蘇教版高中化學必修第二冊全冊教學課件

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！專題6

化學反應與能量變化

第一單元

化學反應速率與反應限度

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！化學反應是一個有新物質(zhì)生成的過程。在不同的化學反應中，反應進行的快慢不同，這是反應速率問題；投入的反應物轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌锏某潭扔卸啻螅@是反應限度問題。在生產(chǎn)與生活中，化學家探索并掌握化學反應速率和反應限度的有關(guān)規(guī)律，能依據(jù)實際需要更合理地調(diào)控反應，從而更好地為人類服務。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！化學反應速率不同化學反應進行的快慢程度不同。爆炸反應幾乎能在瞬間完成；食物腐敗和鋼鐵生銹則較為緩慢，一般需要數(shù)日或數(shù)月：溶洞中鐘乳石和石筍的形成則極為緩慢，在短時間內(nèi)無法觀察到明顯的變化。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！爆炸鐵銹石巖溶洞

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！在上述實驗中可以觀察到，兩支試管中氣泡產(chǎn)生的快慢有所不同，鎂與鹽酸的反應比鐵更快?；瘜W反應的快慢通常用化學反應速率來定量表示。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！(1)含義：(2)表示方法：(3)計算式:(4)單位：單位時間內(nèi)反應物濃度的減少量或生成物濃度的增加量。mol/(L·min)或mol/(L·s)mol·L-1·s-1mol·L-1·min-1或v(B)=Δc(B)ΔtV·△t=△n(B)￣￣￣（V指的是容器的體積）用來衡量化學反應過程進行快慢程度的物理量

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！例如，在一定條件下，某過氧化氫溶液(即雙氧水)放置100min后，H2O2的濃度從5×10-2mol·L-1下降到4×10-2mol·L-1，則在這100min中，H2O2的濃度減少了1×10-2mol·L-1。在此過程中，H2O2分解反應的平均速率是1×10-4mol·L-1·min-1。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！在2L的密閉容器中，加入2molN2和6mol的H2，在5min末時，測得容器中含有0.2mol的NH3，求N2的平均反應速率是多少？H2和NH3的平均反應速率又分別是多少？通過計算，比較三者速率有何聯(lián)系？起始物質(zhì)的量（mol）

2

60變化物質(zhì)的量（mol）

0.10.30.25min后物質(zhì)的量（mol）v（N2）：v（H2）：v（NH3）=1：3：2（反應速率的比=方程式系數(shù)比）N2+3H22NH3催化劑高溫、高壓

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！注意：1.關(guān)系式法：化學反應速率之比＝物質(zhì)的量濃度的變化之比＝物質(zhì)的量的變化量之比＝化學計量數(shù)之比。2.在同一化學反應里，用不同的物質(zhì)表示的反應速率可能不同，但意義相同，所以描述反應速率時必須指明具體的物質(zhì)。

3.固體或純液體的濃度視為常數(shù)，Δc＝0，因此不用固體或純液體表示化學反應速率。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！下列關(guān)于化學反應速率的說法正確的是()A．對于任何化學反應來說，反應速率越大，反應現(xiàn)象就越明顯B．化學反應速率通常表示一定時間內(nèi)任何一種反應物濃度的減少或任何一種生成物濃度的增加C．化學反應速率為0.8mol·L－1·s－1是指1s時某物質(zhì)的化學反應速率為0.8mol·L－1·s－1D．根據(jù)化學反應速率的大小可以知道化學反應進行的快慢D

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！反應A(g)+3B(g)=2C(g)+2D(g)在四種不同條件下的反應速率為:(1)v(A)=0.3mol/L·s(2)v(B)=0.6mol/L·s(3)v(C)=0.4mol/L·s(4)v(D)=0.45mol/L·s則該反應速率的快慢順序為

。(1)>(4)>(2)=(3)

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！我們已經(jīng)知道，對于金屬與鹽酸的反應，即使使用的鹽酸濃度和體積相同、金屬片的形狀和大小也相同，只改變金屬片的材質(zhì)，化學反應速率也會出現(xiàn)較大的差異。由此可見，化學反應速率會受到反應物自身性質(zhì)的影響。對于特定的某個化學反應而言，它的反應速率也不是一成不變的，還會受到其他多種外界因素的影響。影響化學反應速率的因素

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！反應物的化學性質(zhì)越活潑，化學反應速率越快；反之，化學反應速率越慢。(1)內(nèi)因：物質(zhì)本身的性質(zhì)

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！(2)外因：影響因素影響結(jié)果濃度在其他條件相同時，增大反應物濃度，v加快；減小反應物濃度，v減慢溫度在其他條件相同時，升高溫度，v加快；降低溫度，v減慢壓強在其他條件相同時，增大氣態(tài)反應物的壓強，v加快；減小氣態(tài)反應物的壓強，v減慢催化劑在其他條件相同時，使用合適的催化劑能極大地加快反應速率

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！在上述實驗中，加入MnO2，(或FeCl3溶液)作為催化劑、加熱H2O2溶液或增加H2O2的濃度，都能加快氣泡的產(chǎn)生，即增大了化學反應速率?？梢姡呋瘎?、反應溫度和反應物濃度都是影響反應速率的外界因素。一般來說，其他條件相同時，加入催化劑能顯著地增大反應速率；反應的溫度越高，反應速率越大；反應物的濃度越大，反應速率越大。此外，對于有氣體參加的反應，反應體系的壓強越大，反應速率越大。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！塊狀、粉末狀的大理石分別與相同濃度的鹽酸反應，反應速率有顯著差異。可見，增大反應物的接觸面積，能增大反應速率。此外，光照等條件對一些化學反應的速率也有一定影響。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！控制變量法受多種因素影響的問題往往比較復雜?？茖W家為簡化對這類問題的研究，每次只改變其中的一個因素，而控制其余幾個因素不變，研究被改變的因素對事物發(fā)展的影響。這樣，就將多因素問題拆解為多個單因素問題分別開展研究，化繁為簡，再進行綜合分析，最后得出結(jié)論。這種方法稱為控制變量法。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！控制變量法是科學探究中非常重要的思想方法，廣泛應用于化學、物理學、生物學等學科的研究中。例如，化學反應速率受反應物濃度(或氣體壓強)、溫度、催化劑、反應物的表面積等多種因素的影響。研究者在其他條件不變的情況下，分次改變其中一個因素進行實驗，即可分別得出濃度、溫度、催化劑、反應物的表面積等條件對化學反應速率影響的結(jié)論。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！實驗室用鋅和稀硫酸反應制取氫氣。下列措施可使反應速率減慢的是（）向稀硫酸中加水B.增加鋅粒量C.用鋅粉代替鋅粒D.升高反應溫度A

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！用下列方法制取氫氣，反應速率最大的是（）A.冬天，塊狀鋅與2mol·L-1硫酸溶液反應B.冬天，粉末狀鋅與2mol·L-1硫酸溶液反應C.夏天，塊狀鋅與2mol·L-1硫酸溶液反應D.夏天，粉末狀鋅與2mol·L-1硫酸溶液反應D

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！化學反應的限度我們已經(jīng)知道，在常溫下氯氣能溶解于水，得到的氯水中既含有Cl2、H2O、HClO分子，也含有H+、Cl-、ClO-等離子。這說明溶解的C12只有一部分與水發(fā)生了化學反應，它們的反應只能進行到一定的限度，用化學方程式表示為:

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尊重教學規(guī)律，科學使用課件！拓展視野

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！在上述實驗中，少量FeCl3溶液與過量KI溶液反應。從充分反應的溶液中分離出I2單質(zhì)后，加人KSCN溶液仍然能檢測到Fe3+的存在，說明Fe3+并未完全轉(zhuǎn)化為Fe2+。由此可見，F(xiàn)eCl3和KI的反應沒有完全進行到底，該反應有一定的限度。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！事實上，像這樣有一定限度的化學反應還有很多，它們都是可逆反應，反應物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物。如SO2與O2在一定條件下合成SO3的反應，就是可逆反應，見下圖。SO2與O2生成SO3的可逆反應

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！(1)定義：在同一條件下，既能向正反應方向進行，同時又能向逆反應方向進行的反應。典型的可逆反應有:N2+3H22NH3催化劑高溫、高壓2SO2+O22SO3催化劑高溫SO2

+H2O

H2SO3NH3+H2ONH3·H2OH2+I22HI

正反應逆反應可逆反應

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！(2)特點：反應物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物，即可逆反應有一定的限度。同一條件，同時發(fā)生，同時存在

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！下列關(guān)于工業(yè)合成氨反應的說法正確的是（）A.升高體系溫度能加快反應速率B.降低N2的濃度能加快反應速率C.使用催化劑不影響反應速率D.反應若在密閉容器中進行，N2和H2能100%轉(zhuǎn)化為NH3A

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！化學平衡狀態(tài)在上述SO2與O2的反應中，一定條件下向反應器中充入SO2和O2，剛開始SO2與O2的濃度很大，而SO3的濃度為零，反應正向進行。隨著反應的進行，SO2與O2的濃度逐漸減小，正反應的速率減小；SO3的濃度逐漸增大，逆反應的速率增大。當正、逆反應的速率相等時，反應物和生成物的濃度不再發(fā)生變化，反應達到化學平衡狀態(tài)。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！在高溫、高壓和催化劑存在條件下，氮氣和氫氣發(fā)生反應生成氨氣。無論反應時間多長，在反應容器中總是同時存在氮氣、氫氣和氨氣。請參考下圖，描述從反應開始至平衡時各物質(zhì)濃度的變化和正、逆反應速率的變化。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！速率判定：v正=v逆①同種物質(zhì)：v正(A)=v逆(A)

②不同物質(zhì)：v正(A)與v逆(B)之比等于它們系數(shù)之比

判斷到達平衡狀態(tài)的標志

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！可逆反應達到化學平衡后，反應混合物的組成保持不變，但是正、逆反應仍在進行，因此化學平衡是一種動態(tài)平衡。當反應條件發(fā)生改變時，如升高反應的溫度等，原有的化學平衡狀態(tài)會被打破，一段時間后反應會達到新的平衡狀態(tài)。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！變量不變：反應體系中各物質(zhì)的濃度、質(zhì)量、質(zhì)量分數(shù)、物質(zhì)的量、保持不變時為平衡狀態(tài)。反應體系的平均摩爾質(zhì)量、混合氣體的密度、顏色保持不變時，要根據(jù)具體情況判斷是否為平衡狀態(tài)。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！特征：③動：動態(tài)平衡（v(正)=v(逆)≠0）②等：v(正)=v(逆)

④定：各組分的濃度和含量保持不變。⑤變：條件改變，原平衡被破壞，在新的條件下建立新的平衡。①逆:可逆反應

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！化學平衡觀念化學平衡具有豐富的思想內(nèi)涵?；瘜W反應達到平衡，宏觀上表現(xiàn)為“靜止”狀態(tài)，反應物和生成物其實仍在不斷進行更新，只是同一物質(zhì)生成和消耗的量相等，即正、逆反應速率相等，但不為零，表現(xiàn)出化學平衡的動態(tài)性。這說明事物的表象與本質(zhì)之間有時存在較大差異，停留于事物的表面容易得出片面乃至錯誤的結(jié)論。只有探索事物本質(zhì)，才能對事物具有更為深刻、全面的認識。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！從反應物與生成物變化的角度看，正反應消耗反應物，積累生成物：逆反應積累反應物，消耗生成物。正、逆反應相互削弱，又共處于同一化學平衡體系中，對立而又統(tǒng)一。從化學平衡的角度看，正、逆反應的對立統(tǒng)一關(guān)系使化學反應具有一定的限度，在一定條件下達成平衡。但這種平衡又是暫時的、相對的，溫度、壓強、濃度等條件的改變可能會打破化學平衡，從而達到新的平衡。這說明改變外界條件能促進事物的進一步發(fā)展。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！思考交流對有利于我們的或我們需要的化學反應，要想辦法增大反應速率，并提高原料的利用率或轉(zhuǎn)化率。對有害于我們的或我們不需要的化學反應,要設(shè)法降低反應的速率，或隔離會引起反應的物質(zhì)。對應用于特定環(huán)境下及特殊需要的化學反應，則需要對反應的條件進行特殊的控制。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！完成課后相關(guān)練習

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！同學們，說說這節(jié)課你學到了什么呢？

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！謝謝大家教學的藝術(shù)不在于傳授本領(lǐng)，而在于善于激勵喚醒和鼓舞。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！專題6

化學反應與能量變化

第二單元

化學反應中的熱

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！火的使用實質(zhì)上是利用燃燒反應放出的光和熱，如煤炭燃燒時發(fā)光、放熱；有些反應則需要吸熱，如煅燒石灰石生成生石灰需要吸熱才能進行。總之，我們身邊的許多化學反應都伴隨著能量的變化。其實，在化學反應中，反應物轉(zhuǎn)化為生成物的同時，必然發(fā)生能量的變化。反應中化學能可以轉(zhuǎn)化為熱能、光能、電能等，熱能、光能、電能等也可以轉(zhuǎn)化為化學能，如制水煤氣、植物的光合作用、水的電解等。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！研究化學反應中的能量轉(zhuǎn)化，可以幫助我們更深刻地認識化學反應，更好地為生產(chǎn)和?；罘铡Ｌ烊粴馊紵艧嵊醚跞惭婧附愉撥壒欧ǜ邷仂褵沂频蒙?/p>

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！放熱反應與吸熱反應化學上，我們把放出熱的反應稱為放熱反應，把吸收熱的反應稱為吸熱反應。例如，氫氣在氧氣中燃燒生成水的反應是放熱反應，而水分解為氫氣和氧氣的反應則是吸熱反應，

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！觀察思考完成下列實驗，感受化學反應中的熱。[實驗1]向一支試管中放入用砂紙打磨光亮的鎂條，加入5mL2mol·L-1鹽酸，用手觸摸試管外壁，感受試管外壁的溫度變化。[實驗2]在100mL燒杯中加入約20g經(jīng)研磨的八水合氫氧化鋇晶體[Ba(OH)2·8H2O]，然后加入約10g氯化銨晶體，用玻璃棒攪拌，使之充分混合。在燒杯下墊一塊沾有水的玻璃片，一段時間后提起燒杯，觀察實驗現(xiàn)象。用手觸摸燒杯外壁，感受溫度變化。氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體的反應

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！上述兩個實驗中，一個反應放熱使溫度升高，另一個反應吸熱使溫度降低。此外，天然氣、酒精、汽油、木材等可燃物的燃燒反應，酸堿中和反應等都是放熱反應；而高溫下煅燒石灰石等反應則是吸熱反應。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！1.反應中化學能與其他能量的轉(zhuǎn)化：2.CaCO3的高溫分解：熱能

；3.植物的光合作用：

化學能；4.電解水：

化學能；5.木柴的燃燒：

熱能光能；光能化學能化學能電能

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反應(1)中，1molCaCO3吸收178.2kJ的熱，完全分解生成1molCaO和1molCO2氣體；反應(2)中，1molC與1molO2完全反應生成1molCO2氣體，放出393.6kJ的熱。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！請同學觀看實驗視頻，完成下面的表格。實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論實驗1實驗2

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論實驗1實驗2產(chǎn)生大量氣泡，混合液的溫度升高有刺激性氣體產(chǎn)生，玻璃片結(jié)冰鎂與鹽酸反應有熱量放出氫氧化鋇與氯化銨反應吸收熱量

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！小結(jié)：1.每一個化學反應都伴隨著能量的變化，有的釋放能量，有的吸收能量；2.化學上，把放出熱的反應稱為放熱反應，如：天然氣、酒精、汽油、木材等可燃物的燃燒；把吸收熱的反應稱為吸熱反應，如高溫下煅燒石灰石。3.分類

化學反應能量變化分為能量的釋放能量的吸收放熱反應吸熱反應

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！4.常見的放熱、吸熱反應a.所有的燃燒反應；b.酸堿中和反應；c.金屬與酸生成氣體的反應；d.大多數(shù)的化合反應（1）放熱反應（2）吸熱反應a.大多數(shù)分解反應；b.鹽水解反應；c.電離反應；d.少數(shù)化合反應

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！熱化學方程式：1.定義：表反應中放出和吸收熱量的化學方程式。2.意義：不表明了化學反應中的物質(zhì)變化，也表明化學反應中的能量變化。3.書寫熱化學方程式的注意事項：（1）熱化學方程式中要標明物質(zhì)的狀態(tài)，用g、l、s分別表示氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)；

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！參加化學反應的每一種物質(zhì)內(nèi)部都貯存著一定的能量。當反應物的總能量小于生成物的總能量時，反應物需要吸收能量才能轉(zhuǎn)化為生成物；當反應物的總能量大于生成物的總能量時，反應物轉(zhuǎn)化為生成物就會放出能量。如果化學反應中的能量變化主要表現(xiàn)為熱的形式，反應就伴隨著熱的吸收或釋放。如下圖。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！化學反應中的能量變化

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！化學反應中的能量變化是宏觀上的變化，不僅可以用反應物與生成物的總能量的變化來說明，還可以用微觀上化學鍵的斷裂與形成來解釋。研究表明，物質(zhì)發(fā)生化學反應時，需要吸收能量以斷開反應物中的化學鍵，在形成生成物中的化學鍵時放出能量。若反應過程中斷開化學鍵所吸收的總能量大于形成化學鍵所放出的總能量，則反應過程中吸收能量；反之，若反應過程中斷開化學鍵所吸收的能量小于形成化學鍵所放出的能量，則反應過程中放出能量。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！交流討論化學反應中為什么會有能量的變化？宏觀：反應物和生成物所具有的能量不同；微觀：舊的化學鍵斷裂所吸收的能量與新的化學鍵形成時所放出的能量不同。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！拓展視野利用鍵能估算化學反應中的能量變化斷開氣態(tài)物質(zhì)中1mol某種共價鍵生成氣態(tài)原子需要吸收的能量，就是該共價鍵的鍵能。共價鍵的鍵能越大，該共價鍵越牢固。部分共價鍵的鍵能如下表所示:某些共價鍵的鍵能氯化氫形成過程中化學鍵的變化

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！

所以該反應的熱化學方程式可以表示為:

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

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！放熱反應與吸熱反應的比較類型放熱反應吸熱反應能量變化反應物的總能量大于生成物的總能量反應物的總能量小于生成物的總能量鍵能變化生成物的總鍵能大于反應物的總鍵能生成物的總鍵能大于反應物的總鍵能圖示ΔH＜0ΔH＞0

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！燃料燃燒釋放的能量人類自從學會了用火，便以草、木等作為燃料，利用燃燒放出的熱從事各種活動。而后，煤、石油等化石燃料相繼被開采出來，供人類使用，燃料的更替為人類工業(yè)文明的產(chǎn)生和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！生活中常見的燃料有煤、石油、天然氣等。為什么質(zhì)量相同的不同燃料，完全燃燒后放出的熱不相等?這與燃料的熱值有關(guān)。熱值是指一定條件下單位質(zhì)量的可燃物完全燃燒所放出的熱。常見燃料的熱值如下表所示。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！幾種燃料的熱值物質(zhì)煤炭石油天然氣氫氣熱值/kJ·g-1約33約48約56143由上表的數(shù)據(jù)可知，熱值最大的是氫氣，其次是天然氣，較小的是石油、煤炭。但由于氫氣在制備、存儲、運輸、開采成本等方面存在諸多的問題，煤、石油等化石燃料仍然是當今較為主要的能源。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！我國是非常依賴化石燃料的國家，尤其是煤，它在我國的能源消費結(jié)構(gòu)中占據(jù)了相當大的比例，約為60%，遠高于世界平均水平(約27%)。煤等化石燃料的燃燒常常伴隨著大量煙塵、CO、SO2、氮氧化物(NOx)等有毒有害物質(zhì)的排放，后兩者還能導致酸雨，對環(huán)境的破壞非常嚴重。而且，燃料燃燒過程中，一般只有約1/3的能量可以實現(xiàn)有效轉(zhuǎn)化，其他部分則轉(zhuǎn)化為廢熱排出或損耗掉，燃料使用效率不高。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！當今環(huán)境問題突出，環(huán)境保護刻不容緩。為了解決燃料燃燒中存在的問題，化學工作者在許多方面進行了卓有成效的努力與探索。一是節(jié)約現(xiàn)有的能源，尤其是減少作為燃料的煤和石油的開采，將更多的化石燃料留給后人；二是提高燃料的使用效率，減少對環(huán)境的污染，利用化學方法將化石燃料轉(zhuǎn)化為清潔燃料，如將煤經(jīng)氣化轉(zhuǎn)化成煤氣，或使煤經(jīng)液化形成液體燃料，降低氧、氮、硫元素含量，減少污染，增大其中氫元素含量，提高燃燒效率;三是確保能源安全，積極開發(fā)優(yōu)質(zhì)的新能源，氫能、水能、太陽能、風能等都是更清潔、更高效的能源。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！水力發(fā)電大陽能發(fā)電風力發(fā)電

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！氫燃料的應用前景氫氣的熱值在普通燃料中是最高的，燃燒1g氫氣能釋放出143kJ的熱，是汽油的3倍多。氫氣燃燒的產(chǎn)物只有水，不會產(chǎn)生對環(huán)境有害的污染物，是一種清潔燃料。因此，氫氣被普遍認為是未來理想的綠色燃料。目前，制氫和儲氫已成為全球矚目的課題。將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再將水催化電解獲得氫氣，其中最關(guān)鍵的高效、廉價、綠色的催化技術(shù)已有突破性的進展。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！氫氣密度小，熔點低，難液化，貯存液氫的容器要求高。科學家正致力于研究具備良好吸收和釋放氫氣性能的合金(如鑭鎳合金等)，這將為解決氫氣貯存問題開辟新的方向。貯氫合金在一定條件下吸收氫氣形成金屬氫化物，在加熱時又可釋放出氫氣。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！氫氣作為燃料，已有廣泛的應用。發(fā)射人造衛(wèi)星和載人飛船的運載火箭常用液氫作燃料。我國于1980年研制成功低溫條件下也容易發(fā)動、對發(fā)動機腐蝕作用小的氫動力汽車。2017年10月，我國的氫燃料混合動力有軌電車在世界上首次成功投入商業(yè)運行，最高運行時速70km。這種零排放、無污染、低噪聲、能源可再生、轉(zhuǎn)化效率高的新型軌道交通工具，將給人類文明帶來新的機遇。世界首列氫燃料有軌電車

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！利用氫燃料電池發(fā)電，逐步取代當前污染環(huán)境、不可再生的化石燃料，穩(wěn)妥推進碳達峰、碳中和，最終形成“無碳”的清潔能源產(chǎn)業(yè)?；瘜W科學發(fā)展將在極大程度上促進現(xiàn)有的石油經(jīng)濟體系向氫經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)綠色發(fā)展目標。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！拓展視野太陽能及其利用大自然利用太陽能最成功的是植物的光合作用，地球上每年通過光合作用儲藏的太陽能相當于全球能源年消耗量的10倍左右，這就是光—生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化。植物體內(nèi)的葉綠素等物質(zhì)將水、二氧化碳轉(zhuǎn)化為葡萄糖，進而生成淀粉、纖維素，其本質(zhì)是發(fā)生了光—化學能的轉(zhuǎn)換。6H2O+6CO2光葉綠素C6H12O6+6O2

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！動物攝入體內(nèi)的淀粉、纖維素能水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖，葡萄糖氧化生成二氧化碳和水，釋放出熱，供給生命活動的需要。(C6H10O5)n+nH2O催化劑nC6H12O6C6H12O6(s)+6O2(g)===6H2O(l)+6CO2(g)

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！人類直接利用太陽能，有兩種常見的方式:1.光—熱轉(zhuǎn)換這是目前技術(shù)最成熟、成本最低廉、應用最廣泛的形式。其基本原理是利用太陽輻射能加熱物體而獲得熱能，如地膜、大棚、溫室、太陽能熱水器、反射式太陽灶、高溫太陽爐等。太陽能的轉(zhuǎn)化

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！2.光—電轉(zhuǎn)換光—電轉(zhuǎn)換主要用于發(fā)電，有兩種方式：一種是光—熱—電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光—電轉(zhuǎn)換方式。(1)光—熱—電轉(zhuǎn)換是利用太陽能發(fā)電，一般是由太陽能集熱器發(fā)電，太陽能集熱器吸收的熱能使水轉(zhuǎn)化為水蒸氣，再驅(qū)動汽輪機發(fā)電。(2)光-電直接轉(zhuǎn)換是利用光電效應，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能。光—電轉(zhuǎn)換的基本裝置是太陽能電池，它適用于電子儀表、光電信號器件、無人中繼站、高山氣象站等方面。光—電轉(zhuǎn)換

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！1．下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)換的認識不正確的是（）A．手機電池在放電時，化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹷．綠色植物進行光合作用時，太陽能主要轉(zhuǎn)化為化學能C．煤燃燒時，化學能主要轉(zhuǎn)化為熱能D．白熾燈工作時，電能全部轉(zhuǎn)化為光能D練習

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！2．將盛有NH4HCO3粉末的小燒杯放入盛有少量醋酸的大燒杯中。然后向小燒杯中加入鹽酸，反應劇烈，醋酸逐漸凝固。由此可見正確的是（

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

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！

O=OH-HH-O1mol化學鍵斷裂時需要吸收的能量/kJ496436x3.已知氫氣的燃燒熱為286kJ/mol，18g水蒸氣變成液態(tài)水放出44kJ的熱量。其他相關(guān)數(shù)據(jù)如表：則表中x為(

)A．926 B．557 C．485 D．463D

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！4.小明從表中提供的信息中，得出以下幾個結(jié)論，其中正確的是

（）

A．熱值大的燃料燃燒時放出的熱量多B．1千克汽油燃燒時放出的熱量是4.6×107焦耳C．木炭燃燒不充分時其熱值會變小D．2m3的沼氣完全燃燒時放出的熱量是3.8×107焦耳D

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！完成課后相關(guān)練習

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！同學們，說說這節(jié)課你學到了什么呢？

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！謝謝大家教學的藝術(shù)不在于傳授本領(lǐng)，而在于善于激勵喚醒和鼓舞。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！專題6

化學反應與能量變化

第三單元

化學能與電能的轉(zhuǎn)化

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！我們已經(jīng)知道，化學反應伴有吸熱或放熱現(xiàn)象，這是化學能與熱能相互轉(zhuǎn)化的表現(xiàn)。除熱能以外，化學能還可以轉(zhuǎn)化為光能、機械能、電能等其他形式的能量。各種各樣的電池就是化學能與電能轉(zhuǎn)化的最好體現(xiàn)。家用干電池紐扣電池手機電池

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！化學能轉(zhuǎn)化為電能在現(xiàn)代生活中，化學電源發(fā)揮著越來越重要的作用。大到人造衛(wèi)星、飛機、新能源汽車，小到電腦、手機、電子手表，都離不開化學電源。尤其是電子產(chǎn)品的日趨豐富，化學電源與人類生活的關(guān)系越來越密切。那么，化學電源是如何對外提供電能的呢?

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！基礎(chǔ)實驗完成下列實驗，將觀察到的實驗現(xiàn)象和得到的實驗結(jié)論填入下表?；瘜W能轉(zhuǎn)化為電能的實驗

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！1.把一塊鋅片和一塊銅片分別插入盛有稀硫酸的燒杯里，觀察實驗現(xiàn)象。2.把一塊鋅片和一塊銅片同時插入盛有稀硫酸的燒杯里，觀察實驗現(xiàn)象。3.用導線把步驟2中的鋅片和銅片連起來，觀察實驗現(xiàn)象。4.在步驟3的導線中間連接一個靈敏電流計(右圖)，觀察實驗現(xiàn)象。原電池示意圖

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！通過步驟4的實驗可以看出，鋅片逐漸溶解，銅片表面有氣泡產(chǎn)生，電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明這個裝置可以將化學能轉(zhuǎn)化為電能。反應過程中的電流是這樣形成的：1.在鋅片(負極)上，鋅失去電子形成鋅離子(Zn2+)進入溶液：Zn-2e-

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

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！實驗步驟實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論步驟1步驟2步驟3步驟4銅片上沒有明顯現(xiàn)象，鋅片上有無色氣體產(chǎn)生銅片與稀硫酸不反應，2H++Zn=Zn2++H2銅片上沒有明顯現(xiàn)象，鋅片上有無色氣體產(chǎn)生銅片與稀硫酸不反應，2H++Zn=Zn2++H2銅片上有無色氣體產(chǎn)生，鋅片無明顯現(xiàn)象H+在銅片上得到電子被還原成氫氣銅片上有無色氣體產(chǎn)生，鋅片無明顯現(xiàn)象，電流計發(fā)生偏轉(zhuǎn)H+在銅片上得到電子被還原成氫氣，說明有電子從鋅片流入到銅片

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！我們把將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置稱為原電池。在原電池中，兩個電極上分別發(fā)生氧化反應和還原反應。還原劑在負極發(fā)生氧化反應，失去電子；電子通過導線由原電池的負極流向正極，氧化劑在正極得到電子發(fā)生還原反應。原電池就是這樣通過化學反應將化學能轉(zhuǎn)化為電能的。原電池反應原理示意圖

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！1.你能確定原電池的正、負極嗎？原電池在工作時電流是如何移動的？2.你能說出原電池的工作原理嗎？試寫出發(fā)生的在二個電極上的離子反應方程式。鋅片為負極，銅片為正極。電子由鋅片經(jīng)導線流向銅片，電流由銅片流出，從鋅片流入。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！銅鋅原電池原理電極材料電極反應反應類型原電池的電極鋅片Zn-2e=Zn2+

氧化反應負極銅片還原反應正極原電池總反應Zn+2H+=Zn2++H2

小結(jié)

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！一、原電池：將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置G稀硫酸鋅銅H+H+H+e-e-e-e-e-e-Zn：還原劑，失去電子發(fā)生氧化反應電子從鋅極流出負極電子從鋅極流出流入銅極Cu：氧化劑，得去電子發(fā)生還原反應二、原電池的工作原理正極三、原電池反應的本質(zhì)氧化還原反應

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！下列反應中，能夠形成原電池的是：√√√×××思考：

如果形成原電池需要滿足哪些條件？

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！形成原電池需要滿足的條件1.活潑性不同的兩個電極（負極：較活潑的金屬；正極：較不活潑的金屬。）；2.電極需插進電解質(zhì)溶液中；3.有自發(fā)的氧化還原反應；4.必須形成閉合回路。兩極一液成閉合

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！原電池電極的判斷1.根據(jù)電極材料判斷負極：較活潑的金屬；正極：較不活潑的金屬或非金屬導體2.根據(jù)電極反應判斷失電子的反應氧化反應負極得電子的反應還原反應正極思考：如何判斷原電池的正、負極？

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！3.根據(jù)電子或電流流動方向判斷電子從負極流出沿導線流入正極電流從正極流出沿導線注入負極原電池電極的判斷4.根據(jù)離子的定向移動方向（溶液內(nèi)）陽離子向正極移動；陰離子向正極移動；

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！原電池的應用

形成原電池，可以加快反應的速率

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！下列情況是否形成了原電池？若是，寫出兩極反應的方程式。AFeC負極：2Fe-4e=2Fe2+正極：2H2O+O2+4e=4OH-思考：為什么鋼鐵在潮濕的空氣中很容易被腐蝕。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！原電池的應用小結(jié)1.比較金屬活動性強弱（活潑的金屬作負極）；2.比較反應速率（構(gòu)成原電池反應一般比普通反應快）；3.金屬的腐蝕與防護（腐蝕速度比一般快）。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！拓展視野鋼鐵的電化學腐蝕原理及其應用鋼鐵在潮濕的空氣中很容易被腐蝕，因為在潮濕的空氣里，鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜，水膜里含有少量H+、OH-和氧氣等，從而形成一層電解質(zhì)溶液，它與鋼鐵里的鐵和少量碳形成了無數(shù)微小的原電池。在這些微小的原電池中，主要發(fā)生了下列反應：

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！負極(鐵):2Fe-4e-

===2Fe2+正極(碳):2H2O+O2+4e-

===4OH-鐵失去電子被氧化，F(xiàn)e2+與OH-結(jié)合成Fe(OH)2，F(xiàn)e(OH)2進一步被氧氣氧化為Fe(OH)3。4Fe(OH)2+O2

+2H2O===4Fe(OH)3鋼鐵的電化學腐蝕原理示意圖

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！Fe(OH)3在一定條件下發(fā)生脫水反應，生成紅色的鐵銹(主要成分為Fe2O3·nH2O)。不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸，發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬失去電子被氧化，這種腐蝕叫作電化學腐蝕。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！鋼鐵電化學腐蝕的原理在生活中應用廣泛。例如，生活中常用的取暖產(chǎn)品——暖貼，就是以此原理制成的。暖貼的內(nèi)部含有鐵粉、活性炭、食鹽、蛭石、木粉的混合物。鐵粉、活性炭、食鹽一旦與空氣中的氧氣和水蒸氣接觸就會形成原電池，木粉能夠吸水并保持水分，蛭石能夠保溫。原電池的形成加快了鐵被氧氣氧化的速率，短時間內(nèi)產(chǎn)生較多的熱，供人們?nèi)∨ＥN的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！化學電源依據(jù)原電池反應的原理，我們可以設(shè)計一個裝置，通過氧化還原反應即可實現(xiàn)化學能向電能的轉(zhuǎn)化。實驗探究利用銅片、鋅片(可從廢舊干電池中拆取)或鋁片、純堿溶液、白醋(或橙子、橘子)等日常生活中的材料即可制作簡易電池。如圖所示，利用橘子、金屬片以及導線等制作的簡易電池能使電流計指針偏轉(zhuǎn)。由橘子制成的簡易電池

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！簡易電池無法長久穩(wěn)定地使用，于是人們發(fā)明并制造了多種多樣的能夠較長時間穩(wěn)定持續(xù)供電的化學電源?；瘜W電源的能量轉(zhuǎn)化率比燃料燃燒高得多?；瘜W電源不僅在生活中得到了廣泛的應用，在高科技領(lǐng)域乃至航天技術(shù)中也是不可或缺的?；瘜W電源有一次電池、二次電池和燃料電池之分。一次電池用過之后不能復原，二次電池充電后能繼續(xù)使用

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！概念：將化學能變成電能的裝置分類：①一次電池：不可充電電池，如干電池②二次電池：可充電電池，如蓄電池③燃料電池優(yōu)點：①能量轉(zhuǎn)化率高，供能穩(wěn)定可靠②可以制成各種形狀、大小，使用方便③易維護

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！拓展視野常見化學電源化學電源在生產(chǎn)、生活中應用十分廣泛。常見化學電源主要有鋅錳干電池、銀鋅紐扣電池、鉛蓄電池等。它們的組成及反應原理如下表所示。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！鉛蓄電池常見化學電源的組成與反應原理

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！氫氧燃料電池反應原理示意圖當電池與用電器相連時，電池中能轉(zhuǎn)化成電能的化學能是一定的，一旦電能耗盡后便無法繼續(xù)放電，此時一次電池需要更換電池，二次電池需連接電源充電。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！拓展視野簡易燃料電池的制備1.將碳電極放在高溫火焰上灼燒到紅熱，迅速浸入冷水中，制得多孔碳棒電極。選用0.5mol·L-1的Na2SO4溶液為電解質(zhì)溶液。電源用3~6V直流電源，發(fā)光二極管的起輝電壓為1.7V，電流為0.6mA。將上述材料組裝成簡易的燃料電池裝置(下圖)。2.按下開關(guān)S1，接通電源，電解溶液約半分鐘，碳棒上分別產(chǎn)生明顯的氣泡。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！3.斷開開關(guān)S1，按下開關(guān)S2，可以觀察到二極管的發(fā)光現(xiàn)象。自制燃料電池裝置示意圖

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！隨著科技的發(fā)展，越來越多的新型電池面世，其中鋰離子電池是筆記本電腦、手機等數(shù)碼產(chǎn)品中使用最為廣泛的電池。它興起于20世紀90年代，具有供電穩(wěn)定、可反復充放電、使用壽命長、便攜、無污染等優(yōu)點，在一定程度上改變了人們的生活方式。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！與原電池將化學能轉(zhuǎn)化為電能相反，電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置。在生產(chǎn)、生活實際中，許多化學反應都是通過電解的方法來實現(xiàn)的。例如，電解水制得氫氣和氧氣：電解飽和食鹽水制備燒堿、氯氣和氫氣。在這些例子中，電能轉(zhuǎn)化為化學能。利用電解我們可以獲得普通化學方法難以制備的物質(zhì)。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！電解與電解池電解：使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程。電解池：借助于電流引起氧化還原反應裝置。構(gòu)成條件：1.與外加電源相連的電極；2.有電解質(zhì)溶液；3.形成閉合回路。能量轉(zhuǎn)化：電能轉(zhuǎn)化為化學能用途：獲得普通化學方法難以制備的物質(zhì)。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！原電池、電解池的異同點原電池電解池定義形成條件電極名稱電極反應化學能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。自發(fā)的氧化還原反應。將電能轉(zhuǎn)變成化學能的裝置。非自發(fā)氧化還原反應。1.活性不同的兩電極；2.電解質(zhì)溶液；3.形成閉合回路1.兩極接直流電源；2.電極插入電解質(zhì)溶液；3.形成閉合回路負極：較活潑金屬；正極：較不活潑金屬（或能導電非金屬）陽極：電源正極相連；陰極：電源負極相連負極：氧化反應；正極：還原反應陽極：氧化反應；陰極：還原反應

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！拓展視野電解在物質(zhì)制備中的應用鈉、鎂、鋁、鈣等單質(zhì)的化學性質(zhì)很活潑，不能在自然界中穩(wěn)定存在，用普通的化學方法難以將它們制備出來。工業(yè)上采用電解的方法制取這些金屬單質(zhì)。以石墨作為電解池的兩個電極電解熔融的氧化鋁(氧化鋁的熔點特別高，需要加入冰晶石以幫助其熔化)可得到單質(zhì)鋁。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！在直流電作用下，鋁離子在陰極得到電子，被還原為單質(zhì)鋁。陰極：Al3++3e-===Al氧離子在陽極失去電子，被氧化為氧原子，并結(jié)合成氧分子。

上述反應可綜合表示為:

通電

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！與電解熔融的氧化鋁類似，電解熔融的氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣可分別得到鈉、鎂、鈣的單質(zhì)和氯氣。電解的方法能使通常條件下無法自發(fā)進行的化學反應進行下去，在一些活潑單質(zhì)的制取、金屬的精煉、某些有機化合物的合成中應用廣泛。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！練習1.有甲、乙、丙三種金屬，將它們放在稀硫酸中，只有乙無明顯現(xiàn)象。若用導線將甲、丙相連后放入稀硫酸，只有丙電極上產(chǎn)生大量氣泡，這三種金屬的活動性順序是（）A.甲＞丙＞乙 B.甲＞乙＞丙 C.丙＞乙＞甲 D.乙＞甲＞丙A

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！2.在鋅與銅組成的原電池中，下列說法正確的是()A．鋅是負極，發(fā)生還原反應 B．鋅是負極，發(fā)生氧化反應C．銅是負極，發(fā)生還原反應 D．銅是負極，發(fā)生氧化反應B

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！3.如圖所示裝置中，電流表A發(fā)生偏轉(zhuǎn)，a極逐漸變細，同時b極逐漸變粗，c為電解質(zhì)溶液，則a、b、c應是下列各組中的(

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

D．a(chǎn)是Cu、b是Zn、c為稀H2SO4A

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！

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

)A.A

B.B

C.C

D.DA

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！5.少量鐵粉與100mL0.01mol/L的硫酸反應，反應速率太慢。為了加快此反應速率而不改變H2的總量，可以使用如下方法中的（）A．加入l00mL0.02mol/L的鹽酸B．加入少量硫酸氫鈉固體C．加入少量CuSO4固體D．降低溫度B

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！完成課后相關(guān)練習

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！同學們，說說這節(jié)課你學到了什么呢？

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！謝謝大家教學的藝術(shù)不在于傳授本領(lǐng)，而在于善于激勵喚醒和鼓舞。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！專題7

氮與社會可持續(xù)發(fā)展

第一單元

氮的固定

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！化學家在18世紀70年代初發(fā)現(xiàn)了空氣中含量最多的氣體——氮氣。氮是糧食作物生長必需的元素，科學家一直探索將空氣中的氮轉(zhuǎn)化為植物可吸收的含氮物質(zhì)。隨著世界人口的增長，人類對糧食的需求日益增加，糧食危機成為人類發(fā)展難以逾越的鴻溝。直到20世紀初，德國化學家哈伯在實驗室中首次用氮氣和氫氣合成了氨，從此人類進入了新的農(nóng)業(yè)時代，化肥的使用大大提高了糧食產(chǎn)量。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！氮分子的結(jié)構(gòu)在自然界中，絕大部分氮元素以游離態(tài)的氮氣存在于空氣中。實驗證明，在通常情況下，氮氣與大多數(shù)物質(zhì)很難發(fā)生化學反應，說明氮氣的化學性質(zhì)很不活潑。一般認為，氮氣分子是由兩個氮原子通過共用三對電子結(jié)合而成的，氮氣分子中存在氮氮三鍵。氮氣分子的電子式和結(jié)構(gòu)式分別為:NN??????????NN

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！破壞氮氣分子中氮原子之間的共價鍵需要很大的能量，所以氮氣分子很穩(wěn)定。但在高溫或放電等特殊條件下，氮氣分子獲得了足夠多的能量，也能與一些金屬或非金屬單質(zhì)發(fā)生反應，生成含氮化合物。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！氮元素的存在（1）游離態(tài)：氮氣主要存在于大氣中，約占大氣體積的78%（2）化合態(tài)：存在于無機物和有機物中物理性質(zhì)色態(tài)氣味密度溶解性毒性沸點無色氣體無味比空氣密度略小難溶無毒很低（常用作冷凍劑）

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！氮分子的結(jié)構(gòu)電子式：(三對共用電子對)結(jié)構(gòu)式：(共價三鍵)氮氣的化學性質(zhì)破壞氮氣分子中氮原子之間的共價鍵需要很大的能量，所以氮氣分子很穩(wěn)定。但在高溫或放電等特殊條件下，也能與一些金屬或非金屬單質(zhì)發(fā)生反應，生成含氮化合物。NN??????????NN

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！1.與氫氣的反應：N2+3H2高溫、高壓催化劑2NH3注意反應條件2.與氧氣的反應：N2+O2放電2NO3.與鎂的反應：N2+3Mg高溫Mg3N2氮元素的化合價：-3、0、+1、+2、+3、+4、+5與氮氣相關(guān)的反應

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！氮氣的用途利用氮氣的穩(wěn)定性：（1）作保護氣（2）充填燈泡（3）水果保鮮、貯存糧食利用氮氣的沸點很低：（1）深度冷凍保存物質(zhì)（2）利用液氮處理某些材料利用化學性質(zhì)：合成氨、制造硝酸等。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！氮元素的作用氮是作物體內(nèi)許多重要有機化合物的組成成分，也是遺傳物質(zhì)的基礎(chǔ)成分，是作物不可缺少的營養(yǎng)元素，所以稱之為生命元素。蛋白質(zhì)的組成元素：作物體內(nèi)的氮元素有兩種狀態(tài)：有機氮和無機氮。無機氮指存在于各器官的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮；有機氮主要包括蛋白質(zhì)、氨基酸、核酸、葉綠素和維生素類物質(zhì)。氮是所有氨基酸的重要成分，蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的。蛋白質(zhì)不僅是構(gòu)成職務的基本材料，而且可作為酶催化作物體內(nèi)的各種生理代謝活動。作物生長發(fā)育的基本過程細胞分裂，必須有蛋白質(zhì)的參與。氮素供給不足，作物生長緩慢，生育階段延遲，其原因就是缺氮導致細胞分裂緩慢。簡而言之一句話：如果沒有氮，就沒有蛋白質(zhì)，也就沒有生命。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！氮的固定

我們知道氮在地殼中的含量很少，自然界中絕大部分的氮是以單質(zhì)分子氮氣的形式存在于大氣中，氮氣的化學性質(zhì)十分穩(wěn)定，那么氮氣如何進入生物體，參與生命活動的呢？

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！自然固氮充足的氮能使植物枝葉茂盛，葉片增大，光合作用增強，促進氨基酸和蛋白質(zhì)的形成，從而使農(nóng)作物的產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量得以提高。將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化成含氮化合物叫作氮的固定，簡稱固氮。氮的固定主要有自然固氮和人工固氮兩種方式。植物通過自然固氮可以從空氣中獲得化合態(tài)的氮，但這不能滿足許多植物生長的需要。氮是農(nóng)作物生長的必需元素

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！自然固氮的途徑主要有兩種：一種是生物固氮，即自然界中的一些微生物種群(如豆科植物的根瘤菌)將空氣中的氮氣通過生物化學過程轉(zhuǎn)化為含氮化合物，約占自然固氮的90%；另一種是高能固氮，即通過閃電、火山爆發(fā)等途徑產(chǎn)生含氮化合物，約占自然固氮的10%。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！科學家正致力于探索豆科植物“輕而易舉”實現(xiàn)固氮的機理，建立了多種化學模型模擬生物固氮，爭取實現(xiàn)在溫和條件下固定空氣中的氮為人類所用，以解決化肥效率不高，以及對土壤和環(huán)境帶來一定副作用等問題。豆科植物的根瘤結(jié)構(gòu)豆科植物的根部常附有小根瘤，其中含有固氮菌，能把空氣中的游離氮轉(zhuǎn)化為化合物形態(tài)的氨(或銨態(tài)氮肥)作為自身的養(yǎng)分。生物固氮

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！拓展視野固氮酶經(jīng)過幾十年的研究，科學家發(fā)現(xiàn)根瘤菌中存在固氮酶。固氮酶的分子很大，結(jié)構(gòu)也很復雜，它是由二氮酶和二氮還原酶兩種蛋白質(zhì)組成的。這兩種蛋白質(zhì)對氧非常敏感，一旦遇氧就很快導致固氮酶的失活。在空氣中暴露30s，二氮還原酶的活性就會喪失一半；在空氣中暴露10min，二氮酶的活性也會喪失一半。所以整個研究過程必須在嚴格無氧氣的條件下進行，這無疑給研究增加了難度。時至今日，化學模擬生物固氮仍在探索之中。固氮酶

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！高能固氮自然界中并不是所有種類的植物都可以像豆科植物那樣能利用根瘤自行固氮。在人類合成氮肥之前，大部分植物對化合態(tài)氮元素的需求，除動物糞便等有機肥在微生物作用下進入土壤中的成分外，主要依賴于閃電條件下大氣中氮元素的轉(zhuǎn)化。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！俗話說，“雷雨發(fā)莊稼”。這是因為在放電條件下，空氣中的氮氣與氧氣發(fā)生反應，生成一氧化氮。一氧化氮在空氣中很不穩(wěn)定，易被空氣中的氧氣進一步氧化生成二氧化氮，二氧化氮與水反應生成硝酸。閃電有助于生成氮氧化物

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！N2+O2===2NO放電2NO+O2===2NO2放電3NO2+H2O===2HNO2+NO雨水中的硝酸滲入土壤后與礦物質(zhì)作用生成硝酸鹽，其中的硝酸根離子被植物的根系吸收，轉(zhuǎn)化為植物生長所需的養(yǎng)料。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！拓展視野NO和NO2的性質(zhì)在常溫下，NO為無色、無味的氣體，微溶于水；NO2為紅棕色、有刺激性氣味的氣體。二氧化氮與水反應生成硝酸和一氧化氮。大氣中NO和NO2達到一定濃度時都會對人體造成傷害，能引發(fā)上呼吸道及肺部疾病。人體中極少量的NO有助于促進血管擴張，防止血管栓塞。一氧化氮在調(diào)節(jié)心腦血管、神經(jīng)和免疫系統(tǒng)等方面有著十分重要的生物學作用和醫(yī)學前景，受到人們的普遍重視。二氧化氮在火箭燃料中用作氧化劑，在工業(yè)上可以用來制造硝酸。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！然而，僅靠自然界的生物固氮和高能固氮，遠遠不能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對氮元素的需求，世界各國越來越迫切需要發(fā)展氮肥工業(yè)。人工固氮技術(shù)是20世紀人類最偉大的成就之一，化學家通過化學反應制得了植物可吸收的含氮化合物，為人類解決糧食短缺問題作出了巨大貢獻。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味溶解性毒性NONO2無色紅棕色氣態(tài)氣態(tài)無味刺激性氣味微溶易溶有毒有毒

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！危害大氣中NO和NO2達到一定濃度時都會對人體造成傷害，能引發(fā)上呼吸道及肺部疾病。用途一氧化氮在調(diào)節(jié)心腦血管、神經(jīng)和免疫系統(tǒng)等方面有著十分重要的生物學作用和醫(yī)學前景，受到人們的普遍重視。二氧化氮在火箭燃料中用作氧化劑，在工業(yè)上可以用來制造硝酸。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！人工固氮——合成氨哈伯和博施等化學家經(jīng)過無數(shù)次的失敗和不懈努力，最終用鋨催化劑在1.75×107Pa、550℃的條件下以氮氣和氫氣為原料，得到濃度為8%的氨，為合成氨的工業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。此后，他們又經(jīng)過數(shù)千次實驗的嘗試，改變反應條件，并尋找到廉價易得的多種含鐵化合物組成的催化劑，于1913年建成了世界上第一座合成氨廠。哈伯和博施也因此在1918年和1931年分別榮獲諾貝爾化學獎。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！N2(g)+3H2(g)高溫、高壓催化劑2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1哈伯發(fā)明的合成氨實驗裝置現(xiàn)代的合成氨工廠

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！合成氨的原料是氮氣和氫氣，在較高溫度下將混合氣體加壓后送到合成塔中進行反應。該反應放出大量的熱，工業(yè)上往往用來預熱原料氣，以達到反應所需的溫度，節(jié)約能源。合成氨達到平衡時，混合氣體中氨的含量為20%左右，從中分離出氨后，將未反應的氮氣、氫氣送回合成塔循環(huán)使用。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！合成氨工業(yè)的成功，為植物生長提供足夠的氮肥，在很大程度上緩解了地球上有限的耕地資源與龐大的糧食需求之間的矛盾，改變了世界糧食生產(chǎn)的歷史，使人類免受饑荒之苦。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！氮循環(huán)

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！氮元素在地球大氣圈、巖石圈和生物圈中都有廣泛的分布，不同圈層的氮元素通過多種化學反應在層間循環(huán)。氮循環(huán)是自然界中一種重要的循環(huán)，對生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)起著重要的作用。為了促進氮的良性循環(huán)，我們要注意維護生態(tài)平衡，保護森林，植樹綠化，增強生態(tài)系統(tǒng)對有害物質(zhì)的吸收能力：不能過度使用含氮化肥以免污染土壤和水體：控制化石燃料燃燒排放的氮氧化物進入大氣。氮循環(huán)的意義

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！氮元素在自然界中的循環(huán)

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！跨學科鏈接自然界的氮循環(huán)不同圈層的氮元素是如何循環(huán)的呢？氮分子很穩(wěn)定，大氣中只有少量的氮氣通過生物固氮和高能固氮的方式從游離態(tài)轉(zhuǎn)化為化合態(tài)，進入土壤和海洋。巖石和礦物被風化后，其中的氮元素也進入土壤和海洋，植物從土壤中吸收含氮化合物制造蛋白質(zhì)，動物則靠食用植物以獲得蛋白質(zhì)；動物的排泄物和尸體殘骸以及植物的腐敗物等在土壤中被細菌分解，變?yōu)楹衔?，部分被植物吸收：土壤中的硝酸鹽也會被細菌分解而轉(zhuǎn)化為氮氣，氮氣再返回大氣中。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！海洋接納了來自土壤和大氣中的氮，一部分被生物體吸收。生物死亡后，體內(nèi)的氮一部分被其他生物體吸收，一部分以含氮氣體的形式進入大氣，一部分又返回土壤，還有一部分以沉積物的形式沉積在海洋深處。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！練習1.下列敘述與氮的固定無關(guān)的是 (

)A.工業(yè)合成氨B.工業(yè)上將氨轉(zhuǎn)化為硝酸和其他含氮化合物C.豆科植物的根瘤菌把空氣中的氮氣轉(zhuǎn)化為含氮化合物D.電閃雷鳴的雨天，空氣中的氮氣會與氧氣發(fā)生反應并最終轉(zhuǎn)化為硝酸鹽被植物吸收B

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！2.下列關(guān)于N2的敘述錯誤的是(

)A.N2既可作氧化劑又可作還原劑B.雷雨天，空氣中的N2和O2可反應生成NOC.氮的固定是將N2轉(zhuǎn)化成含氮化合物D.NO和NO2都可穩(wěn)定存在于空氣中D

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！3.如圖所示，試管中盛裝的是紅棕色氣體(可能是混合物)，當?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r，試管內(nèi)液面上升，但不能充滿試管，當向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中液面繼續(xù)上升，經(jīng)過多次重復后，試管內(nèi)完全被充滿，原來試管中盛裝的氣體(

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

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！

A

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！5.某無色混合氣體中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的兩種或多種?，F(xiàn)將此混合氣體通過品紅溶液，品紅溶液褪色；然后向剩余氣體中通入空氣，很快變?yōu)榧t棕色。則下列對原混合氣體成分的判斷中正確的是(

)A.肯定含有SO2和NOB.肯定沒有Cl2、O2和NOC.可能含有Cl2和O2D.肯定含有Cl2和NOA

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！完成課后相關(guān)練習

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！同學們，說說這節(jié)課你學到了什么呢？

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！謝謝大家教學的藝術(shù)不在于傳授本領(lǐng)，而在于善于激勵喚醒和鼓舞。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！專題7

氮與社會可持續(xù)發(fā)展

第二單元

重要的含氮化工原料

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！氨氣是人類制備各種含氮化合物的基礎(chǔ)原料。與化學性質(zhì)相對穩(wěn)定的氮氣不同，氨氣容易參與多種化學反應，轉(zhuǎn)化為其他含氮化合物。例如，氨氣與酸反應可用于制備各種銨鹽，銨鹽是最常用的氮肥；氨氣經(jīng)過氧化等一系列過程可以生成硝酸，硝酸是最重要的無機強酸之一，也是重要的化工原料。氮的許多化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活中發(fā)揮著極為重要的作用。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！氨氣氨氣在通常狀況下是無色、具有刺激性氣味的氣體，密度比空氣小(在標準狀況下，氨的密度是0.771g·L-1)。液氨制冷系統(tǒng)

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！氨氣容易被液化，在常壓下冷卻至-33.5℃或在常溫下加壓至700~800kPa，氨氣就液化成無色液體，同時放出大量的熱。液態(tài)氨汽化時要吸收大量的熱，使周圍的溫度急劇下降，所以液態(tài)氨在工業(yè)上常用來作制冷劑。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！物理性質(zhì)：顏色氣味密度溶解性沸點無色刺激性氣味比空氣小極易溶于水低用途：作制冷劑：氨分子間容易形成氫鍵，這使得氨氣容易被液化，在常壓下冷卻至-33.5℃或在常溫下加壓至700~800kPa，氨氣就液化成無色液體，同時放出大量的熱。液態(tài)氨汽化時要吸收大量的熱，使周圍的溫度急劇下降，所以液態(tài)氨在工業(yè)上常用來作制冷劑。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！觀察思考觀察下列實驗，將觀察到的實驗現(xiàn)象和分析得到的結(jié)論填入表。[實驗1]在干燥的燒瓶內(nèi)充滿氨氣，塞上帶有玻璃管和膠頭滴管(預先吸入少量水)的膠塞。按圖所示組裝實驗裝置。打開橡皮管上的止水夾，擠壓膠頭滴管，觀察現(xiàn)象。[實驗2]在一支潔凈的試管中滴加幾滴濃氨水，將濕潤的紅色石蕊試紙(或pH試紙)粘在玻璃棒一端靠近試管口，觀察試紙顏色的變化情況。[實驗3]在一只潔凈的燒杯中放兩個棉花球，在兩個棉花球上分別滴幾滴濃氨水和濃鹽酸，用表面皿蓋住燒杯口，觀察現(xiàn)象。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！化學性質(zhì)：（1）氨氣與水的反應（噴泉實驗）：實驗現(xiàn)象主要結(jié)論燒杯中的溶液由玻璃管進入燒瓶，形成噴泉，瓶內(nèi)液體呈紅色。氨極易溶于水；其水溶液呈堿性。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！2.該噴泉實驗成功的關(guān)鍵是什么？延伸：1.二氧化碳和氫氧化鈉能否形成噴泉？為什么？

氫氧化鈉會和二氧化碳反應，二氧化碳消耗后，燒瓶內(nèi)的壓力減少。造成水沿著玻璃管上升，如噴泉般噴出於燒瓶中。（1）裝置氣密性良好；（2）圓底燒瓶要干燥；（3）裝置內(nèi)氣體的純度要高；（4）氣體要充滿燒瓶

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！氨氣極易溶于水，常溫常壓下，1體積水大約可溶解700體積氨氣。氨氣溶于水形成的水溶液稱為氨水。氨水中的氨分子大部分與水分子結(jié)合成一水合氨(NH3·H2O)，一水合氨可部分電離成銨根離子和氫氧根離子，所以氨水顯弱堿性。NH3+H2ONH3·H2ONH3·H2O

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！氨水中含有的微粒：NH3·H2O是一元弱堿，能使無色酚酞溶液變紅NH3·H2O不穩(wěn)定易分解NH3·H2O、NH3、H2O、、OH-

、H+(少量)

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！用氨水作氮肥，成本較低，但易揮發(fā)，直接施用肥效低，濃度較大時還會燒傷作物莖葉，必須加大量的水稀釋。氨水對眼睛、呼吸道等有強烈的刺激作用，貯存、運輸和施用的要求也比較高。目前人們已很少在農(nóng)田中直接施用氨水。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！氨氣使石蕊試紙變色實驗現(xiàn)象主要結(jié)論濕潤的紅色的石蕊試紙變藍氨水易揮發(fā)，氨氣的水溶液呈堿性

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！實驗現(xiàn)象主要結(jié)論燒杯中出現(xiàn)白煙濃氨水、濃鹽酸具有揮發(fā)性，NH3與HCl結(jié)合，有固體NH4Cl生成氨氣與酸的反應

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！(用于NH3與揮發(fā)性酸的互相檢驗)2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4與硫酸的反應：NH3+HCl===NH4Cl氨可以與酸反應，生成銨鹽。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！銨鹽大多是無色晶體，運輸、儲存比較方便，并且都能溶于水，易于被農(nóng)作物吸收。因此，固態(tài)氮肥已經(jīng)代替了氨水，成為目前使用最廣泛的化肥。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！NH3是氮的最低價(-3價)化合物，氨中的N可以失去電子，化合價升高，在一定條件下氨與氧化劑作用時作還原劑，表現(xiàn)出還原性。在通常情況下，氨與氧氣不易反應，但在加熱和催化劑(如鉑絲或Cr2O3)存在下，氨與氧氣反應生成一氧化氮和水，并放出熱。這一反應叫作氨的催化氧化，它是工業(yè)制備硝酸的重要反應之一。4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(l)ΔH=-904kJ·mol-1催化劑

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！硝酸硝酸是一種無色、易揮發(fā)、具有刺激性氣味的液體，沸點為83℃，密度為1.42g·cm-3，能與水以任意比互溶。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！硝酸不穩(wěn)定，在常溫下受熱或見光會發(fā)生分解，生成紅棕色的二氧化氮氣體。因此，硝酸應密封貯存在低溫、避光處。市售濃硝酸的質(zhì)量分數(shù)約為69%，常因溶有少量NO2而略顯黃色。

光照

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！觀察思考銅片與濃硝酸的反應裝置觀察下列有關(guān)硝酸性質(zhì)的實驗，將實驗現(xiàn)象和分析所得結(jié)論填入下表中。[實驗1]將銅片置于具支試管的底部，通過分液漏斗加入2mL濃硝酸，將產(chǎn)生的氣體通入倒置于水槽里充滿水的集氣瓶中(如圖)，觀察實驗現(xiàn)象。[實驗2]在上述裝置中，用分液漏斗向試管內(nèi)加5mL水，稀釋硝酸，繼續(xù)收集產(chǎn)生的氣體，觀察實驗現(xiàn)象。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！硝酸是一種氧化性很強的酸，能與絕大多數(shù)金屬(除金、鉑等少數(shù)金屬以外)、許多非金屬以及有機物發(fā)生氧化還原反應，其中+5價的氮被還原。濃硝酸與銅反應生成的氣體主要是二氧化氮，稀硝酸與銅反應生成的氣體主要是一氧化氮。Cu+4HNO3（濃）===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O3Cu+8HNO3（?。?==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！實驗實驗現(xiàn)象化學方程式銅與濃硝酸的反應銅與稀硝酸的反應3Cu+8HNO3（?。?3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O溶液中有氣泡產(chǎn)生；試管中充滿紅棕色氣體；燒杯中收集到無色氣體。溶液中有氣泡產(chǎn)生；試管燒杯中收集到無色氣體。Cu+4HNO3（濃）=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O硝酸與金屬的反應：

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！常溫下，濃硝酸與濃硫酸相似，也能使鋁、鐵表面形成致密的氧化膜而鈍化，所以可以用鋁質(zhì)或鐵質(zhì)容器盛放濃硝酸。濃硝酸在加熱的條件下，還能與木炭等非金屬單質(zhì)發(fā)生氧化還原反應C+4HNO3（濃）===CO2↑+4NO2↑+2H2O硝酸是一種重要的化工原料，常用來制造氮肥、染料、塑料、炸藥、硝酸鹽等。

尊重教學規(guī)律，科學使用課件！學科提煉氮及其化合物的轉(zhuǎn)化在大量實驗的基礎(chǔ)上，化學家利用大氣中的氮