【鼎尖教案】高中化学(大纲版)第三册 第三单元 化学反应中的物质变化和能量变化 第四节燃烧热和中和热

第一篇：【鼎尖教案】高中化学(大纲版)第三册 第三单元 化学反应中的物质变化和能量变化 第四节燃烧热和中和热

第二课时

［引言］上节课我们主要介绍了燃烧热的概念、计算及应用，同时了解到化石燃料对当今世界的重要性，本节课我们以我们较熟悉的煤为例，来探讨以煤为燃料的利弊问题，同时认识另一种反应热——中和热。

［板书］第四节

燃烧热和中和热（第二课时）

三、使用化石燃料的利弊 有关煤作燃料的探讨

［师］请大家参考以下论点，并利用你所查阅到的资料，从资源蕴藏、开采和运输、资源综合利用以及环境保护等方面，对煤作燃料的问题提出你的观点。

［投影给出P44有关煤的论点］ ［投影］

讨论：下面列出的是有关煤作燃料利弊问题的一些主要论点，请参考这些论点，并准备有关材料，简要论述你对该问题的看法。

煤是我国储量最多的能源资源，应充分利用该资源为我国的社会主义建设服务。

据有人估计，我国的煤炭储量足够使用几百年。

煤的形成需经过数亿年的时间，用一些就少一些，不可再生。

煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单烧掉太可惜，应该综合利用。

煤是发热量很高的固体燃料，我国煤炭资源相对比较集中，开采成本较低，用煤作燃料合算。

煤作为固体燃料，燃烧反应速率小，热利用效率低，且运输不方便。煤直接燃烧时产生SO2等有毒气体和烟尘，对环境造成严重污染。

可以通过清洁煤技术，如煤的液化和气化，以及实行烟气净化脱硫等，大大减少燃煤对环境造成的污染，提高煤燃烧的热利用率。

煤大量开采时，会造成地面塌陷。

［学生分组讨论，并派代表用简短的语言论述本组的观点］

参考观点： 资源蕴藏方面：煤是我国储量最多的能源资源，应充分利用，但由于煤为不可再生能源，故使用过程中应减少不必要的浪费，并提高其能量利用率，同时应加快开发新能源。

开采和运输方面：我国煤炭资源相对比较集中，开采成本较低，这从我国的大、中、小型煤矿繁多即可说明，且一般的煤矿工人不需要多么高深的技术；但煤在大量开采时，又会造成地面塌陷；在运输方面，很不方便，需要装、卸、运等诸多环节，且开采出来的煤在贮存时便有部分变质，造成资源浪费，同时造成环境污染，这从煤矿周围的空气质量普遍不佳（尤其是粉尘）即可证明，故应大大提高清洁煤技术，使煤通过气化等手段而变得易于运输。

资源综合利用：煤作为固体燃料，燃烧反应速率小，热利用效率低，我们国家的煤，在进行综合利用时的办法主要是煤的干馏和煤的气化、液化，但在此过程中，却有相当多的副产物不能有效利用，如在炼焦过程中产生的焦炉气、煤焦油等，我们都没有很好地进行再加工，结果是既浪费了资源，又污染了环境。因此，积极开展煤的综合利用十分重要。污染环境方面：由于煤中除了主要元素C外，还含有少量的H、S、N、O等元素，煤在直接燃烧时会产生SO2、氮氧化物及烟尘等，严重影响空气质量且易导致酸雨、温室效应等，从而使环境受到严重污染，故通过清洁煤技术（如煤的液化和气化，以及实行烟气净化脱硫等），大大减少燃煤对环境造成的污染，势在必行。提高煤燃烧的热利用率、开发新的能源也是大势所趋。

［议一议］1.城市家用燃料使用气体燃料比使用煤、煤球等固体燃料有什么好处？ 2.推广使用天然气（相对于管道煤气和液化气）为什么是城市燃气的发展方向？

答案：1.首先，因气体易扩散，故气体燃料与空气混合充分，容易发生完全燃烧，与固体燃料相比有较高的能量利用率。

其次，气体燃料便于管道运输、使用方便（易点燃、易熄灭）、无渣无尘、清洁卫生。第三，固体煤中含有硫、氮等杂质，直接燃煤，会产生大量二氧化硫、氮氧化物（NOx）、粉尘，造成大气污染，住宅环境、居室空气的污染则更严重。

2.管道煤气是一种清洁燃料，然而这是相对于住宅、居室环境而言的，从城市大环境看，并没有改善城市大气的污染程度。原因很简单，制造煤气要燃煤，使用煤气没有降低城市的煤炭消耗量，原来一家一户煤球炉的废气仅仅变成由数家煤气厂排放而已。

液化气是发热量最高的优质清洁燃料，但液化气使用不便，且要消耗宝贵的石油资源，天然气则是一种既有管道煤气的方便，又有液化气无毒、发热量高的优点且不易爆的燃料，所以，推广使用天然气是城市燃气产业的发展方向。

［想一想］1.工业上常用把煤块粉碎、液体燃料喷成雾状，而使燃料充分燃烧，这种方法是否适合家用？

2.从能量守恒的角度看，把煤加工成煤气，是否能增加煤的发热量？

［答案：1.不适合2.不能］

［总结］我国目前的主要燃料是煤和石油，它们主要是由碳、氢等元素组成的混合物。煤和石油深加工后，可得到重要的化工原料。目前，我国对煤、石油的深加工能力不足，造成能源的巨大浪费，同时它们中含的硫、氮等元素经燃烧后可产生一些有毒气体，污染环境。因此，为使我国经济持续发展，必须发展合理的能源结构，对化石燃料进行深加工，同时发展新型的能源。

［板书］

四、新能源的开发

［讲解］据专家分析，最有希望的新能源是太阳能、燃料电池、风能和氢能等。这些新能源的特点是资源丰富，且有些可以再生，为再生性能源，在使用时对环境没有污染或很少污染。因此，它们都是很有发展前途的能源，在21世纪的能源中将会占据越来越重要的地位。

［投影展示学生收集来的有代表性的能源资料，亦可放有关能源的录像带（如中央电视台的《科技博览》《科技之光》等栏目的内容）］

1.燃料电池：主要指氢、氧燃料电池。其产生电流的原理为： 负极：H2＋2OH－－2e－2H2O（氧化反应）

－正极：O2＋2H2O＋4e－4OH（还原反应）

总反应式：2H2＋O2===2H2O 即氢气的燃烧反应，但在燃料电池中没有火焰，而是产生电流。除氢气外，甲烷、煤气、天然气都能作为燃料电池的燃料。

燃料电池的优点，首先是能量利用率高，可达70%；其次，可节约大量的金属。然而，要使燃料电池产生平稳的电流并不容易。氢气、氧气必须要有特殊的催化剂才能在电极上发生上述反应，而这类催化剂的研制十分困难，价格昂贵，因此，目前燃料电池仅应用于人造卫星、航天飞机等尖端科技领域。

2.氢能：氢能是一种理想的、极有前途的二次能源。氢能有许多优点：氢的原料是水，资源丰富；氢燃烧时反应速率快，燃烧热值大；氢燃烧的产物是水，不污染环境，是最干净的燃料。另外，氢能的应用范围广，适应性强。

3.太阳能：太阳能是一种取之不尽、用之不竭又无污染的能源。太阳能来自氢聚变成氦的核反应。估计地球表面接受来自太阳的巨大能量每年总共有5×1021 kJ，只要能利用它的 万分之一，就可满足目前世界上所需的能量。对太阳能的收集和利用主要有三种方式：光—热转换，光—电转换和光—化学转换。

4.风能：风能是指空气在流动过程中所产生的能量。它是可以不断再生的能源，也是没有污染的清洁能源。大气运动的能量来源于太阳辐射，由于太阳辐射受地球纬度的影响，所以使风能具有地区差异性。风能较为广泛的利用是将之转化为电能或机械能。

［总结］新型能源除了上述几种外，还有生物能、核能、地热能、潮汐能等。它们的共同特点是资源丰富、可以再生、没有污染或少污染，它们是远有前景，近有实效的能源。我国长期面临能源供不应求的局面，人均能源水平低，同时能源利用率低，单位产品能耗高。所以，必须用节能来缓解供需矛盾，促进经济发展，同时也有利于环境保护。因此节能是我国的一项基本国策。在节能的同时我们也要积极开展各种新型能源的研究和探索。［过渡］以上讨论话题多与燃烧热有关，由于燃烧现象的热量变化比较明显，故易于测量，但也有许多化学反应的热量变化并不明显。如酸、碱中和反应的反应热。那么，是不是它们就无法测量了呢？非也！我们仍然可以通过实验对其进行测量。下面我们要讲的中和热，就与酸、碱的中和反应密切相关。

［板书］

五、中和热

［设问］中和热是否就是酸、碱发生中和反应的反应热呢？

请大家阅读课本有关内容，进行回答。［学生看完课本后回答］

［教师板书］1.在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1 mol H2O，这时的反应热叫做中和热。

［师］在理解中和热的概念时，要注意以下几点：

［讲解并板书］ 研究条件：稀溶液 反应物：酸与碱

生成物及其物质的量：1 mol H2O 放出热量：ΔH<0 单位：kJ/mol ［讲解］在书写物质在溶液中发生化学反应的方程式时，我们常用aq来表示稀溶液，稀溶液是指溶于大量水的离子。

中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。

［投影练习］写出下列反应的热化学方程式： 实验测得：（1）1 L 1 mol/L 稀盐酸跟1 L 1 mol/L NaOH溶液起中和反应放出57.3 kJ热量。

（2）1 L 1 mol/L KOH 溶液中和1 L 1 mol/L HNO3溶液，放出57.3 kJ的热量。

（3）1 L 1 mol/L H2SO4溶液与2 L 1 mol/L NaOH 溶液完全反应，放出114.6 kJ的热量。［学生练习，教师巡视］ ［请一位同学把结果写于黑板］

［学生板书］

（1）NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O(l);ΔH=－57.3 kJ/mol（2）KOH（aq）＋HNO3（aq）===KNO3（aq）＋H2O（l）；ΔH=－57.3 kJ/mol（3）2NaOH（aq）＋H2SO4（aq）===Na2SO4（aq）＋2H2O（l）；ΔH=－114.6 kJ/mol ［设问］第（1）个反应的反应热是多少？中和热是多少？第（2）个反应呢？ ［学生答］反应（1）、（2）的反应热和中和热均为57.3 kJ/mol ［追问］反应（3）的情况又怎样呢？

［学生思考后回答］反应（3）的反应热为114.6 kJ/mol，中和热为57.3 kJ/mol（114.6 kJ/mol2）

［问］为什么它的反应热与中和热不同呢？

［生］因为中和热要求反应生成的H2O为1 mol，而反应（3）生成H2O为2 mol，故其中和热应为反应热的二分之一。

［师］很好！

比较这三个反应的异同，可得出什么结论？ ［学生分组讨论后回答］

结论：不同点：不同酸、碱之间的反应。

相同点：同为强酸、强碱之间的中和反应；它们的中和热相同。

［问］为什么不同的强酸、强碱之间发生中和反应，其中和热的数值相同？ ［答］因为它们反应的实质相同，即均为H与OH结合成H2O的反应。

［师］十分正确！于是，强酸强碱发生中和反应的实质及中和热我们可表示如下： H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）；ΔH=－57.3 kJ/mol ［议一议］若是有弱酸和弱碱参加的中和反应，能用上式表示吗？其中和热的数值还为57.3 kJ/mol吗？若不是，偏大还是偏小？ 答案：不能；中和热的数值不为57.3 kJ/mol，一般偏小（因为弱电解质的电离多为吸热）。［想一想］已知NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）；ΔH=－57.32 kJ/mol。

Ca（OH）2（aq）＋H2SO4（aq）===CaSO4（s）＋2H2O(l);ΔH=－130.20 kJ/mol。导致130.20 kJ/mol≠2×57.32 kJ/mol的因素是。

分析：本题考查学生对中和热实质的理解。CaSO4沉淀（不是以离子形式存在于大量水中）有热效应，HSO4不是强酸，Ca（OH）2不是强碱，即不是独立的H和OH。

解答：因为生成CaSO4沉淀有热效应；又HSO4不是强酸，中和过程中电离有热效应；Ca（OH）2不是强碱，中和过程中电离为Ca2＋和OH－时也有热效应。

［讲解］由于中和热是以生成1 mol H2O 所放出的热量来定义的，故在书写它们的热化学方程式时，应以生成1 mol H2O（l）为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：上述反应式（3）可写为

［板书］NaOH（aq）＋

12＋

－

＋

－

H2SO4（aq）===

12Na2SO4（aq）＋H2O(l)；ΔH=－57.3 kJ/mol ［师］即表示中和热的化学反应方程式中也可以出现分数。

［过渡］我们知道，中和热和燃烧热都是反应热中的一种。那么，它们之间有什么异同呢？

［板书］2.中和热和燃烧热的比较。

［师］请大家分组讨论，得出结果。［学生讨论］

［教师把学生的讨论结果进行投影归纳］ ［投影］中和热与燃烧热的比较。

［小结］本节课我们主要对化石燃料中煤的利弊进行了研讨，并重点学习了中和热的知识，同时认识了几种新能源。

［布置作业］习题

四 复习题：

二、6 ［板书设计］

第四节

燃烧热和中和热（第二课时）

三、使用化石燃料的利弊 有关煤作燃料的探讨

四、新能源的开发

五、中和热

1.在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1 mol H2O，这时的反应热叫做中和热。研究条件：稀溶液 反应物：酸与碱

生成物及其物质的量：1 mol H2O 放出热量：ΔH<0 单位：kJ/mol（1）NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）；ΔH=－57.3 kJ/mol（2）KOH（aq）＋HNO3（aq）===KNO3（aq）＋H2O（l）；ΔH=－57.3 kJ/mol（3）2NaOH（aq）＋H2SO4（aq）===Na2SO4（aq）＋2H2O（l）；ΔH=－114.6 kJ/mol NaOH（aq）＋12H2SO4（aq）===

12Na2SO4（aq）＋H2O(l);ΔH=－57.3 kJ/mol H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O(l);ΔH=－57.3 kJ/mol 2.中和热和燃烧热的比较 ●教学说明

本节教材是反应热和热化学方程式的继续和拓宽。教学中，除了对燃烧热和中和热的概念及燃烧热的计算作为重点教学内容外，还重点培养了学生综合分析问题的能力。本节课设计时，以学生比较熟悉的管道煤气和煤为话题，展开讨论，这样，既可调动学生思维的积极性，又可培养学生理论联系实际的能力，还可提高学生的学习兴趣。当他们在进行对比讨论和学习时，还可提高他们的经济效益观念。

另外，本节课在进行教学设计和作业设计时，还充分注意了对学生探究能力的培养，意在培养学生学习的自主性。

在教学内容顺序上，特意把“使用化石燃料的利弊及新能源的开发”提在了“中和热”的前面进行讲授，这主要是为了和前面所学燃烧热更好地衔接，同时突出燃料与能源的关系，且中和热的内容调到后面讲，可使学生对“中和热的测定”的实验原理能更好地理解。

另外，教师也可结合课后的备课资料组织学生对有关燃料和能源的问题进行讨论和辩论。

●综合能力训练题

1.已知气态乙炔的燃烧反应为：C2H2（g）＋

52O2（g）； 2CO2（g）＋H2O（g）ΔH=－1257 kJ·mol－1，试求乙炔在理论量的空气中燃烧时的火焰最高温度。

已知CO2（g）、H2O（g）、N2（g）的平均摩尔热容cm分别为54.36 J/(K·mol),43.57 J/(K·mol),33.40 J/(K·mol)。

解析：设参加反应的C2H2为1 mol，需要的理论量O2为2.5 mol，按空气中O2和N2的体积比为1∶4计算所需理论量空气为12.5 mol，完全燃烧后气体的组成为2 mol CO2、1 mol H2O及10 mol N2，假定反应释放的能量全部用来使反应后的气体从25℃升高到T，则温度T 便是火焰的最高温度。

答案：根据能量关系，设乙炔物质的量为1 mol，则有：

－1257×103 J=［2 mol·cm(CO2)＋1 mol·cm(H2O)＋10 mol·cm(N2)］·ΔT

即－1257×103 J=［2 mol×54.36 J/(K·mol)＋1 mol×43.57 J/(K·mol)＋10 mol×33.40 J/(K·mol)］×(298.3 K－T)T=2883 K或T=2610℃

2.某液化石油气由相差1个碳原子的A、B两种烷烃组成。使m g此液化气在过量O2中燃烧的产物通过盛有无水CaCl2的干燥管，干燥管增重了4.608 g，再使之通过100 mL 3.04 mol/L的NaOH溶液，然后将反应液低温蒸干，可得19.026 g白色固体。

（1）此白色固体是什么物质？其物质的量是多少？（2）A、B各为何种物质？其质量分数各为多少？（3）已知：

CH4（g）＋2O2(g)CO2（g）＋2H2O(g);ΔrH0m =－846 kJ/mol 2C2H6（g）＋7O2(g)4CO2（g）＋6H2O(g);ΔrH0m =－3306 kJ/mol C3H8（g）＋5O2(g)3CO2（g）＋4H2O(g);ΔrH0m =－2200 kJ/mol 2C4H10（g）＋13O2(g)8CO2（g）＋10H2O(g);ΔrH0m =－5800 kJ/mol C5H12（l）＋8O2(g)5CO2（g）＋6H2O(g);ΔrH0m =－3059 kJ/mol 注：ΔrH0m为标准条件下，燃料燃烧释放出的热量。

点燃点燃点燃点燃点燃

现有质量为500 g、容积为4 L的铝壶，其中盛满20℃的水，1 atm下需燃烧135 g此液化气才能将水烧开，燃料的利用率多大？

（4）这种程度的利用率说明了什么问题？根据你学到的知识谈谈工业生产和日常生活中可采取哪些措施提高燃料的利用率？

解析：（1）由题意可知，白色固体为烷烃燃烧生成的CO2与NaOH反应的产物（其中NaOH有可能过量）故有以下几种可能①NaOH、Na2CO

3②Na2CO3

③Na2CO3、NaHCO3④NaHCO3

n（NaOH）=0.1 L×3.04 mol/L=0.304 mol 若与CO2反应后产物只有Na2CO3，则所得固体质量应为：

12×0.304×106=16.112 g<19.026 g 若与CO2反应后产物只有NaHCO3，则所得白色固体的质量应为：

0.304×84=25.536 g>19.026 g 由此可知，白色固体应为Na2CO3和NaHCO3的混合物。设其中含Na2CO3 x mol NaHCO3 y mol 则有2xy0.304106x84y19.026

解之：x=0.105 mol y=0.094 mol（2）由液化气的成分可知，A、B应为C3H8和C4H10 液化气燃烧生成H2O的物质的量为： n(H2O)=4.608 g18 gmol1=0.256 mol n(H)=2×0.256 mol=0.512 mol n(C)=0.105 mol＋0.094 mol=0.199 mol 液化气的质量m=0.199×12＋0.512×1=2.9 g 设m g液化气中含C3H8 a mol C4H10 b mol 则3a4b0.1998a10b0.512

a=0.029 b=0.028

液化气中含C3H8的质量分数为：

0.029442.9×100%=44% 含C4H10：1－44%=56%（3）135 g液化气燃烧放出热量为：

C3H8

~ 2200 kJ/mol

2C4H10

~ 5800 kJ/mol 44

2200

2×56

5800 135×44%

Q1

135×56%

Q2 Q1=2970 kJ Q2=3915 kJ Q=Q1＋Q2=2970 kJ＋3915 kJ=6885 kJ 4 L水烧开共吸热：

4000×4.18×(100－20)=1337.6 kJ

500 g 的铝壶共吸热： 500×0.88×(100－20)=35.2 kJ 注：0.88 J/g·℃为铝的比热 燃料利用率：1337.635.26885×100%≈20%(4)此液化灶燃料的利用率较低，能量损失较大。

建议：要在农村改革低效炉灶，推广使用节能炉灶，将散发的热量用于加热水等；在城市要实行热电并供（如火力发电站）等；在生产中要利用科学技术改良热机性能，充分利用气体带走的内能（如热电并供、高温气体的循环使用——热交换等），合理开发常规能源（煤、石油、天然气等），大力开发新能源（核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等）

3.内燃机是将化学能转化为机械能的装置。根据燃料的不同可分为汽油机和柴油机等类型。汽油机和柴油机的工作原理均为利用燃料燃烧产生大量的气体和热能，推动活塞进行往复运动。汽油机和柴油机工作原理的区别在于压缩的工作物质和点火方式的不同：汽油机是将汽油雾化后和空气混合利用活塞下行吸入汽缸，然后活塞上行进行压缩，到一定体积（活塞几乎上行到顶端）后采用火花塞（俗称火嘴，一种采用高压放电产生火花的装置）打火，从而点燃混合气体使之体积剧烈膨胀推动活塞下行，当活塞下行到底部时，活门打开并利用二次上行的压力排出气体，完成一个循环过程；而柴油机则是吸入空气进行压缩，到一定程度产生高温高压后喷入雾化的柴油，由于此时压缩空气的温度已经超过了柴油的燃点，柴油立即燃烧推动活塞上行。柴油机的压缩比远高于汽油机（这也是柴油机效率高于汽油机的原因之一）。根据上述信息回答下列问题：

（1）内燃机推动活塞往复的直线运动可通过连杆和

转化为圆周运动，从而驱动车辆和其他机械进行运转。

（2）某195柴油机的压缩比为1∶20，已知室温27℃,大气压强1.01×105Ｐa。测得压缩到最大限度时，气缸内压强为3.03×106Ｐa，此时混合气体的温度是。

（3）检测发动机尾气发现，汽油机尾气中氮的氧化物（以NOx表示）含量远高于柴油机尾气，请解释原因，并写出相关的化学方程式。

（4）由石油分馏而得到的汽油称直馏汽油，裂化而得到的汽油称裂化汽油。单从使用效果看，汽油机一般使用何种汽油为宜，为什么？

（5）若汽油机使用的汽油（辛烷C8H18）在气缸内完全燃烧，则空气质量与辛烷质量之比x值为

；若空气质量与辛烷质量之比大于x值，则尾气中有害气体含量较多的是

；若空气质量与辛烷质量之比小于x值，则尾气中有害气体含量较多的是。

（6）为减少汽车对城市大气的污染，1998年6月我国成功地开发了以新燃料作能源的“绿色汽车”，这种汽车可避免有毒的有机铅、苯和苯的同系物以及多环芳烃的排放，保护环境。这种“绿色汽车”的燃料是。

A.甲醇

B.汽油

C.柴油

D.重油

（7）汽车尾气其实很多，除上述NOx有毒气体外，还有燃料未完全燃烧的还原性气体，以及SO2气体等，也能给城市的空气造成污染。目前治理的方法是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”（用铂、钯合金作催化剂），使上述气体反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使燃料充分燃烧及SO2的转化。但“催化转换器”能在一定程度上提高空气的酸度。请问这是为什么？写出相应的化学反应方程式，并请你想出至少两种控制城市空气污染源的方法。

（8）某日，一少女驾驶摩托车上街购物，不幸遭遇飞贼抢劫，开走了她的摩托车。此时少女迅速从口袋里拿出一小物件，对着已逃出几十米开外的摩托车一按按钮，只见远处疾

驰的摩托车立即熄火停车。你认为这种“遥控停车装置”最可能的原理是什么？（请用最简洁的文字回答，不超过20字）

（9）你站在离路口几十米的地方观察红绿灯下等候通行的两辆外形完全相同的大卡车，如何判断哪一辆是采用的柴油机？简单说明判断依据。（答案不超过60字）

（10）柴油平均含碳约85%，含氢约14%。前几年的报刊杂志上报道了“中国的第五大发明”：把25%的柴油和75%的水混合，加少量“膨化剂”，就可以变成柴油，称之为“膨化柴油”，简称“水变油”。据说，它和天然的柴油有相同的热值。此“发明”得到了包括我国某名牌大学校长在内的若干位教授专家的肯定，并通过了“鉴定”；但同时被中科院何祚庥院士等一大批教授、专家所否定。问：“水变油”是否可能？请你设计一个实验思路（不必详述实验操作过程），证明水能否变成油？

（11）展望21世纪，人类最理想的燃料是什么？为什么？目前存在的主要问题是什么？ 解析：（1）据初中物理中的机械原理知：内燃机的活塞运动是通过连杆和曲轴转换为圆周运动，从而驱动汽车。

（2）由气态方程pV=nRT知：

p1V1T1p2V2T2，带入数据得T=627℃

（3）因汽油机的点火方式为电火花点火，空气中的氮气和氧气化合：N2＋O22NO；2NO＋O2===2NO2;2NO2===N2O4。

（4）因裂化汽油中含大量的不饱和烃，活性高，易被氧化，不稳定，故过去汽油机一般使用直馏汽油。

（5）汽油燃烧较复杂，可写为：

2C8H18＋17O216CO＋18H2O（不完全燃烧）2C8H18＋25O216CO＋18H2O（完全燃烧）

由此方程式，很容易计算，x=14.7；当空气质量与辛烷质量之比大于x，则尾气中有害气体含量较多为NOx或NO和NO2；反之，则为CO。

（6）因汽油、柴油和重油这些从石油中提取的矿物燃料燃烧后对环境会造成污染，故选用A。

（7）本题涉及环保问题，由信息可知：2CO＋2NO2CO2＋N2；2SO2＋O2 2SO3；SO3＋H2O===H2SO4，故空气酸度提高。要控制城市污染源，必须控制矿物燃料的用量，如使用电动车、开发和使用氢能源等。

（8）根据燃烧三要素，欲使摩托车熄火，可从三个角度考虑：一是停止供油；二是停止供空气；三是不点火。前两种角度涉及油路或气体通道的机械控制，遥控技术复杂，可靠性差，惟有通过断开火花塞供电电源使之不能点火的方法最简便易行。因此可答为：利用遥控器控制火花塞电源，使之断开即可停车。

（9）由于距离较远，不能通过闻气味、听声音等方法区别。可根据柴油比汽油的碳原子多，含碳量高，燃烧时冒黑烟来区别。因此可答为：观察汽车的排气管，若由停车怠速状态加油起步时冒黑烟的是柴油机。这是因为柴油中的烃分子比汽油大，突然加油时燃烧不充分所致。

（10）本题意在揭露伪科学。由于水的组成是11%的氢和89%的氧，柴油平均为14%催化剂催化剂电火花

的氢和85%的碳，水要变成柴油，则水中的氧元素必须定量的分别变成氢、碳两种元素，例如：OC＋4H，3O4C。这些涉及原子核的碎裂与重组，需要极高的能量（类似于原子弹爆炸的变化），少量的“膨化剂”难以提供如此高的能量，因此“水变油”难成事实。鉴定的方法是在防伪的条件下，对现场配制的“膨化柴油”与柴油同时进行化学分析，看看彼此的元素组成是否相同或相近似，以说明氧是否变成了碳和氢；也可进行同位素分析，如果氧变成氢和碳，则其同位素含量一定不同于柴油中的氢和碳。

（11）由于氢气的燃烧值大，且燃烧后生成水，无污染，故是人类的理想燃料。目前存在的问题是：水具有很高的热稳定性，即使加热到2000 K也只有0.588%的水分解成氢气和氧气，必须寻找一种方法，使水在常温下分解。

第二篇：【鼎尖教案】高中化学(大纲版)第三册 第三单元 化学反应中的物质变化和能量变化 第一节重要的氧化剂和

第三单元

化学反应中的物质变化和能量变化

第一节

重要的氧化剂和还原剂

●教学目标

1.使学生了解氧化剂和还原剂是性质相反的一对物质。2.使学生掌握重要氧化剂和还原剂的常见反应。3.培养学生综合应用所学知识的能力。4.培养学生分析、解决问题的能力。

5.对学生进行矛盾的对立、统一等辩证唯物主义观点教育。●教学重点

物质作氧化剂还是还原剂与元素化合价的关系，重要氧化剂和还原剂的常见反应。●教学难点

重要氧化剂和还原剂的常见反应。●教学方法

复习、讨论、实验、探究、归纳、练习等。●教具准备 投影仪、胶片

试管、胶头滴管、滤纸、药匙

氯水、溴水、NaBr溶液、KI溶液、稀硫酸、浓硫酸、浓硝酸、稀HNO3、Fe粉、KSCN溶液、FeCl3溶液、品红试剂。

●课时安排 共两课时

第一课时：重要的氧化剂和还原剂。

第二课时：重要氧化剂和还原剂的常见反应。●教学过程

第一课时

［引言］前面我们已经学习了很多与化学反应有关的知识。知道化学反应的本质是反应物分子旧化学键的断裂和生成物分子新化学键的形成，在该过程中，原子进行重新组合，同时还伴随着能量的变化。如：金属钠和氯气在一定条件下的反应我们可表示如下：

［投影］氯气与金属钠在一定条件下反应的物质变化和能量变化示意图

能量1：拆开钠原子与钠原子之间的作用力（金属键）所需能量。能量2：拆开氯原子与氯原子之间的作用力（共价键）所需能量。

能量3：氯原子与钠原子通过静电作用（离子键）形成氯化钠所释放出的能量。［讲解］科学实验和人类的生活经验告诉我们，化学反应中的物质变化和能量变化是紧密地联系在一起的。研究化学反应中的物质变化和能量变化具有重要意义，它不仅可以为人类提供各种性能的产品，而且可以为人类提供巨大的能量，改善人类的生活，推动人类社会的进步。

本单元我们就来学习化学反应中的物质变化和能量变化。［板书］第三单元

化学反应中的物质变化和能量变化

［过渡］根据化学反应中物质变化的特征，我们可把化学反应分为若干种不同的类型，其中，氧化还原反应是我们接触得最多的一类反应，它的反应物——氧化剂和还原剂便是我们本节课所要学习的重点内容。

［板书］第一节

重要的氧化剂和还原剂

一、重要的氧化剂和还原剂

［设问］在高一伊始，我们就比较系统地学习了氧化还原反应，那么，氧化还原反应的实质是什么？其表现特征又是什么呢？

［学生回答］氧化还原反应的本质是电子的得失（或电子对的偏移），其表观特征是反应前后有元素化合价发生变化。

［师］很好！下面我们就从化合价的角度来分析以下反应中各物质所发生的变化，并标出电子转移的方向和数目。同时指出氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。

［板书］Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu ［请一位同学在黑板上用双线桥标出，教师巡视］ ［学生板书］

［讲述］由以上分析我们可以看出，氧化剂是指在反应中得到电子（或电子对偏向）的物质，也就是反应后所含元素化合价降低的物质。氧化剂具有氧化性，反应时本身被还原，其生成物为还原产物。

还原剂是指在反应中失去电子（或电子对偏离）的物质，也就是反应后所含元素化合价升高的物质。还原剂具有还原性，反应时本身被氧化，其生成物为氧化产物。

氧化剂和还原剂是性质相反的物质，它们作为反应物共同参加氧化还原反应。在反应中，还原剂把电子转移给氧化剂，即还原剂是电子的给予体，氧化剂是电子的接受体。

综上所述，氧化剂和还原剂在化学反应中的变化可简单表示如下： ［投影并讲解］氧化剂和还原剂是性质相反的物质。

失去电子（或电子对偏离）

得到电子（或电子对偏向）

所含元素的化合价升高

所含元素的化合价降低

具有还原性

具有氧化性

本身被氧化

本身被还原 ［说明：亦可只板书出左半边，右边让学生填写］ ［师］为了更清楚地表示出还原剂和氧化剂在氧化还原反应中得失电子的特征，我们可以用单线桥来表示氧化还原反应中电子的转移情况，如：

［讲解］其中，单线桥表示还原剂Fe把电子转移给氧化剂CuSO4。请注意单线桥的方向。

［过渡］其实，物质在反应中是作为氧化剂还是作为还原剂，主要决定于元素的化合价。下面，我们以硫元素的化合价为例来进行分析。

［问］硫元素有哪些常见的化合价？ ［学生回答，教师板书］

2S

S

S

S

046［问］以上不同价态的硫元素，在发生氧化还原反应时，其化合价的变化有何倾向？它们各表现出什么性质？举例说明。

［学生分组讨论后，由各组代表回答］

［答案］S处于硫元素的最低化合价，在氧化还原反应中，化合价只能升高（失电子），

2点燃6表现还原性，如2H2S＋3O22SO2＋2H2O；S处于硫元素的最高化合价，在氧化还原反

0应中，化合价只能降低，表现氧化性，如Cu＋2H2SO4（浓）CuSO4＋SO2↑＋2H2O；S、4S位于硫元素的中间价态，其在氧化还原反应中，随反应条件的不同，既可得电子，又可

点燃失电子，故既能表示出氧化性，又能表现出还原性，如H2＋SH2S、S＋O2SO2、2H2S＋SO2===S＋2H2O、2SO2＋O22SO3或SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl等。

［师］大家回答得很好，于是，我们有以下结论得出：

［板书］

［投影练习1］在S、Fe、Fe、Mg、S、I、H中，只有氧化性的是

；只有还原性的是

；既有氧化性又有还原性的是。

解析：从元素价态上看，具有最高正价的元素只有氧化性（氧化性不一定很强）；具有最低价态的元素只有还原性；具有中间价态的元素既有氧化性又有还原性。

＋＋＋－－＋答案：Fe3、Mg2、H

S2、I

Fe2、S ［过渡］既然物质在反应中是作为氧化剂还是作为还原剂，主要决定于元素的化合价。那么，我们能否根据物质所含元素的化合价并结合已学知识来总结出中学化学中重要的氧化剂和还原剂呢？

请大家根据以下提示，分组总结和归纳，并派出代表回答结果。［学生讨论，教师板书］

［板书］重要的氧化剂和还原剂 2－

2＋

3＋

2＋

－

＋

说明：学生答出的结果应是多种多样，教师可根据回答结果的重复次数和学生一起选出典型范例并进行讲解和板书。

［板书］

［总结］由以上分析可知，作为氧化剂的物质，一般是活泼的非金属单质和元素处于高化合价时的氧化物、酸、盐等；而作为还原剂的物质，主要是活泼的金属单质和元素处于低化合价时的氧化物、酸、盐等，另外还有某些非金属单质如C、H2等。

［比一比，赛一赛］请大家举例说明以上各物质的性质，看谁举的例子最有代表性，且能对大家平时学习中容易忽视的问题起到提醒的作用。

［以上活动分小组（4~6人）进行，可每一栏物质对应一个小组，时间长短，可视具体情况而定］

［以下氧化还原反应是学生较易忽略的内容］ 1.2Fe＋3Br2===2FeBr3

高温2.C＋CO22CO 高温3.3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 点燃4.2Mg＋CO22MgO＋C 高温5.2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe 6.SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr 7.2H2SO3＋O2===2H2SO4(酸雨形成)8.2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋I2＋2KCl ［投影练习2］已知反应：

2CH3CH2CHF2＋Xe XeF4＋2CH3—CH== CH2下列有关说法正确的是

A.该反应不属于氧化还原反应 B.XeF4既是氧化剂又是还原剂 C.反应中电子由Xe转移到C D.氧化剂与还原剂的物质的量比为1∶2 解析：化合物间反应有单质生成的一定是氧化还原反应，而F在化合物中的化合价只有－1价，因此XeF4中Xe为＋4价，由此可确定XeF4为氧化剂，丙烯为还原剂，因为Xe的化合价降低了，所以电子应该从C转移到Xe。综上所述，正确答案为D项。

［投影练习3］利用化合价变化分析下列反应是不是氧化还原反应。若是氧化还原反应，标出电子转移的方向和数目，指出氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。

（1）氯酸钾跟盐酸反应（KClO3＋6HCl===KCl＋3Cl2↑＋3H2O）（2）溴化碘与水反应（IBr＋H2O===HIO＋HBr）

氧化剂KClO

3还原剂HCl Cl2既是氧化产物又是还原产物 另电子转移也可如下表示：

（2）IBrH2OHIOHBr

由于化合价不变，故该反应不是氧化还原反应 ［小结］本节课我们认识了氧化剂和还原剂在化学反应中发生的变化及其与化合价的关系，同时归纳出了一些重要的氧化剂和还原剂，希望大家在以后的学习中能从化合价的角度出发来分析它们在发生化学反应时的变化规律。

［布置作业］

习题

一、1,2 三 ［板书设计］

第三单元

化学反应中的物质变化和能量变化

第一节

重要的氧化剂和还原剂

一、重要的氧化剂和还原剂 111

第三篇：【鼎尖教案】高中化学(大纲版)第三册 第三单元 化学反应中的物质变化和能量变化 第一节重要的氧化剂和

●备课资料

一、判断物质氧化性、还原性的强弱常用的几种方法 1.根据氧化还原反应判断 在氧化还原反应中：

氧化剂的氧化性>氧化产物的氧化性。还原剂的还原性>还原产物的还原性。2.根据元素在元素周期表中的位置判断

（1）元素在周期表中，越是位于左下方，其单质的还原性越强，其相应的阳离子的氧化性越弱；

（2）元素在周期表中，越是位于右上方，其单质的氧化性越强，其相应的简单阴离子的还原性越弱。

3.根据金属活动顺序表判断

4.根据化合价的高低判断

（1）同元素中，化合价越高，其氧化性越强，元素的最高价态只有氧化性；（2）同元素中，化合价越低，其还原性越强，元素的最低价态只有还原性； 有时物质的稳定性也是一个重要的因素，它将会导致与上述规律相反的结论。如HClO的氧化性大于HClO4，就是因为HClO的稳定性比HClO4差。

5.根据电极反应判断

（1）原电池的两个电极，负极的还原性大于正极；

（2）在由惰性电极构成的电解池中，在阳极优先放电的阴离子的还原性强；在阴极优先放电的阳离子的氧化性强。

6.根据反应发生的难易程度判断

几种不同的物质与同一种物质反应，一般来说，越易进行的，其氧化性或还原性越强。如铜分别与浓、稀硝酸反应，浓硝酸反应较易、较激烈，则浓硝酸的氧化性比稀硝酸强。再如，常温时KMnO4与浓盐酸反应放出Cl2，而MnO2则需要加热才与浓盐酸反应放出Cl2，可推知氧化性：KMnO4>MnO2

二、外界条件对氧化还原反应的影响 1.反应物浓度对氧化还原反应的影响

浓度大时氧化剂氧化性强，还原剂的还原性也强，如MnO2与浓盐酸反应才能生成Cl2，与稀盐酸不反应。

再如：Cu与浓H2SO4能发生氧化还原反应，而Cu跟稀H2SO4不反应。2.反应体系酸碱性的影响：

一般酸性条件下，含氧酸盐的氧化性比在碱性和中性环境中强。如2KMnO4＋16HCl===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O KMnO4＋NaCl（水溶液）≠

NO3在酸性溶液中有强氧化性（实际是 HNO3的强氧化性），而中性和碱性溶液中NO3几乎没有氧化性，如：NO3、I－、Na＋、K＋可大量共存，但NO3、I－、Na＋、H＋则不能大量共存（HNO3将I－氧化为I2）。

另外：SO3、S2－可在中性和碱性溶液中大量共存，不能发生氧化还原反应，但当向溶液中加入稀H2SO4后，很快产生淡黄色沉淀，即H2SO3＋2H2S===2S↓＋3H2O。3.温度对氧化还原反应的影响：

温度愈高，则氧化剂的氧化性愈强；还原剂的还原性也愈强。因此许多氧化还原反应的发生条件，需要加热，因这样可以增强反应物的氧化性与还原性。如CuO与H2反应需加热，因温度高时，CuO的氧化性增强，H2的还原性增强，容易反应，另外升高温度可以加快化学反应速度。又如CO、C还原某些金属氧化物均需加热，道理亦如此。

三、氧化还原反应的变化规律

四、金属活动性顺序表及其应用 1.金属活动性顺序表的由来

最初，金属活动性顺序是由俄国学者贝托夫确定的。他研究了金属单质与水、酸及盐溶液进行置换反应的速度，发表了《对某一元素为另一元素所置换的研究》论文，总结出金属活动性顺序为：

K Na Ca Mg Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au。在这个顺序里，Na在Ca的前面，这是因为Na与水反应比Ca与水反应的速度快得多。

后来，随着电极电位的研究，发现钙的标准电极电位（E°）的值比钠更小。所以现在的金属活动性顺序表是根据标准电极电位值由小到大的顺序排列的。

标准电极电位是指在25℃的标准态下（离子浓度为1摩尔/升，气体的分压为1标准大气压）纯金属与其盐的溶液组成的电极和标准氢电极（在铂黑上吸附氢，氢的分压为1标准大气压，［H＋］=1摩尔/升）组成原电池，且指定标准氢电极的电位为0.0000伏特，所测定的电极电位。比氢活泼的金属的标准电极电位是负值，反之是正值。标准电极电位值越小，金属原子越易失去电子变成金属离子，而金属离子越难得到电子变成金属原子，反之亦然。按照金属在水溶液中形成低价稳定的简单离子的标准电极电位由小到大的次序排列成的金属活动性顺序为：

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au

该顺序只能说明金属进行置换反应倾向的大小，而不能说明其反应速度的快慢。2.金属活动性顺序表的应用（1）判断金属活动性的强弱 在中学化学中，金属活动性是指金属在水溶液中的置换能力。金属在溶液中发生置换反应是一个复杂的过程，既包括金属原子脱离晶体表面变为气态原子，气态原子变为气态阳离子，气态阳离子再变为水合离子的过程；又包括被置换的金属由水合离子变为气态离子，气态离子得电子变为气态原子，气态原子沉积变为金属的过程。金属的电极电位就是综合考虑上述各种因素并用以表示金属活动性强弱的物理量。

在金属活动性顺序表中，越在前面的金属，其原子在水溶液中越易失去电子，还原性越强，其离子越难得到电子，氧化性越弱。从K→Au，金属活动性递减，即K是最强的还原剂，而Au是最强的氧化剂。

应当注意金属活动性与金属性的区别。金属性是包括元素的物理性质和化学性质在内的总概念，它重点是指某元素的原子失电子的难易程度。因此它可从电离能大小反映出来。一般地说，电离能越大，金属性越弱。

（2）判断金属与氧的反应规律

通常是越活泼的金属越易与氧起反应，生成的氧化物越稳定。例如，K、Ca、Na在室温下就极易与氧气反应，所以保存在煤油里；Al粉在空气中遇火花会燃烧或爆炸；Cu在空气中加热就生成 CuO；而Ag、Au即使在空气中加热也不会有氧化物生成。几种氧化物的稳定性是：

Na2O>MgO>Al2O3>ZnO>Fe2O3>CuO>HgO（3）判断金属跟水、非氧化性酸及盐溶液间的置换反应规律

①金属跟水的反应

a.最活泼的金属K、Ca、Na可直接跟冷水作用，置换出水中的氢，放出H2。如：2K＋2H2O===2KOH＋H2↑

b.活动性比较差的金属能跟热水反应，生成H2。如：Mg＋2H2OMg（OH）2＋H2↑

c.活动性更差的金属能跟水蒸气在高温下反应生成H2。

高温如：Zn＋H2O（g）ZnO＋H2↑ 3＋高温3Fe＋4H2O（g）Fe3O4＋4H2↑

d.氢后面的金属不能置换水中的氢。②金属跟酸的反应 a.跟非氧化性酸的反应。

位于氢前面的金属都能跟酸反应，置换出酸中的氢，放出H2。如：Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑

b.跟氧化性酸的反应

除Pt、Au以外的金属都能跟浓硝酸反应放出NO2，跟稀硝酸反应放出NO。除Ag、Pt、Au以外的金属跟浓硫酸反应放出SO2。Fe、Al等遇浓硝酸或浓硫酸发生“钝化”。

Pt、Au不与浓硝酸或浓硫酸反应，但跟王水反应。

③金属跟盐在溶液中的置换反应。

位于金属活动性顺序表前面的金属能把后面的金属的离子从它们的盐溶液中置换出来。例如：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu Cu＋2AgNO3===Cu（NO3）2＋2Ag（4）判断原电池的正负极

组成原电池的两个基本条件是：①两种活动性不同的金属作电极，②电解质溶液中要有一种在金属活动性顺序表中处在活动的电极材料之后的离子。例如，下列装置中，只有A、B可组成原电池，C就不能。

选择两种金属作为原电池的电极时，位于活动顺序表左边的金属是负极，位于活动顺序表后边的金属是正极。作为原电池的电极的两种金属在金属活动性顺序表中相距越远，那么它们构成的原电池的电动势就越大。例如，Zn—Ag原电池的电动势比Fe—Cu原电池的电动势大。

（5）判断电解池中金属离子的放电顺序（6）其他方面的应用

①推断金属在自然界中的存在。

金属活动性顺序表中氢前的活动金属呈化合状态存在于自然界中；Cu、Hg、Ag等不活动金属在自然界中呈化合状态和游离状态存在；而Pt、Au仅呈游离状态存在。

②确定金属的治炼方法

a.从K—Al，可用电解熔融其化合物的方法。

b.从Zn—Cu，则可用C、CO、H2、Al等还原剂在加热或高温下还原该金属的氧化物。c.Hg、Ag可用加热法使它们的氧化物分解。③判断硝酸盐的分解产物

a.K、Ca、Na的硝酸盐受热分解，生成亚硝酸盐和氧气。

如：2KNO32KNO2＋O2↑

b.从Mg—Cu的硝酸盐受热分解生成高价金属氧化物、NO2和O2。如：2Cu（NO3）22CuO＋4NO2↑＋O2↑

c.Hg（NO3）2和AgNO3受热分解生成金属单质、NO2和O2。

如：2AgNO32Ag＋2NO2↑＋O2↑

3.运用金属活动性顺序表应注意的问题

（1）金属活动性顺序一般只适用于水溶液体系中金属与其他非氧化性金属离子或非氧化性酸间的置换反应。

首先，反应必须在水溶液中进行。

例如，按照金属活动性顺序，在水溶液中，金属钠不能置换出KCl中的钾，但在高温（760~880℃）熔融状态下，金属钠可以把活泼金属钾从钾盐中置换出来。反应方程式为：

高温Na＋KClNaCl＋K 这是由于在熔融状态时，钾的挥发性大于钠，同时NaCl比KCl更稳定，因而使平衡向右移动。

其次，发生的反应必须是置换反应。如果金属与盐溶液或酸之间发生非置换反应，则就不能用金属活动性顺序判断其进行的方向和产物。例如应用金属活动性顺序可以判定Cu不能与FeCl2溶液发生置换反应，但Cu能跟FeCl3溶液发生氧化—还原反应：

Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2

工业上印刷电路就是应用了这一反应。又如，位于金属活动性顺序表中氢后面的铜与稀硫酸不能反应，但与强氧化性的浓硫酸（或硝酸）能反应：

Cu＋2H2SO4（浓）CuSO4＋SO2↑＋2H2O Cu＋4HNO3（浓）Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O（2）金属活动顺序表不适用于活泼金属（K、Ca、Na、Mg）与易水解的金属阳离子间的反应。

这是由于这些活泼金属能与冷水反应使溶液呈碱性，从而促进了水解反应的进行。因此发生的不是置换反应。

如：CuCl2＋2H2O＋2Na===Cu（OH）2↓＋2NaCl＋H2↑

（3）金属活动性顺序只从热力学角度上指出反应进行的可能性，而没有考虑动力学方面的有关因素的影响，即没有指出反应进行的现实性。

例如：按金属活动性顺序，Sn、Pb与稀盐酸反应置换出氢是完全可能的。但实际上反应速度极慢。其原因是多方面的，主要是动力学方面的因素的限制。金属在酸中的溶解，本质上是金属在酸中的电化溶解，锡和铅在电化溶解过程中，在锡和铅表面可形成无数个微小电池，在阳极上锡和铅生成Pb2＋和Sn2＋而被溶解：

Pb===Pb＋2e或Sn===Sn＋2e 酸中的H＋在阴极区结合留在锡和铅上的电子，还原生成氢气：

2H＋＋2e===H2↑

这个反应发生在Sn和Pb的表面，阻力较大，表现为过电位高，所以反应速度很小。4.金属的纯度及金属的表面状态，也是影响其活动性的重要因素

例如，由Zn和Fe组成原电池，Zn是原电池的负极，理论判断和实验事实完全符合金属活动性顺序的。但如果用Al和Zn组成原电池，由金属活动性顺序判断，Al应是负极，但实验结果证明Zn是负极。造成这种反转的原因是由于Al的表面生成了氧化膜。由于氧化膜是电的绝缘体，尽管很薄，但由于它的覆盖使Al的电极电位提高了（由－1.67 V→－0.5 V）。

又如，按金属活动性顺序判断，粗粒的纯金是不溶解于盐酸的。但是胶体状态的金却可以溶解在盐酸中。这是因为胶体状态的金具有巨大的表面能，使反应得以发生。

注：备课资料“

四、金属活动顺序表及其应用”也可作为一个专题来讲，这样，既可巩固前面所学知识，又会为将要学到的离子反应、电解原理等打下良好的基础。2＋

2＋



五、与氧化还原反应知识相关的实践题举例

1.汽车尾气（含有烃类、CO、SO2和NO等物质）是城市空气的污染源，治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转化器”。它的特点是使CO与NO反应生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及SO2的转化。催化转化器如下图所示：

（1）写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式：

；（2）“催化转化器”的缺点是在一定程度上提高了空气的酸度，其原因是

；（3）控制城市空气污染源的方法可以有

。A.开发氢能源

B.使用电动车

C.植树造林

D.戴上呼吸面具 解析：由题意及图示可知，“催化转化器”的作用是使CO、NO发生氧化还原反应，生成无毒的N2和CO2；空气的酸度主要是SO2引起的，酸度增强的原因只能是SO2在催化转化器的作用下被空气中的O2氧化为SO3，并与水反应生成强酸H2SO4，从而在一定程度上提高了空气的酸度。

催化剂答案：（1）2CO＋2NO2CO2＋N2

(2)SO2转化为SO3产生H2SO4而形成酸雾

(3）AB 2.生活中使用的复印机实际上是一种静电印刷术，它通过可重复使用的光感器进行工作。一次，小明到复印室复印资料发现：复印室有一种特殊的气味，离复印机越近，该气味越浓，若用润湿的KI淀粉试纸接近该气体A，则试纸会变蓝。问：

（1）A是什么物质？

（2）写出A与KI溶液反应的化学方程式；（3）简述A物质产生的原因；

（4）简述A物质与我们人类之间的关系。

解析：复印机是现代社会普遍使用的东西。由于静电作用，空气中的O2会变成O3，从而会产生一种臭味。O3是一种强氧化性物质，能把I－氧化成I2。大气层有一层臭氧层，能吸收紫外线。

答案：（1）A为O3；

（2）O3＋2I＋H2O===O2＋I2＋2OH（说明：写方程式时可根据氧化还原反应的本质I，即I2，化合价升高；化合价降低的元素一定是氧元素，所以OO，书写：I10－

－

02只有结合H2O中的H生成OH，再根据得失电子数相等知O3除生成O（与H2O结合成 OH－）外，还有O2生成。写方程式时要有这些技巧，即注意物质反应的介质是酸性、中性还是碱性（注意方程式两边H、O原子个数相等！）；

－

（3）在静电作用下，3O22O3；

（4）O3能吸收太阳的紫外线，能减少紫外线对人体皮肤的灼伤。保护臭氧层就是保护我们人类。

3.SO2是大气污染物之一，为粗略地测定周围环境中SO2的含量，某学生课外活动小组设计了如下图的实验装置：

（1）检查该装置的气密性时，先在试管中装入适量的水（保证玻璃导管的下端浸没在水中），然后

（填写操作方法）时，将会看到

（填写实验现象），则证明该装置的气密性良好。

（2）向试管中加入0.0005 mol·L－1的碘水1.0 mL，用适量的蒸馏水稀释后再加入2~3滴淀粉溶液，配制成溶液A。测定指定地点的空气中SO2的含量时，推拉注射器的活塞反复抽气，A溶液由

色变为

色时反应恰好完全进行，此时停止抽气，该反应的化学方程式为。

（3）我国环境空气质量标准中对每次空气质量测定中SO2的最高浓度限值如下表：

该学生课外活动小组分成第一小组和第二小组，使用相同的实验装置和溶液A，在同一地点、同时测量空气中SO2的含量。当反应恰好完全进行，记录抽气次数如下（假设每次抽气500 mL）。请将下表填写完整（计算时保留2位有效数字）：

判断该地点的空气中SO2的含量属于

（填数字）级标准，（“第一”或“第二”）小组的测定结果正确，另一小组实验结果产生较大偏差的原因是（两个小组所用装置和药品均无问题）。

解析：本题考查学生的阅读、理解能力及综合分析问题的能力，同时考查了学生思维的敏捷性和严密性。

（1）检验该装置气密性的原理是：使装置内外形成压强差，分析图中装置可知，能形成压强差的着手点有两处，一是玻璃导管，二是注射器。若从玻璃导管处着手，理论上应是

向导管内注水，若气密性良好，则随着装置内气体压强的增大，则注射器活塞应向外移，但这样的操作并不现实，因为向玻璃管内注水的行为不易操作；若从注射器入手，则应移动注射器的活塞，若向外拉，则装置内气体因压强减小，会吸引外界空气进来补充，故在浸没在水中的导管口应有气泡冒出。若气密性不好，则无此现象；若向内推注射器的活塞，气密性良好时，装置内气体的压强应增加，故浸在水中的玻璃管内应有水面上升，形成一段水柱，且静止片刻水柱也不落下。但第二种做法的前提是注射器内必须先贮有一定量的气体。

（2）碘水遇上空气中的SO2要发生氧化还原反应：SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI，当碘水中的碘单质恰好消耗完时，溶液由蓝色变为无色。

（3）设空气中SO2的物质的量浓度为c

对于第一小组

由

I

2~

SO2 1

－3－41.0×10×5×10 mol c=56

－

3120×500×10 L×c

×10－8 mol·L－1

则其所测空气中SO2的质量含量为：

56×10－8×64×103×103=0.53 mg·m－3

同理可算得第二组同学测得空气中SO2的含量为0.46 mg·m－3。

比较第一组与第二组的测得结果和抽气次数会发现：第二组同学抽气次数多，测得的SO2含量却相对偏低，这说明第二组同学测得的结果不准确，一定是抽气频率太快而导致空气中的SO2未能充分与碘水反应，从而产生较大的误差。

答案：（1）向外轻轻拉动注射器的活塞

浸没在水中的玻璃导管口有气泡冒出（在注射器内预先贮有一定量的气体的前提下，向内轻轻推动活塞，若玻璃导管内形成一段水柱，且静止片刻也不落下，说明气密性良好）

(2）蓝

无

SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI(3)第一小组测得SO2的含量为：0.53 mg·m－3

第二小组测得SO2的含量为：0.46 mg·m－3 三

第一

抽气速度过快，造成空气中SO2无法与碘水充分反应，产生较大的误差 说明：以上三个实践试题的设置，一是为扩大学生的视野，二是锻炼他们分析、解决问题的能力，更重要的是为了给他们提供一种感性的资料和方法，以使他们对以下的研究性课题能顺利地展开。

*［研究性课题推荐］

课题1：复印室O3的检验及其浓度的分析。

课题背景：

在不通风的复印室工作时，人们常常闻到一种特殊的气味（鱼腥味），离复印机越近，该气味越浓。该气味是一种什么气体产生的呢？

课题要求：

要求查阅复印机的结构和工作原理，并用化学方法确定该气体是O3，并提出分析O3浓度的方案。最后做实验分析复印室空气中O3的浓度。

课题2：空气中SO2含量的测定

背景资料：

中央电视台自2001年6月5日起，每晚都要预报47个环境保护重点城市的空气质量，它一般将这些城市空气中的SO2和可吸入颗粒的含量（用g·m－3表示）分为8个等级。目

前，测定空气中SO2含量主要用氧化还原反应。

方案一：用H2O2和NaOH溶液为试剂，用实验方法测定空气中SO2的含量。实验原理：

H2O2＋SO2===H2SO

42NaOH＋H2SO4===Na2SO4＋2H2O 实验要求：

用简洁的文字简要地说明测定方案，并列出计算大气中SO2的含量（以g·m的表达式，写出有关的化学反应方程式。设NaOH的浓度为c mol/L。

方案二：用KMnO4法测定空气中SO2的含量。

实验原理：SO2气体与酸性KMnO4溶液反应时，MnO被还原为Mn2＋，SO2被氧化成4SO2。4－

3表示）实验药品：0.1 mol·L的酸性KMnO4溶液、颗粒吸附剂、品红试液、pH试纸。

－1

实验要求：

给你一个气体流速管（单位时间内通过气体的体积恒定，且无除尘和吸收气体作用），请设计一个实验装置，测定你所在地区的空气中SO2和可吸入颗粒的含量。

实验问题思考：

（1）配制200 mL 0.1 mol·L－1酸性KMnO4溶液，除需用仪器玻璃棒外，还需要哪些玻璃仪器？玻璃棒的作用是什么？

（2）若气体流速管中气体流速为a cm3·min－1，经过t min,200 mL 0.1 mol·L－1 KMnO4溶液恰好褪色。求空气中SO2的含量（g·cm－3）是多少？

（3）若要测定空气中可吸入颗粒的含量，需要测出的数据有哪些？

第四篇：【鼎尖教案】高中化学(大纲版)第三册 第三单元 化学反应中的物质变化和能量变化 第一节重要的氧化剂和

第二课时

［引言］上节课我们学习了中学化学中常见的、重要的氧化剂和还原剂，本节课我们来学习有关它们的常见反应。

［板书］第一节

重要的氧化剂和还原剂（第二课时）

二、重要氧化剂和还原剂的常见反应

［师］我们知道，卤族元素单质是我们最常见的氧化剂，请大家根据自己桌上的实验用品，设计实验证明Cl2、Br2、I2的氧化性强弱顺序。

［说明：课前在学生的桌上摆设：氨水、NaBr溶液、KI溶液、滤纸、胶头滴管五种用品，供学生在上课时使用。

由于学生在高一的学生实验:《氨、溴、碘的性质》和《同周期同主族元素性质的递变规律》中均做过此实验，故其对学生而言，难度不大。］

［学生设计、做完实验后，投影展示该操作步骤］ ［投影］

［师］请大家写出以上各步反应的离子方程式。［请一位同学上黑板书写］

－－［学生板书］2Br＋Cl2===Br2＋2Cl －－2I＋Cl2===I2＋2Cl －－2I＋Br2===I2＋2Br

［设问］根据以上离子反应方程式，可知Cl2、Br2、I2的氧化性强弱顺序怎样？判断的依据是什么？能否从原子结构的角度去进行解释？

［学生回答］Cl2、Br2、I2的氧化性强弱顺序为：Cl2>Br2>I2；其判断依据是：在氧化还原反应中，氧化剂的氧化性>氧化产物的氧化性；分析其原子结构可知，同主族元素的非金属原子，其最外层电子数相同而电子层数不同，电子层数越多，原子半径越大，就越不容易

得到电子。因此，它们单质的氧化性就越弱。

［师］很好！据此，我们可得出以下结论：

［思考］卤族元素的阴离子在以上反应中表现出什么性质？它们的强弱顺序怎样？ ［学生思考后回答］卤族元素的阴离子在以上反应中表现出还原性，它们的强弱顺序为：－－－I>Br>Cl

［师］根据以上分析，我们可得出如下结论：

［讲解并板书］1.同一主族元素的非金属单质其氧化性随着电子层数的增加而逐渐减弱，其对应的阴离子的还原性却逐渐增强。

［想一想］对于典型的金属元素——碱金属，它们的还原性强弱顺序如何？其对应阴离子的氧化性强弱顺序又当怎样？

［学生回答］同一主族元素的金属单质，其还原性随着电子层数的增加而增强，其对应阳离子的氧化性却逐渐减弱。

［草板书］

［过渡］对于金属还原剂来说，金属单质的还原性强弱一般与金属活动性顺序相一致，即越位于后面的金属，越不容易失去电子，其还原性就越弱。

［师］请大家排出其对应阳离子的氧化性顺序强弱。［请一位同学上黑板排列、教师巡视］ ［学生板书］

［师］注意Fe2、Sn2、Pb2，而不是Fe3、Sn4、Pb4

［过渡］我们知道，铁是一种具有可变化合价的常见金属元素，请大家根据铁及其化合物的性质，解释以下实现现象。

［演示实验1］在盛有FeCl3溶液的试管中滴加KSCN液，溶液变红色，在变红色后的溶液中加入Fe粉，红色褪去。

［请一位同学解释］

＋－［生］Fe3遇SCN变红，是由于生成了红色的Fe（SCN）3溶液，加入Fe粉后，因＋＋Fe把Fe3还原成Fe2，使Fe（SCN）3被破坏，故红色褪去。＋

＋

＋

＋

＋

＋

［师］很好！这说明同一元素不同价态的物质间发生氧化还原反应时，遵循什么规律？ ［生］趋中规律！

［师］很正确！请大家用离子方程式表示出以上反应。你还能找出一个符合趋中规律的例子吗？

［学生活动，教师巡视并选取一些有代表性的例子进行投影展示］ 可投影以下一些常见和常用的方程式：

＋＋2Fe3＋Fe===3Fe2

2H2S＋SO2===3S＋2H2O －－＋ClO＋Cl＋2H===Cl2＋H2O IO3＋5I＋6H===3I2＋3H2O(验证食盐含碘元素)－＋［板书］3.趋中规律

［讲解］一般说来，元素处于高化合价的物质常具有氧化性，在一定条件下可与还原剂反应，在生成的新物质中该元素的化合价降低，如

［讲解］若元素的化合价处于低价时，其物质常具有还原性，在一定条件下可与氧化剂反应，在生成的新物质中该元素的化合价升高如：

［师］于是，我们得出以下的一般规律：

［板书］4.元素处于高化合价的物质具有氧化性；元素 处于低化合价的物质具有还原性。

［过渡］我们知道，Fe是一种常见的还原剂，浓H2SO4是一种常见的氧化剂，两者相遇能发生反应吗？若反应，将生成什么呢？

［演示实验2］在一支试管里注入少量Fe粉，再加入浓H2SO4约2 mL，在管口放一张滴有品红溶液的滤纸，观察现象（注意铁粉不要过量）

当上述反应完成后，取试管中溶液少量，用水稀释，并滴加KSCN溶液，观察。［问］你们看到了什么现象？说明了什么？

＋［生］品红褪色，说明有SO2气体生成；滴入KSCN溶液变红，说明有Fe3生成。［设问］那么，稀H2SO4与Fe反应有无此现象呢？

［演示实验3］取一支装有适量铁粉的试管，向其中加入约5 mL稀H2SO4反应后在管口点燃产生的气体，然后重复演示实验2的操作，观察。试管内溶液留待后续实验使用。

［问］以上现象说明了什么？

［生］Fe与稀H2SO4反应产生的气体检验有爆鸣声，说明有H2生成，品红液不褪色和

＋滴入KSCN后溶液不变红，说明无SO2和Fe3生成。

［师］写出以上变化的反应方程式，并从化合价的角度出发，分析浓、稀H2SO4与Fe

反应时的氧化性实质有何不同？

［学生活动］

［教师板书］5.浓、稀硫酸的氧化性。

［请学生回答浓、稀H2SO4的氧化性实质有何不同］

［生］稀H2SO4的氧化性由H表现出来，浓H2SO4的氧化性由S表现出来。［师］很好！

＋由H表现出来的氧化性是酸的通性，我们称这样的酸为非氧化性酸，其反应后的产物为H2，若氧化性是由酸根中所含元素表现出来，我们称这样的酸为氧化性酸。浓H2SO4就是一种氧化性酸，其还原产物一般是SO2。

［过渡］下面，我在演示实验3的所得溶液中加入浓HNO3，请大家观察有何现象发生？ ［演示实验4］把3所得溶液取少许于另一试管中，滴加浓HNO3，观察。［问］上述现象说明了什么？

＋［生］试管内有红棕色气体生成，说明有NO2产生，溶液变红，说明原溶液中的Fe2＋被HNO3氧化成了Fe3。

［追问］若加入稀HNO3会发生反应吗？若能，会看到什么现象？

［生］若加入稀HNO3，一样能发生氧化还原反应，只不过此时生成的气体为无色，在试管口变成红棕色而已。溶液依然变红。

［演示实验5］取少许实验3所得溶液，滴加稀HNO3，验证学生的推测。

［师］请大家写出以上反应的方程式，并根据化合价的变化判断：HNO3是否为氧化性酸？

［学生板书］2FeSO4＋2HNO3(浓)＋H2SO4===Fe2(SO4)3＋2NO2↑＋2H2O 6FeSO4＋2HNO3(稀)＋3H2SO4===3Fe2（SO4）3＋2NO↑＋4H2O ［教师与学生一起得出结论并板书］ 6.浓、稀HNO3均为氧化性酸

［讲解］浓HNO3的还原产物一般是NO2，稀HNO3的还原产物一般是NO。

［想一想，试一试］若在上述滴有KSCN的FeSO4溶液中滴入溴水，会有变化吗？ ［学生说出自己的想法后，让学生上来演示，并把发生的现象解释给大家听］

［学生演示实验6］在实验3所得滴有KSCN的FeSO4溶液中滴入溴水，请大家观察。［学生解释反应的现象，并写出反应方程式］

［学生板书］6FeSO4＋3Br2===2Fe2（SO4）3＋2FeBr3 ［投影练习1］已知在常温时能发生下列反应：

＋＋

Fe＋Cu2===Fe2＋Cu ＋＋－

2Fe2＋Br2===2Fe3＋2Br

＋＋＋

2Fe3＋Cu===2Fe2＋Cu2 ＋＋＋根据上述实验事实，分析Fe3、Fe2、Cu2、Br2作为氧化剂时，其氧化能力的强弱顺序。

解析：根据氧化剂的氧化性>氧化产物这一规律可得出这四种粒子的氧化能力强弱顺序＋＋＋为：Br2>Fe3>Cu2>Fe2

［投影练习2］向100 mol FeBr2溶液中缓慢地通入2.24 L Cl2（标准状况），反应后溶液

＋

6

中有1－的Br被氧化成溴单质，求原FeBr2溶液物质的量浓度是 3＋

＋

－（提示：2Fe2＋Br2===2Fe3＋2Br）A.0.12 mol/L

B.1.2 mol/L C.6 mol/L

D.9 mol/L 解析：B.本题考查通过还原性强弱，进行有关计算。根据提示所列的反应方程式，Fe2＋－＋－还原性>Br，Cl2首先将Fe2氧化，再氧化Br，设FeBr2溶液溶质的物质的量为x(mol)，x1－－

mol，被氧化的Br为2x×，因2 Br~Cl2，232.24Lxx10.12mol消耗Cl2 mol，共消耗Cl2＋x==0.1 mol，x=0.12 mol,c==1.2 132322.4Lmol0.1L被氧化的Fe2为x，因2Fe~Cl2，消耗Cl2＋mol/L。

［小结］本节课我们学习了重要氧化剂和还原剂的常见反应，并总结出了一些氧化剂和还原剂发生反应时的规律，这将对我们判断氧化剂的氧化性、还原剂的还原性以及氧化还原反应的产物提供很大的帮助。

［布置作业］

习题

一、3 二、四 ［板书设计］

第一节

重要的氧化剂和还原剂（第二课时）

二、重要氧化剂和还原剂的常见反应

3.趋中规律

●教学说明

本节教材的特点是：涉及以往的知识面较宽、容量较大，对学生综合运用知识分析问题的能力要求较高，通常说来，学生对这部分知识的学习体会是：理解起来易，应用起来难。究其因，一是对氧化还原反应的本质规律——得失电子（或电子对偏移）引起化合价变化认识得不够透彻，二是对氧化还原反应的载体——具体的化学反应掌握得不够熟练或在平时的学习中仅仅注意了物质种类的变化却很少从氧化还原反应的角度去认识物质的性质。基于以上认识，本节课在设计时，重点强调了从化合价的角度去认识氧化剂和还原剂以及它们的反应规律，意在给学生提供一种学习和分析问题的方法。为了能把理论性的知识落到实处，在教学过程中特意注重了对以往所学知识的归纳和总结，并辅以相应的练习；为了能使抽象的理论知识变得有趣，在教学过程中主要采用了讨论、分析、实验、探究、参予等方法来激发学生智慧的火花，并重点培养了学生的归纳、总结、探究等能力。

本节课所用的化学反应方程式多是学生在平常的学习中常用的，且易忽略的内容，这样做的目的，是为了使学生温故知新，并能把新旧知识有机地融合在一起，以提高其综合能力。

本节课的学习进程，与学生的原有知识水平密切相关，故教学时可根据实际情况分配课时。

●综合能力训练题

1.某单质X能从盐的溶液中置换出单质，由此可知 A.当X、Y都是金属时，X一定比Y活泼 B.当X、Y都是非金属时，Y一定比X活泼

C.当X是金属时，Y可能是金属，也可能是非金属 D.当X是非金属时，Y可能是金属，也可能是非金属

解析：本题用字母代替物质，考查全面掌握物质反应规律的能力及综合思维判断能力。解答本题关键要认真审题，全面地考虑学过的知识，切勿以局部反应规律代替全体；依题应知A选项中X、Y都为金属时，该反应一定为金属与盐溶液间的置换反应，如Cu＋2AgNO3===Cu（NO3）2＋2Ag，因此反应中金属X比盐溶液中的金属Y活泼，结论正确，符合题意；B选项中X、Y为非金属时则为非金属间的置换反应，如：Br2＋2KI===2KBr＋

I2，由反应知非金属X一定比Y活泼，因此B选项结论错误，不符合题意；在C选项中X是金属时，Y可能是金属或非金属，应考虑到金属与盐的反应规律同时注意金属与酸的反应，例：Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，所以C选项结论正确，为本题答案；且D选项中X为非金属时，Y一定不是金属，因此结论错误，不符合题意也不为答案。

答案：AC 2.在一定量的H2S溶液中逐渐通入Cl2，如图（x轴表示Cl2的物质的量），所表示变化关系正确的是

解析：本题考查学生的观察能力和综合分析问题的能力。解答图象类试题的关键是要准确地弄清楚题目中涉及的化学反应关系及图象中坐标轴表示的意义和曲线变化的规律。

本题涉及的化学反应为：H2S＋Cl2===2HCl＋S↓由于反应中生成了HCl，使原弱酸溶＋液变为强酸溶液，H浓度增大，pH减少；且由于强电解质完全电离，溶液中离子浓度增大，使之导电能力增强，结合图象中曲线变化趋势分析，可知A、B选项错误；H2S与Cl2反应，生成S沉淀，随着Cl2的通入，S沉淀逐渐增加，当H2S完全反应后S的沉淀量不随Cl2量的变化而变化，C项正确。

答案：C

－3.在热的稀硫酸溶液中溶解了11.4 g FeSO4。当加入50 mL、0.5 mol·L1 KNO3 溶液后，＋＋使其中的Fe2全部转化成Fe3，KNO3也反应完全，并有NxOy氮氧化合物气体逸出。

K2SO4＋Fe2(SO4)3＋NxOy＋H2O FeSO4＋KNO3＋H2SO4（1）推算出x=

,y=

；

（2）配平该化学方程式，并标明电子转移方向和数目。（3）反应中氧化剂是

。解析：从题意可知： n(FeSO4)∶n(KNO3)=

11.4g－3－1

∶50×10 L×0.5 mol·L 1(5696)gmol=0.075∶0.025=3∶1 根据氧化还原反应中得失电子数相等的原理，铁由＋2价变为＋3价，而FeSO4与KNO3恰好以3∶1反应，故3×（3－2）=1×（5－a）(a为KNO3中＋5价氮元素被还原后所得氮氧化合物中氮元素的化合价)，则a=＋2。由此推出x=y=1，此时再根据氧化还原反应配平法进行配平，然后按要求答题。

答案：（1）x=1，y=1

（3）KNO3

第五篇：【鼎尖教案】高中化学(大纲版)第三册 第六单元 化学实验方案的设计 第四节化学实验方案设计的基本要求(

第四节

化学实验方案设计的基本要求

●教学目标

通过前面三节对各种化学实验方案设计的练习，初步了解和熟悉化学实验方案设计的基本方法和基本要求。

●教学重点

对前面三节化学实验方案设计过程的总结与回顾。●教学难点

对化学实验方案设计基本要求的总结。●教学方法

回忆——归纳——讨论——阅读——总结。●课时安排 一课时

●教具准备 投影仪、胶片等。●教学过程

［引言］通过前面三节内容的学习以及对相关几个实验方案的设计与具体操作，我们可知，化学实验方案是一个化学实验的灵魂。那么，对一个化学实验方案的设计，具体有哪些基本要求，本节课，我们将通过对前述内容以及各实验方案设计的回忆与归纳，对此加以总结。

［板书］第四节

化学实验方案设计的基本要求

［讲述］对于化学实验方案的设计，我们在之前已有过一些练习，下面请同学们首先回忆一下我们在前面的实验方案中的一般方法即基本思路。

［回忆］第一节中以铝为原料制备Al(OH)3的实验设计思路。［板书］

一、化学实验方案设计的一般思路

［提问］部分同学回答，其余同学可予以补充。［师生共同进行总结］

［投影1］

1.根据实验要求和目的，以铝原料的化学性质为基础，推测Al(OH)3得以制备的可能化学过程及反应原理。

2.通过比较和实验验证，选得最佳实验制备方案。

3.对最佳制备方案的实验过程即实验步骤进行比较或验证进行设计。

4.对实验步骤中所需仪器和药品进行选择和设计。

5.对实验操作过程中易出现的问题以及易发生的错误判断进行提示，或者以问题和讨论之形式进行设计。

［过渡］很好。下面请再回忆对实验四硫酸亚铁制备的实验设计过程。

［想一想］对硫酸亚铁制备的实验设计与以Al为原料制备Al(OH)3的设计有何异同。［提问］学生回答后师生共同总结得出结论。［投影2］

1.根据实验目的和要求，首先对制备原料进行选择。

2.根据所选定的原料，以原料所具化学性质为基础，以FeSO4的最终得以制备为目的，推测制备的可能过程和反应原理。

3.以后之设计同于投影1中2以后之思路。

［过渡］对于物质制备的实验方案思路，同学们分析总结得很好。下面，请接着回忆第 二节中，对乙二酸化学性质实验方案设计的过程和思路。

［学生回忆］第二节中乙二酸性质实验方案设计的过程和思路。［提问］部分同学回答，其余同学可质疑补充。［师生共同讨论完善后总结］ ［投影3］

1.根据实验目的和要求，首先对乙二酸的结构进行分析。

2.根据对乙二酸结构分析的结论，推测对其性质实验的可能方法和原理。

3.之后的设计思路同于投影1中2以后之思路。

［讲述］对于第一、二节所涉及化学实验方案设计的思路，同学们分析得很好，总结得也较为全面。

［想一想］在第三节中，对于离子的检验与对于未知物检验的实验方案设计中，其设计思路与上述思路有何异同。

［学生活动］教师巡视，并予以适当的提示。［师生共同总结］

［投影4］

1.根据实验目的和要求，对待检物质、待检离子或未知物可能含有的离子或物质进行判断分析。

2.根据所含离子或可能所含离子的化学性质，推测其可能的检验方法。3.之后思路仍同于投影1中2以后之思路。

［问题］通过上述的回忆和分析，请同学们总结化学实验方案设计的一般思路。［提示］请同学们注意大屏幕上，刚才大家讨论总结的四个结论。

［投影5］投影1、2、3、4。［学生活动］教师参与指导。

［提问］部分同学回答，其余学生补充，师生共同讨论得出结论。

［过渡］通过大家的讨论分析和总结，我们可得出化学实验方案设计的一般思路。［投影］化学实验方案设计的一般思路。

1.根据实验目的和要求，对实验所用原料进行选择。

2.根据实验目的和要求，对实验待用或待检物质的结构与组成进行分析。3.推测可能的实验过程或实验方案。

4.讨论、比较或实验验证确定最佳实验方案。

5.设计实验步骤，对实验步骤中可能出现错误或问题之处进行分析。6.根据实验步骤，选择实验所用仪器和药品。

7.对5中可能出现的其他错误和意外以问题和讨论的形式列出。

［讲评］通过上述的回忆和总结，我们得出了化学实验方案设计的一般思路。然而，若依据上述思路对实验方案设计，所得方案并不是一个完整的实验方案，一个完整的化学实验方案有它约定俗成的固定的格式和内容。

［问题］那么，一个相对完整的化学实验方案，具体应包含哪几个方面的内容？下面，请再次回忆我们之前对实验方案设计过程的学习，也可翻阅课本上有关的实验方案。

［学生活动］教师参与、指导。

［板书］

二、一个完整的化学实验方案应包含的主要内容。［师生共同活动后总结］

［投影］化学实验方案包含的主要内容 1.实验名称： 2.实验目的：

3.实验原理：指实验设计所选择的最佳实验方案中所涉及的主要化学反应原理，需注意的是此条目可根据不同实验方案设计的具体情况予以保留和删减；

4.实验用品：包括实验所用仪器及规格，所用药品以及浓度、状态等； 5.实验步骤：包括所用实验仪器的装配以及具体的实验操作过程； 6.实验现象记录及结果处理：可根据具体实验设计成表格或其他；

7.问题和讨论：一般是对实验原理和实验步骤中一些现象和问题的补充和修正。［讲评］通过上述的学习，我们分析总结出了一个相对完整的化学实验方案设计的一般思路和其他应包括的主要内容。那么，一个化学实验方案的设计，其关键的所在应该是方案中的哪些地方？

［议一议］化学实验方案设计的关键所在。［学生互相讨论后提问］

［答］实验原理的选择以及实验步骤之设计。［问］对于以上二者，在实验设计中应注意什么？ ［板书］

三、化学实验方案设计应遵循的一般原则

［想一想］在以Al为原料制备Al(OH)3的实验设计过程中，为何没有选用Al2O3和水为原料来制备Al(OH)3？

［答］Al2O3不溶于水，这个方案在实验操作中无法完成。

［讲评］对。这个制备方法在实验中难于完成，它违背了实验方案设计的首要原则，科学性。

［板书］1.科学性：指所选实验原理、实验操作程序和方法应是正确的。［想一想］在以上几节实验方案中科学性的具体体现。

［提问］要求学生举例说明。

［总结］科学性在实验方案设计中可谓比比皆是。

如：硫酸亚铁制备的原料选择过量铁屑和稀H2SO4，没有选择少量铁屑和浓H2SO4；

又如：在对硫酸亚铁铵晶体检验过程中，如对SO24检验过程中同样HNO3酸化在先，则对Fe2＋之检验将无法进行等等。

［讲评］科学性是实验方案设计的首要原则，在实验设计过程中一定要遵循客观事实，不能凭主观臆想设计出违背客观事实即科学性的原理或程序。

实验方案设计过程中，第二个原则是安全性原则，它包括避免环境污染和人身伤害。在实验室实验方案设计中，因其波及程序和范围较小，对环境污染要求不是很高，但我们在实验设计中，还是应尽可能避免，如对实验尾气的处理等应在实验设计中予以充分的考虑。［想一想］在所接触的实验方案中，哪些实验设计中，体现了实验方案设计的安全性要求。

［学生讨论］教师巡视，可做适当提示，之后提问。

［答］安全性在实验方案设计中体现较多。如：易燃物的使用与处理，比如Na和白磷等；易燃易爆物的制取与检验，比如H2之验纯与石油的分馏；实验室制取Cl2、SO2等尾气的处理等等。

［板书］2.安全性

［讲述］很好。在实验方案设计中，我们还应注意其第三条原则，即实验方案中的可行性，其含义为实验方案中所选用的化学药品、仪器、设备和方法应是在现有知识和实验条件下可以完成的，否则，实验设计将会成为空中楼阁，无法付诸具体的实验操作。

［板书］3.可行性

［过渡］在中学化学实验方案设计中，可行性因受知识水平之限制一般违规较少。但对

其第四条原则，则应用较多。

［想一想］在以Al为原料制备Al(OH)3时，我们为什么在最后的三个方案中，选择了双水解这样的一个实验方案。

［学生讨论］略

［投影］以Al为原料制备Al(OH)3

［提问］为何舍弃1、2，而选用3？

［答］因为3操作简便,药品用量少且易于操作,现象明显。［讲述］很好。这就是实验方案设计的第四条原则，即简约性

［板书］4.简约性

［阅读］下面，请同学们阅读课文主要内容，并联系以前化学实验方案设计的实际，进一步熟悉和掌握化学实验方案的一般思路、主要内容及基本要求。

［课时小结］ 本节课，我们通过对前面部分实验方案设计的回顾，较为系统地总结了化学实验方案设计的一般思路、包含内容以及设计基本要求。对同一个化学实验，可以有多种不同的实验方案，但一个较为完整的实验方案，无不具备上述的基本要求。

［布置作业］

1.课本习题：在设计化学实验方案时，应注意哪些问题？ 2.运用本节课对实验方案设计的一般方法和基本要求，完成实验八实验习题中，实验1、2、3之实验方案之设计(各一种即可)。

●板书设计

第四节

化学实验方案设计的基本要求

一、化学实验方案设计的一般思路 二、一个相对完整的化学实验方案应包含的主要内容

三、化学实验方案设计应遵循的一般原则 1.科学性

2.安全性 3.可行性

4.简约性

●教学说明

本节教学内容相对较为简单，其主要知识均来自于前面几节的学习体会和设计经验，因此，对前面部分内容的回忆、复习以及分析、总结之效果，将直接左右本节课的授课效果。

●综合能力训练题

某课外活动小组加热炭粉(过量)和氧化铜的混合物，再用下图装置对获得的铜粉(含炭)样品进行实验。图中铁架台等装置已略去。

请你帮助他们完成下列实验报告。

(一)实验目的：

(二)实验用品：仪器：天平、分液漏斗、锥形瓶、硬质玻璃管、干燥管、酒精灯、洗气瓶等；

药品：红褐色铜粉(含炭)样品、过氧化氢溶液、二氧化锰、碱石灰、浓H2SO4等。(三)实验内容：

(四)计算：样品中铜的质量分数＝

(用含Ｗ、ｍ

1、ｍ2的代数式表示)(五)问题和讨论：

实验完成，老师评议说：按上述实验设计，即使G中反应完全，D中吸收完全，也不会得出正确的结果。经讨论，有同学提出在B与G之间加入一个装置。再次实验后，得到了较正确的结果。那么，原来实验所测得铜的质量分数偏小的原因可能是

。在B与G之间加入的装置可以是

，其中盛放的药品是。

解析：本题考查学生对一定实验目的下实验原理的分析能力以及对实验数据的处理能力和对实验结果误差的分析能力，对学生思维的整体性、严密性和灵活性提出了较高的要求。从(四)计算和(五)问题的讨论可得出实验目的。实验内容是围绕着实验原理进行的。因为G中含铜粉和炭粉，要求铜粉的质量分数，需先求出样品中铜粉或炭粉的质量，从图示装置可以看出，A、B为制气装置，再从所提供的药品进行分析，可知能生成气体的试剂应

MnO2是过氧化氢溶液和二氧化锰，两者发生反应：2H2O2O2↑＋2H2O，其中MnO2作该反应的催化剂，反应发生时，B中有大量气泡产生，产生的O2通过G装置时，发生反应2Cu＋O22CuO、C＋O2CO2，此时单质铜变成黑色的CuO，样品中的炭粉变为CO2而被D装置吸收，未反应的O2通过E时，会有气泡产生，E中盛放液体应为浓H2SO4，是为

了防止空气中的水分进入D管而设置的，D中盛放的药品应是碱石灰，(m2－m1)g应为CO2的质量，样品中炭粉的质量为(m2－m1)g×

1244 g，则铜粉质量应为［Ｗ－(m2－m1)×

1244］g。据此，样品中铜的质量分数即可求出。实验所测铜的质量分数减小的原因是制氧装置中制得的O2带有水蒸气，实验进行时，水蒸气也被D吸收，致使m2的数值偏大，(m2－m1)×1244g的质量大于样品中炭粉的实际质量，从而，［Ｗ－(m2－m1)×

1244］g小于样品中铜粉质量，使测得铜的质量分数偏小。改进的方法是在B和G之间加一个干燥装置，若是洗气瓶，盛放的药品是浓H2SO4，若是干燥管，盛放的药品是碱石灰。

答案：(一)测定铜粉样品中铜的质量分数

MnO(三)B、E中有气泡产生

2HO2222H2O＋O2↑

G中红褐色粉末变成黑色

2Cu＋O2===2CuO、C＋O2CO2

W(m122m1)(四)

44W×100％

(五)从B中出来的水蒸气通过G被D中碱石灰吸收

洗气瓶

浓硫酸(或干燥管 灰)

碱石