、判断力和记忆力衰退,对疾病的免疫力下降,从而使人容易得各种疾病,结果使人身体虚弱、消瘦,严重影响健康。3.海洛因(Heroin),俗称“白粉”、“白面儿”。纯净物是白色晶体、味苦、有毒,其毒性相当于吗啡的2~3倍,它是毒性之王。是由吗啡加上化学物质发生反应而制得的。从组成上看,它是吗啡的二乙酰衍生物,通常含有乙酰吗啡盐70%以上。海洛因对人体没有任何医疗作用,吸食后极易上瘾,使人进入宁静、温暖、快慰、平安状态,并能持续几个小时,长期服用会引起人体心律失常,肾功能衰竭、皮肤感染、肺活量降低、全身性化脓性并发症,还能引起便秘、肠梗阻、蛋白尿等多种症状,会使人身体消瘦、心理变态、性欲亢进、智力减退。女性服用后会使月经失调、乳房萎缩,若吸入过多,会使人死亡。本文开头所述的“白粉妹”中就有一位原体重55公斤,具有丰腴体型的姑娘,吸食海洛因一段时间后,变成一个体重只有40公斤,骨瘦如柴的女子。可见海洛因对人体的危害十分严重。从以上三大毒品的介绍可知,毒品是万恶之源,不仅摧残肉体,扭曲心灵,并且刻意引发偷盗、赌博、强奸、卖淫、杀人放火等一切人间罪孽。因此,动员全民开展扫毒教育活动势在必行。为了防止毒品蔓延和侵蚀人类,必须打好这场全民参与的反吸毒贩毒的战争。25中学教材同步标准学案 高二化学第六章 烃的衍生物第一节 溴乙烷 卤代烃 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)一、官能团从___上说,烃的衍生物可以看成是_____的氢原子被其他原子或原子团_____而衍变成的化合物。决定化合物____的原子或原子团叫做官能团,烯烃中的官能团是_____,炔烃中的官能团是_____。二、溴乙烷1.溴乙烷的物理性质纯净的溴乙烷是____色____体,沸点____,密度比水____、___溶于水,____溶于乙醇等有机溶剂。2.溴乙烷的结构:溴乙烷的分子式是____,结构式是______结构简式为______或______,它的官能团是______。3.溴乙烷的化学性质(1)溴乙烷的水解反应:溴乙烷水解的化学方程式是________或写为___________,该反应的反应类型是_______。(2)溴乙烷的消去反应:溴乙烷发生消去反应的化学方程式是消去反应:有机化合物在_____,从一个分子中一个小分子(如H2O、HBr等),而生成______(含双键或叁键)化合物的反应叫做消去反应。三、卤代烃1.烃分子里的_____被_____原子______后所生成的化合物,叫做卤代烃。2.卤代烃的种类很多,根据分子里所含卤素原子的不同,卤代烃可分为_____、______、______等,还可以根据分子中_____分为一卤代烃和多卤代烃。3.所有的卤代烃都_____溶于水,______于大多数有机溶剂,对饱和一氯代烃来说:随______个数的增多,沸点逐渐_____,相对密度逐渐_______,对相同碳原子数的饱和一氯代烃来说,其沸点随支链增多而______,密度随支链的增多而______。4.卤代烃的化学性质通常比烃活泼,能发生许多化学反应,如_________等,从而生成各种其他类型的化合物.因此,引入_____原子常常是改变分子______的第一步反应。5.氟氯烃大多为_____、______的气体。化学性质_____,无毒。大气中的氟氯烃,受_____的作用,分解产生______,可引发损耗臭氧的反应,在这种反应中,______起了催化作用,因此,可长久地破坏臭氧层。 关键信息一、结构 烃分子里取代性质碳碳双键 碳碳参键二、1.无 液 38.4℃ 大 不能易2.C2H5Br CH3CH2Br C2H5Br -Br3.(1)取代反应(2)一定条件下一饱和三、1.氢 卤素 取代2.氟代烃 氯代烃 溴代烃 卤素原子多少3.不 易溶碳原子 升高增大降低 减小4.取代反应、消去反应 卤原子性能5.无色 无臭 稳定紫外线 氯原子氯原子 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)1.溴乙烷的性质 ①取代反应:a.溴乙烷的水解反应属于取代反应,在该反应中,羟基取代了溴乙烷中的溴原子,生成乙醇和氢溴酸。b.NaOH溶液的作用:溴乙烷的水解反应是可逆反应,生成的HBr可与NaOH发生反应,从而促进溴乙烷的水解。②消去反应:a.若卤代烃卤素原子相连的碳原子的相邻碳原子上没有氢原子,则不能发生消去反应。 b.溴乙烷的水解反应和消去反应的条件不同。水解反应的条件是“NaOH的水溶液”;消去反应的条件是“NaOH 的醇溶液,加热”。卤代烃的消去反应条件和其水解反应(取代反应)条件就是多了醇类,这主要是为了抑制卤代烃朝水解反应进行的趋势。c.取代反应和消去反应是溴乙烷跟碱反应时同时发生的两个互相平行、互相竞争的反应。当用稀的水溶液时,有利于取代(水解);当用浓的醇溶液时,有利于消去。由此可体现有机反应的一个特点,即容易发生副反应。为了制得所需要的产品,必须严格控制条件。2。卤代烃中卤素的检验 卤代烃分子中虽然含有卤素原子,但C—X键很稳定,一般加热不易断裂,在水溶液的体系中不电离,无X-(卤素离子)存在,所以向卤代烃中直接加入AgNO3溶液,将得不到银盐(AgCl、AgBr、AgI)的沉淀。 卤代烃分子中卤族元素的检验步骤如下:(1)将卤代烃与过量NaOH溶液混合,充分振荡、静置;(2)然后,再向混合液中加入过量的稀HNO3以中和过量的NaOH;(3)最后,向混合液中加入枞溶液,若有白色沉淀生成,则证明是氯代烃;若有浅黄色沉淀,证明是溴代烃;若有黄色沉淀生成,证明是碘代烃。3.卤代烃的同分异构体如C5H11Br,C5H12的结构有三种,而C5H11Br可能的结构也有8种,因为卤代烃的同分异构现象包括碳链异构和位置异构。已知五个碳原子的烷基有8种。C4H8Cl2则有9种。而C2H2Br2则应注意有三种同分异构体,后二者间称为顾反异构。在历年高考中,曾经考过的知识点包括卤代烃同分异构体的书写、卤代烃的检验、多卤代烃的制取、以卤代烃为桥梁的有机合成等. 【例1】从溴乙烷制取1,2一二溴乙烷,下列转化方案中最好的是( )【解析】在有机物的制备反应中,应选择的合成路线是用尽量少的步骤,生成产率尽量高。对此题言,选择加成反应要比取代反应好的多,而使用加成反应,必须先发生消去反应生成不饱和烃,显然D的步骤要少,最后产率也高。答案:D。【点拨】有机物的制备反应中,每多下一步反应,就会多一些损耗,因此要用尽量少的步骤。 【例2】溴乙烷(CH3CH2Br)是一种难溶于水,密度约为水的密度的1.5倍,沸点为38.4℃的无色液体。实验室由乙醇(CH3CH2OH)制溴乙烷的反应如下: NaBr+H2 SO4==NaHSO4+HBr CH3CH2OH+HBr→CH3CH2Br+H2O 已知反应物的用量:0.3 mol NaBr(固体)、0.25mol乙醇、36mL浓硫酸(98%,密度1.84 g/crn3)、25 mL水,其中乙醇的密度约为水的密度的4/5。试回答。 (1)仅用图6—1所示仪器来安装制取和收集溴乙烷的装置,要求达到安全、损失少、不污染环境的目的。有关仪器的选择和连接顺序为__(填数字)。 (2)写出不能选用的仪器及理由。 (3)反应时,若温度过高,可见有红棕色气体生成,写出此反应的化学方程式:———————————.———————————. (4)从棕黄色的粗溴乙烷制取无色的溴乙烷应加入的试剂是_______,必须使用的仪器是________。 (5)本实验的产率为60%,则可制取溴乙烷________g。【解析】①甲、乙是作为溴乙烷的制取装置供选用的,应该考虑实验中液体体积应介于烧瓶容积的l/3~2/3为宜。0.25mol乙醇的体积为0.25 mol×46 g/moI/0.8 g/cm3≈14 mL,三种液体混合后,不考虑混合时液体的体积变化,则y=36 mL+25 mL+14 mL=75 mL,这一体积超过了甲容器容积的2/3,故应选择乙容器。 ②由于产品(溴乙烷)的沸点低,受热时会被蒸出,考虑到溴乙烷不溶于水且密度比水大,故可用水收集溴乙烷,此时溴乙烷沉于水的下层,水起液封作用和冷凝作用,避免溴乙烷挥发(溴乙烷蒸气有毒),由此可见收集溴乙烷必须要用仪器己和丁,其中己连接乙。和己相连的是丙还是丁呢 反应中由于副反应的发生会导致蒸出的溴乙烷中混有溴蒸气和HBr气体,这两种气体有毒,必须吸收完全,HBr极易溶于水,为利于蒸气的吸收,并且防止倒吸,理应选用丙。(3)反应温度高,HBr和浓H2SO4会发生氧化还原反应,红棕色气体为溴蒸气。(4)粗溴乙烷呈现棕黄色是由于混有了Br2,要除去Br2,可用NaOH溶液吸收。(5)n(H2SO4)=36 mL×1.84 g/mL×98%/98 g/mol≈O.66 mol,从第一个反应式可判断生成HBr为0.3 mol,从第二个反应式判断HBr过量,CH3CH2Br的物质的量根据CH3CH2OH物质的量确定,所以CH3CH2Br理论产量为0.25 mol×109 g/mol=27.25 g,溴乙烷的实际产量为27.25 g×60%=16.35 g。答案:(1)2,8,9,3,4,5 (2)甲:容积小,反应物超过容积的2/3。戊:不利于吸收尾气造成环境污染,并产生倒吸。 (3)2HBr+H2SO4(浓)==Br2+SO2↑+2H2O (4)NaOH溶液分液漏斗 (5)16.35【点拨】分析一个复杂的化学问题,最好要找到一个可联想的参照物。本实验可以联想熟知的实验室制取HCl和HCl溶于水制盐酸的实验。联想是解决复杂化学问题的一种有效方法。 【例3】立方烷的结构简式如图,每个顶点是一个碳原子。则: (1)其分子式为_______; (2)它的一氯取代物有______种; (3)它的二氯取代物有______种。【解析】根据有机物中各元素的价键规则:碳原子必须满足4价,而从图中可以看出每个碳有3个价键,故必须有1个H原子与其相连,因此分子式为C8H8。八个顶点上的八个氢原子是完全“等价”的,所以一氯取代物有1种。而二氯取代物有3种,理由是当固定1个顶点后,该顶点与其余顶点有3种情况:面上相邻、相间、立方体对角。 答案:(1)C8H8 (2)1 (3)3【点拨】学会观察立体图。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)CH3CH2Br、、CH3CH2OH、(NH4)2SO4四种无色溶液,只用一种试剂一次就能把它们区别开来。则这种试剂是( ) A.溴水 B.NaOH溶液 C.Na2SO4溶液 D.KMnO4溶液【解析】本题考查溴乙烷、苯、乙醇的溶解性及密度比较。Na2SO4溶液、溴水、KMnO4溶液都无法区别硫酸铵和乙醇。NaOH溶液与CH3CH2Br、都不混溶,但CH3CH2Br在下层,在上层;CH3CH2OH与NaOH溶液混溶;(NH4)2SO4与NaOH溶液作用产生气体。所以答案是B。答案:B 2.(综合题)足球运动员在比赛中腿部受伤时,医生常喷一种液体物质,使受伤部位皮肤表面温度骤然下降,减轻受伤员的痛感,这种物质是( )A.碘酒 B.氟利昂 C.氯乙烷 D.酒精【解析】氯乙烷沸点很低,喷出后很快变为气态,吸收了热量降低皮肤局部温度,使皮肤表面温度骤然下降,同时它还具有麻醉作用。答案C3.(创新题)某液态卤代烷RX(R是烷基,X是某种卤素原子)的密度是 ag·cm-3。该RX可以跟稀碱发生水解反应生成ROH(能跟水互溶)和HX。为了测定RX的相对分子质量,拟定的实验步骤如下:①准确量取该卤代烷6 mL,放入锥形瓶中。②在锥形瓶中加入过量稀NaOH溶液,塞上带有长玻璃管的塞子,加热,发生反应。③反应完成后,冷却溶液,加稀HNO3酸化,滴加过量AgNO3溶液得到白色沉淀。④过滤、洗涤、干燥后称重,得到固体c g。回答下列问题:(1)装置中长玻璃管的作用是___________。(2)步骤④中,洗涤的目的是为了除去沉淀上吸附的_______离子。(3)该卤代烷中所含卤素的名称是__________,判断的依据是_____。(4)该卤代烷的相对分子质量是_________ (列出算式)。(5)如果在步骤③中,加HNO3的量不足,没有将溶液酸化,则步骤④中测得的c值(填下列选项代码)__________。 A.偏大 B.偏小 C.不变 D.大小不定【解析】本题的实验原理为:(1)因RX(属有机物卤代烃)熔沸点较低,加热时易挥发,所以装置中长导管的作用是防止卤代烃挥发(或冷凝回流)。(2)醇ROH虽然能与水互溶,但不能电离,所以沉淀AgX吸附的离子只能是 Na+、NO3-和过量的Ag+。(3)因为所得AgX沉淀为白色,所以该卤代烷中所含卤素的名称是氯。(4) RCl ~AgCl M 143.5 a g.cm-3.b mL c gM=(5)若加 HNO3的量不足,未将溶液酸化,则沉淀中还有AgOH→ Ag2O沉淀,故测得的c值将偏大。选A。答案:(1)防止卤代烷挥发(或答冷凝) (2) Na+、NO3-和Ag+(3)氯;得到的卤化银沉淀是白色的(4)(5)A 【点拨】此类鉴别题在解答时要从两物质混合后的现象人手,找出不同之处。既要考虑物质间可能发生的化学反应,又要注意应用物质的物理性质。 【点拨】学生在进行课堂教学的学习,也要了解社会。 【点拨】本题是是一道综合实验题,理解卤代烃水解的原理,考虑实验的装置和原理是解答本题的关键。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.下列有机物中,不属于烃的衍生物的是( )2.为了保护臭氧层,可采取的有效措施是法不正确的是( ) A.减少二氧化硫的排放量 B.减少含铅废气的排放量C.减少氟氯代烃的排放量 D.减少二氧化碳的排放量3.冰箱致冷剂氟氯甲烷在高空中受紫外线辐射产生Cl原子,并进行下列反应:Cl+O3→ClO+O2 ,ClO+O→Cl+O2下列说法正确的是( )A.反应后将O3转变为O2 B.Cl原子是总反应的催化剂 C.氟氯甲烷是总反应的催化剂 D.Cl原子反复起分解O3的作用 4.不粘锅的内壁有一薄层为聚四氟乙烯的涂层,用不粘锅烹烧饭菜时不易粘锅、烧焦,下列关于聚四氟乙烯的说法正确的是( ) A.聚四氟乙烯的化学活动性很强 B.聚四氟乙烯分子中含有双键 C.聚四氟乙烯的单体是不饱和烃 D.聚四氟乙烯中氟的质量分数是76%5.制取较纯的溴乙烷,下列方法中最适宜的是( )。 A.乙烷和Br2取代 B.乙烯和溴化氢加成 C.乙炔和溴化氢加成 D.乙烯和Br2加成6.溴丙烷和2-溴丙烷分别与NaOH的乙醇溶液共热的反应中( )。 A.产物相同,反应类型相同 B.产物不同,反应类型不同 C.碳氢键断裂的位置相同 D.碳溴键断裂的位置相同,7.写出下列叙述中有关物质的结构简式;分子式为C3H7Br的卤代烃经消去反应后得到的有机物是 ;能与金属钠反应,但不能与氢氧化钠反应的芳香族化合物C7H8O是 ;含C、H、O三种元素的有机物,燃烧时消耗的氧气和生成的CO2、H2O之间物质的量之比为1:2:2,则此类有机物中最简单的一种是 B级(能力提高)1.化合物的中的OH被卤原子取代所得的化合物称为酰卤,下列化合物中可以看作酰卤的是( )A.COF2 B.CCl4 C.COCl2 D.CH2ClCOOH2.化学式为C3H7Cl的有机物,其结构不可能是( )A.只含有1个双键的环状有机物B.含2个双键的直链有机物C.含1个双键的直链有机物D.含1个叁键的直链有机物3.某卤代烷烃C5H11Cl发生消去反应时,可以得到两种烯烃,则该卤代烷烃的结构简式可能为( )4.已知正丁烷的二氯代物有6种同分异构体,则其八氯代物.的同分异构体共有 ( )A.6种 B.8种 C.10种 D.12种5.在NaCl溶液中滴入AgNO3溶液,现象为___,离子方程式为____。在CH3CH2Cl中滴加AgNO3溶液,现象为_____,原因是_____。若将CH3CH2Cl跟NaOH溶液共热,然后用稀HNO3酸化,再滴入AgNO3溶液,现象为_____,反应的化学方程式为_____。6.在有机物分子中,常把连有4个不同的原子或原子团的饱和碳原子称为不对称碳原子.可用 “C”标记。例如 丙烷进行氯代反应可分离出4种二氯代物A、B、c、D(不考虑立体异构),分子式均为 c,H。c12,当它们进一步氯代为三氯代物时,A只有1种三氯代物,B有2种三氯代物,c和 D各有3种三氯代物,已知c具有不对称碳原子,试写出A、B、C、D的结构简式: A______、B_____、C_____、D_______。7.现通过以下步骤由 (2)写出反应A→B所需的试剂和条件:______。(3)写出的化学反应方程式。(1)从左到右依次填写每步反应所属的反应类型(a.取代反应;b.加成反应;c.消去反应; d.加聚反应,只填字母代号):______。同步达标答案A级1.D 2.C 3.C 4. D 5.B 6.A 7.B级1.A C 2.C 3.CD 4.A 5.11.产生白色沉淀;Ag++Cl-→Ag Cl↓;溶液分层;CH3CH2C1不溶于水;产生白色沉淀;CH3CH2C1+H2OCH3CH2OH+HCl,HCl+AgNO3=AgCl↓+HNO36.7.(1)b,c,b,c,b;(2)NaOH的醇溶液.加热: 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(1999年全国)提示:通常,溴代烃既可以水解生成醇,也可以消去溴化氢生成不饱和烃。如: 请观察下列化合物AH的转换反应的关系图(图中副产物均未写出),并填写空白: (1)写出图中化合物C、G、H的结构简式:C_______G________H_______。 (2)属于取代反应的有_________________________。(填数字代号,错答要倒扣分)【解析】由题意知:E应为二元卤代烃。则G中应含一C—C一,所以F为二元醇。(2)①③⑥⑧2.(1996年全国)在有机反应中,反应物相同而条件不同,可得到不同的主要产物。下式中R代表烃基,副产物均已略去。 请写出实现下列转变的各步反应的化学方程式,特别注意要写明反应条件。(1)由CH3CH2CH2CH2Br分两步转变为CH3CH2CHBrCH3。(2)由(CH3)2CHCHBr—CH2Br分两步转变为(CH3)2CHCH2CH2OH。【解析】本题所给信息为:①不对称的烯烃在适当溶液中和HBr加成的规则是:氢加氢多(即HBr中的H加成到不饱和烯键中舍氢较多的碳原子上);②不对称烯烃和HBr在过氧化物存在下的加成规则是:氢加氢少(即HBr中的氢加成到烯键中含氢较少的碳原子上);③卤代烃在适宜条件下消去1分子卤化氢时遵循“氢消氢少”的原则,即使双键碳原子上尽可能连接的烃基最多。获取上述3种信息则不难作答。 【点拨】本题的关键在于题给信息的灵活应用。灵活运用基础知识是解决此题的关键。 【点拨】本题旨在考查卤代烃在有机合成中的重要作用及由于反应条件的不同,烯烃加成时溴原子进入不同位置的加成规律。这也是这类问题的解题规律。 趣味阅读涂改液与慢性中毒涂改液作为一种办公用品,使用面越来越大,特别是一些未成年的中小学生大量用于修改作业。殊不知,经常接触涂改液,会引起慢性中毒,危及身体健康。在涂改液中,通常都不同程度地含有三氯甲烷(氯仿)、三氯乙烷或四氯乙烷等卤代烃和苯的某种同系物,有的还含有铅、钡等重金属。卤代烃和苯的同系物均属有毒物质,不但气味刺鼻难闻,而且吸入体内或沾在皮肤上还会危害人体健康,同时,会污染人类生存环境。实验表明,空气中含甲苯71.4 g·m-3时,就能在短时间内致人死亡;含3 g·m-3时,1~8小时内能造成人急性中毒;空气中含120 g·m-3三氯甲烷时,吸入5~10分钟就能使人致死,它主要作用于人的中枢神经系统,使肝、肾受到损害;空气中每含有14.196 g·m-3三氯乙烷时,吸入15分钟后人就不能站立,高浓度时会引起遗忘、麻醉和痛觉消失等。据调查。在部分大中城市的中小学生中,使用涂改液的比例达50%以上,个别班级达到80%以上,这是一种很危险的现象,应该引起学校和家长的高度重视,警惕孩子慢性中毒,危及下一代身体健康。目前市场上销售的涂改液品种繁多,有国产也有进口的,造型也各异,有笔式的、瓶式的,也有玩具式的,这些涂改液质量参差不齐,其中也不乏假货。国外产品多无中文标识,有的进口产品本有“儿童不宜接触”等内容的警示语,但未译成中文;而国产涂改液,多无明确的警示语,无明确的成分介绍,有的甚至无生产厂家及地址。涂改液虽然有毒。但目前还没有比较理想的替代品。国外虽已有无毒涂改液问世,但价格较贵;国内有的厂家虽已在研制无毒涂改液,但要大规模推广和生产并得到广大消费者认同尚需一个过程。因此,消费者在使用现有涂改液时首先需要有自我保护意识,注意防毒。面对涂改液危害人体健康、污染环境的现状,中国消费者协会已经敦促国家有关部门尽快制定涂改液国家标准,规范涂改液的使用范围。同时,向广大消费者特别是未成年消费者郑重发出警示:请尽量少用涂改液;如非用不可时,请千万注意自我保护,警惕慢性中毒。伤了身体,最终误了前途。使用涂改液时的忠告:(1)使用涂改液时。不要将鼻子接近有毒气体,不要让涂改液溅到皮肤上。用后一定要洗手。(2)有啄吮手指习惯的小同学不要接触或使用涂改液。(3)中小学生正是长身体、长知识、打基础时期,为了维护身心健康,最好不用或慎用涂改液。(4)无中文标识的产品千万不要购买;生产厂家未在产品说明书或包装物上注明成分,未提出警示语并注明厂家地址的产品不要购买。第二节 乙醇 醇类 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)一、乙醇1.乙醇的分子结构乙醇的分子式为_____ 结构简式为_____或____,电子式为_____,官能团为______,其电子式是_______思考:①怎样检验乙醇中是否含有水 ②怎样除去乙醇中的水 2.物理性质 乙醇俗称______,它是一种____色、透明而具有________味的液体,密度比水___,沸点是78℃,易挥发,能溶解多种有机物和无机物。能跟水以任意比混溶。3.乙醇的化学性质(1)乙醇与钠的反应乙醇与钠反应的化学方程式是____________________,反应的现象是:________________思考:钠与水的反应现象与钠与乙醇的反应现象不同,说明了什么 (2)乙醇的氧化反应①乙醇燃烧的化学反应方程式是_______________②乙醇在有催化剂和加热的条件下,能与_______反应,其反应方程式为:__________________(3)乙醇的消去反应实验室制取乙烯的化学方程式是___________________其中,浓硫酸的作用是___________________三、醇类 1.分子中含有_________或苯环侧链上的碳结合的化合物叫做醇。饱和一元醇的通式是_____________。 2.低级的饱和一元醇为________体,具有_______的气味和______的味道。含C原子数少于一个的醇可与水以任意比混溶;含______个C的醇为无色_____液体,可以溶于水;含______个C以上的醇为无色、无味的固体,溶于水。饱和一元醇随碳原子个数的增多,沸点逐渐_______。3.乙二醇的结构简式为:_________,丙三醇俗称_________,结构简式为________。 关键信息1.C2H6OCH3CH2OH—OH①加入无水硫酸铜②加入无水氯化钙蒸馏2.酒精 无 特殊香小3.(1)有气泡产生、钠浮在液面上乙醇比水难电离(2)氧气(3)催化剂、脱水剂三、1.羟基CnH2n+1OH2.液体 特殊 辛辣4~11 油状 12升高3.甘油 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)1.羟基与氢氧根的差异 羟基 氢氧根 不显电性的自由基 显电性的阴离子 不能独立存在 能独立存在 不稳定有极大活性 稳定 醇类的官能团是羟基,它决定醇的通性: (1)醇羟基一0一H氧氢键断裂,羟基氢能被K、Na、Mg、Al等取代或发生酯化反应等。(2)醇分子中碳氧键断裂,可发生取代、消去、分子间脱水等反应。 2.醇的氧化反应规律 醇在有催化剂(Ag、Cu)作用下,可以发生“去氢氧化”的反应,但并不是所有的醇都能被氧化成醛。 (1)凡是含有R—CH:OH结构的醇,在一定条件下都能发生“去氢氧化”生成醛:(2)凡是含有结构的醇;在一定条件下也能发生“去氢氧化”生成酮(3)凡是含有结构的醇(与一OH相连的碳原子上没有氢原子),通常情况下,难被氧化,只有遇较强的氧化剂(KMn04或燃烧条件下)才能发生氧化反应。 常用氧化剂为酸性高锰酸钾溶液或铬酸(H。Cr04可由 K2Cr207加H2SO,制取)。 3.醇的消去反应规律 (1)乙醇和浓硫酸(体积比1:3)混合液,迅速升温至170 0C,乙醇分子内脱水生成乙烯,浓硫酸起两个作用:①浓硫酸吸水,使乙醇脱水向生成乙烯方向进行.②浓硫酸起催化作用。 (2)查依采夫规则 醇、卤代烷在消去Hz0、HX等小分子时,氢原子总是从含氢较少的碳原子上脱去。 (3)与羟基碳原子相邻的(2位)碳原子上没有氢原子的醇类,不能发生消去反应。如2,2一二甲基一1一丙醇。 【例1】乙醇分子中不同的化学键如图:关于乙醇在各种反应中断裂键的说明不正确的是( ) A.乙醇和钠反应键①断裂 B.在Ag催化下和0。反应键①③断裂 C.乙醇和浓H。S0t共热140℃时,键①或键②断裂;在170℃时键②⑤断裂 D.乙醇完全燃烧时裂键①②【解析】2CH3—CH2—OH+2Na →2CH3—CH2—ONa+H2↑断列①键,A正确,已醇的催化氧化; 断裂①③键。乙醇和浓H2SO4 140℃共热:断裂①②键。乙醇和浓H2SO4 170℃共热:断裂②⑤键。乙醇的燃烧分子中的化学键完全断裂。所以A、B、C正确,D错误。答案:D【点拨】学习有机化学应时刻注意断键位置,这是学习有机化学的基础。【例2】分子式为C5H12O2的二元醇,有多种同分异构体,其中主链上碳原子数为3的同分异构体数目为m,主链上碳原子数为4的同分异构体数目为n,则m、n分别是(一个C上不能连两个—OH)( ) A.1、6 B.2、7 C.2、6 D.1、7【解析】主链上有三个碳的戊烷为含二个羟基的取代物有1种。主链上有四个碳的戊烷结构式为 二元取代物①①,①②,①③,①④,②③,②④,③④共7种。答案:D【点拨】书写有机物同分异构体是学习有机化学的基础。 【例3】今有组成为CH4O和C3H8O的混合物,在一定条件下进行脱水反应,可能生成的有机物的种数为( ) A.5种 B.6种 C.7种 D.8种【解析】不能分子内脱水,只能分子间脱水得、C3H8O:CH3CH2CH2OH或CH3CH(OH)—CH3分子内脱水产物:CH2=CH—CH3分子间脱水产物:CH3CH2CH2OCH2CH2CH3 CH4O与C3 H8O发生分子间脱水得:CH4O CH2CH2CH3共7种。答案:C。【点拨】脱水反应包括分子内脱水,分子间脱水。注意不能发生分子内脱水的有机物结构。 【例4】一定量的某饱和一元醇充分燃烧后生成CO2 6.72 L(标况),等量的该醇与足量的金属钠反应放出H2,全部通过足量的灼热CuO粉末,若H2的损失率为20%,反应后使CuO粉末质量减轻0.64 g,求该醇的分子式,并写出该醇的可能结构简式。【解析】设饱和一元醇的物质的量为n,分子式为R—OH,则n n CuO+H2=Cu+H2O △m 1mol 16g 0.64gn=0.1 mol,即3 mol C对应1 mol—OH即饱和一元醇C3H7OH,分子式为C3H8O可能有的结构为:CH3CH2CH2OH答案:C3H8O;CH3CH2CH2OH,【点拨】进行有机物计算时,要注意原子守恒。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)近几年来,全国各地的许多城市相继开始使用新的汽车燃料——车用乙醇汽油。乙醇,俗名酒精,它是以玉米、小麦、薯类等为原料经发酵、蒸馏而制成。乙醇进一步脱水,再加上适量汽油后形成变性燃料乙醇。而车用乙醇汽油就是把变性燃料乙醇和汽油按一定比例混配形成的车用燃料。结合有关知识,回答以下问题:(1)乙醇的结构简式为_____。汽油是由石油分馏所得的低沸点烷烃,其分子中的碳原子数一般在 C5-C11,范围内,如戊烷,其化学式为_____,结构简式及其同分异构体分别为_____、______、_____、______(2)乙醇可由含淀粉[(C6H10O)n]的农产品如玉米、小麦、薯类等经发酵、蒸馏而得。请写出由淀粉制乙醇的化学方程式: ①淀粉+水→葡萄糖(C6H12O6)____________②葡萄糖→乙醇十二氧化碳:___________(3)淀粉可由绿色植物经光合作用等一系列生物化学反应得到,即水和二氧化碳经光合作用生成葡萄糖,由葡萄糖再生成淀粉。进行光合作用的场所是_____________,发生光合作用生成葡萄糖的化学方程式是_____________(4)乙醇充分燃烧的产物为_______和_________,若lmol乙醇充分燃烧放热11367kJ,乙醇燃烧的热化学方程式是_____(5)车用乙醇汽油称为环保燃料。其原因是__________【解析】 (1)乙醇的结构简式为C2H5OH戊烷的化学式为 C5H12;其三种同分异构体为正戊烷 CH3-CH2-CH2-CH2-CH3、异戊烷新戊烷(2)①根据题供信息和守恒原理可写出淀粉水解制乙醇的化学方程式为:②葡萄糖在酒化酶等催化剂的作用下,分解产生乙醇和二氧化碳,其反应方程式为: (3)绿色植物的光合作用是在叶绿体中进行的;相关反应方程式为:(4)因乙醇中含有碳元素和氢元素,因此其燃烧产物应为CO2和H2O(液);其热化学方程式为:(5)作为一种“绿色能源”,车用乙醇汽油的使用较之普通汽油,其优点是明显的:能有效降低。汽车尾气带来的严重大气污染,改善环境质量2.(综合题)化学式为C5H12O的饱和一元醇,其分子中含有两个-CH3,两个-CH2-,一个和一个一OH。则该有机物可能有几种不同的结构( )A.3种 B.4种 C.5种 D.6种【解析】要保证分子中有2个-CH3,当碳链为C-C-C-C-C时,-OH不能连在链端,有两种结构;当碳链为时,-OH必须连在链端,又有两种结构。答案:B3.(创新题)如图甲为用氢气还原氧化铜的微型快速实验装置。实验前先将铜丝1处理成下端弯曲的一小圆环,并用铁锤击成带小孔的小匙;将铜丝2一端弯曲成螺旋状(见图)。试回答下列问题:(1)在试管I中先加入的试剂是______(2)操作铜丝2的方法是________(3)实验现象:I中______;Ⅱ中________(4)这样处理铜丝l的优点是_____;这样处理铜丝2的目的是_____(5)某学生把图甲改成图乙,容器内加有某液体X,稍加热,铜丝的擦作方法同铜丝2。若发现铜丝由黑变红,则液体可能是_______【解析】铜丝在空气中加热易被氧化,若在H2的气流中加热。,铜丝表面的 CuO可以被H2还原为单质铜(亮红色)。该铜丝被空气氧化后,若遇到有机物蒸气变为亮红色,说明为伯醇或仲醇的物质。答案:(1)盐酸或稀硫酸 (2)在I中开始产生H2后,将铜丝2在酒精灯上加热至红热,迅速伸入Ⅱ中。(3)Zn粒不断溶解,产生气泡;红热的铜丝由黑变亮红色 (4)形成铜锌原电池,产生H2速率快(以后学到),实验完毕时可将铜丝向上提起,反应随即停止,类似于启普发生器原理;铜丝2弯成螺旋状是为了提高铜丝局部的温度,以利于CuO在H2中持续、快速被还原(5)乙醇等 【点拨】本题是一道基础题,在平时学习时,要抓住基础知识的学习。 【点拨】抓住规律去写结构简式,不能采用把所有符合化学式的醇全列出再判别的方法解题。 【点拨】对于实验题目,要注意思维的灵活跳跃和转换。且不可有惯性思维,总是局限在原有的知识中。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)l.山西发生假酒案,假酒中严重超标的有毒成分是( )A.丙三醇 B.CH3OH C.HOCH2CH2OH D.CH3COOH2.用分液漏斗可以分离的一组混合物是( )A.溴苯和水 B.甘油和水 C.丙醇和乙二醇 D.溴和乙醇3.等质量的铜片,在酒精灯上加热后,分别插人下列溶液中,放置片刻,铜片质量增加的是( ) A.硝酸 B.无水乙醇C.石灰水 D.盐酸4.某有机物6g与足量钠反应,生成0.05mol氢气,该有机物可能是 ( )A.CH3CH2OH C.CH3OH D.CH3—O—CH2CH35.下列物质既能发生消去反应,又能氧化成醛的是 ( )6.乙醇分子中不同的化学键位置如图所示下列关于乙醇在各种不同反应中断裂键的说明不正确的是 ( )A.和金属Na反应时键①断裂 B.在Ag催化下和O2反应时键①③断裂 C.和浓H2SO4共热到140℃时,键①或键②断裂;170℃时键②⑤断裂 D.和氢溴酸反应键①断裂7.把一端弯成螺旋状的铜丝放在酒精灯火焰上加热,看到铜丝表面生成黑色的_______,再迅速把铜丝插入盛有乙醇的试管里,看见铜丝表面______,反复多次,试管内有______气味的生成其反应的化学方程式为___________;反应中乙醇被______(氧化,还原)。 B级(能力提高)1.一定量的乙醇在氧气不足的情况下燃烧,得到CO2、CO和 H2O的总质量为27.6 g,其中H2O的质量为10.8 g则CO的质量是( )A.1.4 g B.2.2 g C.4.4 g D.在2.2 g和4.4 g之间2.等质量的铜片,在酒精灯上加热后分别插入下列溶液中,放置片刻后,铜片质量增加的是( )A.硝酸 B.无水乙醇 C.石灰水 D.盐酸3.某有机物蒸气,完全燃烧时需三倍于其体积的氧气,产生二倍于其体积的二氧化碳,该有机物可能是( )A.C2H4 B.C2H5OH C.CH3CHO D.CH3COOH4.有两种饱和一元醇的混合物4.586 g与3.5 g Na反应,生成的H2在标准状况下的体积为1120 mL。这两种醇分子之间相差一个碳原子,则这两种醇是( )A.甲醇和乙醇 B.乙醇和1一丙醇C.乙醇和2一丙醇 D.无法判断5.用浓H2SO4跟分子式分别为C7H6OH和CH3OH的醇的混合液反应,可得到醚的种类有( )A.1种 B.3种 C.5种 D.6种6. A、B、C三种醇同足量的金属钠完全反应,在相同条件下产生相同体积的氢气。消耗这三种醇的物质的量之比为3:6:2,则A、B、C三种醇分子里羟基数之比是( )A.3: 2:1 B.2:6:3 C.3:l:2 D.2:l:37.小明把两枚邮票剪下来,浸在水中以便去掉邮票背面的粘合剂。通常邮票的粘合剂成分是(聚乙烯醇),试根据其分子结构,解释它在水中被溶解的原因。同步达标答案A级1.B 2.A 3.C 4.B 5.A 6.D 7.CuO;变红;刺激性;乙醛;CH3CH2OH+CuO=CH3CHO+Cu+H2O氧化。B级1.A 2.C 3.AB 4.A 5.D 6.D 7.聚乙烯醇分子链上含有多个羟基,水溶性大(如果回答相似相溶,也可给分)。 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(1997年全国)1,2 - 二溴乙烷可作汽油抗爆剂的添加剂,常温下它是无色液体,密度2.18 g·cm-3,沸点131.4℃,熔点9.79℃,不溶于水,易溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂.在实验室中可以用下图所示装置制备1,2- 二溴乙烷.其中分液漏斗和烧瓶a中装有乙醇和浓硫酸的混合液,试管d中装有液溴(表面覆盖少量水).填写下列空白:(1)写出本题中制备1,2-二溴乙烷的两个化学反应方程式.______________________________________________________________________________________________________________________(2)安全瓶b可以防止倒吸,并可以检查实验进行时试管d是否发生堵塞.请写出发生堵塞时瓶b中的现象._________________________________.(3)容器c中NaOH溶液的作用是:__________________________________.(4)某学生在做此实验时,使用一定量的液溴,当溴全部褪色时,所消耗乙醇和浓硫酸混合液的量,比正常情况下超过许多.如果装置的气密性没有问题,试分析其可能的原因.【解析】 (4)原因①易漏答。原因②易错答为乙醇与浓H2SO4作用,乙醇部分碳化,进一步与浓H2SO4反应生成CO2、SO2使反应物减少,故消耗乙醇和H2SO4。多。错误原因是生成的SO2也能使Br2褪色。答案:(1) CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br (2)b中水面会下降,玻璃管中的水柱会上升,甚至溢出. (3)除去乙烯中带出的酸性气体.或答除去CO2、SO2. (4)原因:①乙烯发生(或通过液溴)速度过快②实验过程中,乙醇和浓硫酸的混合液没有迅速达到170℃(答"控温不当"亦可)2.(1997年全国)一定量的乙醇在氧气不足的情况下燃烧,得到CO、CO2和水的总质量为27.6 g,若其中水的质量为10.8 g,则CO的质量是(A)1.4 g (B)2.2 g (C)4.4 g (D)在2.2 g和4.4 g之间【解析】由题m(CO+CO2)=27.6g-10.8g=0.2mol所以n(CO+CO2)=0.4mol平均相对分子质量为42所以 m(CO)=×0.4mol×28g mol-1=1.4g,故选A 【点拨】灵活运用基础知识是解决此题的关键。分析各个装置的作用才能正确解题。 【点拨】利用原子守恒法是解答本题的最佳途径。 趣味阅读甲醇与工业酒精甲醇是无色可燃的液体,有类似酒精的气味,沸点65℃,跟水能以任意比例混溶。从甲醇水溶液中分馏甲醇,纯度可达99%(质量分数),如要除去残余的水,可再加入适量的镁。镁跟甲醇反应,生成甲醇镁,它跟水皮应生成氢氧化镁和甲醇,经蒸馏得绝对甲醇。最早是用木材干馏法生产甲醇,所以甲醇也叫木精,1920年以后逐渐停止使用这种方法。近代主要用一氧化碳和氢气(俗称水煤气)来制造甲醇。甲醇是优良的有机溶剂,还是制造甲醛等的原料;甲醇可以掺入汽油或柴油中作为内燃机燃料。由于水煤气可用焦炭(煤干馏的产品)制备,因此:用甲弊作燃料可以节省石油资源,而且甲醇燃烧产物不污染环境。但甲醇有剧毒,一般人体中摄入甲醇5~10mL可引起严重中毒。15 mL可致双目失明,30 mL左右可致人死亡。工业酒精由于制备工艺等原因,里面常含有甲醇、杂醇油、铅等多种有害物质。为了防止工业酒精被用来制作饮料,往往还加入少量的甲醇等物质,故又称变性酒精。如果变性酒精进入人体后,甲醇经体内醇脱氢酶及甲醛脱氢酶等作用被氧化成甲醛,继而生成甲酸,甲酸能抑制人体视网膜氧化和磷酸化过程。使其三磷酸腺苷合成困难。结果会造成视网膜细胞性变,甚至会演变成视神经萎缩;容易导致酸中毒并使其损害加剧,发生神经系统的功能障碍。由于甲醇在体内的氧化速度缓慢,并有蓄积的作用,所以哪怕是很小的剂量,也会引起失明和瘫痪。剂量大时会导致死亡。杂醇油具有较强的麻醉作用,会损害中枢神经系统,铅则会引起智力衰退、贫血、神经受损和行为失常。所以工业酒精切不可饮用。第三节 有机物分子式和结构式的确定 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)1.有机物分子式的确定(1)实验式是表示化合物分子所含____________________。求化合物的实验式即是求________________________。分子式是_________________________, 分子式与实验式的关系是_______________。(2)有机物分子式的确定通常采用________法,即通过实验测分子的___________和__________,再通过计算确定物质的分子式。科研上常用的元素分析法是______________。这种方法一般是通过燃烧产物确定有机物分子中各元素的含量,进而求得各元素原子的最简整数比来确定实验式,再根据相对分子质量确定分子式。2.有机物结构式的确定由于有机化合物中存在着_______,因此,一个分子式可能代表两种或两种以上具有_____结构的物质。在这种情况下,知道了某一物质的分子式,常常利用该物质的_____,通过_____或_____来确定它的结构。 关键信息1.(1)各元素的原子数目最简单整数比的式子该化合物分子中各元素原子的数目(Ⅳ)之此用元素符号来表示物质分子组成的式子分子式是实验式的整数倍。(2)元素分析 元素组成 燃烧分析法2.同分异构体相同 不同官能团的性质差异 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)1.由分子式确定结构式的方法(1)通过价键规律确定:某些有机物根据价键规律只存在一种结构,则直接可由分子式确定其结构。例如C2H6,根据价键规律,只有一种结构CH3—CH3。(2)通过定性或定量实验确定:当一个分子式可能代表两种或两种以上具有不同结构的物质时,可利用该物质的特殊性质、或定量实验来确定。例如C6H6O其分子结构可能为CH3CH2OH或 CH3OCH3,可以根据与Na反应,产生H2的定量实验,测得H2的置,来判断其结构。2.烃及其衍生物的燃烧规律(1)烃CxHy完全燃烧的通式:CxHy+(x+)O2→xCO2+H2O气态烃CxHy与O2混合后燃烧或爆炸,恢复原状态(100℃以上),1 mol的气态烃CxHy反应前后总体积变化情况是:y=4,总体积不变, V=0;y<4,总体积减少,V=l-; y>4,总体积增加,AV= -1 (2)有机物每增加1 mol CH2,多消耗O21.5 mol。 (3)若烃分子组成为CnH2n(或烃的衍生物组成为CnH2nO、 CnH2nO2)完全燃烧时生成的CO2和H2O的物质的量之比为1:1。 (4)最简式相同的有机物,不论以何种比例混合,只要混合物的质量一定。它们完全燃烧后生成的CO2的总量一定。 3.确定相对分子质量的方法(1)根据标准状况下气体的密度,求出该气体物质的摩尔质量 。物质的摩尔质量在数值上等于其相对分子质量。 (2)根据气体的相对密度,求相对分子质量。如在相同状况下,某气体对氢气的相对密度为D(H2),则:M(某)=M(H2)×D(H2) 又如在相同状况下,某气体对空气的相对密度为D(空),则: M(某)=M(空)×D(空)(3)求混合气体的平均相对分子质量 M=M(A)×A%+M(B)×B%(A%、B%为混合气中A气体和B气体的体积分数)。(4)根据化学方程式计算确定 【例1】室温时20 mL某气态烃与过量氧气混合,完全燃烧后的产物通过浓 H2SO4,再恢复到室温,气体体积减少了5 mL,剩余气体再通过苛性钠溶液,体积又减少了40 mL。求气态烃的分子式。【解析】本题中燃烧产物通过浓H2SO4时,水蒸气被吸收,再通过苛性钠时,CO2气体被吸收,故CO2的体积为40 mL。由体积减少可用体积差量法计算。 设烃的分子式为CxHy,其燃烧的化学方程式为:答案:气态烃的分子式C2H6。【点拨】有机物燃烧前后经常有体积的变化,用差量法解此题往往有很好的效果。【例2】常温下,有一种烷烃A和另一种单烯烃B组成混合气体。A B分子中最多含4个碳原子,且B分子的碳原子数比A分子的多。(1)将1 L该混合气体充分燃烧,在同温、同压下得到2.5 L CO2气体。试推原混合气体中A和B所有可能的组合及其体积比,并将结论填入下表。组合编号A的分子式B的分子式 A和B的体积比(VA:VB)(2)120℃时,取1 L该混合气体与9 L O2混合,充分燃烧,当恢复到120℃和燃烧前后的压强相同时,体积增大6.25%,试通过计算确定A和B的分子式。【解析】 (1)设混合气体的平均分子组成为CxHy,因为同温、同压下气体的体积之比等于物质的量之比,所以1 mol混合烃充分燃烧可生成2.5 mol CO2,即 n=2.5,故混合烃的平均分子组成为C2.5Hy。可推断,混合气体只能由碳原子数小于2的烷烃(CH4和C2H6)和碳原子数大于2.5的烯烃(C3H6和C4H8)组成。它们有四种可能的组合,根据每一种组合中烷烃和烯烃的碳原子数及平均分子组成中碳原子数,可以确定A和B的体积比。以第①组为例,用十字交叉法确定VA:VB其他组同理可以用十字交叉法确定出VA:%组合编号A的分子式B的分子式VA:VB①CH4C3H6l:3②CH4C4H81:1③C2H6C3H61:1④C2H6C4H83:1(2)CnHm+(n+)O2→nCO2+H2O 1 n+ n -1-1=10×6.25% 解得m=6.5即混合物中氢原子平均组成为6.5。据平均值的含义,混合物中定有H原子数大于6.5的分子,故定有C4H8,则可能是②组或④组。若是②组,由十字交叉法求得VA:VB。不舍题意 所以只能是④组,即A为C2H6,B为C4H8。答案:(1)见上表 (2)A:C2 H6 B:C4 H8【点拨】平均分子式法是解答有机混合物计算常用的方法。 【例3】26 g由碳、氢、氧组成的有机物A完全燃烧后生成4.74 g CO2和1.92 g H2O,若已知A的相对分子质量为60,试解答:(1)求A的分子式。并写出符合分子式的同分异构体的结构简式。(2)若实验测得A与NaHCO3溶液反应生成能使澄清石灰水变浑浊的气体,试写出有机物A的结构简式和名称。【解析】(1)设该有机物A的分子式为CxHyOz则:CxHyOz+(x+-)O2→xCO2+H2O60 44x 9y3.26g 4.74g 1.92g由: 得x=2由: 得y=4则 12×2+4×1+16z=60,z=2所以A的分子式为C2H4O2,按照有机物的结构理论符合分子式C2H4O2的同分异构体结构简式有: (2)由题给条件知A与NaHCO3溶液反应生成CO2,故A的结构简式是 CH3COOH,名称:乙酸。答案:(1)C2H4O2,同分异构体的结构简式(略)。 (2)CH3COOH,乙酸。【点拨】解答有机物燃烧的计算题,烃设CxHy,烃的含氧衍生物设CxHyOz。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)为了测定乙醇分子中有几个可被取代的H原子,可使乙醇与金属Na反应,使生成的H2排出水,测得排出水的体积可计算出标准状况下H2的体积,根据所消耗乙醇的物质的量,可确定乙醇分子中能被取代的H原子个数。(1)若用中所列仪器和导管组装实验装置,如果所制气体流向从左到右时,仪器和导管连接的顺序(填编号)是( )接( )接( )接( )接( )接( )。(2)仪器连接好后进行实验时有下列操作:①在仪器C中装入3 g(足量)钠块,塞紧橡皮塞;②检验气密性;③在仪器F中注入适量乙醇;④在仪器E中注入适量水;⑤待仪器C恢复到室温时量取仪器D中水的体积(导管中水的体积忽略不计);⑥慢慢开启仪器F的活塞使乙醇逐滴滴下至不再发生反应时关闭活塞。正确的操作顺序是(填序号)_____。(3)这样制得的H2中含有什么气体杂质 应该怎样除去 (4)若实验时消耗2.9 mL无水乙醇(密度为O,8 g·mL-1),测量排出水的体积后折算成标准状况下H2的体积560 mL,可以推算出乙醇分子里可以被取代的氢原子个数为_______。【解析】乙醇与Na的反应应在装置C中进行,C应配有双孔塞,一孔插F滴加乙醇,另一孔插导气管A导出H2,H2应导入盛有水的E装置的液面上,将E中的水经导管B压入 D中,待冷至室温时,D中水的体积即为约等于Na与乙醇反应所放出H2的体积。(1)F C A E B D(2)②、④、①、③、⑥、⑤(3)含有乙醇蒸气。可用水洗涤除去。因n(乙醇):n(H2)=O.05 mol:O.025 mol=2:1故每个乙醇分子里只有1个氢原子可被钠取代。答案:(1)F C A E B D (2)②、④、①、③、⑥、⑤(3)含有乙醇蒸气。可用水洗涤除去。 (4)12.(综合题)化合物CO、HCOOH和HOOC-CHO(乙醛酸)分别燃烧时,消耗O2和生成CO2的体积比都是1:2,后两者的分子可以看成是CO(H2O)和(CO)2(H2O),也就是说:只要分子式符合[(CO)m(H2O)n](n和m均为正整数)的各有机物,它们燃烧时消耗O2和生成CO2的体积比总是1:2。 现有一些只含C、H、O三元素的有机物,它们燃烧时消耗O2和生成 CO2的体积比总是3:4。(1)这些有机物中,相对分子质量最小的化合物的分子式是____。(2)某两种碳原子数相同的上述有机物中,若它们的相对分子质量分别为a和b(a<6),则6-a必定是___(填入一个数字)的整数倍。(3)在这些有机物中有一种化合物,它含有两个羧基。取0.2625 g该化合物恰好能与25.0 mL 0.100 mol·L-1NaOH溶液完全中和,据此,结合必要的计算和推导,试给出有机物的相对分子质量和分子式。【解析】本题是典型的“残基法”解题思路,可对第一段话不必细读,但可以借鉴第一步,由题意写出下面式子: +3O2→4CO2第二步,根据质量守恒,反推出“ ”代表的物质为:C4O2+2O2→4CO2第三步,将C4O2化为最简式:(C2O)2+3O2→4CO2第四步,化特殊为一般,得符合题设条件的有机物通式的残基:(C2O)m+mO2→m CO2第五步,由残基得通式,只须在残基后增加(H2O)。即可可见,只要符合题设条件的有机物通式:(C2O)m·(H2O)n,完全燃烧时消耗的O2和生成的CO2的物质的量比都是3:4。符合题设条件的有机物: (1)当n=m=1时,得此类化合物中相对分子质量最小的有机物为: C2H2O2 (2)当m相同,n不同时,两有机物分子中只相差n个H2O。所以b-a应为18的整数倍。 (3) (C2O)m·(H2O)n的摩尔质量:40m+18n=210讨论:只有当m=3,n=5符合题意。即分子式为:C6Hl0O8。答案:(1) C2H2O2 (2)18(3)210 C C6Hl0O83.(创新题)取3.40 g只含羟基,不含其他官能团的液态饱和多元醇,置于5.00 L氧气中,加热,经点燃,醇完全燃烧,反应后气体体积减少0.56 L,将气体经CaO吸收,体积又减少2.80L(所有体积均在标准状况下测定)。 (1)3.40 g醇中C、H、O物质的量分别为C___, H___,O___。 (2)由以上比值能否确定该醇的分子式 其原因是___。 (3)如果将该多元醇的任意一个羟基换成卤原子,所得到的卤化物都只有1种,试写出该饱和多元醇的结构简式。【解析】(1)反应后气体通过CaO,体积减小2.80 L为 CO2的体积,其物质的量为0.125m ol,据此,可求硝3.40 g醇中含C 0.125 mol。 醇分子中氢原子可以根据反应前后质量不变来计算。 参与反应的O2为5.00 L-(5.00L-0.56L-2.80 L)=3.36L 其物质的量为0.15 m ol,质量为4.80 g。 生成H2O的质量为3.40 g+4.80 g—0.125 molx44 g/mol=2.70 g,其物质的量为0.15 mol。 得3.40 g醇中含H:0.15 m ol×2=0.3 m ol。 3.40 g醇中含O:3.40 g—l g/mol×0.3 mol-12 g/m ol ×0.125 mol=1.6 g,其物质的量为0.1 mol。 则该醇中C、H、O原子个数比为0.125 m ol:0.3 m ol:0.1 mol=5:12:4。 (2)由(1)的计算结果可知,该醇的最简式为C5H12O4此式中氢原子已饱和,所以本身就是该醇的分子式。 (3)由题可知.该醇为四元醇.4个羟基必须分属4个碳原子,而且所处的位置是等价的才能满足题目中要求。 答案:(1)0.125 mol;0.3 mol;0.1 mol;5:12:4。 (2)可以,因为该醇的最简式中氢原子已经饱和,所以最简式即为分子式;(3) 【点拨】本题是一道实验题,首先考虑哪一个是反应容器,气体流向。最后考虑仪器的规格。 【点拨】对于含氧的烃的衍生物的燃烧,首先遵循质量守恒定律,n(C)= n(CO2)、n(H)=2n(H2O)、n(O)可由耗O2和CO2及H2O中差量来决定。此题解题规律由残基人手逆向推理方法解题。 【点拨】对于该类题来说,一般处理方法是先根据质量守恒定律,由生成的CO2和H2O的量来确定有机物中含有的C和H的物质的量,进而确定O的物质的量,从而求出最简式,根据官能团的性质来确定有机物分子的结构。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.某气态烷烃和炔烃的混和气体,对空气的相对密度为0.83,混合气体中一定含有的物质是( )A.甲烷 B.乙烷 c.乙炔 D.丙炔2.某气态烷烃和具有一个双键的气态烯烃组成的混合气体,在同温下对H2的相对密度为13,取标准状况下的此混合气体6.72 L,,通入足量的溴水中,溴水增重7 g,则此混合气体的可能组成是( )A.C2H4和C2H6 B.CH4和C3H6 C.C3H8和C2H4 D.CH4和C2H43.某气态烃10 mL,与50 mL氧气在一定条件下作用,刚好耗尽反应物,生成水蒸气40 mL,,一氧化碳和二氧化碳各20 mL(各气体体积均在同温、同压下测定),该烃的分子式为( ) A.C3H8 B.C4H6 C.C3H6 D.C4H84.已知由C、H、O元素组成的化合物9.2 g,完全燃烧后可以得到17.6 g CO2和10.8 g H2O,则该化合物的化学式为( )A.C2H4 B.C2H6 C.C2H4O D.C2H6O5.两种气态烃组成的混合气体0.1 mol,完全燃烧得0.16 mol CO2和3.6 g水,则混合气体中( )A.一定是甲烷和乙烯 B.一定没有乙烯 C.一定有乙炔 D.一定有甲烷6.某含碳、氢、氧三种元素的有机物,其C:H:O的质量比为6:1:8,它的实验式为——;该有机物蒸气的密度是相同条件下氢气密度的30倍,则该有机物的分子式为 CH2O C2H4O27.某化合物含碳、氢、氮3种元素,已知其分子内的4个氮原子排列成内空的四面体结构,且每2个氮原子间都有1个碳原子,分子中无 C--C、C—C和C三三三C键。则此化合物的化学式是( ) A.C6H12N4 B.C4H8N4 C.C6H10N4 D.C6H8N4B级(能力提高)1.取a g有机物与足量的钠反应放出氢气22.4 L(标准状况),另取a g该有机物完全燃烧生成CO244.8 L(标准况状),该有机物一定不是( )A.甲醇 B.乙醇 C.乙二醇 D.丙三醇2.某烃的衍生物的分子式可写成(CH2)m(CO2)n(H2O)p,当它完全燃烧时,生成的 CO2和消耗的O2在同温同压下体积比为1:1。则 m与n的比值为( ) A.2:l B.2:3 C.1:2 D.3:23.已知lmol某气态烃CmHn完全燃烧时,需耗用氧气5mol,则m与n的下列关系式正确的是( ) A.m=8-n B.m=10-n C.m=11-n D.m=12-n4.室温下,1体积气态烃和足量氧气混合并充分燃烧后,再冷却到室温,气体体积比反应前缩小3体积.则气态烃是( )A.丙烷 B.丙烯 C.甲苯 D.丁烯5.据报道,1995年化学家合成了一种化学式为C200H200含多个C—C的链状烃,该分子中含C—C的数目最多可以是( )A.53个 B.51个 C.50个D.49个6.某液态有机物,它的蒸气密度为3.31 g·L-1(已换算为标准状况)。3.7 g该有机物完全燃烧后生成4.48 L CO2(标准状况)和4.5 g水。 求:(1)该有机物的分子式;(2)已知该有机物能与钠反应放出H2,能发生氧化反应,但不能发生分子内去氢方式的氧化。试确定其结构简式。7.室温时某气态烃l0mL与过量氧气混合,点燃爆炸后恢复至原来温度,气体体积比点燃前减少了25mL。再把这些气体通过苛性钠溶液,气体体积又减少了30mL.试确定该烃的分子式。R3COOH有酸性,可使石蕊试液变红。(1)A的分子式为________;(2)化合物A和C的结构简式:A_____C_____:(3)与C同类的同分异构体(含C)可能有______种。同步达标答案A级1.A 2.D 3.D 4. D 5.D 6. CH2O C2H4O2 7.A B级1.B 2.A 3.AC 4.AD 5.C 6. C4H10O 7. C3H6 考题样板(看看高考是怎样考的)1. (1997年全国)1体积某有机物的蒸气完全燃烧时需2体积O2,同时产生2体积CO2(同温同压下),该有机物可能是( )【解析】从题干可知,该有机物只有2个碳原子,因此立即否定选项C。产生2CO2耗去2O2,可见分子中的氢必须跟氧自行按2:1才能在燃烧时不再需要外加O2,从而否定A项;只有B项;D项的分子式都可以看作是C2(H2O)2,符合要求。答案:BD。2. (2001年全国)标准状况下1.68 L无色可燃气体在足量氧气中完全燃烧。若将产物通入足量澄清石灰水,得到的白色沉淀质量为15.0 g;若用足量碱石灰吸收燃烧产物,增重9.3 g。(l)计算燃烧产物中水的质量。(2)若原气体是单一气体,通过计算推断它的分子式。(3)若原气体是两种等物质的量的气体的混合物,其中只有一种是烃,请写出它们的分子式(只要求写出一组)。【解析】(1)m(CO2)=15.0g×44 g·mol-1/100 g·mol-1=6.6gm(CO2+H2O)=9.3gm(H2O)=9.3g-6.6g=2.7g (2)n(CO2)=6.6g/44 g·mol-1=0.15mol n(H2O)=2.7g/18 g·mol-1=0.15mol 分子中C:H=1:2n(无色可燃气体)=1.68L/22.4 L·mol-1=0.075mol分子中C原子数=0.15mol/0.075mol=2,分子中氢原子数=2×2=4所以该气体的分子式是C2H4 (3)C4H6和H2(或C3H8和CO,C3H6和CH2O等) 【点拨】推导该有机化合物结构最简单的方法是认真分析燃烧数据。【点拨】根据质量守恒定律,由生成的CO2和H2O的量来确定有机物中含有的C和H的物质的量,进而确定O的物质的量。 趣味阅读有机大分子结构的确定所有生物体内都含有包括DNA和蛋白质在内的生物大分子,2002年诺贝尔化学奖表彰的就是“看清”它们的萁面目的两项成果:一项是美国科学家约翰·芬恩与日本科学家田中耕一“发明了对生物大分子的质谱分析法”,另一项是瑞士科学家库尔特·维特里希“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”。第一项成果解决了“看清”生物大分子“是谁”的问题,第二项成果则解决了“看清”生物大分子“是什么样子”的问题。质谱分析法是化学领域中非常重要的一种分析方法。它通过测定分子质量和相应的离子电荷实现对样品中分子的分析;约翰·芬恩对成团的生物大分子施加强电场,田中耕一则用激光轰击成团的生物大分子,成功地使生物大分子相互完整地分离并被电离,由此计算出分子的质量。在质谱分析领域,已经出现了几项诺贝尔奖成果,英国科学家阿斯顿,首次制成了聚焦性能较高的质谱仪,并借此证明了同位素的普遍存在,还提出了元素质量的整数法则,因此他荣获了1922年的诺贝尔化学奖。科学家在1945年发现磁场中的原子核会吸收一定频率的电磁波,这就是核磁共振现象。由于不同的原子核吸收不同的电磁波,因而通过测定和分析受测物质对电磁波的吸收情况就可以分析出它的空间结构;最初科学家只能将这种方法用于分析小分子的结构。维特里希则选择生物大分子中的质子(氢原子核)作为测量对象,连续测定所有相邻的两个质子之间的距离和方位,这些数据经计算机处理后就可绘出生物大分子的三维结构图。这种方法的优点是可对溶液中的蛋白质进行分析,进而可对活细胞中的蛋白质进行分析,能获得“活”蛋白质的结构,这项成果是“革命性的突破”。1985年,科学家利用这种方法第一次绘制出蛋白质的结构。这种技术已经广泛地应用到医学诊断领域,为未来探索癌症的治疗铺平了道路。诺贝尔化学奖特别青睐分子生物学,在20世纪的最后25年里,诺贝尔化学奖有1/3左右颁给了分子生物学领域的成果1 2002年三位诺贝尔化学奖得主发明的“对生物大分子进行确认和结构分析的方法”提升了人类对生命进程的认识。这些新方法对于新药品的开发起到了革命性的促进作用,并能应用在其他领域,如食品控制、乳腺癌和前列腺癌的快速诊断等方面。这一切都是现代化学应用在生命科学上所取得的成果,化学家已经开始从以自然物质为研究对象朝着研究人和生命体转变。在21世纪,化学学科将和生命科学更紧密地融合,生命科学在世界范围内炙手可热,这一时代的重点课题是破译基因的功能,破译蛋白质的结构和功能,破译基因怎样控制合成蛋白质以及蛋白质是如何在细胞中发挥作用的。最近两年来,人类基因组图谱、水稻基因组草图以及其他一些生物基因组图谱破译成功后,生命科学和生物技术进入后基因组时代;我国也在生命科学领域不断取得重要进展,如参加人类基因组计划的测序工作和水稻基因组的研究等,并取得了可观的成果;在未来20年内,生物技术将蓬勃发展。很可能成为继信息技术之后推动经济发展和社会进步的主要动力。第四节 苯酚 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)一、苯酚的物理性质纯净的苯酚为___色___体,有______的气味,熔点43℃。常温下在水中的溶解度不大,当温度高于_____时,则能与水______。苯酚_____乙醇等有机溶剂。苯酚有毒,它的浓溶液对皮肤有强烈的_______,如不慎沾到皮肤上,应立即用________洗涤。二、苯酚的结构苯酚的分子式是_______,结构简式为______或写为_____官能团为_____。三、苯酚的化学性质苯酚分子里的苯环与羟基直接相连,会相互影响。1.苯酚的酸性:苯酚与NaOH反应的化学方程式是______________苯酚显酸性的原因是:一OH受___________的影响,使一OH上的____活泼性__________。能发生_________________的电离:因而呈酸性。思考:试比较乙醇、水、苯酚的水溶液与Na反应的剧烈程度。 2.苯酚的取代反应:苯酚中的苯环与芳香烃类似,也可与_____、_____、_____发生取代反应。卤代:苯酚与溴水反应的化学方程式为____________________其现象是:________________。该性质可用于苯酚的______和________,也可用于苯酚与溴水的。思考:苯中含有苯酚,能否用溴水除去苯酚 3.苯酚的显色反应:向苯酚的水溶液中加入_______溶液,溶液变为______,该性质可用于苯酚的_______。 关键信息一、无 晶 特殊香65℃ 混溶 溶于腐蚀性酒精二、C6H6OC6H5OH-OH三、1.苯环H 增强 2.卤素、硝酸、硫酸生成白色沉淀 定性检验定量测定不能,三溴苯酚溶于苯3.FeCl3 紫色定性检验 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)1.关于苯酚的弱酸性 苯酚具有弱酸性,但其酸性比碳酸更弱。因此,向苯酚钠溶液中通入CO2气体时,可游离出苯酚。C6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH+NaHCO3 值得注意的是,NaHCO3不能继续跟苯酚钠作用(可以理解为酸性的相对强弱是:H2CO3> C6H5OH > HCO3-),因此反应只能生成NaHCO3,不能写成生成Na2CO3 。 另外,苯酚与Fe3+的显色反应,其实质也是电离后产生的酚氧负离子与Fe3+的络合反应: Fe3++6 C6H5OH→[Fe(C6H5O)6]3-+6H+ 2.原子团对有机物性质的影响对于C2H5OH、H2O、C6H5OH来说,由于C2H5—排斥电子,使C2H5OH中—OH的氧氢键极性减弱,H原子活性比H2O中羟基H活性弱,C6H5—吸引电子,使 C6H5OH中—OH的氧氢键极性增强,使C6H5OH表现出弱酸性。对于C6H5OH来说,由于C6H5—对—OH影响,使苯酚呈弱酸性,由于—OH对C6H5—的影响,使 C6H5OH相对C6H6性质发生了较大变化,例如,C6H6与溴只是一溴取代,而C6H5OH与溴是三溴取代;C6H6与溴反应,要求条件液溴和催化剂,C6H5OH与溴反应,不需催化剂,且只需溴水即可。3.脂肪醇、芳香醇、酚的比较(1)官能团:都是—OH。(2)结构特点:脂肪醇中的—OH与烃基相连;芳香醇的—OH与芳香烃基相连;酚的—OH与苯环直接相连。(3)化学性质:①都能与金属钠反应放出氢气②都能发生酯化反应③由于苯环的影响,酚的—OH中的氢原子变得更加活波,易电离,能与氢氧化钠溶液反应;由于烃基的影响,脂肪醇和芳香醇的—OH中的氢原子变得更加不活波,不易电离,不能与氢氧化钠溶液反应;④都能发生氧化反应,由于苯环的影响,酚更易被氧化。⑤由于—OH的影响,苯环上的氢也变得活波,能发生取代反应。⑥脂肪醇和芳香醇能发生消去反应。 【例1】鉴别C2H5OH、C6H5OH、AgNO3、Na2CO3、KI五种物质的一种试剂是( )A.稀盐酸 B.浓溴水 C.高锰酸钾酸性溶液 D.FeCl3溶液【解析】在以上五种物质中加入稀盐酸能鉴别出AgNO3和Na2CO3,其他物质不能鉴别;加入浓溴水能鉴别出苯酚(白色沉淀)、AgNO3(浅黄色沉淀)、KI(溶液呈黄褐色);用高锰酸钾酸性溶液不能鉴别出C2H5OH、AgNO3。 加入FeCl3溶液,C2H5OH无明显变化,C6H5OH显紫色,AgNO3生成白色沉淀, Na2CO3有气体放出,且有红褐色沉淀生成;KI生成黄褐色溶液。答案:D【点拨】做鉴别题要联系各物质的性质。 【例2】以苯、硫酸、氢氧化钠、亚硫酸钠为原料,经典的合成苯酚的方法可简单表示为:(1)写出第②、③、④步反应的化学方程式:②___________;③____________________________________;④_____________________________________。(2)据上述反应判断苯磺酸、苯酚、亚硫酸三种物质的酸性强弱,并说明理由。【解析】按题设要求,可立即写出反应②反应③虽没学过,但是反应物、试剂和产物都已知,也可写出:反应④是将苯酚钠转变成苯酚,SO2起到了酸的作用。三种酸性物质都在这些反应中表现了酸性,据强酸可将弱酸的盐转化为强酸盐和弱酸的原理,由②、④式,可知酸性强弱次序为;苯磺酸>亚硫酸>苯酚。 答案:见分析。【点拨】以经典的磺化法制苯酚为素材,考查考生将若干有机反应连接起来,并应用无机化学中学过的方法:“强酸可以从弱酸盐中制取弱酸”。本题有新知识,第③个反应,是考生没有学过的(但是给出了原料、试剂、产物,仍要求考生写方程式)。【例3】漆酚是我国特产生漆的主要成分,生漆涂在物质表面,在干燥空气中会产生黑色漆膜,则漆酚不应具有的化学性质是( )A.可以与烧碱溶液反应 B.可以与溴水发生取代反应C.可使酸性KMnO4溶液褪色 D.可与NaHCO3溶液反应放出CO2【解析】从漆酚的结构看属于酚类,与苯酚的性质相似,可以与烧碱、溴水、 KMnO4酸性溶液反应。酚的酸性比H2CO3弱,不与NaHCO3反应。答案:D【点拨】烃的衍生物的性质是由其官能团决定的。 【例4】白藜芦醇,广泛存在于食物(如桑椹、花生,尤其是葡萄)中,具有抗癌性,从结构上看下列叙述不正确的是( )A.白藜芦醇属于醇类B.白藜芦醇属于酚类C.白藜芦醇可与溴水发生加成反应,也可被高锰酸钾酸性溶液氧化D.白藜芦醇能与浓溴水发生取代反应,能与FeCl3溶液发生显色反应【解析】从结构上看白寨芦醇应属于酚类,因羟基直接与苯环相连接,由于含有一CH—CH一不饱和键,具有不饱和烃的性质。B、C、D正确。答案:A【点拨】烃的衍生物的性质是由其官能团决定的。 【例5】A和B两种物质的分子式都是C7H8O,它们都能跟金属Na反应放出 H2;A不溶于NaOH溶液而B能溶于NaOH溶液;B能使适量浓溴水褪色,并产生白色沉淀,A不能;B的一溴代物有二种结构。则A和B的名称及结构简式为: A___________,B______________。【解析】由结构看C7H8O是不饱和有机物。从性质上有A能与Na反应,但不与NaOH反应,A为醇。不能与溴水反应,没有普通的C=C和C—C,可推知A的不饱和是由含有苯环引起,则A为苯甲醇。 B可与Na反应放出H2,可与NaOH反应,又可与浓溴水反应生成白色沉淀,为酚类;又知B的一溴代物有二种同分异构体,B为答案:A.苯甲醇B.对一甲基苯酚【点拨】物质的性质是由结构决定的。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)下图中①~⑧都是含有苯环的化合物,在化合物③中,由于氯原子在硝基的邻位上,因而反应活性增强,容易和反应试剂中跟氧原子相连的氢原子相结合,从而消去HCl。请写出图中由化合物③变成化合物④、由化合物③变成化合物⑥、由化合物⑧变成化合物⑦的化学方程式(不必注明反应条件,但是要配平)。③→④___________________③→⑧___________________⑧→⑦___________________【解析】由题中所给信息:化合物③(邻硝基氯苯)中的氯原子的反应活性强,易跟反应试剂中跟氧原子相连的氢原子结合,从而消去HCl。写出③~④的化学方程式,关键判断出④是什么结构。它是③的产物,又是⑤的原料,⑤和③比较,有两种基团作了变换,且④-⑤中,-NO2变换为-NH2,则③-④中-Cl变换为-OCH3,所以化合物④是⑥是什么产物,由题给信息,将CH3COOH中跟氧原子连接的氢原子与③中氯原子结合消去HCl,将CH3COO-连在苯环上即得:⑧是什么化合物,由③.⑧变化的条件及化合物⑦中一NO2保留,可认为此变化为碱性条件下卤代烃水解,即用一OH换一Cl,得因为是碱溶液,应该是酚钠:2.(综合题)2,4,5一三氯苯酚和氯乙酸反应可制造除草剂2,4,5一三氯苯氧乙酸。某生产该除草剂的工厂曾在一次事故中泄漏出一种有毒的二恶英,简称TCDD。有关物质的结构式如下:(1)写出生成2,4,5一三氯苯氧乙酸反应的化学方程式:(2)写出2,4,5一三氯苯酚生成TCDD反应化学方程式: 【解析】酚羟基(-OH)中氢原子较活泼,易发生取代反应。3.(创新题)原子核磁共振谱(PMR)是研究有机物结构的有力手段之一.在研究的化合物分子中,每一结构中的等性氢原子PMR谱中都给出了相应的峰值(信号)。谱中峰的强度与结构中H原子数成正比,例如:其PMR谱中两个信号,强度比为5:1。(1)结构简式为的有机物,在PMR谱上观察峰给出的强度之比为______。(2)实践中可根据PMR谱上观察到氢原子给出的峰值情况,确定有机物的结构。如分子式为C3H6O2的链状有机物,有PMR谱上峰给出的稳定强度仅有四种,其分别为:①3:3②3:2:1③3:l:l:l④2:2:l:1,请分别推断出其对应的全部结构: ①____;②____; ③____;④____。(3)在测得CH3CH2CH2CH3中PMR谱上可观察到两种峰,而测得CH3CH=CHCH3时,却得到氢原子给出的信号峰4个,结合其空间结构解释产生4个信号峰的原因_____。(2)写出2,4,5一三氯苯酚生成TCDD反应化学方程式: 【解析】PMR谱上峰的强度(信号)代表有机物中几种不等性氢原子,所以 PMR谱中峰的强度代表分子有不同氢原子个数比。从对称轴可看出有(1)(2)(3)(4)四种不同的氢原子(数目为2:2:2:2)答案:(1)1:1:l:1(2)①CH3COOCH3;②HCOOCH2CH3或CH3CH2COOH;(3)因CH3CH=CHCH3有顺反两种不同平面结构,每种有两种不同氢原子给出2个信号峰,共有4个信号峰。 【点拨】有机推断题是高考的考点,利用基础知识是解答此类题的关键。 【点拨】应加深对酚羟基性质的认识,可以和NaOH反应生成酚钠,同时,酚羟基也易的发生取代反应;酚羟基的邻对位也易发生取代反应。 【点拨】这是一道信息迁移题,给出PMR谱中峰的强度含义,从而让你明白其实质是一个不等性氢原子问题,而不等性氢原子问题其实质是考察同分异构体的问题.这是一道设计非常好的一道信息给予题。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.下列叙述正确的是( )A.苯中少量苯酚可先加适量的浓溴水,使苯生成三溴苯酚,再过滤而除去B.将苯酚晶体放入少量水中,加热时全部溶解,冷却到50℃形成悬浊液C.苯酚的酸性很弱,不能使酚酞指示剂变色,但可以和碳酸氢钠反应放出CO2D.苯酚可以和硝酸进行硝化反应2.下列物质中互为同系物的是( )3.下列关于苯酚的叙述,不正确的是( )A.将苯酚晶体放人少量水中,加热至全部溶解,冷却至50℃形成悬浊液B.苯酚可以和硝酸发生取代反应C.苯酚易溶于NaOH溶液中D.苯酚的酸性比碳酸强,比醋酸弱 4.下列物质中,既能使溴水褪色,又能产生沉淀的是( )A.丁烯 B.乙醇 C.苯酚 D.氢硫酸5.药皂具有杀菌、消毒作用,通常是在普通肥皂中加入了( )A.甲醛 B.酒精 C.苯酚 D.硫磺6.草药莪术根茎中含有一种色素,它的结构简式为,用它制成的试剂可以检验酸碱性,能够跟lmol该化合物起反应的Br2(水溶液)或H2的最大用量分别是( ) A.3mol,3mol B.3mol,5mol C.6mol,8mol D.6mol,l0mol7.0.94g某有机物在纯氧中完全燃烧,可生成二氧化碳2.64g,水0.54g,同时消耗氧气2.24g,又知此有机物蒸气0.224L(已折算成标准状况下)的质量为0.94g。(1)求此有机物的分子式; (2)若此有机物跟FeCl3溶液作用显紫色,写出此有机物的结构简式。B级(能力提高)1.欲从溶有苯酚的乙醇中回收苯酚,有下列操作①蒸馏②过滤③静置分液④加入足量的金属钠⑤通入过量的CO2⑥加入足量的NaOH溶液⑦加入足量的FeCl3溶液⑧加入H2SO4与NaBr共热。最合理的步骤是( )A.④⑤③ B.⑥①⑤③ C.⑥①⑤② D.⑧②⑤③2.丁香油酚的结构简式是该物质不应有的化学性质是( )①可以燃烧,②可以跟溴加成,③可以将酸性KMnO4溶液还原,④可以跟 NaHCO3溶液反应,⑤可以跟NaOH溶液反应,⑥可以发生消去反应 A.①③ B.③⑥ C.④⑤ D.④⑥3.下列各组气体的混合物,完全燃烧时产生的CO2的量一定大于燃烧相同质量丙烯产生的CO2的量的是 ( B )A.丁烯、丁烷 B.乙炔、丁二烯 C.丙烷、苯 D.乙烯、丙烯4.要从苯酚的乙醇溶液中回收苯酚,以下操作中①蒸馏;②过滤;③静置分液;④加足量钠;⑤通入过量c02;⑥加入足量N80H溶液;⑦加入乙酸和浓 H2鼢的混合液后加热;⑧加入浓溴水,合理操作是( D ) A.④⑤③ B.⑦① C.⑧②⑤③ D.⑥①⑤③ 5.某些芳香族化合物的分子式为GH80,其中与FeCl3溶液混合后能发生显色反应或不发生显色反应的种类分别为( C )A.2种和1种 B.2种和3种 C.3种和2种 D.3种和1种6.含苯酚的工业废水处理的流程如下图(1)上述流程里,设备I中进行的是______操作(填写操作名称)。实验室里这一步操作可以用_____进行(填写仪器名称)。 (2)由设备Ⅱ进入设备Ⅲ的物质A是_____;由设备Ⅲ进入设备Ⅳ的物质B是_____。(3)在设备Ⅲ中发生反应的方程式为___________。(4)在设备Ⅳ中物质B的水溶液和CaO反应后,产物是NaOH、H2O和_________________,通过_______操作(填操作名称)可以使产物相互分离。(5)上图中能循环使用的物质是C6H6O、CaO、_______:_______。7.有A、B、C三种芳香族化合物,它们的分子式相同,已知A,B均可与金属钠反应放出H2,A还能和NaOH溶液中和。B不能,C既不能与Na反应也不能与NaOH反应,1molC在足量的O2中充分燃烧,与等物质的量苯完全燃烧相比较,耗氧量、生成CO2量、生成H2O量均各多lmol,试推断出A.B、C的结构简式。同步达标答案A级1.D 2.B 3.D 4.C D 5.CD 6.D 7. C6H6OB级1.B 2. D 3.B 4.D 5.C 6.萃取分液 分液漏斗 苯酚钠 NaHCO3CaCO3 过滤 NaOH水溶液 CO2 7. 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(1999年上海)含苯酚的工业废水处理的流程图如下图:废水 苯 氢氧化钠水溶液 氧化钙 苯酚 A B 苯 二氧化碳 苯酚(1)上述流程里,设备Ⅰ中进行的是 操作(填写操作名称)。实验室里这一步操作可以用 进行(填写仪器名称)。(2)由设备Ⅱ进入设备Ⅲ的物质A是 ,由设备Ⅲ进入设备Ⅳ的物质B是 。(3)在设备Ⅲ中发生反应的化学方程式为: 。(4)在设备Ⅳ中,物质B的水溶液和CaO反应后,产物是NaOH、H2O和 。通过 操作(填写操作名称),可以使产物相互分离。(5)上图中,能循环使用的物质是C6H6、CaO、 、 。【解析】(1)萃取(或萃取、分液) 分液漏斗 (2)C6H5ONa、NaHCO3 (3) C6H5ONa+CO2+H2O→ C6H5OH+NaHCO3 (4) CaCO3 过滤 (5)NaOH水溶液 CO22.(1998年全国)白藜芦醇广泛存在于食物(例如桑椹、花生、尤其是葡萄)中,它可能具有搞癌性。能够跟1摩尔该化合物起反应的Br2或H2的最大用量分别是( )A.1摩尔 1摩尔 B.3.5摩尔 7摩尔C.3.5摩尔 6摩尔 D.6摩尔 7摩尔【解析】解析:Br2可以与-CH=CH-发生加成反应,也可被苯环上羟基邻对位上的氢原子取代。故由已知结构式可知,l mol该化合物可与6 mol Br2起反应。H2可以与-CH=CH-及苯环均发生加成反应,故由已知结构可知,1 mol该化合物可以与7 mol H2起反应。答案:D3. (1998年上海)化学式为C8H10O的化合物A 具有如下性质:①A+Na→慢慢产生气泡 ②A+RCOOH有香味的产物 ③A苯甲酸 ④催化脱氢产物不能发生银镜反应 ⑤脱水反应的产物,经聚合反应可制得一种塑料制品(它是目前造成主要的“白色污染”源之一)。试回答:(1)根据上述信息,对该化合物的结构可作出的判断是 (多选扣分) a苯环上直接连有羟基 b肯定有醇羟基 c苯环侧链未端有皿基 d肯定是芳香烃(2)化合物A的结构简式 ,(3)A和金属钠反应的化学方程式 【解析】由①和②可知A中含有-OH。再由③可知A含有苯环,且不含酚羟基,且苯环上只有一个侧链。又由④可知一()H不在侧链端碳原子上。综上条件即可推出A的结构。答案:(1)b c (2) (3) 【点拨】灵活运用基础知识是解决此题的关键。 【点拨】 熟悉有机反应断键规律。 【点拨】抓住题干中的有用信息。 趣味阅读苯酚的消毒作用苯酚具有很强的消毒能力,例如质量分数为O.5%~3%的苯酚水溶液可用于消毒外科手术用具等。因为它的毒性较大。目前已不大使用,但是它在外科的发展史上占有重要的地位。迄今各种消毒剂的杀菌能力的强弱,仍是以苯酚为标准来比较的。某种消毒剂能在一定的时间内将某种细菌杀死时所需要的浓度,跟一定浓度的苯酚比较,所得数值叫做该消毒剂的苯酚系数。例如某一消毒剂的浓度只是苯酚浓度的1/3,就具有和苯酚同样的杀菌能力时,它的苯酚系数就是3。酚类一般有杀菌和防腐的性能,不仅因为它们是弱酸,而且与它们的表面活性也有关系。甲基苯酚的各异构体的混合物称为甲酚,甲酚和肥皂溶液的混合物就是通常医院里喷洒的清毒液“来苏儿”水。从煤焦油提取出的苯酚和甲酚的混合物叫做杂酚油,可用作木材防腐剂。五氯酚钠可用于血吸虫疫区杀灭钉螺和木材防腐。经苯酚污染的鱼,吃起来会有股煤油味。还有我们最熟悉的药皂、淀粉浆糊、外用药膏、外用消毒剂等都含有酚类。▲苯酚的消毒作用的发现1874年。善于观察,勤于思考的爱丁堡医院的外科医生里斯特发现他的病人手术后多数死于伤口化脓感染。那么原因是什么 正在这时。巴斯德发表了有机液体腐败和发酵的研究成果。证明这是由微生物所引起的。这给里斯特极大的启发。一个初夏的早晨,他看到在阳光照耀下,无数的灰尘飞舞,他突然联想到,伤口接触到这么多灰尘,灰尘里不是有细菌吗 另外接触伤口的绷带、棉花、手术刀和手不都沾有细菌吗 于是他找到了化脓的原因,他就想方设法找到一种消毒的方法。它通过观察发现在一条化工厂附近的污水沟里,沟水清澈,浮在水面上的草根很少腐烂。经过多次试验和实地调查,他发现原来是提炼煤焦油时候产生的一种“废弃物”——石炭酸混杂在沟水里,具有消毒防腐作用,他就用石炭酸的稀溶液来喷洒手术的器械、纱布以及医生的双手,结果病人手术后伤口化脓、感染的现象显著减少,死亡率也大大下降。由此,爱丁堡医院手术伤口感染率一度成为全世界外科医院中最低的。但后来,科学家们发现用石炭酸来灭菌防腐,并不是尽善尽美,石炭酸是腐蚀性很强的一种药物,用少了会使细菌产生抗药性,用多了,在伤口上的细菌虽然被杀死了,同时也把正常的 l组织破坏了,甚至对人体产生强烈的腐蚀作用,威胁人类生 l命。所以苯酚类的消毒药只适应于外用品。第五节 乙醛 醛类 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)一、乙醛的物理性质乙醛是_____颜色、具有______气味的液体,密度比水______,沸点___℃,乙醛易_________,易燃烧,能跟水、乙醇、氯仿等_________。二、乙醛的分子结构乙醛的分子式为_____________,结构式为_________三、乙醛的化学性质 1.乙醛与H2发生加成反应的化学方程式是____________在有机化学反应中,把有机物分子中加入_________或失________的反应叫做__________。规律:凡是与H2的加成反应,都属于还原反应。2.氧化反应在有机反应中,通常把有机物分子中____氧原子或_____氢原子的反应叫做_________。有机物所有的燃烧反应属氧化反应。乙醛在催化剂和加热的条件下,能被空气中的氧气氧化,其化学方程式为______________(1)银镜反应课本[实验6—7]在__________的试管里加入1 mL 2%的溶液,然后边滴人2%的稀____________,边振荡试管,至产生沉淀__________为止,然后加入3滴________,振荡后,将试管在________________中加热,不久就可以看到试管内壁上____________银镜反应常用来检验___________的存在。(2)与新制Cu(OH)2的反应、课本[实验6—8]在试管里加入10%的_______溶液_____ mL,滴人2%的____________溶液4滴~6滴,振荡后加______ mL。在_____上加热至沸腾,可观察到溶液中产生________的沉淀。反应方程式为_______________,该反应也可用于检验______的存在。四、醛类结构通式是______,饱和一元肪醛的通式是________。低级醛分子极性较 强,______于水,常温下除_______外均为液态,醛沸点比相对分子质量相当的烷烃_____,比相应的醇_____。醛类化学性质与_______相似。 甲醛也叫_____,是一种______、有_____气味的______,_____于水,35%~40%的溶液称为_______。它具有_____能力,常用其稀溶液来浸种,还可用于____生物标本。 关键信息一、没有、刺激性小,20.8℃ 互溶。二、C2H4O三、1.H O还原反应2.得到 失去氧化反应(1)洁净氨水 恰好完全溶解乙醛 热水光亮如镜的银NaOH(2)2 CuSO4 乙醛溶液0.5酒精灯 红色醛基四、R—CHO CnH2n+1—CHO 易溶 甲醛 高 低蚁醛 无色 刺激性 气体 易溶 福尔马林 杀菌、防腐 浸制 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)1.配制银氨溶液时注意事项:(1)试管必须洁净、光滑,以保证得到的银层均匀、平整。(2)银氨溶液要随用随配,不可长期存放,以防形成爆炸性物质。(3)乙醛与银氨溶液混合均匀后,静置于水浴中加热,不要再摇动试管,否则容易形成黑色的银粒子。(4)实验完毕要及时用稀HNO3清洗试管,并处理反应后的混合液。2.甲醛的特性:(1)甲醛是烃的含氧衍生物中唯一常温下为气体的有机物。用来浸泡动物标本的福尔马林是35%~40%的甲醛的水溶液。(2)甲醛是醛类中不含烃基的醛,其结构相当于含有两个醛基故1 mol CH2O与足量的银氨溶液反应,可以生成4 mol Ag(3)甲醛与苯酚发生缩聚反应生成酚醛树脂:3.醛的氧化反应 a.催化氧化b.被银氨溶液氧化(银镜反应)c.被新制氢氧化铜氧化4.有机氧化还原反应在有机化学中,除了用化合价升降来分析氧化还原反应外,还可用得失氢原子(或氧原子)来分析。通常把有机物分子中加入氢原子或失去氧原子的反应叫做还原反应,把有机物分子中加入氧原子或失去氢原子的反应叫做氧化反应。有机化学中的氧化反应、还原反应,一般认为有机物中只有碳的化合价发生了变化,一般标其平均价态。5.醛基的检验(1)银镜反应醛具有较强的还原性,能和银氨溶液发生反应被氧化为羧酸,同时得到单质银,若控制好反应条件,可以得到光亮的银镜,实验时应注意以下几点:①银镜反应常用来检验醛基的存在。工业上可利用这一反应原理,把银均匀地镀在玻璃上制镜或保温瓶胆(生产上常用含有醛基的葡萄糖作为还原剂)。 ②配制银氨溶液是向AgNO3稀溶液中逐滴加入稀氨水,直到最初生成的沉淀恰好溶解为止,滴加溶液顺序不能颠倒,否则最后得到的不是银氨溶液。③银镜反应的实验条件是水浴加热,不能直接加热煮沸,银镜附体——玻璃要光滑、洁净。玻璃的洗涤一般要先用热的NaoH液洗,再用水洗净。有时银镜反应生成黑色颗粒而无银镜是由于试管壁不洁净的原因。④加热时不可振荡或摇动试管。⑤有银镜的试管用少量稀硝酸处理,再用清水冲净。⑥要注意,配制银氨溶液时,应防止加入过量的氨水,并且必须随配随用,不可久置,否则会生成容易爆炸的物质。⑦长期放置的乙醛溶液久置后易发生自身聚合反应而生成三聚乙醛,使银镜反应实验失败。(2)与新制氢氧化铜的反应醛基也可被弱氧化剂氢氧化铜所氧化,同时氢氧化铜本身被还原成红色的氧化亚铜沉淀,这是检验醛基的另一种方法。该实验注意以下几点:①乙醛与新制氢氧化铜反应的实验中,涉及的主要化学反应是:__实验中看到的红色沉淀物是氧化亚铜(Cu2O),由乙醛与氢氧化铜反应的化学方程式可知,乙醛被氢氧化铜氧化。②实验中所用的氢氧化铜必须是新制成的,制取氢氧化铜,是在氢氧化钠溶液中滴人少量硫酸铜溶液,氢氧化钠是明显过量的。③加热时须将混合液加热至沸腾,才有明显砖红色沉淀产生。④乙醛与新制氢氧化铜的反应,可用于在实验室里检验醛基的存在,在医疗上检测尿糖。注意:银氨溶液、新制氢氧化铜的氧化性是很弱的,乙醛能被这样的弱氧化剂氧化,原因是乙醛的还原性很强。由此推理,乙醛也易被酸性高锰酸钾溶液、溴水等氧化剂氧化,高锰酸钾、溴被还原而使溶液褪色。 【例1】某学生做乙醛还原的实验,取1 mol L-1的硫酸铜溶液2 mL和 0.4 mol L-1的氢氧化钠溶液4 mL,在一个试管里混合加入0.5 mL 40%的乙醛溶液加热至沸,无红色沉淀,实验失败的原因是( )A.氢氧化钠不够量 B.硫酸铜不够量C.乙醛溶液太多 D.加热时间不够【解析】由反应完成的条件可知:CuSO4和NaOH、乙醛混合后没有得到 Cu(OH)2,可能是NaOH的量太少。 答案:A【点拨】在碱性条件下,乙醛的还原性更强。 【例2】丙烯醛的结构式为CH2=CH—CHO。下列关于它的性质的叙述中错误的是( )A.能使溴水褪色,也能使酸性高锰酸钾溶液褪色B.在一定条件下与H2充分反应,生成1-丙醇C.能发生银镜反应表现氧化性D.在一定条件下能被空气氧化【解析】由于在丙烯醛中含有C=C双键,又含有-CHO所以它既有C=C的性质也有醛的性质。 ①可与溴水发生加成反应,②可与酸性高锰酸钾反应,③催化加H2生成饱和一元醇,④被O2氧化,⑤发生银镜反应等。答案中A、B、D的叙述是正确的,C中在与Ag(NH3)2OH发生银镜反应时,表现为还原性,故选C。 答案:C【点拨】官能团决定烃的衍生物的性质,该有机物含有碳碳双键,醛基两种官能团,具有这两方面的性质。 【例3】醛可以跟亚硫酸氢钠饱和溶液发生加成反应,生成物是水溶性的a一羟基磺酸钠:反应是可逆的,在通常条件下有70%~90%向正方向转化。(1)若氯苯中混有杂质苯甲醛,欲将此杂质全部除去,可采用的试剂是______,其分离方法是________。(2)若使CH3C(OH)HSO3Na全部变成乙醛,可采用的试剂是_____或____,其分离方法是____________。【解析】将苯甲醛转化为由于氯苯难溶于水,而易溶于水,用分液漏斗分离即可。由于生成物中有NaHSO3,只要将NaHSO3除去,平衡就向右移。除去NaHSO3的方法:①加强碱(如NaOH),使NaHSO3变为Na2SO3;②加入强酸,使HSO3-+H+=H2O+SO2↑分离方法为加热蒸馏。答案:(1)饱和NaHSO3溶液充分反应后分液(2)足量的NaOH溶液足量的稀H2SO4充分反应后加热蒸馏【点拨】解信息题的关键是抓住题中信息方程式中有机物的断键规律。 【例4】分子式为C3H7Br的有机物甲在适宜条件下能发生如图的中学教材同步标准学案 高二化学第二章 化学平衡第一节 化学反应速率 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)一、化学反应速率 1.定义:______________________________________________ _______________________________________________________2.数学表达式:_____________________ 3.单位:_______或____________。 4.同一反应选用不同物质浓度的改变量表示速率,数值可能不同,但表示的意义________;各物质表示的速率比等于该反应方程式中________。 5.化学反应速率均用______值来表示。以上所表示的是____速率而不是______速率。 二、影响化学反应速率的因素 1.概念 有效碰撞:_________________________________; 活化分子:__________________________________。 2.内因:由_____决定。 3.外因:我们主要研究外界条件对于某给定反应的速率的影响。 (1)浓度:在其他条件不变时,增大反应物浓度,_____数相应增多,有_____增多,反应速率____,反之减小反应物浓度,反应速率_____。 (2)压强:在其他条件不变时,对于有气体参加的化学反应,增大压强,相当于_____气体浓度,反应速率______,反之,减小压强,反应速率______。 (3)温度:在其他条件不变时,升高温度反应物分子的_____增加,_____增多,反应速率_____,一般是:温度每升高10℃,反应速率增大到原来的____倍。反之,降低温度,反应速率_____。 (4)催化剂:在其他条件不变时,使用正催化剂,降低了反应所需能量,大大增加了____百分数,从而成千成万倍地___反应速率。 关键信息一、1.用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示化学反应进行的快慢程度。2. 3. mol/(L·min)或mol/(L·s)4.相同 化学计量数的比5.平均 平均 即时二、1.碰撞的分子具有足够的能量和取向,使旧键断裂,发生化学反应的碰撞。能量高于分子的平均能量的分子2.物质的性质3.(1) 分子有效碰撞 加快 减慢(2)增大 加快减慢(3)能量有效碰撞次数 加快2~4 减慢(4)活化分子的 加快 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)一、化学反应速率的概念和计算 1.化学反应速率反映了化学反应进行的快慢,只取正值,不取负值。化学反应速率通常是指在某一段时间的平均反应速率,而不是某一时刻的瞬时反应速率。 比较反应速率大小时,不仅要看反应速率数值的大小,还要结合方程式中物质的化学计量数的大小进行比较。 求解化学反应速率时要注意化学反应速率是指单位时间内反应物浓度的变化,不是指物质的量或物质质量的变化;同一化学反应,选用不同物质表示反应速率时,可能有不同的速率数值,但其数值之比一定等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比。 二、影响化学反应速率的因素 1.内因由参加反应物质的结构、性质和反应的历程决定,它是决定化学反应速率的主要因素。 2.外因 (1)浓度:其他条件不变时,增大反应物的浓度,可以增大化学反应速率;减小反应物的浓度,可以减小化学反应速率。(2)压强:对于有气体参加的化学反应,若其他条件不变,增大压强,反应速率加快;减小压强,反应速率减慢。(2)温度:当其他条件不变时,升高温度,可以增大反应速率,降低温度,可以减慢反应速率。实验测得,温度每升高10℃,化学反应速率通常增大到原来的2~4倍。(4)催化剂:催化剂能够改变化学反应速率。能加快化学反应速率的催化剂叫做正催化剂;能够减慢化学反应速率的催化剂叫做负催化剂,在实际中,如不特意说明,凡是说催化剂都是指正催化剂。 【例1】对于N2+3H2 2NH3,起始浓度为:c(N2)=1mol·L-1, c(H2)=3mol·L-1,经3 min后,测定c(N2)=0.7 mol·L-1,计算其分别以N2、H2、NH3的浓度变化来表示的化学反应速率:___________【解析】化学反应速率是用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示的,分别求出单位时间内N2、H2、NH3的物质的量浓度变化,即是以N2、H2、NH3来表示的该反应的速率。 N2 + 3H2 2NH3起始浓度(mol·L-1) 1 3 03 min末浓度(mol·L-1) 0.7 2.1 0.6变化浓度(mol·L-1) 0.3 0.9 0.6所以v(N2)=0.3 mol·L-1/3 min=0.1 mol·L-1·min-1 v(H2)=0.9 mol·L-1/3 min=0.3 mol·L-1·min-1 v(NH3)=0.6 mol·L-1/3 min=0.2 mol·L-1·min-1【点拨】解此题关键是要抓住反应中各物质的浓度变化之比等于其计量数之比这一关系,先求出3 min内N2浓度的变化:1 mol·L-1-0.7 mol·L-1=0.3 mol·L-1,再利用Δc(N2)︰Δc(H2)︰Δc(NH3)=1︰3︰2,分别求出 Δc(H2)=0.9 mol·L-1, Δc(NH3)=0.6 mol·L-1 【例2】下列关于催化剂的说法,正确的是( )A.催化剂能使不起反应的物质发生反应B.催化剂在化学反应前后,化学性质和质量都不变C.催化剂能改变化学反应速率D.任何化学反应,都需要催化剂E.电解水时,往水中加少量NaOH,可使电解速率明显加快,所以NaOH是这个反应的催化剂【解析】在电解水中,加入少量NaOH,可增大水中离子浓度,加快电荷移动速率,NaOH并没有改变反应机理,故不是催化剂。另外,有些反应是不需要催化剂的,如燃烧、中和反应等。答案:BC【点拨】催化剂能改变化学反应速率的原因是它能改变反应机理,在化学反应过程中,催化剂参与反应,经过一系列变化之后,催化剂又恢复到原来的状态,尽管催化剂能改变化学反应速率,但对于不能起反应的物质,是不能使其反应的。 【例3】一定量的盐酸跟过量的铁粉反应时,为了减缓反应速率,且不影响生成氢气的总量,可向盐酸中加入适量的()A.NaOH固体 B.H2OC.NH4Cl固体 D.CH3COONa固体【解析】选项A是错的,因加入NaOH固体,可减小H+的浓度,但消耗了一部分H+,可以减缓反应速率,但生成氢气的总量将会减少。选项B正确,因加入水后稀释了H+浓度,可减缓反应速率,但H+总量并不减少,故产生的H2总量不变。选项C是错的,加入NH4Cl固体后对原溶液几乎无影响。选项D正确。因加入CH3COONa固体后,CH3COONa=CH3COO-+Na+,CH3COO-消耗一部分H+,即CH3COO-+H+ CH3COOH,使溶液中原有的H+浓度减小,从而减缓反应速率。随反应的进行H+浓度减少后,CH3COOH CH3COO-+H+直至全部电离并消耗掉,也就是说并不影响生成氢气的总量。答案:BD【点拨】影响化学反应速率的因素主要有浓度、温度、压强、催化剂。依题意,要减缓反应速率,且不影响生成氢气的总量,只有通过浓度的改变达到,即减小盐酸中H+的浓度。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)已知合成氨反应为:N2+3H2 2NH3,在一定温度下,向1 L密闭容器中,加入2 mol N2和5 mol H2,一定条件下使之反应,经过2 min后测得NH3为0.4 mol,求以N2、H2、NH3表示的反应速率以及三者之比。 【解析】由定义式法求反应速率,需先求浓度的变化量和时间,据浓度的变化量可得出物质的量的变化量与体积的比。 N2+3H2 2NH3 起始c(mol·L-1): 0 变化c(mol·L-1): 0.2 0.6 所以,v(N2)==0.1 mol·L-1·min-1 v(H2)==0.3 mol·L-1·min-1 v(NH3)==0.2 mol·L-1·min-1 v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=0.1∶0.3∶0.2=1∶3∶2 2.(综合题)把除去氧化膜的镁条放入盛有一定浓度的稀盐酸的试管中,发现H2的生成速率v随时间t的变化关系图。其中t1~t2速率变化的原因是__________;t2~t3速率变化的原因是_________。 【解析】t1~t2时,盐酸浓度变化不大,但反应放热,使温度升高,反应速率增大;t2~t3时,已达到一定的温度,温度变化不会太大,但此时随反应的进行,盐酸中c(H+)降低,故反应速率又减小。 3.(创新题)在物理学的匀变速直线运动中常用图I来分析速度、时间和位移的关系.时间t时,质点的位移相当于图中阴影部分所占的面积.容积固定为2 L的密闭容器中进行可逆反应:X(g)+2Y(g) 2Z(g),以Y的浓度改变表示的反应速率v(正),v(逆)与时间t的关系如图II所示.已知v的单位为mol/(L·s),则图中阴影部分的面积可表示 ( ) A.X的浓度的减少 B.Y的浓度的减少 C.Z的浓度的增加D.X的物质的量的减少【解析】此题若能联想到物理学中物体移动时,位移与时间的关系图象即可顺利作答.阴影部分相当于位移,它是纵、横两坐标变量的乘积,由图可知面积对应的单位是mol/L,表示的是物质的量浓度,本题表示的是Y的浓度的减少,又因反应中Y的浓度的减少量等于Z的浓度的增加量。答案:B、C 【点拨】巩固化学反应速率的定义表示式,掌握其基本计算,并通过实例进一步理解,同一个化学反应用不同物质表示,其数值可能不同,但意义相同,其数值之比等于化学方程式中的计量系数之比。【点拨】根据影响化学反应速率的因素,镁与盐酸反应,即反应物的性质已定,故应从外因考虑,压强不变,无催化剂,故应排除两者,而应从盐酸的浓度和反应时的温度两者变化上考虑。 【点拨】本题是一道数、理、化三科知识融合在一起的试题,大多数学生不能把这个综合题的题设与物理课本或数学课本中的知识原形作对比、联系、概括,找出相同点,想出相同的解法. 同步达标(只学不练,等于白干)②当溶液中的I2消耗一半时,反应速率比开始慢还是快 (通过计算回答)7.某物质A在一个2L的密闭容器中与其他物质反应,5min后发现A的物质的量由10mol变为4mol,再过5min还剩A 1mol;此时将反应温度升高20%,发现60s后A全部消失,试通过计算讨论:(1)前后5分钟内A的反应速率;(2)升高反应温度对A的反应速率有何影响 同步达标答案A级1.C 2.BC 3.A 4.D 5.B 6.BD 7.D B级1.B 2.A 3.B4.bx/a mol/L (-)mol/L (-x)mol/(L·min) 5.(1)随ClO+3HSO====3SO+Cl-+3H+进行,c(H+)增大,化学反应速率加快。 (2)反应后期,反应物浓度减小,速率减慢。 6.(1)2.73×10-8mol/L·s (2)快 7.(1)0.6mol/(L·min)(2)略 考题样板(看看高考是怎样考的)l.(95年全国)反应4NH3+5O2=4NO+6H2O,在5L的密闭容器中进行,半分钟后NO的物质的量浓度增加了0.3 mol ,则此反应的平均速率v(x)为 ( ) A.v( O2)=0.01 mol /(L·s) B.v(NO)=O.08 mol /(L·s) C.v( H2O )=0.003 mol /(L·8) D.v(NH3)=0.002 mol /(L·s)【解析】先求出NO的反应速率,然后运用“化学反应速率比=化学方程式中各物质前的计量数(系数)比”求出其他物质的反应速率。 根据计算,v(NO)=0.002 mol/(L·s),则v( O2): v(NO)=5:4 v( O2)=0.0025 mol/(L·s) v(H2O)= 0.003 mol/(L·s),v(NH3) =0.002 mol/(L·s)答案:C、D2.(95年全国)某温度时在2L容器中X、Y、Z三种物质的变化曲线如图所示 由图中数据分析该反应的化学方程式:_________;反应开始至2min z的平均反应速率_____________,【解析】由题图可以看出X、Y的物质的量随着反应的进行而逐渐减小,z的物质的量随着反应的进行“从无到有”,因此X、Y为反应物,z为生成物,由于反应物(或生成物)的消耗量(mol)(生成量)之比等于化学方程式对应物质的系数之比,因此要确定化学方程式的系数,只要求出X、Y、Z三种物质在2 min内变化量的比值即可。 答案:3X+Y=2z,z的平均反应速率为0.05mol/(L·min)。3.(2000年广东)用铁片与稀硫酸反应制取氢气时,下列措施不能使氢气生成速率加大的是( )A.加热 B.不用稀硫酸,改用98%浓硫酸C.滴加少量CuSO4溶液 D.不用铁片,改用铁粉【解析】加热、发生原电池反应、增大固体反应物的表面积,都能加快反应速率;浓硫酸能使铁发生钝化,阻止了进一步的反应。答案:B 【点拨】灵活运用基础知识化学反应速率比=化学方程式中各物质前的计量数(系数)比是解决此题的关键。 【点拨】由图像求化学方程式一般应解决三个问题:(1)确定反应物和生成物(根据曲线的斜率);(2)反应物和生成物前的系数(根据同一时间内浓度的变化量);(3)反应可逆与否(观察最后浓度是否随时间的变化而变化,即是否具有与x轴平行的直线存在)。 【点拨】利用影响化学反应速率的条件基础知识解题。 趣味阅读中国科学院学部委员中国科学院学部的诞生1949年新中国刚诞生,政务院在决定正式组建中国科学院时就明确指出:科学院要服务于我国的各项建设事业,组织并指导全国的科学研究以提高中国的科学水平。1949年11月1日科学院成立,随着我国各方面建设的开展,国家对科学院的要求日益迫切。1950年科学院曾聘请208位院内外著名专家担任专门委员作为顾问。他们对科学院的早期工作作出了很大贡献,但由于在组织机构、领导方法等方面所赋予的职能所限,不可能起到学术领导作用。50代初期,科学院曾按学科多次召开科学家座谈会,听取他们对改进科学院工作和如何发展我国科学事业的意见。最后形成了《关于中国科学院的基本情况和今后工作任务》的报告,由郭沫若院长在1954年1月政务院政务会议上作了报告,报告提出:作为在组织上树立学术领导的主要措施,科学院要建立学部,以组织国内优秀科学家对中科院各研究所按学科分工实行学术领导,使科学院成为名副其实的全国科学研究中心。报告获会议批准。随后,科学院即为成立学部进行了紧张的筹备工作。科学家们一致认为建立学部十分必要,并提出学部委员应具备的三个条件是:学术成就;对学科的推动作用;忠于人民事业。同年6月,建立了物理学数学化学部、生物学地学部、技术科学部和社会科学部的筹备机构。7月,郭沫若院长发出445封信函,请院内外有代表性的科学家推荐学部委员候选人,经过认真研究,反复讨论和协商,科学院确定了学部委员人选,并向国务院报送《中国科学院关于筹组学部的经过和召开学部大会的报告》和《中国科学院学部委员名单》,得到国务院全体会议第11次会议的批准。首批学部委员共233人,其中物|理学数学化学部48人,生物学地学部84人,技术科学部40人,社会科学部61人。1955年6月1日,召开了中国科学院学部成立大会,正式宣布学部成立,学部委员开始工作。学部的性质、任务和变迁 关于学部的性质和任务,有过三次法规性的规定,经历了两次重要变化。1955年6月,中科院院务常务会议通过的《中国科学院学部暂行组织规程》规定了学部的性质和任务。据其精神概述如下:学部的性质是:按学科分工对科学院所属的各研究机构进行学术领导,并协助推动全国有关学科的发展。学部的任务是:对科学院内所属研究机构的职责是:(1)制定计划和规划,检查研究工作;(2)组织重大综合性的研究,评审重大科技成果,并提出推广的建议;(3)领导培养研究生和科技人员,提出有关科学家的学术评价,评聘职称以及科学奖励的意见;(4)领导各项有关的编辑出版事宜等。面向全国的任务有:(1)了解各门科学技术的情况和发展趋势,解决开展科研工作上的学术问题;(2)协助有关单位发展科研工作,促进院内外有关单位研究计划的配合与协调;(3)举办学术会议。1957年院务常务会议通过的《修改规程》对学部性质和多数任务的规定与1955年的《学部规程》大致相同,只对部分内容作了修改。学部性质和任务的第一次重要变更是在1981年召开的第四次学部委员大会期间。主要变化是学部除对所属研究机构进行学术领导外,还承担一定的科研管理任务。在1981年7月院务会议通过的《中国科学院学部工作简则》中,对学部的性质和任务作了如下规定:学部是中国科学院的学术领导机构,学部委员大会是科学院的最高决策机构,也是国家科学技术事业发展的学术咨询机构。学部的主要任务修改为:(1)对本学部范围内的院属研究机构实行学术领导和相应的科研组织管理;审议各研究机构的方向、任务和科研计划;评议研究所工作;组织评审、协调重要的科研项目;评议或鉴定重要科研成果;组织评定研究员和相当于研究员的重要高级技术人员的职称;对重点项目的人、财、物的分配和使用情况进行审议、检查和提出建议;(2)分析国内外科学技术发展趋势,对学科发展的方针、政策和规划提出意见和建议;评议申请资助的基础性研究项目,推动有关学科的发展,促进人才的成长;(3)对我国社会主义现代化建设中的重大科学技术问题,进行调查研究和学术论证,提出报告与建议;(4)组织一些重要的全国性的和国际牲的学术活动。第二次重大变更是在1984年的第五次学部委员大会期间。这是根据1983年中共中央书记处会议作出的决定,由国务委员方毅在大会开幕式上讲话,正式向全体学部委员宣布:“学部委员是我国最高学术荣誉称号。”学部委员代表着我国科技队伍的水平。明确科学院实行院长负责制,学部委员大会由科学院的最高决策机构改为国家在科学技术方面的最高咨询机构。在报告中明确指出:学部委员应研究国家的科学技术发展和现代化建设中的科学技术问题,积极参与国家重大科学技术和经济决策活动,并对中国科学院及其研究所的重大学术工作进行评议和指导。由此可见,学部已成为学术咨询性质的机构。第二章 化学平衡第二节 化学平衡 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)一、化学平衡1.定义:一定条件下的______反应中_____与_____速度相等,反应混合物中各组分______保持不变的状态叫化学平衡状态。2.化学平衡的特征 (1)化学平衡是一种____态平衡,即________。(动) (2)外界条件(如浓度、温度和压强等)不改变时,化学平衡状态______。(定) (3)正反应和逆反应_____(4)当外界条件发生改变时,化学平衡发生___,直至______。(变) 关键信息一、1.可逆 正反应 逆反应百分含量2.(1)动 v(正)=v(逆)(2)不变(3)相等(4)移动 达到新的化学平衡 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)一、判断可逆反应达到平衡标志的方法 1.直接判断法: (1)正反应速率等于逆反应速率;(2)各组分的浓度保持不变。 2.间接判断法: (1)各组成成分的百分含量保持不变;(2)各物质的物质的量不随时间的改变而改变;(3)各气体的分压,各气体的体积不随时间的改变而改变。 3.特例判断法: 对于反应前后气体物质的分子总数不相等的可逆反应来说,混合气体的总压、总体积、总物质的量、平均摩尔质量、平均相对分子质量不随时间的改变而改变‘,则可以判断达到平衡。而对于反应前后气体物质的分子总数相等的可逆反应,则不能以此判断达到平衡。 二、化学平衡的建立与反应途径无关,只要可逆反应在相同状况(同温、等容)下,无论从正反应或从逆反应开始,都可以建立相同的平衡状态,平衡时各物质的浓度也不因反应从哪边开始进行而变化(但要符合反应方程式中的化学计量数之比)。 【例1】在一定温度下,可逆反应x(g)+3Y(g) 2Z(g)达到平衡的标志是( )。 A.Z生成的速率与Z分解的速率相等 B.单位时间生成n mol x,同时生成3 n mol Y C.X、Y、Z的浓度不再变化 D.X、Y、Z的分子数比为1:3:2【解析】由化学平衡状态的定义可知达到平衡状态的根本标志有两个:一是正反应速率等于逆反应速率,二是各组分的浓度不再变化。故A、C是正确的。而B只表示出了逆反应速率。因条件改变,平衡要移动,三种分子数之比保持方程式中的系数比的可能性很小。【点拨】化学平衡的本质是正反应速率等于逆反应速率,特征是各组分的浓度不再变化。这是判断可逆反应达到平衡状态的思维目标。 【例2】在一个容积固定的反应器中,有一可左右滑动的密封隔板,两侧分别进行如图所示的可逆反应.各物质的起始加入量如下:A、B和C均为4.0摩、D为6.5摩、F为2.0摩,设E为x摩.当x在一定范围内变化时,均可以通过调节反应器的温度,使两侧反应都达到平衡,并且隔板恰好处于反应器的正中位置.请填写以下空白: (1)若x=4.5,则右侧反应在起始时向 (填"正反应"或"逆反应")方向进行.欲使起始反应维持向该方向进行,则x的最大取值应小于 .(2)若x分别为4.5和5.0,则在这两种情况下,当反应达平衡时,A的物质的量是否相等 (填"相等"、"不相等"或"不能确定").其理由是:__________【解析】左侧是分子数不变的反应。按题意共有气体12 mol。而右侧当x=4.5时,起始共有气体6.5 mol+4.5 mol+2 mol=13 mol>12 mol因此要保持隔板位于中间,只能向正向反应(因正向是体积数减少的方向)使最后总分子数也为12 mol。若起始维持这个方向,应有6.5 mol+2 mol+x mol>12 mol,即x>3.5。由此得出x的最小值。最大值只能从达到平衡时右侧总体积必为12 mol来求解。设平衡时,D物质消耗a mol。 D + 2E 2F N初 6.5 mol z mol 2 mol n转 amol 2amol 2amol n平 (6.5-a)mol(x-2a)mol (2+2a)mol因x-2a>0,(6.5-a)+(x-2a)+(2+2a)==12 解得x<7.0【点拨】此题是一个等压、不等温的过程,且左侧是一个参照条件。一定注意题中“x在一定范围内变化时,均可以通过调节反应器的温度,使两侧反应都达到平衡,并且隔板恰好处于正中位置”。而当x=4.5或5.O时,达到平衡的温度一定不同;而平衡条件不同,平衡时A的物质的量一定不同。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)在一个固定体积的密闭容器中,加入m mol A、n mol B,发生下列反应:mA(g)+nB(g) pC(g)。平衡时C的浓度为w mol·L-1,若容器体积和温度不变,起始时放入a mol A,b mol B,c mol C。若要使平衡后C的浓度仍为w mol·L-1,则a、b、c可以满足的关系是( )?A.a∶b∶c=m∶n∶p? B.a∶b=m∶n +c=p?C. +a=m +b=n? D.a= b= c=【解析】据极端假设法,若由反应物开始,? mA(g)+nB(g) pC(g)? ?a b c? 可得: 由生成物开始有:? ? mA(g)+nB(g) pC(g)? ? a b c?答案:BC2.(综合题)在一密闭容器中进行如下反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol/L 、0.l mol/L、0.2 mol/L,当反应达到平衡时,可能存在的数据是 ( )A.SO2为0.4 mol/L,O2为0.2 mol/L B.SO2为0.25 mol/L。C.SO2、SO3均为0.15 mol/LD.SO3为0.4 mol/L【解析】我们把题设的某一时刻的浓度作为起始浓度,假设SO2和O2完全转化时:则SO3为0·4 mol/L;假设SO3完全转化时,则SO2为0.4 mol/L,O2为0·2 mol/L;但反应是可逆的,不可能完全转化,所以A、D是不可能的。C中SO2、SO30·15 mol/L也是不可能的,因为反应物减少,生成物一定增加。B中SO2的浓度为0.25 mol/L,0.4>0.25>0.2。故B可能。答案:B3.(创新题)在一定温度下,容器内某一反应中,M,N的物质的量随反应时间变化的曲线如图,下列表述中正确的是( )A.反应的化学方程式为:2M NB.t2时,正逆反应速率相等,达到平衡C.t3时,正反应速率大于逆反应速率D.t1时,N的浓度是M浓度的2倍【解析】从曲线变化的趋势看。物质N逐渐减少,M逐渐增加。当t=0时,M、N均不为O,分别为2 mol、8 mol;t1时N由8 mol减至6 mol,减少2 mol,M增加1 mol,说明M、N之间的量变关系为M 2N;t1时M为3 mol,N为6 mol,即N的浓度为M的2倍;t2时M、N两物质的物质的量相等,且为4 mol,并非正、逆反应速率相等;t3时,M、N的物质的量不随时间改变,是化学平衡的特征,说明正、逆反应速率相等。答案:D 【点拨】化学平衡的建立与反应开始的方向无关,只要可逆反应在相同状况下,无论从正反应开始还是从逆反应开始,只要初始时有关物质的量“相当”,它们可达到同一平衡状态,称为“等效平衡”,此时平衡混合物中各物质的百分含量相等。 判断“等效平衡”的方法。 使用极限转化的方法将各体系变换成同一反应物或生成物.然后观察有关物质的数量是否相等。 【点拨】理解课本“实验证明,如果不是从CO和H2O(g)开始反应,而是各取0.01 mol CO2和0.01 mol H2,以相同的条件进行反应,生成 CO和H2O (g),当达到化学平衡状态时,反应混合物里CO、 H2O (g)、CO2、H2各为0.005 mol,其组成与前者完全相同。”是解题的关键。【点拨】图像反应的是反应组分的物质的量与反应时间的关系。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.下列说法中,可以证明反应N2+3H2 2NH3已达到平衡状态的是 ( )A.1个N≡N键断裂的同时,有3个N–H键形成B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H–H键断裂C.1个N≡N键断裂的同时,有6个N–H键断裂D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N–H键形成2.可逆反应:2NO2 2NO+O2在密闭容器中反应,达到平衡状态的标志是 ( )①单位时间内生成nmol O2的同时生成2nmol NO②单位时间内生成nmol O2的同时生成2nmol NO2③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2:2:1的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A.①④⑥ B.②④⑤⑥C.①③④ D.①②③④⑤⑥3.在密闭容器中进行如下反应:X2(g)+Y2(g) 2Z(g)。已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol/L,0.2mol/L、0.2mol/L,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是 ( )A.Z为0.3mol/L B.Y2为0.35mol/LC.X2为0.2mol/L D.Z为0.4mol/L4.对于可逆反应M+N Q达到平衡时,下列说法正确的是 ( )A.M、N、Q三种物质的浓度一定相等B.M、N全部变成了QC.反应混合物各成分的百分组成不再变化D.反应已经停止5.在一定温度下,可逆反应X(气)+3Y(气) 2Z(气)达到平衡的标志是( )A.Z生成的速率与Z分解的速率相等B.单位时间生成n moⅨ,同时生成3n mol YC.X、Y、Z的浓度不再变化(2)c的取值范围是______。4.在一定温度下,向a L密闭容器中加入1 mol X气体和2mol Y气体,发生如下反应:X(g) + 2Y(g) 2Z(g)此反应达到平衡的标志是( )A.容器内压强不随时间变化B.容器内各物质的浓度不随时间变化C.容器内X、Y、Z的浓度之比为l : 2 : 2D.单位时间消耗0.1 mol X同时生成0.2 mol Z D.X、Y、Z的分子数比为1:3:26.在一个固定体积的密闭容器中,加入2 mol A和1 mol B,发生反应2A(气)+B(气) 3C(气)+D(气),达到平衡时,C的浓度为w mol·L-1。若维持容器体积和温度不变,按下列四种方法改变起始物质,达到平衡后,C的浓度仍为w mol·L-1的是( )A.4 mol A+2 mol BB.2 mol A+1 mol B+3 mol C+1 mol DC.3 mol C+1 mol D+1 mol BD. 3 mol C+1 mol D B级(能力提高)1.在一个固定容积的密闭容器中,加入2mol A和1mol B,发生如下反应:2A(g)+B(g) 3C(g)+D (g),达到平衡时,c的浓度为wmol/L。若维持容器容积和温度不变,按下列四种方法改变起始物质的用量,达到平衡后,C的浓度仍为wmol/L的是 ( )A.4mol/L A+2mol/L BB.1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5 mol DC.3mol C+1mol D+1mol BD.3mol C+1mol D2.可逆反应N2+3H22NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是()A.3v正(N2)=v正(H2) B.v正(N2)=v逆(NH3)C.2v正(H2)=3v逆(NH3) D.v正(N2)=3v逆(H2)3.一定条件下,可逆反应A2+B2 2C达到了化学平衡状态,测得平衡时[c(A2)]=0.5mol/L,[c(B2)]=0.1mol/L,[c(C)]=1.6mol/L。若A2、B2、C的起始浓度分别以amol/L、bmol/L、cmol/L表示,请回答:(1)a、b应满足的关系是______;5.1 mol X气体跟a mol Y气体在体积可变的密闭容器中发生如下反应: X(g) + a Y(g) b Z(g) 反应达到平衡后,测得X的转化率为50% 。而且,在同温同压下还测得反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的3/4,则a和b的数值可能是( )A.a=l ,b=l B.a=2 ,b=1 C.a=2 ,b=2 D.a=3 ,b=2同步达标答案A级1.C 2.B 3.AB 4.C 5.AC 6.DB级1.D 2.C 3.A=b+0.4 0 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(2000北京春)图中的曲线是表示其他条件一定时,2NO+O2 2NO2+Q(Q>0)反应中NO的转化率与温度的关系曲线,图中标有a、b、c、d四点,其中表示未达到平衡状态,且v(正)>v(逆)的点是( ) A.a点 B.b点 C.c点 D.d点 【解析】此题为温度—转化率曲线,由于a点、b点均在平衡线上,表示a点与b点均达到平衡状态。c点时,若温度不变,NO的转化率将增大,说明反应没达到平衡,且反应向正反应方向进行,即v(正)>v(逆),符合题目要求。d点时,若温度不变,NO的转化率将减小,说明反应没达到平衡,且反应向逆反应方向进行,即v(正)<v(逆),不符合题目要求。答案:C 2.(1997年江苏)在一定温度下,把2 mol SO2和1 mol O2通入一个一定容积的密闭容器里,发生如下反应:2SO2+O2 2SO3,当此反应进行到一定程度时,反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中,维持温度不变,令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量(mol)。如果a、b、c取不同的数值,它们必须满足一定的相互关系,才能保证达到平衡时,反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时完全相同。请填写下列空白: (1)若a=0,b=0,则c= 。 (2)若a=0.5,b= 和c= 。 (3)a、b、c取值必须满足的一般条件是(请用两个方程式表示,其中一个只含a和c,另一个只含b和c) 。 【解析】本题是对可逆反应和化学平衡状态的理解以及利用题给信息将化学问题以及内在规律抽象为数学问题,利用数学工具解决化学问题的思维能力的综合考查。 对于平衡状态的建立,只与条件相关,即与温度、压强(或容器的容积)、反应物或生成物的起始量的相对关系有关,而与反应进行的方向无关。因此,对于该条件下的反应,初始态是2 mol SO2和1 mol O2的混合物,或是2 mol纯净的SO3,两者是等价的,最终达到的平衡状态完全相同。因此(1)中答案应为c=2。而(2)中初始态包含了三种气态物质,此时需要进行思维转换,将初始物质的加入量转换为相当于a=2,b=1,就可以达到题设的平衡状态。现在a=0.5,则b==0.25,此时与题干所设初始态的差别是Δa=2-0.5=1.5,Δb=1-0.25=0.75,由此SO3的初始加入量c必须转化为等效于a=1.5和b=0.75的量,根据该反应方程式系数比推断知c=1.5。(3)中要求将具体问题抽象为普遍规律,此时必须把握“把所有初始物都转换为反应物,则必须相当于2 mol SO2和1 mol O2的混合物,把所有的初始物转换为生成物,则必须相当于2 mol纯净的SO3”。才能得出正确结论:必须同时满足:a+c=2和2b+c=2两个关系式。 答案:(1)c=2 (2)b=0.25,c=1.5 (3)a+c=2,2b+c=2 3.(2003年江苏)I.恒温、恒压下,在一个可变容积的容器中发生如下发应:A(气)+B(气)C(气)(1)若开始时放入1molA和1molB,到达平衡后,生成a molC,这时A的物质的量为 mol。(2)若开始时放入3molA和3molB,到达平衡后,生成C的物质的量为 mol。(3)若开始时放入x molA,2molB和1molC,到达平衡后,A和C的物质的量分别是ymol和3a mol,则x= mol,y= mol。平衡时,B的物质的量 (选填一个编号)(甲)大于2 mol (乙)等于2 mol(丙)小于2 mol (丁)可能大于、等于或小于2mol作出此判断的理由是 。(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC,待再次到达平衡后,C的物质的量分数是 。II.若维持温度不变,在一个与(1)反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应。(5)开始时放入1molA和1molB到达平衡后生成b molC。将b与(1)小题中的a进行比较 (选填一个编号)。(甲)a<b (乙)a>b (丙)a=b (丁)不能比较a和b的大小作出此判断的理由是 。【解析】(1)(1-a) (2)3a (3)2 3-3a 丁若3a>1,B的物质的量小于2mol;若,B的物质的量等于2mol;若3a<1,B的物质的量大于2mol(4)(5)乙 因为(5)小题中容器容积不变,而(1)小题中容器的容积缩小,所以(5)小题的容器中的压力小于(1)小题容器中的压力,有利于逆向反应,故反应达到平衡后a>b。 【点拨】本题是反应物的转化率与平衡线的关系问题,让学生认识面上的不同位置的点与平衡线的关系。 【点拨】本题主要考查学生对可逆反应和化学平衡状态概念的理解,以及利用题示信息将化学问题及其内在的规律抽象为数学问题,利用数学工具解决化学问题的思维能力的综合考查,此题目是来源于课本而高于课本要求的典例。本题三问由浅入深,由易到难,由具体到一般,为不同层次的学生设计了答题的台阶。思考中如果把三个小题之间的内在联系抓住,恰当地以第(1)小问为解答本题的基石,以教材内容的内核为联接,并掌握(1)、(2)问之间的逻辑推理,第(3)问就会迎刃而解。 【点拨】本题是一道等效平衡题,利用课本所述“无论从反应物开始,还是从生成物开始平衡状态是一样的”。进行解题。 趣味阅读沈括在化学方面的成就沈括(1031—1095)字存中,北宋杭州钱塘县(今浙江杭州)人,是我国历史上一位文武兼备的政治活动家,多才多艺的学者,11世纪时世界第一流的科学家。沈括一生的大部分时问从事政治活动,但它刻苦治学,“博闻强记,一时罕有其匹”。于天文、方志,律历,音乐,医药、卜算无所不通。他在自然科学、社会科学、哲学各个领域,都有高深的造诣和杰出的成就。沈括在自然科学上有很多新的发现和创见。沈括的著作很多,见诸记载的有37种,可惜大多失传,比较完整地保存下来的是他晚年的科学名著《梦溪笔谈》。《梦溪笔谈》是一部研究我国古代科学技术发展的珍贵文献,《笔谈》中关于自然科学的内容涉及到天文,数学、物理、气象、化学、冶金,地质、地理,水利,建筑,生物,医疗等十分广阔的领域,《笔谈》记述的科技成就极为丰富,显示了我国古代高度发展的生产技术和科学水平,充分表现出。闻名于世的指南针和活字印刷术,是我国古代四大发明中的两项,马克思曾高度评价说,火药、罗盘针和印刷术的发明,这是资产阶级发展的必要的先决条件,《笔谈》对活字印刷术的发明及指南针技术作了完整的介绍。铁能从胆水中置换铜的现象,早在西汉时期有了记载,这是湿法冶金技术的起源,是世界化学史上的一项重大发明,建立在此基础上的胆水浸铜法,在北宋时期已用于铜的大规模生产。而在欧洲,直到1670年才发现胆水可被置换出铜的事实,这是我国劳动人民对冶金化学的杰出贡献。1080年沈括出使察访河北,曾到磁州锻坊参观炼钢,利用生铁含碳量高和熔点低,可以在温度较低时先熔化,让生铁的铁液灌入四周盘绕的熟铁中,和留存在熟铁内的氧化渣紧密地发生氧化还原反应,较快地去除渣滓和向熟铁内渗碳,使含碳量达到适当的分量而成钢。因为这种钢的冶炼方法的主要特点是生铁液灌注熟铁,所以称为灌钢。灌钢冶炼法是我国劳动人民独创的一种半流态的比较快速的炼钢法,早在南北朝时我国就发明了。灌钢炼钢法,到北宋时已成为炼钢的一种主要方法,这在我国已有一千五百年的历史,而西方出现将生铁与熟铁混炼成钢的技术,距今只有二百多年的时间。沈括是世界上最早发现晶体解理性的人,他曾观察到硫酸钙晶体解理之后的。最小单元,都具有相同的晶形,比西方最早认识晶体的理解性的法国科学家阿羽依早七百年之久,是在研究各种外形的方解石打碎之后的碎块特征时,才发现晶体的解理性。硫酸钙晶体即石膏,白色透明,六边的单斜系棱晶,出产于解池盐卤中,可由盐卤流经的沟渠中得到它,大的象杏叶,小的象鳞片,全都是六角形的,形状规整象龟甲。敲打之后,硫酸钙晶体沿着它的纹理有规律地裂开,用现代科学术语来说,就是晶体的理解性,即晶体沿着一定方向的面裂开的性质。他又发现。楚州盐城在盐仓下的土中也有一种物质,六棱形,似马牙硝,象水晶一样明亮,润泽可爱,是结晶硫酸钠,很容易潮解,如盐碱一样。沈括比较重视吸取劳动人民的智慧和创造,他在进行科学活动时能经常深入民间调查研究,注意群众的实践经验。公元1080—1082年,沈括曾做过郎延路经略史(边防军事长官)到达陕北,发现延境内有石油,石油这一科学名词就是沈括最先提出来的,一直沿甩至今。指出石油产于水边沙石中,与泉水相杂,慢慢地渗出来,当地人用野鸡翎把石油沾起来,放在瓦罐里,很象纯漆,燃烧起来油烟很大,推想油烟(炭黑)可以利用,用以制墨,又黑又亮,在墨上标有。延川石液。四个字的,就是这种用石油炭黑制成的墨。他是第一个用石油炭黑代替过去一直沿用的松烟制墨的人,表现了沈括勤于思索,勇于实践,敢于创新的精神。古代道家多用朱砂来炼丹,曾有不少人误以为长生不老药,封建统治阶级用以欺骗和愚弄劳动人民,沈括在《朱砂转化》中指出。丹砂“既能变而为大毒,岂不能变而为大善 既能变而杀人,则宜有能生人之理”。这段话,体现了沈括可贵的辩证法思想。沈括在《梦溪笔谈》中记录了大量的材料,总结劳动人民的生产实践,是劳动人民智慧的结晶。他以严谨治学的精神,坚持实事求是的态度,探索科学规律,好学深思,仔细观察认真记录,进行分析研究,从感性认识提高到理性认识上来,值得后人学习。他的著作为历代各门学科和专家经常引用,为科学史作出了极大的贡献。英国剑桥大学教授李约瑟博士,专门研究中国古代科学史,对《梦溪笔谈》给予极高的评价,称之为中国科学史上的座标。我们必须认真总结和继承这份珍贵的历史遗产。第三章 化学平衡第三节 影响化学平衡的条件 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)一、化学平衡的移动1.概念 :可逆反应中,旧化学平衡的_____、新化学平衡的___过程叫做化学平衡的移动。2.实质:当外界条件变化时,_____________,平衡被破坏;在新的条件下,______时,建立新的平衡状态。二、浓度对化学平衡的影响1.当其他条件不变时,改变其中任何一种反应物或生成物的浓度,就会改变正反应或逆反应的____,从而使平衡发生______。2.当其他条件不变时,增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向______方向移动;增大生成物浓度或减小反应物浓度,平衡向____方向移动。3.平衡移动的方向取决于___________。4.只要是增大浓度(反应物或生成物),无论移动方向如何,新平衡状态的速率一定______原平衡状态的速率,反之亦然。三、压强对化学平衡的影响1.对于有_____参加的可逆反应来说,气体的压强改变,可改变气体物质的_____。气体物质的浓度改变后如果能导致_______,也可引起化学平衡______这一移动规律是针对有_____参加且气体体积在反应前后有______的平衡体系而言的。2.当其他条件不变时,在有_____参加反应的平衡体系中,增大压强使平衡向气体体积_____的方向移动,减小压强使平衡向气体体积_____的方向移动。3.平衡移动的方向取决于_________一方。增大压强无论平衡移动的方向如何,新平衡状态里的速率一定______原平衡状态的速率。反之亦然。四、温度对化学平衡的影响1.当其他条件不变时,改变反应体系的温度,对吸热反应或放热反应的速率影响不相同,导致____,也可引起化学平衡的______。2.当其他条件不变时,升高反应体系的温度,不论是吸热反应还是放热反应,反应速率都_____,但吸热反应的速率比放热反应的速率提高的幅度____。反之亦然。3.当其他条件不变时,升高反应体系的温度,平衡向_____方向移动;降低反应体系温度,平衡向______方向移动。4.平衡移动的方向取决于___________一方。只要是升高温度,新平衡状态的速率一定____原平衡状态的速率。反之亦然。五、勒夏特列原理 :__________________________ 对勒夏特列原理中“减弱这种改变”的正确理解应当是:升高温度时,平衡向吸热反应方向移动;增加反应物时,平衡向反应物减少的方向移动;增大压强时,平衡向体积缩小的方向移动。 关键信息一、1.破坏 建立 2. 正反应速率与逆反应速率不相等 正反应速率与逆反应速率相等 二、1. 速率 移动2.正反应 逆反应3.浓度改变时速率较大的一方4.大于三、1.气体浓度 正逆反应速率改变移动 气体改变2.气体减小增大3.压强改变时速率较大的 大于四、1.正逆反应速率改变 移动2.增大大3.吸热放热4.温度改变时速率较大的大于五、如果改变影响化学平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等),平衡就会向着能够减弱这种改变的方向移动。 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)一、判断化学平衡移动方向应该注意的几点问题 化学平衡建立的实质是v(正)=v(逆),故凡能不同程度地影响正反应速率、逆反应速率的因素都使平衡发生移动,实际生产中常采用改变温度、浓度、压强(指气体)的方法,使平衡朝着所需的方向移动,其判断依据是勒夏特列原理。应注意: 1.催化剂对化学平衡没有影响。因为催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,且在速率改变的过程中,始终保持着v(正)=v(逆)。只不过催化剂的使用能使平衡及早建立。 2.对于反应前后气态物质的总体积不变的反应,增大压强或减小压强都不能使化学平衡移动,此时,压强改变能同等程度地改变正、逆反应速率,并始终保持着v(正)=v(逆)。 3:惰性气体的加入对化学平衡的影响,要具体分析平衡物质的浓度是否变化。如果恒温、恒容时充入惰性气体,虽然体系的总压强增大,但没有改变原平衡混合物各组分的浓度,平衡不移动;如果恒温、恒压时充入惰性气体,恒压体必定增大,则平衡混合物各组分浓度减小,平衡向体积增大的方向移动。 4.不要将平衡的移动和速率的变化混同起来。 5.不要将平衡的移动和浓度的变化混同起来,例如别以为平衡正向移动反应物浓度一定减小等。 6.不要将平衡的移动和反应物的转化率高低混同起来,别以为平衡正向移动反应物转化率一定提高。 二、化学平衡中常见的图象 1.图是一种既表示反应速率变化情况,又表示平衡移动的图象。 当某一物质浓度发生变化时v’(正)或v’(逆)总有一个与 v(平)相连。在图A中,某一瞬间v’(正)> v(平),v’(逆)= v(平),说明正反应速率突然变快,而逆反应速率逐渐变大,所以图A表示增加反应物浓度。因v’(正)>v’(逆),平衡向正反应方向移动.当温度或压强发生变化时,v’(正)或v’(逆)都与v(平)断开。在图B中,v’(正)和v’(逆)都大于v(平),所以图B表示升高温度或增大压强。因。v’(正)>v’(逆),平衡向逆反应方向(吸热反应方向或气体体积缩小方向)移动。 当使用催化剂或改变气体体积不变的气体反应的压强时,v’(正)或v’(逆)都与v(平)断开。在图C中v’(正)和v’(逆)都大于v(平),所以图c表示使用正催化剂或增大体系的压强。因v’(正)= v’(逆),平衡不移动。 2.如图是一种讨论温度和压强对化学平衡影响的图象。转化率高说明平衡向正反应方向移动;转化率低则说明平衡向逆反应方向移动。在图中当讨论温度对平衡影响时,需假设压强不变,图中表示正反应是吸热反应;当讨论压强对平衡影响时,需假设温度不变,图中表示正反应是气体体积缩小的反应。 三、条件改变对转化率的影响 以N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)(正反应为放热反应)为例: 1.增大N2浓度,平衡向正反应方向移动,可以提高H2的转化率,但N2的转化率降低。 2.温度变化,化学平衡移动,所以转化率改变。如升高温度平衡向左移动,N2和H2的转化率降低。 3.改变压强,若化学平衡移动,则改变反应物的转化率;若化学平衡不移动则反应物的转化率不变。 4.由于加入催化剂不能使化学平衡移动,所以不能改变反应物的转化率。 四、改变条件对混合气体平均相对分子质量的影响 1.n(反应物)=n(生成物),则M(平)=M(始),平均相对分子质量不变。 2.n(反应物)>n(生成物),则M(平)>M(始),平均相对分子质量增大。 3.n(反应物)5,根据选项可知,这里n只能为6。答案:D【点拨】应认真审题。不能理解为“反应达到平衡后,将压强增加5%”,不然会得到相反结论。由题意,这里的“压强增加”是平衡建立后的结果,而不是影响平衡的一个条件。 【例3】增加压强,对已达平衡的反应3A(g)+B(g) 2C(g)+2D(s)产生的影响是( )A.正反应速率加大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动B.正反应速率减小,逆反应速率加大,平衡向逆反应方向移动C.正、逆反应速率都加大,平衡向正反应方向移动D.正、逆反应速率都没有变化,平衡不发生移动【解析】此题考查的是压强的改变对正、逆反应速率的影响和对化学平衡的影响,二者是密切相关的.增加压强,正、逆反应速率都加大,但正反应速率增大得更多,平衡朝正反应方向即向气体体积减小的方向移动.答案:C【点拨】解此题容易出现的错误:一是没有注意到物质的状态,误以为此反应是一个气体体积不变的反应;另一是误以为平衡向正反应方向移动,是由于正反应的速率加大而逆反应速率减小的原因. 【例4】某可逆反应达到平衡后,其他条件不变,只改变温度,速率变化如图所示,则条件变化为_______(填“升高”或“降低”)温度,此反应正反应为_____(填“放”或“吸”)热反应.【解析】根据升温可以加快反应速度,降温会降低反应速度,分析图示变化确定为升高温度所致;由温度改变对吸热反应速率影响幅度大可以确定正反应为吸热反应.答案:升高,吸.【点拨】正确分析图象是解答本题的关键。 【例5】下列事实不能用勒沙特列原理解释的是( )A.可用排饱和食盐水法收集Cl2B.在强碱条件下,氯水中的Cl-和ClO-离子能大量共存C.煅烧硫铁矿制SO2时,将矿石粉碎?D.为加快浓氨水挥发出氨气,可加入适量固体NaOH【解析】A.氯水中存在Cl2+H2O H++Cl-+HClO的平衡,饱和食盐水中有大量Cl-,使上述平衡逆向移动,减小Cl2在水中的溶解。B.氯水中加碱,HCl、HClO均与之中和,使平衡正向移动最后全部变成Cl-、ClO 。C.矿石粉碎可增大接触面积,加快反应速率,但不能引起平衡移动。D.NH3+H2O NH3·H2O NH+OH-,加NaOH使平衡逆向移动,有利于NH3逸出。答案:C【点拨】理解勒沙特列原理的内涵是解答本题的关键。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)在相同条件下(500 K),相同体积的甲、乙两密闭容器,甲容器充入1 g SO2(g)和1 g O2(g),乙容器充人2 g SO2(g)和2 g O2(g),发生下列反应:2 SO2(g)十 O2(g) 2 SO3(g),比较平衡后 SO3的浓度:甲_____乙(填<、>或=).【解析】此为恒温恒容体系中的反应,反应正方向气体体积减小.对于乙容器中的平衡建立的过程可利用“等效”的思维假设中间过程,如图所示:Ⅱ中每一部分内反应物浓度与甲容器相同,所达到平衡也与甲等效。 再将体积压缩为原始大小时,由于反应正方向气体体积减小,故平衡应向正方向移动,使 SO3的浓度增大.答案: 甲<乙2.(综合题)反应:L(s)+aG(g) bR(g)达到平衡时,温度和压强对该反应的影响如图所示.图中:压强P1>P2,x轴表示温度,y轴表示平衡混合气中 G的体积分数.据此可判断( ) A.上述反应是放热反应 B.上述反应是吸热反应 C.n>6 D.d<6【解析】图中信息可知:压强一定时升高温度,G的含量减小,即平衡向正方向移动;温度一定时增大压强,平衡向逆方向移动,逆反应方向为气体体积减小的方向.答案:B、D 3.(创新题)牙齿表面由一层硬的、成分为Ca5(PO4)3OH的物质保护着,它在唾液中存在下列平衡:Ca5(PO4)3OH (固)5Ca2++3PO3-+OH-(1)进食后,细菌和酶作用于食物,产生有机酸,这时牙齿就会受到腐蚀,其原因是_______。(2)已知Ca5(PO4)3OH (固)的溶解度比上面的矿化产物更小,质地更坚硬。请用离子方程式表示,当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因:_________(3)根据以上原理,请你提出一种其他促进矿化的方法:_________【解析】根据题意,牙齿表面的一层硬的物质存在如下平衡:Ca5(PO4)3OH (固)5Ca2++3PO3-+OH-进食后产生有机酸,电离出的H+与OH-结合生成H2O,破坏上述平衡使其向正方向移动,即向脱矿方向移动,牙齿受到腐蚀。当用含氟牙膏刷牙时,因发生5Ca2++3PO43-+F-—Ca5(PO4)3F反应,产生了质地更坚硬的固体物质,使牙齿受到保护。从上式看出加入Ca2+或加入 PO43-都可促进矿化。答案:(1)H++OH-=H2O,使平衡向脱矿方向移动(2)5Ca2++3PO43-+F-—Ca5(PO4)3F (3)加Ca2+或加PO43- 【点拨】若将本题的已知条件改为下列几种情况,也可采用同样的解题思路和方法.(1)同温同体积的甲、乙容器,甲中加入1 g SO2(g)和1 g O2(g),乙中加入2 g SO3(g)和1 g O2,比较平衡时SO3的浓度;(2)一定温度下,向甲容器中加入1 g SO2(g)和1 g O2(g),达到平衡后再向容器中加入1 g SO2(g)和1 g O2(g),又达到新的平衡,比较两次平衡时 SO3的浓度. 【点拨】此类题目需要从图表中提取信息.分析图像时应注意:先看“面”——z、y轴表示的意义;后看“线”——图中曲线的变化趋势;再看“点”——图中起点、折点、交点、终点的意义. 【点拨】该题是以生活中保护牙齿这一学生熟悉的实例,让学生运用平衡理论解决实际问题。此题紧贴生活健康知识,使学生受到保护牙齿、预防龋齿的教育,同时又考查化学平衡理论的知识。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.下列反应达到化学平衡后,增大压强或升高温度,平衡都向右移动的是( )A.2NO2 N2O4,正反应方向是放热反应B.3O2 2O3,正反应方向是吸热反应C.H2(g)+I2(g) 2HI(g),正反应方向是放热反应 D.NH4HCO3(s) NH3(g)+H2O(g)+CO2(g),正反应方向是吸热反应2.下列叙述,能肯定某化学平衡发生移动的是 ( )A.反应混合物浓度的改变B.反应混合物百分含量的改变C.正逆反应速率的改变D.反应物转化率的改变3.将lmol CO和lmolH2O(g)充入某固定容积的反应器中,在一定条件下CO(g)+ H2O (g) CO2 (g)+H2(g)达到平衡时,有2/3的CO转化为CO2。在条件相同时,将lmol CO和2mol H2O (g)充入同一反应器中,当反应达到平衡后,混合气体中CO2的体积分数可能为( )A.22.2% B.28.2% C.33.3% D.37.8%4.已知某可逆反应在密闭容器中进行:A(g)+2B(g) 3C(g)+D(s),正反应为放热反应.图中a曲线代表一定条件下该反应的过程,若使a曲线变为b曲线,可采取的措施是( )A.增大A的浓度 B.缩小容器的体积C.加入催化剂 D.升高温度5.在一定条件下,下列可逆反应达到化学平衡: H2(g)+I2(g) 2HI(g)(吸热反应)。要使混合气体的颜色加深,可以采取的方法是 ( )A.降低温度 B.升高温度C.增大压强 D.减小压强6.在相同条件下(500 K),相同体积的甲、乙两密闭容器,甲容器充入l g SO2(g)和1 g O2(g),乙容器充入2 g SO2(g)和2 g O2(g),发生下列反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),试比较下列各题中甲、乙的大小.(1)起始时的化学反应速率:______;体的浓度为0.5mol/L。当恒温下将密闭容器的容积扩大到原来的2倍,再达到平衡后,测得A的浓度为0.3mol/L。则下列叙述正确的是 ( )A.平衡向正反应方向移动B.x+y>zC.C的体积分数降低D.B的转化率提高6.有两只密闭容器A和B,A容器有一个移动的活塞能使容器内保持恒压,B容器能保持恒容,起始时向这两只容器中分别充人等量的体积比为2:1的SO2和O2的混合气体,并使A和B容积相等,在保持400℃ 的条件下使之发生如下反应:2SO2+O2 2SO3,填写下列空格:(1)达到平衡时所需的时间A比B____.A中SO2的转化率比B_______。 (2)平衡后SO3的浓度:________;(3)SO2的转化率:_______;(4)平衡后SO2的体积分数:_____.7.在密封容器中,一定温度和压强下反应2NO2 2NO+O2达平衡状态时,混合气体密度是氢气的19.6倍。求NO2的分解率。B级(能力提高)1.在一密闭容器中,aA(g) bB(g)达平衡后,保持温度不变,将容器体积增加一倍,当达到新平衡时,B的浓度是原来的60%,则( )A.平衡向正反应方向移动了B.物质A的转化率减少了C.物质B的质量分数增加了D.化学计量数关系a>b2.可逆反应:3A(g) 3B( )+C( )(正反应为吸热反应),随着温度升高,气体平均相对分子质量有变小的趋势,则下列判断正确的是 ( )A.B和C可能都是固体B.B和C一定都是气体C.若C为固体,则B一定是气体D.B和C可能都是气体3.在密闭容器中,进行下列反应:2A(g)+B(g)+C(g) D(g)+E(g)(吸热反应)达到平衡后,下列说法中正确的是 ( )A.若恒温定容情况下,充人一些稀有气体压强增大,但平衡不移动B.若恒温定压条件下,加入C(g),则B的转化率将增大C.若定容升温,在新平衡体系中A的质量分数将缩小D.在温度、压强和容积都相同时,在另一密闭容器中加入2mol A、lmol B、lmol C,平衡时两个容器中D和E的浓度分别相等4.固体NH4I在密闭容器中受热分解发生下列反应:NH4I (s) HI(g)+NH3(g)2HI(g) H2(g)+I2(g),达到平衡时,c(HI)=4mol/L,c(I2)=0.5mol/L。下列说法正确的是( )A.平衡时,c(NH3)=5mol/LB.若改变反应起始时固体NH4I的量,保持其他条件不变,平衡时气体浓度也发生改变C.反应起始时固体NH4I是5molD.平衡时NH4I的分解率是20%5.一定质量的混合气体在密闭容器中发生如下反应:xA(g)+yB(g) zC(g)。达到平衡后,测得A气(2)达到(1)所述平衡后。若向两容器中通入数量不多的等量氩气,A容器化学平衡_____移动,B容器化学平衡_____移动。(3)达到(1)所述平衡后,若向两容器中通入等量的原反应气体,达到平衡时,A容器中SO3的体积分数_______(增大、减小、不变),B容器中SO3的体积分数________(增大、减小、不变)。7.在水溶液中橙红色的Cr2O72-与黄色的CrO42-有下列平衡关系:Cr2O72-+H2O 2 CrO42-+2H+。把重铬酸钾(K2Cr2O7)溶于水配成稀溶液是橙色。(1)向上述溶液中加入NaOH溶液,溶液呈_____色,因为______________;(2)向已加入NaOH溶液的(1)中再加入过量稀 H2SO4,则溶液呈_______色,因为_____________;(3)向原溶液中加入Ba(NO3)2溶液(已知BaCrO4为黄色沉淀)则平衡________,溶液颜色将_________同步达标答案A级1.B 2.BD 3.B 4.C 5.A 6.(1)甲<乙 (2)甲<乙 (3)甲<乙(4) 甲>乙7.34.6%B级1.A C 2.AC 3.AC 4.AD 5.BC 6.(1)短 大 (2)向逆反应方向移动 (3)不变 增大 7.(1)黄 中和 H+平衡向正反应方向移动(2)橙红色 增加生成物浓度平衡向逆反应方向移动(3)向正反应方向移动 变浅 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(1997全国高考)反应2X(g)+Y(g) 2z(g)+热量,在不同温度(T1和T2)及压强(Pl和P2)下,产物z的物质的量(n)与反应时间(t)的关系如图所示。下列判断正确的是(A)T1P2(C)T1>T2,P1>P2 (D)T1>T2,P1P2。答案:C2.(2003年全国)某温度下,在一容积可变的容器中,反应2A+B2C达到平衡时,A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol。保持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整,可使平衡右移的是A.均减半 B.均加倍 C.均增加1mol D.均减少1mol【解析】因为保持温度和压强不变,根据等效平衡的原则,A、B不移动,C平衡右移,D平衡左移。答案:C3.(2003年全国)某温度下,在一容积可变的容器中,反应2A(g)+B(g)2C(g)达到平衡时,A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol。保持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整,可使平衡右移的是A.均减半 B.均加倍 C.均增加1mol D.均减少1mol【解析】保持温度和压强不变,当均减半或均加倍时,各物质的浓度不变,平衡不移动。当均增加1mol时,可以理解为加入1mol A、0.5 molB、1mol C,此时平衡不移动。再加入平衡不移动。平衡右移。答案:C 【点拨】当一个二维图像表示三个量之间的关系时,为方便起见,通常应使一个量为定值,然后观察其余两个量之间的相互关系。灵活分析图象是解决此题的关键。 【点拨】解题时要变换思维,加1molA 0.5mol B 1mol C平衡不移动,再加0.5mol B平衡右移。【点拨】解题时会作合理的假设,会起到事半功倍的效果。 趣味阅读开创化学发展新纪元的拉瓦锡法国化学家拉瓦锡进行的化学革命被公推为18世纪科学发展史上最辉煌的成就之一。在这场革命中,他以雄辩的实验事实为依据,推翻了统治化学理论达百年之久的燃素说,建立了以氧为中心的燃烧理论。针对当时化学物质的命名呈现一派混乱不堪的状况,拉瓦锡与他人合作制定出化学物质命名原则,创立了化学物质分类的新体系。根据化学实验的经验,拉瓦锡用清晰的语言阐明了质量守恒定律和它在化学中的运用。这些工作,特别是他所提出的新观念、新理论、新思想,为近代化学的发展奠定了重要的基础。 安东·尼罗朗·拉瓦锡1743年8月26日出生于巴黎一个富裕的律师家庭。5岁那年他母亲园病去世,从此他在姨母照料下生活、11岁时,他进入当时巴黎的名牌学校——马沙兰学校。以后升人法政大学,21岁毕业而取得律师的资格。他的家庭打算让他继承父业成为一个开业律师,然而在大学里他已对自然科学产主了浓 厚的兴趣,主动地拜一些著名学者为师,学习数学、天文、植物学、地质矿物学和化学。从20岁开始,他坚持每天作气象观测,假期还跟随地质学家格塔尔到各地作地质考察旅行。他最初发表的关于石膏组成和凝固的论文就是在地质调查之中写成的,1765年,法国科学院以重奖征集一种使路灯既明亮又经济的设计方案,22岁的拉瓦锡勇敢地参加了竞赛。他的设计虽然未获奖金,但被评为优秀方案,荣获国王颁发的金质奖章,这项活动给崭露头角的拉瓦锡以很大的鼓舞、使他更热情地投入科学研究的事业中、同时他的科研才华也开始引起了科学界的注目。因为拉瓦锡接连不断地取得了一项项科研成果,也因为他具备了无需忧虑生活来源的优越科研条件, 1768年他被任命为法国皇家科学院的副会员, 1778年成为有表决权的18名正式会员之一。1785年他担任了科学院的秘书长,实际上成为科学院的负责人。 拉瓦锡成为科学院的成员后,科学研究愈成为他生活的重要内容。从1778年起,他逐个地取得了化学研究上的重大突破。步入化学家的行列。他才华洋溢,精力充沛,逐渐成为科学界乃至政界的一位新星。 1768年,拉瓦锡选择的一个研究课题是验证水能否变成土。在当时,许多人都相信水能变成土。亚里士多德的“四元素说”中就有水土互变的提法, 17世纪比利时化学家海尔蒙特曾以柳树的实验(海尔蒙特将一柳村茁栽人一预上经烘干称重的上盆中,经常淋水。5年后,柳树长成大树了。泥上经烘于,重量并没有减少。于是他认为柳树长大所增加的重重,只能来源于水,水能转变为土,并为树所吸收。)来支持这一观点。人们也时常发现在容器中煮沸水,时间长了总会有沉淀物生成。拉瓦锡对这一观点表示怀疑,为此他设计了一个验证实验。他采用一种欧洲炼金术中使用过的很特别的蒸馏器。这种蒸馏器能使蒸馏物被反复蒸馏。他将蒸馏器称重,然后加入一定重量的经3次蒸馏后的蒸馏水。密封后点火加热,保持微热,同时进行观察。二周过去了,水还是清的。第三 周未开始出现很小一点固体,随后慢慢变大,第八周固体因增长而沉淀下来。就这样连续加热了101天,蒸馏器中的确产生了固体沉淀物,冷却后,他首先称了总重量,发现总重量与加热前相比没有变化。他又分别对水、沉淀物、蒸馏器进行称量,结果是水的重量没变,沉淀物的重量恰好等于蒸馏器所减少的重量。据此拉瓦锡著写论文驳斥了水转比为土的谬说,瑞典化学家舍勒也对这沉淀物进行分析,证明它的确来自玻璃蒸馏器本身。 1772年9月,拉瓦锡开始对燃烧现象进行研究。在这以前,波义耳曾对几种金属进行过煅烧实验,他认为金属在般烧后的增重是因为存在火微粒,在慑烧中,火微粒穿过器壁而与金属结合。 1702年,德国化学家斯塔尔也进行了类似的实验。他认为金属在锻烧中放出了燃素,即: 金属+燃素——>金属灰 斯塔尔将有关燃素的观点系统化,并以此来解释当时已知的化学现象。由于燃素说的解释较过去的合理,很快被化学家所接受,成为18世纪占统治地位的化学理论。尽管一些实验研究的进展已披露了燃素说与实验事实的矛盾,但多数化学家还是设法调和这一矛盾,以维护燃素说。拉瓦锡正是在研究了化学史的概况和前辈化学家的工作之后,发现了这一矛盾,并决心解决这一矛盾。 首先他对磷、硫等易燃物的燃烧进行观察和测定,他发现磷、硫在燃烧中增重是由于吸收了空气。于是他想到,金属在般烧中增重是否属于同一原因?1774年,他重做了波义耳关于煅烧金属的实验。他将已知重量的锡放入曲颈瓶中,密封后称其总重量。然后经过充分加热使锡灰化。待冷却后,称其总重量,确认其总重量没有变化。尔后在曲颈瓶上穿一小孔,发现瓶外空气带着响声冲进瓶内,再称其总重量和金属灰的重量,发现总重量增加的值恰好等于锡变成锡灰后的增重。拉瓦锡又对铅、铁等金属进行了同样的锻烧实验,得到相同的结论。由此拉瓦锡认为燃烧金属的增重是金属与空气的一部分相结合的结果,否定了波义耳的火微粒之说,对燃素说也提出了质疑。那未,与金属相结合的空气成分又是什么?当时人们还不了解空气具有两种以上组分,拉瓦锡也无从推断。1774年10月,英国化学家普利斯特列访问巴黎。在拉瓦锡举行的欢邀宴会上,普利斯特列告诉拉瓦锡,在3个月前,他曾在加热水银灰的实验中发现一种具有显著助燃作用的气体。这信息给拉瓦锡以启示,他立即着手汞灰的合成和分解。实验事实使拉瓦锡确信,般烧中与金属相结合的决不是火微粒或燃素,可能是最纯净的空气。1775年末,普利斯特列发表了关于氧元素(他命名为脱燃素空气)的论文后,拉瓦锡恍然大悟,原来这种特殊物质是一种新的气体元素。随后,他对这种新的气体元素的往质进行了认真的考察,确认这种元素除了助燃、助呼吸外.还能与许多非金属物质结合生成各种酸,为此他把这种元素命名为酸素,现在氧元素的化学符号0就是来源于希腊文酸素: oxygene。对氧气作系统研究后,拉瓦锡明确地指出:空气本身不是元素,而是混和物,它主要由氧气和氮气组成。1778年他进而提出,燃烧过程在任何情况下,都是可燃物质与氧的化合,可燃物质在燃烧过程中吸收了氧而增重。所谓的燃素实际上是不存在的。拉瓦锡关于燃烧的氧化学说终于使人们认清了燃烧的本质,并从此取代了燃素学说,统一地解释了许多化学反应的实验事实,为化学发展奠定了重要的基础。 长期以来,水也被看作是一种元素。在氧元素被确认后的1781年,英国化学家卡文迪许在氢气与普通空气或氧气的混和气中通电、发生火花时,会有水珠的生成,这一实验证明水是一种化合物。但是由于卡文迪许仍旧信仰燃素说,所以对这一实验结果不能作出清晰的解释。卡文迪许的助手布拉格登于1783年6月访问巴黎时,将这一实验告诉了拉瓦锡。拉瓦锡立即进行了跟踪实验, 不仅合成了水,同时还将水分解为氧气和氢气,再次确认了水的组成,并且用氧化理论给以准确的说明。 运用氧化理论,拉瓦锡弄清了碳酸气就是碳与氧元素的化合物。他又根据酒精一类有机化合物在燃烧中大都生成碳酸气和水的事实,建立了有机化合物的分析法,将有机物在一定体积的空气和氧气中燃烧,用苛性碱溶液来吸收其产生的碳酸气,再从残留物中计算出生成的水量,由此确定有机化合物中庆含的碳、氢、氧三种元素的比例数。 根据氧化理论,1777年拉瓦锡发表论文,指出动物呼吸是吸入氧气,呼出碳酸气。他与法国科学家拉普拉斯合作,1782年设计了冰的热量计,测定了一些物质的比热和潜热。同时证明动物的呼吸也属于一种燃烧现象。 拉瓦锡的氧化学说是对燃素说的否定,他关于水的组成、空气的组成等一系列实验成果是对亚里士多德四元素说的批判,为了与新的理论相适应,1785年,拉瓦锡和他的同行戴莫维、贝托雷、佛克罗伊合作编写了《化学命名法》。这本专著强调指出每种物质必须有一固定名称,单质命名尽可能表达出它的特性,化合物的命名尽可能反映出它的组成,据此他们建议对过去被称为金属灰的物质应依据它的组成命名为金属氧化物;酸、碱物质使用它们所含的元素来命名;盐类则用构成它们的酸和碱来命名。这样一来,汞灰应称为氧化汞,矾油应叫作硫酸等等。从而奠定了现代化学术语命名的基础,当今所用的化学术语的大部分都是依据这一命名法而来的。 拉瓦锡的化学研究有一个重要的特点,他总是有意识地把质量不变的规律作为他思维推理的前提。这种质量守恒的思想在他1789年出版的《化学纲要》中,作了清楚的阐述,这是他对近代化学发展的又一突出的贡献。就在《化学纲要》这部名著中,拉瓦锡总结了他化学研究的实践经验,发展了波义耳提出的元素概念,提出元素是化学分析到 达的终点,即在当时用任何化学手段都不能分解的物质可称为元素。据此他还列出了一张包括33种元素的分类表。现在看来,这张表虽然存在一些错误,但是世界公认这是第一张真正的化学元素表。 就在拉瓦锡在科学研究上取得一个又一个的重要进展时,1789年法国爆发了资产阶级的大革命。拉瓦锡虽然主张君主立宪制,但是他还是积极地参与了统一度量衡的改革工作。统一度量衡是法国大革命的重要成果。随着革命的主导权由大资产阶级转移到小资产阶级的代表人物的手中,阶级的对抗更为激烈,包括拉瓦锡在内的60人组成的征税承包商集团成为了革命的对象。所谓征税承包业指由一批商人组成的集团,把法国国王的部分征税承包下来,由商人雇用人员到各地强行征收盐、酒、烟草及其它商品的关税。包税商除了上缴给国王一定税款外。还要从中获得一定的利润。这种征税承包业显然加重了对平民百姓的盘剥,很自然地成为革命中的众矢之的。拉瓦锡的家庭经济状况足以维持其从事科研的生活,但是拉瓦锡妄图发财,几乎在他投身科学研究的同时,于1768年加入了包税商集团。从此赚钱的买卖花费了他不少精力。他万万没有想到,这一问题为他招来了灭顶之灾。1793年,革命政权逮捕了包括拉瓦锡在内的包税商,第二年以超过法定数4%的收入,谋取6一10%的利润的罪行而被处死,一位杰出的科学家正当他事业兴旺时,落得这样一个可悲的结局,当时和后来的许多人都对此深感惋借。 拉瓦锡虽然死了,他对发展近代科学的突出贡献,后人并没有抹煞他的科学思想、科学方法长期以来一直成为人们学习和研究的内容,人们从中获得了不少启迪和教益。综观拉瓦锡的实验研究和理论建树,正如有人评论说:拉瓦锡既没有发现新物质,也没有提出新的实验项目,甚至没有创新或改进实验手段或方法,然而他却在重复前人的实验中,通过严格的合乎逻辑的步骤,阐明了所得结果的正确解释,作出了化学发展上的不朽功绩。成功的原因是多方面的,首先他强调了实验是认识的基础,他的治学座右铭是:“不靠猜想,而要根据事实。”他在研究中一直遵循“没有充分的实验根据,从不推导严格的定律”的原则。这种尊重科学事实的思想使他能把前人所作的一切实验看作只是建议性质的,而不是教条,从而批判地继承了前人的工作成果,敢于进行理论上的革命。 拉瓦锡善于学习,善于进行分析综合、判断推理,提出新的学术思想。对于前人的有关研究,他的学习是很认真的。他能把前人对于同一实验所作的不同解释加以分析比较,从中发现矛盾和问题,为此他选择了一些关键的跟踪实验作为自己研究的突破点,并在实验中,保持清醒头脑。在实验中他除了细致地观察外,还善于捕捉那些化学反应中各种物质变化的相互联系,不被表面现象所迷惑,透过现象深入到本质,从整体上去认识反应的本质,因而显得比别人站得高、看得准。系统严格的定量性是拉瓦锡实验方法的基本特点。他在实验分析中有一个信条:“必须用天平进行精确测定来确定真理。”根据这一信条,拉瓦锡的实验研究都明确地运用了定量方法。以量求质,通过数量的确定推翻了水上相互转化的古老观念,否定了燃素的存在,揭示了氧气的实质和燃烧的本质。他能以考察量的变化来推导化学变化的规律,是因为他相信自然界物质的各种变化中,质量是守恒的。他提出质量守恒定律进一步说明了化学定量方法所依赖的前提。拉瓦锡敢于明确地提出这一原理,除了有实验事实为根据外,他还从“无中不能生有”这一深刻的哲学和“总量等于它的各个分量”的数学公理中获得了启示。第二章 化学平衡第四节 合成氨条件的选择 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)一、合成氨的适宜条件的选择1.合成氨的反应特点①典型的_______反应②正反应是_____热反应③正反应方向是气体体积________的反应根据合成氨化学反应的特点,为了既提高__________又增加____,从化学反应速率和化学平衡原理两个方面着手分析,采取适宜的条件。2.工业上合成氨的适宜条件(1)压强:一般采用的压强为__________。解释:增大压强能加快_______,缩短__________时间,有利于提高反应混合物中____的百分含量,但压强越大,需要的动力就会越大,对材料的强度和设备的制造要求也越高。(2)温度:______℃左右。解释:从化学平衡角度看,降低温度能使平衡____.提高____,但温度过低,反应速率就_____,需要很长的时间才能达到平衡,这在工业上是很不经济的。(3)催化剂:以_____为主的多成分催化剂,又称_____。二、合成氨工业的发展前景1.新型催化剂的研制目的:______________。2.化学模拟生物固氮 关键信息一、1.①可逆②放热③缩小反应速率 氨的产量2. (1)20MPa~50MPa反应速率 达到平衡的氨(2)500右移 氨的产量很低(3)铁 铁触媒二、1.使合成氨反应可在较低的温度下进行 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)1.工业上选择合成物质适宜条件的一般性原则 ①从化学反应速率分析(浓度、温度、压强和催化剂) ②从化学平衡移动分析(浓度、温度、压强和催化剂) ③从原料的利用率分析(增加易得廉价原料,提高难得高价原料的利用率,降低成本) ④从实际生产能力分析(如设备、动力、能源等) 在实际运用时,必须综合分析找出最佳合成条件2.可逆反应到达平衡过程中物质浓度的变化关系。(1)反应物:平衡浓度=起始浓度一转化浓度(2)生成物:平衡浓度=起始浓度+转化浓度(3)各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的化学计量数之比 【例1】有平衡体系:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)(放热反应),工业上为了增加甲醇的产量,应采取的正确措施是 ( )A.高温、高压 B.适宜的温度、高压、催化剂C.低温、低压 D.高温、高压、催化剂【解析】运用化学反应速率和化学平衡分析如下:从反应速率角度分析从化学平衡角度分析综合选择的措施温度高温低温适宜温度压强高压高压高压催化剂使用催化剂无影响使用催化剂答案:B 【点拨】首先分析反应特征,由题给反应式可知:该反应为正反应气体体积缩小的放热反应。为了提高甲醇的产量,即要求使平衡向正反应方向移动,当然在工业上也须考虑反应的速率。 【例2】将1体积A和3体积B混合,在560"C时发生反应:2A(g)+B(g) 2C(g)并达到平衡状态。在相同条件下测得此反应在起始状态和平衡时气体的密度比为9:10,求A的转化率。【解析】 设A的转化体积为x。 2A(g)+B(g) 2C(g) 起始量 1 3 0 转化量x 0.5x x 平衡量1-x 3-0.5x x 在密闭容器中,气体的质量在反应前后是守恒的,故反应前后气体的密度与体积成反比。解得x=0.8,A的转化率: 80%。【点拨】有关化学平衡的计算,通常先找出反应物和生成物的起始量、转化量及平衡量之间的关系,然后列出有关方程求解。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)在合成氨工业中,能用勒夏特列原理来解释的事实是( )A.500℃左右的温度比室温更有利于合成氨的反应B.使用催化剂有利于合成氨的反应C.高压有利于合成氨的反应D.向循环气体中不断补充N2和H2,并将生成的NH3及时地从混合气体中分离出去,这样做有利于合成氨的反应【解析】在合成氨工业中,选择500℃左右的生产温度主要是为了加快化学反应的速率,同时也考虑到催化剂在此温度下活性最大;使用催化剂是为了加快反应速率,不能引起平衡的移动;该反应正方向为气体体积减小的反应,由平衡移动原理知道增大压强可使平衡向正方向移动,有利于氨的合成;增大反应物的浓度、减小生成物的浓度,也可使平衡向正方向移动.答案:C、D2.(综合题)在制硫酸的工业中有以下反应:2SO2+O2 2SO3(正反应为放热反应),该反应是正反应方向气体体积缩小的反应,生产中若增大压强,应有利于提高化学反应速率,也有利于促使平衡向正反应方向移动,提高SO2的转化率.但实际生产是在常压下进行的.下表为不同温度、压强下SO2的转化率,试分析下表中数据,解释实际生产在常压下进行的原因. 0.1 0.5 1 lO 400℃ 99.2 99.6 99.7 99.9 500℃ 93.5 96.9 97.8 99.3 600℃ 73.7 85.8 89.5 96.4【解析】从表中数据可以看出,该反应中SO2的转化率都比较大(特别是400℃、500℃),当温度一定时,增大压强确实可以提高SO℃的转化率,但提高的程度有限,而增大压强对设备、材料及动力、能耗等都有了较高的要求,会提高生产的成本.答案:选择一定温度,常压下二氧化硫的转化率就很高,增大压强时,二氧化硫的转化率增量有限,而增大压强却会使生产成本提高,所以从经济效益的观点出发,实际生产中采用常压为生产条件.3.(创新题)存合成氨过程中,把1体积N2和3体积H2混合后,通过合成塔,若合成塔排出的混合气体中,NH3占12%,则N2的体积分数是多少 (气体体积均在同温同压下测定的)【解析】因塔里排出的混合气中V(N2):V(H2)=1:3,所以,N2的体积分数为:(100%-12%)×=22% 【点拨】勒夏特列原理用于外界条件对化学平衡的影响,此题实际上是要分析各小题中所采取的措施能否引起化学平衡的移动. 【点拨】学习化学是为生产、生活服务的,能用化学知识解决日常生活中遇到的问题。化工生产的条件选择应将多方面因素综合考虑,除了前面提到的涉及化学反应速率和平衡的因素,还应综合考虑经济效益、环境保护等因素. 【点拨】当起始时反应物的物质的量之比与可逆反应方程式中的计量数之比一致时,则反应不论进行到何种程度,反应物的物质的量之比恒定不变。因为,当起始时反应物的物质的量之比等于计量数比时,反应中消耗量必等于计量数比,故平衡时的剩余量也等于计量数之比。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.在实际生产中,反应2SO2+O2 2SO3(g)+Q应选择的适宜条件是 ( )A.高温、高压、催化剂B.低温、高压、催化剂C.高温、低压、催化剂D.适当温度、常压、催化剂2.在一定温度、压强下,反应2NH3 N2+3H2达到平衡,氨的转化率为50%,此时平衡混合气体的密度跟氨未分解时的密度之比约是( ) ·A.1:1 B.2:3 C.3:2 D.2:1 3.合成氨所需的氢气可由炭与水蒸气反应制得,其中有一步反应为CO+H2O(g) CO2+H2(正反应为放热反应),欲提高CO转化率可采用的方法是( )①降低温度 ②增大压强 ③使用催化剂 ④增大CO的浓度⑤增大水蒸气的浓度A.①②③ B.④⑤ C.①⑤ D.⑤ 4.一定温度下,向密闭容器中充人1.0 mol N2和3.0 mol H2,反应达到平衡时,测得NH3的物质的量为0.6 mol.若在该容器中开始时N2的物质的量为2.0 mol,H2为6.0moL,则下列关于平衡时NH3的物质的量的说法中正确的是( )A.若为定容容器,则n(NH3)=1.2 molB.若为定容容器,则n(NH3)>1.2 molC.若为定压容器,则n(NH3)=1.2 molD.若为定压容器,则n(NH3)>1.2 mol5.有关合成氨工业的说法中,正确的是 ( )A.从合成塔出来的混合气体,其中NH3只占15%,所以生产氨的工厂的效率都很低B.由于氨易液化,N2、H2是循环使用,所以总体来说氨的产率很高C.合成氨工业的反应温度控制在500℃左右,目的是使化学平衡向正反应方向移动D.合成氨厂采用的压强是20MPa~50MPa,因在该压强下铁触媒的活性最大6.在373K时把11.5g N2O4气体通人体积为500mL的真空容器中,立即出现红棕色。反应进行到2s时,NO2的含量为0.01mol,进行到60s时达到平衡,此时容器内混合气体的密度是氢气密度的28.75倍, 6.将V1 L的H2和V2 L的N2在一定条件下发生反应。达到平衡后,混合气体总体积为V3L(气体体积均在相同条件下测定),则N2的转化率是_____. 则(1)开始2s内以N2O4表示的反应速率为______;(2)达到平衡时,体系的压强是开始的_____倍;(3)平衡时还有N2O4______mol;(4)平衡后若压缩容器的体积,则达到新平衡时, NO2的浓度将_______。7.合成氨工业中,原料气(N2、H2及少量CO的混合气体)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜(I)溶液来吸收原料气中的CO,其反应:[Cu(NH3)2·Ac]+ CO+NH3 [Cu(NH3)2]Ac·CO是放热反应,请回答下列问题:(1)必须除去原料气中CO的原因是_____;(2)醋酸二氨合铜(I)吸收CO的生产适宜条件是_________;(3)吸收CO的醋酸铜氨溶液经过适当处理又可以再生,恢复其吸收CO的能力,以供循环使用。醋酸铜氨液再生的生产适宜条件是_______。B级(能力提高)1.在某合成氨厂的合成氨反应中,测得合成塔入口处气体N2、H2、NH3的体积比为6:18:l,出口处气体N2、H2、NH3体积比为9:27:8,则氮气的转化率为( )A.75% B.50% C.25% D.20%2.下面是合成氨的简要流程示意图: 沿x路线回去的物质是下列中的______(填序号) ①N2 ②H2 ③NH3 ④催化剂3.总压强为3×107Pa时,氮氢混合气体(体积比为1:3)通过合成塔,反应达平衡后,压强降为2.5×107pa,则平衡时混合气体中氨的体积分数为_____.4.在一定温度下,将100 mL氮氢混合气体充人恒压密闭容器中进行反应,达到平衡时维持温度不变,测得混合气体的密度是反应前气体密度的1.25倍,则达到平衡时氨气的体积百分含量为_____.5.一定温度下,在密闭容器里可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g).达平衡时,N2的转化率为20%,H2的转化率为50%,则平衡时体系的压强为反应前的______.7.将对H2相对密度为3.6的氮气和氢气组成的混合气体0.5mol,通人一密闭的恒容容器中。一定条件下发生反应,t时刻测得容器内压强比反应前小24%。求(1)反应前混合气中N2和H2的质量比;(2)t时刻混合气中氨的体积分数;(3)t时刻N2、H2的转化率。同步达标答案A级1.D 2.A 3.C 4.B C 5.B 6.(1)0.005mol/(L s) (2)1.6 (3)0.05 (4)增大 7.(1)防止催化剂中毒 (2)加压、降温 (3)减压、升温B级1.C 2.①②③ 3.20% 4.25% 5.82.0% 6. 7.(1)7:2(2)31.6%(3)60% 45% 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(2001年天津)将1体积N2和4体积H2放入密闭容器中,测得压强为3.03×105Pa,达平衡后测得含NH3为12%,试求:(1)平衡时N2和H2占平衡混合气体的体积百分比;(2)到达平衡时的压强。【解析】设到达平衡时生成NH3的物质的量为x N2 + 3H2 2NH3起始 1mol 4 mol O 转化 x平衡 1mol- 4 mol- xx=O.536 mol平衡时的总物质的量为:N2的百分含量H2的百分含量1-16.4%-12%=71.6%平衡混合气体压强为P平=2.71×105Pa答案:(1)平衡时N2占16.4%,H2占7l.6%(2)平衡时压强为2.7l×l05Pa。2.(1996年上海)将等物质的量的A、B、C、D四种物质混合,发生如下反应:aA+bB cC(固)+dD当反应进行一定时间后,测得A减少了n摩,B增加了摩,C增加了摩,D增加了n摩,此时达到化学平衡: (1)该化学方程式中各物质的系数为:a= 、b= 、c= 、d= ;(2)若只改变压强,反应速度发生变化,但平衡不发生移动,该反应中各物质的聚集状态:A 、B 、D ;(3)若只升高温度,反应一段时间后,测知四种物质其物质的量又达到相等,则该反应为 反应(填"放热"或"吸热").【解析】(1)由可逆反应: aA+ bB;==cC + dD 起初 m m m m 反应 n n因参加反应的物质的量等于其物质方程式中的化学计量数之比,所以得: a:b:c:d=n: ::n=2:1:3:2即得:a=2,b=1,c=3,d=2(2)改变压强,反应速率发生变化,说明反应体系中有气态物质;而平衡不移动说明反应前后气态物质的体积相同,即当A为气体,B为固或液,C为固体(题设条件),D为气体时合理。(3)升温后四种物质的物质的量又达到相等,说明平衡逆向移动,即升温平衡逆向移动,而由勒沙特列原理知升温平衡向吸热方向移动,即逆反应方向吸热,中学教材同步标准学案 高二化学第五章 烃第一节 甲烷 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)一、有机物1.有机物概述(1)有机物指的是含__元素的化合物。其组成元素除碳外,通常还含有____等元素。(2)________________简称为有机化学。(3)有机物的结构特点:有机物分子中,碳原子间能以___________结合形成长的碳链或碳环,即使是分子式相同的有机物也会因同分异构而导致种类不同。(4)有机物种类繁多的原因:______________ 2.有机物与无机物的比较特点与性质 有机物 无机物种类多少 溶解性耐热性可燃性是否电解质 化学键 晶体类型 化学反应二、烃烃的定义是______烃又叫_______。 三、甲烷1.甲烷的分子结构甲烷的电子式是____结构式是____其分子在空间是____结构。2.物理性质:___________________3.甲烷的存在:__________________4.甲烷的化学性质:甲烷通常比较稳定,如与____、____、____一般不反应,但甲烷与氯气在光照条件下可发生_____反应。①氧化反应:②什么是取代反应?思考:能否用甲烷和氯气1:1(体积比)混合来制取纯净的一氯甲烷 写出甲烷与氯气反应的化学方程式:思考:怎样证明甲烷是正四面体结构 ③分解反应: 关键信息一、1.(1)碳 氢、氧、氮、硫、卤素、磷(2)研究有机物的化学(3)共价键(单键、双键、三键等)2.碳原子呈四价,能与碳原子或其它原子形成长的碳链。2.很多 比有机物少多数不溶于水而易溶于有机溶剂 多数可溶于水而难溶于有机溶剂 多数熔点较低.不耐热,受热易分解 多数熔点较高、耐热.受热难分解多数易燃烧 多数难燃烧多数为非电解质,不电离 多数是电解质,水溶液或熔化时能导电多数为极性键或非极性键 数为离子键或共价键多数为分子晶体 多数为离子晶体复杂、缓慢、副反应多.一般用“→” 简单、速率快、副反应少。一般用“=”二、仅含碳氢两种元素的有机物碳氢化合物三、1. 正四面体2.无色、无味、比空气轻、极难溶于水的气体,3.甲烷是天然气和沼气的主要成分。4.氧气 强酸 强碱取代①②有机物分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应不能CH2Cl2只有一种结构③ 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)1.为什么有机物的种类繁多 每个C原子的最外层有4个电子.(1)每个碳原子与其他4个原子形成4个共价键.(2)碳原子与碳原子之间也能形成共价键,不仅可以形成单键,还可以形成双键或叁键.(3)多个碳原子还可以形成碳链,也可以形成碳环. 2.如果点燃甲烷跟氧气或空气的混合物,它就立即发生爆炸。(甲烷在空气里的爆炸极限是含甲烷5%~15%)因此,在煤矿的矿井里,必须采取安全措施,如通风、严禁烟火等,以防止甲烷跟空气混合物的瓦斯爆炸事故。3.甲烷的组成和结构甲烷的结构式是甲烷为正四面体结构,键角为109 28`。4.甲烷与氯气的反应在光照条件下,甲烷与氯气可以发生如下的反应有机产物有四种,无机产物有一种。每取代一个氢原子需要一个氯气分子。 5.取代反应与置换反应的区别:取代反应是烷烃的特征反应之一,是只有有机物才能发生的反应,与无机化学中的置换反应有本质区别(见下表)。 取代反应 置换反应可与单质或化合物发生取代.生成物中不一定有单质反应物和生成物中一定有单质反应中无电子得失反应中有电子得失一般是分子之间的反应,受条件的影响很多是进行不完全的,速率慢一般是在溶液中,离子参加反应一般是能进行完全的,速率快 【例1】甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构,而不是正方形的平面结构,理由是( )A.CH3Cl不存在同分异构体 B.CH2Cl2不存在同分异构体C.CHCl3不存在同分异构体 D.CCl4是非极性分子【解析】如果甲烷是正方形的平面结构,则CH2Cl2分子里的五个原子必在同一平面上,应有两种同分异构体:CH2Cl2实际上没有同分异构体(反证法),说明甲烷为正四面体结构,所以应选B。【点拨】在碳的化合物或单质中,如果是正四面体型结构,则碳在中心位置,与碳相连的四个原子必为相同原子,若不是连有四个相同原子,则一定不为正四面体构型。另外是四面体构型的还有白磷(空心正四面体) 【例2】若要使0.5 mol甲烷完全和氯气发生取代反应,并生成相同物质的量的四种取代物,则需要氯气的物质的量为( )A.2.5 mol B.2 mol C.1.25 mol D.O.5 mol【解析】每种取代物的物质的量为,根据取代反应特点,甲烷分子中每1个氢原子发生取代时均耗1个氯气分子,则需要氯气的物质的量为 0.125 mol×(1+2+3+4)=1.25 mol。答案:C。【点拨】将0.5 mol甲烷分为四等份。甲烷分子中每1个氢原子发生取代时均耗1个氯气分子。 【例3】用一支试管分别做甲烷、氧气混合点燃实验,实验中响声最大的是下面哪一种体积比的混合物( )A.1:1 B.1:2 C.1:3 D.3:1【解析】因为一支试管的体积是固定的,甲烷与氧气恰好完全反应的混合方式,即按方程式比例CH4+2O2→CO2+2H2O进行反应时释放的能量是最大的。如果不按1:2的比例就有两种情况:①v(CH4): v(O2)>1:2,即CH4过量;②v CH4):v (O2)<1;2,即O2过量。无论哪种情况,反应放出的热量都要小于v (CH4):v (O2)= 1:2时反应放出的热量。放出的热量少,爆炸力就小,实验中的响声就小;放出的垫量多,爆炸力就大,实验响声就大。欲使实验响声最大,应使 v (CH4):v (O2)= 1:2。答案:B。【点拨】使混合物充分反应的条件是:反应物的配比与反应的化学方程式的化学计量数相同。 【例4】把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充人大试管中,将此试管倒立在盛Na2SiO3溶液的水槽里,放在光亮处。片刻后发现试管中气体颜色_______,试管中的液面________,试管壁上有_______出现,水槽中还观察到_________。【解析】CH4和C12光照生成CH3Cl、CH2C12、CHCl3、CCl4、HCl等物质,随着反应进行,Cl2不断消耗,黄绿色逐渐消失。又由于生成的CH2C12、CHCl3、CCl4常温下均为无色液体,C12易溶于有机溶剂,使试管壁上有黄色油滴。因生成的HCl易溶于水,反应后试管内气体压强减小,水位在试管内上升。HCl溶于水后,与 Na2SiO3反应生成白色沉淀。答案:变浅上升黄色油滴白色沉淀【点拨】掌握甲烷与氯气反应的条件及各种生成物的性质是解答本题的关键。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)将O2、CH4、Na2O2置于密闭容器中,在250℃的温度下用电火花引发化学反应。反应停止源使容器内恢复至250℃的温度,容器内的气压为零。由此得出的结论正确的是( ) A.原 O2、CH4、Na2O2物质的量之比为1:2:6,反应后容器内生成的固体是Na2CO3和NaHCO3 B.原 O2、CH4、Na2O2物质的量之比为2:1:4,反应后容器内生成的固体是Na2CO3和NaOHC.原 O2、CH4、Na2O2物质的量之比为1:2:6,反应后容器内生成的固体是Na2CO3和NaOHD.原 O2、CH4、Na2O2物质的量之比为2:1:4,反应后容器内生成的固体是NaHCO3和NaOH【解析】题中涉及的化学反应为:反应停止后的容器内温度仍为250℃、气压为零,说明容器内无气体存在,也不可能有 NaHCO32.(综合题)将一支试管中盛满CH4和Cl2的混合气体,倒置于盛有饱和食盐水的水槽里,在漫射光照射下,片刻后发现试管中的气体颜色____,试管中的液面___,试管上有___出现,水槽中有____析出。【解析】CH4和Cl2在光照条件下会逐步发生取代反应。由于Cl2参与反应,所以Cl2的量逐渐减少,黄绿色逐渐变浅,而生成的HCl易溶于水,造成试管中气体体积减少,水位会上升,同时使水槽中c(Cl-)增大,有NaCl晶体析出。生成的四种有机物中CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下为无色液体,可作有机溶剂,Cl2易溶于有机溶剂,因此试管壁上有黄色油滴出现。答案:变浅;上升;黄色油状液滴;晶体。3.(创新题)甲烷在一定高温下可分解为乙炔(C2H2)和氢气,则该混合气的密度是相同条件下氢气密度的 ( )。 A.2倍 B.4倍 C.8倍 D.16倍【解析】甲烷分解产生乙炔和氢气的方程式为:2CH4→C2H2+3H2,1 nlol甲烷分解产生2 mol气体。相同条件下气体的密度之比等于其相对分子质量之比。甲烷的相对分子质量是16,则分解后混合气体的平均相对分子质量为8,是氢气相对分子质量的4倍。答案:B 【点拨】注意审题,此题中“容器内的气压为零”非常关键。从量的角度来看,化学方程式之间可以进行加减处理。 【点拨】此题从实验角度考查了甲烷的取代反应。培养学生理解运用知识能力和实验现象的观察能力。 【点拨】要准确把握相对密度含义,同时明白反应转化关系,根据平均相对分子质量含义不难求出答案。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.在光照条件下,将等物质的量的甲烷和氯气混合充分反应后,得到产物物质的量最大的是( )A.CH3Cl B.CHCl3 C.CCl4 D.HCl2.下列四种物质:①CO2 ②CHCl3 ③甲烷④CCl4其结构具有正四面体构型的是( )A.①②③ B.③④ C.②③ D.①②③④3.空气中含甲烷5%~15%(体积分数)点燃就会发生爆炸,发生爆炸最强烈时,甲烷在空气中所占的体积分数是 ( )A.5% B.9.5% C.10% D.15%4.一定量的CH4燃烧后得到的产物是CO、CO2、H2O(g),此混合物的质量为49.6 g,当其缓缓通过足量的无水CaCl2时气体质量减少25.2 g,则混合气中CO的质量为 ( )A.24.4 g B.13.2 g C.12.5 g D.11.2 g5.如图,某气体X可能由H2、CO、CH4中的一种或几种组成,将X气体燃烧,把燃烧后生成的气体通过A、B两个洗气瓶。试回答下列问题:(1)若A洗气瓶的质量增加,B洗气瓶的质量不变,则气体x是______。 (2)若A洗气瓶的质量不变, B洗气瓶的质量增加,则气体X是_______。(3)若A、B两个洗气瓶的质量都增加,则气体X可能是____________。6.下列物质属于有机物的是( )。A.甲烷 B.二氧化碳 C.尿素 D.碳酸钠7.迄今为止,以下各族元素中生成化合物的种类最多的是( )。A.ⅡA族 B.ⅢA族 C.ⅣA族 D.ⅥA族B级(能力提高)1.下列说法中正确的是( )。A.有机物都是从有机体中分离出来的物质B.有机物都是共价化合物C.有机物不一定都不溶于水D.有机物不具备无机物的性质2.1mol甲烷和氯气在光照下反应生成相同物质的量的4种取代产物,则消耗氯气的物质的量是( )。A.5mol B.2.5mol C.2mol D.1mo13.在常温常压下,取下列四种气态烃各1mo1分别在足量的氧气中燃烧,消耗氧气最多的是( )。A.CH4 B.C2H6 C.C3H6 D.C3H84.下列反应不属于取代反应的是( )。5.下列气体在氧气中充分燃烧后,其产物既可使无水硫酸铜变蓝,又可使石灰水变浑浊的是 ( ) A.H2S B.CH4 C.H2 D.CO第28届国际地质大会提供的资料显示,海底有大量的天然气水合物,可满足人类 1000年的能源需要。天然气水合物是一种晶体,晶体中平均每46个水分子构建成8个笼,每个笼可容纳五个CH4分子或1个游离H2O分子。根据上述信息,完成第6、7题:6.下列关于天然气水合物中两种分子极性的描述正确的是( )A.两种都是极性分子 B.两种都是非极性分子C.CH4是极性分子,H2O是非极性分子D.H2O是极性分子,CH4是非极性分子7.若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子,另外2个笼被游离H2O分子填充,则天然气水合物的平均组成可表示为( )A.CH4·14H2O B.CH4·8H2O C.CH4·(23/3)H2O D.CH4·6H2O同步达标答案A级1.D 2.B 3.B 4. D 5.(1)H2 (2)CO (3)CH4或下列组合:H2、CO;H2、CH4;CO、CH4;H2、CO、CH4。 6.A C 7.CB级1. C 2.B 3.D 4.A 5.B 6.D 7.B 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(2003年上海)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H2 mol。(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COH2N2O2体积(L)2560152.5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 【解析】(1)133.9(2)3m3<V<4m3(3)设H2O为Xmol,O2为Ymol则: X=10 Y=7.5VO2/VH3=(7.5+2.5)/15=2/3(4)设富氧空气中O2的体积分数为a,反应用去的H2O(g)与富氧空气的体积分别为X、Y。(3X+4aY)/[(1-a)Y]=3/1 X/Y=1-7/3a2.(2000年上海)有效地利用现有能源和开发新能源已受到各国的普遍重视。 (1)可用改进汽油组成的办法来改善汽油的燃烧性能。例如,加入 CH3OC(CH3)3来生产“无铅汽油”。 CH3OC(CH3)3分子中必存在的原子间连接形式有______(填写编号,多选倒扣)。(2)天然气的燃烧产物无毒、热值高、管道输送方便,将成为我国西部开发的重点之一。天然气常和石油伴生,其主要的成分是______。能说明它是正四面体而非正方形平面结构的理由是________(填写编号,多选倒扣)。①其一氯取代物不存在同分异构体②其二氯取代物不存在同分异构体③它是非极性分子④它的键长和键角都相等(3)1980年我国首次制成一辆燃氢汽车,乘员12人,以50 km/h行驶了40 km。为了有效发展民用氢能源,首先必须制得廉价的氢气,下列可供开发又较经济的制氢方法是______(填写编号,多选倒扣)。①电解水 ②锌和稀硫酸反应 ③光解海水其次,制得纯氢气后还需要解决的问题是______(写出其中一个)。【解析】 (1)根据结构简式,可写成结构式为具有③的结构形式。(2)天然气中的主要成分是CH4。证明CH4是立体结构不是平面结构的证据是其二氯代物不存在同分异构体。如果是平面结构,两个氯原子可能在相邻位置,也可能在相对位置,而立体结构中,两个氯原子必然在相邻位置上。(3)制取廉价的氢气时,使用的能量一定要廉价,则应是太阳能。而选项①中耗去大量的电能,②中耗去大量的锌和稀硫酸,不能达到廉价的目的。在实际使用时,由于氢气难以液化,就存在如何贮存、如何输送到交通工具,还有如何保证安全生产(因为氢气易燃、易爆)等问题。 【点拨】本题是一道信息题,提取题中有用信息,根据方程式计算。【点拨】本题起点高,落点低。以能源为先导,实则考查有机物的基础知识。 趣味阅读甲烷水合物深海新能源作为替代石油的新能源,甲烷在高压低温的深海海底等地方形成的果汁饮料状物质“甲烷水合物”(又称“可燃冰”)引起了人们的关注。“可燃冰”外观为无色透明冰状晶体,是一种气体水合物,由水分子和甲烷组成,在海底深处接近零摄氏度的低温条件下稳定存在,融化后变成甲烷气体和水。最近研究人员在日本近海也发现了甲烷水合物的储藏地点,并推测那里的甲烷水合物储量为7.4万亿立方米,相当于日本国内100多年的天然气消费量。日本、美国、德国和加拿大政府着眼于商业化生产,已经开始进行开采试验。天然气方面的有关人士早在上个世纪30年代就已经知道甲烷水合物的存在。60年代有人发现西伯利亚的永久冻土下有大规模的甲烷水合物层。以此为契机。利用人工地震波的地质调查正式开始,南北极圈韵永久冻土和日本近海、加勒比海沿岸等大陆沿岸海底的甲烷水合物也相继被拳现。甲烷是细菌分解有机物和原油热解时产生的,燃烧时释放的二氧化碳只有石油等燃料的一半左右,因此甲烷水合物作为防止地球变暖的替代能源引起了关注。资源匮乏的日本也积极致力于甲烷水合物的开发利用,政府从1996年度开始责成资源厅等有关部门展开调查,科学家们已经开始着手研究采集技术,希望能在15年内让沿海储量丰富的甲烷水合物供应本国的能源需求。但现在还缺乏行之有效的开采技术。如果不能保持高压、低温的状态,甲烷水合物在运往海面的途中会迅速融化。甲烷水合物开发研究委员会成员、东京大学教授松本良说:“水深500米的海底气温约为5摄氏度,1000米的海底约为2摄氏度,甲烷水合物在这个温度范围也能保持稳定状态,但在海面的气压状况下,气温必须降至零下80摄氏度。”要保持高压低温的条件将甲烷水合物以固体的形态运到海面需要巨额成本,去除混入甲烷水合物中的泥土和岩石也需要工夫。因此,将甲烷水合物气化后开采被视为有效的方法,要作为一种资源安全利用甲烷水合物,必须对地质、气象进行综合研究。除了日本,世界其他国家也已经开始考虑开采甲烷水合物。美国地质勘探局估计,美国的甲烷水合物藏量约为9600万亿立方米,是美国传统天然气藏量的200倍。面对如此丰富的藏量,美国国会已经拨出数千万美元研究如何开采这种能源。但美国的研究是实践、理论并重,因为他们希望在未来星际旅行时,开采其他星球上的甲烷水合物用做飞船能源。甲烷水合物究竟是怎样形成的呢 (1)天然气水合物的形成与储藏甲烷水合物,是笼型水合物,属于主客体化合物。水分子间以氢键相互吸引构成笼子,作为主体,甲烷作为客体居于笼中,以范德华力与水分子相互吸引而形成笼型水合物。笼子的空间与气体分子的大小必须匹配,才能形成稳定的笼型水合物。除甲烷外。m、J(r、Q、№、乙烷、丙烷、氟氯烃和硫化物等都可作为客体形成笼型水合物。应用x射线晶体衍射等技术已确定不同大小笼型水合物的结构,有的呈五角十二面体。有的呈五角六角十六面体等(如图5—4)。甲烷水合物形成的条件为:①温度不能太高。海底的温度是2℃至4℃,适合甲烷水合物的形成,高于20℃就分解。②压力要足够大。在0℃时,只需要3 MPa就可形成甲烷水合物。海深每增加10 m,压力就增大0.1MPa,因此海深300 m就可达到3 lVPa,越深压力越大,甲烷水合物就越稳定。估计海深300 m至2000m应有甲烷水合物存在。③要有甲烷气源。一般认为,海底古生物尸体的沉积物,被细菌分解会产生甲烷;还有人认为,石油和天然气是在地球深处(地幔)产生并不断进入地壳的;海底岩层是多孔状介质。在上述三个条件具备的情况下,可在介质的空隙中生成甲烷水合物。甲烷分子被若干个水分子形成的笼型结构接纳,生成甲烷笼型水合物。分散在海底岩层的空隙中。在常温常压下,甲烷水合物即分解为甲烷和水。1 m3的“可燃冰”可释放大约164矗的甲烷,所以,“可燃冰”可看作高度压缩的天然气。最有可能形成甲烷水合物的区域是:(1)高纬度的冻土层。如美国的阿拉斯加、俄罗斯的西伯利亚都已有发现,而且俄国已开采近20年。(2)海底大陆架斜坡。如美国和日本的近海海域,加勒比海沿岸及我国南海和东海海底均有储藏,估计我国黄海海域和青藏高原的冻土带也有储藏。估计全世界甲烷水合物的储量达1.87×10"m3(按甲烷计),是目前煤、石油和天然气储量的二倍,其中,海底的甲烷水合物储量占99%。(2)如何开采甲烷水合物天然气是洁净能源,燃烧后不产生二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等污染物。甲烷水合物是继化石燃料之后的潜在能源。由于甲烷水合物是分散分布在岩石的孔隙中,难以开采。如果开采不当,甲烷气体逸入大气,将会使地球温室效应大大增强,造成灾难。甲烷在大气中占0.5%,但它造成的温室效应却是00±温室效应的20倍。目前提出开采的设想有:(1)热解法;(2)降压法;(3)置换法。因00l比甲烷易形成水合物,如将液态 a(),送入海底,就可置换出笼型水合物中的甲烷。不管用哪种方法开采,都必须保证甲烷水合物中的甲烷不逸散到大气中,否则将引起灾难性后果。目前。世界各国科学家和我国科学家都在加紧研究这一技术课题。第二节 烷烃 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)1.烷烃(1)烷烃又叫 ______,其结构特点是碳原子间都以______,碳原子剩余的价键全部跟__________。烷烃的通式是 ____。(2)随着碳原子数的增多,烷烃的状态、熔沸点和相对密度呈现规律性变化;状态由___到___到____;熔沸点由___到___;相对密度由___到____,但都小于____。(3)烷烃的化学性质一般______。在通常状况下,跟___都不发生反应,也难与其他物质化合,但在特定条件下也能发生下列反应:_______________2.同系物(1)定义___________(2)两化合物互为同系物的必备条件有三:①同___同___;②____相似;③组成相差一个或多个_____原子团。同时满足这三个条件的化合物才是同系物关系。(3)同系物规律: .①同系物随着碳原子数的增加,相对分子质量逐渐___,分子间作用力逐渐_____,熔、沸点逐渐_____。②同系物之间的化学性质一般____。(4)随着碳数增多,烷烃的含碳量____(填“变大“变小”或“不变”)3.同分异构体 (1) 化合物具有相同的_____,但具有不同的_____的现象叫做同分异构现象。具有同分异构现象的_____互称为同分异构体。(2)两化合物互为同分异构体的必备条件有二:①两者的分子式_____,而不是____相同;②两者的结构___ (如碳链的连接方式不同,官能团的位置不同、有机物的类别不同等)。(3)同系物与同分异构体的化较(见下表)比较内容 同系物 同分异构体分子式结构性质 示例 写出戊烷各种同分异构体的结构简式_____写出丙基的两种结构简式__________4. 烷烃的同分异构体的书写规律可概括为______5.烷烃系统命名法的命名有_____步。(1) _____(2)_________(3)________(4)________ 关键信息1.饱和链烃 碳碳单键结合成链状氢原子相结合而达饱和CnH2n+2(2)气 液 固 低 高小 大 水(3)比较稳定 酸、碱及氧化剂①取代反应(光照条件下); ②氧化反应(点燃); ③分解反应。烷烃燃烧通式为:2.(1)结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称同系物。(2)通式、类别 结构 CH2(3)增大 增大 升高相似(4)变大3.(1)分子式 结构有机物(2)应相同 相对分子质量 不同 (3) 不同 相同 相似 相似或不同. 相似 相似或不同5.选主链(最长碳链),称某烷;定碳位(最小定位),定支链;定取代基,写在前;不同基,简到繁,相同基,合并算。 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)1.烷烃的通式烷烃的通式为CnH2n+2(n≥1,整数),此公式可由下列方法得到;(1)观察法由烷烃的分子式CH4、C2H6、C3H8、C4H10……不难看出,相邻的两种烷烃在分子组成上都相差一个‘CH2”原子团,这样烷烃的分子组成为nCH2+ H2。(2)递推法因为碳是4价的,一个碳原子应连接四个氢原子,增加一个碳原子时,原碳上去掉一个氢原子,后来增加的这个碳原子上只有再接三个氢原子,这样相当于增加一个碳原子时就相应地增加2个氢原子,故含n个碳原子的烷烃相当于在甲烷分子中增加了(n-1)个碳原子,相应增加2(n-1)个氢原子。(3)数列法中学数学中有关于等差数列的问题,仔细观察烷烃分子式CH4、C2H6、C3H8、C4H10……可知,这是一个等差数列,其首项为CH4,公差为CH2。利用等差数列的通项公式求得。上述求解通式的方法不仅适用于烷烃,对其他烃及其衍生物通式的求解都有帮助。另外,其他烃及其衍生物的通式也可直接由烷烃通式推得。2.同分异构是历年高考化学命题的热点,有关题型主要有:同分异构体的书写、同分异构体数目的推断、同分异构现象的判断。对于烷烃同分异构体的书写,要注意遵循如下原则:①主链由长到短;②支链由整到散;③(支链)位置由心到边;④碳(原子)均满足四键;⑤不要重复多算。4.烃基烃失去一个或几个氢原子后所剩余的原子团叫做烃基。烷烃分子失去氢原子后剩余的原子团叫做烷基。烷烃分子失去1个氢原子后剩余的原子团叫做一价烷基。如甲基CH3—、乙基CH3CH2—、5.烷烃的系统命名法(1)选主链 按最长的碳链作主链称为“某烷”。(2)主链上碳原子的编号从离支链较近的一端开始,用l,2,3…给主链上的碳原子编号。(3)把支链作为取代基将烃基的名称写在“某烷”的前面,并用1,2,3…注明它在主链上的位置,在序号后用一短线隔开。(4)若取代基相同时,要合并起来 用二、三……表示相同烃基的个数。(5)若取代基不同时,应把简单的烃基写在前面,复杂的写在后面。(6)如果有两个或更多的支链处在主链两端的对应位置,则采取比较简单的支链优先列出的原则。(7)如果存在几条等长的碳链时,应以含支链数目多的作为主链。 (8)如果主链上碳原子的编号不止一种可能,可得到两种或两种以上不同的编号系列时,则采取最低系列原则。 【例1】分子里碳原子数不超过10的所有烷烃中,一卤代物只有一种的烷烃共有( )A.2种 B.3种 C.4种 D.5种【解析】当一氯代物只有一种时,在烃中各碳原子的性质应相同,1个碳时CH4,2个碳时CH3-CH3,5个碳时新戊烷,8个碳时2,2,3,3-四甲基丁烷。当这些烷烃与1个Cl原子发生取代时,产物都是一种,即共有4种烃。答案:C。【点拨】一卤代物只有一种的烷烃的结构应是高度对称的,甲烷和乙烷的结构是高度对称的,由此推知甲烷和乙烷的氢原子被甲基取代后的烷烃的结构也是高度对称的。 【例2】两种气态烷烃的混合物,在标准状况下其密度为1.16 g·L-1,则关于此混合物组成的说法正确的是( )A.一定有甲烷 B.一定有乙烷C.可能是甲烷和戊烷的混合物 D.可能是乙烷和丙烷的混合物【解析】该混合烃的平均相对分子质量为:1.16×22.4=26。甲烷是相对分子质量最小的烷烃,相对分子质量为16,其他烷烃相对分子质量都大于26,所以组成中一定有甲烷,是甲烷和某气态烷烃的混合物。答案:A【点拨】 (1)若计算出混合烃的平均式量为16至26时,则一定有甲烷; (2)若为气态烃,一般碳原子数在4个以内。 【例3】在常温常压下,取下列四种气态烃各1 mol,分别在足量的氧气中燃烧,消耗氧气最多的是( ) A.CH4 B.C2H6 C.C3H8 D.C4H10【解析】本题若一一写出四种烃完全燃烧的化学方程式,再通过比较确定答案,不仅费时,而且常因配平不准确而导致错选。本题的简捷解法是:抓住烃完全燃烧生成CO2和H2O,每一个C原子要消耗1个O2分子,每4个H原子要消耗一个 O2分子的事实,即C原子数是消耗O2多少的决定因素,故只要按分子式中所含C原子数的多少,即可迅速选出答案。 答案:D【点拨】对等物质的量的烃燃烧的耗氧量的计算,可考虑对1 mol烃(CxHy),耗O2的物质的量为显然用值的大小即可快速确定耗氧量。 【例4】已知丙烷的二氯代物有四种异构体,则其六氯代物的异构体数目有( )A.二种 B.三种 C.四种 D.五种【解析】采用换元法,将氯原子代替氢原子,氢原子代替氯原子,二氯代物有四种异构体,就可得到六氯代物也有四种同分异构体。答案:C。【点拨】解题注意用巧解。 【例5】有的油田开采的石油中溶有一种碳氢化合物——金刚烷,它的分子立体结构如图:(1)由图可知其分子式为_____。(2)它是由______个六元环构成的立体笼状结构,其中有____个碳原子为三个环共有。(3)金刚烷的分子中有_____个“ CH2”结构,有_____个“-CH-”结构,其一氯代物有____种【解析】依据每一个折点为一个C原予,每一个C原于必满足四价的原则可写出分子式为C10H16“-CH2-”结构有6个”,“-CH-”结构有4个,其结构中有4个完全相同的六元环,其中有4个碳原子为3个环所共有,若将结构中的所有碳原子编号,得如图所示,分析图示,不难看出l、3、5、7号碳原子位置相同,2、4、6、8、9、10号碳原予位置相同,因此该物质的一氯代物只有两种。 答案:(1)C10H16 (2)4、4(3)6、4、2【点拨】解题要有空间想象能力。 【例6】 “立方烷”是一种新合成的烃,其分子为正方体结构,其碳架结构如图所示:(1)“立方烷”的分子式为 ______。(2)该立方烷的二氯代物同分异构体的数目是_______。【解析】 (1)立方体为一对称结构,有8个顶点,每个顶点为一个碳原子。这个碳原子和相邻的3个顶点上的碳原予以共价键结合。碳原子有4个价电子,所以每个碳原子还能再和1个氢原子相结合,故立方烷的分子式为C8H8。(2)该烃的二氯代物中两个氯原子可以邻、间位排布:①占据同一边上的两个顶点;②同一平面对角线的两个顶点;③立方体的对角线的两个顶点,所以共有3种同分异构体。答案:(1) C8H8 (2)3【点拨】学习中学化学中的化学键、晶体结构的知识时,要与数学几何构型紧密联系,提高空间想象能力和形象思维能力。 【例7】下列烷烃的名称是否正确 若不正确则改正。(1) 【解析】(1)主链选错,故不正确。应是2,5-二甲基-4-乙基庚烷。 (2)编号错,取代基编号之和应最小,故不正确。应是2,5-二甲基-3-乙基己烷。(3)取代基顺序写错,应由简到繁,故不正确。应是2,4-二甲基-3-乙基己烷。(4)主链选错,故不正确。这类结构简式很容易算错主链碳原子数和写错取代基位置,最好化为较直观的然后命名应是2,3,3,4-四甲基-4-乙基庚烷。【点拨】本题是烷烃命名中几种常见的错误类型,这些类型是:(1)主链选错;(2)主链的碳原子编号错;(3)取代基顺序写错。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)在20℃时,某气态烃与O2混和装入密闭的容器中,点燃爆炸后,又恢复到室温(20℃),此时容器中压强为反应前一半,经NaOH吸收后,容器内为真空,此烃分子式可能是 ( )。A.CH4 B.C2H6 C.C3H8 D.C4H10【解析】依题意,气态烃与O2恰好完全反应。设烃分子式为CxHy,有CxHy+(x+)O2→xCO2+ H2O(l)在同温同压下,反应前后压强之比等于反应前后的物质的量之比为,y=4(x一1) 讨论:①若x=1时,),y=0舍去 ②若x=2时,y=4,C2H4 ③若x=3时,y=8,C3H8答案:CD2.(综合题)下列五种烃:①2一甲基丁烷②2,2-二甲基丙烷③戊烷④丙烷⑤丁烷,按它们的沸点由高到低的顺序排列正确的是( )。 A.①>②>③>④>⑤ B.②>③>⑤>④>① C.③>①>②>⑤>④ D.④>⑤>②>①>③【解析】同类烃碳原子数越多,熔沸点越高;同类烃中碳原子数相同时,支链越多,其熔沸点越低。其沸点顺序排列:戊烷>2-甲基丁烷>2,2-二甲基丙烷。答案:C3.(创新题)在烷烃分子中的基团:中的碳原子分别称为伯、仲、叔、季碳原子。数目分别用n1、 n2、n3、n4表示。例如分子中, n1=6、 n2=1、n3=2、n4=1试根据不同烷烃的组成结构,分析出烷烃(除甲烷外)各原子数的关系。 (1)烷烃分子中氢原子数n0与 n1、 n2、n3、n4之间的关系是 n0=_____ 。 (2)四种碳原子数之间的关系为 n1= ___ (3)若 n2=n3=n4=1,则该分子的结构简式可能为(任写一种)______。 【解析】(1)因为伯、仲、叔、季四种碳原子所连结的氢原子数分别为3、2、1、0,所以烷烃分子中的氢原子数是各种碳原子上氢原子数之和。即n0=3n1+2n2+n3。(2)据烷烃通式H原子数为C原子数的2倍加2,则 n0=3n1+2n2+n3=2(n1+n2+n3+n4)+2,3n1+2n2+n3=2(n1+n2+n3+n4)+2合并.则解出n1=n3+2n4+2;(3)按 n2=n3=n4=1可以写出以下三种结构简式 【点拨】学生易习惯性认定是某烃,结果往往所得答案有所遗漏。解此类题要熟练应用数学中讨论法最好。 【点拨】中学有机化合物熔沸点判断原则:其一,看碳链长短,其二看空间结构是否有利于分子间作用力的增强。所以通过此两点,才能准确判断有机物熔沸点情况。 【点拨】此题给出了新的信息——伯、仲,叔、季四种碳原子。题目的设问也一改过去的思维方式来确定分子中氢原子数与四种碳原子数的关系,从而让学生从新的思维方式来分析问题和解决问题,这是本题的创新之处。首先弄清伯、仲、叔、季四种碳原子以及四种碳原子所连结的碳原子数和氢原子数。然后根据题目中的例子确定并验证烷烃分子中各原子数的关系。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.有关简单的烷烃的叙述:①都是易燃物;②特征反应是取代反应;③相邻两个烷烃在分享组成上相差一个甲基,其中正确的是 ( )。 A.①和③ B.②和③ c.只有① D.①和②2.下列烷烃的沸点是:甲烷-164℃,乙烷89℃,丁烷-1℃,戊烷+36℃,根据上述数据推断,丙烷的沸点可能是( )。 A.低于89℃ B.约为-42℃ C.高于-1℃ D.高于+36℃3.C6H14的各种同分异构体中所含甲基数和它的一氯代物的数目分别是( )。A.2个甲基,能生成4种一氯代物 B.3个甲基,能生成4种一氯代物: C.3个甲基,能生成5种一氯代物 D.4个甲基,能生成4种一氯代物4.下列叙述正确的是( )A.分子式相同,元素各百分含量也相同的物质是同种物质B.通式相同的不同物质一定属于同系物C.分子式相同的不同物质一定是同分异构体D.相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体5.某烃的一种同分异构体只能生成一种一氯代物,该烃的分子式可以是( )A.C3H8 B.C4H10 C.C5H12 D.C6H146.等质量的下列各烃完全燃烧时,消耗氧气最多的是( )A.CH4 B.C2H6 C.C3H6 D.C6H67.一卤代物只有一种的烷烃,其分子结构有“球形”(A)和“椭球形”(B)两类,它们的组成有一定的规律,A类是以甲烷(CH4)分子当起始物,然后将甲烷分子中的所有氢原子用甲基取代得到C(CH3)4,再将C(CH3)4中的所有氢原子用甲基取代就得到C[C(CH3)3]4,如此循环以至无穷,“球形”分子由小到大形成一个系列;B类是以乙烷(CH3—CH3)分子当起始物,然后将CH3-CH3中的所有氢原子用甲基取代后得到(CH3)3C-C(CH3)3再将(CH3)3C-C(CH3)3中的所有氢原子用甲基取代就得到[C(CH3)3]3C-C[C(CH3)3]3,如此循环以至无穷,“椭球”形分子由小到大也形成一个系列。 (1)写出碳原子数在10个以内,一卤代物只有一种的烷烃的结构简式:___; (2)在所有A类和B类物质中,碳原子数在100个以内,相对分子质量最大的一种物质,它的分子式为__;(3)A类物质的分子通式为___;B类物质的分子通式为___;(4)A类物质与B类物质之间___(填是或不)存在同分异构体,其理由是____B级(能力提高)1.关于(商品名称为氟利昂-12)的叙述正确的是 ( )A.有两种同分异构体 B.是平面型分子 C.只有一种结构 D.有四种同分异构体2.进行一氯取代反应后,只能生成三种沸点不同的产物的烷烃是( )A.(CH3)2CHCH2CH2CH3 B.(CH3)2CHCH3 C.(CH3)2CHCH(CH3)2 D.(CH3)3CCH2CH33.乙烷和丙烷的混合气体完全燃烧后,先将产物通过浓 H2SO4,浓H2SO4增重2.04 g,然后再通过足量的Na2O2, Na2O2增重2.24 g。混合气体中乙烷和丙烷的体积比为( A )A.1:1 B.2 : 3 C.3 : 2 D.3:54.标准状况下,11.2 L乙烷和丁烷的混合气体完全燃烧时需要氧气47.6 L,则原混合气体中乙烷的体积分数为( C )A.25% B.50% C.75% D.80%5.1体积某烃的蒸气完全燃烧生成的CO2比生成的水蒸气少1体积(在同温、同压下测定)。0.1 mol该烃完全燃烧的产物被碱石灰吸收,碱石灰增重39 g。求该烃的分子式。若该烃的一氯代物有3种,写出该烃可能有的结构简式。6.将乙烷和丙烷按等物质的量混合,取混合气体7.4 g在O2中充分燃烧,将燃烧后的全部气体先通过足量浓H2SO4,再通过足量Na2O2。问Na2O2增重多少 7、某化合物的分子式为C5H11Cl,分析数据表明,分子中有2个-CH3,2个-CH2-和一个及1个-Cl,它的可能结构只有4种,请写出这4种可能的结构简式:同步达标答案A级1.D 2.B 3.BC 4.C 5.C 6.A 7. (2)C80H162 (3)A类:C(2×3n-l—1)H4×3n-l—1;B类:C(3n-1)H2×3n (4)不;因A类物质中的碳原子数为奇数,B类物质中的碳原子数为偶数,碳原子数不可能相同(或分子式不可能相同),所以它们之间不可能有同分异构体存在。 B级1. C 2.BD 3.A 4.C 5. C6H14 6.14g 7. 考题样板(看看高考是怎样考的)1. (1995年全国)如果定义有机物的同系列是一系列结构式符合A- w-B(其中 n=1,2,3…)的化合物。式中A、B是任意一种基团(或氢原子),W为2价的有机基团,又称该同系列的系差。同系列化合物的性质往往呈现规律性变化。下列四组化合物中,不可称为同系列的是( )A.CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH2CH3B. CH3 CH—CHCHO CH3-CH—CHCH—CHCHO CH3(CH—CH)3 CHOC.CH3CH2CH3 CH3CHClCH2CH3 CH3CHClCH2CHClCH3D.ClCH2CHClCCl3 ClCH2CHClCH2CHCICCl3ClCH2CHClCH2CHClCH2CHClCCl3【解析】通过审题,可确定选项A的系差是CH=CH,选项B的系差是CH—CH,选项D的系差是CH2CHCl,所以A、B、D三组化合物都可称为同系列。而选项C中没有重复的结构单元。答案:C2.(1997年全国)两种气态烃以任意比例混合,在105℃时1 L该混合烃与9 L氧气混合,充分燃烧后恢复到原状态,所得气体体积仍是10 L.下列各组混合烃中不符合此条件的是A.CH4 C2H4 B.CH4 C3H6 C.C2H4 C3H4 D.C2H2 C3H6【解析】由题意T>100℃(水为气体)。而此状况下燃烧前后体积不变,则烃分子含氢原子数等于4。所以选B项;又两烃是以任意比例混合,则D项也应选。故此题选B、D。答案:BD 【点拨】该题考查自学能力与知识迁移的能力。可由同系物概念只“相差一个或若干个CH2原子团”,迁移到系差w可表示包括CH2在内的一系列重复的结构单元。灵活运用基础知识是解决此题的关键。 【点拨】在有机物燃烧计算时,常用差量法解题。 趣味阅读正己烷和正己烷中毒近几年来,一些地区先后发生了多起正己烷中毒事件。那么,正己烷有哪些性质,怎样中毒的呢 下面谈谈正己烷的相关知识。1.正己烷的性质和测定正己烷化学式为C6H.,结构简式为(]卜Ⅺ乇GK如旺ka{,是己烷的五种同分异构体中的一种,有淡淡的臭味,几乎不溶于水。而溶于醚和醇。沸点:68.74℃,因此容易挥发。空气中正己烷的测定方法是:先用活性炭将其吸附在活性炭管上,再用二硫化碳洗脱,经角鲨烷层析柱分离后,用配有氢火焰离子化检测器的气相色谱仪进行测定。分析色谱图.可得出结果。2.正己烷的毒性正已烷具有高挥发性、高脂溶性,并有蓄积作用。中毒主要通过呼吸道、皮肤、消化道等进入人体,毒作用为对中枢神经系统的轻度抑制作用。对皮肤粘膜的刺激作用。长期接触可致多发性周围神经病变。正己烷中毒可分为两种情况:(1)急性中毒高浓度正己烷导致急性中毒,主要症状为咳嗽、气急、气喘等呼吸道刺激症状和中枢神经系统麻醉性抑制。从口中摄人可出现恶心、呕吐等消化道刺激症状及急性支气管炎,摄入50g可致死。溅入眼内可引起结膜刺激症状。(2)慢性中毒长时间接触低浓度正己烷可引起周围神经病。周围神经病的特点是起病隐匿而缓慢进展,在停止接触正已烷后数月病情仍可进展。慢性中毒有轻重之分:轻症:主要表现为肢体远端感觉型神经病,出现指趾端感觉异常和感觉低下,表现为手足发麻,刺痛、蚁走感,触、痛觉和震动、位置觉减退,反应迟钝,以下肢为重。肌肉疼痛,登高时明显,上楼困难,肌无力,腱反射减退。重症:出现运动型神经病,以运动障碍为主。首先表现下肢远端无力.合并肌肉疼痛或痉挛。腓肠肌压痛,腱反射消失。双上肢出现肌无力时。双手不能握拳.做精细动作困难,如不能夹菜、扣衣扣、剥鸡蛋壳等。四肢远端手足部触、痛觉消失,震动觉、位置觉减退,同时还会出现头晕、头痛、乏力、食欲减退等症状。并伴有自主神经系统功能障碍。正己烷还可刺激皮肤。引起潮红、水肿、水疱、皮肤粗糙。严重者出现体重减轻,痛觉消失,四肢无力、行走困难,甚至不能站立.肌肉萎缩、下肢及全身瘫痪。3.正己烷的职业接触正己烷是一种有毒的有机溶剂。近年来由于石油精炼技术的发展,生产高纯度正己烷的成本降低。正己烷的使用范围与使用量大大增加。上世纪80年代,一些发达国家把正已烷引入我国某些地区。主要用于电子产品的清洗、彩色印刷机清洗,作为提取植物油的溶剂。作为合成橡胶溶剂、化验试剂,作为运动器材、箱包粘合剂等。因此,与上述生产过程或其产品使用有关,以及从石油馏分中分离正己烷等,均有接触机会。4.正己烷中毒的诊断和治疗根据长期密切接触正己烷的职业史。以及以多发性周围神经损害为主的临床症状、体征和神经一肌电图改变、尿正己烷、2,5一己二酮测定结果,结合现场卫生学调查和空气中正己烷浓度测定资料,排除其他病因引起的周围神经病后,可诊断为正已烷中毒。正己烷中毒作为一种新型的职业病。需要全社会特别是某些相关企业来共同提高对其毒性的认识。令人欣慰的是,正己烷中毒作为一种典型的职业病,己得到了职业病防治研究所的高度重视,今后它将得到有效的预防和治疗。第五章 烃第三节 乙烯 烯烃 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)1.不饱和烃定义:2.乙烯的分子结构:分子式结构式电子式结构简式3.乙烯分子中2个碳原子和4个氢原子都处于 _______,碳氢键之间的夹角约为____,为_______分子。3.实验室制法①反应原料:②反应原理:副反应③发生装置: ④收集方法: ⑤尾气处理:点燃法⑥注意事项:a.浓H2S04在反应过程中起_____作用。b.无水乙醇与浓H2S04的体积比约为。c.温度计水银球应插入______,以便控制反应的温度为170℃,以避免副反应(140℃)的发生。 ‘d.为____________,应在反应液中加入少许碎瓷片。e.如控温不当,会发生副反应,使制得的乙烯中混有等杂质气体,必须通过_______后才能收集到较纯净的乙烯。4.乙烯的性质(1)物理性质(2)化学性质④氧化反应a.乙烯易燃烧,燃烧时火焰反应的化学方程式:b.乙烯能使酸性KMn0。溶液褪色②加成反应什么是加成反应乙烯能跟等在适宜的条件下起加成反应。(常温下使溴水褪色)注:加成反应过程中有机物的碳架结构并未改变,这一点对推测有机物的结构很重要。③加聚反应的定义:什么是单体?什么是高分子化合物?(5)主要用途 乙烯是主要的化工原料,可用于等。 2.烯烃的性质 (1)烯烃的分子通式为____。 (2)烯烃分子中由于____,其化学性质比较活泼,容易发生____等反应.烯烃的燃烧通式为:_______6.一个国家____工业的发展水平,已成为衡量这个国家化工水平的重要标志之一。 关键信息 同一平面上120 非极性无水乙醇,浓H2SO4用“液+液→气”的反应装置排水集气法催化剂和脱水剂l:3反应混合液液面以下防止加热过程中液体暴沸CO2 SO2浓NaOH溶液或碱石灰通常状况下,乙烯是一种无色稍有气味的气体,难溶于水,其密度比空气的密度略小。明亮并伴有黑烟有机物分子中双键两端的碳原子与其它原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应溴水、卤素单质(X:)、氢气、卤化氢、氰化氢及水制造塑料、合成纤维、有机溶剂、植物生长调节剂和果实催熟剂 CnH2n(n≥2)含有C=C键 ①氧化反应,②加成反应。③加聚反应乙烯 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)1.乙烯的实验室制法(1)药品:乙醇、浓硫酸。(2)原理:浓硫酸的作用:催化剂、脱水剂。(3)收集:用排水集气法收集。(4)注意事项:①为了提高乙醇的利用率,乙醇与浓硫酸的最佳体积比为1:3。②要使用温度计以控制反应时的温度在170℃。若温度低于170℃,如在140℃时有副反应发生。若温度过高,则乙醇容易被浓H2SO4氧化成C、CO、CO2等产物,而浓H2SO4被还原成SO2。③烧瓶中应加入少量碎瓷片,以防暴沸。④加热时要使液体温度迅速升高到170℃,以减少副反应的发生。 ⑤空气中含3.4%~34%的乙烯时,遇火极易爆炸,所以点燃乙烯时要十分小心。2.聚合反应由相对分子质量小的化合物分子互相结合成相对分子质量大的高分子的反应,叫做聚合反应。在聚合反应中,由不饱和的相对分子质量小的化合物分子结合成相对分子质量大的化合物的分子,这样的聚合反应同时也是加成反应,所以这种聚合反应又叫做加成聚合反应,简称加聚反应。3.加成反应有机物分子中不饱和碳原子与其他原子或原子团直接结合成新的化合物的反应。 【例1】关于实验室制乙烯的实验,下列说法正确的是( )A.反应物是乙醇和过量的3 mol/L硫酸的混合液B.温度计插入反应溶液液面以下,以便控制温度在140℃C.反应容器(烧瓶)中应加入少许碎瓷片D.反应完毕后先灭火再从水中取出导管【解析】A项反应物应为乙醇和浓硫酸(体积比为l:3),B项反应温度应控制在170℃,C项加入瓷片以免混合液爆沸,C选项正确,D项应先从水中取出导管,后灭火以防倒吸。答案:C。【点拨】对实验中各种注意事项要了解。 【例2】把n mol H2和6 mol C2H4混合,在一定条件下使它们一部分发生反应生成x moI C2H6,将反应混合气体完全燃烧,消耗氧气的物质的量为( )【解析】因为混合物是H2和C2H4的混合气体,反应生成C2H6,但不论怎样反应n(H)和n(C)的总量不变,生成产物都是CO2,H2O,即C→CO2 1 mol C→1 mol O2H→H2O 4mol H→1 mol O2即消耗氧气的量为答案:B。【点拨】反应生成水和二氧化碳,可用原子守恒法求解。 【例3】下列化合物分别经催化加氢后,不能得到2-甲基戊烷的是( )【解析】B、C、D加成后都是2-甲基戊烷,只有A催化加氢后是3-甲基戊烷。答案:A【点拨】先写出2-甲基戊烷的结构式,再分别在相邻的两个碳原子上去掉两个氢原子,即用反推法求解。 【例4】萝卜中具有较多的胡萝卜素,它是人体的主要营养元素之一。a-胡萝卜素的结构为: (1)写出a胡萝卜素的分子式 ____。 (2)1 mol胡萝卜素最多能与______mol Br2反应。 (3)b-胡萝卜素与a-胡萝卜素互为同分异构体,且只是虚线框内部分不同,但碳的骨架相同,写出b-胡萝卜素方框内可能的结构简式:_____。【解析】 (1)按照每有一个双键和一个环都比烷烃少两个氢原子的规则,此烃共有39个C,11个C=C,2个环,所以氢原子数为:39×2+2-1l×2-2×2=54,分子式为C39H54 (2)每有一个双键可与一个Br2加成, 1 mol该烃能与11 mol Br2加成。(3)根据观察,右框内双键有三种不同位置,故有三种同分异构体。答案:(1) C39H54 (2)11 (3)【点拨】很多新材料题目都与基础知识紧密相关,不要害怕。解题关键是记住烯烃结构性质与乙烯相似,同时要认真仔细,切不可马虎失分。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)常温下,将由A、B(已知B为烯烃)两种气态烃组成的2 L混合气体在足量氧气中充分燃烧,生成4 L二氧化碳和4.8 L水蒸气(气体体积均在同温、同压下测定).试推测 A、B的分子式及混合气体中各组分的体积分数.【解析】从烃完全燃烧生成的CO2和H2O的体积关系可推知A必为烷烃(因A、B完全燃烧时生成CO2的体积比H2O的体积少).又可从2L混合气体燃烧生成4 L CO2和4.8 L水蒸气知混合气体的平均分子式是C2H4.8.所以A、 B两种气体可能的组合为:①A为CH4,B为C3H6;②A为 CH4,B为C4H8;③A为C2H6,B为C2H4.再根据C原子数平均为2时,只有③组合中的H的平均数为4.8.所以A为 C2H6,B为C2 H4,其体积比为2:3.2.(综合题)已知碳原子数小于或等于8的单烯烃与HBr反应,其加成产物只有一种结构。 (1)符合此条件的单烯烃有_____种,判断的依据是_____。 (2)在这些单烯烃中,若与H2加成后,所得烷烃的一卤代物的同分异构体有3种。这样的单烯烃的结构简式为:______。【解析】解答第(1)问时,关键是考查单烯烃的结构为对称性。3.(创新题)(1)在实验室里制取乙烯时,常因温度过高而发生副反应,部分乙醇跟浓H2SO4反应生成SO2,CO2,水蒸气和炭黑。写出该副反应的化学方程式____________ (2)用编号为①一④的实验装置设计一个实验,以验证上述反应混合气体中含 SO2,CO2和水蒸气。该装置的连接顺序(按产物气流从左到右的流向)是:________________ (3)实验装置①中A瓶的现象是_______;结论为______。B瓶中的现象是________;B瓶溶液作用为_______。若c瓶中品红溶液不褪色,可得到结论为_________。 (4)装置③中加的固体药品是_________以验证混合气体中有_____。装置②中盛的溶液是______,其作用是用以验证混合气体中有________ (5)简述装置①在整套装置中位置的理由_______【解析】整个实验装置的设计思路应该是:先检验产物中的水蒸气(用白色的无水硫酸铜),然后检验气体中的 SO2 (用品红溶液),再除尽气体中的 SO2(不能用碱溶液,而应该用溴水或酸性高锰酸钾溶液将 SO2氧化)并检验 SO2是否已经除尽(还是用品红溶液),最后在检验气体中的 CO2(用澄清的石灰水)。答案:(1)CH3CH2OH+4H2SO4→4SO2↑+CO2↑+7H2O+C; (2)④→③→①→②; (3)品红褪色;混合气中有 SO2;溴水褪色;将 SO2吸收完全;混合气体中已无 SO2;(4)无水CuSO4,水蒸气;饱和石灰水;存在 CO2;(5)装置①不能放在③之前,因气流通过①会带出水蒸气,影响H2O的确证;装置①也不能放在②之后,因为将含有 SO2、 CO2的气体同时通过②时影响 CO2的确证 【点拨】有机物燃烧常用平均分子式法。 【点拨】烯烃只有对称,产物才只有一种。 【点拨】解答有关实验设计题时,应考虑各个装置的作用。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.通常用于衡量一个国家石油化工发展水平的标志是( )。A.石油的产量 B.乙烯的产量C.天然气的产量 D.汽油的产量2、乙烯和丙烯按物质的量之比1:l聚合时,可生成聚合物乙丙树脂,该高聚物的结构简式可能是( ) 3.甲烷中混有乙烯,欲除乙烯得到纯净的甲烷,最好依次通过的洗气瓶应分别盛有的试剂为( )A.澄清石灰水,浓H2SO4 B.酸性KMn04溶液,浓H2SO4C.溴水,浓H2SO4 D.浓硫酸,酸性KMn04溶液4.等质量的乙烯和聚乙烯完全燃烧,消耗氧气的物质的量的关系是 ( )A.前者多 B.后者多 C.相等 D.不能肯定5.下列不是乙烯用途的是 ( )A.作灭火剂 B.制塑料C.制有机溶剂 D.做果实催熟剂6.在下列各组物质中,无论以何种比例混合,其密度恒不变的是 ( AC )A.一氧化碳和乙烯 B.乙烷和乙烯C.二氧化碳和丙烷 D.甲烷和乙烯7、 已知碳原子数小于或等于8的单烯烃与HBr反应,其加成产物只有一种结构: (1)符合此条件的单烯烃有——种,判断的依据是——。(2)在这些单烯烃中,若与H2加成后,所得烷烃的一卤代物的同分异构体有3种,这样的单烯烃的结构简式为——。B级(能力提高)1.在20℃时,某气态烃与氧气混合,装入密闭容器中,点燃爆炸后,又恢复到20℃,此时容器内气体的压强为反应前的一半,经氢氧化钠溶液吸收后,容器内几乎成为真空,此烃的分子式是 ( ) A.CH4 B.C2H6 C.C3H8 D.C2H42.烯烃在一定条件下发生氧化反应时,C=C双键发生断裂,RCH=CHR'可以氧化成RCHO和R'CHO。在该条件下,下列烯烃分别被氧化后,产物中可能有乙醛(CH3CHO)的是( )。A.CH3CH=CH(CH2)2CH3B.CH2=CH(CH2)3CH3C.CH3CH=CH-CH=CHCH3D.CH3CH2CH=CHCH2CH33.10mL某种气态烃,在50mL氧气里充分燃烧得到液态水和体积为35mL的混合气体(所有气体的体积都是在同温同压下测定的),则该气态烃可能是( )。A.甲烷 B.乙烷 C.丙烷 D.丙烯 4.将乙烯与氧气以1:5的物质的量混合,120℃时取这种混合气体a L,电火花引燃后,恢复到原温度,混合气体的体积是 ( )A.a/2 L B.a/3 L C.2a/3 L D.a L,5.标准状况下,CO和某气态单烯烃的混合气体l L与9L氧气(过量)混合点燃充分反应后,在压强不变、136.5℃时测得气体总体积为15 L求该烯烃在混合气体中的体积分数是多少 6.标准状况下,某气态碳氢化合物2.24 L与足量O2充分燃烧生成的气体先通过浓硫酸,浓硫酸增重3.6 g,再通过碱石灰,碱石灰增重8.8 g,求该物质的分子式 7.标准状况下1.68 L无色可燃气体在足量氧气中完全燃烧。若将产物通入足量澄清石灰水,得到的白色沉淀质量为15.0 g;若用足量碱石灰吸收燃烧产物,增重9.3 g。(l)计算燃烧产物中水的质量。(2)若原气体是单一气体,通过计算推断它的分子式。(3)若原气体是两种等物质的量的气体的混合物,其中只有一种是烃,请写出它们的分子式(只要求写出一组)。同步达标答案A级1.B 2.AB 3.C 4.C 5.A 6.AC 7.(1)7;单烯烃的结构以C—C为中心对称。(2)CH3cH2CH=CHCH2CH3;(CH3)2CH-CH=CH-CH(CH3)2。B级1.CD 2.AC 3.BD 4.D 5. C3H6 50% C4H8 33.3% 6. C2H4 7.(1)m(CO2)=15.0g×44 g·mol-1/100 g·mol-1=6.6gm(CO2+H2O)=9.3gm(H2O)=9.3g-6.6g=2.7g (2)n(CO2)=6.6g/44 g·mol-1=0.15mol n(H2O)=2.7g/18 g·mol-1=0.15mol 分子中C:H=1:2n(无色可燃气体)=1.68L/22.4 L·mol-1=0.075mol分子中C原子数=0.15mol/0.075mol=2,分子中氢原子数=2×2=4所以该气体的分子式是C2H4 (3)C4H6和H2(或C3H8和CO,C3H6和CH2O等) 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(1999年全国)1,2 - 二溴乙烷可作汽油抗爆剂的添加剂,常温下它是无色液体,密度2.18 g·cm-3,沸点131.4℃,熔点9.79℃,不溶于水,易溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂.在实验室中可以用下图所示装置制备1,2- 二溴乙烷.其中分液漏斗和烧瓶a中装有乙醇和浓硫酸的混合液,试管d中装有液溴(表面覆盖少量水).填写下列空白:(1)写出本题中制备1,2-二溴乙烷的两个化学反应方程式.(2)安全瓶b可以防止倒吸,并可以检查实验进行时试管d是否发生堵塞.请写出发生堵塞时瓶b中的现象._________________________________.(3)容器c中NaOH溶液的作用是:__________________________________.(4)某学生在做此实验时,使用一定量的液溴,当溴全部褪色时,所消耗乙醇和浓硫酸混合液的量,比正常情况下超过许多.如果装置的气密性没有问题,试分析其可能的原因.【解析】由于l,2一二溴乙烷熔点低,如d处冷水温度太低就会凝固,使瓶内乙烯排不出去而压强增大,b内长玻璃管水柱上升,b内水面下降;在制乙烯的反应中,浓硫酸是催化剂和脱水剂,也是强氧化剂。反应中可能产生CO2、SO2混入乙烯中;所以用c中NaOH溶液把乙烯中的 CO2、SO2除去。乙醇和浓硫酸制乙烯的温度应迅速上升到170℃,因140℃时产生乙醚,温度过高也会因己醇与浓硫酸的氧化还原反应而产生大量酸性气体而浪费原料,总之温度控制不当会造成原料浪费;或产生乙烯速率太快,没来得及与液溴反应就排出了。答案:(1) CH2-CH2+Br2→CH2BrCH2Br。(2)b中水面会下降,玻璃管中水面上升甚至溢出。(3)除去乙烯中的 CO2、SO2。(4)乙烯产生速度过快(或乙醇和浓硫酸反应温度控制不当)。 【点拨】本题考查灵活运用所学知识以及分析实验结果得出:正确结论的能力。由乙醇在浓硫酸存在下制乙烯,再由乙烯制1,2-二溴乙烷,关键是制乙烯的温度。 趣味阅读化学王国的“孙悟空”——乙烯乙烯出生在石油裂化炉,这个裂化炉好像<西游记>里太上老君的炼丹炉,乙烯就像是从炼丹炉里逃出来的孙悟空,有七十二般变化,神通广大。生性活泼的乙烯,遇到其他化合物,很容易“摇身一变”成了新的“化身”。它与水结合,就会变成酒精;如果先同硫酸结合,再同水反应,也可以变成酒精。工厂里如果用乙烯制造酒精,能节约大量的粮食。如果许多个乙烯手拉手地连接在一起,只要有一定的压力和一些催化剂。就会聚合起来变成聚乙烯。聚乙烯是个大分子,在单个聚乙烯分子里,有2000多个碳原子。聚乙烯液体经过喷丝头喷出,同时进行冷却。就成了聚乙烯纤维;乙烯和丙烯共同聚合,可以生成一种具有橡胶性质的聚合物,叫做乙丙树脂;乙烯得到银的“帮助”,能在空气中氧化成环氧乙烷,再加水反应,变成乙二醇,它是制造“的确良”的原料,也可制造防冻剂。聚乙烯合成树脂可用于生产塑料,其电绝缘性能很好、耐化学腐蚀、耐寒、无毒,可制成薄膜用作食品、药物的包装材料,可制日常用品、绝缘材料、管道、辐射保护衣等;聚乙烯合成纤维机械强度高,耐腐蚀性好,可制渔网、绳索、耐酸碱的织物等。乙烯加上氯化氢,又“摇身一变”为镇痛急救药氯乙烷(当足球场上的运动员受伤倒地并痛苦地滚动时,队医会立即往其受伤处喷洒一种液体,运动员立马便又“生龙活虎”了,这便是氯乙烷的“神功奇效”);如果进一步同铅作用,生成的四乙基铅,是半个世纪来广泛使用的汽油抗爆添加剂,只是由于铅的毒害作用,无铅汽油正在顶替它的位置;乙烯也能变成氯乙烯,从而制成聚氯乙烯树脂,它能做成各种塑料用品,或者做成聚氯乙烯纤维,再加工成具有保暖防病作用的内衣。早在1864年,美国人发现一件奇怪的事情,煤气灯泄漏出的气体可使附近的树木提前落叶。1892年。在亚速尔群岛,有个木匠在温室中工作时,无意中将美人蕉的碎屑当作垃圾烧了起来,结果美人蕉屑燃烧的烟雾弥漫开来后,温室中的菠萝一齐开了花;1908年,美国有些康乃馨的培育者将这种名贵的花卉移植到装有石油照明灯的芝加哥温室中,结果花一直未开。针对上述事实,科学家们进行了大量的研究,结果发现原来这都是乙烯捣的鬼:煤气灯中漏出的是乙烯,它能使树叶早落;美人蕉碎屑燃烧后产生乙烯,它能促使花儿开放;芝加哥温室中石油照明灯放出的乙烯,它却抑制了康乃馨花儿的开放。研究证明,乙烯和生长素、赤霉素等一样,都是植物激素,不少植物器官都能生成极微量的乙烯。人为的应用乙烯,可起到和植物体生成的乙烯同样的效果。只是作为植物生长的调节剂的乙烯对不同的植物会施展了不同的“魔法”。因乙烯是气体,难以“驾驭”,于是,一种人工合成的化学植物生长调节剂——乙烯利诞生了:乙烯利能被作物迅速吸收并在植物体内分解释放出乙烯。使植物呼吸旺盛、代谢速度加快,促进作物的成熟。乙烯利对多种作物有促进成熟、早熟增产等效果。例如,硬而青的香蕉在喷洒乙烯利后,一夜之间就会泛黄、变软,散发出诱人的清香;它还可促进梨、蕃茄、西瓜等早熟;可刺激橡胶树、漆树等吐胶、泌液、增加产量;它可使黄瓜的花改变性别,雄花变为雌花,从而增加产量。乙烯利的化学名称为2一氯乙基磷酸。在植物体内乙烯利释放乙烯的化学反应是:乙烯以及乙烯的产品已渗透到人类生活的若干领域。它与人类的现代生活的关系将会越来越密切。第五章 烃第四节 乙炔 炔烃 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)一、乙炔的分子结构1.分子式:_______2.电子式:_______3.结构式:_______4.分子构型:________二、物理性质 纯净的乙炔是___色、___味气体,比空气___,微溶于水,易溶于有机溶剂。由电石产生的乙炔因常混有____等杂质而具特殊难闻的气味。三、乙炔的化学性质(1)氧化反应①可燃性:化学方程式:为什么乙炔燃烧比乙烯、甲烷燃烧火焰明亮且伴有浓烈的黑烟 ②乙炔易被______溶液氧化,实验现象:_____。(2)加成反应①将乙炔通人溴的四氯化碳溶液中,实验现象: ___反应方程式:_______。乙炔和氢气反应的化学方程式:______②聚氯乙烯是一种合成树脂,用于制备塑料和合成纤维。合成它的过程为:____________四、乙炔的制法1.实验室制备乙炔的反应原理:________.2.实验室制备乙炔的反应装置能用启普发生器吗 能用排空气法收集吗 五、主要用途乙炔是重要的化工原料,常用于制氯乙烯,也用于制氧炔焰。六、炔烃1.定义: ________通式:_________。炔烃与同碳原子数的二烯烃,环单烯烃互为________2.炔烃物理性质的递变规律:__________3.炔烃的化学性质与乙炔相似,都易发生_____ 、______等。 关键信息一、 乙炔分子中2个碳原子和2个氢原子都处在同一条直线上,键角为180 ,为非极性分子。二、无 无 轻PH3 H2S三、乙炔易燃烧,燃烧时火焰明亮并伴有浓烈的黑烟。乙炔分子中含碳量高高锰酸钾 高锰酸钾溶液褪色溴水褪色四、不能 不能六、1.链烃分子里含有碳碳三键的不饱和烃叫炔烃 CnH2n-2(n≥2)同分异构体2.炔烃同系物的物理性质一般随着分子里碳原子数的增加而呈现律性变化。3.①氧化反应,②加成反应,③聚合反应等 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)1.乙炔的实验室制法(1)药品:电石(CaC2)和水(2)原理:CaC2+2H2O→C2H2↑+Ca(OH)2 此反应剧烈,为了得到平稳的乙炔气流,常用饱和食盐水代替水,并选用分液漏斗控制水流的速度。 (3)发生装置:实验室制取乙炔虽然为固+液→气,但不能使用启普发生器,其原因是:①碳化钙吸水性强,与水反应剧烈,不易控制。②反应过程中放出大量的热,易使启普发生器炸裂。③反应后生成的糊状石灰乳会堵塞启普发生器的球形漏斗和半圆形容器之间的空隙,使启普发生器失去随开随用、随关随停的作用。(4)收集方法:排水集气法,不能用排气集气法。(5)由电石制取的乙炔,常带有特殊难闻的臭味。这是由于电石中含有少量CaS、Ca3As2、Ca3P2等杂质,它们与水作用可放出H2S、AsH3、 PH3等带有特殊臭味的气体而造成的。如果要除去这些杂质,可将含有这些杂质的气体依次通过盛有重铬酸钾溶液和碱液的洗气瓶。2.烷、烯、炔各类烃含碳(或氢)质量分数的变化规律 (1)烷烃:CnH2n+2 (n≥1)C%=×100%随n的增大,烷烃C%逐渐增大,但永远小于85.7%。甲烷是烷烃中H%最高的。 (2)烯烃(或环烷烃):CnH2n (n≥2) C%=×100%=85·7%即烯的C%是固定不变的。(3)炔烃(或二烯烃):CnH2n-2 (n≥2)C%=×100%随n的增大,炔烃C%逐渐减小,但总比烯烃的C%高,即总大于85.7%。乙炔是炔烃中C%最高的。 3.乙炔的分子结构乙炔的结构简式为 乙炔分子中2个碳原子和2个氢原子都处在同一条直线上,键角为180 乙炔分子里含有碳碳三键,在发生加成反应时碳碳三键中的两个键可以断裂,参与化学反应。 【例1】利用CaC2和水反应制取乙炔不用启普发生器做为气体发生装置的原因是( )A.乙炔易溶于水 B.块状的碳化钙遇水即成糊状物C.碳化钙与水反应很剧烈且大量放热 D.乙炔为可燃性气体【解析】由CaC2制取乙炔时,CaC2与水反应剧烈,且放出大量热。CaC2与水反应后生成Ca(OH)2微溶于水易堵塞管道。所以乙炔不能用启普发生器刺取。答案:BC。【点拨】用启普发生器刺取气体必须:①块状固体;②反应不需加热;③反应放热较少。 【例2】CaC2、ZnC2、Al4C3、Mg2C3、Li2C2等都同属离子型碳化物。请认真思考 CaC2制C2H2。的反应,从中得到必要的启示,判断下列反应产物正确的是( )A.ZnC2水解生成C2H6 B.Al4C3水解生成C3H8C.Mg2C3水解生成C3H4 D.Li2C2水解生成C2H4 【解析】从CaC2来看,CaC2中的C2为-2价,必然要结合2个+1价的氢,使正负化合价的代数和为零,所以产物是C2H2。类比可知:ZnC2→C2H2,Al4C3→CH4 ,Mg2C3→C3H4,Li2C2→C2H2,故C项正确。答案:C。【点拨】金属有机物是中学化学新颖知识点之一,解决问题的关键在于掌握碳元素化合价,化合价计算主要考虑正价部分,例如Al4C3,说明碳为-4价,水解产物只能为CH4。 【例3】电石中的碳化钙和水能完全反应:CaC2+2H2O→C2H2↑+ Ca(OH)2。使反应产生的气体排水,测量排出水的体积,可计算出标准状况下乙炔的体积,从而可测定电石中碳化钙的含量。 (1)若用下列仪器和导管组装实验装置; 如果所制气体流向从左向右时,上述仪器和导管从左到右直接连接的顺序(填各仪器、导管的序号)是( )接( )接( )接( )接( )接( )。(2)仪器连接后,进行实验时,有下列操作(每项操作只进行一次)①称取一定量电石,置于仪器③中,塞紧橡皮塞。②检查装置的气密性。③在仪器6和5中注入适量水。④待仪器3恢复到室温时,量取仪器4中水的体积(导管2中的水忽略不计)。⑤慢慢开启仪器6的活塞,使水逐滴滴下,直到不产生气体时,关闭活塞。正确的操作顺序(用操作编号填写)是______。(3)若实验产生的气体有难闻的气味,且测定结果偏大,这是因为电石中含有_____杂质。(4)若实验时称取的电石为1.60 g,测量排出水的体积后,折算成标准状况乙炔的体积为448 mL,此电石中碳化钙的百分含量是______ %。【解析】(1)仪器顺序为6、3、1、5、2、4;由(2)可看出3是制取乙炔的装置,烧杯是盛放排出水的装置,水必须从5中排出,则插入5中的导气管应较长。(2)组装好仪器进行实验前,必须先检查装置的气密性,再装入药品进行实验。由于温度对气体体积有影响,CaC2与水反应是放热反应,所以要在冷却到室温再测量排出水的量,则顺序为②①③⑤④。(3)有难闻气体产生时,是由于含CaS等杂质与水反应产生H2S等而造成的。(4)根据方程式 CaC2+2H2O→C2H2↑+ Ca(OH)2 64 g 22.4 L 1.28 g 0.448 L CaC2的百分含量为80.0%。答案:(1)6、3、1、5、2、4 (2)②①③⑤④或①③②⑤④ (3)CaS等 (4)80.0%【点拨】请了解各个装置的作用。 【例4】描述CH3—CH=CH—C≡C—CF3分子结构的下列叙述中,正确的是( ).(A)6个碳原子有可能都在一条直线上(B)6个碳原子不可能都在一条直线上(C)6个碳原子有可能都在同一平面上(D)6个碳原子不可能都在同一平面上【解析】乙烯的6个原子是共平面的,乙炔的4个原子是共直线的。该结构中的后4个碳确实在一条直线上,但-CH=CH-C;3个碳必定有夹角,所以A项不对,B项正确。从乙烯4个原子共平面的概念出发,可以见到前4个碳原子共平面,而后4个碳又共直线,而3、4两个碳原子已经在这个平面上,因此这条直线都在这个平面上,故C项正确。答案:BC。【点拨】本题把甲烷的正四面体结构,乙烯的平面结构、乙炔的直线型结构集中体现在一个特定的有机化合物中,并以该有机物中的碳原子的几何形状来设问,考查空间概念和形象思维。 【例5】下列各组化合物中,不论二者以什么比例混合,只要总质量一定,则完全燃烧时消耗O2的质量和生成水的质量不变的是( )A.CH4、C2H6 B.C2H6、C3H6 C.C2H4、C3H6 D.C2H4、C3H4【解析】设混合烃的最简式为CnHm,则化学式为CnaHma 由上式可知消耗O2的质量(x)和生成的H2O的质量(y)与a值无关,Q值一定时只与实验式有关,而C组实验式相同(C2H2)答案:C。【点拨】由此题推出的结果可推出下列规律:只要实验式相同的物质,无论以何种比例混合,存在:①混合物中元素的质量比值不变,元素的质量分数不变;②一定质量的有机物完全燃烧时,消耗O2的质量不变,生成的CO2和H2O的质量均不变。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)已知烯烃、炔烃在臭氧作用下发生以下反应:HOOCCH2COOH+HCOOH某烃化学式为C10Hl0,在臭氧作用下发生反应:(1)C10H10分子中含____个双键,____个三键。(2) C10H10结构简式为____。 解析:由题给信息可判断,在题目所供条件下,双健碳C=C反应后变成了两个一CHO;而三键碳C≡C反应后则变成了两个-COOH。因此,根据烃 C10H10反应后所得到的产物的结构简式,将其中的一CHO中的碳原子两两相连“还原”为C=C,而将其中的-COOH 中的碳原子两两相连“还原”为C≡C,即可得到 C10H10的结构简式为:CH3一C≡C-CH=CH-C≡C-CH=CH-CH3。很显然, C10H10分子中含两个叁键和两个双键。答案:(1)2、2;(2) CH3一C≡C-CH=CH-C≡C-CH=CH-CH32.(综合题)有两种气态链烃的混合气体,已知它们都能使溴水褪色,且分子中碳原子数均小于5:1体积该混合气体完全燃烧后,可得到3.6体积二氧化碳和3体积水蒸气(气体体积均在同温同压下测定的)。 (1)分析判断两种烃是哪一类; (2)通过计算推导两种烃分子式,以及它们在混合气体中的体积比。【解析】这两种烃均能使溴水褪色,它们都是不饱和烃。若这两种烃都是烯烃,则燃烧后生成等体积的CO2和H2O(g),不符合题意;若这两种烃都是炔烃或二烯烃、或一种为炔烃一种为二烯烃,则1体积混合气体燃烧后,生成的CO2比H2O (g)应多1体积,也不符合题意,所以混合气体只能由一种烯烃与一种炔烃(或二烯烃)组成。 3.(创新题)CaC2和ZnC2、Al4C3、Mg2C3、Li2C2都属于离子型碳化物。请通过CaC2制C2H2的反应进行思考,从中得到必要的启示,判断下列反应产物正确的是 ( )。A.ZnC2水解生成乙烷(C2H6) B.Al4C3水解生成丙烷(c3H8)C.Mg2C3水解生成丙炔(c3H4) D.Li2C2水解生成乙烯(C2H4)【解析】离子型金属碳化物与水反应是非氧化还原反应,各元素化合价没有发生变化。答案:C 【点拨】在高考题的有机物考查中,信息题占有很大的比重,如何抓住有用信息,在平时学习中应注意练习。 【点拨】关于烃的混合气体燃烧再完成对分子式甚至结构的推断,必须先完成性质基础上的推断,初步理清思路,完成思维上定势推导,最后再通过计算进一步解决问题。 【点拨】金属有机物是中学化学新颖知识点之一,解决问题的关键在于掌握碳元素化合价,化合价计算主要考虑正价部分。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.炔烃氢化后的产物结构式为:此炔烃可能有的结构式为( ) 、A.1种 B.2种 C.3种 D.4种2.1997年全国20.两种气态烃以任意比例混合,在105℃时1 L该混合烃与9 L氧气混合,充分燃烧后恢复到原状态,所得气体体积仍是10 L.下列各组混合烃中不符合此条件的是A.CH4 C2H4 B.CH4 C3H6 C.C2H4 C3H4 D.C2H2 C3H63.某气态烃0.5 mol能与1 mol HCl完全加成,加成后产物分子上的氢原子又可被3 mol Cl2取代,则此气态烃可能是( )4.燃烧某混合气体,所产生的CO2的质量一定大于燃烧同质量丙烯所产生的0晓的质量,该混合气体是 ( )A.丁烯、丙烷 B.乙炔、乙烯C.乙炔、丙烷 D.乙烷、环丙烷5.某温度和压强下,将4g由三种炔烃(分子中只含有一个C≡C)组成的混合气体与足量的H2反应,充分加成后。生成4.4g三种对应的烷烃,则所得烷烃中一定有 ( )A.异丁烷 B.乙烷 C.丙烷 D.丁烷6.某烷烃与某单炔烃的混合气体200 mL,在催化剂作用下与氢气加成,最多需要氢气100 mL(同温同压),则混合气体中烷烃与炔烃物质的量之比为 ( )A.1:1 B.1:2 C.1:3 D.3:17.科学家于1995年合成了一种分子式为C200H200含多个碳碳三键(一C≡C-)的链状烃。其分子中含碳碳三键最多: ( ):A.49个 B.50个 C.51个 D.无法确定 B级(能力提高)1.燃烧下列混合气体,所产生的二氧化碳的量一定小于燃烧同质量的丙烯所产生的二氧化碳的是( )A.乙烷,丙烷 B.乙炔,乙烯 C.乙炔,丙烷 D.乙烷,丙烯2.在容积一定的玻璃容器中充满有常温常压下的某气态烃。向其中加入足量的液溴,不久测得容器中压强迅速下降,几乎为零。在光亮处观察又发现容器内压强上升,直达原压强的约四倍时,压强稳定。则原来容器中充入的某气态烃可能是 ( )A.乙烯 B.乙烷 C.丙炔 D.丙烷5.下列烃各1 mo1分别在足量氧气中燃烧消耗氧气最多的是 ( )A.甲烷 B.乙烯 C.丙炔 D.环丙烷6.由两种气态烃组成的混合气体,其平均组成为C2 H3,分析混合气体的成分和体积之比可能是 ( )A.C2H2和C2H4,体积之比为1:1 B.C2H2和C2H6,体积之比为3:1C.C2H4和C2H6,体积之比为2:1D.C2H2和C2H6,体积之比为1:33.相同条件下,乙烯和乙炔的混合气x mol,完全燃烧消耗O2 y mol,则原混合气体中乙烯和乙炔体积比为 ( )4.有两种气态链烃的混合气体,已知它们都能使溴水褪色且分子中碳原子数均小于5;1体积该混合气体完全燃烧后。可得到3.6体积CO2和3体积水蒸气(气体体积均是在相同温度和压强下测定的)。(1)分析判断两种烃各是哪一类;(2)通过计算和推理,确定这两种烃的分子式以及它们在混合气体中的体积比。5.某气态不饱和链烃A与适量氢气混合,在镍催化下发生加成反应,生成气态饱和链烃B,体积变为原混合气体体积的。如果把l L烃A和9 L氧气混合并充分燃烧,生成的气体通过装有碱石灰干燥管,剩余气体体积为3.5 L(气体体积在同一条件下测定)。若烃A与溴水完全发生加成反应后,生成物分子中溴原子分别连接在两个碳原子上,试推断A、B的结构简式。同步达标答案A级1.B 2.BD 3.C 4.B 5.B 6.C 7.B B级1.A D 2.AC 3.D 4. AB 5.D 6. (1)由一种烯烃与一种炔烃(或二烯烃)组成;(2)由C4H6和 C3H6组成,体积比为3:2。 7.A为 CH≡C-CH2-CH3 B为CH3-CH2-CH2-CH3 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(2002年上海)为探究乙炔与溴的加成反应,甲同学设计并进行了如下实验:先取一定量工业用电石与水反应,将生成的气体通入溴水中,发现溶液褪色,即证明乙炔与溴水发生了加成反应。乙同学发现在甲同学的实验中,褪色后的溶液里有少许淡黄色浑浊,推测在制得的乙炔中还可能含有少量还原性的杂质气体,由此他提出必须先除去之,再与溴水反应。请你回答下列问题:(1)写出甲同学实验中两个主要的化学方程式 。(2)甲同学设计的实验 (填能或不能)验证乙炔与澳发生加成反应,其理由是 (多选扣分)。(a)使溴水褪色的反应,未必是加成反应(b)使溴水褪色的反应,就是加成反应(c)使溴水褪色的物质,未必是乙炔(d)使溴水褪色的物质,就是乙炔(3)乙同学推测此乙炔中必定含有的一种杂质气体是 ,它与溴水反应的化学方程式是 ;在验证过程中必须全部除去。(4)请你选用下列四个装置(可重复使用)来实现乙同学的实验方案,将它们的编号填入方框,并写出装置内所放的化学药品。(a) (b) (c) (d) → b → → d (电石、水)( ) ( ) (溴水)(5)为验证这一反应是加成而不是取代,丙同学提出可用pH试纸来测试反应后溶液的酸性,理由是 。【解析】第(3)小题需要考生根据甲同学的实验结果(少许淡黄色浑浊)来确定乙炔中可能含有的杂质气体及其相关反应:Br2+H2S=S+2HBr,考查了考生根据实际情况分析问题的学习习惯。 而第(4)小题的实验方案设计将考生的思维推向了高潮。究竟是还是否呢 必须弄清混合气中各种成分的来龙去脉,设计并评价一些合理或不合理的过程。容易发现,启普发生器自然不能用作乙炔气的发生器,于是问题集中到了如何选择气体的发生装置和净化装置上,而难点则是如何除去 H2S 并有效地检验是否除净。这一问题的解决方案可以是多种多样的,最常见的方法是可以两次使用盛有CuSO4溶液的b装置,即: → b → → d (电石、水)( ) ( ) (溴水)另外,除去 H2S 也可以先使混合气体通过盛有浓 NaOH溶液的洗气瓶,再通过盛有( CuSO4溶液的洗气瓶(检验 H2S 是否被除尽)。但是,本题却不能两次都使用浓NaOH溶液或者先使混合气体通过盛有 CuSO4溶液的洗气瓶,再通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶,这会导致无法验证H2S是否完全除去。尽管题中对重复使用b装置作了多处提示,降低了问题的难度,但考生必须自主地思考这一“问题空间”的真实意图和内容,这对于基础知识有缺陷的考生来说,无疑是望尘莫及的。至此,问题似乎已经圆满地解决了,加成反应得到证实了吗 第(5)小题给出了一个绝妙的假设:会不会是取代反应呢 如何排除取代反应的可能性 考生必须通过对比。分析得出加成反应和取代反应的本质区别。采取反证的方法加以认定:如果发生了取代,会产生什么不同的结果呢 (必然生成HBr,溶液酸性将会明显增强。故可用pH试纸验证)。这对第(4)小题的验证作了有力的补充。使之更加臻于严密。答案:(1)CaC2+2H2O→C2H2↑+Ca(OH)2 HC≡CH+Br2→(或HC≡CH+2Br2→)(2)不能 a、c(3)H2S Br2+H2S→S↓+2HBr(4) c b (CuSO4溶液)(CuSO1溶液)(5)如若发生取代反应,必定生成HBr,溶液酸性将会明显增强,故可用pH试纸验证。 【点拨】本题的起点并不高,既通过第(1)小题对已学过的课本知识予以再现,让考生回忆学习乙炔化学性质两个重要反应: CaC2+2H2O→C2H2↑+ Ca(OH)2 HC≡CH+Br2→BrHC=CHBr又通过设计第(2)小题引起考生对已有知识、对课本知识的反思。溴水是怎样褪色的 实验室制得的乙炔中可能含有还原性气体是已知的基础知识,而溴水是具有强氧化性的试剂,如果实验用的乙炔气不纯净,甲同学的方案就不能证明发生了加成反应,答案也就十分明确了:甲同学设计的实验肯定不能验证乙炔与溴发生加成反应。因为使溴水褪色的反应未必就是加成反应。而能使溴水褪色的物质,也未必就是乙炔。这样便顺理成章地提出了需要进一步研究的一个课题:怎样证明乙炔与溴的加成反应才是合理的 总之,本题对课本基础知识作了恰到好处的“拓展”,充分运用了探究性思维的原理和方法,体现了理论与实验相结合的思想,具体地揭示了化学不仅是一门实验科学,也是一门理论科学。 趣味阅读漫谈导电性塑料在塑料中添加某种杂质,绝缘的塑料就具有了像金属那样的导电性。这一发现使三位科学家获得了2002年度诺贝尔化学奖。这项技术的研究已进入了实用化阶段,人们的许多梦想都会因它而成为现实。1977年,科学家们发现,在名为聚乙炔的塑料中添加碘这一杂质后,聚乙炔便像金属那样具有导电性。聚乙炔具有导电性,关键是塑料的结构和碘这一杂质在起作用。聚乙炔是由碳原子和氢原子组成的,碳原子具有可与其他原子结合的4个电子,聚乙炔中的碳原子,利用两个电子与旁边的碳原子结合(双重结合),另一个电子与相反方向的碳原子结合(单一结合),剩下的一个电子与氢原子结合。聚乙炔就是由无数个这种结构组成的。与普通的塑料相比.碳原子由双重结合和单一结合交替组成的塑料,具有电子容易流动的性质。如果在其中加入碘等杂质,电子就会被杂质吸引,电子原来所在的位置就会出现空洞,于是,其他电子先后流动起来。以弥补这个空洞,从而产生了电流。科学家们指出:“杂质虽然不会改变塑料的结构,但使电子处于兴奋状态,从而形成电流”。在体育比赛中,运动员利用药物来提高成绩的行为叫做服用兴奋剂,我们把在塑料中添加杂质使其具有导电性的行为。亦称为“服用兴奋剂”。与金属相比,塑料的特点是容易加工,重量轻。导电性塑料的研究发展到今天,已开发出数十种这类塑料,近几年来,导电性塑料的研究进入了实用化阶段。1990年。松下通信工业公司的高级工程师,利用导电性塑料代替在电路中具有蓄电作用的液体电容器电解质,成功地使电路的电阻降低到百分之一以下。电阻小可以节电,也可以适应电信号的迅速变化,为此,在实现个人电脑小型化和高速化方面。导电性塑料的需求量正在扩大。佳娜宝公司1989年开发的导电性塑料电池。扩大了其在移动电话电池市场的份额。这是因为,追求轻巧的移动电话市场,需要比用镍和铅等重金属制作的传统型电池更轻的电池。佳娜宝公司强调“与重金属相比,使用导电性塑料更有利于保护环境”。人们期待开发出通电后可以发光的导电性塑料,这种材料今后会大有市场。此外,研究人员正在利用导电性塑料制作分子大小的电路进行作为计算机计算基础的二进位制的研究。有科学家满怀憧憬地说:“如果能把这些要素组合在一起,我们也许就可以像瑞典皇家科学院所说的那样。把高性能的计算机装入手表中”。第五章 烃第五节 苯 芳香烃 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)一、苯的分子结构分子式为____,结构式为_____结构简式为______分子构型为_______苯属于_____烃类。二、苯的性质1.苯的物理性质它是一种___色___味液体,有毒,熔、沸点低,密度比水___,溶解性为____。2.苯的化学性质(1)一般情况下,苯不能被____氧化,不能与____发生加成反应。将苯加入溴水溶液中,振荡静置,会看到的现象:____(2)一定条件下,苯可发生取代反应。①卤代反应:反应物:苯和液溴(不能是溴水);反应条件:____;化学反应方程式:_____生成物溴苯因混有未反应的溴而往往呈___色,除溴的方法是____②硝化反应:反应物:___;反应条件:_____。化学反应方程式:________硝基苯是一种有____味、___色、有毒的油状液体,密度比水___。 (3)一定条件下,苯可发生加成反应,如:_______(4)苯的燃烧:化学方程式:______燃烧时也伴有大量______,是因为______三、苯的同系物1.定义:_________________________________。通式:_________。2.化学性质(1)苯环上的 ___反应和_____反应。 如:TNT的制备反应为______(2)侧链上的_____反应和苯环相连的烷基可以被氧化,即苯的同系物能使___褪去。(3)由于取代位置不同,二甲苯有3种同分异构体,它们的结构简式分别为_________ 关键信息C6H6 平面正六边形结构,键角为120 芳香无 特殊气 小不溶于水高锰酸钾 溴水分层 下层颜色变浅 上层颜色变深在有催化剂存在时褐 加入氢氧化钠溶液苯和硝酸 水浴60℃ 催化剂苦杏仁味 无 大浓烟 苯分子含碳的质量分数很大苯分子中的氢原子被一个或若干个烷基取代的产物 CnH2n-6取代 加成 氧化KMnO4酸性溶液 KMnO4酸性溶液紫色 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)1.苯的结构(1)苯的分子式是C6H6,结构简式为 (2)苯分子具有平面正六边形的结构,各键角都相等为120 . (3)六角环上的碳碳之间的键完全相同,是介于单键与双键之间的一种独特的键.2.苯既有不饱和烃的加成性,又具有饱和烃的取代性。苯和卤素单质既可发生取代反应,又能发生加成反应。苯与卤素单质,在催化剂的条件下发生取代反应。如苯和液溴在FeBr3作催化剂条件下反应生成溴苯和HBr。若改变条件,苯与卤素单质,在光照条件下,则发生加成反应。如苯与氯气光照发生反应生成C6H6Cl6。5.苯的同系物中学教材同步标准学案 高二化学第八章 合成材料第一节 有机高分子化合物简介 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)1.概述高分子化合物按其来源可分为_____和______两大类;棉花、羊毛、天然橡胶属于________,塑料、合成纤维、合成橡胶属于_______。2.有机高分子化合物(1)定义高分子化合物是_______________________________________,也称为________________________。 (2)概念及表示方法(以聚乙烯为例)①结构简式: __________________________②结构单元:___________也叫__________③聚合度:__________________________________________。注意:高分子材料是____________,通常以实验中测得的相对分子质量只是___________。 ④单体:____________________。如_______是合成(聚乙烯)的单体。 3.结构特点 有机高分子化合物具有_______________和___________。 ①线型结构是指有机高分子化合物结构呈______状。可以带支链,也可以不带支链。聚乙烯的长链是由_______键连接的,淀粉的长链是由______键连接的。高分子链之间以________紧密结合。思考:高分子链之间的作用力是化学键吗? 分子间作用力与相对分子质量的关系是什么? ②体型结构是指有机高分子化合物的高分子链之间会形成____,产生一些交联,形成________结构。思考:线型有机高分子化合物形成体型高分子化合物的前提条件是什么?4.基本性质有哪些:______________________________________ 线型高分子材料的结构特点是以一个个链节结合成高分子链,链与链之间以______相结合。其性质特点是能溶解在______里,具有____性,强度一般____,一般不易_____。体型高分子材料的结构特点是以一个个链节结合成高分子链,链与链之间以_____大量交联。其性质特点是不易溶解,只是有一定程度的_____,具有_____,强度一般_____,一般不易______。5.为适应特殊需要,有的高分子材料具有耐化学腐蚀、_____、______、____、不透水的优点,但是,高分子材料也有不耐高温、_____、_____、废弃后不易分解等缺点。 关键信息1.天然高分子材料 合成高分子材料天然高分子材料 合成高分子材料2.(1)相对分子质量在几万到几十万甚至更高的化合物聚合物或高聚物(2)①②—CH2—CH2— 链节③每个高分子链节的重复次数n混合物 一个平均值④能合成有机高分子的小分子物质CH2=CH23.线型结构 体型结构①长链C—C C—C C—O 分子间作用力不是,分子间作用力不是化学键。相对分子质量越大分子间作用力越强。②化学键网状高分子链有能起反应的官能团4.①溶解性 ②热塑性和热固性 ③强度 ④电绝缘性分子间作用力 适当的溶剂 热塑性 比较大 导电化学键涨大 热固性 较大 导电耐热、耐磨、耐油易燃烧、易老化 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)高分子化合物的结构及其基本概念高分子化合物简称高分子或高聚物,是由千百个原子,彼此以共价键连接的巨大分子化合物,具有很大的相对分子质量,一般为几万到几十万,甚至达百万,千万。单体:能合成高分子化合物的小分子物质。链节:高分子化合物中简单的重复的结构单元。聚合度单体链节聚合度:高分子化合物中链节的重复次数。单体是合成高分子化合物的原料,反应过程中单体转化为链节,链节再聚合成高分子。高分子化合物相对分子质量=聚合度×键节的式量2.加聚反应与缩聚反应加聚反应与缩聚反应是合成有机高分子化合物的重要反应。①加聚反应:由相对分子质量小的化合物分子互相结合成相对分子质量较大的反应叫聚合反应,也称加聚反应。主要有如下几种类型:①乙烯型、②l,3一丁二烯型、③多单体型。(请写出方程式)②缩聚反应:由相对分子质量小的化合物分子互相结合成相对分子质量较大的化合物同时生成小分子的反应叫缩聚反应。主要有如下几种类型:①酚、醛缩聚②醇、酸缩聚③羟酸缩聚④氨基酸缩聚⑤葡萄糖缩聚。3.有机高分子化合物单体的判断方法判断有机高分子化合物单体时,要先判断是加聚产物,还是缩聚产物,若是加聚产物则要在链节端点处断键,并分别向内再形成一个单键,再断开单键。由端点C向内形成单键,中间两个C形成5个键,断开单键,即得单体。若是缩聚产物,则要在链节端点处断键,把失去的小分子物质分拆后加在相应位置。 【例1】有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)的结构简式可用表示。设聚合度n为3000。回答下列问题:(1)指出有机玻璃的单体和链节 (2)求有机玻璃的相对分子质量 (3)有机玻璃的结构特点 【解析】(1)根据有机玻璃的结构筒式可知,生成有机玻璃的化学反应方程式为:故单体为,链节为(2)根据相对分子质量=聚合度×键节的式量,可知有机玻璃的相对分子质量=3000×86=258000。【点拨】有机高分子化合物分天然高分子化合物和合成高分子化合物两部分。合成高分子化合物主要由加聚、缩聚两类反应制备,加聚和缩聚是聚合反应的两个类型,对于高分子化合物来说,尽管分子量很大,没有一个准确的相对分子质量,只有一个范围,但它们的结构均是由若干链节组成的。 【例2】由CH3CH2CH2OH制备所发生的化学反应至少有:①取代反应,②消去反应,③加聚反应,④酯化反应,⑤还原反应,⑥水解反应等当中的( ) A.①④ B.②③ C.②③⑤ D.②④【解析】由CH3CH2CH2OH制备所发生的化学转化过程为答案:B【点拨】有机化学反应的类型主要有:取代反应、消去反应、加成反应、加聚反应、缩聚反应、氧化反应、还原反应、酯化反应、水解反应等,了解并会判断有机类型是学习有机化学的基础。 【例3】维通橡胶是一种耐腐蚀、耐油、耐高温、耐寒性能都特别好的氟橡胶。它的结构简式见右图:合成它的单体为A.氟乙烯和全氟异丙烯 B. 1,1-二氟乙烯和全氟丙烯C.1-三氟甲基-1,3-丁二烯 D.全氟异戊二烯【解析】分析链节主链的结构可以看出,其应是加聚反应的产物。链节主链上没有双键,其单体分子中应含一个双键,从链节主链中间断开,两个碳原子间分别恢复双键,得两分子单体,为1,1-二氟乙烯和全氟丙烯。答: B【点拨】此题难度并不大,只要首先根据高分子的结构特点判断是加聚产物,还是缩聚产物,并准确确定出断键的部位,则可正确写出高聚物的单体的结构简式。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)农用薄膜也是一种高分子材料,通常为聚乙烯或聚氯乙烯,它具有十分广泛的应用。在使用过程中,薄膜会受到损坏,但是可以用电烙铁、熨斗焊接,或者用有机黏合剂(如环己酮等)黏补。试解释这些方法利用了高分子材料的什么性质 【解析】聚乙烯、聚氯乙烯为线型结构的高分子材料,一般修补的方法有两种。第一种是用电烙铁或熨斗焊接,这显然是利用高温使聚乙烯或聚氯乙烯熔化,再整形,这体现了高分子的热塑性。另一种方法是用有机溶剂(环己酮)使薄膜溶解,待有机溶剂挥发后即可成型,这利用了高分子材料的溶解性。答案:用电烙铁和熨斗焊接来修补薄膜的方法利用了高分子材料的热塑性;用有机黏合剂修补则利用了高分子材料的溶解性。 2.(综合题)下列对于有机高分子化合物的认识不正确的是( ) A.合成有机高分子化合物称为聚合物或高聚物,是因为它们大部分是由小分子通过聚合反应而制得的 B.有机高分子化合物的相对分子质量很大,因而其结构复杂 C.对于一块高分子材料,n是一个整数值,因而它的相对分子质量是确定的 D.高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类【解析】有机高分子化合物分为天然高分子化合物和合成高分子化合物两部分,合成高分子化合物主要由聚合反应制备,对于高分子化合物来说,尽管分子量很大,但没有一个准确的相对分子质量,只有一个范围,它们的结构均由若干链节组成。答案:BC3.(创新题)新型弹性材料“丁苯吡橡胶”的结构简式如下:其单体为________;一种被称为“人造象牙”的树脂,其结构式为,它是通过加聚反应制得的。合成“人造象牙”树脂的单体是______。【解析】由“丁苯吡橡胶”的结构可知应为加聚反应形成的高聚物,由加聚反应的特点可用“弯箭头”法判断其单体:即其单体为: 和甲醛在低温条件下,分子中C=O双键处可以发生加聚反应,生成物可表示为答案: 【点拨】巧用高分子化合物的性质解答。 【点拨】对高分子化合物的基础知识应全面掌握。 【点拨】判断加聚反应形成高聚物的单体,一般采用“弯箭头”法,也可理解为“切割”法,即先从左端切断一个碳碳单键,从左到右碰到三个价键的碳在右侧添一个价键,碰到五个价键的碳则在右侧切断一个价键(一次只能切断一个价键),如果切掉了小分子,小分子就是该高聚物的单体之一,如果没有得到小分子,按此原则由左向右一路切割,直到切掉小分子找到单体为止。其基本思想是切割后,通过切割价键或添加价键,保证每个碳原子仍为4个价键。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.下列不属于高分子化合物的是( ) A.蛋白质 B.淀粉 C.硝化纤维 D.油脂2.现在为婴儿特制的一种新型的尿布——“尿不湿”。这是尿布表面涂有一种既能吸水又能保留水的物质。据你的推测,这种特殊物质的结构可能是( )3.相同质量下列材料制成相同长度的绳子,能吊起的重物质量最大的是( )A.涤纶绳 B.锦纶绳 C.金属钛绳 D.碳钢绳4.现有两种高聚物A、B,A能溶于氯仿等有机溶剂,B不溶于任何溶剂,加热不会变软或熔融,则下列叙 述中不正确的是( )A.高聚物A可能具有弹性,而高聚物B一定没有弹性B.高聚物A一定是线型高分子化合物材料C.高聚物A一定是体型高分子化合物材料 D.高聚物B一定是体型高分子化合物材料5.下列有关高分子化合物的叙述正确的是( )A.高分子化合物极难溶解 B.高分子化合物靠分子问力结合,材料强度较小C.高分子均为长链状分子 D.高分子材料均为混合物6.聚合物是( )A.同分异构体 B.同系物 C.由不同的单体生成 D.均由加聚反应生成7.现有下列高聚物:(B)天然橡胶树脂(C)硫化橡胶(D)用于制备电木的酚醛树脂(E)有机玻璃,其中属于线型结构的是____,属于体型结构的是____,可溶于有机溶剂的是____,加热能熔融的是____,用于制备轮胎的是____,用于制备车窗玻璃的是_______,用于制备插座、电器把手的是_______。B级(能力提高)1. 有关高分子化合物性质描述不正确的是( ) A.一般具有良好的绝缘性 B.均不溶于水,易溶于有机溶剂C.均不耐热,受热后会熔化,改变原有形状 D.一般比同质量金属强度大2.下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成体型结构的是( )3.乙烯和1—丁烯按1:1(物质的量)聚合时生成聚合物,该聚合物的结构式可能是( )4.下列各组物质中互为同系物的是( )5.由电石和水反应制得有机物A,在催化剂存在时于 357 K~369 K发生两分子加成反应制得B。B与氯化氢气体在318 K~330 K时继续催化加成得C,C在一定条件下聚合得D,D经硫化后得如下交联结构:写出有关物质的结构简式: A为____,B为_____,C为_____, D为______。6.下面是一种线型高分子的一部分:由此分析,这种高分子化合物的单体至少有______种,它们的结构简式为______。7.某种ABS工程树脂,由丙烯腈(CH2=CHCN,符号A)、1,3-丁二烯(CH2=CH-CH=CH2,符号B)和苯乙烯(C6H5-CH=CH2,符号S)按一定配比共聚而得。(1)A、B和S三种单体中,碳氢比(C:H)值最小的单体是 。(2)经元素分析可知该ABS样品的组成为CaHbNc(a、b、c为正整数),则原料中A和B的物质的量之比是 (用a、b、c表示)。同步达标答案A级1.D 2.C 3.B 4.C 5.D 6.C 7. ABE CD ABE ABE C E DB级1.BC 2.BC 3.B 4.B 5.A.CH≡CH 6.5 7.(1)1,3-丁二烯 (2)c= 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(2001年上海)为扩大现有资源的使用效率,在一些油品中加入降凝剂J,以降低其凝固点,扩大燃料油品的使用范围。J是一种高分子聚合物,它的合成路线可以设计如下,其中A的氧化产物不发生银镜反应:试写出:(l)反应类型;a 、b 、P (2)结构简式;F 、H (3)化学方程式:D→E E+K→J 【解析】由J的结构式可知,E与K发生的是加聚反应生成了J,E与K分子中都有双键。D生成E的反应为酯化反应,说明了反应b为消去反应,反应a为CH2=CH—C H3与水的加成反应;H到K的反应为分子内两—COOH的脱水成环反应;CH2=CH—CH=CH2与C12发生了l、4~加成反应生成CH2Cl—CH=CH—CH2Cl,该物质水解生成了二元醇G,G再氧化得二元羧酸H。答案:(1)加成 消去 水解(或取代)(2) (3)+C16H33OH +H2On+n 【点拨】灵活运用基础知识是解决此题的关键。此题为有机合成推断题。可采用正向思维和逆推法相结合的方法解题。 趣味阅读白色污染什么叫白色污染这要从塑料开始谈起。塑料是一类高分子材料。以石油为原料可以制得乙烯、丙烯、氯乙烯、苯乙烯等。这些物质的分子在一定条件下能相互反应生成分子量很大的化合物(即高分子):聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯。我们通常使用的塑料就是由上述四种高分子组成的材料(聚乙烯、聚丙烯薄膜抖动时声音发脆,而聚氯乙烯薄膜则较柔软,抖动时无发脆声音;发泡塑料一般是聚苯乙烯,燃烧时有浓烟)。从上世纪六十年代开始,塑料进入广泛实用阶段。由于塑料具有很多优点:它取材容易,价格低廉,加工方便,质地轻巧,因此塑料一问世,便深受世界欢迎,它迅速渗入到社会生活的方方面面,塑料被制成碗、杯、袋、盆、桶、管等。塑料被列为20世纪最伟大的发明之一。塑料的普及被誉为白色革命。随着塑料产量不断增大,成本越来越低,我们用过的大量农用薄膜、包装用的塑料袋和一次性塑料餐具在使用后被抛弃在环境中,给景观和环境带来很大破坏。由于塑料包装物大多白色,它们造成的环境污染被称为白色污染。白色污染的危害白色污染存在两种危害:视觉污染和潜在危害。视觉污染指的是塑料袋、盒、杯、碗等散落在环境中。给人们的视觉带来不良刺激,影响环境的美感。前几年。有人戏称我国有两座万里长城,一为古长城,二为白色长城,指的是我国铁路沿线到处是白色的饭盒、塑料袋。这就是视觉污染。在学校,随处可见一次性饭盒、各色塑料袋,起风时候,塑料袋到处飘扬,严重影响校园的美观。白色污染的潜在危害则是多方面的。(1)一次性发泡塑料饭盒和塑料袋盛装食物严重影响我们的身体健康。当温度达到65℃时,一次性发泡塑料餐具中的有害物质将渗入到食物中,对人的肝脏、肾脏及中枢神经系统等造成损害。为此,国家经贸委发布了《关于立即停止生产一次性发泡塑料餐具的紧急通告》,要求停止生产一次性发泡塑料饭盒。我们现在用来装食物的超薄塑料袋一般是聚氯乙烯塑料。早在四十年前,人们就发现聚氯乙烯塑料中残留有氯乙烯单体。当人们接触氯乙烯后,就会出现手腕、手指浮肿,皮肤硬化等症状,还可能出现脾肿大、肝损伤等症。1975年,美国就禁止用聚氯乙烯塑料包装食品和饮料。在我国,更为严重的是,我们用的超薄塑料袋几乎都来自废塑料的再利用,是由小企业或家庭作坊生产的,用这种塑料袋装食品,不仅危害环境,也危害人的身体。(2)使土壤环境恶化,严重影响农作物的生长。我国目前使用的塑料制品一般是不可降解的,其相对分子质量在2万以上,只有相对分子质量降为2000以下时,才能被自然界中微生物所利用,而这一过程至少需200年。农田里的废农膜、塑料袋长期残留在田中,会影响土壤的透气性,阻碍水分的流动。从而影响农作物对水分、养分的吸收,抑制农作物的生长发育,造成农作物的减产。若牲畜吃了塑料膜,会引起牲畜的消化道疾病,甚至死亡。(3)填埋作业仍是我国处理城市垃圾的一个主要方法。由于塑料膜密度小、体积大,它能很快填满场地。降低填埋场地处理垃圾的能力;而且,填埋后的场地由于地基松软,垃圾中的细菌、病毒等有害物质很容易渗入地下。污染地下水,危及周围环境。(4)若把废塑料直接进行焚烧处理,将给环境造成严重的二次污染。塑料焚烧时,不但产生大量黑烟,而且会产生迄今为止毒性最大的一类物质:二恶英。二恶英进入土壤中,至少需15个月才能逐渐分解,它会危害植物及农作物;二恶英对动物的肝脏及脑有严重的损害作用。焚烧垃圾排放出的二恶英对环境的污染,已经成为全世界关注的一个极敏感的问题。白色污染的防治(1)停止使用一次性餐具及超薄塑料袋。由于一次性塑料餐具难降解,现在许多城市都推广使用绿色餐具——纸制餐具,因为纤维素能被微生物降解。但许多环保专家认为,用纸制餐具代替发泡塑料餐具亦不明智。首先,纸制餐具同样也会带来视觉上的污染,因为它们的降解速度并不快,往往在几十天甚至几个月内也不会降解彻底。其次,制纸制餐具时,除用到草浆、稻浆外,还要加入1/3左右的木浆,若全面推广,势必造成大量木材的消耗,导致森林砍伐的加剧。值得注意的是,我国森林覆盖率仅为13.92%,人均占有森林面积只相当于世界人均水平的17.2%,居世界112位。第三,制纸浆历来是耗水大户、耗能大户及排污大户。造浆工艺需大量水,而我国人均水的占有量在世界上排88位,已被列为世界12个贫水国家的名单上;若污水未经处理,直接排入河流中,会引起水污染;纸制餐具成型后需立即烘干,这就需要消耗大量能量。而我国能源结构是以燃煤为主,这样就会增加空气中SO2的含量,引起酸雨。因此,无论是从环保角度,还是从节约资源角度,不使用一次性塑料餐具及纸制餐具都是一件好事。任何一次性餐具不仅不利于环保,也是对资源的极大的浪费。我们在日常生活中,应拒绝使用超薄塑料袋买菜或盛装食物,买菜可用菜篮子或较厚塑料袋,避免使用上的一次性,从而减少塑料袋对环境的污染。(2)回收废塑料并使之资源化是解决白色污染的根本途径。其实,塑料和其它材料比,有一个显著的优点:塑料,可以很方便地反复回收使用。废塑料回收后,进行分类、清洗后再通过加热熔融,即可重新成为制品。从组成看,聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯均由碳氢元素组成,而汽油、柴油等燃料也是由碳氢元素组成,只不过分子量较小。因此,把这几类塑料隔绝空气加热至高温,使之裂解,把裂解产物进行分馏,可制得汽油与柴油。近年来,一些国家大力开展3R运动:即要求做到废塑料的减量化(Reduce)、再利用(Reuse)、再循环(Recycle)。目前,在德、日、美等国家,由于重视对包装材料的回收处理,已经实现了塑料的生产、使用、回收、再利用的良性循环,从根本上消除了白色污染。(3)研究开发降解塑料。降解塑料具有与普通塑料同样的使用功能,但在完成其使用功能而被废弃后。其化学结构可以在某些条件下发生变化,使高分子分解成分子量较小的分子,最后,被自然环境所同化。降解塑料有三类:光降解塑料、生物降解塑料及双降解塑料。但是现在许多降解塑料并非100%降解,只是把塑料变为塑料碎片;据报道,我国陕西杨凌农业高新技术产业示范区已研制成功100%降解的塑料。它是将淀粉和不可降解的塑料通过特殊设备粉碎成纳米级后进行物理结合。再将两者比例控制在一定范围内。用这种新技术生产的农用地膜。经过四至五年的大田试验,结果显示,在70天至90天内。淀粉完全降解为H2O、CO2,塑料变为对土壤和空气无害的细小颗粒,并在17个月内同样完全降解为H2O、CO2。现在这种塑料已投入批量生产。目前在世界上降解塑料还远远没有得到大规模使用。开发使用降解塑料也只能作为解决白色污染的辅助措施。(4)加强环保宣传,提高公民的环保意识。在社会上形成良好的环保氛围,是解决白色污染及其它各种形式污染的前提。例如,要回收废塑料,就要实行垃圾回收分装制度,把不同类的垃圾放在不同的垃圾桶内,这就需要我们有高度自觉的环保意识。让我们人人树立以爱护环境为荣,破坏环境为耻的思想,以实际行动来消除环境里的白色污染及其它污染。第二节 合成材料 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)1.合成材料 通常所说的三大合成材料是指___________________________,此外近年来发展起来的____________________也属于合成材料的范畴。(1)塑料 ①塑料的成分塑料的主要成分是__________,它的组成中还有根据需要加入的具有某些特定用途的________,如能提高塑性的________,防止塑料老化的__________等。②塑料的种类 塑料的品种很多,常见的分类见下表分类的原则类 型 特征和举例按树脂受热时的特征分按应用范围及性能特点分其他(2)合成纤维①化学纤维的分类人造纤维: ____________________________合成纤维:______________________________化学纤维:______________________________②合成纤维在合成纤维中被称为“六大纶”是指:___________合成纤维的优点是:_______________特种合成纤维包括:___________________特种合成纤维的优点是:_______________(3)合成橡胶①橡胶的分类。根据来源不同,橡胶可分为 __________________②合成橡胶。a.合成橡胶的原料:_____________ b.合成橡胶的性能:_____________________。c.合成橡肢的分类:可分为________________ (如_______________________________________等)和____________ (如__________________等)等两大类。(4)合成材料与环境保护 ①合成材料的废弃物的急剧增加带来环境污染问题,一些塑料制品所带来的“__________”尤为严重。②治理“白色污染”,加强环境保护 关键信息1.塑料、合成纤维、合成橡胶粘合剂、涂料(1) ①合成树脂添加剂 增塑剂防老化剂②分类的原则类 型 特征和举例按树脂受热时的特征分热塑性塑料以热塑性树脂为基本成分。受热软化,可以反复塑制,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。热固性塑料以热固性树脂为基本成分。加工成型以后变为不熔状态,如酚醛、氨基塑料等。按应用范围及性能特点分通用塑料通用性强、用途广泛、产量大、价格低。主要有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等。工程塑料机械性能较好,高强度,可以代替金属用作工程结构材料。如聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、氟塑料等。其他其他分类,分为通用、工程、耐高温和特种塑料四大类;或通用、工程和其他塑料三大类。(2) ①用木材、革类的纤维经化学加工制成的粘胶纤维利用石油、天然气、煤和农副产品作原料制成的人造纤维和合成纤维统称②涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不发霉、不怕虫蛀、不缩水芳纶纤维、碳纤维、耐辐射纤维、光导纤维和防火纤维 具有某些特殊性能(3) ①天然橡胶和合成橡胶②石油、天然气 二烯烃和烯烃具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或耐低温等性能通用橡胶丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶特种橡胶 聚硫橡胶、硅橡胶(4)白色污染 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)合成材料的结构和性能塑料 热固性 热塑性合 合成 合成纤维成 纤维 特种合成纤维材 通用橡胶 料 橡胶 特种橡胶由于合成材料的原料丰富易得,制造加工简单,性能干变万化,所以,合成材料一经出现,便得到了广泛的应用。合成材料品种很多,塑料、合成纤维、合成橡胶就是我们通常所说的三大合成材料。近年发展起来的黏合剂、涂料等也属于合成材料的范畴。 【例1】下列说法中正确的是( )A.合成纤维和人造纤维可统称为化学纤维B.酚醛树脂和聚氯乙烯都是热固性塑料C.锦纶丝接近火焰时先卷缩,燃烧时有烧焦毛发的臭味,灰烬为有光泽的硬块,能压成粉末D.复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能,其综合性能超过了单一材料【解析】解此题需要了解合成材料的分类、组成和性能。答案:AD【点拨】学习时应注意基础知识的学习。 【例2】塑料废弃物的危害有( )①难以分解,破坏土壤结构,影响植物生长②污染海洋③危及海洋生物的生存 ④造成海难事件 ⑤破坏环境卫生,污染地下水A.①~⑤ B.①②③④ C.②③④ D.①⑤【解析】解此题需要了解“白色污染”的危害性。答案:A。【点拨】学习化学应了解环境污染与保护。 【例3】已知涤纶树脂的结构简式为它是由两种单体通过酯化反应的方式聚合而成的,这两种单体的结构简式是______和_________。【解析】联想酯水解反应的原理即可推出酸和醇的结构片段:,再连接上-OH或H即得单体的结构简式.【点拨】高分子酯的单体是二元和二元醇。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)下列说法中正确的是( )A.合成纤维和人造纤维可统称为化学纤维B.酚醛树脂和聚氯乙烯都是热固性塑料C.锦纶丝接近火焰时先卷缩,燃烧时有烧焦毛发的臭味,灰烬为有光泽的硬块,能压成粉末D.复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能,其综合性能超过了单一材料【解析】根据化学纤维的定义可知A正确。酚醛树脂是体型高分子化合物,具有热固性,而聚氯乙烯是线型高分子化合物,具有热塑性,B错误。接近火焰时先卷缩,燃烧时有烧焦毛发的臭味,灰烬为有光泽的硬块,能压成粉末是天然纤维的特性,C错误。答案:AD。2.(综合题)在粘胶纤维、棉花、尼龙、涤纶、腈纶、羊毛中,属于天然纤维的是____;属于人造纤维的是___;属于合成纤维的是____。【解析】棉花、羊毛、木材和草类的纤维都是天然纤维,用木材、草类的纤维经化学加工制成的粘胶纤维属于人造纤维,利用石油、天然气、煤和农副产品作原料制成单体,再经聚合反应制成的是合成纤维。合成纤维和人造纤维又统称化学纤维。答案:棉花、羊毛;粘胶纤维;尼龙、涤纶、腈纶。 3.(创新题)环保专家预言:废弃的地膜将最终成为祸害。武汉大学张俐娜教授提出了“用甘渣浆、麦秆、芦苇浆做原料生产‘再生纤维素共混膜’的研究课题终获成功”。使用“共混膜”不但能使农作物增产20%,而且其使用寿命一旦终结,其成分的30%可被微生物吃掉,剩余部分会在40多天内自动降解,对土壤无副作用。请回答下列问题:(1)普通地膜能造成什么“祸害” (2)有人建议焚烧处理这些普通塑料废弃物,你认为可行吗 为什么 对已散落于土壤中的地膜碎片,你根据目前国情认为该怎样处理为好 (3)张教授的研究课题有什么积极的环保意义 (4)写出这种“共混膜”的主要化学成分(纤维素)的基本结构式。该薄膜降解后可能生成什么 【解析】(1)普通地膜等塑料废弃物不溶于水,在自然界中难于被生物降解,长期留在农田,会影响土壤的透气性,阻碍水分流动和农作物的根系发育。(2)不行。因为焚烧时不但会产生大量难于烧尽的烟煤、HCl气体,同时还会产生出多种有毒的化学气体;如二恶英等,严重污染环境,既威胁人类的健康,又影响市容面貌。对已散落于土壤中的地膜碎片,根据我国目前的国情,最好收集直接作为材料,制成再生塑料制品,或者用分子筛筛出土壤中的地膜碎片,然后再播种。(3)张教授的研究课题充分利用了甘渣、麦秆等农作物废弃物,是改善农村卫生条件的重要措施;该薄膜可自行降解 (生物降解),不产生“白色污染”,保护了环境;使农作物增产率更高。(4)“共混膜”的主要成分为纤维素,纤维素的基本结构式为 [(C6H7O)(OH)3]n。纤维素降解后可能生成CO2、H2O等。 【点拨】解此题需要了解合成材料的分类、组成和性能。 【点拨】人造纤维不同于合成纤维:人造纤维是以富合纤维素的物质(如植物秸秆、棉绒等)为原料,经氢氧化钠和二硫化碳等处理后得到的一种纤维状物质,其主要成分仍是纤维素,合成纤维是以小分子物质为单体,经聚合反应合成得到的纤维,它比人造纤维或天然纤维的性能更优越。由于二者都使用了化学方法,都属于化学纤维。 【点拨】学习化学是为生产、生活服务的,能用化学知识解决日常生活中遇到的问题。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.下列物质一定不是天然高分子的是CA.橡胶 B.蛋白质 C.尼龙 D.纤维素2.下列对于废弃塑料制品的处理方法中,最为恰当的是( D ) A.将废弃物切成碎片,混在垃圾中填埋于土壤中 B.将废弃物焚烧 C.将废弃物倾倒在海洋中 D.将废弃物应用化学方法加工成防水涂料或汽油3.下列说法中正确的是(AD ) A.合成纤维和人造纤维可统称为化学纤维 B.酚醛树脂和聚氯乙烯都是热固性塑料 C.锦纶丝接近火焰时先卷缩,燃烧时有烧焦毛发的臭味,灰烬为有光泽的硬块,能压成粉末 D.复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能,其综合性质超过了单一材料4.下列叙述内容不正确的是( AB )A.乙烯和聚乙烯性质相同B.聚乙烯是由一CHz—CH。一分子组成的化合物,加热至某一温度则可完全熔化C.同质量的乙烯和聚乙烯完全燃烧后生成的CO2的质量相等D.乙烯和聚乙烯的最简式相同5.下列物质不属于合成材料的是(A )A.人造纤维 B.顺丁橡胶C.有机玻璃 D.锦纶纤维6.下列对于废弃塑料制品的处理方法中,最为恰当的是( D )A.将废弃物切成碎片,混在垃圾中填埋于土壤中B.将废弃物焚烧C.将废弃物倾倒在海洋中D.将废弃物应用化学方法加工成防水涂料或汽油7.氯乙烯是合成高聚物聚氯乙烯的单体,工业制氯乙 烯需要以下反应:①乙炔与氯化氢制氯乙烯 ②高温煅烧石灰石 ③电解饱和食盐水 ④制乙炔 ⑤制乙烯 ⑥合成氯化氢 ⑦制水煤气 ⑧制盐酸 ⑨制电石,则制氯乙烯正确的操作顺序是( C )B级(能力提高)1.在制造聚氯乙烯塑料时,往往要加入邻苯二甲酸二辛酯,它的作用是( B ) A.作催化剂 B.增进塑料的可塑性和柔软性 C.增强塑料的硬度 D.提高塑料的熔点2.能和对苯二甲酸发生缩聚反应制取合成纤维的化合物是( D ) A.苯酚 B.甲醛 C.乙醇 D.乙二醇3.当前为减少塑料废弃物造成的污染,应采取的有效措施是( B )A.将塑料废弃物深理 B.将其分解为无害物质C.焚烧 D.粉碎4.在国际环境问题中,一次性使用聚苯乙烯材料带来的“白色污染”极为严重。这种材料难分解,处理麻烦。最近研制出一种新材料,能代替聚苯乙烯,它是由乳酸(一种有机羧酸)缩聚而成,它能在乳酸菌的作用下降解而消除对环境的污染。下列关于聚乳酸的说法正确的是(C ) A.聚乳酸是一种纯净物 B.聚乳酸是一种羧酸C.聚乳酸的单体是D.其聚合方式和苯乙烯相同5.塑料制品废弃物严重污染环境,常称为“白色污染”。为了防治这种污染,有一种重要途径是将合成高分子化合物重新变成小分子化合物,目前对结构为的化合物已成功实现这种处理,试分析若用CH3OH来处理它,能得到的有机物可能是( BC )6.“喷水溶液法”是最近日本科学家研制出的一种使沙漠变绿洲的新技术,它是先在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯水溶液,水溶液中的高分子与沙土粒子结合,在地表下30一50cm处形成一个厚0.5cm的隔水层,既能阻止地下的盐分上升,又有拦截、蓄积雨水作用。下列对聚丙烯酸酯不正确的说法是( B ) A.单体的结构式为CH2=CH-CO-OR B.在一定条件下能发生加成反应 C.在一定条件下能发生水解反应 D.没有固定的熔沸点7.卤代烃里的卤原子易与活泼金属阳离子结合,发生下列反应。例如:根据下列各物质的转化关系回答:(1)A的分子式是 ,E的结构简式是——。(2)写出B—D的化学方程式 (3)写出C。H。Cl—C的化学方程式同步达标答案A级1.C 2.D 3.AD 4.AB 5.A 6.D 7.CB级1.B 2.D 3.B 4.C 5.BC 6.B 7. 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(2001年山西)聚丙烯酸的废弃物是白色污染物中的一种。国际上最新采用热聚门冬酸的盐(TPA)来降解聚丙烯酸的废弃物,它有效廉价,且自身可被生物降解,从而减少对环境的污染。TPA是由单体缩聚而成,请写出TPA的结构简式______。【解析】从热聚门冬酸的盐(TPA)的单体上分析,该单体生成TPA时发生的是缩聚反应,因而类似于与-OH生成和H2O,可知该单体发生缩聚反应的部位是(用虚线表示)因而得到高聚物的结构简式。 【点拨】此题与以往试题不同之处在于:告诉单体推知高分子的结构,灵活运用基础知识是解决此题的关键。 趣味阅读漫话导电性塑料意义的研究领域。目前,导电塑料已广泛地用于许多工业领域。例如,抗电磁辐射的计算机“视保屏”、能过滤太阳光的“智能”玻璃窗等。导电聚合物还在发光二极管、太阳能电池、移动电话和微型电视显示装置等领域,不断地寻找到新的应用和开发前景。利用导电性塑料代替电路中具有蓄电作用的液体电容器电解质,可成功地使电路的电阻降低到百分之一以美国加利福尼亚大学的艾伦·J·黑格,美国宾夕法尼亚大学的艾伦·G·马克迪尔米德和日本筑波大学的白川英树,三位科学家因对导电聚合物的发现和发展而获得2000年度诺贝尔化学奖。他们的开创性的研究工作,都是从120世纪70年代开始和发展的。1997年,白川英树教授等人发现,在塑料聚乙炔中,加碘这一杂质后,聚乙炔便具有导电性。聚乙炔具有导电性,关键是聚乙炔的特殊结构和碘杂质所起的作用。聚乙炔分子中具有C—C单键和C=C双键交替出现的链式结构,类似1,3一丁二烯和苯环的离域大兀键。它的形成使电子易于流动。若在其中加入碘等杂质,电子就会被杂质所吸引,电子原来所在的位置就会出现空洞,则其它电子先后流动以弥补空洞,从而产生了电流,此时的直链状的聚乙炔就像一根金属导线。于是,导电聚合物成为物理和化学均有重要下.为此,在实现个人电脑小型化和高速化方面,与用镍和铅等重金属制作的传统电池相比,导电性塑料电池质量更轻、更有利于保护环境。根据导电性塑料原理,开发的新型显示器,.开始应用到汽车音响中。导电聚合物的研究成果,还对分子电子学的迅速发展起到推动作用。若使具有导电性的物质呈螺旋状,即可制成电子零件中不可缺少的线圈和电磁体。如果人类能利用导电性塑料制造由单分子组成的晶体管和其他电子元件,这将不仅大大提高计算机的运算速度,而且还能缩小计算机的体积,那么,笔记本电脑也许可以装入手表中呢!从天然树脂到合成树脂1999年3月29日的美国<时代>周刊评出了20名在20世纪里最具影响力的科学家和思想家,其中惟一一名化学家就是巴克兰(L.Baekelalld),显然这是因为在20世纪的化学领域里。对人类影响最大的莫过于出现了塑料及其他合成高分子材料,而巴克兰又是有史以来第一位用简单分子合成塑料的人。这一成功标志着人类使用的材料,从此开始由单一的天然产物。进入到广泛使用合成高分子材料的新时代。一些树木的分泌物常会形成树脂,不过琥珀却是树脂的化石,虫胶虽然也被看成树脂,但却是紫胶虫分泌在树上的沉积物。由虫胶制成的虫胶漆,最初只用作木材的防腐剂,但随着电机的发明又成为最早使用的绝缘漆。然而进入20世纪后。天然产物已无法满足电气化的需要,促使人们不得不寻找新的廉价代用品。早在1872年德国化学家拜耳(A.Bayer)首先发现苯酚与甲醛在酸性条件下加热时能迅速结成红褐色硬块或粘稠物,但因它们无法用经典方法纯化而停止实验。20世纪以后,苯酚已经能从煤焦油中大量获得,甲醛也作为防腐剂大量生产,因此二者的反应产物更加引人关注,希望开发出有用的产品,尽管先后有许多人为之花费了巨大劳动,但都没有达到预期结果。1904年,巴克兰和他的助手也开展这项研究,最初目的只是希望能制成代替天然树脂的绝缘漆。经过三年的艰苦努力,终于在1907年的夏天,不仅制出了绝缘漆,而且还制出了真正的合成可塑性材料——Bakelite,它就是人们熟知的“电木”“胶木”或酚醛树脂。Bakelite一经问世,很多厂商发现,它不但可以制造多种电绝缘品,而且还能制日用品,爱迪生(T. Edison)用它制造唱片,不久又在广告中宣称:已经用Bakelite制出上千种产品,于是一时间把巴克兰的发明誉为20世纪的“炼金术”。以煤焦油为原料的酚醛树脂,在1940年以前一直居各种合成树脂产量之首。每年达20多万吨,但此后随着石油化工的发展。聚合型的合成树脂如:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及聚苯乙烯的产量也不断扩大,随着众多年产这类产品10万吨以上大型厂的建立。它们已成当今产量最多的四类合成树脂。合成树脂再加上添加剂,通过各种成型方法即得到塑料制品,到今天塑料的品种有几十种,世界年产量在1.2亿吨左右,我国也在500万吨以上。它们已经成为生产、生活及国防建设的基础材料。第八章 合成材料第三节 新型有机高分子材料 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)1.材料是人类赖以生存和发展的物质基础,是人类文明的重要里程碑。当今有人将______、_____、_____并列为新科技革命的三大支柱,而_____又是_____和_____发展的物质基础。人们研究、开发新型材料,来满足_____、______、_______、______、______、_____和_______等尖端技术的发展需要。2.除了传统的____合成材料以外,又出现了_________,__________,________________,____________________,_____________等新型有机高分子材料。 3.新型有机高分子材料新型有机高分子材料包括__________________________等多种。(1)功能高分子材料①功能高分子材料:_________________________________ ②功能高分子材料的种类:a.高分子分离膜:这是用具有_______功能的高分子材料制成的薄膜,它的特点是_________________________________b.医用高分子材料:具有_______________________可以满足人工器官对材料的苛刻要求。(2)复合材料①复合材料:_______________________________。其中一种材料作为__________,另外一种材料作为_________。②复合材料的性能:___________________ (3)有机高分子材料的发展趋势①对重要的通用有机高分子材料继续进行_________________如新型导电和电磁屏蔽材料。②与_____________________________________也在不断加强,并且取得了一定的进展,如仿生高分子材料、高分子智能材料等。 关键信息1.能源 信息 材料材料 能源 信息计算机 光导纤维 激光 生物工程 海洋工程 空间工业 机械工业2.三大 高分子膜 具有光、电、磁等特殊功能 生物高分子材料 医用高分子材料 阴身和液晶3.功能高分子材料、复合材料(1①指既有传统高分子材料的机械性能,又有某些特殊功能的高分子材料。a.特殊分离能让某些物质有选择地通过,而把另外一些物质分离掉。b.优异的生物相容性,较少受到排斥(2)①是指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料 基体 增强剂②具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能,在综合性能上超过了单一材料。(3) ①改进和推广,使它们的性能不断提高,应用范围不断扩大。②人类自身密切相关、具有特殊功能的材料的研究 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)1.新型高分子材料的概念材料是人类赖以生存和发展的物质基础,是人类文明重要里程碑。当今有人将能源、信息和材料并列为新科学革命的三大支柱,而材料又是能源和信息发展的物质基础,除了传统的三大合成材料以外,又出现了高分子膜,具有光、电、磁等特殊功能的高分子材料,生物高分子材料,医用高分子材料,隐身材料和液晶高分子材料等许多新型有机高分子材料。这些新型有机高分子材料在我们的日常生活、工农业生产和尖端科学技术领域中起着越来越重要的作用。(1)高分子分离膜①组成:高分子分离膜是用具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜。②特点:能够让某些物质有选择地通过,而把另外一些物质分离掉。③应用:物质分离。(2)医用高分子材料①性能:优异的生物相溶性;很高的机械性能。②应用:制作人体的皮肤、骨骼、眼、喉、心、肺、肝、肾等各种人工器官。 【例1】下列关于新型有机高分子材料的说法中,不正确的是( )A.高分子分离膜应用于食品工业中,可用于浓缩天然果汁、乳制品加工、酿造业等。 B.复合材料一般是以一种材料为基体,另一种材料作为增强剂。 C.导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材料。 D.合成高分子材料制成的人工器官都受到人体的排斥作用,难以达到生物相容的程度。【解析】A、B、C选项的叙述中都是正确的。有的新型高分子材料具有优异的生物兼容性,较少受到排斥,可以满足人工器官对材料的苛刻要求。答案:D【点拨】了解新型有机高分子材料的种类、性质、用途。 【例2】被涂在手术伤口表面,在数秒钟内发生固化(加聚)并起粘结作用以代替通常的缝合,形成一种性能优良的功能高分子材料。写出该化合物固化时的化学反应方程式______【解析】题给化合物的结构中含有C=C双键,按聚合反应的原理分析,应该发生加成反应聚合来形成高聚物。答案:【点拨】固化即聚合来形成高聚物。 【例3】某种新型高分子化合物的结构简式为:是由两种单体先酯化后加聚而生成的,两种单体的结构简式是____和____【解析】在高聚物的链节中,结构单元是酯化的产物,结构单元是加成的产物。【点拨】分析高分子化合物的结构特点,是判断单体的基础。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)复合材料的使用使导弹的射程有了很大提高,其主要原因在于( )。A.复合材料的使用使导弹能经受高温的变化B.复合材料的使用使导弹的质量减轻C.复合材料的使用可以使导弹承受超高强度的压力D.复合材料的使用可以使导弹承受温度的剧烈变化【解析】复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能,但由于复合材料的使用提高了导弹的射程必然是减轻了导弹的质量。在提供相同能量的前提下,导弹的质量越轻,其速率越快,射程也就越大,所以本题答案为B。2.(综合题)某种解热镇痛药的结构简式为当它完全水解时,可得到的产物有( )A.2种 B.3种 C.4种 D.5种【解析】该有机物的分子中含有三个可水解的官能团。水解可产生四种分子。答案:C3.(创新题)20世纪90年代初,国际上提出了“预防污染”这一新概念。绿色化学是“预防污染”的根本手段,它的目标是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料,最大限度地节约能源,在化工生产各环节都实现净化和无污染的反应途径。试回答下列问题: (1)下列各项属于“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 (2)在我国中西部大开发中,某省为筹建一大型化工基地,征集到下列方案,其中你认为可行的是 ( )。 A.建在中西部干旱山区可以脱贫致富 B.应建在水资源丰富和交通方便的远离城市的效区 C.企业有权自主选择厂址 D.不宜建在人口稠密的居民区 (3)对聚丙烯酸废弃物(白色污染物中的一种)的降解,国际上最新采用了热聚门冬氨酸或其盐(TPA),它有效、廉价,且自身可被生物降解。废弃物自身被生物降解的意义是_______。 (4)1996年美国罗姆斯公司的Willingham GL等人研制出对环境安全的船舶防垢剂-“海洋9号”而获得了美国“总统绿色化学挑战奖。”“海洋9号”的结构简式如下式 试回答下列问题: ①“海洋9号”的化学式为______。 ②能在一定条件下与H2发生加成反应的碳原子是______。(用1,2,…,5等数字填写) ③4,5位碳原子上连接的两个氯原子能否发生取代反应 答:____(填“能”或“不能”),如能发生,请举一例,用化学方程式表示:_____。【解析】(1)“绿色化学”的要旨不是减少污染或治理污染,而是追求反应过程中原子的利用率为100%,也就是说不产生污染,所以本小题答案为D。 (2)化工基地地址的选择是一个复杂的问题,它涉及原料、水源、能源、土地供应、市场需求、交通运输和环境保护等诸多因素,对这些因素全面综合地考虑,权衡利弊,答案为B、D。 (3)废弃塑料造成的“白色污染”不易降解,埋在土壤里经久不烂,长此下去会破坏土壤结构,降低土壤肥效,污染地下水。废弃物自身被生物降解的意义在于能防止废弃物对土壤和地下水造成污染。 (4)①根据键线式的涵义写出“海洋9号”的分子式为C11H17NSOCl2。 ②c=c和C==O均能与H2发生加成反应,所以3,4,5位的碳原子能与H,发生加成反应。 ③卤代烃在碱性条件下可以和H20发生取代反应,4,5位碳原子连接的两个氯原子也能发生取代反应。 【点拨】本题体现了化学学科知识与物理学科知识的小小综合,要求学生的知识全面,且会综合应用。【点拨】 能水解的有机物结构特点是:酯、氨基酸、卤代烃等。 【点拨】本题渗透了化学、生物、地理学科的知识,涉及污染物处理、化工厂选址、新物质的合成等。这些问题提醒我们,在研究化学物质和化学反应时,要关心环境问题,要考虑“省资源、省能源、少污染、低成本”的综合要求。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.下列物质不属于新型有机高分子材料的是( )A.高分子分离膜 B.液晶高分子材料C.生物高分子材料 D.有机玻璃2.某药物的结构简式为,该物质1 mol与足量的NaOH溶液反应,消耗NaOH的物质的量为( )A.3 mol B.4 mol, C.3n mol D.4"mol3.高分子分离膜可以让某些物质有选择地通过而将物质分离,下列应用不属于高分子分离膜的应用范围的是( )A.分离工业废水,回收废液中的有用成份B.食品工业中,浓缩天然果汁、乳制品加工和酿酒C.将化学能转化成电能,将热能转化成电能D.海水的淡化4.复合材料的使用使导弹的射程有了很大的提高,其主要原因在于( )A.复合材料的使用可以使导弹能经受超高温的变化B.复合材料的使用可以使导弹的质量减轻C.复合材料的使用可以使导弹承受超高强度的改变D.复合材料的使用可以使导弹承受温度的剧烈变化5.能使海水淡化的高分子材料是( ) A.生物高分子材料 B.高分子分离膜 C.液晶高分子材料 D.复合材料6.下列关于新型有机高分子材料的说法中,不正确的是( ) A.高分子分离膜应用于食品工业中,可用于浓缩天然果汁、乳制品加工、酿造业等 B.复合材料一般是以一种材料作为基体,另一种材料作为增强剂C.导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材料 D.合成高分子材料制成的人工器官都受到人体的排斥作用,难以达到生物相容的程度 7.感光性高分子也称为“光敏性高分子”,是一种在彩电荧光屏及大规模集成电路制造中应用较广的新型高分子材料,其结构简式为试回答下列问题:(1)已知它是由两种单体经酯化后聚合而成的,试推断这两种单体的结构简式____、_____。(2)写出在(1)中由两种单体生成高聚物的化学反应方程式、____、____。(3)对此高聚物的性质判断不正确的是( ) A.在酸性条件下可以发生水解 B.此高聚物不能使溴水褪色 C.此高聚物可以使酸性高锰酸钾溶液褪色 D.此高聚物可与液溴发生取代反应 E.此高聚物水解后可得到另外一种高聚物B级(能力提高)1.维通橡胶是一种耐腐蚀、耐油、耐高温、耐寒性能都特别好的氟橡胶。它的结构简式见右图:合成它的单体为( )A 氟乙烯和全氟异丙烯 B 1,1-二氟乙烯和全氟丙烯C 1-三氟甲基-1,3-丁二烯 D 全氟异戊二烯2.拟除虫菊酯是一类高效、低毒、对昆虫具有强烈触杀作用的杀虫剂,其中对光稳定的溴氰菊醋的结构简式如右图:下列对该化合物叙述正确的是( )A 属于芳香烃 B 属于卤代烃C 在酸性条件下不水解 D 在一定条件下可以发生加成反应3.根据图示填空(1)化合物A含有的官能团是 。(2)1mol A与2mo H2反应生成1moE,其反应方程式是 。(3)与A具有相同官能团的A的同分异构体的结构简式是 。(4)B在酸性条件下与Br2反应得到D,D的结构简式是 。(5)F的结构简式是 。由E生成F的反应类型是 。4.松油醇是一种调香香精,它是α、β、γ三种同分异构体组成的混合物,可由松节油分馏产品A(下式中的18是为区分两个羟基而人为加上去的)经下列反应制得:(1)α-松油醇的分子式 (2)α-松油醇所属的有机物类别是 (多选扣分)(a)醇 (b)酚 (c)饱和一元醇(3)α-松油醇能发生的反应类型是 (多选扣分)(a)加成 (b)水解 (c)氧化(4)在许多香料中松油醇还有少量以酯的形式出现,写出RCOOH和α-松油醇反应的化学方程式 。(5)写结构简式:β-松油醇 ,γ松油醇 。5.某有机物J(C19H20O4)不溶于水,毒性低,与聚氯乙烯、聚乙烯等树脂具有良好相容性,是塑料工业主要增塑剂,可以用下列方法合成之:已知:合成路线:上述流程中:(ⅰ)反应 A→B仅发生中和反应,(ⅱ)F与浓溴水混合不产生白色沉淀。(1)指出反应类型:反应② 反应④ 。(2)写出结构简式:Y F 。(3)写出B+E→J的化学方程式 。(4)写出E的属于芳香烃衍生物的同分异构体的结构简式: 、 、 。6.某氯化聚醚是一种工程塑料,它是由环状有机物分子在虚线处开环聚合而成的,该氯化聚醚的结构简式是______。7.某高校曾以下列路线合成药物心舒宁(又名冠心宁),它是一种有机酸盐。(1)心舒宁的分子式为 。(2)中间体(I)的结构简式是 。(3)反应①~⑤中属于加成反应的是 (填反应代号)。(4)如果将⑤、⑥两步颠倒,则最后得到的是(写结构简式) 。同步达标答案A级1.D 2.D 3.C 4.B 5.B 6.D 7.(3)BDB级1.B 2. D 3.(1)碳碳双键,醛基、羧基(2)OHC-CH=CH-COOH+2H2HO-CH2-CH-CH2-COOH(3)(4)(5)或 酯化反应 4.(1)C10H1818O(2)a(3)a、c(4)RCOOH+ → +H2O(5)、 5.(1)取代 酯化(2) (3)++NaCl(4) 6. 7.(1)C23H39NO4(2)(3)③、⑤ (4) 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(1996年全国)Nomex纤维是一种新型阻燃性纤维.它可由间苯二甲酸和间苯二胺在一定条件下以等物质的量缩聚合成.请把Nomex纤维结构简式写在下面的方框中【解析】理解题中:Nomex纤维是一种新型阻燃性纤维的含意。2.(1998年上海)化合物C和E都是医用功能高分子材料,且有相同的元素百分组成,均可由化合物A(C4H8O3)制得,如下图所示,B和D互为同分异构体。试写出:化学方程式A→D , B→C ,反应类型A→B ,B→C A→E ,A的结构简式的同分异构体(同类别且有支链)的结构简式: ________及 【解析】由A的分子式为C4H8O3,且有酸性可知A含有-COOH;又知AD(五原子环化合物)可推知A为直键化合物且含有-OH位于端碳原子上,从而得出A的结构简式为答案:A→D B→C A→B 消去反应 B→C 加聚反应 A→E缩聚反应E的结构简式:[-O(CH2)3CO-]n 【点拨】审明题意,是“等物质的量缩聚而成”。而缩聚反应是单体去掉部分原子或原子团相互结合成小分子,其余部分相互连续成高分子化合物,分析两种单体只能是-COOH基与-NH2基缩去水而形成肽键。此题一定不要写成缩合反应。 【点拨】逆向思维是解答有机合成题或无机框图题常用的思维方法。退一步海阔天空,当你正向思维受阻的时候,不妨反过来想想看! 趣味阅读新型有机高分子材料材料是人类赖以生存和发展的物质基础,是人类文明的重要里程碑。当今有人将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱,而材料又是信息和能源发展的物质基础。人们研究、开发的新型材料,来满足计算机、光导纤维、激光、生物工程、海洋工程、空间作业和机械工业等尖端技术的发展需要。常见的新型有机高分子材料有功能高分子和复合材料。1.功能高分子功能高分子材料是指既有传统高分子材料的机械性能,又有某些特殊功能的高分子材料。高分子材料的生产和使用,最初利用的主要是它们物理性质中优异的机械性能。随后人们发现如果在这种性能的基础上再赋予某些特殊功能时。就成为功能高分子。其中具有化学功能的如:离子交换树脂、感光性树脂、高分子试剂、高分子絮凝剂、高分子表面活性剂等;具有物理功能的如:高分子膜、高分子半导体、高分子光电半导体等。1935年英国的Adams和Holmes发现具有离子交换现象的离子交换体,1944年美国的D’Alelie用苯乙烯作为基体而实现工业化,并用于水处理和环保方面,从此揭开功能高分子的面纱。1940年,聚甲基丙烯酸脂类被用作齿科材料,开创了医用高分子的先例。1959年美国科达公司最早发表了有关合成感光性树脂的资料,此后很快用于印刷制版、印刷电路制作等方面,作为一种非银盐成像体系而开始感光材料的新时代。1960年开展了模拟酶的高分子催化剂的研究,它的成功,提供了一大类高活性、选择性、易分离、易回收和可重复使用的新型催化剂。此后又相继出现高吸水性树脂。具有压电性和热敏性树脂及超导树脂等。使高分子材料的用途不断扩大。几种功能高分子材料: .(1)高分子分离膜:是指用具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜,它只能让某些物质有选择地通过,而把另外一些物质分离掉。①组成:高分子分离膜是用具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜。②特点:能够让某些物质有选择地通过,而把另外一些物质分离掉。③应用:物质分离(2)医用高分子材料:具有优异的生物相容性,较少受到排斥,可以满足人工器官对材料的苛刻要求。①性能:优异的生物相容性;很高的机械性能。②应用:制作人体的皮肤、骨骼、眼、喉、心、肺、肝、肾等各种人工器官。 ·2.复合材料复合材料是指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。其中一种材料作为基体,另外一种材料作为增强剂。复合材料优异的性能:具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能,在综合性能上超过了单一材料。复合材料有着广泛的应用:尤其是在宇宙航空工业、汽车工业、机械工业、体育用品、人类健康等方面。3.有机高分子材料的发展趋势随着有机高分子材料研究的不断深入和加强,今后有机高分子材料的发展将主要集中在以下两个方面:(1)对重要的通用有机高分子材料继续进行改进和推广。使它们的性能不断提高,应用范围不断扩大。如新型导电和电磁屏蔽材料。(2)与人类自身密切相关,具有特殊功能的材料的研究也将不断加强,并且取得了一定的进展,如仿生高分子材料。高分子智能材料等。四、医用高分子概况生物医学高分子简称医用高分子,是一类令人瞩目的功能高分子材料。它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。特别是直接与体液接触的可植入体内的所谓“生物材料”,它们必须无毒,有良好的生物相容性和稳定性,有足够的机械强度,而且易于加工、消毒。医用高分子材料制品种类繁多。从天灵盖到脚趾骨。从内脏到皮肤,从血液到五官都已有人工的高分子代用品。与此同时,高分子药物及固定化酶、人工细胞、标记细胞、免疫吸附剂等也在迅速发展。目前全世界每年生产的医用高分子材料包括医疗用品在内多达800万吨,价值30亿美元。生物材料是指与体液接触的异体材料,除少数金属、陶瓷和碳素外,绝大部分是橡胶、纤维、模制塑料等合成高分子材料。以它们为原材料制出的人工脏器,即具有部分或全部代替人体某一器官功能的器件,有的只需在体内短期使用,如插入器件(导液管等),有的则需在体内停留较长时间,甚至整个生命期。因此对这类材料有严格的要求:①必须无毒。而且是化学惰性的。②与人体组织和血液相容性要好,不引起刺激、炎症、致癌和过敏等反应。③有所需的物理性能(尺寸、强度、弹性、渗透性等),并能在使用期间保持其不变。④容易制备、纯化、加工和消毒。生物高分子材料可以粗略地分为三大类:软性即橡胶状聚合物,半结晶聚合物和其他有关聚合物(见下表1、2、3)。医用硅橡胶是最早也是最成功的商品化医用高分子材料之一。26中学教材同步标准学案 高二化学第四章 几种重要的金属第一节 镁和铝 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)一、金属的通论1.人类已发现的一百多种元素中,金属元素大约占______,在元素周期表中,金属元素位于每个周期的_______,在常温下,除______是液体外,其余金属都是固体。2.大多数金属具有延展性,其中以_______的延展性最好。金属一般都是热的良导体。其中______和_______的传热导电性能最好。二、镁和铝的原子结构1.镁、铝分别位于______周期的______族和_____族。它们的原子电子层数分别为______和_______,它们的原子最外层电子数分别为______和________。在参加化学反应时,容易失去最外层电子成为阳离子。2.镁和铝位于同一周期,它们都是比较活泼的金属,但由于镁比铝的原子半径_____,最外层电子数_____,原子核对最外层电子的引力更)______,因此镁的最外层电子更易失去,镁比铝更活泼。三、镁和铝的物理性质1.共性:均为____;均为_____;熔点均_____;硬度均____.都具有金属的通性.2.差异:镁在密度、熔点、沸点、硬度上均_________铝. 四、镁和铝的化学性质 举例 镁 铝 与非金属反应与O2反应与C12反应与酸反应与盐酸反应与硫酸反应 与碱反应 与水反应 与氧化物反应五、铝的重要化合物1.氧化铝(Al2O3):______色难______,可做_______材料,是典型的______。 Al2O3与强酸反应的离子方程式:_____________。 Al2O3与强碱反应的离子方程式:____________。2.氢氧化铝[Al(OH)3]:_________色______状物,是典型的_____。氢氧化铝的电离方程式:_________;当向 Al(OH)3中加入强酸时,平衡向_______移动;当向 Al(OH)3中加入强碱时,平衡向_________移动。实验室制备 Al(OH)3时,选用铝盐和氨水作用而不选氢氧化钠溶液的原因是____________。3.十二水合硫酸铝钾俗名明矾,是________色晶体,在水中的电离方程式_______________________________;明矾能够净水其离子方程式为__________________________________。六、合金合金是_______。其特点是:硬度一般比它的各成分金属______;多数合金的熔点一般比它的各成分金属______________;合金化学性质与成分金属_____________;物理、化学和机械性能__________各成分金属。 关键信息一、1.4/5前部 汞2.金银 铜二、1.第3周期 第ⅡA ⅢA3层 3层2 32.大 少小一些三、1.银白色 轻金属 较低 较小2.小于(或低于)四、方程式略五、1.白色 难熔 耐火两性氧化物2.白色 胶状 两性氢氧化物碱式电离方向 酸式电离方向Al(OH)3能溶于氢氧化钠。3.无色六、由两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。底 不同 强于 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)1.金属单质与酸反应回忆金属活动顺序表,写出排在氢前面的金属与酸反应的化学方程式,并总结规律。2.氢氧化铝的两性氢氧化铝的两性一直是高考热点之一,其中原因在于它的典型性,相关的反应可用下式表示:由于氢氧化铝既可溶于强酸又可溶于强碱,所以制备氢氧化铝宜采用以下途径:①可溶性铝盐(Al3+)与氨水反应②偏铝酸盐(A1O2-)与二氧化碳反应③利用Al3+和A1O2-在溶液中可发生相互促进的水解反应。2.试剂的滴加顺序与实验现象在化学反应中,由于反应物的相互滴加顺序不同,而导致产生不同的实验现象,这种情况在中学化学中是很常见的,下面举与本节有关的两例结合图像加以说明。(1)AlCl3与NaOHa.向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量首先发生的反应是Al3++3OH一=Al(OH)3↓,溶液中产生白色沉淀并逐渐增多,当AlCl3全部转化为 Al(OH)3时,继续加入的NaOH与 Al(OH)3反应,离子方程式是: Al(OH)3+ OH一= A1O2-+H2O,这时白色沉淀逐渐减少,最后全部消失,整个过程可用下图表示。b.向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液至过量,滴人的AlCl3先与Na0H反应生成Al(OH)3沉淀,继而马上被溶液中过量的NaOH溶解,当NaOH全部转化为 NaAlO2之后,继续滴加AlCl3,则会发生反应Al3++3A1O2一+6H2O=4Al(OH)3↓,沉淀量的变化可用下图表示。 (2)NaAlO2与HCla.向NaAlO2溶液中滴加盐酸至过量。发生反应依次为:NaAlO2+HCl+H2O=Al(OH)3↓+NaCl, A1(OH3)+3HCl=AlCl3+3H2O沉淀量的变化可用下图表示:b.向盐酸滴加NaAlO2溶液至过量。滴入的NaOH先与HCl反应生成Al(OH)3沉淀,继而马上被过量的HCl溶解,反应方程式为:4H++A1O2一=Al3++2H2O继续滴加的NaAlO2则与Al3+发生水解反应,离子方程式为:3 A1O2一十Al3++6H2O=4Al(OH)3↓沉淀量的变化可用下图表示: 【例1】两个烧杯加入同体积的浓度为2mol/L的H2SO4,置于天平两端,调平天平后分别加入10.8 g的A1和Mg,则反应完毕后,天平( )A.可能加Mg一端下倾B.可能加Al一端下倾C.可能仍保持天平平衡D.无法判断【解析】此题未说明稀H2SO4的体积,分下列三种情况讨论: (1)加入稀H2SO4过量,Al、Mg都已反应完毕,按化学反应方程式计算,加入Al、Mg每端增加的重量: 2Al+3 H2SO4=A12(SO4)3+3H2↑ △w 54 g 6 g 48 g 10.8 g m(A1) m(A1)=9.6 g Mg+ H2SO4=MgSO4+H2↑ △w 24 g 2 g 22 g 10.8 g m (Mg) m(Mg)=9.9 g 加入Mg一端增加质量多,往下倾。(2)加入稀H2SO4对Al和Mg都不足,两金属都有剩余。因加稀H2SO4物质的量一定,则产生的H2的量也相同,故天平保持平衡。 (3)若加入H2SO4量能使Mg完全反应,反应放出H2后,溶液增重9.9 g,使Mg不能完全反应,Al有余,加入Al的一端增加质量小于9.6 g,故天平向加入Mg的一端下倾。答案:A、C。【点拨】分别分析镁和铝与硫酸反应质量变化情况。 【例2】向100 mL 2 mol·L-的AlCl3溶液中,逐滴加入NaOH溶液100 mL时产生沉淀为7.8 g,则加入NaOH溶液的物质的量浓度是( ) A.1 mol·L- B.1.5 mol·L-C.3 mol·L- D.7 mol·L-【解析】7.8 g Al(OH)3的物质的量为0.1 mol。 AlCl3逐滴加入NaOH溶液有关反应为: Al3++3OH一=Al(OH)3↓ A1(OH)3+OH一= A1O2-+2H2O(1)NaOH不足设参加反应的NaOH的物质的量为n(NaOH) Al3++3OH一=Al(OH)3↓ 3 1 n(NaOH) 0.1 mol n(NaOH)=0.3 mol c(NaOH)=0.3 mol/0.1L=3 mol·L-(2):NaOH过量Al3+全部沉淀为Al(OH)3,过量的NaOH溶解部分的Al(OH)3,只余0.1 mol Al(OH)3沉淀。设使Al3+全部沉淀需NaOH的物质的量为 n1(NaOH) 溶解部分Al(OH)3需NaOH的物质的量为n2(NaOH) Al3++3 OH-= Al(OH)3↓ 1 3 1 0.2 mol n1(NaOH) 0.2 mol n1(NaOH)=0.6 mol Al(OH)3+ OH-= A1O2-+2H2O 1 1 0.1 mol n2(NaOH)n2(NaOH)=0.1 molc(NaOH)=7 mol·L-【点拨】向AlCl3溶液中,逐滴加入NaOH溶液先生成氢氧化铝沉淀,继续滴加,沉淀会溶解。 【例3】向明矾[KAl(SO4)2·12H2O]溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至过量. (1)写出可能发生的有关反应的离子方程式.(2)在图中,纵坐标表示生成沉淀的物质的量,横坐标表示加入Ba(OH)2的物质的量.试在图中画出当溶液中明矾为1 mol时,生成的每一种沉淀的物质的量随Ba(OH)2物质的量变化的曲线(在曲线上标明沉淀的化学式).(3)当向a L物质的量浓度为M mol/L的明矾溶液中滴加物质的量浓度为n mol/L的Ba(OH)2溶液b L,用含a,M,N的表达式表示:①当b满足______条件时,沉淀的总物质的量为最大值.②当b满足______条件时,沉淀的质量为最大值.【解析】 (1)设溶液中明矾的物质的量为1 mol.则当滴加的Ba(OH)。的物质的量分别在0~1.5 mol和1.5 mol~2.0 mol时,所发生的反应的化学方程式和离子方程式分别为:2 KAl(SO4)2+3Ba(OH)2=K2SO4+3BaSO4+2Al(OH)3↓ ①K2 SO4+2Al(OH)3+ Ba(OH)2=2KAlO2+BaSO4↓+4H2O ②(2)从化学方程式可以看出,生成BaSO4的物质的量随Ba(OH)2的量的增加而增加,生成Al(OH)3的物质的量随Ba(OH)2的量的增加而发生先增加后减少直至完全溶解的变化过程.(3)由方程式①知,当加入了1.5 mol Ba(OH)2时,生成沉淀的物质的量为质量为1.5 mol×233 g/mol+1 mol×78 g/mol=427.5 g;由方程式②知,当继续滴加0.5 mol Ba(OH)2时,沉淀的物质的量将减少1 mol×=0.5 mol,沉淀的质量却增加虿0.5 mol×233 g/mol—78 g=38.5 g.所以,把明矾溶液中Al3+恰好沉淀完全时,生成沉淀的总的物质的量最大,把SO42-沉淀完全时,生成沉淀的质量最大. 【点拨】沉淀包括两部分,氢氧化铝和硫酸钡,氢氧化铝能溶于过量的碱溶液中,而硫酸钡不溶于过量的碱溶液。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)A、B、C、D、E、F是中学化学中的常见物质,它们之间的转化关系如图所示.其中 A、B为单质,F为白色沉淀,D为气体. (1)若D的水溶液显弱酸性,则A是_____,B是_____,C是_____,D是_____,E是_____,F是_____. (2)若D的水溶液显弱碱性,则A是_____,B是_____,C是_____,D是_____,E是_____,F是_____.【解析】E与NaOH溶液反应生成白色沉淀F,则F必为氢氧化物,常见的白色氢氧化物沉淀有Mg(OH)2和Al(OH)3。进一步推知E为MgCl2或AlCl3,B为 Mg或Al,A为非金属单质.又因C能与H2O反应同时生成Al(OH)3或 Mg(OH)2,则C与H2O的反应是水解反应.显碱性的气体常见的只有NH3,可确定C为Mg3N2,A为 N2,B为Mg。当D为酸性气体时,且是水解产生的,则C同样是与 Mg3N2相类似的盐,常见的为A12S3,推知A为S,B为A1.答案:(1)A.S B.Al C. A12S3 D.H2S E.AlCl3 F.Al(OH)3 (2)A.N2 B.Mg C. Mg3N2 D.NH3 E.MgCl2 F.Mg(OH)22.(综合题)某无色透明溶液,其中的溶质可能由H+、Ba2+、Mg2+、OH—、SO32-、 Cl一、CO2-3、NO3-中的若干离子组成,它能与铝作用产生氢气(无其他气体),试分析该溶液中可能大量存在的离子成分.【解析】能与铝作用产生氢气的溶液可能是c( H+)较大的溶液,也可能是 c( OH—)较大的溶液,所以此题要分两种情况进行讨论:若溶液中含大量的 H+,则 OH—、SO32-、CO2-3不能大量存在;尤其要注意的是 NO3-,若存在 NO3-,则在 NO3-与 H+的共同作用下与铝反应不能产生H2,产生的气体为氮氧化物、氮氢化物等,这与题设“只放出氢气”相矛盾.因此, NO3-也不能大量存在.若溶液中存在大量的 OH—,则H+、Mg2+不能大量存在.尤其值得注意的是整个溶液是呈电中性的,故此一定存在 Ba2+;因BaSO3和BaCO3都是难溶于水的物质,所以 SO32-、CO2-3也不可能大量存在. 答案:①H+、Ba2+、Mg2+、Cl一;② OH—、Cl一、 Ba2+、NO3-3.(创新题)用铝箔包装0.1 mol金属钠,用针扎出一些小孔,放入水中,完全反应后,用排水集气法收集产生的气体,则收集到的气体为(标准状况)( )A.O2和H2的混合气体 B.1.12 L H2C.大于1.12 L H2 D.小于1.12 L气体【解析】在题中隐含一个至关重要的条件“铝箔”。钠与水反应放出氢气,并且生成氢氧化钠,铝能与氢氧化钠溶液反应也生成氢气,故最后收集到的气体是这两部分之和。答案:C 【点拨】解答此类题目的关键是寻找突破口,要从题中的文字和转化关系图中挖出关键词(如题中的“白色”、“碱性”、“适量”等),找出重要的转化关系线(如题中的“E→F”等).然后通过正向思维和逆向思维(如题中由E→F为正向思维,由C推出A、B为逆向思维)的结合推出其他物质.【点拨】离子共存问题是高考的热点,是对学生综合运用知识的能力的考查.解此类题目,首先要注意题设条件,如“无色”、“透明”(注意:有色溶液也称透明,凡溶液就透明)、“酸碱性”、“因发生氧化还原反应”等关键词.有些关键词很隐蔽,需要挖掘,如题中的“能与铝反应产生H2”.其次,要注意全面分析离子间可能发生的反应,一般涉及的反应类型如下:①与H+不能共存的反应;常见的有OH—及弱酸的酸根离子(如:CO2-3等)能与H+反应.②与OH—不能共存的反应;常见的有H+及弱碱的阳离子和弱酸的酸式酸根离子(如:Fe2+、等)能与OH—反应. ③氧化还原反应,常见的有:Fe3+与S2一等,这些离子间能发生氧化还原反应.④沉淀反应.⑤水解反应.【点拨】解题时应注意隐含的反应及隐含的条件。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.下列关于金属元素特征的叙述正确的是( ) A.金属元素的原子只有还原性,离子只有氧化性B.金属元素在化合物中一定显正价C.金属元素在不同化合物中的化合价均不同D.金属单质在常温下均是固体2.向含有a mol A1C13的溶液中加入含b mol KOH的溶液,生成沉淀的物质的量可能是( ) ①a mol②b mol③mol④mol⑤0 mol ⑥(4a-6)tool A.①②④⑤⑥ B①③④⑤⑥ C①②③⑤⑥ D.①③⑤3.下列各金属的混合物2.5 g和足量的盐酸反应,放出的H2在标准状况下体积为2.24 L,其中可能的是( ) A.Zn和Fe B.Mg和ZnC.Al和Mg D.Cu和Fe4.Na、Mg、Al三种金属各0.2 mol,分别与100 mL 1mol/L的HCl溶液反应,放出H2的量是( ) A.Mg最多 B.Al最多C.Na最多 D.一样多5.某无色透明溶液跟金属Al反应放出H2,试判断下列离子:Mg2+、Cu2+、Ba2+、H+、Ag+、SO32-、SO42-、HCO3-、OH-、NO3-。下列两种情况何者能共存于此溶液中: (1)当生成Al3+时,可能存在___________; C.②和④ D.③和④4.把铝粉和Fe3O4粉末配成铝热剂并分成两份,第一份在高温下恰好完全反应,然后将生成物与足量盐酸充分反应;第二份直接加入足量的氢氧化钠溶液使之充分反应,前后两种情况下生成的气体在相同状况下的体积比是( ) A.3:4 B 4:3 C.3:8 D.8;35.准确称取6 g铝土矿样品(含A12O3、Fe2O3、SiO2)放人盛有100 mL某浓度硫酸溶液的烧杯中,充分反应后过滤,向滤液中加入10 mol/L的NaOH溶液,产生的沉淀质量m与加入的NaOH溶液的体积V的关系如图所示:请填空回答:(1)H2SO4溶液的物质的量浓度为____;(2)若a=2.3,用于沉淀Fe3+消耗NaOH的体积是_____ mL,铝土矿中各组成成分的质量分数:A12O3为____, (2)当生成AlO2-时,可能存在___________。6.金属钠和金属铝共m g,放人适量水中充分反应共产生n L(标准状况)气体,试求原混合物中金属钠和金属铝各多少克 7.现有200 mL MgCl2和A1C13的混合溶液,其中 c(Mg2+)=0.2 mol/L,c(C1-)=1.3 mol/L,要使Mg2+转化为Mg(OH)2,并使Mg2+、Al3+分离开来,至少用4 mol/L NaOH溶液多少毫升 B级(能力提高)1.明矾是一种较好的净水剂,这是因为( ) A.本身有较强的吸附性B.本身与悬浮杂质生成沉淀C.Al3+水解呈酸性D.Al3+水解生成的Al(OH)3有吸附作用2.在托盘天平右盘上放一个盛有100 mL 3 mol/LNaOH溶液的烧杯,左盘上放一个盛有100 mL 3 mol/L盐酸的烧杯,调节天平至平衡,然后在两烧杯中各加入等质量的铝片,反应完全后,则天平可能出现的情况是( ) A.左盘下沉 B.右盘下沉 C.仍保持平衡 D.无法判断3.等体积的A1C13和NaOH两种溶液混合后,沉淀物中含铝元素的质量与溶液中含铝元素的质量相等,则A1C13和 NaOH两种溶液物质的量浓度之比是 ( ) ①1:3②2;3③1:4④2:7 A.①和② B①和③ Fe2O3为_____,SiO2为_______;(3)a值的范围应是______,在这个范围内,a值越大______的质量分数越小。6.有甲、乙两瓶无色溶液,已知它们只可能是A1Cl3溶液和 NaOH溶液。现做如下实验:①取440 mL甲溶液与120 mL乙溶液反应产生1.56 g沉淀;②若取120 mL甲溶液与440 mL乙溶液反应,也产生1.56 g沉淀;③若取120 mL甲溶液与400 mL乙溶液反应,则产生3.12 g沉淀。试通过计算和推理判断:甲溶液为______溶液,甲溶液的物质的量浓度为______,乙溶液的物质的量浓度为______。7.镁条在空气中燃烧生成氧化镁和氮化镁,将燃烧产物溶于60 mL浓度为2 mol·L-1的盐酸中,以20 mL浓度为0.5 mol·L-1的氢氧化钠溶液中和多余的盐酸,然后在溶液中加入过量的氢氧化钠溶液,并加热使氨气全部挥发,再用稀盐酸吸收氨气,使此盐酸增重0.17 g,求镁条的质量。[已知:Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3]同步达标答案A级1.B 2.B 3.B 4.B 5.Mg2+ H+ SO42- OH- NO3- Ba2+ 6. m(Na)=(1.64m-1.32n)g n(Al)=(1.32n-0.64m)g 7.80mLB级1.D 2.AC 3.C 4.A 5.(1)1.75mol/L (2)2.7 85% 12% 3% (3)1.625 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(1999年全国)下列各组稀溶液,不用其它试剂或试纸,仅利用溶液间的相互反应。就可以将它们区别开的是( )A.硝酸钾 硫酸钠 氯化钙 氯化钡 B.硫酸 硫酸铝 氯化钠 氢氧化钠C.盐酸 硫酸钠 碳酸钠 氢氧化钠 D.硫酸氢钠 硫酸镁 碳酸钠 氢氧化钠【解析】B中因Al2(SO4)3和NaOH的混合顺序不同,反应现象不同。可首先鉴别出这二种物质,向Al2(SO4)3中加入少量NaOH溶液可产生白色沉淀,再向沉淀中加入另两种物质,能使沉淀溶解的为H2SO4。D中任一物质与其他三种物质混合,现象各不相同,从而一一鉴别。答案:B、D。2.(2002年江苏)等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中,各加等质量的铝,生成氢气的体积比为5:6,则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是 ( ) A.甲、乙中都是铝过量 B.甲中铝过量、乙中碱过量 C.甲中酸过量、乙中铝过量 D.甲中酸过量、乙中碱过量解析:由反应:2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑,2 Al +2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,可知,等物质的量的铝完全反应生成相同量的氢气,等物质的量的硫酸和氢氧化钠与足量铝反应放出氢气的体积比为2:3。所以A、C、D是不可能的。答案:B3.(1995年上海)今有碱金属的两种碳酸盐和碱土金属(第二主族)的一种不溶性碳酸盐组成的混合物,取其7.560 g与过量盐酸完全反应,放出CO2体积为1.344 L(标准状况),另取等质量的原混合物,加水搅拌。可滤出不溶性盐1.420 g。(1)取过滤后滤液的l/10体积,向其中缓慢滴加浓度为0.2500 mol/L的盐酸,并同时记录放出的CO2体积(标准状况)和消耗盐酸的体积。得到如下图所示的曲线。试计算确定这两种碱金属碳酸盐的化学式。(2)将滤出的不溶性盐(1.420 g)投入到浓度为2.500 mol·I。11的盐酸中,当完全反应时,耗去盐酸16.OO mL,试计算确定原不溶性碳酸盐的化学式。【解析】(1)7.56克混合物,n(碳酸盐)=由图分析当加入0.012 L HCl无CO2生成,反应为CO32-+H+=HCO3-。由此知碱金属碳酸盐中n( CO32-)=0.2500 mol L-1×0.012 L×10=0.03 moln(CO2)=112×10-3L/22.4 L·mol-1=0.05 mol,所以n( HCO3-)=0.05 mol—0.03 mol=0.02 mol设碱金属两种盐中碱金属元素相对原子质量为x、y,则:(2x+60)×0.03+(y+61)×0.02=7.56—1.42,即3x+y=156或(2y+60)× 0.03+(x+61)×0.02=7.56一l.42,即x+3y=156;由碱金属Li、Na、K的相对原子质量分析两式,只有当x=y=39时符合题意,故碱金属为K。两种碱金属碳酸盐:n(K2CO3)=0.03 moln(KHCO3)=0.02 mol(2)碱土金属碳酸盐物质的量是:n=n(碳酸盐)-n(K2CO3)-n(KHCO3)=0.06 mol—0.03 moI—0.02 mol= 0.01 mol碱土金属酸盐式量=1.42/0.01=142多耗n(HCl)=2.500 mol L-1×16×10-3L—0.0l×2 mol=0.02 mol该盐为碱式碳酸盐,设为Z2(OH)2CO32Z+17×2+60=142,解得Z=24,碱土金属为Mg所以碱式碳酸盐为Mg2(OH)2CO3 【点拨】不用其它试剂,仅利用溶液间的相互反应进行鉴别,是高考常考的考点,只要两种反应物的滴加顺序不同,现象不同,就可以。 【点拨】在反应中铝失电子数是相等的,所以生成氢气的量也相等。 【点拨】灵活运用基础知识是解决此题的关键。 趣味阅读铝人类的好伴侣——铝一、铝的诞生与发展史1854年,法国化学家德维尔把铝矾土、木炭、食盐混合,通入氯气后得到了金属铝。这时的铝十分珍贵,据说,在一次宴会上,法国皇帝拿破仑独自用铝制的刀叉,而其他人都用银制的餐具。泰国当时的国王曾用过铝制的表链, 1889年,伦敦化学会还把铝和金制的花瓶和杯子作为贵重的礼物送给门捷列夫。1886年,美国的豪尔和法国的海朗特,分别独立地电解熔融的铝矾土和冰晶石的混合物制得了金属铝,奠定了今天大规模生产铝的基础。近一个世纪的历史进程中,铝的产量急剧上升,到了20世纪60年代,铝在全世界有色金属产量上超过了铜而位居首位,这时的铝已不单属于皇家贵族所有,它的用途涉及到许多领域,大至国防、航天、电力、通讯等,小到锅碗瓢盆等生活用品。它的化合物用途非常广泛,不同的含铝化合物在医药、有机合成、石油精炼等方面发挥着重要的作用。 二、铝及其合金 纯的铝很软,强度不大,有着良好的延展性,可拉成细丝和轧成箔片,大量用于制造电线、电缆、无线电工业以及包装业。它的导电能力约为铜的三分之二,但由于其密度仅为铜的三分之一,因而,将等质量和等长度的铝线和铜线相比,铝的导电能力约为铜的二倍,且价格较铜低,所以,野外高压线多由铝做成,节约了大量成本,缓解了铜材的紧张。铝的导热能力比铁大三倍,工业上常用铝制造各种热交换器、散热材料等,家庭使用的许多炊具也由铝制成。与铁相比,它还不易锈蚀,延长了使用寿命。铝粉具有银白色的光泽,常和其它物质混合用作涂料,刷在铁制品的表面,保护铁制品免遭腐蚀,而且美观。由于铝在氧气中燃烧时能发出耀眼的白光并放出大量的热,又常被用来制造一些爆炸混合物,如铵铝炸药等。冶金工业中,常用铝热剂来熔炼难熔金属。如铝粉和氧化铁粉混合,引发后即发生剧烈反应,交通上常用此来焊接钢轨,炼钢工业中铝常用作脱氧剂,光洁的铝板具有良好的光反射性能,可用来制造高质量的反射镜、聚光碗等。铝还具有良好的吸音性能,根据这一特点,一些广播室,现代化大建筑内的天花板等有的采用了铝。纯的铝较软,1906年,德国冶金学家维尔姆在铝中加入少量镁、铜,制得了坚韧的铝合金,后来,这一专利为德国杜拉公司收买,所以铝又有“杜拉铝”之称,在以后几十年的发展过程中,人们根据不同的需要,研制出了许多铝合金,在许多领域起着非常重要的作用。在某些金属中加入少量铝,便可大大改善其性能。如青铜铝(含铝4%~15%),该合金具有高强度的耐蚀性,硬度与低碳钢接近,且有着不易变暗的金属光泽,常用于珠宝饰物和建筑工业中,制造机器的零件和工具,用于酸洗设备和其它与稀硫酸、盐酸和氢氟酸接触的设备,制作电焊机电刷和夹柄;重型齿轮和蜗轮,金属成型模、机床导轨、不发生火花的工具、无磁性链条、压力容器、热交换器、压缩机叶片、船舶螺旋浆和锚等。在铝中加入镁,便制得铝镁合金,其硬度比纯的镁和铝都大许多,而且保留了其质轻的特点,常用于制造飞机的机身,火箭的箭体,制造门窗、美化居室环境,制造船舶。三、含铝化合物铝在地壳中的含量很高,仅次于氧和硅而居第三位,主要以铝硅酸盐矿石存在,还有铝土矿和冰晶石。氧化铝为一种白色无定形粉末,它有多种变体。刚玉由于含有不同的杂质而有多种颜色。例如含微量 Cr(Ⅲ)的呈红色,称为红宝石;含有Fe(Ⅱ), Fe(Ⅲ)或Ti(Ⅳ)的称为蓝宝石。氢氧化铝可用来制备铝盐、吸附剂、媒染剂和离子交换剂,也可用作瓷釉、耐火材料、防火布等原料,其凝胶液和干凝胶在医药上用作酸药,有中和胃酸和治疗溃疡的作用,用于治疗胃和十二脂肠溃疡病以及胃酸过多症。偏铝酸钠常用于印染织物,生产湖蓝色染料,制造毛玻璃、肥皂、硬化建筑石块。此外它还是一种较好的软水剂、造纸的填料、水的净化剂,人造丝的去光剂等。无水氯化铝是石油工业和有机合成中常用的催化剂;例如:芳烃的烷基化反应,也称为傅列德尔一克拉夫茨烷基化反应,在无水三氯化铝催化下,芳烃与卤代烃(或烯烃和醇)发生亲电取代反应,生成芳烃的烷基取代物。六水合氯化铝可用于制备除臭剂、安全消毒剂及石油精炼等。冰晶石即六氟合铝酸钠,在农业上常用作杀虫剂}硅酸盐工业中用于制造玻璃和搪瓷的乳白剂。由明矾石经加热萃取而制得的明矾是一种重要的净水剂、媒染剂,医药上用作收敛剂。硝酸铝可用来鞣革和制白热电灯丝,也可用作媒染剂}硅酸铝常用于制玻璃、陶瓷、油漆的颜料以及油漆、橡胶和塑料的填料等,硅铝凝胶具有吸湿性,常被用作石油催化裂化或其他有机合成的催化剂载体。硫糖铝又名胃溃宁,学名蔗糖硫酸酯碱式铝盐,它能和胃蛋白酶络合,直接抑制蛋白分解活性,作用较持久,并能形成一种保护膜,对胃粘膜有较强的保护作用和制酸作用,帮助粘膜再生,促进溃疡愈合,毒性低,是·种良好的胃肠道溃疡治疗剂。四、“铝”的危害在铝制品及其盐的使用过程中,如果使用不当也会产生一些副作用。有资料报道,铝盐可能导致人的记忆力丧失。澳大利亚一个私营研究团体说:广泛使用铝盐净化水可能导致脑损伤,造成严重的记忆力丧失,这是早老性痴呆症特有的症状。研究人员对老鼠的实验表明,混在饮水中的微量铝进入老鼠的脑中并在那里逐渐积累,给它们喝一杯经铝盐处理过的水后,它们脑中的含铝量就达到可测量的水平。世界卫生组织提出人体每天的摄铝量不应超过每千克体重1毫克,一般情况下,一个人每天摄取的铝量绝不会超过这个量,但是,经常喝铝盐净化过的水,吃含铝盐的食物,如油条、粉丝、凉粉、油饼、易拉罐装的软饮料等,或是经常食用铅制炊具炒出的饭菜,都会使人的摄铝量增加,从而影响脑细胞功能,导致记忆力下降,思维能力迟钝。铝及其化合物对人类的危害与其贡献相比是无法相提并论的,只要人们切实注意,扬长避短,它对人类社会将发挥出更为重要的作用。第四章 几种重要的金属第二节 铁和铁的化合物 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)一、铁的位置和结构位于元素周期表的第______周期第______族,原子结构示意图为________,最外层电子数为_________,在化学反应中不仅可以______________,显___价,还可以___________,显_____价,故通常有_______两种化合价,且_____比_____价稳定: 二、铁的存在和物理性质在地壳中的含量居第_____位,在自然界____(有、无)游离态的铁,在_____上才有游离态的铁,纯净的铁呈_______色,硬度_____熔沸点_______,在冶金工业上铁属于_______,按密度分铁属于______,按常见程度分铁属于_________。三、铁的化学性质1.铁与非金属的反应3Fe+2O22Fe+3Cl2Fe+S思考:为何Fe与C12、S生成FeCl3、FeS?2.铁与水起反应常温下铁与水不起反应,在高温时: 3Fe+4H2O3.铁与酸起反应(1)非氧化性酸:铁在金属活动顺序表中位于氢的______,能置换出酸(如稀盐酸、稀硫酸)中的______。 Fe+2H+=(2)氧化性酸:在常温下,铁遇浓硫酸或浓硝酸发生_______。加热时发生剧烈反应。思考:在常温下,铁与浓硫酸或浓硝酸反应吗?4.铁与盐溶液起反应在溶液中置换出比它活动性______的金属,如 Fe+Cu2+=四、铁的氧化物的性质 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4颜色、状态 铁的化合价 水溶性 稳定性 与H+作用—————— 与CO的反应 铝热反应 五、铁的氢氧化物的性质及其相互转化 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3颜色、状态 水溶性 稳定性与H+反应转化关系六、Fe2+和Fe3+的检验方法1. Fe3+: Fe3+在溶液中为__________色①加入NaOH溶液,产生__________色沉淀②加入KSCN溶液,溶液变成________色2. Fe2+: Fe2+在溶液中为________色①加入NaOH溶液,产生_____色沉淀,在空气中立即变为______色,最终变为______色。②加入KSCN溶液,_____现象,然后滴加氯水,溶液变为____色。 关键信息一、第四周期第VIII族 2 失去最外层上的两个电子 +2 失去次外层上的一个电子 +3 +2 +3 +3 +2二、四 无 陨石 光亮的银白色 较大高 黑色金属 重金属 常见金属三、1.3Fe+2O2Fe3O42Fe+3Cl22FeCl3Fe+SFeSCl2的氧化性比S强2.3Fe+4H2O Fe3O4+H23.(1)前面 氢Fe+2H+=Fe2++H2↑(2)钝化 钝化也是化学反应4.弱 Fe+Cu2+= Fe2++Cu四、(方程式同学们完成)黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体+2 +3 +2和+3都不溶于水FeO不稳定生成亚铁盐 生成铁盐都被还原生成单质铁都被还原生成单质铁五、白色絮状沉淀 红褐色沉淀都不溶于水都不稳定易分解生成亚铁盐 生成铁盐4 Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3六、1.黄色①红褐色②红色2.浅绿色①白色 灰绿色红褐色②无明显 红色 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)1. Fe与O2反应的情况铁在纯O2中燃烧生成Fe3O4,在炼钢炉中生成FeO,但在炼钢炉排出的棕色烟气中却含有Fe2O3。事实上,紧密块状的铁在150℃跟干燥的空气中的O2不能反应,若灼烧至500℃就可形成Fe3O4,温度再升高,可以形成Fe2O3;在更高温度下(约1400℃以上),Fe2O3又可以失氧变为Fe3O4;而FeO只有在铁大量过量的情况下才能生成。并且在高温时才是稳定的,当温度降低至600℃以下时,FeO不稳定,又逐渐变为Fe3O4。应注意Fe3O4不是FeO和Fe2O3的混合物,经研究表明Fe3O4是一种铁酸盐即:Fe(Ⅱ)Fe(Ⅲ)[Fe(Ⅲ) O4]2.“铁三角”的关系 抓住铁三角,掌握铁及其化合物的性质。铁的变价特征是本节知识的重点和难点,在领会Fe3+具有氧化性、Fe2+既有氧化性又有还原性、Fe具有还原性的基础上掌握铁及其化合物的重要性质。①Fe→Fe2+:铁与氧化性比较弱的非金属(如S、I2)、非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)、不活泼金属的盐溶液(如CuS04溶液)反应,都会实现这种转化。②Fe2+→Fe:比较活泼的金属(如Al、Zn)能从亚铁盐溶液中置换出铁。如: FeCl2+Zn=====ZnCl2 + Fe③Fe→Fe3+:铁与强氧化剂(如Cl2、HNO3、浓硫酸)在一定条件下反应都会实现这种转化。④Fe3+→Fe:铁盐溶液与活泼的金属(K、Na、Ca除外)反应时,铁可被还原。如:2FeCl3 +3Zn(足量)=2Fe+3ZnCl2⑤Fe2+→Fe3+:亚铁盐与强氧化剂反应。如:2FeClz +Cl2= 2FeCl3⑥Fe3+→Fe2+:铁盐溶液与比较强的还原剂反应。如: Fe+2FeCl3=3FeCl2 【例1】有0.4 g铁的氧化物,用足量的CO在高温下将其还原,把生成的CO2全部通入过量的澄清石灰水中,得到0.75 g固体沉淀物,求这种铁的氧化物的化学式。【解析】设铁的氧化物的化学式为FexOy,根据题意有: FexOy+yCO=xFe+yCO2 CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O 得关系式:FexOy~yCO~yCaCO3 有 得 即:此种铁的氧化物为Fe2O3。答案:Fe2O3【点拨】连续反应抓住元素守恒是解题的关键。只要是计算题,就应该想到守恒法。 【例2】用20 mL FeCl3溶液腐蚀3.2 g Cu片,将Cu片完全腐蚀后,加入铁粉2.8 g,反应后溶液中存在不溶物1.6 g(设反应前后溶液体积变化忽略不计)。计算: (1)20 mL这种溶液中的FeCl3与多少mL 5 mol·L-1的FeCl3溶液中所含FeCl3的物质的量相等 (2)反应后溶液中Fe2+的物质的量浓度为多少 【解析】在该反应中Fe、Cu都是还原剂,被腐蚀的Cu为0.05 mol,投入的Fe粉也为0.05 mol,因此铁粉只可能恰好完全反应或不足,最后剩余的1.6 g不溶物一定为铜。由于Fe3+得电子数等于Fe和Cu的失电子总数。 则:n(Fe3+)=2×n(Fe)+2×n (Cu)n(Fe3+)==0.15mol答案:(1)V(FeCl3)=30ml (2)c(FeCl2)=10mol L-1【点拨】对于并列反应也应考虑守恒法。 【例3】向一定物质的量的Fe3O4和Fe的混合物中加50 mL 2 mol L-1 H2SO4恰好使之完全溶解,并放出448 mL(标况)气体,在所得溶液加入KSCN溶液,不变红色,则用足量的CO在高温下与相同质量的此混合物反应,能得到多少克铁 【解析】先求Fe3O4和Fe的物质的量.设此混合物中Fe3O4和Fe的物质的量分别为x和y有。 Fe3O4+4 H2SO4=FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O X 4x xFe+ H2SO4 = FeSO4+H2↑0.02 mol 0.02 mol 0.02 mol所得溶液加入KSCN溶液不变红色,表明必然发生如下反应: Fe+Fe2(SO)3=3FeSO4 x x由 4x+0.02mol=2mol/L×0.005L x+0.02mol=y解得 x=0.02 mol y=0.04 mol故能得到铁的质量为(0.04+0.06) mol×56 g/mol=5.6 g.【点拨】根据铁三角中铁各种价态之间的相互转化进行解题。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)已知Fe2O3在高炉中有下列反应:Fe2O3+CO→2FeO+CO2反应形成的固体混和物(Fe2O3、FeO)中,元素铁和氧的质量比用 mFe︰mO表示。(1)上述固体混和物中,mFe︰mO不可能是 (选填 a、b、c多选扣分)(a)21︰9 (b)21︰7.5 (c) 21︰6(2)若mFe︰mO=21︰8,计算Fe2O3被CO还原的百分率(3)设 Fe2O3被CO还原的百分率为A%,则A%和混和物中mFe︰mO的关系式为(用含mFe、mO的代数式表示)。A%= 请在下图中画出A%和mFe/mO关系的图形。(4)如果 Fe2O3和CO的反应分两步进行:3Fe2O3+CO→2Fe3O4+CO2Fe3O4+CO→3FeO+CO2试分析反应形成的固体混和物可能的组成及相应的mFe︰mO(令mFe︰mO=21︰a,写出a的取值范围)。将结果填入下表。混和物组成(用化学式表示)a的取植范围解析:(2)取Fe2O3 mFe︰mO=21︰9 FeO mFe︰mO=21︰6(3) 2.(综合题)向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合中加入100 mL、1 mol/L的盐酸,恰好使混合物完全溶解,放出2.24 mL(标准状况)的气体。所得溶液中,加入KSCN溶液无血红色出现,那么用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物,得到铁的质量为 ( )。A.11.2 g B.5.6 g C.2.8 g D.无法计算【解析】混合物加入盐酸后发生以下反应。 Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ FeO+2HCl=FeCl2+H2O Fe2O3+6HCl=2 FeCl3+3H2O Fe+2FeCl3=3FeCl2 从以上反应可知,最后Fe、FeO、Fe2O3均转化为FeCl2。又因,n(Cl-)= n (HCl)=0.1 L×1 mol/L=0.1 mol可知n(FeCl2) =0.05 mol根据铁元素守恒,可知n(Fe)=n(FeCl2)=0.05 mol,所以: m(Fe)=0.05 mol×56 g/mol=2.8 g3.(创新题)FeCl3的浓溶液溶解铜粉的离子方程式如下:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,现向FeCl3溶液中加入n g铜粉搅拌使之全部溶解,再向其中加入b g铁粉,经充分反应后过滤得滤渣c g,若已知a>b>c。试推断推出c g滤渣是什么物质 由此推断出上述滤液中存在哪些阳离子 写出简要的推断过程。【解析】因为c 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.关于铁的叙述正确的是 ( ) ①铁能被磁体吸引,纯铁易生锈②在人体的血红蛋白中含有铁元素③铁位于元素周期表中第四周期第ⅧB族④铁能在氧气中剧烈燃烧,但不能在水蒸气中燃烧⑤铁与强氧化剂硝酸反应的产物一定是Fe(NO3)2⑥不能通过化合反应制得FeCl2和Fe(OH)3A.①③ B.②④ C.②⑤ D.④⑥2.下列各组离子中,因发生氧化还原反应而不能大量共存的一组是 ( ) A.H+、Na+、SO32-、Cl— B.Fe3+、SCN-、Cl-、NO3-C.Ba2+、Fe2+、SO42-、NO3- D.Fe2+、H+、SO42-、NO3-3.常温下把铁片分别加入到下列溶液中,铁片能溶解,溶液质量减轻的是 ( ) A.稀硫酸 B.浓硫酸 C.硫酸铜 D.硫酸铝4.已知①2FeCl3+2KI=2KCI+2FeCl2+I2易形成______。(2)铁和酸:铁与稀H2SO4或HCl反应,生成_____离子,放出_____;铁在常温下和浓H2SO4、浓HNO3____反应,形成___;铁与稀HNO3反应时,若硝酸过量,形成_____(阳离子),若反应后无铁剩余,溶液中的阳离子可能是____、_____、_____;若反应后有铁剩余,则溶液中的阳离子是____,并且铁与HNO3反应时一般_____(有或无)氢气放出。B级(能力提高)1.在由Fe、FeO和Fe2O3组成的混合物中加入100 mL 2 mol· L-1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,并放出448 mL气体(标准状况),此时溶液中无Fe3+存在。则下列判断正确的是 ( ) A.混合物中三种物质反应所消耗的盐酸的物质的量之比为1:1:3B.混合物里Fe2O3的物质的量无法确定,但Fe比FeO的物质的量多 C.混合物里,FeO的物质的量无法确定,但Fe比Fe2O3的物质的量多 D.反应后所得溶液中的Fe2+与Cl一的物质的量之比为1:32已知Fe(NO3)2溶液呈浅绿色,其中存在下列平衡:Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+,往溶液中逐滴加入稀盐酸,发生的变化是 ( ) ①平衡向正反应方向移动②平衡向逆反应方向移动③溶液由浅绿色变为黄色④溶液由浅绿色变为深绿色 A.①和② B.①和③ C.②和③ D.②和④3.用铁酸钠(Na2FeO4)对河湖的淡水消毒是城市饮用水处理的一种新技术,下列对Na2FeO4用于饮用水消毒处理的分析正确的一组是 ( ) ①Na2FeO4在溶液中显强酸性,有消毒杀菌②Na2FeO4中 Fe为+6价,具有强氧化性,能消毒杀菌③Na2FeO4的还原产物Fe3+水解为Fe(OH)3胶体,可使水中悬浮物凝聚④Na2FeO4的还原产物Fe2+水解为Fe(OH)2胶体,可使水中悬浮物凝聚 A.①和③ B.⑦和③ C.①和④ D.②和④ ②2FeCl2+C12=2FeCl3,由此判断物质或粒子的氧化能力由强到弱的顺序是( ) A.Fe3+>Cl2> I2 B.Cl2> Fe3+> I2C.Cl2> I2> Fe3+ D.I2> Cl2> Fe3+5由FeO、Fe2O3、Fe3O4组成的混合物,测得其中铁元素与氧元素的质量比为21:8,则这种混合物中FeO、Fe2O3、Fe3O4的物质的量之比可能为 ( ) ①1:1:1②1:2:1③1:2:3④1:1:3 A.①和② B.②和③ C.③和④ D.①和④6.将适量铁粉放入三氯化铁溶液中,完全反应后,溶液中的Fe3+和Fe2+浓度相等.则已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比是 ( )A.2:3 B.3:2 C.1:2 D.1:17.铁和某些物质反应时,由于反应条件或反应物的用量不同,所得到的主要产物也不同。试按下列要求填空。(1)铁和水:在常温下,反应____发生;若在高温条件下,反应生成_____;若在潮湿的空气中,容4.为了除去MgCl2酸性溶液中的Fe3+,可在加热搅拌的情况下,加入一种试剂,过滤后再加入适量盐酸,这种试剂是( ) A.NH3·H2O B.NaOH C.Na2CO3 D.MgCO35.a、b、c、d、e分别是Cu、Ag、Fe、Al、Mg5种金属中的一种.已知:(1)a、c均能与稀硫酸反应放出气体;(2)b与d的硝酸盐反应,置换出单质d;(3)c与强碱反应放出气体;(4)c、e在冷浓硫酸中发生钝化.由此可判断a、b、c、d、e依次为( )A.Fe Cu Al Ag Mg B.Al Cu Mg Ag FeC.Mg Cu Al Ag Fe D.Mg Ag Al Cu Fe6.称取0.200克某赤铁矿样品,矿样溶解后,使其中的铁全部转化成Fe2+(所得溶液中不含其他还原性物质).另称7.90克硫酸铈铵2(NH4)2SO4·Ce(SO4)2·2H2O(摩尔质量为632克/摩尔),溶解后稀释至250毫升.取该溶液30.0毫升恰好与上述Fe2+溶液完全反应.反应的离子方程式为:Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+.请计算该矿样中Fe2O3的质量百分含量)(Fe2O3摩尔质量为160克/摩尔).7.试样X由氧化亚铁和氧化铜组成.取质量相等的两份试样按下图所示进行实验: (1)请写出步骤③中所发生的全部反应的离子方程式. (2)若全部的溶液Y和全部的粉末Z充分反应后,生成的不溶物W的质量是m,则每份试样X中氧化铜的质量为_____________.(用m表示)同步达标答案A级1.B 2.D 3.A 4.B 5.D 6.A 7. 12.(1)不易 Fe3O4 铁锈(或Fe2O3·N2O) (2)Fe2+ H2 钝化 致密的氧化膜 Fe3+ Fe3+ Fe2+或两者都有 Fe2+ 无B级1.C 2.C 3.B 4. D 5.C 6. 60% 7.(1) Cu2++Fe====Cu+Fe2+ 2H++Fe=Fe2++H2↑ (2)0.625m 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(2000年理科综合)在氯化铁、氯化铜和盐酸混合溶液中加人铁粉,待反应结束,所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引,则反应后溶液中存在较多的阳离子是( ) A.Cu2+ B.Fe3+ C.Fe2+ D.H+【解析】铜与磁铁不作用,剩余固体能被磁铁吸引,说明反应有铁剩余,溶液中不可能存在H+、Fe3+、Cu2+。答案:C2.(2002年上海理综)人体血红蛋白中含有Fe2+离子,如果误食亚硝酸盐,会使人中毒,因为亚硝酸盐会使Fe2+离子转变成Fe3+离子,生成高铁血红蛋白而丧失与O2结合的能力。服用维生素C可缓解亚硝酸盐的中毒,这说明维生素C具有 ( )A.酸性 B.碱性 C.氧化性 D.还原性 【解析】亚硝酸盐会使Fe2+转变成Fe3+。表现了亚硝酸盐的氧化性,服用维生素C可缓解亚硝酸盐的中毒,说明维生素C还原了亚硝酸盐或使Fe3+又生成了 Fe2+,即:维生素C具有还原性。答案:D3.(1996年全国)在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应,可以得到铁的氧化物.该氧化物又可以经过此反应的逆反应,生成颗粒很细的铁粉.这种铁粉具有很高的反应活性,在空气中受撞击或受热时会燃烧,所以俗称"引火铁".请分别用下图中示意的两套仪器装置,制取上述铁的氧化物和"引火铁".实验中必须使用普通铁粉和6摩/升盐酸,其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去).填写下列空白:(1)实验进行时试管A中应加入的试剂是 ;烧瓶B的作用是 ;烧瓶C的作用是 ;在试管D中收集得到的是 .(2)实验时,U型管G中应加入的试剂是 ;长颈漏斗H中应加入 .(3)两套装置中,在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母) .(4)烧瓶I中发生的反应有时要加入少量硫酸铜溶液,其目的是 .(5)试管E中发生反应的化学方程式是 .(6)为了安全,在E管中的反应发生前,在F出口处必须 ;E管中的反应开始后,在F出口处应 .【解析】 (1)普通铁粉(或铁粉),作为水蒸气发生器(或用来产生水蒸气);防止水倒吸(或用作安全瓶);氢气(2)固体NaOH(或碱石灰、CaO等碱性固体干燥剂);6摩/升HCl (3)A、B、E (4)加快氢气产生的速度(6)检验氢气的纯度,点燃氢气 【点拨】单质铁具有较强的还原性,能与H+、Fe3+、Cu2+反应。 【点拨】维生素C与亚硝酸盐的性质相反。 【点拨】本题是一道实验综合题,分析没一个装置的原理和作用是解决此题的关键。 趣味阅读钛21世纪的金属——钛纯净的钛是银白色的金属。钛的矿物在自然界中分布很广,约占地壳重的0.6%,仅次子铝、铁、钙、钠、钾和镁,而比铜、锡、锰、锌等在地中的含量要多几倍甚至几十倍。钛的熔点为l 725℃,它的主要特点是密度小而强度大。和钢相比,它的密度只相当于钢的57%,而强度和硬度与钢相近。和铝相比,铝的密度虽较钛小,但机械强度却很差。因此,钛同时兼有钢(强度高)和铝(质地轻)的优点。纯净的钛有良好的可塑性,它的韧性超过纯铁的2倍,耐热和抗腐蚀性能也很好。基于钛有这些优点。所以50年代以来,一跃成为突出的稀有金属。钛及其合金,首先用在制造飞机、火箭、导弹、舰艇等方面,目前开始推广用于化工和石油部门。例如,在超音速飞机制造方面,由于这类飞机在高速飞行时,表面温度较高,用铝合金或不锈钢,在这种温度下已失去原有性能,而钛合金在550℃以上仍保持良好的机械性能。,因此可用于制造超过音速3倍的高速飞机。这种飞机的用钛量要占其结构总重量的95%,故有“钛飞机”之称,目前,全世界约有一半以上的钛,甩来制造飞机机体和喷气发动机的重要零件。钛在原子能工业中,用于制造核反应堆的主要零件。在化学工业中,钛主要用于制造各种容器、反应器、热交换器、管道、泵和阀等。若把钛加到不锈钢中,只加百分之一左右,就大大提高抗锈本领。钛还能形成许多化合物,它们也有各种各样特殊的性能和用途,如二氧化钛,是雪白的粉末,它是最好的白色颜料,俗称“钛白”1 g二氧化钛就可以把450多平方厘米的面积涂得雪白。世界上用做白色颜料的二氧化钛,一年多到几十万吨。如把二氧化钛加在纸里,可使纸变白并且不透明,因此制造钞票和美术品用的纸,有时就要添加二氧化钛,此外,为使塑料的颜色变浅,使人造丝光泽柔和,有时也要添加二氧化钛。二氧化钛被誉为世界上最白的东西。自然界中的钛大部分处于分散状态,主要形成矿物钛铁矿FeTiO3和金红石TiO2及钒钛铁矿等。我国四川攀枝花地区有极丰富的钒钛铁矿,储量约15亿吨。另外钛在医学上有着独特的用途,可用它代替损坏的骨头,而被称为“亲生物金属”。那么,钛是怎样被发现的呢 1791年,英国科学家格里戈尔在密那汉郊区找到一种矿石——黑色磁性砂,通过对这种矿石的研究,他认为矿石中有一种新的化学元素。并用发现矿石的地点“密那汉”命名这个新元素。过了四年,德国化学家克拉普洛特从匈牙利布伊尼克的一种红色矿石中,发现了这种新元素,他用希腊神话中“太旦”族的名字来命名(中文按它原文名称的译音,定名为钛)。克拉普洛特还特地指出,格里戈尔所发现的新元素“密那汉”就是钛,但在当时找到的,实际上都是粉末状的二氧化钛而不是金属钛。直到1910年,美国化学家罕德尔才第一次制得纯度达99.9%的金属钛,但总共不到1 g。从发现钛到制得金属钛,前后经历了120年,到1947年,人们才开始在工厂里炼钛,当时的年产量只有2吨。到了1955年,产量激增到2万吨。到1972年,年产量达到20万吨。钛的用途越来越广,日益受到人们的重视,人们称它为未来的钢铁、21世纪的金属。第四章 几种重要的金属第三节 金属的冶炼 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)一、金属的存在金属在自然界中的分布很广,金属元素存在于_______________。__________________的金属,在自然界中能以游离态存在,如______。__________________的金属,在自然界中总是以化合态存在。 二、冶炼金属的实质用还原的办法,使金属化合物中的________变成________三、金属冶炼的步骤第一步:_______。除去杂质,提高矿石中有用成分含量。第二步:________。利用______反应,在一定条件下,用____把金属矿石中的_________还原成__________。第三步:______。采用一定方法,提炼纯金属。四、金属的冶炼方法工业上冶炼金属一般用____________________________。1.热分解法:_____________在受热时即可分解生成金属单质。在金属活动性顺序中,位于______的金属(如_____等)的氧化物受热就能分解2.热还原法:常用还原剂有________________________3.电解法:是最强有力的氧化还原手段,适用于冶炼___________的金属。如______________________对于某些不活泼金属,如铜、银等,也常用电解____________的方法进行精炼,但电解法要消耗大量电能,成本较高。五、金属的回收与环境、资源保护回收的废旧金属,大部分可以重新制成金属或它们的化合物再用。例如,废旧钢铁可以用于___,废铁屑等可以用于制____,从电解精炼铜的阳极泥中,可回收_____等贵金属,从电影业、照相业、科研单位和医院X光室回收的定影液中,可以提取金属____。 关键信息一、矿物,动植物体内等少数化学性质不活泼 金和铂等化学性质比较活泼二、金属离子 金属单质三、矿石的富集冶炼 氧化还原反应原理 还原剂金属离子 金属单质精炼四、热分解法、热还原法或电解法1.某些不活泼金属的化合物氢后面 Hg、Ag2.焦炭、一氧化碳、氢气和活泼3.金属 用普通还原剂难以还原钾、钠、钙、铝其盐溶液炼钢 铁盐金、银银 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)1.金属的冶炼方法与金属活动性金属的活动性影响该元素在自然界的存在形式。一般活泼的金属在自然界中以化合态存在,而活动性很差的金属则以游离态存在于自然界中,如金以单质形式存在,采用物理方法富集冶炼。在以化合态存在的金属元素中,因活动性不同,采用方法也不同:(1)K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属:一般采用的是电解熔融盐或氧化物的方法冶炼。(2)Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等金属,一般采用还原剂(如CO、H2、 C)等高温还原的方法冶炼,必要时再进一步精炼。(3)Hg、Ag等较不活泼的金属,一般采用高温分解相应的化合物的方法冶炼。由于生产条件的不同,同一种金属也可能有多种冶炼方法。2.炼铁中是焦炭直接还原铁的氧化物还是CO作还原剂 焦炭有还原性,在高温条件下,能把铁从它的氧化物中还原出来。但是焦炭是固体,与铁的氧化物的表面接触很有限,难以充分发生反应;而CO是气体,能与铁的氧化物充分接触完全反应。因此炼铁过程中主要是CO作还原剂。焦炭在炼铁过程中的作用有两个:一是制造(或者是提供)了还原剂CO;二是作燃料燃烧放出大量的热量,为高炉提供了高温条件。 【例1】将n mol木炭粉和1 mol氧化亚铁在反应器中混合,隔绝空气加强热.(1)可能发生的化学反应有: ④_____________________ (2)若n <,充分反应后,反应器中的固体物质是____,气体产物是___________ (3)若n >4,充分反应后,反应器中的固体物质是____,气体产物是___ (4)若反应的气体产物是混合物。n的取值范围是:_________. (5)若反应的气体产物是混合物,且混合物中CO和CO2的物质的量相等,则n的值为_________. 【解析】 (1)由反应①、②、③可知,可能发生的反应④为(2)、(3)、(4)和(5)问为多步反应的计算问题,凡多步反应的计算问题首先要通过过程反应找出总反应.此题中①、③为过程反应,总反应为然后通过总反应(有时要结合过程反应)来求解.(2)由反应② 当n <时FeO过量,故充分反应后,反应器中的固体物质是FeO和Fe;气体产物是CO2. (3)当n>4时,由②知碳过量,发生反应④: ②和④两反应共消耗碳 mol十 mol=1 mol <4 mol,在④反应中碳亦过量,故反应器中固体物质是C和Fe;气体产物是CO. (4)若反应的气体产物是混合物,则对于②反应,C过量,即n>,对于④反应C不足量,即n<+=1,综合即得 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)某地有软锰矿和闪锌矿两座矿山。矿石的主要成分为:软锰矿:MnO2含量≥65%;Al2O3含量为4%;闪锌矿:ZnS含量≥80%;FeS、CuS、CdS含量各约占2%。MnO2和Zn是制造干电池的原料,电解法生产MnO2传统的工艺主要流程为:软锰矿加煤还原焙烧,用H2SO4浸出焙烧料,浸出液经净化然后电解,在阳极上析出MnO2。 电解制锌的传统工艺为:闪锌矿高温氧化脱硫再还原得到粗锌。 将用热还原法制得的粗锌溶于H2SO4,再电解ZnSO4溶液可生产纯度为99.95%的锌。 20世纪90年代生产MnO2和Zn的新工艺是通过电解的方法来获得MnO2和锌。 试回答下列问题: (1)已知在第①步中发生了反应:MnO2+ZnS+2H2SO4=MnSO4↓+ ZnSO4+2H2O。据此写出第①步反应中MnO2和CuS与酸反应的离子方程式___________________,以及Al203与酸反应的离子方程式___________. (2)产品C为____________________. (3)试从环境保护和能量消耗的角度,评价20世纪90年代新工艺与传统工艺相比较有哪些优点___________________.【解析】(1)MnO2、ZnS、S为难溶物,H2O为弱电解质,MnSO4、ZnSO4为易溶于水的强电解质,故第①步反应中MnO2和CuS与酸反应的离子方程式为: MnO2+CuS+4H+=,Mn2++Cu2++S↓+2H2O;A12O3为难溶物,故A12O3溶于酸的离子方程式为A12O3+6H+=2A13++3H2O. (2)根据③反应,反应物中既含有ZnSO4、MnSO4还含有溶剂H2O,溶液中含有的离子有Zn2+、Mn2+、SO42-、H+、OH ,电解时发生氧化还原反应:Zn2++2e-=Zn,Mn2++2H2O—2e-= MnO2+4H+,溶液中还有SO42-、H+,故C物质为 H2SO4. (3)由题给条件可知,传统工艺条件是高温,且会产生污染环境的SO2、CO等气体,新方法不需要高温焙烧,所以对环境无热污染,同时节约了能源,也无SO2、CO等气体对环境造成污染.2.(综合题)a g CuO和炭粉的混合物,在隔绝空气的条件下加热一段时间并冷却,质量变为b g,若反应中炭粉只转化为CO2,求: (1)实验中有多少g氧化铜被还原 (2)b的最小值为多少 【解析】涉及反应为CuO+CO=Cu+CO2(1)由氧原子守恒:m(CuO)=×2×80g mol-1=(a-b)g(2)当CuO和碳粉恰好完全反应时,CuO全部变为Cu,碳全部生成CO2,此时b最小。3.(创新题)古代的“药金”外观与金相似,常被误认为是金子,冶炼方法如下,将碳酸锌、赤铜(Cu2O),木炭混合加热到800℃得金光闪闪的“药金”。 (1)“药金”的主要成分是__________ (2)有关冶炼的化学方程式是___________【解析】高温下,碳酸锌分解生成氧化锌和二氧化碳,木炭将Cu2O和ZnO还原为金属铜和锌,故“药金”的主要成分是铜和锌。 【点拨】根据题给条件写出反应的化学方程式是高考的要求,也是常考的考点。能否抓住题中有用信息,并结合书本上的基础知识是一个高中生应具有的能力。【点拨】利用差量法解题。牢牢抓住守恒。 【点拨】根据题给条件写出反应的化学方程式。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.冶炼金属一般有下列四种方法:①焦炭法,②水煤气(或H2或CO)法,③活泼金属置换法,④电解法.四种方法在工业上均有应用.古代有(I)火烧孔雀石法炼铜,(Ⅱ)湿法炼铜,现代有(Ⅲ)铝热法炼铬,(Ⅳ)从光卤石中炼镁,对它们的冶炼方法的分析不正确的是 ( ) A.(I)用① B.(Ⅱ)用② C.(Ⅲ)用③ D.(Ⅳ)用④2.实验室欲使1.6 g氯化铁完全还原,事先应准备的CO在标准状况下的体积为A.672 mI。 B.336 mlC.大于672 mI. D.小于336 mL正解:C3.铝能用于冶炼金属(如Fe、V、Mn等),这是因为铝具有 ( ) A.两性 B.导电性好 C.熔点低 D.还原性强,在冶炼反应中放出大量热4.不能用热分解法制得的金属是 ( ) A.Cu B.Fe C.Ag D.Hg5.下列物质中,可以用做冶炼铝的原料的是 ( ) A.明矾 B.铝土矿 C.大理石 D.光卤石6.用铝热法还原下列化合物,制得金属各1 mol时,消耗铝的量最少的是 ( ) A.MnO2 B.WO3 C.Co3O4 D.Cr2O37.Fe是地壳中含量很丰富的元素,也是生物体所必需的元素。自然界中的铁矿石主要有磁铁矿和赤铁矿。在高炉炼铁过程中,除了加入铁矿石外,还需加入焦炭和石灰石。请填空:(1)写出磁铁矿主要成分的化学式_______。(2)写出赤铁矿被还原成铁的化学方程式______________(3)写出焦炭在高炉中所参与的两个主要化学反应方程式________(4)加入石灰石的作用__________, CaCO3所参与的两个化学反应方程式_______________B级(能力提高)1.已知某温度时发生如下三个反应:①C+CO2=2CO ②C+H2O=CO+H2③CO+H2O=CO2十H2由此可以判断,在该温度下,C、CO、H2的还原性强弱顺序是 ( ) A.CO>C>H2 B.C>CO>H2C.C>H2>CO D.CO>H2>C2.一种无色气体A与红热的碳反应,得到另一种无色气体 B.B与灼热的氧化铜反应,又得到A,则A、B分别是( ) A.O2、CO2 B.O2、COC.C O2、CO D.CO、C O23.用氢气、碳、一氧化碳分别与等质量的氧化铁在高温下反应,使氧化铁中的铁全部还原出来。消耗氢气、碳、一氧化碳的质量比为 ( ) A.1:1:1 B 1:3: 14C.1:6:14 D.2 :1:24.n g一氧化碳与灼热的w g CuO和Fe2O3的混合物充分反应后冷却,得固体质量为P g,同时生成CO2 N g,如果P g固体中还有氧化物。则氧的相对原子质量的表达式不正确的是(假设其他元素的相对原子质量已知) ( ) A BC D.5.有两种铁的氧化物,质量分别是40 g和43.5 g。在加热情况下,分别用足量的CO还原,把生成的CO2通人足量的澄清石灰水中,都得到76 g沉淀,则这两种铁的氧化物的化学式分别是 ( ) A.Fe2O3和Fe3O4 BFe2O3和FeO C.FeO和Fe3O4 D.无法确定6.第ⅣA族元素中C、Si、Ge、Sn的+4价化合物是稳定的,而铅的+2价化合物是稳定的。Ge是一种良好的半导体材料,被广泛应用于电子工业上。它可以从煤燃烧的烟道灰中提取。其过程如下:烟道灰(含GeO2)锗的氯放出气体y L,若将等质量的铝热剂直接与足量稀硫酸作用,可得3.36 L气体(上述气体体积均已换算成标准状况)。 求:(1)该铝热剂中各组分的质量分数(2)m 和V的值7.有一铝粉和Fe3O4粉末组成的铝热剂,在隔绝空气的条件下加热使之充分反应。将反应后所得混合物研细,并分成均匀的两等份,在一份中加足量的氢氧化钠溶液,另一份中加入足量的盐酸,反应后,前者消耗m mol同步达标答案A级1.B 2.C 3.D 4.B 5.B 6.C 7 .(1)Fe3O4(2)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(3) C+ O2 CO2 C+ CO2 2CO(4)除去杂质(脉石) CaCO3 CaO+CO2CaO+SiO2 CaSiO3B级1.B 2.C 3.C 4.D 5.A 6.①GeO2+4HCl=Ge+2H2O ②GCl4+3H2O=H2GeO3+4HCl ③ GeO2+2 H2=Ge+2H2O 7. (1)27.95% 72.05% (2)0.05mol 1.344L 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(1999年全国)提示:某些金属氧化物跟熔融烧碱反应可生成盐。根据以下化学反应框图填空:(1)单质F是_____________________。 (2)写出由E生成G的离子反应方程式(或化学方程式)________________________。 (3)溶液I中所含金属离于是_____________________。 (4)由CEF若改用浓酸,则不能选用的浓酸是(写分子式)____________________。【解析】(1)H2 (2)4Fe2++8NH3·H2O+O2+2H2O=4Fe(OH)3↓+8NH4+或:Fe2++2NH3·H2O=Fe(OH)2↓+2NH4+ 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 (3)Al3+和Na+ (4)H2SO4(或HNO3)【点拨】灵活运用基础知识是解决此题的关键。 趣味阅读中国古代的化学知识偶拾威廉斯在中国《练丹术考》的序文中说:“磁针、火药和印刷术三事,既已公认为中国对世界的大贡献,现在我们还承认化学也起源于中国”.下面略举片羽作为管窥.1.物质的鉴别(1)真假黄金 《旧唐书》提到唐朝武则天,一次赏给她一个臣子许多黄金,那臣子放在火焰上灼烧后证明是假的,因为铜的焰色绿色,而黄金入火“百炼不消”、金入猛火“色不夺金光;另外试金石的利用,。我国也可能是最早的国家之一,明朝李时珍有《本草纲目》中莉析得最明确不过了,“金有……,和银者性柔,试石则色青(七青八黄九紫十赤),和铜者性硬,试(金)石则有声.”(2)真假焰硝 晋朝的皇甫士安(251~282年),已提出纯硝石概念;南北朝医学家陶弘景为了鉴别真假焰硝,他研究发现“以火烧之,紫青烟起,云是真硝石也”,用现在的化学知识知道钠黄钾紫的焰色反应特性.真焰硝对可燃物还能“火上加油”,加速燃烧(助燃),而假焰硝(芒硝)则否,硝酸钾(真焰硝)可知.试金石和焰色反应迄今仍在广泛应用.2.物质的性质东汉魏伯阳的《周易参同契》叙述有:“太阳流珠,常欲去人,卒得金华,转而相亲,化为白液凝而至坚.”“河上姹女,灵而最神,得火则飞,不见埃尘.……将欲制之,黄芽为根”.“太阳流珠”,、“河上姹女”,指的应是汞,“黄芽”指硫黄,“金华”指铅.文中告诉我们:水银可和硫化合,也可和铅生成合金铅汞齐相亲”,铅汞齐为一种白液;水银沸点357℃,故说“得火则飞,不见埃尘”.迟于魏伯阳200年的晋朝葛洪,在其著作《抱朴之》中写道:“铅性白也,而赤之以为丹,丹性赤也,而白之以为铅”.十分显然,文中是说白色的铅,可跟氧化合生成红丹(四氧化三铅),而红丹也可分解转变成铅,是单质跟化合物的互变过程.又如“丹砂烧之成水银,积变又还成丹砂”.“丹砂”即三仙丹,加热分解成水银,并逸出氧气,反之水银跟氧也可化合成丹砂.两种物质或多种物质能否反应,跟物质的本质(内因)关系极大.《周易参同契》是一部现在世界上最古老的著作,其中叙述到:“若药物非种,各类不同,分剂参差,失其纲纪”,那就不能反应,而且“比例”必须符合.“胡粉投入火中,色坏还为铅”.“胡粉”属碱式碳酸铅一类,“投入火中黟一加温时则“色坏还为铅”,中间产物应是一氧化铅.李时珍《本草纲目》:“朴硝…此物见水即消,又能消化诸物,故谓之消”.清朝赵学敏的《本草纲目拾遗》对硝酸的描述:“强水最猛烈,能饱五金……,其水至强……五金八石能穿,惟玻璃可盛”.赵学敏对氨水的描述,也维妙维肖:“…气甚辛烈.蚀人脑,非有病不可嗅.莳夷遇头风伤寒等症,不服药一唯以此水瓶口对鼻吸其气,则遍身麻颤、出汗而愈、虚弱者忌之”.3.单质的制取晋朝葛洪在《抱朴子、仙药篇》,对制取单质砷提出雄黄转化为三氧化二砷,列举六种方法,其中第三种“或先以硝石化为水乃凝之”,再藉富含碳物质松脂等还原得砷.隋末唐初的孙思邈(581~682年),在其《太清丹经要诀》中:“雄黄十两(1斤16两计)末之,锡三两,铛中合熔出之,入皮袋中揉之使碎.入坩埚中火之,其坩埚中安药了,以盖合之,密固入风炉吹之,令埚同火色.寒之,开其色似金”.在欧洲,迟于13世纪才由德国炼金学家阿尔伯特一马格勒斯以雌黄混同脂肪皂(含有一部分未皂化的脂肪)共热制得单质砷.至于西汉时期的“胆铜法”,更为大家熟知,在《淮南万毕述》中:“曾青得铁则化为铜”.“曾青”指铜的化合物硫酸铜一类.该法一可常温制取,二对矿石品位要求不高,是“湿法冶金”的先祖.4.化合物的制取(1)化学之母硫酸的最早制得者,以往必提8世纪时期阿拉伯炼金丹家贾比尔·海扬,他蒸馏明矾而得;或13世纪时德国炼金丹学家马格努斯,他蒸馏胆矾而得;或17世纪奥格斯妥蒸馏硫酸铜而得.众说纷云,殊不知中国2世纪(东汉末)的金丹学家狐刚子,在他的《出金矿图录》中的《炼石丹精华法》,就有叙述,早于贾比尔·海扬足足600年.原文:“以击垒作两个方头炉,相去二尺,各表里精泥其间.旁开一孔,亦泥表里,使精熏使干.一炉中着铜盘,使足,即密泥之;一炉中,以炭烧石胆使作烟,以物扇之,其精华尽入铜盘.炉中却火待冷,开启任用.入万药,药皆神”文中装置科学性很强,为使不漏气,“即密泥之”,为提高炉温,“以物扇之”.“精华”指硫酸酐或硫酸.(2)苛性钾 战国时期著作《周礼·考工记》中对氢氧化钾的记述原文:“泺帛,以烂为灰,渥润其帛,实诸泽器,淫之以蜃”大意按现在的话来说,漂洗(泺)丝帛时,先烧烂木(烂指干燥木头)为灰(含K2CO3较多),用其灰汁浸泡丝帛于光泽容器中,再加入蜃(蜃指石灰).晋朝葛洪还指出。此“不宜预作,十日即息”,早掌握苛性钾强烈吸收二氧化碳的性质了;还指出“此大毒”,腐蚀性极强.明朝李时珍还将制得的碳酸钾用于洗衣、发面.第四章 几种重要的金属第四节 原电池原理及其应用 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)一、原电池1.原电池的装置叫做______。从化学反应来看,原电池的原理是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。其中,电子流出的一极是______极,该极上发生_______反应。电子流入的一极是_____极,该极上发生______反应。2.组成原电池的条件:①_________________________;②__________________________;③__________________________。3.原电池正负极的判断方法原电池有_______电极,一个是___极,一个是____极,判断正极和负极的方法是:①根据_______________________判断:一般是__________为负极,____________为正极。②根据_______________________判断:电流是由___极流向___极;电子流动方向是由___极流向____级。③根据_______________________判断:在原电池的电解质溶液内,阳离子移向的极是__极,阴离子移向的极是____极。④根据________________________来判断:原电池的负极总是__电子,发生氧化反应,其正极总是___电子发生还原反应。 4.原电池的电极反应式和总反应式的书写 正极→e-_______→____到e-→发生______反应负极→e-_______→____到e-→发生______反应在铜、锌两金属和稀硫酸构成的原电池中。锌极发生反应的电极反应式为___________,铜极发生反应的电极反应式为_______;该原电池总的化学反应方程式可表示为__________。二、化学电源1.实用电池一般应具有的特点:①__________________________;②__________________________;③__________________________;④__________________________。2.在生产、生活中常见电池和新型电池有__________________三、金属的电化学腐蚀1.金属腐蚀_______________________________;金属腐蚀的本质__________________________2.类型:由于与金属接触的介质不同,发生腐蚀的情况也不同,一般可分为________和__________________________。3.电化学腐蚀与化学腐蚀的关系金属腐蚀 电化学腐蚀 化学腐蚀 条件电极反应式有无电流4.金属的保护影响金属腐蚀的因素包括_________和___________两个方面。金属防护的方法很多。 关键信息一、1.把化学能转化为电能 氧化一还原反应中的还原剂失去的电子经过导线传递给氧化剂,使氧化一还原反应分别在两个电极上进行负 氧化正 还原2.①电极材料。两种金属活动性不同的金属或金属和其他导电的材料(非金属或某些氧化物等);②两电极必须浸在电解质溶液中;③两电极之间要用导线连接,形成闭合回路。 3.两个 正 负①电极材料 活泼的金属 活泼性较弱的金属或能导电的非金属②电流方向(或电子流动方向) 正 负 负 正③离子的定向流动方向正 负④发生的反应 失 得流入 得到 还原流出 失去 氧化Zn-2 e-= Zn2+ 2H++2e-=H2↑Zn+2H+= Zn2++ H2↑二、1.①能产生稳定而具有较高电压的电流;②安全、耐用且便于携带;③能够适用于特殊用途;④便于回收处理,不污染环境或对环境产生影响较小。2.干电池 铅蓄电池 锂电池 新型燃料电池三、1.是指金属或合金与周围物质进行化学反应而腐蚀损耗的过程 金属原子(M)失去电子而被氧化的过程化学腐蚀 电化学腐蚀2.金属的本性 介质 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)1.构成原电池的条件原电池的构成是有条件的:①电极材料。两种金属活动性不同的金属或金属和其他导电的材料(非金属或某些氧化物等);②两电极必须浸在电解质溶液中;③两电极之间要用导线连接,形成闭合回路。2.原电池正负极的判断方法原电池有两个电极,一个是正极,一个是负极,判断正极和负极的方法是: ①根据电极材料判断:一般是活泼的金属为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。②根据电流方向(或电子流动方向)判断:电流是由正极流向负极;电子流动方向是由负极流向正级。③根据离子的定向流动方向判断:在原电池的电解质溶液内,阳离子移向的极是正极,阴离子移向的极是负极。④根据发生的反应来判断:原电池的负极总是失电子发生氧化反应,其正极总是得电子发生还原反应。3.原电池的电极反应式和总反应式的书写正极→e-流入→得到e-→发生还原反应负极→e-流出→失去e-→发生氧化反应 【例1】由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时,电解质溶液的pH怎样变化 ( ) A.不变 B.先变小后变大 C.逐渐变大 D.逐渐变小【解析】根据该原电池工作的总反应,Zn+2H+=Zn2++H2↑只要原电池不断工作,该反应就不断发生,溶液中c(H+)逐渐减小,溶液的pH将不断增大。答案:C【点拨】根据电池反应判断。 【例2】航天技术中使用的氢一氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。氢一氧燃料电池有酸式和碱式两种,它们放电时的电池总反应方程式都可表示为2H2+O2=2H2O,酸式氢—氧燃料电池的电解质是酸,其负极反应可表示为2H2—4e—=4H+,则其正极反应表示为______________碱氢—氧燃料电池的电解质是碱,其正极反应表示为O2+2H2O+4e —=4OH—,则其负极反应可表示为__________________。【解析】原电池正极发生还原反应:O2+2H2O+4e —=4OH— 在酸性溶液中,4OH-+4H+=2H2O,故正极反应式为:O2+4H++4e —=2H2O 原电池负极发生氧化反应:2H2—4e—=4H+在碱性溶液中,4OH-+4H+=2H2O,所以负极反应式为:2 H2+4 OH——4e—=4 H2O答案:O2+4H++4e —=2H2O 2 H2+4 OH——4e—=4 H2O【点拨】原电池正极发生还原反应,负极发生氧化反应。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)有a、b、c、d四种金属,将口与易用导线联结起来,浸入电解质溶液中,易不易腐蚀。将a、d分别投入等浓度盐酸中,d比a反应剧烈。将铜浸入易的盐溶液中,无明显变化。如果把铜浸入c的盐溶液中,有金属c析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是( ) A.dcab B.dabc C.dbac D.badc【解析】本题中由第一个原电池条件,可知金属活动性顺序为a>b,由第二个与酸反应剧烈程度可知金属活动性顺序为d>a,由后面金属之间的置换可知金属活动性顺序为b>Cu>c,综合可得d> a >b>c。答案:B2.(综合题)电子表或电子计算器中的电源常用微型银锌原电池,其电极分别为Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,放电时锌极上的电极反应是:Zn+2 OH-—2 e-=Zn(OH)2;氧化银电极上的反应式为:Ag2O+ H2O +2 e-=2Ag+2 OH-。总反应式为:Ag2O+ H2O +Zn=Zn(OH)2+2Ag。下列说法正确的是( ) A.锌是负极,氧化银是正极 B.锌发生还原反应,氧化银发生氧化反应 C.溶液中OH-向正极移动,K+、H+向负极移动 D.随着电极反应的不断进行,电解质溶液的pH基本保持不变【解析】在原电池中,活泼金属作负极,发生氧化反应,正极发生还原反应,负极失去电子,正极得到电子,所以电子由负极经外电路流向正极。本题中,由电极反应可知,Zn是负极,Ag2O是正极,所以C正确, B、D不正确。由电极反应知负极区不断消耗 OH-,故pH值减小。答案:AC3.(创新题)在图所示的实验装置中,E为一张用淀粉、碘化钾和酚酞混合溶液润湿的滤纸,C、D为夹在滤纸两端的铂夹,X、Y分别为直流电源的两极。A、B中充满KOH溶液后倒立于盛有KOH溶液的水槽中,再分别插入一多孔的惰性电极。切断电源开关S1,闭合开关S2,通直流电一段时间后,请回答下列问题:(1)标出电源的正、负极:X为_____极, Y为_____极。(2)在滤纸的c端附近,观察到的现象是____;在滤纸的D端附近,观察到的现象是___________(3)写出电极反应式:A中_______B中_______C中____;D中____(4)若电解一段时伺后,A、B中均有气体包围电极。此时切断开关S2,闭合开关S1,则电流计的指针是否发生偏转(填“偏转”或“不偏转”)___。(5)若电流计指针偏转,写出有关的电极反应式(若指针“不偏转”,此题不必回答):A中____;B中____。若电流计指针不偏转,请说明理由(若指针“偏转”,此题不必回答)______。【解析】由题意,切断S1,闭合S2,通直流电,水槽和滤纸上形成两个串联的电解池,解题的关键是敏锐地观察到A,B试管中液面的差异,从而推知电解时两极产生气体的体积关系为:V(A):V(B)=2:1。联系电解KOH溶液的电极反应式: 4H++4e-=2H2↑ 4OH――4 e-=2H2O+O2↑ 可知A为电解池的阴极,B为阳极,即X为电源的正极,Y为负极。(2)、(3)小题由电解池知识可答。若断开S2,闭合S1,则A中H2,B中O2与KOH溶液形成 H2,O2燃料电池(原电池),电流计指针将偏转。答案:(1)正;负。(2)C端附近的滤纸变蓝色,B端附近的滤纸变红色。(3)A中4H++4e-=2H2↑;B中4OH――4 e-=2H2O+O2↑;C中4I――4e-=2I2,D中4H++4e-=2H2↑。(4)偏转。(5)A中2H2+4OH――4 e-=4H2O;B中2H2O+O2+4 e-=4 OH―。 【点拨】判断金属的活动性强弱有几种方法:与等浓度酸反应时,剧烈的就是金属性强的。金属与盐溶液的置换,活泼性较强的金属能从盐溶液中置换出活泼性较差的金属。用导线将不同金属联结起来,构成原电池时,金属活动性强的金属易被腐蚀。【点拨】活泼金属作负极,发生氧化反应,正极发生还原反应,负极失去电子,正极得到电子 【点拨】本题中的两个开关控制了两个装置:电解池和原电池。判断两个装置的依据是看有无电源。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的充电和放电过程可以表示为:在此电池放电时,负极上发生反应的物质是 ( ) (A)Ag (B)Zn(OH)2 (C)Ag2O (D)Zn2.下列关于铜—锌—稀H2SO4构成的原电池的有关叙述中错误的是 ( ) A.锌为负极,锌发生氧化反应 B.铜为正极,铜不易失去电子而受到保护 C.负极发生还原反应,正极发生氧化反应 D.外电路电子流入的一极为正极,电子流出的一极为负极3.表明金属甲比金属乙活动性强的叙述正确的是 ( ) A.在氧化还原反应中,甲失电子数比乙多 B.同价态阳离子;甲比乙氧化性强 C.常温下甲能与浓HNO3反应而乙不能 D.将甲、乙组成原电池时,甲为负极4.对于铜—锌—稀H2SO4组成的原电池装置中,当导线中有1 mol电子通过时,理论上的两极变化是 ( ) ①锌片溶解了32.5 g②锌片增重32.5 g③铜片上析出1 g H2④铜片上析出1 mol H2A.①和③ B.①和④ C.②和③ D.②和④5.某原电池总反应的离子方程式为:2Fe3++Fe=3Fe2+不能实现该反应的原电池是 ( ) A.正极为Cu,负极为Fe,电解质溶液为FeCl2 B.正极为C,负极是Fe,电解质溶液为Fe(NO3)2 C.正极为Ag,负极为Fe,电解质溶液为Fe2(SO4)3 D.正极为Ag,负极为Fe。电解质溶液为CuSO46.氢镍电池是近年开发出来的可充电电池,它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式为:根据反应式判断,下列叙述正确的是( ) A.电池放电时,电池负极周围溶液的pH不断增大 B.电池放电时,镍元素被氧化 C.电池放电时,电池负极周围溶液的pH不断减小 D.电池放电时,负极是H2被氧化7.化学电池在通讯、交通及日常生活中有广泛的应用。(1)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池。其总电池反应可以表示为2Cd+2NiO(OH)+2H2O=2Ni(OH)2+ Cd(OH)2,已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸,以下说法中正确的是______(填序号)。 A.以上反应是可逆反应 B.以上反应是不可逆反应 C.充电时化学能转化为电能 D.放电时化学能转变为电能(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物。有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为__________________________(3)下图是废弃的镍镉电池的重金属渗入水体后, 进人人体的一条途径:A→B→C→D→人,生物体D中重金属浓度______(填大于、小于、等于)生物体A中重金属浓度,这是通过食物链的______作用所引起的。除了上述途径外,被污染水体中的重金属还可以直接通过_____(途径)进入人体。(4)另一种常用电池是锂电池,由于它的比容量(单位质量电极材料所能转换的电量)特别大而广泛用于心脏起搏器,一般使用时间可长达十年.它的负极用金属锂制成,电池总反应式为:Li+MnO2→LiMn O2。试回答:锂电池比容量特别大的原因是___________________________锂电池中电解质溶液需用非水溶剂配制,为什么这种电池不能使用电解质的水溶液 试用化学方程式表示其原因_________________________________B级(能力提高)1.如图所示的装置,在铁圈和银圈的焊接处,用一根棉线将其悬吊在盛水的烧杯中,使之平衡。小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液,片刻后可观察到的现象是 ( )A.铁圈和银圈左右摇摆不定 B.保持平衡状况 C.铁圈向下倾斜 D.银圈向下倾斜2.某原电池,将两金属X、Y用导线连接。同时插入相应的电解质溶液中,发现Y电极质量增加,则可能是下列情况中的 ( ) A.X是负极,电解质溶液为CuSO4溶液 B.X是负极,电解质溶液为稀H2 SO4溶液 C.X是正极,电解质溶液为稀CuSO4溶液 D.X是正极,电解质溶液为稀H2 SO4溶液3.用两根铂丝做电极插入KOH溶液中。再分别向两极通人甲烷气体和氧气,可形成原电池——燃料电池,该电池放电时发生的反应为:CH4+2KOH十2O2=K2CO3+3H2O,下列说法错误的是( ) A.通甲烷的一极为负极,通氧气的一极为正极B.放电时,通入O2一极附近溶液的PH升高C.放电一段时间后,KOH的物质的量不发生变化D.通甲烷极的电极反应式是:CH4+10OH-—8e-=CO32-十7H 2O4.某原电池的电池反应为:Fe+2Fe3+=3 Fe2+,与此电池反应不符的原电池是( ) A.铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池B.石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池C.铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池D.银片、铁片、Fe(NO3)2溶液组成的原电池5.据报道,锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池,因为锌电池容量更大,而且没有铅污染。其电池反应为:2Zn+O2=2ZnO,原料为锌粒、电解液和空气。则下列叙述正确的是( )A.锌为正极,空气进入负极反应 B.负极反应为Zn—2e-=Zn2+C.正极发生氧化反应D.电解液肯定不是强酸6.有A、B、C、D四种金属,将A与B用导线联结起来,浸人电解质溶液中,B不易腐蚀。将 A、D分别投入等物质的量浓度盐酸中,D比A反应剧烈。将铜浸入B的盐溶液里,无明显变化,如果把铜浸入C的盐溶液里,有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是( ) A.A>B>C>D B.D>A>B>C C.C>A>B>D D.B>C>A>D7.钢铁发生吸氧腐蚀时,正极上发生的反应是( ) A.Fe—2e- =Fe2+ B.2H++2e-=H2↑ C.4OH-—4e-=2H2O+O2↑ D.2 H2O + O2+4e-= OH-同步达标答案A级1.D 2.C 3.D 4.A 5.C 6.AD 7.(1)BD (2)酸性条件下 Ni(OH)2和Cd(OH)2易与酸反应生成高污染自由移动的镍、铬离子。B级1.D 2.A 3.C 4.CD 5.BD 6.B 7.D 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(2000理科综合)熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视。可用 Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质。CO为阳极燃气。空气与CO2的混合气体为阴极助燃气。制得在650℃下工作的燃料电池。完成上述有关的电池反应式;阳极反应式;2CO+2CO32-=4CO2↑+4e-阴极反应式:______________;总电池反应式:____________________【解析】在阳极 CO 失电子,且消耗了 CO32-,在阴极得电子的就应是 O2,再与CO2结合生成CO32-,阴阳极方程式为: O2+2 CO2+4e-=2 CO32-,阴极两极生成和消耗的 CO32-的量相等,所以总反应方程式为:2 CO + O2=2 CO2。2.(2001年上海)铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中,锌片是( )A.阴极 B.正极 C.阳极 D.负极【解析】电解池的两极分别命名为阴阳极,原电池的两极分别命名为正负极。铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中形成了原电池,其中锌失电子作原电池的负极。答案:D3.(2000年全国)下列关于实验现象的描述不正确的是( )A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡B.用锌片做阳极,铁片做做阴极,电解氯化锌溶液,铁片表面出现一层锌C.把铜片插入三氯化铁溶液中,在铜片表面出现一层铁D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中,加入几滴氯化铜溶液,气泡放出速率加快【解析】铜铁是两种活泼性不同的金属,稀硫酸是电解质溶液,三者共同形成原电池,铁片上发生氧化反应;铜片上发生还原反应故A选项正确。 B选项中的条件相当于在铁片上镀锌即电镀池,锌片上发生的反应为;Zn-2e-=Zn2+’。铁片上发生的反应为:Zn2++2e-=Zn.理论上ZnCl2溶液的浓度不变,故B选项也正确。 Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2,故C选项错误。Zn+2HCl =ZnCl2+H2↑,向其中加人几滴氯化铜溶液后,发生反应Zn+Cu2+=Zn2++Cu,则铜和锌及电解质溶液形成了原电池,发生原电池反应,加快了氢气的放出速率,故D选项也正确。答案:C 【点拨】原电池的反应原理,就是利用氧化还原反应中有电子的转移。灵活运用基础知识是解决此题的关键。 【点拨】活泼金属作原电池的负极。 【点拨】正极发生氧化反应,氢离子得电子。阴极发生还原反应。 趣味阅读锂电池随着电子技术的高速发展,尤其是大规模集成电路的应用,越来越多的电子器具趋于重剖轻和小型化,这就要求相应的具有体积小,比能量高等优点的电池来提供动力,但目前国内的:高能电池品种不多,且多限于Ag系列和Hg系列,如Zn/Ag2O,Zn/HgO,由于A鲁的价格昂贵,Hg具有毒性等问题,因此,研究和开发廉价的、优电性能的新型电池亦愈加显得必要了。锂系列高能电池就是符合这一要求的新一代电池。这类电池采用金属锂或锂合金作阳相强鞠性物质,由于锂是电极电势最负,电化当量最高的金属,所以该系列电池表现出许多优越的性能,引起了电池工作者的广泛兴趣。锂电池系列又分为一次性的和可充式的,这里重点介强一次锂电池。一次锂电池的分类由于可与锂配对构成电池的阴极材料很多,而且Li+又能在液态和固态电解质中运动,所以该系列电池的种类很多,可根据阴极物质或电池所用电解液(或溶剂)将它们分类。1.根据阴极物质可分为两类:可溶性阴极电中学教材同步标准学案 高二化学第一章 氮族元素第一节 氮和磷 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)一、氮族元素1.位置及原子结构氮族元素位于周期表里的____族。有____价电子,因而能____电子而显示_____价,最高价为______。2.元素性质的变化规律氮族元素随着核电荷数的递增,获得电子的趋势________,因而非金属性_______。氮族元素的非金属性比同周期的卤族、氧族____。氢化物的通式是_______,最高价氧化物的通式_________,从氮到铋,_______能与氢直接化合,且生成物较稳定,磷与氢直接化合相当困难,且PH3不稳定,其余的元素都不能直接与H2化合,间接生成的氢化物均_______。从氮到铋,其最高价氧化物的水化物酸性_____,碱性_______。氮的最高价氧化物的水化物______是________,磷的最高价氧化物的水化物_______是中强酸。二、氮气1.物理性质:纯净的氮气是一种 色、 气味的气体,密度比空气稍 , 溶于水。加压和冷却后分别变成_____色的液体和______状固体。2.分子结构:分子式_________________结构式_________________电子式_________________氮气是由氮原子组成的____原子分子。氮分子中,2个氮原子共用_____对电子,形成____个共价键。氮分子中的键都是_____性键,共用电子对不偏向任何一个原子,像这样以非极性键结合成的双原子分子是_______分子,3.化学性质:通常状况下,氮气非常 ,即使在3000 C时也只有0.1%发生解离,但是在一定条件下,氮分子获得足够的能量,使共价键 ,就能与一些物质发生反应。①N2与H2的反应式:______,表现了 _______(氧化/还原)性。②N2与O2的反应式:______,表现了_______ (氧化/还原)性。4.氮的氧化物: 名 称 一氧化氮 二氧化氮 化学式 物理性质 色气体, 溶于水___色气体, 溶于水. 毒化学性质与水反应NO2+H2O——与O2反应其他性质2NO2—一N2O4 收集方法 法 法 相互转化 思考:1.空气中的一氧化氮与二氧化氮主要来自 __________________________________________2.空气中的 是造成光化学烟雾的主要因素三、磷1.在自然界中,没有 的磷存在,磷主要以 的形式存在于矿石中。磷和氮一样,是构成 的成分之一。动物的骨骼、牙齿和神经组织,植物的果实和幼芽,生物的细胞里都含有磷,磷对于维持生物体正常的生理机能起着重要的作用。2. 磷在化学性质上与氮有相似的地方,如单质也能与 反应等。与N2相比,单质磷的化学性质 , 与非金属等其他物质反应。例如,磷与O2在点燃的条件下就能反应生成 ,P2O5是 氧化物,它与热水反应能生成 3.磷在点燃条件下还能与Cl2反应。由于磷原子吸引电子的能力不如氯强,磷在其氯化物中显示+3价或+5价。例如,磷在 的氯气中燃烧生成三氯化磷。在 的氯气中燃烧生成五氯化磷 关键信息一、1.第VA族 5个失 正化合 +52.减弱 减弱都弱RH3 R2O5氮不稳定 易分解减弱 增强HNO3 强酸 H3PO4二、1.没有颜色 没有大 难 无 雪 2. N2 双 3 3 非极非极性3.稳定 断裂①N2+3H2 2NH3 氧化② N2+O2=2NO 还原4. 一氧化氮 二氧化氮NONO2无不红棕色 易有不反应3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO2不反应2NO2=N2O4 排水集气法 向上排空气法 2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO石油产品和煤燃烧的产物、汽车尾气以及制硝酸工厂的废气等。二氧化氮三、1.游离态 磷酸盐蛋白质2.非金属较活泼 容易P2O5酸性 磷酸3.不充足 过量 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)一、元素性质的相似性和递变性 1.相似性:最高正价为+5价,负价为—3价;其最高价氧化物对应的水化物的化学式为HRO3或H3RO4;气态氢化物的化学式为RH3。 2.递变性:从氮到铋,原子半径由小到大;非金属性由强到弱,金属性由弱到强。如氮、磷表现出显著的非金属性,砷虽然是非金属,但已表现出一些金属性,锑、铋表现出比较明显的金属性。二、氮的重要氧化物的性质 (1)NO:无色、不溶于水的有毒气体,大气污染物之一,但由于在人体内有着一定的生物活性,可以在神经系统承担递质作用,还可以帮助细胞记忆和再获信息,在心血管系统中还可以起到使血管扩张等作用,而被评为明星分子。Murad等三位教授最早提出了NO分子在人体内的特殊动能,因此项研究而荣获1998年诺贝尔医学及生理学奖。常温下NO极易被氧化成NO2。 (2) NO2:红棕色、有刺激性气味、有毒的气体。易溶于水并且与水反应生成HNO3和NO。空气中的NO2在一定条件下易形成光化学烟雾,并且对高空平流层臭氧的分解起到催化作用。是一种大气污染物。 (3)氮的氧化物以及与氧气混合后溶于水的情况分析:①NO2或NO2与N2(非O2)的混合气体溶于水时。可根据反应:3NO2+H2O=2HNO3+NO,利用气体体积的变化差值进行计算。②NO2和O2的混合气体溶于水时,根据反应:4 NO2+O2+2H2O=3HNO3 当V(NO2):V(O2)=4:1时。恰好完全反应,无气体剩余<4:1时,剩余O2>4:1时,NO2过量。剩余气体为NO。且体积为过量的NO2体积的 ③NO和O2同时通入水中时,此时的反应为:4NO+3O2+2H2O= 4HNO3 当V(NO):V(O2)=4:3时,恰好完全反应,无气体剩余<4:3时,剩余O2>4:3时,剩余NO(4)NO2、NO和O2混合气体4NO2+ O2+H2 O=4HNO34NO2+ 3NO+H2O=4HNO3 【例1】 砷为第四周期族元素,根据砷元素在周期表中的位置推测,砷不可能具有的性质是( )砷在通常状况下是固体 As2O5对应水化物的酸性比H3PO4弱 可以有—3、+3、+5等多种化合价 砷的还原性比磷弱【解析】由N、P的结构和性质,以及同族元素性质的相似和递变规律可以推知,As元素的单质及化合物的性质. 答案:D 【点拨】此题要求熟悉常见元素化合物的知识,以及同主族元索性质的递变规律. 【例2】鉴别红棕色的NO2气体和Br2蒸气可用( )A.湿润的碘化钾淀粉试纸 B.AgNO3溶液 C.水 D.烧碱溶液【解析】NO2气体和Br2蒸气都具有氧化性,能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝;NO2和水作用后转化为无色溶液,而Br2水显橙色,并有Br一存在,与AgNO3产生AgBr沉淀;作为酸性气体,它们均能与NaOH溶液发生反应生成无色溶液.答案:B、C【点拨】本题涉及NO2的颜色、氧化性,与水、与碱所发生的自身氧化还原反应等内容,要求掌握好两者有关性质的差异. 【例3】将20mL充满NO和NO2的混合气体的试管倒立于盛水的水槽中,充分反应后,剩余气体的体积变为10mL,求原混合气体中NO和NO2各占多少毫升。【解析】NO与水不反应,NO2与水反应时每1体积的NO2会生成1/3体积的NO,所以剩余的气体为未参加反应的NO和生成的NO气体。【解析】设原混合气体中含NO2xmL,则含NO(20—x)mL 3NO2+H2O=2HNO3+NO 3 1 x x/3 由题意:(20-x)+x÷z=10解得x=15mL 则原NO的体积:20-15=5mL答案:原混合气体中含NO气体5mL,NO2气体15mL。【点拨】根据方程式计算的关键是正确写出反应的化学方程式。 【例4】将充满NO2和O2混合气体的量筒倒置于水中,充分反应后,保持气体压强不变,水进入至量简体积的一半处停止了,则原混合气体中NO2和O2的体积比是多少 【解析】NO2和O2的体积比不等于4:1,则需讨论 NO 2和O2分别过量时的两种情况。 设混合气体的体积为1,混合气体中NO2的体积为x,则O2为(1一x) (1)假定原混合气体中V(NO2):V(O2)<4:l4NO2+ O2+H2O=4HNO34 1 x x/4 剩余的O2:(1-x)-x/4=1/2解得x=2/3 V(NO2):V(O2)= 2:3 (2)假定原混合气体中NO2和O2的体积比>4:1 4NO2 + O2 +H2 O = 4HNO3 4 1 4(1-x) 1-x 暂时剩余NO2:1-5(1-x)=5x-4 由反应式②3NO2+H2O=2HNO3+NO 可知最后余NO: (5x-4)/3 由(5x-4)/3=1/2解得z=1.1(不合题意,舍去) 【点拨】将NO2和H2O的反应与NO和O2的反应叠加。对于连续反应的计算要学会这一方法。 【例5】一定条件下,将等体积的NO和O2混合于一试管中,然后将试管倒立于盛有水的水槽中,充分反应后剩余气体的体积与原混合气体的体积之比是多少 【解析】因为混合气体中NO和O2的体积比<4:3,则剩余气体为O2设混合气体中NO的体积为x,则O2的体积也为x 4NO2+ 3NO+H2O=4HNO3 4 3 x 3x/4剩余的O2为x-3x/4=x/4它与原混合气体的体积为x/4:2x=l:8 【点拨】将NO和O2的反应与NO2和H2O的反应叠加 。 【例6】常温下盛有10 mL NO2和10 mL NO组成的混合气体的大试管倒立于水中,当向其中缓缓通入O2一段时间后,试管内残留2mL气体,则通入O2体积可能为多少升 【解析】残留2mL气体可能是NO也可能是NO2应予以讨论。(1)若残留2mL气体是NO,则转化为HNO3的NO为10mL-2mL=8mL,则: 4NO2+ O2+H2 O=4HNO3 4 1 10mL/4=2.5mL NO2转化为HNO3耗O2 2.5mL 4NO2+ 3NO+H2O=4HNO3 4 3 8mL 8mL×3/4=6mL 共耗V(O2)=2.5mL+6mL=8.5mL(2)若残留2mL气体是O2,则:4NO2 + 3NO+H2O=4HNO3 4 3 10mL 10mL×3/4=7.5mL故通入O2体积为:7.5mL+2.5mL+2mL=12mL答通入O2的体积可能为8.5mL或12mL。【点拨】NO2、NO、O2的混合气体与水反应关系式:基本反应2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO V(O 2)=1/4V(NO2)+3/4V(NO) 特例:当以V(NO):V(NO2):V(O 2)=1:l:1时,混合气体全部与水反应,无气体剩余。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)在标准状况时,把NO2和O2按4:1的体积比混合使其充满一个大试管,把大试管倒立于水中,水面逐渐上升,最后试管中溶液的物质的量浓度(不考虑试管中溶液扩散)为( )A.0.8mol·L-1 B. 0.72mol·L-1 C. 0.1mol·L-1 D.0.036 mol·L-1【解析】设NO2的体积为4mL,O2为1mL,试管的体积为5mL(作时也可看作升,但没有5升的试管) 答案:D2.(综合题)已知脊椎动物的骨骼中含有磷。以下是测定动物骨灰中磷元素含量的 实验方法。称取某动物骨灰样品0.103 g用硝酸处理,使磷转化成磷酸根。再加入某试剂,使磷酸根又转化成沉淀。沉淀经灼烧后得到组成为P2M024O77的固体(其相对分子质量以3.60×103计)0.504 g。试由上述数据计算该骨灰样品中磷的质量分数。(磷的相对原子质量以31.0计)【解析】n(P2Mo24O77)= 0.504 g/3.60×103g.mol-1=1.4×10-4mol 其中P的质量=1.4×10-4mol×2×31.0 g.mol-1=8.68×10-3g P的质量分数=j8.68×10-3g /0.103 g =0.0894(或8.94%)答案:磷的质量分数为8.94%3.(创新题)化合物E(含两种元素)与NH3反应,生成化合物G和H2。化合物G的式量约为81。G分子中硼元素(B原子量为10.8)和氢元素的质量分数分别是40%和7.4%。由此推断:(1)化合物G的化学式为 ;(2)反应消耗1mol NH3恰好完全反应,化合物E的元素是 和 。(3)1mol E和2mol NH3恰好完全反应,化合物E的化学式为 。【解析】 (1)由反应方程式:E+NH3→G+ H2 ,可推知G中含N元素,G中B、N、H原子个数比为1:1:2,G的最简式为BNH2 ,设G的化学式为(BNH2)n。,则M(G)=(10.8+14+2) n =81,解得,n=3,故G的化学式为B3N3H6。(2)进一步由题意量的关系:E+NH3→B3N3H6+ H2,可确定E中必含H元素,因而E由B、H元素组成。(3)根据题意(2)、(3)物质的量的关系,可确定化学方程式中各物质的计量数。E、NH3、H2的计量数之比为l:2:4,再由观察法确定B3N3H6的计量数,可以写出配平的方程式:3BxHy + 6NH3 = 2B3N3H6+ 12H2 根据质量守恒定律,则x=2,y=6,故E的化学式为B2H6。 【点拨】要考虑最后试管中溶液的溶质是硝酸,切莫认为溶质是二氧化氮。做事情、想问题要考虑周全。【点拨】本题是将化学知识与实践密切结合的一道试题,培养学生用化学知识解决实际问题的能力。 【点拨】本题是将氮的基础知识与质量守恒相结合,培养学生的推理能力。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.下列气体中,不能用直接排空气法收集的是( ) A.NO2 B.NO C.CO| D.N22.将5 mL NO和15 mL NO2的混合气体,通入倒置水槽充满水的试管中,最后在试管中能收集的气体体积是( ) A.20 mL B.15 mL C.10 mL D.5 mL3.红磷和白磷在一定条件下的转化,属于( ) A.物理变化 B.化学变化 C.氧化还原反应 D.非氧化还原反应4.10 mL 0.1 mol/L H3PO4与10 mL 0.1 mol/L NaOH完全反应生成的盐是( ) A.NaH2PO4 B.Na2HPO4 C.Na3PO4 D.NaH2PO4和Na2HPO4混合物5.下列现象的产生与人为排放大气污染物氮化物无关的是( ) A.酸雨 B.光化学烟雾C.闪电 D.臭氧层空洞6.(2000年广东省高考题) Murad等三位教授最早提出NO分子在人体内有独特的功能在近年来此领域研究有很大的进展,因此三位教授荣获了1998年的诺贝尔医学及生理学奖.关于NO的叙述下列不正确的是( ) A.NO可以是某些含低价N物质氧化的产物 B.NO不是亚硝酸的酸酐 C.NO可以是某些含高价N物质还原的产物 D.NO是红棕色的气体7.(2000年全国高考题) 1999年曾报道合成和分离含高能量的正离子N5+化合物 N5AsF6,下列叙述错误的是( ) A.N5+共有34个核外电子 B.N5+中氮原子间以共用电子对结合 C.N5AsF6中As的化合价为+1价D.N5AsF6中F的化合价为-l价B级(能力提高)1.将标准状况下NO2和O2按体积比4:3混合后充入一干燥烧瓶中,然后将烧瓶倒立于水中使其充分反应作用后,烧瓶内溶液物质的量浓度为( ) A.1/22.4mol/L B.4/7×1/22.4 mol/LC.4/5×1/22.4 mol/L D.4/5 mol/L2.(上海市高考题)如图1—2为装有活塞的密闭容器,内盛22.4mL一氧化氮。若通入11.2mL氧气(气体体积均在标准状况下测定),保持温度、压强不变,则容器内的密度 ( )等于1.369g/LB.等于2.054g/L C.在1.369 g/L和2.054g/L之间D.大于2.054 g/L3.(2001春季高考)关于非金属元素N、O、Cl、P的叙述,正确的是 ( ) A.在通常情况下其单质均为气体 B.其单质均由双原子分子构成 C.都属于主族元素 D.每种元素仅生成一种氢化物4.体积为V L的密闭容器中,通入a mL NO和b mLO2,待反应完全后容器内氮原子和氧原子个数比为 .5.将3 L NO2气体依次通过三个装有足量的NaHCO3饱和溶液、浓H2SO4、Na2O2装置后用排水法收集残余气体,得到的气体是 ,其体积为 .6.把NO2和O2组成的混合气体40mL通入倒置并装满水的大试管中,充分吸收后剩余5 mL气体,则原混合气体中的体积比是 或 .7.有A、B、C、D四种气体,能发生下列反应:A+D→E+H2O E + O2→D C+D→B+F B+ O2→C且C为红棕色,D能使石灰水变浑,E是淡黄色固体,F是一种酸酐.(1)则A B C D .(2)写出C+D—B+F的反应方程式 (3)写出A+D—E+H2O的方程式,并标出电子转移的方向和数目 .同步达标答案A级1.B 2. C 3.B D 4. A 5. C 6. D 7.CB级1.C 2.D 3.C 4.a:(a+2b) 5.O2 0.25L 6. 7:3或7:1 7.H2S NO NO2 SO2 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(2003年江苏)同温同压下,在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体,它们是①NO和NO2,②NO2和O2,③NH3和N2。现将3支试管均倒置于水槽中,充分反应后,试管中剩余气体的体积分别为Vl、V2、V3,则下列关系正确的是 A.Vl>V2>V3 B.Vl>V3>V2 C.V2>V3>V1 D.V3>Vl>V2【解析】假设试管的体积为V,①中NO和NO2的混合气体溶于水后,剩余气体的体积为V;②中NO2和O2的混合气体溶于水后,剩余气体的体积为V;③中NH3和N2的混合气体溶于水后,剩余气体的体积为V。答案:B2.(2000年全国)在一定条件下,NO跟NH3可以发生反应生成N2和H2O。现有NO和NH3的混合物1 mol,充分反应后所得产物中,若经还原得到的N2比经氧化得到的N2多1.4g。(1)写出反应的化学方程式并标出电子转移的方向和数目。(2)若以上反应进行完全,试计算原反应混合物中NO与NH3的物质的量可能是多少?【解析】(1) (2)6 mol NO还原得到3 mol N2,4 mol NH3,氧化得到2 mol N2,两者相差1 mol N2。现相差,相当于0.3 mol NO和0.2 mol NH3反应。依题意NO和NH3的总物质的量为1mol,其中必有一种为过量,所以有两种情况:0.3 mol NO和0.7 mol NH3 0.2 mol NH3和 0.8 mol NO3.(98年上海)同温同压下,两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满①NH3 ②NO2,进行喷泉实验,如图所示,经充分反应后,瓶内溶液的物质的量浓度为 ( ) A.①>② B.①<② C.①=② D.不能确定【解析】设烧瓶的容积为V L,V L NH3全部溶于水,形成溶液的体积为V L,V L的NO2完全反应后,生成了1/3 V L的NO气体,形成的溶液的体积为2/3 V L,从N原子守恒角度分析,也有2/3 V L的NO2转化生成溶质HNO3。所以两溶液的物质的量浓度相等。答案:C 【点拨】灵活运用基础知识是解决此题的关键。 【点拨】根据题给条件写出反应的化学方程式是解题的关键。 【点拨】本题是知识迁移题,能否将NO2与水的反应和NH3与水的反应知识迁移进来是解题关键。 趣味阅读1.自然界中氮元素的循环我们都知道,氮是地球上含量极为丰富的元素之一。从地球元素质量分数(即丰度)的数据来看,仅次于氧元素,是地球占第二位含量丰富的元素,空气中氮气含量约占体积78%。氮在空气中虽然含量高,但却不能直接被动、植物或其他生物体所吸收、利用。必须通过所谓“氮的固定”,使游离态的氮转化成化合态的氮。在自然界里,氮的固定主要有以下两条途径:(1)高能固氮:夏季雷雨日时通过闪电现象,能使N2与O2反应生成NO,进而又生成NO2,溶于雨水形成NO3一,随着雨水落到地面被植物或其他生物体吸收。(2)生物固氮:即豆科植物根部的根瘤菌,可以使空气中的氮气分子被吸收形成氨(NH3),进而转化成硝酸根(NO3一)等。植物从土壤中吸收的NH4+和NO3一(氮肥的成分),经复杂的生物作用转化成各种氨基酸,氨基酸再合成蛋白质。动物则从食物中摄取氮并转化为蛋白质。动、植物死亡后,尸体或残枝落叶腐烂分解。其中的蛋白质会被微生物作用形成NH4+、NO3一、NO2一及NH3,进入土壤和水体中,可再次被植物作为营养元素吸收利用,在微生物分解过程中,有些氮也会以氮气形式释放在大气中。如果我们把空气看做是一个巨大的“氮库”,通过以上“氮的固定”,“植物蛋白质”和“动物蛋白质”的形成和分解,又进入自然界和大气,形成了一个有机的“氮的自然循环”。2.氮肥氮是形成植物细胞里原生质的主要成分——蛋白质的重要元素,也是形成核酸和叶绿素的重要元素。因此,要使庄稼生长茂盛,就不能缺少氮肥。绿色植物一般不能从空气里直接摄取它们所需要的氮,也不能从土壤里吸取复杂的含氮的有机物。植物从土壤里摄取的氮主要是铵盐和硝酸盐里的氮。氮肥可以根据它们的来源分为农家氮肥和化学氮肥两类。农家氮肥有厩肥、饼肥等;化学氮肥有硫酸铵、硝酸铵、碳酸氢铵、氨水和尿素等。氮肥是速效肥料。在用氮肥作追肥时。应考虑作物发育状况,如在开花期,一般作物都需要消耗大量的氮肥。因此必须在开花以前追以足量的氮肥。而在成熟期应避免增施氮肥。还必须指出,氮肥的施用必须跟磷、钾等肥料配合,才能达到增产的目的。氮肥也可以根据它们的化合形态分为:①铵态氮肥(含铵根的),如硫酸铵、碳酸氢铵、硝酸铵、氨水.以及较少情况下用的氯化铵;②硝酸态氮肥(含有硝酸根的),如硝酸钾、硝酸钙;③酰胺态氮肥(含有CONH2基的),如尿素CO(NH2)2;④蛋白质态氮肥(氮主要以蛋白质形态存在),如厩肥、饼肥等。前两类氮肥能直接供农作物吸收利用,后两类氮肥要分解转化为铵态氮或硝酸态氮后才能产生肥效。当在土壤中施用硫酸铵时,由于植物吸收NH4+比SO42-快,数量多,最后硫酸根留在土壤里,使土壤的酸性增加,所以长期施用硫酸铵,会使土壤板结硬化。由于氯化铵中的Cl-会降低烟草的燃烧性,使烟草味道变坏;Cl-也会使薯类的淀粉含量降低,因此氯化铵不适用于糖类、淀粉作物及烟草等的肥料。硝酸铵既含有硝酸态氮又含有铵态氮,都易被植物吸收,是含氮量较高的氮肥,但NO3-容易流失,特别在水田里施用更易流失。碳酸氢铵跟硝酸铵的肥效相近,因为它不含硫酸根,不会使土壤变成酸性。碳酸氢铵容易分解。液氨和氨水也是很好的氮肥。如果施用得法,肥效跟硫酸铵大致相同。但施用时不能跟种子和茎叶接触,防止烧伤。氨水施入土壤后,氨水里的NH4+一部分可被植物直接吸收,另一部分被土壤吸收,然后逐渐供给作物,或在硝化细菌的作用下转变为硝酸根,再被植物吸收。由于在稻田施用氨水能杀死鱼蟹,因此在这种情况下,不宜施用氨水作肥料。尿素是目前含氮量最高的固体氮肥。它不能直接被植物吸收,但在土壤细菌的作用下,尿素转变为碳酸铵后,能被植物吸收。经常施用尿素,对土壤没有不良作用。第一章 氮族元素第二节 氨 铵盐 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)一、氨1.氨分子的结构:化学式 电子式 结构式 氨分子氮的化合价为 ,分子中含有 (极性、非极性)键,键角为 分子构型为 氨分子为 (极性、非极性)分子。2.物理性质: (1)色 、态 、味 ; (2)密度与空气相比 ; (3)水溶性 . 3.化学性质:(1)氨与水反应的化学方程式 氨水是 的水溶液,它是 碱,主要性质 氨水中c(NH3·H2O)较 c(NH4+)较 c(OH-)较 氨水中的分子有 离子有 通常把 作溶质, 作溶剂0.1mol/L 氨水的含义是 氨水的密度比水 ,而且密度随浓度的增大而 (2)将蘸有浓氨水的玻璃棒和蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近,现象 方程式 氨与强酸溶液反应的离子方程式 (3)氨与氧气的反应①(催化氧气)方程式 ②(在纯氧中燃烧)方程式 4.氨的实验室制法(1)药品 (2)条件 (3)原理 (4)制取装置 (5)收集装置 (6)能否用NaOH代替Ca(OH)2 (7)试管口一团棉花的作用 (8)如何检验氨气已收满 (9)装有氨气的集气瓶应如何放置 (10)如何得到干燥的氨气 (11)用水吸收氨气还需要哪些仪器 5.氨的用途(1)工业:制 (2)作 剂6.铵盐的性质(1)常温下都是 色 体, 溶于水(2)受热易 在试管上部出现 此现象是否为升华 (3)与碱的反应(写出化学方程式)7.NH4+的检验(1)试剂 (2)原理 (3)现象 8.比较氨气、液氨、氨水、铵离子的区别色态味物质种类组成微粒化学性质氨气液氨氨水铵离子 二、非极性分子和极性分子 在分子中,两个原子以____结合形成的双原子分子是非极性分子。在N2、O2等非极性分子中,两个原子间的共用电子对_____。在多原子分子中,若整个分子的结构中,化学键的排列对称,键的极性可以相互抵消。则整个分子也没有极性,如__________分子等。 在氨分子中,化学键_____,键的极性____,这样的分子叫极性分子。 以极性键结合成的双原子分子都是____分子。以极性键结合成的多原子分子,可能是极性分子,也可能是非极性分子,这决定于______ 关键信息一、1. NH3 —3 极性107 18` 三角锥形极性2. (1)无色 气态 刺激性(2)小(3)极易溶于水(1)NH3+H2O NH3·H2O氨 弱 弱碱性大 小 小NH3 H2O NH3·H2O NH4+ OH-NH3 H2O小 减小(2)产生大量的白烟NH3·H2O+HCl=NH4Cl+H2O4.(1)NH4Cl Ca(OH)2(2)加热(3)2NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3↑+2H2O+CaCl2 (4)固+固→气(5)向上排空气法(6)不能(7)防止氨气逸出(8)湿润的红色石蕊试纸变蓝(9)倒立(10)用碱石灰干燥(11)漏斗5.(1)氮肥 硝酸(2)致冷剂6.(1)白 晶 易(2)分解白色晶体不是(3)略7.(1)NaOH溶液(2)与碱反应放出氨气(3)闻到刺激性气味 湿润的红色石蕊试纸变蓝8.略二、非极性键不偏向任何原子CO2、CH4是极性的 不能相互抵消极性 分子中各键的空间排列。 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)一、液氨和氨水液氨是氨气加压或降温得到的液态氨,是纯净物,即液氨由氨分子组成液体。氨气极易溶于水,在NH3分子溶于水的过程中,发生着如下的反应:NH3+H2O=NH3 H2O=NH4++ OH—氨水的主要成分是NH3 H2O在氨水中以分子状态存在的粒子有:NH3、H2O、NH3 H2O;以离子状态存在的粒子有: NH4+、OH—,极少量的是H+。所以氨水是混合物。二、氨的实验室制法中要注意的问题(1)制氨气所用的铵盐不能用硝铵、碳铵。因为加热过程中 NH4NO3可能发生爆炸性分解反应,发生危险;而碳铵受热极易分解产生CO2,使生成的NH3中混有CO2杂质。(2)消石灰不能用NaOH、KOH代替,原因:①NaOH、 KOH具吸湿性,易结块,不利于产生NH3②在高温下能腐蚀试管。(3)多余的氨要吸收掉(可在导管口放一团用水或盐酸浸湿的棉花球),避免污染空气。(4)氨的干燥剂不能选用浓H2SO4、无水CaCl2、P2O5等,它们均能与NH3发生反应。(5)NH3极易溶于水,在制备收集过程中,应尽可能地不与水接触,以减少损失和防止倒吸现象。(6)由于氨水受热分解可产生氨气,在实验室有时也用加热浓氨水的方法得到氨气。三、氨水的稀释问题 一定质量分数的氨水用等体积的水稀释后,所得溶液的溶质的质量分数变小。 【例1】氯化铵和氯化钠可用下列哪一种方法分离( ) A.加入氢氧化钠 B.加入AgNO3溶液 C.加热法 D.加入一种合适的酸 【解析】题目所给NaCl和NH4Cl只能用化学方法分离,因为两种物质中都含Cl-,所以加AgNO3或加酸都起不到分离的作用,加入NaOH,只能鉴别NH4Cl和NaCl,而达不到分离的目的。两种物质又均易溶于水,因此加入水也无法分离。那么方法只有一种,利用铵盐的不稳定,及NH3的化学性质:所以选用加热法。 答案:C 【点拨】物质的分离不同于鉴别,鉴别是采取一定的方法,能将两种或几种物质分辨出来就可。而分离是将几种成分采取一定的措施分离成各单一的成分。分离可根据物理性质用物理分法进行分离,比如根据各组分的溶解性不同,用过滤的方法分离;根据各组分的沸点不同,用蒸馏的方法分离;根据各组分在同一溶剂中的溶解度不同用结晶的方法分离。也可根据各组分的化学性质不同,加入某些试剂,采取一定方法进行分离。 【例2】要制取H2、O2、Cl2、HCl、NH3、H2S,从下列各物质中,分别选出必要的物质,将序号填在括号内。a硫化亚铁 b浓硫酸 c浓盐酸 d二氧化锰 e硝酸钠 f铜片 g氯化铵 h锌 i浓硝酸 j氢氧化钙?k稀硫酸?l食盐晶体?m氯酸钾?n稀硝酸 o高锰酸钾 制H2( ),制O2( ),制Cl2( ),制HCl( ),制NH3( ),制H2S( )上述气体中最不适于用排水法收集的是( );最不适于用浓硫酸干燥的是( );最适于用向上排气取气法收集的是( )。 【解析】如果我们能熟记各种气体的性质,有利于我们对所制取气体的药品的选择。比如NH3极易溶于水,所以要选择固态物质来制取;H2S有还原性,所以它不能用氧化性很强的物质如浓硫酸、浓或稀硝酸来制取,而H2S又是一种弱酸,所以要选择强酸来制取;Cl2有氧化性所以只好用氧化其阴离子的方法来制取,因此要选择含Cl-的物质和具有氧化性的物质来制取。根据这样一些原则,某种气体往往不只是一种制法,我们只要求掌握课本上用过的方法就可以了。 掌握气体的收集和干燥方法,关键也在识记好气体的物理、化学性质。易溶于水的气体,不能用排水集气法收集,比如NH3、HCl、H2S,比空气轻的气体只能用向下排气集气法收集,比如H2、NH3。具有还原性的气体不能用具有氧化性的物质来干燥,具有碱性的气体不能用具有酸性的物质来干燥。 答案:制H2(h与k),制O2(d与m或o),制Cl2(c与d),制HCl(b与l),制NH3(g与j),制H2S(a与k)。不适于用排水取气法收集的是(HCl、NH3);最不适于用浓硫酸干燥的是(H2S、NH3);最适于用向上排气取气法收集的是(Cl2、HCl、H2S、NO2)。【点拨】气体的制备是中学化学实验的重要组成。通过设置该例题,使学生熟悉常见气体的制备原理,收集方法,以及干燥剂的选用等重要知识和方法。【例3】密度为0.91 g·cm-3的氨水,质量分数为25%,设氨水用等体积的水稀释后,所得溶液的溶质的质量分数为( ) A.等于12.5% B.大于12.5% C.小于12.5% D.无法确定 【解析】取1体积氨水用1体积水稀释,稀释后溶质的质量分数为:上式将水的密度1 g·cm-3换为氨水的密度0.91 g·cm-3,得出不等关系式,无需运算便可得出结论。答案:C 【点拨】本题考查氨水稀释后溶质质量分数的计算规律和抽象问题具体化的计算方法以及将化学问题抽象为数学问题(利用不等式关系)的思维能力。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)某合成氨厂,日生产能力为30吨,现以NH3为原料生产NH4NO3,若硝酸车间的原料转化率为92%,氨被吸收为NH4NO3的吸收率为98%,则硝酸车间日生产能力应为多少吨才合理 解析: 设日产HNO3的质量为x,NH3用于生产HNO3的质量为y由各步反应方程式得氨氧化制HNO3的关系为: 4NH3+5O2 4NO+6H2O 2NO+O2 2NO2 3NO2+H2O 2HNO3+NO NH3~NO~NO2~HNO3 17 63 y·92% x y=用于被HNO3吸收的NH3质量为: 30 t-y=30 t-由NH3 + HNO3 NH4NO3 17 63 (30 t-)×98% x 得:[30t-17x/(63×92%)]·98%= 解之得:x=52.76 t 答案:硝酸车间日生产能力为52.76 t才合理。 2.(综合题)按图所表示的装置进行实验: (1)实验开始一段时间后,可观察到锥形瓶口上方有白烟生成,请将可能观察到的其他现象补齐_________.有关化学方程式为___________________________________(2)由于气温的原因,上述实验一段时间后现象不太明显,应该向锥形瓶内加入下列哪种物质才能看到明显的现象________(填字母)。A.NaOH固体 B.生石灰 C.浓H2SO4 D.NH4Cl固体 (3)经过对比试验证明。在其他条件相同时,用空气代替氧气的实验效果较差,主要原因是 __________________【解析】根据NH3能被催化氧化为NO,NO与O2反应生成NO2,进而生成 HNO3、NH4NO3的性质不难判断.锥形瓶上方的白烟为NH4NO3,依次可推知锥形瓶内的现象及反应的化学方程式.为了使气体NH3能从浓氨水中逸出,由NH3+H2O NH3·H2O NH4++OH-知,可向其中加入强碱、铵盐或加热,但由于浓H2SO4与氨水反应消耗氨,故加浓H2SO4不能放出NH3.空气中含氧的体积分数低,不利于氨的氧化;氮气不能发生反应,但其挥发带走热量,使反应物温度降低.答案:(1)在锥形瓶口附近有红棕色气体生成,铂丝保持红热;4NH3+5O2=4NO+6H2O,2NO+O2=2NO2,3NO2+H2O=2HNO3+NO,NH3+HNO3=NH4NO33.(创新题)将可能混有下列物质的硫酸铵样品13.2g在加热条件下,与过量NaOH溶液反应,在标准状况下收集到4.3L气体,则该样品中不可能混有的物质是 ( )A.NH4HCO3和NH4NO3 B.(NH4)2CO3和NH4NO3C.NH4Cl和(NH4)2CO3 D.NH4Cl和NH4HCO3【解析】由NH4+→NH3可计算得样品中NH4+的含量为26.2%,再由硫酸铵中NH4+的质量分数27.2%可知其他铵盐中NH4+的质量分数必小于27.2%。现将有关铵盐中NH4+的质量分数计算结果列出:NH4NO3为22.5%、(NH4)2CO3为22.8%、NH4Cl为33.6%、(NH4)2CO3为37.5%,由此可知仅NH4Cl和(NH4)2CO3中NH4+质量分数大于27.2%。故样品中不可能合有的物质是NH4Cl和(NH4)2CO3答案:C 【点拨】解此题必须注意以下三点:第一,现以NH3为原料生成NH4NO3。NH3的用途有两方面:一方面,用NH3氧化制HNO3。另一方面用NH3与制得的HNO3作用制NH4NO3。关键是计划好生产多少吨HNO3,才能使NH3原料最大限度地被利用。HNO3生产少了,则NH3不能全部被HNO3吸收,NH3浪费了。HNO3生产多了,HNO3又浪费了。第二,氨氧化制硝酸中, NO是被循环利用的,即NO又被氧化成NO2,再与水作用生成HNO3,所以氨氧化制硝酸的关系式如下:NH3~NO~NO2~HNO3(NH3全部转化成HNO3)第三,在实际生产过程中,氨不可能100%被氧化生成HNO3,也不可能100%被HNO3吸收生成硝酸铵,题给条件是NH3转化为硝酸的转化率为92%,氨被硝酸吸收的吸收率为98%,在数量关系上,我们必须掌握住一条原则,代入化学方程式的量必须是纯量。【点拨】利用所学的基础知识,逐一分析,解答。 【点拨】本题可采用平均值法计算。或用极端假设法计算。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.常用来干燥NH3的物质是( )A.浓H2SO4 B.碱石灰C.P2O5 D.CaCl22.0.5mol硝酸铵在一定条件下可分解成0.2mol硝酸和16.2g水以及另外一种气态物质,该气态物质可能是( )A.NO B.N2O C.N2O3 D.N23.有关铵盐的性质正确的是( )A.都是晶体,都能溶于水 B.受热时分解,都有NH3产生C.与碱共热时可产生氨气 D.能与酸反应4.检验某固体样品中是否含有NH4+的方法是,先取少量固体于试管中,然后( )A.加热,用湿润红色石蕊试纸在试管口检验B.加水溶解,用红色石蕊试纸检测溶液酸碱性C.加入弱碱溶液,加热,滴入酚酞试剂D.加入烧碱溶液,加热,用湿润石蕊试纸在试管中检验5.某无色混合气体依次通过浓H2SO4和Na2O2,若气体体积不断减少,最后颜色变深,则原混合气体的成份可能是( )A.H2、Cl2、H2S B.NH3、NO、CO2C.NH3、O2、NO D.HCl、NO2、CO26.只用一种试剂就能将NH4Cl、(NH4)2SO4、NaCl、 Na2SO4四种溶液区分开,这种试剂是( )A.NaOH 溶液 B.AgNO3溶液 C.Ba(OH)2溶液 D.BaCl2溶液7.实验室制NH3的反应方程式为 _________,5.怎样分离氯化铵和氯化钠的混合物?6.用氨盐做化学,在保存和施用过程中应注意些什么? 收集NH3时的瓶口应朝 ,集气瓶口的棉花团作用是 ,氨气是否集满的检验方法是 。B级(能力提高)1.硝酸铵在一定条件下分解生成硝酸、氮气和水,反应中氧化产物与还原产物的质量比是 ( ) A.3:5 B.5:3 C.5:2 D.2:12.某溶液中可能存在NH4+、SO42-、SO32-、CO32-、S2-、Cl-几种离子。①溶液酸性很强时, 不能大量存在。②加入用盐酸酸化的氯化钡溶液后,无沉淀生成,则一定不存在 。3.利用如图所示的装置收集以下8种气体: ①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧。(1)若烧瓶是干燥的,则由B口进气,可收集的气体有______________,若把装置颠倒由A口进气,可收集的气体有_____________。(2)若在烧瓶内充满水,可收集的气体有____________,气体应由________口进入。(3)若在烧瓶中装入适量浓硫酸,可以用它来干燥的气体有___________,气体应由_____________口进入。4.怎样证明某白色固体既是铵盐,又是硫酸盐 写出正确的实验操作。7.某混合物由NH4HCO3 和NaCl 组成,加热5.25g 该混合物,经测定,产生的NH3在标准状况下是1.12L。求该混合物中NaCl的质量分数。同步达标答案A级1.B 2.D 3.AC 4.D 5.B 6.C 7.2NH4Cl+Ca(OH)2加热CaCl2+2NH3↑+2H2O;上;棉花团用稀硫酸浸湿,可以充分吸收过量的NH3,防止污染空气;把湿润的红色石蕊石纸靠近管口,如果变蓝,证明已经收集满了。B级1.B 2.①SO32-、CO32-、S2-;②SO42-,3.①、、、;、、②、、,A③、、、 、4.提示;先检验NH4+的存在,再检验SO42-的存在。5.把混合物放入大烧杯中,上面放一个盛有冷水的烧瓶,加热,氯化铵有在烧瓶底部凝结。烧杯中为氯化钠。6.因为氨盐受热易分解,易溶于水,因此,保存时要隔热防潮,施用时要深埋,不要在大雨来临前施用,防止肥分随雨水流失。7.24.8% 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(2002年上海春)合理施肥、养护管理是城市绿化建设的一个重要方面。在下列氮肥中,含氮量最高的是( )。(相对原子质量:H-1 C-12 O-16 S-32)A.CO(NH2)2 B.NH4NO3 C.NH4HCO3 D.(NH4)2SO4【解析】计算原子百分含量。答案:A2.(2002年上海春)学生用滤纸折成一只纸蝴蝶并在纸蝴蝶上喷洒某种试剂,挂在铁架台上。另取一只盛有某种溶液的烧杯,放在纸蝴蝶的下方(如图)。过一会儿,发现纸蝴蝶的颜色由白色纸蝴蝶上的喷洒液转变为红色,喷洒在纸蝴蝶上的试剂与小烧杯中的溶液是 ABCD纸蝴蝶上的喷洒液石蕊酚酞酚酞石蕊小烧坏中的溶液浓盐酸浓氨水氢氧化钠溶液浓硫酸【解析】石蕊遇酸变红,酚酞遇碱变红。但此题主要是考查了浓盐酸和浓氨水的挥发性及气体的密度,因HCI的密度比空气重,挥发出的HCl在烧杯口向下扩散,不能与上方的纸蝴蝶接触,挥发出的NH3在烧杯口向上扩散,能与上方的纸蝴蝶接触,使纸蝴蝶变红。答案:B3.(2000年广东)右图装置可用于( )A.加热无水醋酸钠和 石灰混合物,制取甲烷B.加热硝酸铅制取二氧化氮C.加热氯酸钾和少量二氧化锰,制取氧气D.加热氯化铵和消石灰混合物,制取氨气【解析】解此题关键是观察装置特点,该装置可用于固体加热制气体,且产生的气体能用排水法收集,NO2能与水反应,NH3极易溶于水,均不能用排水法收集。答案:AC 【点拨】灵活运用基础知识是解决此题的关键。 【点拨】解此题的关键是要弄清烧杯中所发生的化学反应。 【点拨】解此题关键是观察装置特点。 趣味阅读1.氨雨1958年,有人在美国南部雨水中发现了高浓度的氨。另据《世界科学》杂志报道,近几年在美国和墨西哥的佐拉达牧区,人们连续收集到了氨雨。?氨雨到底是怎样形成的呢?原来,铵是氮元素被植物积累在土壤中的主要形式之一。以铵态存在的氮,可以转化成氨气进入大气,由于干旱地区土壤多呈碱性,加速了这一转化过程。据估计,全世界非农业土地每年逸失的氨高达4700万吨。进入空气中的氨会随风飘移,最后形成氨雨。对于某些地区来说,短时期的氨雨倒是好事,因为它既可以减轻酸雨的危害,又可以增加土地的肥力。但从全球来看,这也是一个令生态学家忧虑的问题。专家们呼吁,对草场要退耕还牧,适度放牧,人工植草,减少人类活动对草场的破坏,以降低酸雨的浓度和频度,减缓土地沙漠化进程。?2.氨合成氨化学武器和哈伯在化学发展史上,有一位化学家,虽早巳长眠地下,却曾给世人留下过关于他的功过是非的激烈争论.他就是本世纪初世界闻名的德国物理化学家、合成氨的发明者弗里茨 哈伯.赞扬哈伯的人说:他是天使,为人类带来丰收和喜悦,是用空气制造面包的圣人;诅咒他的人说:他是魔鬼,给人类带来灾难、痛苦和死亡.针锋相对、截然不同的评价,同指一人而言,令人愕然.哈伯的功过是非究竟如何,且看这位化学家一生所走过的辉煌而又坎坷的道路.1868年12月9日哈伯出生于西里西亚的布雷斯劳(现为波兰的弗罗茨瓦夫).父亲是知识丰富又善经营的犹太染料商人,耳闻目睹,家庭环境的熏陶使他从小和化学有缘.哈伯天资聪颖,好学好问好动手,小小年纪就掌握了不少化学知识.他曾先后到柏林、海德堡、苏黎世求学,做过著名化学家霍夫曼和本生的学生.大学毕业后在耶拿大学一度从事有机化学研究,撰写过轰动化学界的论文,哈伯19岁就破格被德国皇家工业大学授于博士学位,1896年在卡尔斯鲁厄工业大学当讲师,1901年哈伯和美丽贤慧的克拉克小组结为伉俪.1906年起哈伯任物理化学和电化学教授.19世纪术化肥工业的出现和发展推动了农业生产的发展.随着世界人口增长对粮食的需求也日趋增大,再加上工业发展和军事上的迫切需要,使人工固氮在本世纪初成了世界性的重大研究课题.仅管不少化学家耗费了相当大的精力,但仍未掌握一种较理想的人工固氮方法.1905年哈伯赴美国考察,回国后也采用高压放电固氮,实验历时一年效果不尽人意.后来从法国化学家用高温、高压合成氨发生爆炸的消息中获得启示,他也毅然采用该法进行试验,表现了他的果断和勇气.在历经无数次失败后,1909年7月2日哈伯在实验室采用600℃、200个大气压和用金属铁作催化剂的条件下,人工固氮成功,平衡后氨的浓度达到6%,首次取得突破.当年德国巴登苯胺纯碱公司总经理、工业化学家博施,参观了哈伯的实验室,确认他的方法成功、有效,决定扩大进行中间试验.此后哈伯提出了原料气循环使用的合理建议;博施也解决了从水煤气中获得氢气的问题.1910年建成新工艺流程的中试工厂.该公司的研究人员在化学家米塔斯的主持下,用2500种不同的催化剂经上万次试验,终于研制成功含有钾、铝氧化物作助催化剂的价廉易得的高效铁催化剂.1911年巴登公司在德国奥堡建成世界第一座日产30吨合成氨的工厂.人称这种合成氨方法为“哈伯~博施法”,这是具有世界意义的人工固氮技术的重大成就.是化工生产实现高温、高压、催化反应的第一个里程碑.合成氨的原料来自空气、煤和水,因此是最经济的人工固氮法,从而结束了人类完全依靠天然氮肥的历史,给世界农业发展带来了福音;为工业生产、军工需要的大量硝酸、炸药解决了原料问题;在化工生产上推动了高温、高压、催化剂等一系列的技术进步.合成氨的成功也为德国节省了巨额经费支出,哈伯、博施也一举成名.作为合成氨工业的奠基人,哈伯也深受当时德国统治者的青睐,他数次被德皇威廉二世召见,委以重任.1911年他担任了威廉皇家物理化学和电化学研究所所长兼柏林大学教授.1914年第一次世界大战爆发时,哈伯参与设计的多家合成氨工厂已在德国建成.当时唯有德国掌握垄断了合成氨技术,这也促成了德皇威廉二世的开战决心.威廉认为只要能源源不断地生产出氨和硝酸,德国的粮食和炸药供应就有保证;再全力阻扰敌国获得智利硝石就可以制服对方,德国就能获胜.外国首脑和军事专家也曾预测:由于含氨化合物的短缺,.大战将在一年之内结束.不料德国合成氨的成功使其含氮化合物自给有余,从而延长了一次大战的时间.哈伯的成功也给平民百姓带来了灾难、战争和死亡,这大概是他料想不到的.一次大战爆发后德皇为了征服欧洲,要哈伯全力为他研制最新式的化学武器,哈伯又兼任了化学兵工厂厂长,首先研制出军用毒气氯气罐.大战时,德法两军在比利时伊普雷地区反复争夺,对峙不下,德军为了改变不利势态,统帅部采用了哈伯的建议,从而揭开了世界第一次化学战的帷幕.1915年4月21日夜间,德军在长达6千米的战线上秘密安放了数以千计的氯气罐.第二天下午五时,德军借助有利的风速以突袭的方式将180吨氯气吹放至法军阵地.刹那问在6—8千米宽的正面形成2米高的黄色气体幕墙滚滚向前推进,纵深到达10一15公里,对手毫无防范,致使5千多人死亡, 1万5千多人中毒致伤.伊普雷一役哈伯受到德皇嘉奖,也遭到各国科学家的强烈谴责.他却被所谓的“爱国主义”所惑,继续为德国统治者效劳,当年又研制出新毒气光气,同年12月9日又在伊普雷战线使用,从此以后西方各国竞相研制,使用化学武器,一发而不可收拾.化学武器在一战中造成近130万人的伤亡,占大战伤亡总人数的4.6%,在历史上留下了极不光彩的一页,哈伯则成了制造化学武器的鼻祖,人类的罪人.哈伯夫人克拉克曾经在科学事业上一心一意支持丈夫,面对血腥的现实她也竭力反对哈伯的行为,她一再劝阻哈伯研制新毒气芥子气,但毫无效果.她绝望了,1915年克拉克夫人自杀身亡,希能最后唤醒哈伯的良知,他却执迷不悟,继续为德皇支命.历史是公正的,她无情地嘲弄了哈伯的“爱国主义”,德国最终还是成了战败国.1918年瑞典皇家科学院因哈伯在合成氨发明上的杰出贡献,决定授于他诺贝尔化学奖,因哈伯在研制化学武器上给人类带来灾难的行为,使世界许多科学家提出异议,对此哈伯也辩解.最后终因其对人类的特殊贡献而获此殊荣.1933年希特勒上台,4月31日希特勒命令哈伯辞退由他主持的柏林物理化学研究所所内全部犹太工作人员,哈伯抗争说:“我根据智力、知识、品格而不是血统选择科研人员”,自己也毅然提出辞职.终于他也被称为“犹太人哈伯”列入驱逐之列,研究所也随之解体.由于法西斯的迫害,包括爱因斯坦在内的许多著名犹太科学家相继离开德国.不久哈伯也受剑桥大学邀请前往讲学,以访问学者身份流亡英国,并在剑桥的卡文迪许实验室工作. 1934年他应邀担任巴勒斯坦著名反法西斯犹太人组织的西夫高级研究所所长.1934年1月29日他在去意大利的途中,因心脏病发作在瑞士的巴塞尔逝世,终年66岁,就地安葬在巴塞尔公墓,哈伯去世的消息,当时德国法西斯当局居然不作报道,还阻挠国内有关人士举行吊唁追悼活动.回顾化学发展过程,化学史上每一个重大的化学成就都是在一定的社会背景条件下产生,合成氨的成功和实现工业化生产也不例外,它和当时德国军事上需要的刺激和推动密切有关.一项重大的科技发明历来就是一把锋利的双刃剑,在给人类带来福音和实惠的同时,也带来了不幸和灾难,合成氨的发明同样如此.生活在那个时代的哈伯,作为一位科学家是无法左右德国政治的,相反却要被统治者所驱使和利用,他在研制化学武器上的行为也是可以理解的,何况是在所谓“爱国主义”的感召之下,为此哈伯本人也付出了沉重的代价.金无赤足,人无完人,对政治家尚且如此,何况是科学家 晚年哈伯面对德国法西斯的种种暴行,在身受其害的现实下也有所醒悟,最终也成了反法西斯战线中的一员.第一章 氮族元素第三节 硝酸 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)一、硝酸1.硝酸的主要物理性质: (1)纯硝酸是 色、 挥发、有 气味的 体。 (2)发烟硝酸是在空气中挥发出 而产生 的现象。 【比较】①发烟硝酸和发烟硫酸有何不同 ②比较硝酸、盐酸和硫酸的物理性质(色态味、挥发性和溶解性等)。 2.硝酸的主要化学性质(1)具有酸的通性(学生回忆)【注意】活动金属与稀硝酸反应,一般不产生氢气。【练习】写出硝酸与下列物质反应的化学方程式,是离子反应的还要写出有关的离子方程式。 ①氧化铜- ②氢氧化镁- ③碳酸钙-(2)不稳定性,方程式 浓硝酸为什么有时呈黄色 纯净的浓硝酸在常温下 或 就会分解。硝酸越浓就越 分解(3)强氧化性,①实验1-7,比较浓硝酸和稀硝酸氧化性的强弱 反应开始后,两支试管中都有 产生,其中加浓硝酸的试管中反应 ,放出 色气体;加稀硝酸的试管中反应较 ,放出 色气体,当空气进入已充满气体的塑料袋后,就变成 色气体。同时试管中溶液由无色逐渐变成 色。方程式 比较:Cu+H2S04(浓)——由此可得氧化性:浓硝酸 稀硝酸;浓硝酸 浓硫酸(根据反应的难易程度判断)。【思考】在浓硝酸中滴人几滴石蕊试液,有何现象 它体现了浓硝酸哪些性质 将浓硝酸换成浓硫酸又怎样呢 【小结】①除铂、金等少数金属外,硝酸能使大多数金属反应,但不生成氢气。 硝酸(浓)+金属一硝酸盐+ + ; 硝酸(稀)+金属一硝酸盐+ + 以上反应中,硝酸具有 性和 性。 ②铝、铁等在浓硝酸中发生钝化现象。 【介绍】王水的成分:浓硝酸和浓盐酸按体积比为 的混合物,王水的氧化性比硝酸更强,能溶解铂、金等金属。 【小结】硝酸(浓)+非金属→非金属氧化物+ + 。 以上反应中硝酸具有 性。 (3)跟某些化合物反应 FeO+ HNO3 (浓)—— (标出电子转移的方向和数目)。 关键信息一、1.(1)无色 易 刺激性 液(2)HNO3 发烟①发烟硝酸是挥发出HNO3发烟硫酸是吸收空气中的水蒸气 2.(1)①2HNO3+CuO=Cu(NO3)2+2H2O2HNO3+Mg(OH)2= Mg(NO3)2+2H2O2HNO3+CaCO3=Ca(NO3)2+H2O+CO2↑(2)4HNO3=2H2O+4NO2↑+O2↑硝酸分解产生的 NO2溶于硝酸的缘故见光 受热易(3)气泡剧烈 红棕缓慢 无红棕绿>>二氧化氮 水一氧化氮 水氧化 酸1:3二氧化氮 水氧化 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)1.氧化性酸和酸的氧化性:酸的氧化性:实质上指氢离子的氧化性,任何酸都有不同程度电离出H+的能力,H+在一定条件下获得电子生成H。。因此在某些反应中酸作氧化剂其实质上是H+作氧化剂。氧化性酸:是酸根离子中心原子获得电子的能力,酸根离子获得电子后,中心原子化合价降低,形成相应的低价含氧化合物甚至是单质。作为氧化性酸,不仅能氧化金属而且还能氧化某些非金属单质。而酸的氧化性即H+的氧化能力较弱,只能氧化较活泼的金属(即金属活动顺序表中氢前金属)。2.硝酸与金属反应的定量计算及产物的推断硝酸与金属反应时:(1)金属的还原能力不同,硝酸被还原的价态不同;(2)同种金属与不同浓度的硝酸反应时,硝酸越稀,被还原的价态越低;(3)有些反应起始时硝酸浓度较大,被还原放出 NO2气体,随着反应的进行,硝酸的浓度逐渐减小,渐渐地放出NO气体。因此,有些金属与硝酸的反应过程中,硝酸被还原的产物可能不止一种。 【例1】在下列变化中,能表明硝酸具有氧化性的是( ) A.能使石蕊试液变红色 B.能跟Ag反应生成AgNO3 C.能和磷酸钙反应 D.能和FeO反应生成Fe(NO3)3 【解析】在上述反应A和C中硝酸是强酸使指示剂变色,与弱酸盐反应,均表现酸性。在B、D反应中硝酸中氮元素降价均表现氧化性。将Ag及+2价铁氧化。 答案:BD【点拨】硝酸表现氧化性是指硝酸中的氮元素得电子,化合价降低。 【例2】38.4 mg铜跟适量的浓硝酸反应,铜全部作用后,共收集到气体22.4 mL(标准状况),反应消耗的HNO3的物质的量可能是( ) A.1.0×10-3mol B.1.6×10-3 mol C.2.2×10-3 mol D.2.4×10-3 mol 【解析】浓HNO3适量,在反应过程中变稀,实际上发生了两个反应:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O反应消耗的HNO3包括起酸的作用和起氧化剂作用两部分,前者反应后以Cu(NO3)2形式存在,后者被还原后生成NO2、NO气体,从两反应式看出:Cu+2HNO3(酸)~Cu(NO3)2,HNO3(氧化剂)~NO2(或NO),所以反应消耗的HNO3为:答案:C 【点拨】本题主要考查HNO3与金属反应时所起的作用和灵活利用化学方程式的计算能力。 【例3】某金属单质跟一定浓度的硝酸反应,假定只产生单一的还原产物。当参加反应的单质与被还原硝酸的物质的量之比为2∶1时,还原产物是( )A.NO2 B.NO C.N2O D.N2 【解析】本题主要考查HNO3的氧化性和运用数学工具解决化学问题的能力。本题金属未知,HNO3浓度范围未知,突破口不在于此,由已知“还原产物单一”以及“单质与被还原的硝酸的物质的量之比为2∶1”两条件应用电子得失守恒并通过讨论可找到答案。设金属的化合价为+n,HNO3的还原产物中N的化合价为x,则由得失电子数相等得:2×(n-0)=1×(5-x)即x=5-2n,讨论:①当n=1时,x=3,为N2O3,选项未供出。②当n=2时,x=1,为N2O,选项C符合题意。③当n=3时,x=-1,无此价含氮化合物,金属阳离子无+4及以上价态,无需继续讨论。答案:C 【点拨】硝酸与金属反应的定量计算及产物的确定,是本节难点,故可使学生通过阅读分析例2和例3。从而掌握分析该类问题的一般方法。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)某单质跟浓硝酸反应,若参加反应的单质与硝酸的物质的量之比为1:4,则该元素在反应中所显示的化合价可能是 ( ) A.+1 B.+2 C.+3 D.+4【解析】设元素在反应所显示的化合价为+ n 答案B、D2.(综合题)38.4 mg铜跟适量的浓硝酸反应,铜全部作用后,共收集到气体22.4mL(标准状况),反应消耗的硝酸的物质的量可能是 ( ) A.1.0×10-3mol B.1.6×10-3mol C.2.2×10-3mol D.2.4×10-3mol【解析】 反应消耗的硝酸的物质的量为: 答案C。3.(创新题)1000t焦炭在理论上可制备多少吨氨 用这些氨可制备多少吨63%的浓HNO3 【解析】 (1)设可制备氨的质量为x由C+H2O(g)=CO+H2,CO+ H2O =CO2+H2,N2+3H2=2NH3得如下关系式: C~2 H2~4/3NH3 12 4/3×171000t x解得x=1889.9t(2)根据上述原理可求硝酸11111.2 t 【点拨】与浓硝酸反应的单质既可以是金属也可以是非金属,与金属反应时,硝酸表现出酸性,又表现出强氧化性,而与非金属反应时,硝酸只表现出强氧化性,所以本题必须讨论解答。在解答本题时可使用得电子守恒法。【点拨】硝酸表现出酸性,又表现出强氧化性,在解答本题时可使用质量守恒法。【点拨】本题为多步反应的计算题,可用关系式法计算。推导关系式的前提是必须正确书写有关的化学方程式。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.打开盛下列试剂的试剂瓶,没有白雾现象的是( )A.浓H2SO4 B.浓HNO3 C.浓HCl D.稀HNO32.下列说法错误的是( )?A.稀硝酸与Cu反应不产生H2?B.发烟硝酸是溶质质量分数为98%以上的硝酸C.浓硝酸可用铝或铁制的槽车装运?D.浓硝酸与浓盐酸按物质的量之比为1∶3配成的混酸叫王水?3.下列哪两种物质反应,既可表现硝酸的氧化性,又可表现硝酸的酸性( )?A.CaCO3+HNO3 B.C+HNO3?C.Fe(OH)2+HNO3 D.NH3+HNO34.证明浓HNO3的氧化性比浓H2SO4的氧化性强的事实是( )?A.浓硝酸加热能放出氧气?B.浓硝酸跟浓盐酸可配制成王水?C.HNO3跟金属反应可生成价态不同的产物?D.浓硝酸跟硫反应生成硫酸5.下列各组离子中,因发生氧化还原反应而不能大量共存于溶液中的是( )?A.H+、Na+、S2-、NO B.Cu2+、Zn2+、SO、NO?C.Na+、Ag+、NO、I- D.Mg2+、Na+、SO、Cl-?6.单质分别跟浓硝酸混合出现的情况依次为:①反应生成相应的硝酸盐②反应生成最高价含氧酸③单质呈钝化态④不发生反应。符合上述要求的单质组是( )?A.Cu、Si、Zn、Au B. Ag、P、Al、Pt?C.Fe、C、Sb、Hg D. Cu、S、Fe、Au7.已知碱能除去硝酸尾气: NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O。根据硝酸尾气处理的反应原理,下列气体中不可能被过量的NaOH溶液吸收的是( )? A.1molO2和4 molNO2 B. 1 mol NO和4 mol NO2?C.1 mol O2和4 mol NO D.4 mol NO和1 mol NO2B级(能力提高)1.硝酸铜是制备Cu-Zn-Al系催化剂的重要原料。19.2g纯铜粉理论上可制得纯净硝酸铜晶体的质量为( )A.28.2g B.56.4g C.64.2g D.72.6g2.下列块状金属在常温时能人全部溶于足量浓HNO3的是( )A.Ag B.Cu C.A1 D.Fe3.将1.92g铜粉与一定量浓硝酸反应,当铜粉完全作用时收集到气体1.12L(标准状 况)。则所消耗硝酸的物质的量是 A. O.12mol B.0.11 molC.0.09 mol D.0.08 mol 4.同温同压下,两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满①NH3 ②NO2,进行喷泉实验。经充分反应后,瓶内溶液的物质的量浓度为 A.①>② B.①<② C.①=② D.不能确定 5.某金属单质跟一定浓度的硝酸反应,假定只产生单一的还原产物.当参加反应的单质与被还原硝酸的物质的量之比为2:1时,还原产物是A.NO2 B.NO C.N2O D.N26. 1 mol NH4NO3在一定条件下完全分解后产生0.75 mol N2,2 mol H2O及另外一种气态产物,该气态产物的分子式为( )?A.NO B.N2O3 C.NO2 D.N2O7.有100 mL HNO3和H2SO4的混合液体, ?c(HNO3)=0.4 mol·L-1,c(H2SO4)=0.1 mol·L-1,向该混合液中加入1.92 g Cu,加热待充分反应后,所得溶液中Cu2+?的物质的量浓度为( )A. 0.15 mol·L-1 B. 0.225 mol·L-1C. 0.35 mol·L-1 D. 0.45 mol·L-1?同步达标答案A级1.D?2.D?3.C?4.D?5.A?6.BD?7.CD???B级1.BD 2.AB 3.B 4.C 5.C 6.C?7.B 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(1998年上海)用下列仪器、药品验证由铜和适量浓硝酸反应产生的气体中含NO(仪器可选择使用,N2和O2的用量可自由控制)。 已知:①NO+NO2+2OH-→2NO+H2O②气体液化温度:NO2 21℃ NO -152℃ 试回答:(1)仪器的连接顺序(按左→右连接,填各接口的编号)为 (2)反应前先通入N2目的是 (3)确认气体中含NO的现象是 (4)装置F的作用是 (5)如果O2过量,则装置B中发生反应的化学方程式为: 【解析】(1)1 5 4 10 11 6 7 2 (10和11可颠倒)(2)驱赶装置中空气,防止反应产生的NO被氧化 (3)通入O2后装置(D)中有红棕色气体生成 (4)分离NO和NO2(或使NO2液化)[说明:其它合理回答都给分] (5)4NO2+O2+4NaOH→4NaNO3+2H2O 2.(2002年上海)0.03mol铜完全溶于硝酸,产生氮的氧化物NO、NO2、N2O4混合气体共0.05mol。该混合气体的平均相对分子质量可能是A.30 B.46 C.50 D.66【解析】可用极值法解此题。如果是 NO、NO2混合物,所得混合物的平均相对分子质量是42;如果是 NO2、N2O4混合物,所得混合物的平均相对分子质量是55.2;所以混合气体的平均相对分子质量介于42与55.2之间。3.(2000年全国)下列块状金属在常温时能人全部溶于足量浓HNO3的是A.Ag B.Cu C.A1 D.Fe【解析】浓、稀硝酸都具有强氧化性,几乎能和所有的金属反应(Pt、Au除外)。常温下,浓硝酸能钝化Fe、Al等,这是因为浓硝酸将它们的表面氧化成一层薄而致密的氧化物薄膜,阻止了进一步反应。Ag、Cu都能和硝酸反应,与浓硝酸反应剧烈,与稀硝酸反应比较缓慢,但都反应彻底,故正确选项为A、B。 答案:AB 【点拨】首先弄清反应原理、铜和浓硝酸反应先产生 NO2,随着反应进行,浓硝酸变稀又会产生NO,要想检验 NO的存在,必须先除去NO2,然后观察NO被氧气氧化发生颜色变化来确定NO的存在。据此再分析各项装置的作用,要注意题目所给的装置要选择使用,选择使用的原则:简单,现象明显。最后看题目要解答的问题。【点拨】本题是知识迁移题,能否灵活运用极值法是解题关键。 【点拨】此题考查的是浓HNO3与金属反应的情况。 趣味阅读中国古代著名的炼丹家和医药学家葛洪葛洪字稚川,号抱朴子。东晋丹阳句容人。出生在一个没落的贵族家庭,祖父在三国时代曾是吴国的大官,父亲也做过吴国的大官,投降晋国后,还做过中等官吏。在他13岁那年,父亲病亡,家境也随之恶劣。葛洪从小就有一种强烈的求知欲,没有书,就到处向别人借书来读,无钱买笔墨,就拿木炭在地上练写字。从16岁读儒家的“孝经”、“论语”等书开始,广泛地阅读了许多书,从经书、史书到杂文,凡能借到的书都认真地读了。后来还学习了“望气”、“卜卦”之类。葛洪经过长期的刻苦自学终于成为一个学识渊博的人。 公元303年,多处发生农民起义,反对晋朝的统治,石冰率领的起义军是其中的一支起义队伍。由于是世家子弟,小有才干的葛洪奉了吴兴太守之命,率兵与石冰作战。石冰被打败了,葛洪却没有被论功行赏。忿忿不平的葛洪投戈释甲,离乡去了洛阳。到了洛阳又遇上了“八王之乱”,到处都在打仗,口家的路也走不通了。正当他不知如何是好时,他的一个朋友要到广州去做官,于是他自告奋勇去为朋友打前站。没想到他在广州替朋友安排妥了,朋友却在上任的路卜被杀了。无可奈何的葛洪只好暂时逗留在南方。恰好当时广东南海一位太守鲍玄喜欢搞神仙之术,与葛洪有共同的语言,而入相处十分投机。于是20多岁的葛洪就拜鲍玄为师学道,不久又与鲍玄的女儿结婚。在政界没有找到出路的葛洪,逐渐粑兴趣转向炼丹,在广东的10年中,大部分时间他部在从事炼丹。 公元316年,葛洪回到阔别十余年的江南故乡。这时候晋朝在长江以北的统治已不复存在。司马睿在南京做了东晋的皇帝,他为了笼络怔南豪族,以葛洪曾带兵打败石冰的功劳为藉口,封葛洪为“关内侯”。此外葛洪曾做过4年的中等京官。此时的葛洪对做官已无兴趣,当他听到“交址”(系现在的越南)有丰富的炼丹原料时,就请求到广西的勾漏县做官,好就近来料炼丹,东晋的皇帝乐得做个好人,同意了他的请求。其实他没能去成广西勾漏县,因为当他带领全家到了广州后,朋友们就劝他不要再走,再往西走实在太危险了。于是他就将家人安顿在广州,自己到罗浮山去修炼,过着他那“神仙丹鼎" 的炼丹生活。大约死于公元345年,享年61岁。第一章 氮族元素第四节 氧化还原方程式的配平 预习导航(预习教材,提供教材关键信息)一、化合价升降法 1.配平原则 (1) (2) (3) 2.配平步骤 例1配平碳与硝酸反应的化学方程式。 (1) 0 +5 +4 +4 C+HNO3——NO2+CO2+H2O (2) 0 +5 +4 +4 C+HNO3——NO2+CO2+H2O ↑ ↓ 4 l (3) 0 +5 +4 +4 C+4HNO3——4NO2+CO2+H2O ↑ ↓ 4 l×4 (4) C+4HNO3=4NO2+CO2+2H2O 【小结】①化合价升降总数=每个原子化合价升降数×原子个数。 ②配平氧化还原反应方程式的步骤: 关键信息一、1.元素化合价升高总数=元素化合价降低总数。质量守恒定律。电荷守恒(适用于离子方程式)。2.(1)写出反应物和生成物的化学式,标出反应前后变价元素的化合价。(2)标出反应前后元素化合价的变化(3)使化合价升高和降低的总数相等(使用最小公倍数)。(4)用观察法配平其他物质的化学计量数,配平后,把单线改为等号。②标价态、列变化、求总数、配系数。 要点解析(名师点拨,重点、难点、热点轻松过关)1.氧化还原反应实质:参加反应的原子间有电子转移(包括电子得失或共用电子对偏移)。 2.氧化还原反应配平原则:(1)电子守恒:氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等;(2)质量守恒:反应前后各种元素的原子个数必须相等;(3)电荷守恒:若为离子方程式,反应前后电荷要守恒。3.配平的技巧(1)分子闯不同元素的氧化还原反应①氧化剂、还原剂中某元素化合价全变的,一般从反应物开始配平。②反应物中某一物质部分被氧化(或被还原)的氧化还原反应,从生成物开始配平。(2)分子间不同价态的同种元素问的氧化还原反应,一般从反应物开始配平。(3)分子内不同元素间的氧化还原反应,一般从生成物开始配平。(4)分子内同种价态的同种元素的原子间的氧化还原反应,一般先从生成物开始配平。 4.配平的常用方法(1)化合价升降法(2)残缺方程式的配平法(3)离子氧化还原反应方程式的配平 【例1】配平氧化还原反应:S+KOH——K2S+ K2SO3+H2O【解析】(1)写出反应物和生成物的化学式,标出反应前后变价元素的化合价。 0 -2 +4 S+KOH——K2S+ K2SO3+H2O (2)标出反应前后元素化合价的变化 0 -2 +4 S+KOH——K2S+ K2SO3+H2O ↓↑ 2 4 (3)使化合价升高和降低的总数相等。 0 -2 +4 S+KOH——K2S+ K2SO3+H2O ↓↑ 2×2 4 (4)用观察法配平其他物质的化学计量数,配平后,把单线改为等号。 3S+6KOH=4K2S+ K2SO3+3H2O【点拨】配平氧化还原反应方程式的一些技巧:一般的氧化还原反应从左边配平,对于自身氧化还原反应(包括分解反应)及元素化合价部分发生变化(如铜与硝酸反应)的,一般从右边配平。【例2】由硫可制得多硫化钠Na2Sx,x值一般为1-6,已知Na2Sz与NaClO反应的化学方程式如下Na2Sx+NaClO+NaOH→Na2SO4+NaCl+H2O,试配平之。【解析】配平得: Na2Sx+(3x+1)NaClO+(2x-1)NaOH→xNa2SO4+(3x+1)NaCl+(x-1)H2O【点拨】本题的解答关键是如何确定Na2Sx中S的化合价。依化合物中元素正负化合价的代数和为可得,Na2Sx中s的化合价为 。 【例3】配平下列氧化还原反应:MnO4-+SO2+H2O——Mn2++H++SO42-【解析】(1)根据化合价升降法首先给参加氧化还原反应的物质前配上系数。 2MnO4-+5SO2+H2O——2Mn2++H++5SO42- (2)根据电荷守恒确定H+前的系数。当上述系数确定后,方程左边的电荷数已确定,为2个单位负电荷,故右边离子的电荷代数和也应为2个单位负电荷。设H+前的系数为x,则有2×(一1) =2×(+2)+x·(+1)+5×(-2),解得x=4,即H+前的系数为4。(3)使用观察法配平其他系数。 2MnO4-+5SO2+2H2O——2Mn2++4H++5SO42-【点拨】配平氧化还原反应的离子方程式时除了必须遵循化合价升降总数相等,质量守恒外,还应使用电荷守恒这一原则确定未参加氧化还原反应的离子前的系数。 综合应用创新(学以致用,这可是新高考方向)1.(应用题)配平下列方程式:Fe3C+HNO3——CO2+Fe( NO3)3+NO2+H2O 【解析】显然Fe3C中元素的化合价难以确定,故拟采用“整体总价法”,这里不妨把Fe3C中Fe和C的化合价均设为0。 Fe3C+HNO3——CO2+Fe( NO3)3+NO2+H2O ↑ ↓3×3+4 1×13=13然后使用观察法配平得:Fe3C+22HNO3--CO2+3 Fe( NO3)3+13 NO2+11 H2O2.(综合题)某一反应体系中共有As2S3、HNO3、H2SO4、NO、H3AsO4、H2O六种物质。已知 As2S3是反应物之一,试写出并配平这个方程式和指出氧化产物。【解析】由题给的提示可确定反应物为 As2S3和 HNO3,NO、H3AsO4、H2O为生成物,H2O可以是反应物,也可以是生成物,待以后进一步确定。由此可得如下未配平的化学方程式: As2S3+ HNO3→ H3AsO4+ H2SO4+NO↑,接着开始配平这一方程式。+3 -2 +5 +5 +6 +2 As2S3+ HNO3→ H3AsO4+ H2SO4+NO↑根据质量守恒定律检查发现,方程式左边缺少8个H原子和4个0原子,所以水为反应物。完整的方程式为: 3As2S3+ 28HNO3+4H2O→ 6H3AsO4+9H2SO4+28NO↑由化合价升降情况分析可知氧化产物为 H3AsO4、 H2SO4。3.(创新题)为了预防碘缺乏病,国家规定每千克食盐中应含有40~50毫克的碘酸钾。为检验某种食盐是否为加碘的合格食盐,某同学取食盐样品428克,设法溶解出其中全部的碘酸钾。将溶液酸化并加入足量的碘化钾淀粉溶液,溶液呈蓝色,再用0.030mol/L的硫代硫酸钠溶液滴定,用去18.00mL时蓝色刚好褪去。试通过计算说明该加碘食盐是否为合格产品。有关反应如下:IO3-+5I-+6 H+→3I2+3H2OI2+2S2O32-→2I-+S4O62-【解析】I2+2S2O32-→2I-+S4O62-n(I2)=0.03×18/1000×1/2=0.27×10-3(mol)IO3-+5I-+6 H+→3I2+3H2On(KIO3)= 0.27×10-3×1/3=0.09×10-3(mol)每千克食盐中含KIO3:(214×0.09×10-3/428) ×1000=45×10-3(g)=45mg∴该加碘食盐是合格的 【点拨】化合价升降法是氧化还原反应方程式配平的最基本方法,也是中学氧化还原反应方程式配平的最基本方法,同学们一定要熟练掌握。 【点拨】对于缺项的氧化还原反应方程式,一般缺少的物质不参加氧化还原反应,可根据质量守恒定律找出缺少的元素及其原子个数,然后组成有关的物质加上即可。 【点拨】能否正确分析题中的两个氧化还原反应是解题的关键。 同步达标(只学不练,等于白干)A级(基础巩固)1.下列说法中,正确的是 ( )A.还原剂在反应中被还原B.氧化汞强热分解,氧化汞既是氧化剂又是还原剂C.化合反应一定是氧化还原反应D.某元素由化合态变为游离态,此元素可能被还原,也可能被氧化2.在反应:8NH3+3Cl2--6NH4Cl+N2中,被氧化的NH3与参加反应的Cl2的物质的量之比为( )A.2:3 B.8:3 c.2:l D.1:2 3.在1.2g碳在可能的条件下跟下列某些物质充分反应可得到0.2mol的还原产物的是 ( )A.氧化铁 B.氧化铜C.二氧化硅 D.浓H2SO44.对于H-+NH3=H2+NH2-,正确的判断是( )A.属于置换反应B.H-是氧化剂C.NH3是还原剂D.H2既是氧化产物,又是还原产物5.实现下列变化,必须用其他物质作氧化剂的是( )A.F-→F2 B.NH3→NH4+C.NO2→NO D.NH3→NO6.对于反应2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2,下列说法中正确的是 ( )①Cl2氧化NaBr②NaBr被氧化③Cl2发生的是还原反应④Cl2被NaBr还原A.①② B.①③C.①②③ D.全部7.在一定条件下,有一具有活塞的密闭容器中充入NH3和Cl2,反应恰好完全。若反应生成物只有N2和HCl气体,则反应前与反应后的气体体积之比为( )A.5:7 B.7:5C.7:11 D.11:77.(1)配平氧化还原反应方程式: FeS2+HNO3一Fe(NO3)3+ H2SO4+NO+H2O当有60g FeS2参加反应时,被还原的硝酸 mol。(2)在密闭容器中,足量的溴跟氢氧化钠充分反应。在 B级(能力提高)1.关于次氯酸见光分解的反应,下列错误说法的是( )①这是一个分解反应②这是一个氧化还原反应③在反应中氧元素还原为氧气④在反应中氯元素还原为负一价的氯离子⑤氧气是氧化产物A.①②③④ B.②③④C.④⑤ D.③2.将M mol的Cu2S与足量稀硝酸反应,生成 Cu(NO3)2、H2SO4、NO和H2O,则参加反应的硝酸中被还原的硝酸的物质的量是 ( )A.4Mmol B.10MmolC.Mmol D.Mmol3.如果用0.3mol/L的H2SO3溶液16mL,刚好将3.2×H10-3mol的强氧化剂[RO(OH)2]+还原成较低价态,则反应后R的最终价态为 ( ) A.0 B.+1 C.+2 D.+34.当三份铜粉分别和足量的稀硝酸、浓硝酸、热的浓硫酸反应后收集到的气体在相同状况下体积相等时,三份铜粉的质量比为( )A.3:1:2 B.3:2:2 C.1:1:2 D.1:3:25.配平下列化学方程式 (1)HBr+ H2SO4 (浓)——Br2+SO2+H2O (2)FeCl3+KI——FeCl2+KCl+I2 (3)Pt+HNO3+HCl——H2PtCl6+NO+H2O6.在KBrO3和KBr组成的混合液中加入稀 H2SO4酸化,溴元素全部转化为单质Br2,写出这一步反应的化学方程式: ,该反应中 mol KBrO3中含有m g溴元素,它能(填“氧化”或“还原”) mol (填物质的化学式)。低温下只有一半溴变成溴化钠,而高温下有5/6的溴变成溴化钠,则它们反应的化学方程式在低温下是 ,在高温下是同步达标答案A级1.BD 2.A 3.BD 4.C D 5.AD 6.C 7.A B级1.D 2.C 3.C 4.A 5.(1)2、1、1、1、2 (2)2、2、2、1 (3)3、4、18、3、4、8 6.5KBrO3+KBr+3H2SO4=3K2SO4+3Br2+3H2O 氧化 KBr 7.3、20、3、6、11、4 C 2NaOH+Br2=NaBr+NaBrO+H2O 6NaOH+3Br2=5NaBr+NaBrO+3H2O 考题样板(看看高考是怎样考的)1.(2001年全国) 将NO3-+Zn+OH-+H2O→NH3+Zn(OH)42-配平后,离子方程式中H2O的系数是A.2 B.4 C.6 D.8【解析】此题考查的是氧化还原反应离子方程式的配平方法。由得失电子数目守恒可配平 NO3-、Zn、 NH3、 Zn(OH)42-的系数分别为1、4、1、4,再由电荷守恒可知 OH-的系数为7,最后由原子守恒得 H2O 的系数为6。 ·2.(2001年上海)化学实验中,如使某步中的有害产物作为另一步的反应物,形成一个循环,就可不再向环境排放该种有害物质。例如:(l)在上述有编号的步骤中,需用还原剂的是 ,需用氧化剂的是 (填编号)。(2)在上述循环中,既能与强酸反应又能与强碱反应的两性物质是 (填化学式)(3)完成并配平步骤①的化学方程式,标出电子转移的方向和数目:□Na2Cr2O7+□KI+□HCl→□CrCl3+□NaCl+□KCl+□I2+□ 【解析】(1)在①变化中,Cr元素由+7价变为+3价,化合价降低,需还原剂;②③两步变化中Cr元素的价态都是+3价,⑤步变化中Cr元素的价态都是+7价,②③⑤都是非氧化还原反应;在④步变化中,Cr元素由+3价变为十7价,化合价升高,需要氧化剂。(2)Cr(OH)3既能与盐酸反应生成CrCl3,又能与NaOH反应生成NaCrO2,为两性氢氧化物。(3)此小题考查了化学方程式的配平方法。先找出该反应的氧化剂、还原剂及氧化产物、还原产物,并配出其化学计量数;再由原子守恒配出NaCl、KCl的计量数,最后补充H2O,并配平其计量数。7. (2000年全国)在一定条件下,RO3n-和氟气可发生如下反应:RO3n-+F2+2OH-=RO4-+2F-+H2O。从而可知在RO3n-中,元素R的化合价是( )A.+4 B.+5 C.+6 D.+7【解析】RO4-中R的化合价为+7,在反应中F2得2个电子,RO3n-化合价应升2价。答案:B 【点拨】离子氧化还原反应方程式的配平可分两步进行。第一步利用化合价升降法或电子得失法配平参加氧化还原反应的离子或分子式前面的系数;第二步利用电荷守恒和原子守恒配平未参加反应的离子或分子式前面的系数。【点拨】本题是知识迁移题,在回答问题时要紧紧抓住题目给出的信息,进行联想、推理是解题关键。 利用化合价升降法配平氧化还原反应方程式应注意以下两点: (1)必须准确地判断出哪是氧化剂、还原剂,哪是氧化产物、还原产物。 (2)必须准确地推算出还原剂元素化合价的升高值和氧化剂元素化合价的降低值,找出最小公倍数,即化合价变化的总值,然后以此确定各物质化学式前面的系数。【点拨】巧用方程式的配平解题。 趣味阅读中国近代化学的启蒙者徐寿 在我国,系统地介绍近代化学的基础知识大约始于19世纪60年代。在这一方面,徐寿做了重要的工作,许多科学史专家都公推徐寿为我国近代化学的启蒙者。 徐寿,1818年出生在江苏省无锡市郊外一个没落的地主家庭。5岁时父亲病故,靠母亲抚养长大。在他17岁时,母亲又去世。幼年失父、家境清贫的生活使他养成了吃苦耐劳、诚实朴素的品质,正如后人介绍的那样:“赋性狷朴,耐勤苦,室仅蔽风雨,悠然野外,辄怡怡自乐,徒行数十里,无倦色,至不老倦。 青少年时,徐寿学过经史,研究过诸子百家,常常表达出自己的一些独到见解,因而受到许多人的称赞。然而他参加取得秀才资格的童生考试时,却没有成功。经过反思,他感到学习八股文实在没有什么用处,毅然放弃了通过科举做官的打算。此后,他开始涉猎天文、历法、算学等书籍,准备学习点科学技术为国为民效劳。这种志向促使他的学习更为主动和努力。他学科 学知识,涉及面很广,凡科学、律吕(指音乐)、几何、重学(即力学)、矿产、汽机、医学、光学、电学的书籍,他都看。这些书籍:成为他生活中的伴侣,读书成为他一天之中最重要的活动。就这样,他逐渐掌握了许多科学知识。 在徐寿的青年时代,我国尚无进行科学教育的学校,也无专门从事科学研究的机构。徐寿学科学知识的唯一方法是自学。坚持自学需要坚韧不拔的毅力,徐寿有这种毅力,因为他对知识和科学有着真挚的追求。在自学中,他的同乡华蘅芳(近代著名的科学家,擅长数学,比徐寿年幼15岁)是他的学友,他们常在一起,共同研讨遇到的疑难问题,相互启发。 在学习方法上,徐寿很注意理论与实践相结合。他常说:“格致之理纤且微,非藉制器(即不靠试验)不克显其用”1853年,徐寿、华蘅芳结伴同往上海探求新的知识。他们专门拜访了当时在西学和数学上已颇有名气的李善兰。李善兰正在上海墨海书馆从事西方近代物理、动植物、矿物学等书籍的翻译。他们虚心求教、认真钻研的态度给李善兰留下了很好的印象。这次从上海回乡,他们不仅购买了许多书籍,还采购了不少有关物理实验的仪器。 回家后,徐寿根据书本上的提示进行了一系列的物理实验。为了攻读光学,买不到三棱玻璃,他就把自己的水晶图章磨成三角形,用它来观察光的七彩色谱,结合实验攻读物理,使他较快地掌握了近代的许多物理知识。有一次,他给包括华蘅芳的弟弟华世芳在内的几个孩子作物理实验演示。先叠一个小纸人,然后用摩擦过的圆玻璃棒指挥纸人舞动。孩子们看了感到很惊奇和可笑。通过这样的演示,他就把他学到的摩擦生电的知识传授给了他人。 1856年,徐寿再次到上海,读到了墨海书馆刚出版的、英国医生合信编著的。博物新编》的中译本,这本书的第一集介绍了诸如氧气、氮气和其他一些化学物质的近代化学知识,还介绍了一 些化学实验。这些知识和实验引起了他的极大兴趣,他依照学习物理的方法,购买了一些实验器具和药品、根据书中记载,边实验边读书,加深了对化学知识的理解,同时还提高了化学实验的技巧。徐寿甚至独自设计了一些实验,表现出他的创造能力。坚持不懈地自学,实验与理论相结合的学习方法,终于使他成为远近闻名的掌握近代科学知识的学者。 鸦片战争失败的耻辱,促使清朝统治集团内部兴起一阵办洋务的热潮。所谓洋务即是应付西方国家的外交活动,购买洋枪洋炮、兵船战舰,还学习西方的办法兴建工厂、开发矿山、修筑铁路、办学堂。但是,作为封建官僚权贵,洋务派大都不懂这些样学问,兴办洋务,除了聘请一些洋教习外,还必须招聘和培养一些懂得西学的中国人才。洋务派的首领李鸿章就上书要求,除八股文考试之外,还应培养工艺技术人才,专设一科取土。在这种情况下,博学多才的徐寿引起了洋务派的重视,曾国藩、左宗棠、张之洞都很赏识他。 1861年,曾国藩在安庆开设了以研制兵器为主要内容的军械所,他以研精器数、博学多通的荐语征聘了徐寿和他的儿子徐建寅,以及包括华蘅芳在内的其他一些学者。 徐寿在学习科学知识的同时,很喜欢自己动手制作各种器具。当年他曾在《博物新编》一书中得到一些关于蒸汽机和船用汽机方面的知识,所以徐寿等在安庆军械所接受的第一项任务是试制机动轮船。根据书本提供的知识和对外国轮船的实地观察,徐寿等人经过3年多的努力,终于独立设计制造出以蒸汽为动力的木质轮船。这艘轮船命名为黄鹄号,是我国造船史上第一艘自己设计制造的机动轮船。 为了造船需要,徐寿在此期间亲自翻译了关于蒸汽机的专著《汽机发初》,这是徐寿翻译的第一本科技书籍,它标志着徐寿从事翻译工作的开始。 1866年底,李鸿章、曾国藩要在上海兴建主要从事军工生产的江南机器制造总局。徐寿固其出众的才识,被派到上海襄办江南机器制造总局。徐寿到任后不久,根据自己的认识,提出了办好江南机器制造总局的四项建议:“一为译书,二为采煤炼铁,三为自造枪炮,四为操练轮船水师。”把译书放在首位是因为他认为,办好这四件事,首先必须学习西方先进的科学技术,译书不仅使更多的人学习到系统的科学技术知识,还能探求科学技术中的真谛即科学的方怯、科学的精神。正因为他热爱科学,相信科学,在当时封建迷信盛行的社会里,他却成为一个无神论者。他反对迷信,从来不相信什么算命、看风水等,家里的婚嫁丧葬不选择日子,有了丧事也不请和尚、道士来念经。他反对封建迷信,但也没有象当时一些研究西学之人,跟着传教士信奉外来的基督教。这种信念在当时的确是难能可贵的。 为了组织好泽书工作, 1868年,徐寿在江南机器制造总局内专门设立了翻译馆,除了招聘包括傅雅兰、伟烈亚力等几个西方学者外,还召集了华蘅芳、季凤苍、王德钧、赵元益及儿子徐建寅等略懂西学的人才。 年复一年,他们共同努力,克服了层层的语言障碍,翻译了数百种科技书籍。这些书籍反映了当时西方科学技术的基本知识、发展水平及发展动向,对于近代科学技术在我国的传播起了很大的作用。 徐寿和他的译书馆,随着一批批介绍国外科学技术书籍的出版发行,声誉大增。在制造局内,徐寿对于船炮枪弹还有多项发明,例如他能自制镪水棉花药(硝化棉)和汞爆药(即雷汞),这在当时确是很高明的。他还参加过一些厂矿企业的筹建规划,这些工作使他的名气更大了。李鸿章、丁宝侦、丁日昌等官僚都争相以高官厚禄来邀请他去主持他们自己操办的企业,但是徐寿都婉言谢绝了,他决心把自己的全部精力都投入到译书和传播科技知识的工作中去。 直到1884年逝世,徐寿共译书17部,105本,168卷,共约287万余字。其中译著的化学书籍和工艺书籍有13部,反映了他的主要 贡献。徐寿所译的《化学鉴原》、《化学鉴原续编》、《化学鉴原补编》、《化学求质》、《化学求数》、《物体遇热改易记》、《中西化学材料名日表》,加上徐建寅译的《化学分原》。合称化学大成,将当时西方近代无机化学、有机化学、定性分析、定量分析、物理化学以及化学实验仪器和方法作了比较系统的介绍。这几本书和徐寿译著的《西艺知新初集》,《西艺知新续集》这一套介绍当时欧洲的工业技术的书籍被公认是当时最好的科技书籍。此外,徐寿在长期译书中编制的《化学材料中西名目表》、《西药大成中西名目表》对近代化学在我国的传播发展发挥了重要作用。 在徐寿生活的年代,我国不仅没有外文字典,甚至连阿拉伯数字也没有用上。要把西方的科学技术的术语用中文表达出来是项开创性的工作,做起来实在是困难重重。徐寿他们泽书的过程,开始时大多是根据西文的较新版本,由傅雅兰口述,徐寿笔泽。即傅雅兰把书中原意讲出来,继而是徐寿理解口述的内容,用适当的汉语表达出来。西 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第七章 糖类油脂蛋白质.doc 高二第一章.doc 高二第三章.doc 高二第二章.doc 高二第五章.doc 高二第八章.doc 高二第六章.doc 高二第四章.doc