一、(教材目录)第一章 化学反应与能量(第一节 化学反应与能量的变化)
1.关于“焓变反应热”的设问
【教学引入设问】
我国“神舟”系列宇宙飞船的发射激动人心,令人自豪,它们的发射升空与化学反应有怎样的关系?
【新课学习设问】
(1)化学反应发生的过程中一定放出热量吗?
(2)我们可以采用怎样的表示方法来区分放热反应与吸热反应?
(3)△H是恒压条件下的反应热,对于这一点我们应怎样理解?
(4)从总能量的角度,如何理解放热反应与吸热反应?
(5)从化学键的角度,如何理解放热反应与吸热反应?
(6)运用化学键的有关数据计算反应热△H的方法为:△H=Q(吸)-Q(放),这个式子的具体含义是什么?能否改变为△H=Q(放)-Q(吸)呢?这二者有什么区别?
【回顾反思设问】
(1)大家知道的放热反应有哪些?吸热反应有哪些?请举出实例并进行分析和小结。
(2)反应热有正负之分吗?为什么?
(3)△H的“+”与“-”的含义是什么?△H的单位kJ/mol是针对什么而言的?这个单位随方程式的化学计量数而改变吗?为什么?
2.关于“热化学方程式”的设问
【教学引入设问】
(1)以为例,请大家回忆,化学方程式有哪些意义?
(2)我们可以用热化学方程式来表示化学反应中的能量变化。那么,热化学方程式与化学方程式相比,需要注明哪些新内容?
【新课学习设问】
请大家从反应物与生成物总能量的角度分析,△H1与△H2的数值相等吗?为什么?
(2)请结合上例分析,书写热化学方程式时为什么必须标明各反应物与生成物的聚集状态?
(3)我们能否书写 △H3这样的热化学方程式?为什么?△H3与△H1的数值关系是怎样的?
(4)到目前为止,我们知道哪些计算△H的方法?
请大家回想,从化学键的角度,我们如何计算一个化学反应的△H?
【回顾反思设问】
(1)对于一个化学反应,“化学方程式只有一个,热化学方程式理论上可以有很多个”,这句话对吗?为什么?
(2)请对比,热化学方程式与化学方程式有哪些相同点?有哪些不同点?
(3)请讨论总结:书写热化学方程式有哪些注意事项?
3.关于“化学实验:中和反应反应热的测定”的设问
【教学引入设问】
(1)中和反应的△H是正值还是负值?为什么?
(2)请回忆:中和热是如何规定的?
(3)我们可以利用公式Q=cm△t来测定中和热的数值。请思考其原理是什么?在实验中,需要确定哪些数值?需要测量哪些数据?
【新课学习设问】
(1)教材提供的实验方案中所用试剂分别为50mL0.50mol/LHCl,50mL 0.55mol/LNaOH溶液。请大家分析Q=cm△t中,c可以取什么值?m的求算可如何处理?我们为什么可以采用这样的近似处理?
(2)求算出Q之后,计算中和热的数值还需知道什么量?请写出相应的计算式。
(3)实验中所用HCl和NaOH的量相同吗?为什么要这样做?
(4)完成一次实验,我们需测量几个数据?在测量NaOH溶液的温度时,需先做什么?否则,会引起怎样的误差?
(5)我们可以通过什么方法确定测量的温度是混合溶液的最高温度?
(6)在这个实验的装置和操作中,核心的注意事项是什么?
(7)为了防止实验过程中热量的散失,在实验装置方面采取了哪些措施?实验操作中的具体方法是什么?
(8)环形玻璃搅拌棒起到了什么作用?使用的方法是怎样的?能否将环形玻璃搅拌棒换为金属搅拌棒?为什么?
(9)如何消除实验过程中的偶然误差?
(10)在实验数据处理时需求算哪个量的平均值?
【回顾反思设问】
请总结,在中和反应反应热的测定实验中,可能引起实验误差的因素有哪些?分别对实验结果产生怎样的影响?
二、(教材目录)第一章 化学反应与能量(第二节 燃烧热)
1.关于“燃烧热”的设问
【教学引入设问】
(1)天冷的时候,燃火取暖,是很幸福的事。那么,物质燃烧的化学反应都是△H<0,对吗?
(2)等量的不同可燃物完全燃烧时,放出的热量相同吗?我们可以用什么方法来比较它们放出热量的多少?
【新课学习设问】
(1)请找出“燃烧热”概念中的关键词有哪些?
(2)如果要写出乙醇燃烧热的热化学方程式,乙醇的化学计量数应为多少?为什么?
(3)“完全燃烧”的含义是什么?对于“C”而言是燃烧后生成哪种物质?“P”呢?“S”呢?
(4)“稳定”对于H2O而言,指的是怎样的聚集状态?为什么?
(5)“燃烧热”的概念中为什么说“氧化物”?请举例说明。
【回顾反思设问】
(1)请具体说明书写“乙醇”燃烧热的热化学方程式时应注意什么?
(2)书写乙醇燃烧的热化学方程式与乙醇燃烧热的热化学方程式相同吗?请分析有哪些不同之处?
2.关于“能源”的设问
【教学引入设问】
大家知道“不可再生能源”与“可再生能源”吗?能否举例说明?
【新课学习设问】
(2)请结合我们的生活实际,说说化石燃料对人类的重要作用有哪些?
(3)以“煤”为例分析,化石燃料可再生吗?从节约能源和环境保护的角度考虑,我们在使用化石燃料时要注意什么?怎么做?
(4)请说说你知道的新能源有哪些?它们各自有哪些优点和使用局限?
【回顾反思设问】
请阅读教材第8页资料“我国能源利用率”,谈谈你的感受和想法。
三、(教材目录)第一章 化学反应与能量(第三节 化学反应热的计算)
1.关于“盖斯定律”的设问
【教学引入设问】
(1)登五泉山时,沿着大路到达“三台阁”和走小路到达“三台阁”,这两种情况登上去的高度相同吗?这个高度是什么之间的距离?
(2)化学反应中的“盖斯定律”与登山时的情况相似。那么,当反应物与生成物相同时,化学反应以不同的途径完成,反应热相同吗?
【新课学习设问】
(1)请大家试着说出什么是盖斯定律?如何理解盖斯定律?
请分析第一个反应与后面两个反应之间有怎样的关系?那么,△H与△H1、△H2之间有怎样的关系?
(3)上述的反应热△H1的数值容易测量吗?为什么?
(4)上述的△H、△H2的数值容易测量吗?为什么?
(5)请运用盖斯定律,思考可通过什么方法得到△H1的数值?
(6)请从上例分析,盖斯定律在科学研究和生产实践中有什么重要的应用?
(7)请总结运用盖斯定律解决问题的基本思路和方法是怎样的?
【回顾反思设问】
请计算CH3CH2OH(l)的燃烧热为多少?
2.关于“反应热计算”的设问
【教学引入设问】
(1)请回顾所学“燃烧热”“中和热”及“盖斯定律”的内容及含义分别是什么?
(2)结合化学反应方程式,应用“关系式法”求算反应热的原理是什么?请举例说明。
【新课学习设问】
(1)请学习和分析教材第12~13页例1、例2,总结运用“关系式法”求算反应热时,应注意哪些事项?
(2)请思考可用哪些途径和方法求算反应热?
(3)请思考分别应用反应物和生成物的总能量之差、反应物和生成物共价键键能的数据、关系式法、盖斯定律求算化学反应的反应热△H的方法是怎样的?不同的计算方法,△H的符号如何确定?
【回顾反思设问】
通过对反应热的计算,大家对我们生活中使用的燃料有哪些初步的了解和认识?在使用燃料时我们应该注意什么?
四、(教材目录)第二章 化学反应速率和化学平衡(第一节化学反应速率)
1.关于“化学反应速率概念”的设问
【教学引入设问】
(1)化学反应速率指的是什么?请谈谈自己的观点。化学反应速率研究的对象是可逆反应还是非可逆反应?
(2)我们可以通过哪些实验现象来判断化学反应进行得快慢?
(3)通过实验现象来判断化学反应速率有什么局限性?请举例说明。
(4)定量地比较化学反应的速率,可以利用物质的量的改变值来分析吗?若不完全准确,要统一哪些量才能使所得相关数据有直接的可比性?为什么?
【新课学习设问】
(1)请试着说出化学反应速率的概念是怎样的?这个概念中有哪些关键词需要我们加强理解?应如何理解?在应用时要注意什么?
(2)在表示化学反应速率时,常用的时间单位有哪些?我们依据什么来选择时间单位?相应的化学反应速率的单位是什么?
(3)请写出化学反应速率的数学表达式是怎样的?请分析表达式中每个符号代表的是什么量?
(4)请说出v(N2)=0.1mol/(L·min)的含义是什么?
【回顾反思设问】
化学反应速率与物理学科中的“速率”有什么相似点和不同之处?
2.关于“化学反应速率概念理解”的设问
【教学引入设问】
以为例,请思考我们在理解化学反应速率概念时,要关注哪些问题?
【新课学习设问】
(1)化学反应速率有无正负之分?为什么?
(2)假设反应进行了5min,v(SO2)=0.1mol/(L·min)指的是瞬时速率还是这段时间的平均速率?
(3)若v(SO2)=0.1mol/(L·min),则v(O2)等于多少?我们由此可以得出怎样的结论?为什么会有这样的结论?请结合化学反应速率的数学表达式进行分析。
(4)v(SO2)=0.1mol/(L·min),v(O2)=0.05mol/(L·min),它们所表示的意义相同吗?对此我们应该怎样理解?
(5)“速率之比等于化学计量数之比”,我们可以应用这个规律分析和解决哪些问题?
(6)运用“速率之比等于化学计量数之比”求算化学方程式计量数时,必须计算出相应的速率数值吗?用△n或△c的比值可以吗?为什么?
(7)比较同一反应在不同条件下的反应速率,需做到哪些“统一”后,数据才有直接的可比性?
(8)对于同一反应若v(A)=amol/(L·min),则快速求算v(B)、v(C)、v(D)分别为多少,有什么方法和规律?
(9)对于反应我们可否表示其化学反应速率为v(S)=amol/(L·min)?为什么?由此可以得出什么结论?
【回顾反思设问】
反应假设反应进行了10min,前5min SO2消耗nmol,那么后5minSO2依然消耗nmol吗?为什么?
3.关于“化学反应速率测定”的设问
【教学引入设问】
请思考:我们可以根据哪些变化的量来测定化学反应速率?请阅读教材相关内容。
【新课学习设问】
(1)我们可以利用的测定化学反应速率的相关性质与化学物质的什么量有关系?
(2)请谈谈我们可以利用的测定化学反应速率的性质,哪些是能够直接观察的性质?哪些是必须依靠科学仪器才能测量的性质?
(3)在物质的诸多性质中,为什么颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系,经常被利用来跟踪反应的过程和测量反应速率?
(4)请分析教材实验2-1的设计原理是什么?请完成实验。
【回顾反思设问】
通过化学实验定量地对比化学反应速率时,对比实验的变量要符合什么原则?
五、(教材目录)第二章 化学反应速率和化学平衡(第二节影响化学反应速率的因素)
【教学引入设问】
夏天将食物保存在冰箱中、在糕点盒内放置小包除氧剂、汽车加大油门,分别是减慢还是加快化学反应速率?分别是通过改变什么条件影响化学反应速率的?
【新课学习设问】
(1)我们知道的能够改变化学反应速率的方法有哪些?请举例说明。
(2)从有效碰撞的角度分析,改变哪些因素就可以改变、控制化学反应速率?
【回顾反思设问】
(1)为什么离子反应,如AgNO3溶液与NaCl溶液反应、CaCO3与盐酸的反应等,往往速率很快?
为什么分子间的反应,例如很多有机物之间的反应,往往速率较慢?
请思考,对于不同的化学反应,影响反应速率的决定性因素是什么?
(2)对于同一个化学反应,影响速率的主要因素有哪些?
1.关于“浓度对化学反应速率的影响”的设问
【教学引入设问】
请分析教材实验2-2:
(1)此对照实验中的变量是什么?
(2)我们在这个对照实验中根据什么来判断反应速率的快慢?
(3)由这个对照实验我们可以得出什么结论?
【新课学习设问】
(1)以为例,请大家分析:增加或减少C(s)的量,是否影响化学反应速率?为什么?由此我们可以得出什么结论?
(2)以反应为例分析,我们比较化学反应速率时,“浓度”指的是混合之前还是混合之后反应物各自的浓度呢?为什么?
(3)混合之前溶液的浓度大,混合之后反应速率一定快吗?我们应比较的是什么量?在什么情况下一定是混合之后浓度大、反应速率快呢?
(4)对于可逆反应,改变反应物浓度,瞬间哪个方向的速率不变?受影响更大的是哪个方向的速率?若改变生成物浓度呢?
【回顾反思设问】
从活化分子和有效碰撞的角度分析:在其他条件相同时,增大反应物浓度,活化分子百分数改变了吗?为什么化学反应速率会加快?
2.关于“压强对化学反应速率的影响”的设问
【教学引入设问】
(1)容器的体积不变时,充入与反应无关的“惰性气体”,容器内压强增大,化学反应速率会发生改变吗?为什么?
(2)在其他条件不变时,压缩容器的体积,压强增大,化学反应速率会发生改变吗?为什么?会发生怎样的变化?
(3)我们讨论“压强对化学反应速率的影响”,指的是以上哪种情况的压强改变?
【新课学习设问】
(1)请谈谈压强的改变会对化学反应速率产生怎样的影响?
(2)压强对化学反应速率产生影响,最终是通过改变什么条件而引起的?而这个条件的改变又与什么变化有关?
对于这样的化学反应,改变压强会影响化学反应速率吗?为什么?由此我们可以得出什么结论?
(3)请分析反应反应前后气体的总物质的量发生变化了吗?
以上的化学反应,在反应前后气体的总物质的量未发生变化,我们称为△n=0。对于这样的可逆反应,改变压强,对v(正)与v(逆)分别产生怎样的影响?
(4)请分析反应反应前后气体的总物质的量发生变化了吗?正反应方向气体的总物质的量增加还是减少?
以上的化学反应,在反应前后气体的总物质的量发生变化,我们称为△n≠0。对于这样的可逆反应,改变压强,对两个方向的速率分别会产生怎样的影响?我们应如何表述相关的规律?
【回顾反思设问】
(1)我们在分析压强对化学反应速率所产生的影响时,应注意哪些事项?
(2)压强对化学反应速率产生影响,是因为浓度的改变而引起的。从这个角度分析,增大压强,活化分子百分数改变了吗?什么发生了改变?
从活化分子和有效碰撞的角度分析:为什么增大压强,化学反应速率加快?
3.关于“温度对化学反应速率的影响”的设问
【教学引入设问】
(1)夏天气温高,食物常放在冰箱中保存。这说明温度对化学反应速率能产生怎样的影响?
(2)请分析教材实验2-3:对照实验中的变量是什么?我们通过测量什么数据来判断化学反应速率的快慢?通过对照实验我们可以得出什么结论?
【新课学习设问】
(1)通常,温度每升高10℃,化学反应速率将会变为原先的2~3倍。假设某反应在20℃时完成需16s,温度每升高10℃,速率变为原先的2倍。求算50℃时完成同样的反应需要的时间为多少?
(2)请通过上例分析,高温时的化学反应速率与低温时的化学反应速率之间存在怎样的关系?
(3)可逆反应在发生的过程中,正反应方向与逆反应方向的能量变化存在怎样的关系?其△H的符号是怎样的?请举例说明。
(4)对于可逆反应,改变温度时,对于v(吸)与v(放)分别产生怎样的变化?受影响更大的是哪个方向的速率?
【回顾反思设问】
(1)从活化分子和有效碰撞的角度分析,在其他条件不变时,升高温度,活化分子百分数变了吗?为什么改变?
(2)从活化分子和有效碰撞的角度分析,升高温度时,化学反应速率加快,其主要的原因是什么?次要的原因是什么?
4.关于“催化剂对反应速率的影响”的设问
【教学引入设问】
(1)催化剂有正负之分,我们通常所说的是哪种类型?
(2)在KClO3受热分解的反应中,MnO2是催化剂。MnO2参与化学反应了吗?
(3)请回想催化剂的概念是怎样的?对于催化剂在反应前后“质量”和“化学性质”不发生改变,我们应该怎样正确理解?
(4)在反应历程中,中间产物是“先有后无”,相应的,催化剂是怎样的状况呢?
【新课学习设问】
(1)请仔细分析教材图2-4,在加入催化剂时,化学反应的△H发生改变了吗?为什么?
(2)请从教材图2-4分析,加入催化剂时,化学反应速率加快的原因是什么?
(3)请从活化分子的角度分析,加入催化剂时,活化分子百分数发生改变了吗?改变的原因与升高温度时相同吗?
【回顾反思设问】
(1)同一个反应可以有不同的催化剂吗?请举例说明。
(2)同一种物质,可以催化不同的化学反应吗?请举例说明。
(3)对于可逆反应,催化剂对于正逆反应的活化能产生怎样的影响?影响的程度相同吗?影响的程度又产生了怎样的效果?
【小结设问】
(1)请举例说明,影响化学反应速率的因素还有哪些?
(2)影响化学反应速率的主要因素:反应物本身的性质、浓度、压强、温度、催化剂,其影响的程度由大到小是怎样排序的?
(3)依据以上影响程度大小的排序,我们在分析相关问题时应如何处理?
六、(教材目录)第二章 化学反应速率和化学平衡(第三节化学平衡)
1.对“可逆反应与不可逆反应”的设问
【教学引入设问】
请阅读教材第25页的相关内容,说说什么是“可逆过程”?“⇌”的含义是什么?
【新课学习设问】
(1)化学反应的可逆性非常普遍。请以为例分析,可逆反应的“反应物”与“生成物”有什么关系?可逆反应的概念中包含了两个“同”,指的是什么?
(2)请举出反应物与生成物互为“相反”,但不是可逆反应的化学反应实例,并分析它们不是可逆反应的原因是什么?
【回顾反思设问】
化学反应速率研究的是“可逆反应”还是“不可逆反应”?为什么?化学平衡研究的是“可逆反应”还是“不可逆反应”?为什么?
2.关于“化学平衡状态概念”的设问
【教学引入设问】
(1)“平衡”指的是什么?
(2)是不是所有的过程都会出现“平衡”这种状态?“单向”的过程会不会出现平衡状态?请以HCl的电离为例分析。
(3)怎样的过程才会出现平衡这种状态?请以CH3COOH的电离为例分析。
【新课学习设问】
(1)请说出化学平衡状态的定义是怎样的?请分析“一定条件下的可逆反应”中的“一定条件”具体指的是什么?
(2)“一定条件”的内容包含了:“反应物和所有产物均处于同一反应体系中”,对于这句话我们应该怎样理解?请举例说明,为什么说这也是构成化学平衡体系的基本要求之一?
(3)化学平衡的实质是什么?请认真思考,v(正)与v(逆)是针对同一物质,还是针对不同的物质?v(正)=v(逆)应如何理解?
(4)请分析:达到化学平衡状态之后,化学反应中的哪些量不再改变?
(5)化学平衡状态的基本特征可概括为:“逆、等、动、定、变”,请分析这五个字的含义分别是什么?
【回顾反思设问】
化学平衡状态的“前提”是什么?“实质”是什么?“结果”是什么?
3.关于“平衡状态标志”的设问
【教学引入设问】
平衡状态“标志”指的是什么?判断是不是平衡状态“标志”的思路和方法是怎样的?
【新课学习设问】
(1)请以反应为例分析:c(N2)不再改变能否表明反应达到平衡状态?为什么?
(2)对于反应而言,当N2(g)的体积分数不再改变或N2的转化率不再改变时,能否表明反应到达平衡状态?为什么?由此我们可以得出什么结论?
(3)请对比反应这两个反应在变化前后气体的总物质的量是否发生了改变?
那么,温度一定、容器的容积一定时,容器内压强不再改变,对于这两个化学反应,能否说明反应到达平衡状态?为什么?
我们由以上的对比分析可以得出怎样的结论?
(4)从化学反应速率的角度,如何判断可逆反应是否达到平衡状态?若是同一物质,反应速率满足怎样的数值关系才能表明反应到达平衡状态?
若是不同物质,要表明反应到达平衡状态,首先要满足的前提条件是什么?
若两种物质同为反应物或同为生成物,怎样的“表述”能表明反应到达平衡状态?
若两种物质,一者为反应物,一者为生成物,怎样的“表述”能表明反应到达平衡状态?
“变形”分析:以N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)反应为例,v正(N2)与v正(H2)之比为1∶3时,能否表明反应到达平衡状态?v正(H2)与v逆(NH3)之比为3∶2呢?我们由此可以得出怎样的分析步骤和方法?
(5)混合气体的平均相对分子质量如何求算?若所有反应物、生成物均为气体,则反应前后气体的总质量发生改变吗?
请分析反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)、H2(g)+I2(g)⇌2HI(g),若混合气体的平均相对分子质量不再改变,能否表明反应到达平衡状态?怎样进行分析?
请以上例分析,怎样的化学反应“混合气体的平均相对分子质量不再改变”不能作为平衡状态的“标志”?
(6)从聚集状态的角度分析,反应CaCO3(s)⇌CaO(s)+CO2(g)有什么“特别”之处?对于该反应,“混合气体的平均相对分子质量不再改变”能否表明反应到达平衡状态?为什么?
(7)请分别分析反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)、H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)、CaCO3(s)⇌CaO(s)+CO2(g),恒温恒容的情况下,容器内混合气体的密度不再发生改变,能否表明反应到达平衡状态?怎样判断?
(8)以反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) △H<0为例分析,假设反应在绝热的密闭容器中进行,容器内温度不再发生改变,能否表明反应到达平衡状态?为什么?
(9)以2NO2(g)⇌N2O4(g)为例分析,容器内混合气体颜色不再改变,能否作为平衡状态的“标志”?为什么?
【回顾反思设问】
请总结以上判断化学平衡状态的“标志”,哪些可直接应用?哪些必须针对化学反应进行具体的分析判断?
4.关于“化学平衡移动”的设问
【教学引入设问】
(1)“平衡”是一种状态。那么,“平衡移动”指的是什么?
(2)请分析,化学平衡移动的方向与化学反应速率有什么关系?
【新课学习设问】
(1)请从反应物、生成物两个方面分析平衡“正向移动”“逆向移动”“不移动”各自的含义是什么?
(2)请回想:浓度、压强、温度的改变,以及加入催化剂时会对可逆反应两个方向的速率分别产生怎样的影响?分别会使平衡怎样移动?
(3)分析平衡移动的方向,还可应用“勒夏特列原理”。请学习教材第28页的相关内容,思考:“勒夏特列原理”内容中的“之一”应怎样理解和应用?“减弱”包括了哪些含义?
(4)请应用“勒夏特列原理”中的“减弱这种改变”进行判断:增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡移动的方向是怎样的?
减小压强或升高温度,平衡分别将如何移动?我们分析判断的步骤和方法是怎样的?
(5)请思考:增大反应物浓度或升高温度等,化学平衡发生移动的根本原因是什么?从这个角度,对“勒夏特列原理”应如何正确理解?
(6)怎样理解“减弱”不是“抵消”?请分析:对于反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g),增大c(N2),平衡如何移动?新平衡状态与原平衡状态相比,c(N2)是增大还是减小?为什么?
增大c(N2),平衡正向移动,N2的转化率是增大还是减小?为什么?
由以上的原理分析,工业制取硫酸的第二步反应:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g),为了增大SO2的转化率,我们在生产过程中不断补充的是SO2还是O2?为什么要这样做?
对于反应2NO2(g)⇌N2O4(g)而言,增大压强,平衡如何移动?混合气体的颜色将会如何改变?
与原平衡相比,混合气体的颜色是加深还是变浅了?
应如何从物理过程和平衡移动两个方面理解颜色的变化?
(7)加入催化剂时,化学平衡是否移动?为什么?正逆反应速率发生改变了吗?到达平衡所需时间将如何改变?
(8)对于△n=0的化学反应,如H2(g)+I2(g)⇌2HI(g),改变压强,平衡是否移动?为什么?
(9)请分别以反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)、H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)为例分析:给平衡体系中充入“惰性气体”时,恒温恒容条件下,两个方向的反应速率如何改变?平衡将如何移动?若恒温恒压呢?
以上平衡若不移动,原因是否相同?
我们在分析充入“惰性气体”时的化学平衡移动,对于化学反应需关注什么?对于题设条件要关注什么?常见的题设条件是什么?对所得结论可如何归类?
【回顾反思设问】
(1)分析化学平衡移动的方向,我们可以运用哪些方法?它们之间的关系是怎样的?
(2)改变条件时,化学平衡不发生移动的情况有哪些?此时,速率改变了吗?对平衡产生了什么影响?分别是怎样的影响?
5.关于“图形”的设问
【教学引入设问】
分析相关图形时,我们首先应分析什么?对于化学反应,应重点关注什么?
【新课学习设问】
(1)v-t图的坐标系是如何建立的?在v-t图中,怎样根据“线”的位置判断平衡移动的方向?这样判断的依据是什么?
(2)改变浓度时,因为有瞬间不变的速率,v-t图有什么特点?与原平衡状态相比,增大反应物浓度与增大生成物浓度,v-t图的共同点是什么?不同点是什么?
减小反应物浓度或减小生成物浓度的v-t图呢?
(3)增大压强时,v-t图会整体“上移”。若反应△n≠0,如N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g),则上面的那条线表示哪个方向的速率?这表明什么?减小压强呢?
若△n=0,如H2(g)+I2(g)⇌2HI(g),改变压强时的v-t图是怎样的呢?这样的图形表示怎样的变化情况?
(4)改变温度时,v-t图与问题(3)所述哪种情况图形相似?是怎样的相似?有什么不同之处?
(5)加入催化剂时,v-t图与问题(3)所述哪种情况图形相似?是怎样的相似?
(6)对于△n≠0的化学反应,如N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g),若横坐标表示时间,纵坐标表示反应物N2的体积分数,则加入催化剂与未加催化剂的图形相比较,不同点是什么?相同点是什么?
以上述方式建立坐标系,对于mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g),若m+n=p+q,即△n=0的反应,加入催化剂与未加催化剂的对比图形与△n≠0的化学反应相同吗?
以上述方式建立坐标系,对于△n=0的化学反应,改变什么条件时的图形与加入催化剂的图形相似?这两种图形相似的情况,对化学反应的要求有什么不同之处?
(7)反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g),△H=akJ/mol,横坐标表示反应时间,纵坐标表示生成物C的体积分数,若反应是在不同温度下发生的,可用什么方法判断温度T1与T2的大小关系?这种判断方法的依据是什么?
如何根据图形判断平衡移动的方向?判断出平衡移动的方向,如何分析a的正负?
若其他条件不变,题设变为反应在P1与P2两种不同的压强下进行,判断平衡移动方向的步骤和方法是怎样的?
根据分析结果,我们可以得到相应反应方程式中化学计量数的关系吗?判断的依据是什么?
(8)对于反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g)△H=akJ/mol,若横坐标表示温度,纵坐标表示生成物C的体积分数,图中有两条“等压”线,若P1>P2,我们根据线的“走向”可以得出什么结论?
确定横坐标,分析P1、P2两条线对应的纵坐标,又可得出什么结论?
若图中有两条“等温”线,横坐标表示压强,纵坐标表示生成物C的体积分数。假设T1>T2,如何根据图形对化学反应进行分析?可得出哪些结论?
(9)对于反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g),△H=akJ/mol,若横坐标表示压强,纵坐标表示反应速率,则v(正)与v(逆)两条线的“交点”表示的含义是什么?
在“交点”之后,若有线的“走向”是“向下”的,是否正确?为什么?
【回顾反思设问】
(1)我们在分析化学平衡的图形时,从化学反应的角度需关注什么?从“题设”条件的角度要注意什么?
(2)根据相应图形中“平衡点”对应的时间,我们可判断出哪些信息?常用的分析步骤与方法是怎样的?
(3)关于化学平衡,还有其他类型的图形。例如,利用图形判断化学反应是否达到平衡状态、可逆反应v(正)与v(逆)的大小等。请大家思考,解决以上问题的常见图形有哪些?判断的思路和方法是怎样的?
6.关于“化学平衡计算”的设问
【教学引入设问】
化学平衡计算常用的方法有“极值法”“差量法”“三阶段分析法”等。请大家回想,我们在以前的学习中,应用过哪些方法?它们是怎样的方法?
【新课学习设问】
(1)可逆反应因为存在平衡状态,反应能否正向或逆向进行到底?我们由此可得出化学平衡计算中的“极值法”,其思路是怎样的?
化学反应A(g)+2B(g)⇌2C(g),若A、B、C的起始浓度分别为0.2mol/L、0.2mol/L、0.1mol/L,请用“极值法”判断反应过程中A、B、C浓度的数值范围分别是多少?
(2)“差量法”的计算依据是什么?在计算过程中,“理论差量”如何求算?“实际差量”指的是什么?“差量”取正值还是负值?
(3)关于化学平衡的计算,题设给出怎样的条件时,我们常用“差量法”?
“差量法”的优点是什么?对于可逆反应来说,这个“优点”具有什么意义?
(4)化学平衡计算常用“三阶段”分析法,“三阶段”指的是什么?在计算过程中,“起始”“转化”“平衡”三者的单位常取什么?需满足什么要求?
(5)应用“三阶段”分析法进行化学平衡计算时,哪个量一定等于化学计量数之比?计算中常用的“入手点”是什么?
(6)“转化率”计算的基本方法是什么?其中“转化的量”与“总量”的单位要符合什么要求?常用的单位有哪些?
(7)“最大”转化率的含义是什么?为什么称其为最大转化率?
(8)请以反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)为例对比分析:
若两种反应物N2与H2起始“投料”相等,其转化率是怎样的关系?
若两种反应物N2与H2起始“投料”符合化学计量数之比,其转化率是怎样的关系?
【回顾反思设问】
请对比“三阶段分析法”与“差量法”,思考这两种方法各自的优点是什么?通常题设怎样的条件时用“差量法”计算更为快捷?
7.关于“化学平衡常数”的设问
【教学引入设问】
请分析教材第29页表中所给数据:对于反应H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)而言,表中六组数据H2、I2、HI的起始浓度相同吗?平衡时的浓度相同吗?但是,什么数据近似相等?我们可以初步得出什么结论?
【新课学习设问】
(1)请分析什么是化学平衡常数?化学平衡常数对应的是化学反应的何种状况?
(2)化学平衡常数的表达式中,是各物质在什么状况下的浓度?书写化学平衡常数的表达式时,怎样的物质不需体现?为什么?请举例说明。
(3)对于同一反应,化学平衡常数受哪些因素的影响?
若浓度、压强发生了改变,化学平衡常数会改变吗?为什么?
若改变了温度,化学平衡常数会发生改变吗?将如何改变?
(4)对于不同的化学反应,在相同的条件下,平衡常数的数值相同吗?这能说明什么?
(5)请分析化学平衡常数的意义:K值的大小,反映了化学反应的什么属性?常温下,当K值为多少时,可表明化学反应正向进行得基本完全?
K值大,化学反应能否一定发生?反应速率是否一定很快?为什么?请举例说明。
(6)化学平衡常数的计算常用“三阶段分析法”,此时应以什么为单位进行计算?
(7)对于同一反应,例如N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g),浓度商Qc与化学平衡常数K的表达式形式相同吗?二者的区别是什么?
根据Qc与K的关系,我们可以判断化学反应进行的程度吗?可以判断平衡移动的方向吗?分析的方法是怎样的?
应用以上的方法判断反应进行的程度或平衡移动的方向时,从反应条件的角度,应注意什么事项?
(8)化学反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)与2NH3(g)⇌N2(g)+3H2(g),在同一条件下,化学平衡常数K之间有什么关系?
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)与H2(g)⇌NH3(g),在同一条件下,化学平衡常数K之间有什么关系?
我们可以运用什么方法推导以上化学平衡常数K之间的关系?依据以上分析我们可以得出什么结论?
(9)已知反应=CO(g)与CO(g)+O2(g)=CO2(g),两式相加可得反应C(s)+O2(g)=CO2(g),则这三个化学反应的△H满足什么关系?化学平衡常数K满足什么关系?我们可由此得出什么结论?
【回顾反思设问】
请分析总结:影响化学平衡常数K的因素有哪些?
8.关于“等效平衡”的设问
【教学引入设问】
以2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)为例,分析什么是“狭义”等效平衡?什么是“广义”等效平衡?请举例说明。
【新课学习设问】
(1)请思考:为什么会有“等效平衡”这种情况出现?
(2)分析是否为“等效平衡”时,是在对比什么量?和比较对象成为“等效平衡”需满足什么条件?
对于同一化学反应,两种不同的投料方式要成为“等效平衡”,从化学反应△n的角度,分为几种情况?从题设条件的角度,又分为几种情况?
(3)分析“等效平衡”的问题时,我们常用的方法是什么?具体的步骤是怎样的?
【回顾反思设问】
不同的投料方式成为“等效平衡”,需要满足的条件可以归结为哪两类?需满足的条件分别是怎样的?
9.关于“设计等效平衡”的设问
【教学引入设问】
例题:恒温、恒容密闭容器中进行反应2NO2(g)⇌N2O4(g),起始投入1molNO2,达平衡时,NO2的转化率为a;再投入1molNO2,再次达平衡时,NO2的转化率为b,请比较a与b的大小关系。
【新课学习设问】
(1)上例中,若按照“减弱”不是“抵消”分析,则a>b,这种分析对吗?为什么?
(2)请对比:容器的体积为1L,NO2的物质的量为2mol;容器的体积变为0.5L,NO2的物质的量为1mol,这两种情况,起始的c(NO2)相同吗?在同温同压的条件下分别达平衡时,平衡的状况相同吗?
我们由此进一步分析:上述例题应按“浓度”分析还是应按“压强”分析?为什么?
(3)在什么情况下应用“设计等效平衡”这种思路和方法?“设计”的核心是什么?具体的分析过程是怎样的?
(4)对于“设计等效平衡”,我们可得出怎样的结论?
若题设容器的容积不变,我们怎么分析平衡移动的方向?
若题设容器内压强不变,平衡是否发生移动?为什么?
【回顾反思设问】
请回顾“设计等效平衡”的要点:
什么情况下应用这种思路和方法?
根据题设的不同条件:恒温恒容时应如何分析?恒温恒压时呢?
为什么要按以上的方法分析?
七、(教材目录)第二章 化学反应速率和化学平衡(第四节化学反应进行的方向)
1.关于“自发过程”的设问
【教学引入设问】
(1)请回顾:对于化学反应,化学反应速率在研究什么?化学平衡在研究什么?
(2)对于化学反应,我们主要研究三个方面:反应进行的“快慢”,反应进行的“限度”。那么,我们还需要研究化学反应的哪个方面?
【新课学习设问】
(1)什么是“自发过程”?请举例说明。
(2)判断化学反应能否自发进行,我们可应用的判据有哪些?
【回顾反思设问】
反应能否自发进行的含义是什么?
2.关于“焓判据”的设问
【教学引入设问】
“焓判据”是从哪个方面研究化学反应能否自发进行?
【新课学习设问】
(1)从能量的角度分析,通常由高能状态转变为低能状态的过程是自发的。那么,应用“焓判据”判断化学反应能否自发进行的结论是怎样的?
(2)“焓增”的化学反应一定不能自发进行吗?请举例说明。
【回顾反思设问】
我们对于“焓判据”应怎样理解和应用?
3.关于“熵判据”的设问
【教学引入设问】
熵(S)是量度体系的什么性质?若△S是正值,说明什么?
【新课学习设问】
(1)什么是“熵增原理”?
(2)如何判断某个过程△S的正负?对于同一物质,可以怎样判断?对于化学反应,怎样分析?请举例说明。
(3)“熵减”的过程一定不能自发进行吗?“熵判据”在应用时需注意什么?
【回顾反思设问】
“焓判据”,“熵判据”通常情况下可判断反应能否自发进行,但又不能独立地作为自发性的判据。我们怎样综合判断反应能否自发进行?
4.关于“复合判据”的设问
【教学引入设问】
请结合“焓判据”与“熵判据”的应用,预测复合判据可能与什么有关?
【新课学习设问】
(1)复合判据的表达式是怎样的?
(2)请根据△G=△H-T△S,并依据△G<0时反应能自发进行,△G>0时反应不能自发进行,讨论:
△H、△S均为何值时,反应一定能自发进行?
△H、△S均为何值时,反应一定不能自发进行?
(3)请分析:若△H>0、△S>0,反应可能自发进行吗?通常是高温还是低温时能自发进行?
若△H<0、△S<0,反应可能自发进行吗?通常是高温还是低温时能自发进行?
【回顾反思设问】
根据复合判据“△G”来判断化学反应进行的方向,分为几种情况进行分析和讨论?请具体说明。
5.关于“小结”的设问
【教学引入设问】
非自发过程是否任何情况下都不能发生?请阅读教材第35页相关内容,举例说明。
【新课学习设问】
(1)根据判据得出化学反应进行的方向,在什么情况下适用?
(2)若通过某种作用使非自发反应发生了,该过程的本质是自发还是非自发的?
(3)过程自发就意味着反应一定能发生吗?自发性与反应速率有关系吗?请举例说明。
【回顾反思设问】
化学反应能自发进行,其含义是什么?与化学反应的哪些方面无关?
八、(教材目录)第三章 水溶液中的离子平衡
关于“引言”的设问
【教学引入设问】
请举出离子反应的实例,分析哪些物质间的反应通常是离子反应?
【新课学习设问】
(1)离子反应的速率很快,为什么呢?离子反应的速率主要决定于什么因素?
(2)离子反应发生的条件是什么?
(3)请阅读教材相关内容,举例说明离子反应的重要作用和应用有哪些?
【回顾反思设问】
离子反应的发生,“与‘目标产物’在水中的溶解度或电离程度有关”,请举例分析其含义是什么?
九、(教材目录)第三章 水溶液中的离子平衡(第一节 弱电解质的电离)
1.关于“强弱电解质”的设问
【教学引入设问】
(1)水垢的主要成分是什么?
(2)我们常用哪类物质除去水垢?
(3)相同浓度的盐酸和醋酸,哪种可以更快地除去水垢?为什么?
【新课学习设问】
(1)用哪些方法可以判断相同浓度的HCl和CH3COOH溶液中c(H+)的大小?
(2)判断强弱电解质的依据是什么?电解质的强弱与物质在水中的溶解性大小有关吗?为什么?
(3)能否直接用溶液导电能力的强弱来判断电解质的相对强弱?为什么?请举例分析。
(4)从物质类别的角度怎样判断强电解质与弱电解质?
(5)请说出常见的强酸有哪些?常见的碱哪些是强碱?“大多数”的盐属于强电解质,我们对“大多数”应如何理解?
(6)请说出常见的弱酸有哪些?常见的碱哪些是弱碱?从强弱电解质的角度分析,H2O应属于哪个范畴?
【回顾反思设问】
为什么强电解质在水溶液中完全电离?而弱电解质在水溶液中只是部分电离?请从电离过程的角度分析。
2.关于“电离平衡”的设问
【教学引入设问】
(1)请对比:HCl气体、CH3COOH在水溶液中的电离过程有什么不同?
(2)请回想:怎样的过程会出现“平衡”这种状态?
(3)请思考:强弱电解质在水溶液中的电离程度不同,根本的原因是什么?
【新课学习设问】
(1)请以CH3COOH的电离为例分析,弱电解质在水溶液中建立电离平衡的前提条件是什么?实质是什么?结果是什么?
(2)电离平衡的特征亦可以概括为:“逆”“等”“动”“定”“变”,请说明它们的具体含义分别是什么?
(3)影响电离平衡的因素有哪些?内因是什么?外因是什么?
(4)升高温度,电离平衡将如何移动?溶液的导电能力将如何变化?为什么?
(5)加水稀释冰醋酸或醋酸的稀溶液,电离平衡移动的方向相同吗?溶液中离子的物质的量均增大吗?离子浓度均增大吗?溶液的导电能力均增强吗?为什么?
(6)加入少量的HCl或NaOH时,弱电解质的电离平衡将如何移动?请分别以CH3COOH、NH3·H2O的电离为例分析。
(7)请以CH3COOH中加入少量CH3COONa为例分析,加入含相同离子的盐对弱电解质的电离平衡产生怎样的影响?溶液导电能力如何变化?
【回顾反思设问】
弱电解质在水溶液中部分电离,是大部分电离,还是大部分未电离?
3.关于“强弱电解质对比”的设问
【教学引入设问】
请以HCl、CH3COOH为例思考,强弱电解质有哪些不同之处?
【新课学习设问】
(1)强弱电解质对应的物质类别分别是什么?
(2)从化学键的角度分析,常见的强电解质中有哪些类型的化学键?弱电解质中有哪些类型的化学键?
(3)从溶液中是否存在电离平衡、电离程度的大小分析,强弱电解质的不同点是什么?
(4)室温下,若HCl和CH3COOH溶液的浓度均为0.1mol/L,则溶液中的c(H+)的大小关系是怎样的?我们由此可得出什么结论?
(5)室温下,若HCl和CH3COOH溶液的pH相同,即c(H+)相同时,它们的浓度大小关系是怎样的?我们可得出什么结论?
(6)将c(H+)均为0.001mol/L,即pH均为3的HCl和CH3COOH溶液,分别加水稀释100倍,c(H+)将会如何变化?哪者的变化大?为什么?
若将pH均为3的HCl和CH3COOH溶液分别加水稀释至pH为5,加水量相同吗?哪个需要加更多的水?为什么?
(7)相同温度下,浓度均为0.1mol/L的HCl和CH3COOH溶液,分别与相同的锌粒反应,起始反应速率哪者快?平均反应速率哪者快?为什么?
相同温度下,pH均为1的HCl和CH3COOH溶液,分别与相同的锌粒反应,起始反应速率的快慢是怎样的?平均反应速率的快慢是怎样的?为什么?
(8)等体积、浓度均为0.1mol/L的HCl和CH3COOH溶液,分别与足量的NaOH溶液反应,消耗NaOH的量哪者多?
等体积、pH均为1的HCl和CH3COOH溶液,分别与足量的NaOH溶液反应,消耗NaOH的量哪者多?
对比分析以上两种情况,请思考:
弱电解质在发生化学反应的过程中,电离平衡会发生怎样的变化?
那么,我们在分析反应过程中消耗对方的量时,是按弱电解质溶液的浓度计算,还是按溶液中的离子浓度计算?为什么?
(9)书写强弱电解质的电离方程式时,“⇌”与“=”表示的含义分别是什么?
以H2CO3为例分析,多元弱酸的电离方程式应如何书写?为什么?
像Fe(OH)3这样的多元弱碱,电离的情况是怎样的?在高中阶段电离方程式如何书写?
请分别写出NaHSO4与NaHCO3的电离方程式,并思考其不同之处是什么?
【回顾反思设问】
(1)0.1mol/L的HCl和H2SO4溶液,c(H+)是怎样的关系?
pH=1的HCl和H2SO4溶液,c(H+)是怎样的关系?
请思考:
计算H2SO4溶液中的c(H+),题设什么条件时,需考虑H2SO4是“二元”强酸,什么条件下不需考虑H2SO4是“二元”强酸?
如果是Ba(OH)2溶液,计算溶液中的c(OH-),题设什么条件时,需考虑Ba(OH)2是“二元”强碱?什么条件下不需考虑Ba(OH)2是“二元”强碱?
(2)等体积、浓度均为0.1mol/L的HCl、H2SO4、CH3COOH溶液分别与足量的0.1mol/LNaOH溶液反应,消耗NaOH溶液的体积比为多少?
等体积、pH均为1的HCl、H2SO4、CH3COOH溶液分别与足量的0.1mol/L NaOH溶液反应,消耗NaOH溶液的体积由多到少的排序是怎样的?
(3)强弱电解质之所以存在很大区别,最根本的原因是什么?
4.关于“电离常数”的设问
【教学引入设问】
电离平衡与可逆反应的化学平衡相似,也有平衡常数,叫作电离常数。那么,电离常数的表达式应怎样书写?请分别写出CH3COOH的电离常数Ka的表达式,NH3·H2O的电离常数Kb的表达式。
请思考:H2S的电离常数的表达式应怎样书写?
【新课学习设问】
(1)请从平衡常数影响因素的角度分析:同一弱电解质,溶液浓度的大小会影响电离常数吗?什么因素会影响电离常数?是怎样影响的?
(2)请阅读教材第43页表3-1内容,然后分析:相同温度时,不同弱电解质电离常数不同,这说明了什么?
我们通常所说的“强酸制弱酸”,能否用电离常数分析?请举例说明。
(3)表3-1数据表明:同一弱电解质,逐级电离常数的数值大小有怎样的关系?这说明了什么?
请以H2S为例,分析K1远大于K2的原因是什么?
【回顾反思设问】
(1)请总结影响电离常数的因素有哪些?
(2)我们运用电离常数可以解决哪些问题?
5.关于“电离度”的设问
【教学引入设问】
请以CH3COOH为例,思考“电离度”的含义是什么?电离度的表达式是怎样的?
【新课学习设问】
(1)同一弱电解质,在同样的条件下,电离度受溶液浓度大小的影响吗?是怎样的影响?
(2)请从内因和外因两个方面分析:影响电离度的因素有哪些?
(3)同样的条件下,不同弱电解质电离度的大小反映了什么?
【回顾反思设问】
(1)以CH3COOH为例,请对比写出“电离常数”与“电离度”的表达式,请分析它们的不同之处是什么?
(2)请对比分析“电离常数”与“电离度”的意义是怎样的?
(3)请分析“电离常数”与“电离度”的影响因素有什么不同之处?
十、(教材目录)第三章 水溶液中的离子平衡(第二节 水的电离和溶液的酸碱性)
1.关于“H2O的电离”的设问
【教学引入设问】
H2O是电解质吗?是哪类电解质?用什么方法可以证明?
【新课学习设问】
(1)H2O中存在电离平衡吗?H2O的电离方程式如何书写?
(2)H2O的自偶电离应如何理解?相应的电离方程式如何书写?
(3)请写出H2O的电离常数的表达式。阅读教材第45页的相关内容,并思考:我们可以进一步得出怎样的结论?
【回顾反思设问】
H2O2、液态NH3也可以发生类似于H2O的自偶电离,请思考相应的电离方程式如何书写?
2.关于“水的离子积”的设问
【教学引入设问】
请回顾:一定温度下,在H2O中,c(H+)·c(OH-)是一个常数,其推导过程是怎样的?
【新课学习设问】
(1)请阅读教材第46页表3-2的内容,分析Kw随温度如何改变?为什么会有这样的变化?
(2)25℃时,向H2O中加入少量0.1mol/LHCl溶液后,H2O的电离受到影响了吗?Kw发生改变了吗?为什么?
若加入0.1mol/LNaOH溶液呢?
(3)Kw=c(H+)·c(OH-),c(H+)、c(OH-)指的是溶液中离子的总浓度,还是由H2O电离的离子浓度?
(4)请分析酸性溶液与酸溶液是怎样的关系?碱性溶液与碱溶液是怎样的关系?
(5)25℃的纯水,中性溶液、酸性溶液、碱性溶液,从H+、OH-的角度分析,有哪些共同点?有什么不同点?
【回顾反思设问】
(1)任何情况下,由H2O电离出的c(H+)与c(OH-)一定相等吗?为什么?
(2)改变什么条件时Kw会改变?是怎样的改变?
3.关于“H2O的电离影响因素”的设问
【教学引入设问】
在前面的学习中,我们已知温度的改变会影响H2O的电离。除此之外,还有哪些因素会影响H2O的电离?
【新课学习设问】
(1)25℃时,0.1mol/L的HCl溶液中,由水电离的c(H+)为多少?由水电离的c(OH-)为多少?我们通过计算结果可得出什么结论?
(2)25℃时,0.1mol/L的NaOH溶液中,由水电离的c(H+)为多少?由水电离的c(OH-)为多少?我们通过计算结果可得出什么结论?
(3)25℃时,某溶液中由水电离的c(H+)为1×10-12mol/L,则该溶液是酸性还是碱性?应如何分析?
(4)已知2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,若忽略温度的变化,在反应的过程中,H2O的电离发生了怎样的变化?
【回顾反思设问】
(1)请分析:计算酸溶液中由水电离的c(H+)或c(OH-)的思路和方法是怎样的?
计算碱溶液中由水电离的c(H+)或c(OH-)的思路和方法是怎样的?
(2)影响H2O的电离的因素有哪些?
它们分别对H2O的电离是抑制还是促进?
Kw在什么情况下不发生改变?在什么情况下会发生改变?
(3)若温度不变,H2O的电离受到抑制时,溶液的酸碱性可能是怎样的?请举例分析。
4.关于“溶液酸碱性及pH概念”的设问
【教学引入设问】
中性、酸性、碱性溶液的根本区别是什么?
判断溶液酸碱性的依据是什么?
【新课学习设问】
(1)我们常用溶液中c(H+)或c(OH-)的大小来判断溶液的酸碱性强弱。对于稀溶液,还可以采用pH这种方法:pH=-lgc(H+)。
请分析:pH与溶液中c(H+)之间的关系是怎样的?
(2)pH减小一个单位,溶液中的c(H+)变为原来的多少?pH增加一个单位呢?
(3)25℃时,如何根据pH来判断溶液的酸碱性?若温度为100℃呢?
那么,pH=7的溶液一定为中性吗?
(4)请思考:25℃时,pH有取值范围吗?范围是多少?为什么?
请判断:“pH=0的溶液酸性最强,pH=14的溶液碱性最强”,是否正确?怎样改正?
若某溶液的c(H+)为6mol/L,另一溶液的c(H+)为7mol/L,如何比较两溶液酸性的强弱?需要求算溶液的pH吗?为什么?
(5)类似溶液pH的规定,溶液的pOH=-lgc(OH-)。
请分析:pOH越小时,溶液的酸碱性如何变化?
已知25℃时,同一溶液的pH+pOH=14,如何推导这一关系式?若温度为100℃时,类似的关系式是怎样的?
若已知溶液中的c(OH-),求算溶液的pH可用哪些方法?
【回顾反思设问】
pH这种表示方法适用于怎样的溶液?
应用pH判断溶液的酸碱性及酸碱性的强弱时需注意什么?
5.关于“pH的计算”的设问
【教学引入设问】
pH=-lgc(H+),c(H+)指的是溶液中由水电离的H+浓度,还是溶液中H+的总浓度?
【新课学习设问】
(1)pH计算的原则是什么?为什么碱性溶液必须先计算溶液的c(OH-)?
(2)强酸与强碱混合后反应,计算反应后溶液的pH,应先分析什么?
常温下:
若n酸(H+)=n碱(OH-),反应后溶液的pH为多少?
若n酸(H+)>n碱(OH-),如何计算反应后溶液的pH?计算的依据是什么?请写出计算的数学表达式。
若n酸(H+)<n碱(OH-),应如何计算反应后溶液的pH?请写出计算的数学表达式。
(3)强酸与强酸混合,如何计算所得溶液的pH?
例析:pH=1的H2SO4溶液100mL与pH=3的HCl溶液50mL混合,求所得溶液pH的计算式是怎样的?计算过程中有哪些近似处理?
pH不同的强酸溶液等体积混合时,所得溶液的pH可怎样近似求算?
(4)例析:pH=13的Ba(OH)2溶液100mL与pH=10的NaOH溶液50mL混合后,计算所得溶液pH的方法是怎样的?请列出算式,并分析在计算中做哪些近似处理?
pH不同的强碱溶液等体积混合时,所得溶液的pH可以怎样近似求算?
(5)例析:25℃时,将pH=5的HCl溶液稀释1000倍,所得溶液的pH为8吗?为什么?此时溶液的pH约为多少?
请以上例分析:什么是“无限”稀释?什么是“有限”稀释?
强酸或弱酸溶液“无限”稀释时,溶液的pH如何变化?溶液的pH约为多少?
强碱或弱碱溶液“无限”稀释时,溶液的pH如何变化?溶液的pH约为多少?
(6)将pH为1的HCl溶液稀释100倍,pH变为多少?有几种计算方法?由此可总结出怎样的方法和规律?
将pH=1的CH3COOH溶液稀释100倍,pH如何变化?其数值范围是怎样的?请思考CH3COOH溶液“有限”稀释时,pH的变化与HCl有什么不同之处?为什么会有这样的不同?
(7)将pH=13的NaOH溶液稀释100倍,pH变为多少?有几种计算的方法?由此可总结出怎样的方法和规律?
将pH=13的氨水稀释100倍,pH如何变化?其数值范围是怎样的?
请思考氨水“有限”稀释时,pH的变化与NaOH溶液有什么不同之处?为什么会有这样的不同?
【回顾反思设问】
对于pH=1的H2SO4溶液,计算c(H+)时需考虑H2SO4是“二元”强酸吗?为什么?
对于浓度为0.1mol/L的H2SO4溶液,计算c(H+)时需考虑H2SO4是“二元”强酸吗?为什么?
相应的数值分别为多少?
6.关于“pH测量”的设问
【教学引入设问】
我们想知道溶液的pH,可用哪些方法进行测量?
【新课学习设问】
(1)请阅读教材第47页“资料”的相关内容:常用的pH试纸有哪些类型?可以识别的pH差值分别约为多少?
(2)请思考pH试纸的正确使用方法是怎样的?使用pH试纸时需要湿润吗?为什么?
(3)使用pH试纸时若进行了湿润,所测得溶液的pH一定会有误差吗?请分析中性、酸性、碱性溶液分别可能造成怎样的误差?
(4)测量溶液的pH,还可以用pH计,其精确度为多少?
【回顾反思设问】
用广泛pH试纸、精密pH试纸、pH计分别测量溶液的pH,实验数据分别精确为多少?
7.关于“pH的应用”的设问
【教学引入设问】
大家知道在生活、生产实践中pH有哪些重要的应用吗?请举例说明。
【新课学习设问】
(1)请阅读教材第47页的相关内容,了解测试和调控溶液的pH对于日常生活和医疗保健有什么重要的作用和意义?
(2)对于工农业生产、科学研究,测量和调控溶液的pH有什么重要的作用和意义?
(3)请阅读教材第48页“资料”的内容,了解重要农作物最适宜生长的土壤的pH范围分别为多少?
【回顾反思设问】
土壤酸性过强时,我们常用什么物质来进行改善?选择这种物质的理由是什么?
8.关于“酸碱中和滴定原理”的设问
【教学引入设问】
请大家思考:HCl溶液和NaOH溶液恰好完全反应时,n(HCl)与n(NaOH)存在怎样的关系?
【新课学习设问】
(1)盐酸与NaOH溶液恰好完全反应时,我们可得n(HCl)=n(NaOH),进一步可推出c(HCl)·V(HCl)=c(NaOH)·V(NaOH)。
请从上式分析,若c(HCl)已知,我们还需知道哪些量可求得c(NaOH)?通过什么方法可以测得这些量?
(2)请结合上例,说出什么是酸碱中和滴定?若HCl滴定NaOH,标准液、待测液分别是什么?
(3)以HCl滴定NaOH为例,通常标准液放在滴定管中,待测液放入锥形瓶中。请分析:若将标准液放入锥形瓶中,能求出c(NaOH)吗?
无论是待测液还是标准液放入锥形瓶中,必须测得什么量?
(4)请分析:HCl滴定NaOH时,实验测定的数值是什么?c(NaOH)是直接测量还是计算得出的?
(5)若用H2SO4滴定NaOH溶液,相应的关系式如何书写?请注意系数“2”在什么位置?请思考用怎样的方法可以避免出错?
(6)氧化还原滴定与酸碱中和滴定原理相似。
请以KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液为例分析:
氧化还原滴定的实验原理是什么?原理的依据是什么?
应用氧化还原反应中的电子转移守恒分析:恰好完全反应时,KMnO4与H2C2O4的物质的量之间存在怎样的关系?
氧化还原滴定需要指示剂吗?为什么?
KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液时,按照不同的滴加方式进行操作,滴定终点的现象可能是怎样的?
【回顾反思设问】
(1)酸碱中和滴定、氧化还原滴定关系式确定的理论依据分别是什么?
(2)在酸碱中和滴定的常规操作中,标准液放在滴定管中还是锥形瓶中?另一种操作方式是怎样的?
(3)请以HCl滴定NaOH为例分析,酸碱中和滴定中的实验测定值是什么?最终需要的数据是什么?这个数据是直接测量还是计算所得?
9.关于“酸碱中和滴定指示剂选择”的设问
【教学引入设问】
(1)HCl与NaOH发生反应,有无明显的现象?
(2)我们可以运用什么方法判断HCl与NaOH是否恰好完全反应?
【新课学习设问】
(1)常用的酸碱指示剂有哪些?请阅读教材第49页的相关内容,了解甲基橙、石蕊、酚酞的变色范围及对应的颜色变化是怎样的?
(2)酚酞的变色范围在酸性还是碱性条件下?甲基橙的变色范围呢?
(3)酸碱中和滴定时,指示剂的选择依据和原则是什么?
(4)强酸滴定强碱,或强碱滴定强酸,应重点考虑哪个原则?
当颜色接近时,要求颜色变化是由浅色突变为深色,这是由什么决定的?对于甲基橙而言,具体对应怎样的颜色变化?
(5)常温下,强酸与强碱恰好完全反应时,溶液的pH=7。但是,没有指示剂刚好在pH=7变色。这会不会造成误差?误差的大小如何?为什么?
(6)怎样理解酸碱中和滴定过程中的“突跃”现象?请以HCl滴定NaOH溶液为例进行分析。
(7)HCl滴定氨水恰好完全反应时,溶液的酸碱性如何?我们应选择哪种指示剂?选择的依据是什么?
NaOH滴定CH3COOH溶液恰好完全反应时,溶液的酸碱性如何?我们应选择哪种指示剂?选择的依据是什么?
由以上两种情况分析,在“强滴弱”的滴定中,选择指示剂的方法是怎样的?
【回顾反思设问】
(1)酸碱中和滴定时,通常不选石蕊作指示剂,主要的原因是什么?
(2)在强酸滴定强碱、强碱滴定强酸、强酸滴定弱碱、强碱滴定弱酸的常规操作中,可分别选哪种指示剂?滴定终点的现象分别是怎样的?
(3)用HCl滴定NaHCO3溶液时,应选用哪种指示剂?分析的方法是怎样的?
10.关于“酸碱中和滴定实验仪器”的设问
【教学引入设问】
(1)以HCl滴定NaOH溶液为例分析:在实验中,标准液HCl放在哪种仪器中?待测液NaOH溶液应如何取用?
(2)请分析,待测液NaOH溶液为什么不可以用量筒取用?我们由此可知实验仪器的选择和实验数据有什么关系?
(3)通常情况下,实验仪器的组装顺序是怎样的?由此,我们可以按照什么顺序来分析滴定实验中所需的实验仪器?
【新课学习设问】
以HCl滴定NaOH为例分析:
(1)请分析酸式滴定管与碱式滴定管在构造方面有哪些共同点?有哪些不同点?为什么要这样设计?
(2)在实验中,酸式滴定管与碱式滴定管分别起什么作用?
(3)从酸碱性的角度分析,酸式滴定管可以盛放怎样的溶液?碱式滴定管可以盛放怎样的溶液?
强氧化性的溶液,例如酸性KMnO4溶液,应盛放在酸式还是碱式滴定管中?为什么?
(4)在酸碱中和滴定的实验中,除了酸式滴定管和碱式滴定管外,还要用到哪些实验仪器?它们分别在实验中起什么作用?
【回顾反思设问】
请谈谈量筒、托盘天平、广泛pH试纸、酸式滴定管、碱式滴定管、移液管这些实验仪器的精确度分别为多少?
考虑实验仪器的精确度,我们在仪器选择和实验数据处理时应注意什么?
11.关于“酸碱中和滴定实验前准备工作”的设问
【教学引入设问】(www.xing528.com)
(1)以HCl滴定NaOH溶液为例分析,实验测定值是什么?最终需要的实验结果是什么?
(2)V(HCl)的误差对c(NaOH)会产生影响吗?会产生怎样的影响?我们用怎样的方法分析?
【新课学习设问】
(1)酸碱中和滴定实验前要“查”什么?为什么要查?怎样查?
(2)“洗”的操作是怎样的?
(3)请以HCl滴定NaOH为例,说明“润”是进行怎样的操作?
为什么要用标准液HCl润洗酸式滴定管?若没有润洗,将会对实验结果造成怎样的误差?
为什么要用待测液NaOH润洗碱式滴定管?若不润洗,将会对实验结果造成怎样的误差?
锥形瓶需要用待测液NaOH润洗吗?为什么?
若用待测液NaOH对锥形瓶进行了润洗,将会对实验结果造成怎样的误差?为什么?
(4)“装”是什么操作?应注意什么?
(5)“调”指的是什么操作?先进行的应是“调液面”还是“赶气泡”?为什么?
酸式滴定管“赶气泡”的方法是怎样的?碱式滴定管如何“赶气泡”?
【回顾反思设问】
酸碱中和滴定实验前的准备工作:“查、洗、润、装、调”,这些操作有排序吗?是怎样的排序?
12.关于“酸碱中和滴定实验操作”的设问
【教学引入设问】
请以HCl滴定NaOH为例思考:在滴定的过程中,左手、右手、眼睛分别进行什么操作?
【新课学习设问】
(1)在酸碱中和滴定的实验中,左手进行什么操作?右手进行什么操作?分别应注意什么?
(2)酸碱中和滴定实验时,眼睛应注视什么?观察什么?为什么要这样做?
同时,眼睛应兼顾什么?
在实验过程中,眼睛需要观察滴定管中液面下降的过程吗?若这样做,可能对实验结果造成怎样的影响?
(3)酸碱中和滴定的实验中,液体的流速应是怎样的?要避免出现哪种情况?快接近滴定终点时,应如何操作?
(4)若在滴定过程中出现这种情况:标准液已滴至滴定管最大刻度,却仍未到达滴定终点,应如何处理?
请分析以下方法:
继续将滴定管中的液体滴入锥形瓶中,这种方法是否可行?为什么?
用滴定管另取标准液,继续滴定。将两次液体体积相加,即为所消耗标准液的体积。这种方法可行吗?请分析原因。
若以上方法均不可行,请谈谈你的实验改进方案。
(5)当锥形瓶中溶液颜色突变,即确定到达滴定终点可否?为什么?应如何做?
分析酸碱中和滴定终点现象时,应说明哪两点?
(6)酸碱中和滴定读数时,视线应是怎样的?若俯视,将会造成怎样的误差?若仰视,将会造成怎样的误差?
(7)消除偶然误差的方法是什么?什么是平行实验?
在进行实验数据处理时,代入的应是什么数据的平均值?
【回顾反思设问】
在酸碱中和滴定的实验中,从实验前的准备工作到实验过程中,常见的不当操作有哪些?分别会对实验结果造成怎样的影响?
13.关于“酸碱中和滴定误差分析”的设问
【教学引入设问】
请以HCl滴定NaOH为例回顾:实验前的准备工作、实验过程中的操作,可能对实验结果造成误差的常见操作有哪些?
【新课学习设问】
(1)在分析酸碱中和滴定实验的误差时,应先写出什么?
(2)酸碱中和滴定的实验误差是针对什么而言的?如何运用相应的关系式进行误差分析?
(3)“查、洗、润、装、调”中的不当操作,分析其分别会对实验结果造成怎样的影响?
(4)请回顾实验过程中可能的不当操作,会对实验结果造成怎样的影响?
(5)请分析读数时“高看高,低看低”的含义是什么?请分别分析量筒、容量瓶、滴定管对应的实验误差。
【回顾反思设问】
(1)请总结酸碱中和滴定实验中,分析实验误差的步骤和方法是怎样的?
(2)造成实验误差“偏高”的常见操作有哪些?
(3)造成实验误差“偏低”的常见操作有哪些?
十一、(教材目录)第三章 水溶液中的离子平衡(第三节 盐类的水解)
1.关于“盐类的水解概念”的设问
【教学引入设问】
(1)Na2CO3为什么俗称“纯碱”?Na2SiO3为什么俗称“泡花碱”?
(2)酸溶液显酸性,碱溶液显碱性。那么,盐溶液的酸碱性如何呢?我们可以通过怎样的简单实验测定盐溶液的酸碱性?
(3)请以NH4Cl和CH3COONa溶液为例思考:溶液显酸性或碱性,一定是因为溶液中的溶质电离出H+或OH-吗?
【新课学习设问】
(1)实验测得NH4Cl的水溶液显酸性,这样的盐称为“强酸弱碱盐”。请举出常见的“强酸弱碱盐”还有哪些?
请从H2O的电离平衡分析:NH4Cl溶液为什么显酸性?
(2)实验测得CH3COONa的水溶液显碱性,这样的盐称为“强碱弱酸盐”。请举出常见的“强碱弱酸盐”还有哪些?
请从H2O的电离平衡分析:CH3COONa溶液为什么显碱性?
(3)请以NH4Cl和CH3COONa为例分析:
什么是盐类的水解?盐类水解的实质是什么?
【回顾反思设问】
(1)从溶解性分析,怎样的盐才有可能发生水解?
(2)NaCl、K2SO4这样的盐,可称为“强酸强碱盐”。它们能否发生水解?为什么?它们的水溶液酸碱性是怎样的?
(3)盐类的水解对H2O的电离会产生怎样的影响?请计算:
常温,pH=5的NH4Cl溶液中,由水电离的c(H+)与c(OH-)分别为多少?
pH=8的CH3COONa溶液中,由水电离的c(H+)与c(OH-)分别为多少?
由以上的过程小结:计算盐溶液中由水电离的c(H+)和c(OH-)的思路和方法是怎样的?
由以上的计算结果分析:盐类水解对H2O的电离产生了怎样的影响?
2.关于“盐类水解规律”的设问
【教学引入设问】
请从NH4Cl和CH3COONa水溶液的酸碱性思考:盐溶液的酸碱性有什么规律可遵循吗?
【新课学习设问】
(1)从盐类水解的实质分析:什么是“有弱才水解,无弱不水解”?为什么?请举例说明。
(2)25℃时,0.1mol/LNaClO溶液与0.1mol/LCH3COONa溶液,哪者pH大?为什么?请以此例分析什么是“越弱越水解”?
(3)“谁强显谁性”的含义是什么?请举例说明。
请以NH4Cl和CH3COONa为例分析:为什么“谁强显谁性”?
(4)请分析“弱酸弱碱盐”:CH3COONH4、(NH4)2CO3水溶液的酸碱性是怎样的?遵循什么规律?
【回顾反思设问】
(1)请小结盐类水解的规律是什么?并逐一分析其含义。
(2)若一种正盐的水溶液显中性,请问盐的组成有几种可能?
请以K2SO4和CH3COONH4为例分析,它们的盐溶液显中性的原因相同吗?
3.关于“影响盐类水解的因素”的设问
【教学引入设问】
分析影响盐类水解的因素,要从哪些方面考虑?
【新课学习设问】
(1)请回顾“越弱越水解”的含义是什么?由此可知影响盐类水解的“内因”是什么?
(2)同一种盐,哪些外界条件会影响盐类的水解?
(3)请对比分析:酸+碱→盐+水,盐+水→酸+碱。由此可知,盐类水解与中和反应有怎样的关系?
盐类水解是放热反应还是吸热反应?如何分析?
请进一步分析:温度对盐类水解产生怎样的影响?判断的依据是什么?
温度升高时,NH4Cl、CH3COONa的水解程度如何变化?pH如何变化?我们在分析溶液pH的变化时,应注意什么?
(4)加水稀释时,盐类水解的程度怎样变化?请分析,稀释NH4Cl、CH3COONa的水溶液时,pH的变化趋势相同吗?为什么?
请以上例思考:分析稀释过程中盐溶液的pH变化时,应注意什么事项?
(5)请以NH4Cl和CH3COONa为例分析,加酸或加碱时,对盐类水解会产生怎样的影响?我们可总结出怎样的规律?
(6)在相同的条件下,向NH4Cl的水溶液中分别加入FeCl2或Na2CO3,对NH4+水解程度产生的影响相同吗?我们可总结出怎样的规律?
【回顾反思设问】
(1)请从“内因”和“外因”两个方面小结:影响盐类水解程度大小的因素有哪些?分别产生怎样的影响?
(2)请思考:25℃,浓度均为0.1mol/L的NH4Cl、(NH4)2SO4、(NH4)2CO3、(NH4)2Fe(SO4)2溶液中,c(NH4+)由大到小的排序是怎样的?
若温度相同,上述溶液中的c(NH4+)相同,那么溶液浓度由大到小的排序是怎样的?
(3)若温度相同,NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4HSO4溶液的pH相同,则溶液中c(NH4+)的大小关系是怎样的?应如何分析?
4.关于“盐类水解方程式书写”的设问
【教学引入设问】
请回顾:H2CO3的电离方程式如何书写?Fe(OH)3的电离方程式如何书写?
【新课学习设问】
(1)请分别写出NH4Cl、CH3COONa水解的化学方程式和离子方程式。请思考:为什么要用“⇌”连接?“⇌”表示的含义是什么?
(2)Na2CO3的水解是分几步完成的?以哪一步为主?水解的离子方程式如何书写?两步水解的离子方程式可以加合吗?为什么?
(3)FeCl3水解的实质是什么?是分步完成的吗?在高中阶段相应的离子方程式如何书写?
(4)通常情况下的盐类水解,若生成H2CO3、NH3·H2O时,要写成其分解产物的形式吗?为什么?
【回顾反思设问】
请对比:书写多元弱酸的电离方程式和多元弱酸的酸根水解方程式,有什么相似之处?
5.关于“电荷守恒”的设问
【教学引入设问】
(1)在高中阶段的化学学习中,“电荷守恒”有几种情况?
(2)请用离子方程式的“电荷守恒”判断:Fe2++Cl2=Fe3++2Cl-这个方程式是否正确?判断的方法是什么?我们可根据什么原理进行改正?
(3)在“K2SO4与Al2(SO4)3的混合溶液中,若c(Al3+)=amol/L,c(SO42-)=bmol/L,求c(K+)为多少?”可应用溶液中的电荷守恒怎样计算?在计算过程中做了哪些近似处理?
我们在应用相关方法时,要明确认识守恒的是“电荷”而不是“离子”,则列式时应注意什么?具体的方法是怎样的?
【新课学习设问】
(1)分析溶液中离子浓度的关系时,常应用“电荷守恒”。其依据是什么?怎样理解任何电解质的水溶液都是电中性的?
(2)请以Na2S溶液为例,分析:
n(Na+)×1+n(H+)×1=n(S2-)×2+n(HS-)×1+n(OH-)×1这个式子的由来是什么?在n(S2-)之后为什么要乘以“2”?其余各项乘以“1”的原因是什么?
若上式的每一项均除以溶液的体积V,等式依然成立吗?我们可得到怎样的式子?
(3)请分别写出CH3COONa、NH4Cl、H2SO4、KOH溶液中电荷守恒的式子。从式子中出现的粒子种类、式子的形式分析,溶液中电荷守恒的关系式有哪些特点?
书写电荷守恒的式子,在什么情况下离子符号前需加相应的系数?所加系数由什么决定?
【回顾反思设问】
溶液中离子浓度的计算,溶液中离子浓度的比较,都要用到“电荷守恒”,它们的依据相同吗?在具体方法上有什么不同?
6.关于“物料守恒”的设问
【教学引入设问】
请分析:在CH3COONa的溶液中,c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)式子的由来?式子中c(CH3COO-)指的是溶液中CH3COO-的总浓度吗?若不是,指的是什么?
【新课学习设问】
(1)所谓“物料守恒”,指的是某元素的原子守恒,对于这一点应如何理解?请以NH4Cl溶液中c(Cl-)与“NH4+”物料守恒的式子为例进行分析。
(2)Na2S溶液中,c(Na+)与“S2-”物料守恒的关系式是怎样的?Na2CO3中c(Na+)与“CO32-”物料守恒的关系式如何书写?NaHCO3的溶液中,c(Na+)与“HCO3-”物料守恒的式子是怎样的?
(3)请以上例分析,物料守恒的式子形式有什么特点?
溶液中物料守恒与电荷守恒的关系式,从式子中出现的粒子种类、式子的形式上比较,区别有哪些?
在物料守恒的等式中,有可能出现数据吗?请以0.1mol/L的NaHCO3溶液为例分析。
【回顾反思设问】
在Na2CO3的溶液中,由电荷守恒可得:
c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)
由“CO32-”物料守恒可得:
c(Na+)=2c(CO32-)+2c(HCO3-)+2c(H2CO3)
两式中c(CO32-)之前均有系数“2”,加系数“2”的缘由和意义相同吗?请具体分析。
7.关于“质子守恒”的设问
【教学引入设问】
在化学中,“质子”指的是什么?
【新课学习设问】
(1)在CH3COONa这样的“正盐”溶液中,因为溶液中H+与OH-均来自于水的电离,所以c总(OH-)=c总(H+)。我们可依据“H+”物料守恒写出质子守恒的关系式,这个式子是怎样的?
(2)请运用以上的思路和方法,写出Na2S溶液中质子守恒的式子是怎样的?
(3)请思考:在NaHCO3这样的酸式盐溶液中,H+只是来自于H2O的电离吗?我们能否运用上述“H+”物料守恒的方法,书写出该溶液中质子守恒的关系式?
(4)对于NaHCO3这样的酸式盐溶液,运用“电荷守恒”和“物料守恒”,书写出质子守恒关系式的方法是怎样的?
NaHCO3溶液中质子守恒的关系式是怎样的?
【回顾反思设问】
在NaHCO3溶液中,能否依据HCO3-失去质子得CO32-,得到质子变H2CO3;H2O失去质子变OH-,得到质子变H3O+(H+),从而写出“质子守恒”的关系式?
8.关于“溶液中离子浓度关系”的设问
【教学引入设问】
请分别写出NH4Cl、CH3COONa溶液中,离子浓度由大到小的排序是怎样的?
通常情况下,从离子的来源分析,我们可依据什么方法来确定溶液中离子浓度的大小关系?
【新课学习设问】
(1)25℃,0.01mol/LCH3COOH溶液与0.01mol/LNaOH溶液等体积混合,反应后溶液中离子浓度由大到小的排序是怎样的?
pH=2的CH3COOH溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合,反应后溶液中离子浓度由大到小的排序是怎样的?
对比以上两种情况,我们如何理解酸碱中和反应后“电离大于水解”的含义?
(2)在NaHSO3溶液中,HSO3-同时存在哪两种平衡?请以HSO3-为例思考,对于酸式根“电离大于水解”应如何理解?
在NaHSO3溶液中,HSO3-、H2SO3、SO32-浓度由大到小的排序是怎样的?为什么?
(3)常温下,pH=2的HCN溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合,若已知反应后溶液中c(Na+)>c(CN-),我们能否应用电荷守恒来判断溶液的酸碱性?判断的方法是怎样的?
为什么上述反应后的溶液呈碱性?以此为例思考,对于酸碱中和反应后“水解大于电离”应如何理解?
(4)为什么NaHCO3的溶液呈弱碱性?请以HCO3-为例思考,如何理解酸式根的“水解大于电离”?
在NaHCO3溶液中,CO32-、HCO3-、H2CO3的浓度由大到小的排序是怎样的?为什么?
(5)在Na2CO3溶液中,离子浓度由大到小的排序是怎样的?在NaHCO3溶液中,离子浓度由大到小如何排序?
由上述的分析过程总结:对于溶液中离子浓度大小的比较,我们可从离子的来源、电离与水解程度大小等方面,得出怎样的思路和方法?
【回顾反思设问】
分析水溶液中离子浓度的关系,“电荷守恒”是特别重要的方法。请分析:若溶液中只存在NH4+、OH-、H+、Cl-四种离子,能否应用电荷守恒判断c(NH4+)>c(Cl-)>c(H+)>c(OH-)这个关系式是否正确?如何分析?
9.关于“中和反应后溶液酸碱性分析”的设问
【教学引入设问】
以CH3COOH溶液与NaOH溶液的反应为例分析:由于反应物的量不同,反应后溶液的酸碱性有几种可能?
【新课学习设问】
(1)CH3COOH溶液与NaOH溶液反应,若反应后溶液呈中性,则反应物量的关系是怎样的?
用怎样的方法确定上述CH3COOH与NaOH量的关系?
此时溶液中离子浓度的大小关系是怎样的?
(2)CH3COOH溶液与NaOH溶液反应后溶液呈碱性,则反应物的量的关系可能是怎样的?
(3)CH3COOH溶液与NaOH溶液发生反应,在什么情况下反应后溶液呈酸性?此时溶液中离子浓度由大到小的排序是怎样的?
【回顾反思设问】
若HCl与NH3·H2O反应后溶液呈中性,应如何分析反应物的量的关系?此时溶液中离子浓度的关系是怎样的?
10.关于“盐溶液酸碱性判断”的设问
【教学引入设问】
酸溶液是酸性的,碱溶液是碱性的。那么,盐溶液的酸碱性是怎样的?应如何判断?
【新课学习设问】
(1)对于K2SO4、Na2CO3、NH4Cl这样的“正盐”的水溶液,如何判断其酸碱性?判断时考虑什么过程的影响?
(2)NaHSO4、NH4HSO4这样的强酸的酸式盐,溶液的酸碱性是怎样的?分析时主要考虑什么过程的影响?
(3)NaHSO3、KHC2O4水溶液的酸碱性是怎样的?为什么?
(4)NaHCO3、NaHS水溶液的酸碱性是怎样的?为什么?
【回顾反思设问】
NH4HCO3水溶液的酸碱性如何?应怎样分析判断?
11.关于“双水解”的设问
【教学引入设问】
(1)(NH4)2CO3的溶液中,NH4+与CO32-的水解是相互促进还是相互抑制?为什么?我们应如何理解“广义”的“双水解”?
(2)在同一溶液中,NH4+与CO32-能否大量共存?为什么?
【新课学习设问】
(1)泡沫灭火器中常用的化学试剂有Al2(SO4)3与NaHCO3,二者分别水解的离子方程式如何书写?
(2)在泡沫灭火器中,Al2(SO4)3与NaHCO3平时是分开盛放的。哪者放在钢筒中,哪者放在塑料筒中?为什么?
(3)应用Al3+与HCO3-水解的离子方程式分析:Al2(SO4)3与NaHCO3相互混合时会发生怎样的变化?产生的CO2气体与Al(OH)3沉淀分别对灭火起到了什么作用?
(4)Al3+与HCO3-“双水解”离子方程式可用哪些方法书写?我们对常用的方法可以怎样总结?
(5)通常所说的“双水解”,指的是“狭义”双水解,我们对此应如何理解?
(6)小结:常见的能发生“狭义”双水解的阳离子有哪些?阴离子有哪些?它们分别属于哪一类盐?
(7)分析:FeCl3溶液与Na2S溶液混合时,主要的反应是什么?
【回顾反思设问】
(1)所谓“双水解”,是一种反应类型吗?它的含义是什么?属于哪种基本反应类型?
(2)“双水解”离子方程式与通常的盐类水解离子方程式对比,有哪些不同之处?
(3)Al3+与CO32-亦可发生“双水解”,产生CO2气体与Al(OH)3沉淀。那么,为什么泡沫灭火器中所用的化学试剂不是Al2(SO4)3和Na2CO3呢?请从反应速率和反应物的量两个方面进行分析。
(4)Al3+与CO32-、Fe3+与HCO3-等能否在同一溶液中大量共存?为什么?
Al2S3为什么只能用“干法”制取?
请小结“双水解”知识的重要应用有哪些?
12.关于“盐类水解的重要应用”的设问
【教学引入设问】
请思考:分析和解决哪些问题时,我们需要考虑盐类水解?请举例说明。
【新课学习设问】
(1)用FeCl3、Fe2(SO4)3和Na2S等固体配制溶液时,我们往往需要采取什么措施来抑制盐类水解?请应用相应的水解方程式进行分析。
请以FeCl3溶液的配制为例分析,加盐酸抑制FeCl3的水解,怎样的操作效果更好?
(2)为什么可以用NH4Cl等盐溶液进行金属酸洗?请分析原理。
(3)从结晶水合物CuCl2·2H2O得到无水盐CuCl2,在加热时需采取什么措施?干燥的HCl气流起到了哪些作用?
(4)用FeCl3溶液制取Fe(OH)3胶体的原理是什么?请书写相应的化学方程式及离子方程式。在书写方程式时,有哪些注意事项?
制取Fe(OH)3胶体时,实验操作方面应注意什么?为什么?
(5)利用盐类水解制取纳米材料的实例有哪些?其原理、过程是怎样的?
(6)草木灰的主要成分是什么?它与铵态氮肥能否混合施用?为什么?若二者混合施用,会造成怎样的影响?
(7)明矾净化水的原理是什么?为什么铝盐、铁盐常用作净水剂?
(8)用热的纯碱溶液清洗油污,这个方法中发生的水解过程有哪些?为什么加热去污效果更好?
(9)将AlCl3、Al2(SO4)3的水溶液分别加热、蒸干、灼烧,最终所得产物相同吗?为什么?请结合相应的水解方程式进行分析。
若将FeCl3和Fe2(SO4)3的水溶液进行同样的操作,结果如何呢?
由以上的分析我们可得出怎样的结论?
【回顾反思设问】
请总结上述盐类水解的应用,哪些是抑制了盐类的水解?哪些是促进了盐类的水解?
十二、(教材目录)第三章 水溶液中的离子平衡(第四节 难溶电解质的溶解平衡)
1.关于“溶解平衡概念”的设问
【教学引入设问】
(1)请回顾:我们已学过的平衡体系有哪些?
(2)从我们了解的平衡体系分析:怎样的过程可以建立平衡状态?
(3)平衡状态有哪些基本特征?可以怎样概括?
【新课学习设问】
(1)给一定量的AgNO3溶液中,加入过量的NaCl溶液,使Ag+沉淀完全。请思考:Ag+“沉淀完全”是否就是体系中不存在Ag+?
(2)如何设计简单易行的实验,证明上述静置后的上层清液中是否存在Ag+?
(3)根据沉淀完全后的清液中依然有Ag+存在,判断生成AgCl沉淀的离子反应是否能够真正进行到底?
(4)生成沉淀的离子反应不能够真正进行到底,为什么呢?
(5)请以AgCl为例,谈谈什么是难溶电解质的溶解平衡?
互为相反的两个过程同时发生,才能建立平衡状态。那么,对于难溶电解质的溶解平衡而言,互为相反的两个过程指的是什么?
(6)请以AgCl(s)⇌Ag+(aq)+Cl-(aq)为例分析:难溶电解质的溶解平衡的基本特征也可以概括为:“逆等动定变”,其具体含义分别是什么?
(7)请思考:“难溶电解质的溶解平衡,指的是一定条件下的饱和溶液”,这个说法对吗?为什么?
(8)从难溶电解质的溶解平衡角度分析:所谓“不溶”的含义是什么?有无绝对不溶的物质?
(9)请从溶解平衡的角度分析,“易溶”与“不溶”的区别是什么?
【回顾反思设问】
(1)请以NaCl为例分析,易溶的电解质有无溶解平衡存在?一定条件下的NaCl的饱和溶液,就是建立了溶解平衡,对吗?
(2)请阅读教材第62页的相关内容,理解什么是难溶电解质?什么是“沉淀完全”?
2.关于“难溶电解质溶解平衡影响因素”的设问
【教学引入设问】
对于平衡体系,影响它正向进行程度大小的内在因素是什么?外界条件主要有哪些?
【新课学习设问】
(1)从内因的角度分析,什么因素会影响难溶电解质的溶解平衡?
(2)从外界条件分析,温度能影响难溶电解质的溶解平衡吗?会产生怎样的影响?
(3)浓度能影响难溶电解质的溶解平衡吗?会产生怎样的影响?
(4)通过外加试剂发生化学反应,能影响难溶电解质的溶解平衡吗?
请以CaCO3(s)⇌Ca2+(aq)+CO32-(aq)为例分析,加入HCl时,平衡如何移动?
“酸溶解法”的原理是什么?请举出“酸溶解法”的常见实例,并分析这种方法适用的难溶电解质类型。
试以CuS(s)⇌Cu2+(aq)+S2-(aq)为例分析,说明“氧化还原溶解法”的原理是什么?
请以AgOH(s)⇌Ag+(aq)+OH-(aq)滴加氨水时的现象和反应分析,“生成配合物溶解法”的原理是怎样的?
(5)向AgCl(s)⇌Ag+(aq)+Cl-(aq)中加入一定量的NaBr溶液,AgCl的溶解平衡将会如何移动?请以此例分析“沉淀转化溶解法”的原理。
(6)向CaCO3(s)⇌Ca2+(aq)+CO32-(aq)中加入一定量的Na2CO3溶液,平衡将如何移动?加入一定量的CaCl2溶液呢?我们据此可得出的结论是什么?
【回顾反思设问】
请分析以上的影响因素中,哪些能使溶解平衡正向移动?哪些能使溶解平衡逆向移动?
3.关于“溶度积Ksp”的设问
【教学引入设问】
(1)难溶电解质的溶解平衡如何用相应的方程式表示?
请写出AgCl、Mg(OH)2的溶解平衡的方程式。
(2)溶度积Ksp就是一定条件下,难溶电解质的溶解平衡的平衡常数。根据平衡常数的概念及表示方法,请思考AgCl、Mg(OH)2的溶解平衡Ksp的表达式应如何书写?
由以上AgCl、Mg(OH)2Ksp表达式的书写分析,固体纯物质列入难溶电解质Ksp的表达式吗?为什么?
【新课学习设问】
(1)从溶度积Ksp的含义分析:Ksp对应的一定是饱和溶液吗?为什么?
(2)Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-),它的数值只受外界什么条件的影响?
(3)阅读教材第65页表3-5的相关数据,请思考:溶度积的大小反映了物质的什么物理性质?
(4)Ksp(AgCl)、Ksp(AgBr)、Ksp(AgI)在同样的温度下依次减小,说明了什么?对于“在同样条件下Ksp越小,物质越难溶”,应如何理解?
(5)直接应用Ksp的大小判断物质溶解能力的大小,相关物质阴阳离子组成比应满足什么条件?请举例说明。
能否直接应用Ksp(AgCl)与Ksp[Mg(OH)2]的数值,比较AgCl和Mg(OH)2溶解度的大小?应怎样比较二者溶解度的大小?请写出计算过程。
(6)Qc(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-),请说出它与Ksp(AgCl)的相似点与不同点是什么?
(7)根据Ksp与离子积Qc的相对大小,如何判断难溶电解质在给定条件下能否生成沉淀或溶解?
请分析Qc=Ksp、Qc>Ksp、Qc<Ksp分别对应难溶电解质怎样的溶解状况?
【回顾反思设问】
(1)从内因和外因两方面分析:影响溶度积Ksp大小的因素有哪些?
(2)25℃,在体积均为100mL的H2O中,0.1mol/LBaCl2溶液和0.1mol/L Na2SO4溶液中,分别加入BaSO4固体,最多能溶解BaSO4的量由多到少是怎样的排序?请用Ksp(BaSO4)来解释。
4.关于“沉淀的生成”的设问
【教学引入设问】
请以平衡移动分析,若要使沉淀生成,难溶电解质的溶解平衡应向哪个方向移动?
【新课学习设问】
(1)在生产实践中,使沉淀生成的目的是什么?
(2)从CuS(s)⇌Cu2+(aq)+S2-(aq)的平衡移动分析,为什么加入Na2S可使溶液中的Cu2+沉淀?Na2S、H2S为什么常用作沉淀剂?
(3)讨论:如何除去NH4Cl溶液中的杂质FeCl3?请叙述实验操作方法。
(4)如何除去CuCl2溶液中的FeCl2杂质?已知:
【分解设问】
为什么要先将Fe2+氧化为Fe3+?常选择什么物质作氧化剂?选择的依据是什么?
可选用哪些物质调节溶液的pH?选择这些物质的理由是什么?
应调节溶液pH在什么范围?为什么?
为什么通过调节溶液的pH,可使Fe3+沉淀完全,从而除去了CuCl2溶液中的FeCl2杂质?
(5)利用生成沉淀分离或除去某种离子,首先要使生成沉淀的反应能够发生,其次应使沉淀生成的反应进行得越完全越好。
请比较Ksp(CaSO4)与Ksp(BaSO4)的数值,分析除去某溶液中的SO42-,应选择钙盐还是钡盐?为什么?
(6)能否使相应离子全部生成沉淀而除去?请从溶解平衡的角度分析原因。
溶液中c(SO42-)的数值小于多少,即可认为SO42-沉淀完全?若通过加入BaCl2溶液,完全沉淀溶液中的SO42-,BaCl2的量应是怎样的?为什么?请从Ksp(BaSO4)的角度分析。
【回顾反思设问】
若已知Ksp[Fe(OH)3]=a,溶液中c(Fe3+)=0.1mol/L。请问使Fe3+开始沉淀所需溶液的pH如何求算?
使Fe3+沉淀完全所需溶液的pH如何求算?
请分别写出计算过程。
5.关于“沉淀的溶解”的设问
【教学引入设问】
(1)请以CaCO3(s)⇌Ca2+(aq)+CO32-(aq)为例分析:沉淀溶解时,溶解平衡向哪个方向移动?
(2)请回顾“酸溶解法”“氧化还原溶解法”“生成配合物溶解法”的实例及其原理分别是怎样的?
【新课学习设问】
(1)向Mg(OH)2(s)⇌Mg2+(aq)+2OH-(aq)平衡体系中加入适量的蒸馏水,将会有怎样的现象?
加入适量的HCl,现象如何?请写出相应的化学方程式。
(2)向Mg(OH)2(s)⇌Mg2+(aq)+2OH-(aq)平衡体系中加入NH4Cl溶液,有什么现象?
NH4Cl使Mg(OH)2溶解,是NH4+直接与OH-结合,还是NH4+水解所产生的H+与OH-结合,从而使Mg(OH)2溶解平衡正向移动,使之溶解?
怎样用实验的方法证明上述哪种观点正确?
为什么改用CH3COONH4加入Mg(OH)2中,就可以证明上述哪种观点正确?请分析可能的现象及对应的结论。
改用(NH4)2CO3可以吗?请说明理由。
(3)若要使BaSO4溶解,可采用什么方法使之转化为BaCO3,进一步加酸使之溶解?请通过此例理解“沉淀转化溶解法”的原理。
【回顾反思设问】
应用平衡移动原理分析,使沉淀溶解的方法和规律是什么?
6.关于“沉淀的转化”的设问
【教学引入设问】
(1)请分析教材第64页实验3-4的现象,思考为什么AgCl可转化为AgI,AgI可转化为Ag2S?
(2)请分析教材第64页实验3-5的现象,并思考出现相关现象的原因是什么?
【新课学习设问】
(1)所谓“沉淀的转化”,指的是一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质。通常情况下,沉淀转化的规律是怎样的?用Ksp的数值如何分析?
(2)两种难溶电解质的溶解度与沉淀转化的趋势之间存在着怎样的关系?
(3)如何从平衡移动的角度认识和理解“沉淀的转化”?请以AgCl(s)⇌Ag+(aq)+Cl-(aq)平衡体系中加入KI溶液后发生的变化和现象为例分析。
【回顾反思设问】
(1)锅炉水垢中也存在CaSO4,通过化学反应直接除去CaSO4容易实现吗?为什么?
除去锅炉水垢中的CaSO4,我们常先加入Na2CO3溶液,此时发生的沉淀转化是怎样的?在这之后,我们可加入哪类物质达到目的?
(2)若要除去CuS中的ZnS杂质,可采用加入CuSO4溶液的方法,请从溶解平衡的角度分析其原理是怎样的?
(3)请阅读教材第66页“资料”的内容,谈谈氟化物防治龋齿的化学原理是什么?
十三、(教材目录)第四章 电化学基础(第一节 原电池)
1.关于“能量转化”的设问
【教学引入设问】
(1)化学能可以和哪些形式的能量相互转化?
(2)化学反应发生的过程中,质量守恒,同时能量也守恒。对于能量守恒,我们应如何理解?
【新课学习设问】
(1)化学能与热能可以通过化学反应直接转换吗?化学能与电能的相互转换能否直接实现?必须通过什么才能实现?请举例分析说明。
(2)什么是“电化学”?“电化学”主要的研究内容是什么?
(3)从反应产物与电流的关系来区分,电化学反应过程可以分为哪两类?请具体说明。
【回顾反思设问】
发生在原电池与电解池中的反应,哪者是产生电流的反应?哪者是借助电流而发生的反应?
2.关于“原电池概念”的设问
【教学引入设问】
(1)将Zn片放入CuSO4溶液中,有无化学反应发生?若有,请写出相应的化学方程式与离子方程式。
(2)在Zn+Cu2+=Cu+Zn2+反应的过程中,有无“e-”的转移?请分析“e-”转移的方向。在这个过程中形成电流了吗?
(3)若要使Zn+Cu2+=Cu+Zn2+反应过程中“e-”的转移形成电流,可以采用怎样的方法?
【新课学习设问】
(1)将Zn片和Cu片放入同一盛有CuSO4溶液的烧杯中,用导线将Zn和Cu连接,构成原电池。此时,产生的电流为什么会在短时间内衰减?
(2)请观察老师提供的实验装置,结合教材第71页图4-1分析,谈谈经过这样改进的原电池装置的优点有哪些?
(3)请思考:原电池的实质是什么?
(4)原电池是将化学能转化为电能的装置。这里的“化学能”指的是什么?“电能”指的又是什么?
(5)构成原电池时,通常情况下,半电池中的金属电极与相应电解质溶液中的金属阳离子是同一种元素,为什么?
(6)盐桥通常装有含有琼胶的KCl饱和溶液。
在原电池工作的过程中,盐桥中的K+如何移动?Cl-如何移动?为什么会这样移动?能起到什么作用?
构成原电池时,盐桥起到了哪些作用?
【回顾反思设问】
原电池这样的装置,对于氧化还原反应中的电子转移,起到了什么作用?
3.关于“原电池的电池反应”的设问
【教学引入设问】
原电池对应的化学反应需要满足哪些条件?
【新课学习设问】
(1)原电池的电池反应为什么必须是氧化还原反应?
(2)原电池的电池反应,是“自发”进行的氧化还原反应,对于“自发”应如何理解?
从能量的角度分析,原电池的电池反应需满足什么条件?
【回顾反思设问】
通过原电池装置,能否使本来不能发生的氧化还原反应发生?
4.关于“原电池电极”的设问
【教学引入设问】
前面所谈装置中的Zn和Cu,就是原电池的两个电极。请分析,“e-”在这两个电极之间的流动方向是怎样的?
【新课学习设问】
(1)原电池中的两个电极分别称为正极和负极。“e-”流出的一极为负极,“e-”流入的一极为正极。请思考:正负极是由电极自身的性质决定的还是人为规定的?
(2)若原电池的两个电极均为金属,哪者作负极?哪者作正极?与金属在活动性顺序表中位于氢之前还是氢之后有无关系?请举例分析。
(3)通常情况下,较为活泼的金属作负极,相对不活泼的金属或金属氧化物(如Ag2O)作正极。常见的哪种非金属也可以作正极?是因为该非金属具有什么性质?
(4)构成原电池两个电极的材料一定相同吗?请举例分析。若电极材料相同,则在两个电极上发生反应的物质相同吗?为什么?
(5)若单独将Fe放入稀H2SO4中,有无化学反应发生?Fe会发生怎样的变化?
若将Zn和Fe用导线连接放入稀H2SO4中,构成原电池,理论上Fe会发生变化吗?为什么?
将Cu和Fe用导线连接放入稀H2SO4中,构成原电池,Fe会发生变化吗?发生变化的速率会怎样?为什么?
(6)由以上问题思考:与普通情况对比,当某种金属作原电池的正极或负极时,它被腐蚀的速率分别会发生怎样的变化?为什么会有这样的变化?
【回顾反思设问】
请回顾:在原电池工作的过程中,“e-”的流动方向是怎样的?
从氧化还原的角度分析,原电池正极与负极发生的分别是什么反应?我们据此如何判断原电池的正负极?
5.关于“原电池电解质溶液”的设问
【教学引入设问】
将Zn与Cu用导线连接放入CuSO4溶液中,能否构成原电池?放入H2SO4溶液呢?若改为蔗糖溶液,能否构成原电池?为什么?
【新课学习设问】
(1)构成原电池的条件之一是“有电解质溶液”。那么,在原电池工作的过程中,电解质溶液起到了什么作用?
(2)原电池工作时,通常电解质溶液中的阳离子如何移动?阴离子如何移动?为什么会有这样的移动方向?
(3)通常情况下,原电池的电池反应,是哪个电极与电解质溶液中的哪种离子之间的反应?请举例说明。
(4)若通过原电池实现反应2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2,相应的原电池可怎样构成?请画出图示,标明正、负极,并写出正、负极的电极反应式。
(5)在原电池的两个半电池之间,若没有盐桥,不能构成原电池的主要原因是什么?
(6)在构成原电池时,两个电极之间常通过怎样的方式形成闭合回路?形成整个闭合回路时,哪些装置和过程在起作用?
(7)在一个电路中,原电池的作用是什么?我们学习的原电池知识,是指电源外部还是内部的变化?
【回顾反思设问】
请总结:构成原电池的前提条件是什么?
具备前提条件时,构成原电池还需哪些条件?
6.关于“原电池正负极判断方法”的设问
【教学引入设问】
原电池的电池反应,是由哪两部分反应组成的?原电池工作时,哪个电极发生氧化反应?哪个电极发生还原反应?
【新课学习设问】
(1)从氧化还原反应的角度,如何判断原电池的正负极?请结合原电池工作过程中电子(e-)的流动方向分析。
这种判断方法的“入手点”是什么?有“特例”吗?
(2)通常,怎样根据金属活动性判断原电池的正负极?
若两个电极分别为金属Mg和Al,电解质溶液为NaOH,哪种金属作负极?哪种金属作正极?其“特殊性”是什么?
若两个电极分别为Al(Fe)和Cu,电解质溶液为浓HNO3,哪种金属作负极?哪种金属作正极?其“特殊性”是什么?
由以上两例分析,根据金属活动性强弱判断原电池的正负极,应注意什么?
(3)请分别写出以Zn、Cu为电极,电解质溶液为CuSO4或H2SO4时,正、负极的电极反应式。
请结合以上两例分析:通常情况下,原电池工作过程中,负极质量发生怎样的变化?正极的质量通常如何变化?
应用电极质量变化判断原电池的正负极,有特殊的情况吗?请举例说明。
【回顾反思设问】
请总结判断原电池正、负极的方法有哪些?在这些方法中,哪些是“通用”的?哪些应注意“特例”的存在?
7.关于“原电池电极反应式书写”的设问
【教学引入设问】
(1)若已知电极反应式,例如负极:Zn-2e-=Zn2+,正极:Cu2++2e-=Cu,如何书写出原电池的电池反应式?我们可以总结出怎样的方法?
若负极电极反应式为Fe-2e-=Fe2+,正极电极反应式为Ag++e-=Ag,在加合得原电池的电池反应式之前应做怎样的处理?
(2)若已知电池反应式,如何书写原电池的电极反应式?请以2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2为例分析。
(3)请阅读教材第77页的相关内容,初步了解什么是燃料电池。
【新课学习设问】
(1)对于CH4燃料电池,若电解质溶液为KOH,则电池反应式为CH4+2O2=CO2+2H2O是否完全正确?为什么?应如何补充完善?
请由上例分析:书写原电池的电池反应式,电极反应式均应“考虑可能的后续反应”,其含义是什么?
(2)若已知CH4燃料电池,电解质溶液为KOH时,电池反应式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O。请写出该原电池负极和正极的电极反应式分别是怎样的?
请思考下列问题:
书写原电池电极反应式之前,应先了解反应中电子转移的情况,分析的方法是怎样的?
书写原电池的电极反应式,应遵循的两个“守恒”是什么?分别如何体现?
电极反应“电荷守恒”,通常可在式中添加“H+”或“OH-”,什么情况下添加“H+”?什么情况下添加“OH-”?
电极反应“质量守恒”通常用怎样的方法实现?
用怎样的方法可以检查电极反应式是否正确?
(3)氢氧燃料电池的电池反应式为2H2+O2=2H2O。若电解质溶液为H2SO4,该燃料电池正、负极的电极反应式是怎样的?若电解质溶液为KOH呢?
(4)若银锌电池的电池反应式为Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag,电解质溶液为KOH,书写负极的电极反应式时,Zn失去电子后应生成Zn2+还是Zn(OH)2?为什么?
由上例思考:书写原电池电极反应式时,对于生成物的书写形式应如何判断?
请写出上述银锌电池正、负极的电极反应式。
【回顾反思设问】
已知原电池的电池反应式,书写电极反应式时应考虑的问题有哪些?具体的方法和步骤是怎样的?
十四、(教材目录)第四章 电化学基础(第二节 化学电源)
1.关于“化学电源类型”的设问
【教学引入设问】
在日常生活中,你使用过哪些类型的电池?你知道电池在生活和生产实践中的重要应用吗?请举例说明。
【新课学习设问】
(1)你知道的化学电池的类型有哪些?
(2)什么是“一次电池”?一次电池还可以怎样称呼?对于“一次”应如何理解?
(3)常见的哪些电池属于一次电池?
碱性锌锰一次电池,其负极是Zn,正极是MnO2,电解质溶液是KOH。电池反应式为Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2,其正、负极的电极反应式如何书写?请分别写出。
【回顾反思设问】
(1)请阅读教材第74页的相关内容,了解常用怎样的方法判断电池的优劣?怎样的电池通常更适合使用者的需要?
(2)请阅读教材第75页的相关内容,了解碱性锌锰电池的构造。它与普通锌锰电池相比有什么优点?
(3)阅读教材第75页“资料”的内容及第76页表4-1的内容,了解锌银电池、锂电池有哪些优点和重要用途?
2.关于“二次电池”的设问
【教学引入设问】
二次电池还可怎样称呼?对于“二次”应如何理解?
【新课学习设问】
(1)阅读教材第77页的相关内容,了解目前已开发出的新型蓄电池有哪些?
(2)阅读教材第76页的相关内容,了解最常见的二次电池——铅蓄电池的构造是怎样的?其优缺点分别是什么?
(3)二次电池在放电时为原电池,充电时为电解池,这两个过程互为可逆反应吗?为什么?请联系生活中手机的使用思考和分析。
(4)铅蓄电池负极的电极反应式为:Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s),将此式做怎样的改变,即可得充电时阴极的电极反应式?
铅蓄电池正极的电极反应式为:
PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O,将此式做怎样的改变,即可得充电时阳极的电极反应式?
(5)请对以上铅蓄电池电极反应式进行总结:对于二次电池,根据放电时原电池正、负极的电极反应式,书写充电时电解池阴、阳极的电极反应式的方法是怎样的?
【回顾反思设问】
二次电池能否永久使用下去?请查阅资料,了解影响电池使用寿命的因素有哪些?
3.关于“燃料电池”的设问
【教学引入设问】
(1)请回想什么是燃料电池?
(2)燃料电池与“燃料”是什么关系?燃料电池与“燃烧”有关吗?
【新课学习设问】
(1)燃料电池的“燃料”常见的有哪些?请举例说明。
(2)燃料电池在工作时,“燃料”在原电池的哪个电极上反应?为什么?在另一电极上反应的物质通常是什么?
(3)从电池容量的角度比较,燃料电池与一般化学电池有什么不同?在工作过程中,燃料电池的电极起到了什么作用?
(4)燃料电池的能量转化率与普通燃烧过程相比是怎样的?这对于能源有什么重要意义?
(5)燃料电池为什么被称为“绿色”发电站?
(6)熔融盐燃料电池与普通燃料电池相比,电解质有什么特点?书写电极反应式的方法有什么不同?
(7)若某种熔融盐燃料电池的电池反应为2CO+O2=2CO2,电解质为熔融Li2CO3,请写出该原电池正、负极的电极反应式分别是怎样的?
【回顾反思设问】
(1)燃料电池有哪些特点和优点?
(2)请阅读教材第78页的“科学视野”,了解微型燃料电池的优点和重要的应用前景是什么?
(3)废弃电池若处理不当,可能造成怎样的后果?我们应如何正确处理废弃电池?
十五、(教材目录)第四章 电化学基础(第三节 电解池)
1.关于“电解池概念”的设问
【教学引入设问】
(1)请回想原电池是一种怎样的装置?
(2)电解池是将“电能”转化为“化学能”的装置。请问“电能”指的是什么?“化学能”指的是什么?总体来说,电解池起到了什么作用?
【新课学习设问】
以下问题,请以教材第79页图4-8为例分析:
(1)电解池的两个电极分别叫什么?是如何确定的?与确定原电池正负极的方法相同吗?有什么不同之处?
(2)在电解池中,构成阴、阳极的材料相同还是不同?请举例分析。
(3)请分析石墨作阴、阳极,电解CuCl2溶液时的实验现象:阴极生成的红色物质是什么?对应怎样的反应?
阳极生成的气体是什么?对应怎样的反应?
(4)CuCl2溶液在电流的作用下,有无化学反应发生?请写出相应的化学方程式。
(5)请分析电解池工作的过程中,电子(e-)的流动方向是怎样的?从外加电源负极流出的“e-”与回到外加电源正极的“e-”是同一电子吗?它们的数目相等吗?
请从氧化还原反应的角度分析:电解池阴极发生的是什么反应?阳极发生的是什么反应?
(6)电解过程中,溶液中阴、阳离子的移动方向是怎样的?可能发生怎样的变化?
请判断:“电解质溶液导电的过程就是电解的过程”是否正确?为什么?
(7)电解质溶液导电与金属导电的本质区别是什么?
【回顾反思设问】
(1)什么是电离?什么是电解?电离与电解有哪些不同之处?电解与电离有什么联系?
(2)请从“电极的名称及规定”“电极上发生的变化”“能量的转化”这些方面对比分析,说出电解池与原电池有什么不同?
(3)电解池对应的氧化还原反应是自发的吗?与原电池的电池反应有什么共同点?有什么不同点?
2.关于“电解池阴极电极反应”的设问
【教学引入设问】
(1)电解池的电极可分为“惰性电极”和“活泼电极”,请思考其含义是什么?
(2)结合常见金属活动性顺序表分析,哪些金属作电极时为活泼电极?常见的惰性电极有什么?
【新课学习设问】
(1)分析电解池阴极的电极反应,是否需要分析电极材料是“活泼”电极还是“惰性”电极?为什么?
(2)在电解池阴极上放电的是哪类离子?发生的是什么反应?哪种离子优先放电是由什么决定的?
(3)依据“单强离弱”,可以比较常见阳离子氧化性的强弱。对于金属而言,“单强离弱”的具体含义是什么?
(4)结合常见金属活动性顺序表,依据“单强离弱”,判断电解池阴极上阳离子的放电顺序是怎样的?
在这个顺序中,优先放电的阳离子在什么位置?为什么?
(5)在电解池阴极上阳离子的放电顺序中,“H+”有两个位置,为什么?分别在什么位置?这两个位置分别对应怎样的状况?
Fe的常见离子有“Fe2+”和“Fe3+”,它们的放电顺序分别是怎样的?其含义是什么?
(6)请分别写出Cu2+、Ag+、H+、Fe3+在电解池阴极上放电的电极反应式。其中Fe3+得“e-”后,生成Fe2+还是Fe?
【回顾反思设问】
(1)当溶液中的金属阳离子是“K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+”等时,阴极均为H2O电离出的“H+”放电,为什么?
(2)用惰性电极电解BaCl2溶液时,阴极上是“Ba2+”放电,还是“H+”放电?我们可以采用怎样的方法来判断?
3.关于“电解池阳极电极反应”的设问
【教学引入设问】
分析电解池阳极的电极反应,是否需要判断电极材料是“活泼”电极还是“惰性”电极?为什么?
【新课学习设问】
(1)电解池阳极的放电顺序,是由什么性质的强弱决定的?
依据“单强离弱”,可以比较常见阴离子的还原性强弱。对于非金属而言,“单强离弱”的具体含义是什么?
(2)常见的非金属单质氧化性由强到弱的排序为:F2>Cl2>Br2>I2>S,依据“单强离弱”分析,其对应的阴离子还原性强弱的排序是怎样的?请以此为基础,写出电解池阳极的放电顺序。
(3)在电解池阳极的放电顺序中,“含氧酸根”指的是哪些常见的原子团?若为“SO32-”,其放电顺序应在什么位置?我们可依据什么化学反应来确定该位置?请具体分析。
(4)Cl-与OH-的放电顺序在通常情况下是怎样的?为什么?若某溶液中c(OH-)与c(Cl-)相等或c(OH-)>c(Cl-),这二者的放电顺序是怎样的?
(5)请写出阳极上Fe、Cu、Cl-、OH-放电的电极反应式。其中Fe放电后生成Fe2+还是Fe3+?
【回顾反思设问】
(1)请对比O2+2H2O+4e-=4OH-与4OH--4e-=2H2O+O2↑这两个电极反应式,它们可以相互代替吗?为什么?它们分别是原电池与电解池哪个电极上的反应?
(2)请分析4OH--4e-=2H2O+O2↑这个电极反应式,在进行相关计算时,n(O2)与n(e-)是怎样的对应关系?n(OH-)与n(e-)又是怎样的对应关系?
4.关于“电解H2O”的设问
【教学引入设问】
若用惰性电极电解H2O,其阴、阳极的电极反应式如何书写?电解总方程式是怎样的?
纯水中的离子浓度小,这会对电解过程产生怎样的影响?
【新课学习设问】
(1)用惰性电极电解H2SO4溶液,阴极上是哪种离子放电?阳极上是哪种离子放电?请写出电极反应式及总方程式。
(2)用惰性电极电解H2SO4溶液时,在阴极上放电的H+是来自于H2SO4还是来自于H2O?请谈谈分析的过程。
为什么说用惰性电极电解H2SO4溶液的实质是电解H2O?用惰性电极电解HNO3溶液呢?
(3)请分析用惰性电极电解NaOH溶液,阳极上放电的OH-是来自于NaOH还是来自于H2O?其电极反应式、电解总方程式及反应的实质,与用惰性电极电解H2SO4溶液相同吗?
若用惰性电极电解KOH溶液呢?
(4)请分别写出用惰性电极电解Na2SO4、Na2CO3溶液的电极反应式及总方程式,并分析其实质也是电解H2O吗?
(5)请分别分析用惰性电极电解H2SO4、NaOH、Na2SO4、Na2CO3等溶液的过程中,溶液浓度发生了怎样的变化?溶液的pH发生了怎样的变化?采取怎样的方法可以使溶液恢复原状?
(6)请总结实质为“电解H2O”的过程中,溶液pH变化的规律是怎样的?
【回顾反思设问】
若要加快电解H2O的过程,我们可向纯水中加入哪些常见物质?这些物质能起到什么作用?为什么能有这样的作用?
5.关于“电解电解质”的设问
【教学引入设问】
若用惰性电极电解H2SO4、NaOH、Na2SO4、Na2CO3等溶液,其实质是电解H2O。那么,与此相反的情况应是怎样的?能否举例说明?
【新课学习设问】
(1)用惰性电极电解足量的CuCl2溶液,请写出相应的电极反应式及电解总方程式。请分析,在此过程中什么物质参与了电解?什么物质未参与电解?
(2)用惰性电极电解足量的HCl溶液,在阴极上放电的H+是来自于HCl还是来自于H2O?与电解H2SO4时的情况相同吗?为什么?请写出相应的电极反应式及总方程式。
(3)请分析用惰性电极电解足量的CuCl2溶液及HCl溶液的相同点是什么?
在以上的过程中,溶液的浓度发生了怎样的变化?
若要恢复电解质溶液的原状,对于前者应加入CuCl2固体还是CuCl2溶液?对于后者应加入盐酸还是通入HCl气体?为什么?
(4)在用惰性电极电解足量CuCl2溶液的过程中,溶液pH如何改变?请具体分析电解过程中影响溶液pH的因素有哪些?哪种因素起到了决定作用?
(5)用惰性电极电解足量HCl溶液时,溶液pH如何改变?为什么这种情况可忽略阳极生成的Cl2溶于水所产生的影响?
【回顾反思设问】
若用惰性电极电解CuCl2溶液足够长的时间,理论上H2O有无可能被电解?
6.关于“电解H2O和电解质”的设问
【教学引入设问】
若用惰性电极进行电解,什么情况下H2O与电解质都参与电解的过程?请举例说明。
若某电极上是H2O电离的离子放电,则又可以分为几种情况?
【新课学习设问】
(1)分别用惰性电极电解足量的NaCl溶液或BaCl2溶液,其阴、阳极的电极反应式相同吗?请分别写出电极反应式和总方程式。
(2)请分析以上过程中溶液pH如何变化?从H2O的电离平衡分析,pH为什么会有这样的变化?
(3)若要使以上的电解质溶液恢复原状,是加入盐酸还是通入HCl气体?为什么?请结合电解总方程式分析。
(4)用惰性电极电解足量的CuSO4或AgNO3溶液,请分别写出电极反应式和总方程式。从H2O的电离平衡分析,这两个电解的过程有什么共同点?
(5)在上述电解过程中,溶液pH如何改变?为什么?
(6)请结合电解CuSO4溶液的总方程式分析,若要使溶液恢复原状,应该加入的是Cu(OH)2还是CuO?为什么?还可加入哪些常见的物质?若是AgNO3溶液呢?
(7)用惰性电极电解CuSO4溶液,若一段时间后,阴、阳两极均有气体生成,说明电解进行到了何种程度?在这种情况下,若要使电解质溶液恢复原状,应加入CuO还是Cu(OH)2?请说明原因。
【回顾反思设问】
(1)用惰性电极电解时,若H2O与电解质均参与了电极反应,当H2O电离的H+放电,则溶液中哪种离子浓度会不断增大?为什么?反之,当H2O电离的OH-放电呢?
在以上过程中,由H2O电离的n(H+)与n(OH-)相等吗?它们与过程中转移的n(e-)之间有怎样的关系?
(2)用惰性电极电解足量的CuSO4溶液与少量的CuSO4溶液一段时间,其电极反应是否一定完全相同?
7.关于“氯碱工业”的设问
【教学引入设问】
“氯碱工业”的主要生产原料是NaCl。请回想以NaCl为主要原料,通过怎样的方法可制得NaOH、H2和Cl2?请写出相应的电极反应式和总方程式。
【新课学习设问】
(1)“氯碱工业”用到的主要设备为离子交换膜电解槽(阳离子交换膜电解槽),电极为碳钢网和金属钛网,请问哪者为阴极?哪者为阳极?可如何分析?
(2)在生产过程中,电解槽的阳极室和阴极室要隔开,这是为了避免哪些反应的发生?为什么要避免这些反应的发生?
(3)请结合电极反应分析,纯水(加入少量NaOH增强导电性)、精制饱和食盐水,哪者应放入阴极室?哪者应放入阳极室?
(4)饱和食盐水中主要的杂质有泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42-等,在电解前为什么要进行精制?怎样进行精制?
(5)在生产过程中,Na+的移动方向是怎样的?阴极室得到的产品是什么?阳极室得到的产品是什么?
(6)实验室模仿氯碱工业的反应,在盛放食盐水的U型管两端均滴入酚酞试液,则电解时哪个区先变红?
当接通外加电源时,溶液中的OH-移向阳极区。那么,是阳极区先变红吗?为什么?
(7)以Fe为阳极、石墨为阴极电解饱和食盐水,可制得什么物质?请分析相应的电极反应式。
若以制得Fe(OH)2为目的进行电解,则电解质NaCl溶液能否换为NaOH溶液?能否换为Na2CO3、MgCl2或AlCl3溶液?请分别分析原因。
(8)“84”消毒液的有效成分为NaClO。请思考怎样通过电解饱和食盐水的方法自制“84”消毒液?
【回顾反思设问】
请问“氯碱工业”名称的由来是什么?请查阅资料,了解氯碱工业的主要产品NaOH、H2、Cl2在化工生产中的重要用途有哪些?
8.关于“电镀”的设问
【教学引入设问】
自行车铁圈上常镀铬,可以起到什么作用?请说说生活中常见的电镀用品有哪些?电镀的主要目的是什么呢?
【新课学习设问】
(1)给铁制品上镀铜,我们把铁制品称为镀件,铜称为镀层金属。请思考:给铁制品上镀铜的电解池应如何设计?请画出相应装置图。
(2)电镀时,镀层金属应作电解池的哪个电极?镀件应作电解池的哪个电极?电解质溶液需满足什么条件?
镀件为什么应作电解池的阴极?若作阳极会怎样?
(3)写出铁制品镀铜时电解池阴、阳极的电极反应式。分析在电镀的过程中,电解质溶液浓度是否发生了改变?由此可知,溶液的pH等是否会发生改变?
(4)在铁制品上镀铜的过程中,若以横坐标表示反应的时间,纵坐标表示c(Cu2+)或溶液的pH等,则图形有什么特点?
(5)电镀的镀层金属应具有什么性质?常用的镀层金属有哪些?
【回顾反思设问】
请查阅资料,了解为了使电镀的镀层均匀美观,在生产实践中使用的电镀液是怎样的?其主要的原理是什么?为了保护环境,对电镀液应怎样处理?
9.关于“精炼粗铜”的设问
【教学引入设问】
粗铜的主要成分是什么?粗铜中常含的杂质有Zn、Fe、Ni、Ag、Au等。生产实践中“精炼粗铜”的主要目的是什么?
【新课学习设问】
(1)精炼粗铜的电解池中,两个电极分别为粗铜和纯铜。请分析哪者应作阳极?哪者应作阴极?若阴、阳极相反,能达到生产目的吗?
(2)精炼粗铜时,什么性质决定了金属在电解池阳极的放电顺序?阳极的电极反应依次是怎样的?请写出电极反应式。
(3)精炼粗铜时,电解质溶液中应含有什么离子?在精炼的过程中,阴极的电极反应是怎样的?如何获得纯铜?
(4)精炼粗铜时,阳极的主反应是什么?当Cu放电结束时,会出现怎样的情况?为什么?
请分析在精炼粗铜的过程中,电解质溶液中c(Cu2+)有怎样的变化?
(5)精炼粗铜时,金属Ag、Au从哪里获得?Ag、Au参与放电了吗?为什么?
【回顾反思设问】
若粗镍中含有的杂质为Zn、Fe、Cu、Ag、Au,请设计精炼粗镍的电解池,并比较其电极反应与精炼粗铜有什么异同点?
10.关于“电冶金”的设问
【教学引入设问】
(1)请回顾:金属腐蚀的实质是什么?金属冶炼的实质又是什么?请用相应的式子表示金属冶炼的实质。
(2)选择哪种方法进行金属的冶炼,这与相应金属的什么性质密切相关?常用的冶炼金属的方法有哪些?
【新课学习设问】
(1)最强有力的氧化还原手段是什么?Na、Mg、Al、Ca等金属为什么要用电解法冶炼?
(2)请写出冶炼金属Na的电极反应式和总反应方程式。请比较:分别用惰性电极电解熔融NaCl和NaCl的水溶液,电极反应有什么不同?总反应有什么不同?
(3)电解法冶炼金属Mg,使用的原料是MgO还是MgCl2?为什么?请写出相应的电极反应式及总反应方程式。
请思考:用惰性电极分别电解熔融MgCl2与MgCl2的水溶液,其反应结果相同吗?请对比分析两种情况的电极反应与总反应。
(4)冶炼Al为什么不可以用AlCl3作生产原料?请分析电解熔融状态的AlCl3与AlCl3的水溶液分别是怎样的情况?
(5)Al2O3与MgO相似,都属于高熔点物质。在冶炼Al的过程中,为了降低Al2O3的熔点,采取了什么方法?
(6)请写出电解熔融Al2O3冶炼Al的电极反应式及总反应方程式。在生产实践中,阳极还会有什么后续反应?生产过程中因此需要采取什么措施?
【回顾反思设问】
(1)Al和Cu这两种金属,哪种在生活实际中被很早地大量使用?为什么?
(2)请查阅资料,了解金属K的制取方法是怎样的?与金属Na的制取方法相同吗?为什么?
11.关于“电化学小结部分”的设问
【教学引入设问】
请完成教材第82页“思考与交流”的学习内容,分析原电池与电解池的不同之处有哪些?
【新课学习设问】
(1)因为对应的是氧化还原反应,所以关于电解池的计算中“e-”是主线索。请总结在相关计算中,常用到的与“e-”有关的等量关系有哪些?
(2)电解过程中“连续”的电极反应是怎样的?请回顾用惰性电极电解CuSO4溶液,若两极均有气体产生,则阴、阳两极分别发生了怎样的反应?
若用惰性电极电解NaCl水溶液足够长的时间,其阴、阳两极的电极反应是怎样的?电解的总反应发生变化了吗?是怎样的变化?
(3)用惰性电极电解100mLCuSO4溶液,阴、阳两极均产生标准状况下的气体2.24L,求算原溶液中c(Cu2+)为多少?
通过上例计算思考,对于电解时“连续”的电极反应,运用“e-”的等量关系进行计算时,应注意什么?
(4)请举例说明什么是串联电解池?用怎样的方法判断串联电解池的阴、阳极?串联电解池阴、阳极的排列有什么特点?
(5)对于串联电解池,进行计算的“入手点”是什么?串联电解池每个电极上电子转移的物质的量相等吗?由此我们可运用怎样的思路和方法进行相关的计算?
【回顾反思设问】
原电池和电解池,分别对应的氧化还原反应有什么不同?在这两种装置中,哪些电极上发生氧化反应?哪些电极上发生还原反应?
十六、(教材目录)第四章 电化学基础(第四节 金属的电化学腐蚀与防护)
1.关于“金属腐蚀”的设问
【教学引入设问】
请说出生活中金属腐蚀的实例有哪些?
【新课学习设问】
(1)什么是金属腐蚀?其实质是什么?请用式子来表示金属腐蚀的实质。
(2)金属腐蚀会造成怎样的后果?请举例说明。
(3)寻求防止金属腐蚀的方法有什么重要意义?
【回顾反思设问】
铁锈的主要成分是什么?铜绿的主要成分是什么?
2.关于“金属腐蚀类别”的设问
【教学引入设问】
在一定条件下,Fe与Cl2发生了化学反应。在这个过程中,Fe被腐蚀了吗?
【新课学习设问】
(1)什么是金属的化学腐蚀?请举出实例。金属化学腐蚀的速度受温度的影响吗?是怎样的影响?
(2)纯铁容易生锈吗?铁合金在干燥的空气中容易生锈吗?请从原电池构成条件的角度进行分析。
(3)什么是金属的电化学腐蚀?金属的电化学腐蚀与化学腐蚀有什么主要的区别?通常情况下,金属的腐蚀是以哪种为主?
(4)在铁生锈的过程中,若水膜的酸性较强,正极发生的反应是怎样的?若水膜的酸性很弱或呈中性,正极的电极反应又是怎样的?
(5)请分析什么是金属的析氢腐蚀?什么是吸氧腐蚀?它们与电化学腐蚀是怎样的关系?
(6)以铁生锈为例分析,析氢腐蚀与吸氧腐蚀的电极反应有什么共同点?有什么不同点?通常情况下,金属的电化学腐蚀是以哪种为主?
(7)请以铁的吸氧腐蚀为例,分析并书写铁生锈过程中发生的电极反应式、化学反应方程式等。
从铁生锈过程中的反应式2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2可知,铁生锈时空气中的哪些物质参与了反应?
【回顾反思设问】
Mg、Al为什么会有很强的抗腐蚀性能?铁锈覆盖在钢铁表面,为什么不能阻止钢铁腐蚀?
3.关于“金属防护”的设问
【教学引入设问】
由铁生锈过程中的反应式2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2分析,我们隔绝周围环境中的哪些物质,可以防止钢铁生锈?常用什么方法进行隔绝?
【新课学习设问】
(1)利用保护层进行金属防护,常用的保护层有哪些?这种方法起到了什么作用?
(2)生活中常用“不锈钢”汤勺等餐具,请问“不锈钢”名称的由来是什么?它是通过什么方法增强金属的抗腐蚀能力的?
制取“不锈钢”,通常是给普通的钢中加入了什么金属?
(3)若利用原电池原理进行金属的防护,被保护的金属应作原电池的哪个电极?请举例说明。
(4)若利用电解池原理进行金属的防护,被保护的金属应作电解池的哪个电极?请通过实例说明具体的方法。
【回顾反思设问】
(1)牺牲阳极的阴极保护法与外加电流的阴极保护法,分别对应的是电化学的哪种装置?
(2)某金属分别作原电池的正极、负极、电解池的阴极、阳极或处于普通状况时,它被腐蚀的速率由快到慢的排序是怎样的?为什么?
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