高中化學(xué)第一單元從實(shí)驗(yàn)走進(jìn)化學(xué)課題二化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色追求（第課時(shí)）學(xué)案6

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精PAGEPAGE1學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精課題二化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色追求(第2課時(shí))1．通過(guò)微型實(shí)驗(yàn)制取氯氣并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其性質(zhì)。2．通過(guò)親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、觀察、分析問(wèn)題的能力和自主創(chuàng)新能力.3．培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，倡導(dǎo)對(duì)環(huán)境危害小，節(jié)約實(shí)驗(yàn)試劑用量的微型實(shí)驗(yàn).4．了解電浮選凝聚法處理污水的原理及裝置，復(fù)習(xí)膠體的性質(zhì)。5．學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)化學(xué)在解決污染問(wèn)題中的作用，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生保護(hù)環(huán)境的意識(shí)。一、氯氣的生成及其性質(zhì)的微型實(shí)驗(yàn)1．制取氯氣制取氯氣的反應(yīng)原理為_(kāi)____________________________________________________。2．氯氣的化學(xué)性質(zhì)氯氣化學(xué)性質(zhì)很________,具有____________，能將Fe2＋、Br－、I－氧化成Fe3＋、Br2、I2;能與大部分金屬反應(yīng)生成金屬氯化物，如氯氣與鐵、銅、鈉等金屬反應(yīng)分別生成__________、__________、__________等；能與很多非金屬反應(yīng),如與氫氣反應(yīng)生成________；與水反應(yīng)生成____________；與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成________________。3．研究氯氣性質(zhì)的微型實(shí)驗(yàn)利用表面皿與玻璃片之間形成的一個(gè)相對(duì)密閉的小氣室，使生成的少量氯氣在密閉空間擴(kuò)散，與各試劑液滴迅速反應(yīng)，現(xiàn)象明顯，并可防止氯氣污染空氣。(1)氯氣與KBr溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________,現(xiàn)象：液滴由______色變?yōu)開(kāi)_______色；氯氣與KI(含淀粉溶液）溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________，現(xiàn)象:液滴由______色變?yōu)開(kāi)_____色.（2)氯氣與FeSO4（含KSCN)溶液反應(yīng)的離子方程式：__________________________,現(xiàn)象：液滴由__________色變?yōu)開(kāi)_______色。（3）氯氣與NaOH（含酚酞)溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式:__________________，現(xiàn)象：液滴由______色變?yōu)開(kāi)_____色。思考：利用這套簡(jiǎn)易裝置，你還能進(jìn)行哪些實(shí)驗(yàn)？它們之間有什么共同的特點(diǎn)？二、污水處理——電浮選凝聚法1．實(shí)驗(yàn)原理利用電解原理對(duì)污水進(jìn)行處理,非惰性電極Fe作陽(yáng)極,電極自身發(fā)生__________反應(yīng)生成亞鐵離子：____________________，另外水中－2價(jià)氧也發(fā)生________反應(yīng)生成氧氣:______________________；陰極上水電離產(chǎn)生的氫離子發(fā)生________反應(yīng)生成氫氣：____________________________。實(shí)驗(yàn)從兩方面來(lái)達(dá)到凈化水的目的:第一是__________，在陽(yáng)極除了電極發(fā)生的氧化反應(yīng)外，還發(fā)生反應(yīng)：____________________,由于Fe(OH）3具有____________性，可將水中的污染物小顆粒吸附而沉積下來(lái)，從而達(dá)到凈化水的目的。第二是__________,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，陰極生成的__________將污水中的懸浮物帶到水的表面,在水面上形成浮渣層，易與水體分離，從而達(dá)到凈化水的目的.2．實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果在100mL燒杯中加入80mL污水，調(diào)節(jié)pH至______，平行懸置兩個(gè)電極(鋁片作______極,鐵片作______極），接通直流電源，電極上有______生成。電解一段時(shí)間后，污水的上層________________，污水的底層______________,中間的水層則變____________。思考:若采用惰性電極作陽(yáng)極能否起到電浮選凝聚的目的?答案：一、1.KClO3＋6HCl(濃)=KCl＋3Cl2↑＋3H2O2．活潑強(qiáng)氧化性氯化鐵氯化銅氯化鈉氯化氫鹽酸和次氯酸次氯酸鈉、氯化鈉和水3．（1)Cl2＋2KBr=2KCl＋Br2無(wú)橙黃Cl2＋2KI=2KCl＋I(xiàn)2無(wú)藍(lán)(2)2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－淺綠血紅(3)2NaOH＋Cl2=NaClO＋NaCl＋H2O紅無(wú)思考提示:這套簡(jiǎn)易裝置可以用來(lái)制備氣體并試驗(yàn)氣體的性質(zhì),而且這些反應(yīng)不需要加熱進(jìn)行。此裝置適宜的實(shí)驗(yàn)還有：CaCO3與鹽酸反應(yīng)制CO2，CO2與Na2O2制O2；Na2SO3與硫酸制SO2，SO2與品紅溶液褪色反應(yīng)。二、1。氧化Fe－2e－=Fe2＋氧化2H2O－4e－=4H＋＋O2↑還原2H＋＋2e－=H2↑電凝聚4Fe2＋＋10H2O＋O2=4Fe(OH)3↓＋8H＋吸附電浮選氫氣氣泡2．5～6陰陽(yáng)氣泡形成一層浮渣積聚一層沉渣澄清思考提示：不能；只能起到電浮選效果.因?yàn)殛?yáng)極產(chǎn)生O2，陰極產(chǎn)生H2，它們?cè)谏仙^(guò)程中，使雜質(zhì)浮到水面被分離,但無(wú)Fe(OH)3生成，故雜質(zhì)無(wú)法凝聚。一、Cl2的生成及其性質(zhì)的微型實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1．實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以先在白色的紙上寫(xiě)好化學(xué)試劑的化學(xué)式或名稱(chēng)以及標(biāo)號(hào),再壓上玻璃板，根據(jù)白紙上的化學(xué)試劑的名稱(chēng)來(lái)滴放試劑，以避免將試劑的位置記錯(cuò).2．微型實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)藥品的用量一定要少,本實(shí)驗(yàn)中氯酸鉀的用量就是芝麻大小的兩粒，而其他液體試劑均只取一滴。在使用一支滴管時(shí)，每次都要清洗滴管,避免不同試劑的交叉污染.3．氯氣與KBr溶液的反應(yīng),溶液顯現(xiàn)橙黃色的時(shí)間略長(zhǎng)，需要耐心等一會(huì)兒才能觀察到。4．NaOH溶液的濃度可以高一些，且應(yīng)多滴一滴，以便將多余的氯氣吸收，防止對(duì)環(huán)境的污染。本實(shí)驗(yàn)只要嚴(yán)格控制藥品的用量，實(shí)驗(yàn)時(shí)幾乎聞不到氯氣的刺激性氣味。5．氯氣能與NaOH溶液反應(yīng),生成的次氯酸鈉和氯化鈉均是無(wú)色溶液，為了觀察到現(xiàn)象，在NaOH溶液中滴加了酚酞，反應(yīng)時(shí)溶液的紅色逐漸褪去。滴有酚酞的NaOH溶液由紅色變?yōu)闊o(wú)色，是由于中和褪色還是漂白褪色，這也是一個(gè)很好的探究課題?？梢岳^續(xù)探討，通過(guò)提出假設(shè)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,得出結(jié)論.如可向褪色后的溶液中再滴入NaOH溶液，若是中和褪色，則觀察到的現(xiàn)象是溶液又變?yōu)榧t色；若是漂白褪色，則溶液不會(huì)變?yōu)榧t色。6．氯氣與水反應(yīng)能生成次氯酸，次氯酸具有強(qiáng)氧化性，能使有色物質(zhì)漂白，利用此裝置還可以進(jìn)行氯氣與濕潤(rùn)的有色布條作用，有色布條被漂白成白色；與濕潤(rùn)的pH試紙作用，試紙先變紅后變白等實(shí)驗(yàn)。二、污水處理——電浮選凝聚法實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1．嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)步驟中的要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，必須使用直流電源，在使用電源時(shí)應(yīng)該小心，防止觸電。為了加快實(shí)驗(yàn)的速率,可適當(dāng)增大直流電源的電壓和電極金屬板的面積.2．溶液的pH需要調(diào)到5～6.調(diào)節(jié)溶液的pH時(shí)需要使用pH試紙,試紙放在潔凈干燥的表面皿中,用潔凈干燥的玻璃棒蘸取溶液，滴在pH試紙上，待液體散開(kāi)后,與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)比,讀取溶液的pH。若pH沒(méi)有達(dá)到5～6的要求，再次使用玻璃棒和表面皿時(shí)必須清洗干燥后才能使用。當(dāng)溶液的pH大于6時(shí)，可以用稀硫酸來(lái)降低溶液的pH,若溶液pH小于5，我們可以通過(guò)加入NaOH溶液來(lái)調(diào)節(jié)pH達(dá)到所需的范圍。建議用硫酸不用鹽酸來(lái)調(diào)節(jié)溶液的pH,否則Cl－也可能在陽(yáng)極放電生成氯氣，造成環(huán)境污染。3．污水中還需加入少量的Na2SO4溶液,以增大溶液中的離子濃度，從而增大溶液的導(dǎo)電性，加快電解速率，達(dá)到快速凈化的目的。為了便于觀察到污水變清的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，還可以在水中加入少量的有機(jī)染料，通過(guò)觀察溶液的顏色變化來(lái)判斷污水是否被凈化。但是使中間水層徹底變澄清需要很長(zhǎng)的時(shí)間，只要觀察到溶液的顏色變淺即可說(shuō)明問(wèn)題。4．本實(shí)驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)室模擬用電浮選凝聚法凈化水,在實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐中由于此方法的耗電量較高,所以其成本較高.三、幾種試紙的用途及使用方法試紙的種類(lèi)很多，中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)常用的有紅色石蕊試紙、藍(lán)色石蕊試紙、pH試紙、淀粉碘化鉀試紙和醋酸鉛試紙等.1．各種試紙的用途（1)紅色石蕊試紙遇到堿性溶液變藍(lán)，藍(lán)色石蕊試紙遇到酸性溶液變紅，它們可以定性地判斷氣體或溶液的酸堿性。（2）淀粉碘化鉀試紙中的碘離子，當(dāng)遇到氧化性物質(zhì)時(shí)被氧化為碘，碘遇淀粉顯示藍(lán)色.它可以定性地檢驗(yàn)氧化性物質(zhì)的存在，如氯氣、溴蒸氣（或其溶液)、NO2等。（3）醋酸鉛試紙遇到硫化氫或硫離子時(shí)，生成黑色的硫化鉛.它可以定性地檢驗(yàn)硫化氫和含硫離子的溶液。(4)pH試紙遇到酸堿性強(qiáng)弱不同的溶液時(shí)，顯示不同的顏色，可與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照確定溶液的pH，可粗略地檢驗(yàn)溶液酸堿性的強(qiáng)弱。2．使用方法(1)用試紙檢驗(yàn)氣體的性質(zhì)時(shí)，一般先用蒸餾水把試紙潤(rùn)濕，粘在玻璃棒一端，用玻璃棒把試紙放在盛待測(cè)氣體的容器口或?qū)夤芸诟浇?不得接觸溶液），觀察試紙是否改變顏色,從而判斷氣體性質(zhì)。（2)用試紙檢驗(yàn)溶液性質(zhì)時(shí)，一般先把一塊試紙放在表面皿或玻璃片上，用沾有待測(cè)溶液的玻璃棒點(diǎn)在試紙的中部，觀察是否改變顏色，從而判斷溶液性質(zhì)。（3)在使用pH試紙時(shí)，玻璃棒要潔凈，pH試紙?jiān)跍y(cè)pH前,不可用蒸餾水濕潤(rùn)，否則會(huì)使被測(cè)溶液稀釋?zhuān)礈y(cè)得的是稀釋后溶液的pH(根據(jù)溶液酸堿性不同，數(shù)值可能偏大或偏小，pH＝7的溶液無(wú)影響)。(4）取出試紙后，應(yīng)將盛放試紙的容器蓋嚴(yán)，以免被實(shí)驗(yàn)室中的一些氣體污染.知識(shí)點(diǎn)1Cl2的生成及性質(zhì)的微型實(shí)驗(yàn)【例題1】化學(xué)研究小組通過(guò)網(wǎng)上查找資料發(fā)現(xiàn)，Cl2的制取有下列不同方案：a方案：加熱條件下二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)制得Cl2。b方案：濃鹽酸與氯酸鉀固體反應(yīng)制得Cl2。c方案：電解飽和食鹽水法制得Cl2?，F(xiàn)實(shí)驗(yàn)室有供選擇的如下幾種儀器來(lái)制取Cl2。（1）用上述儀器不能實(shí)現(xiàn)的方案為_(kāi)_____。不考慮固定裝置的儀器,可行但缺少儀器的方案是________，所缺的儀器是________。（2）若按b方案制取Cl2，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________，要制取并收集純凈的Cl2(允許含有少量水蒸氣或空氣)，須使用上述儀器中的（按氣流從左到右的流向順序列出）__________（填A(yù)、B、C……）。(3)若要設(shè)計(jì)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)探究氯氣的漂白原理，從制備裝置中產(chǎn)生氯氣后應(yīng)連接的裝置是什么?(畫(huà)出裝置圖并注明所使用的試劑或用品)解析：（1)a方案用裝置B或E作發(fā)生裝置，缺少酒精燈和石棉網(wǎng)。c方案利用電解飽和食鹽水法制氯氣時(shí)需要電源和電解裝置。（2）利用排飽和食鹽水法收集。（3）氯氣的漂白，實(shí)際是HClO的漂白,先證明氯氣本身無(wú)漂白性,所以先用干的紅布條，再用濕潤(rùn)的紅布條，最后除去尾氣.答案：(1)aca酒精燈和石棉網(wǎng)(2)KClO3＋6HCl(濃）=KCl＋3Cl2↑＋3H2OE→D(3)點(diǎn)撥：Cl2無(wú)漂白性，Cl2與水反應(yīng)生成的HClO有漂白性。知識(shí)點(diǎn)2污水處理——電浮選凝聚法【例題2】電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法.下圖是電解污水實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。電解污水實(shí)驗(yàn)(1)根據(jù)其凈化原理寫(xiě)出陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)上各自發(fā)生的電極反應(yīng)式:陽(yáng)極:____________________________________________________________________；陰極：____________________________________________________________________。（2）試分析最后污水底層積聚的一層沉渣是如何沉淀的:______________________。(3）一些懸浮物為什么會(huì)形成浮渣：______________________.（4）某同學(xué)甲模擬該原理進(jìn)行污水處理實(shí)驗(yàn)，在電壓符合要求情況下,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生氣泡速率緩慢，無(wú)法使懸浮物形成浮渣.其原因是________________。乙同學(xué)為甲同學(xué)提出一種切實(shí)可行的解決措施是向污水中加入適量的________溶液.解析：接通直流電源后,與直流電源正極相連的陽(yáng)極鐵失去電子生成Fe2＋,進(jìn)一步被氧化，并生成Fe（OH）3沉淀，F(xiàn)e(OH)3有吸附性，可吸附污染物而沉積下來(lái),具有凈化的作用；與直流電源負(fù)極相連的陰極產(chǎn)生H2，氣泡把污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層，積累到一定厚度時(shí)刮去（或撇掉）浮渣層，即起到了浮選凈化的作用。答案：（1）陽(yáng)極：Fe－2e－=Fe2＋、2H2O－4e－=4H＋＋O2↑、4Fe2＋＋10H2O＋O2=4Fe（OH）3↓＋8H＋陰極：2H＋＋2e－=H2↑(2）Fe作為陽(yáng)極，電解時(shí)生成Fe2＋，F(xiàn)e2＋再被氧化生成Fe3＋，F(xiàn)e3＋水解生成Fe(OH)3，F(xiàn)e(OH)3具有吸附性，可將污染物吸附而沉淀下來(lái)(3）陰極產(chǎn)生H2氣泡,氣泡把污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層(4)污水中離子濃度較小，導(dǎo)電能力較差Na2SO4點(diǎn)撥：由于溶液導(dǎo)電的過(guò)程就是電解質(zhì)被電解的過(guò)程,因此凡是電解，當(dāng)溶液（或熔液)導(dǎo)電性差,則電解的速率就慢。加快電解速率的方法常用增大溶液（或熔液)中離子濃度的方法。例如，以MgCl2為原料用熔融鹽電解法制備Mg時(shí)，常加入NaCl、KCl或CaCl2等金屬氯化物，其主要作用除了降低熔點(diǎn)之外就是增大離子濃度，從而增大熔融鹽的導(dǎo)電性.知識(shí)點(diǎn)3試紙的使用方法【例題3】用pH試紙測(cè)定溶液pH的操作正確的是(）。A．將一小塊試紙放在表面皿上,用玻璃棒蘸取少量待測(cè)液點(diǎn)在試紙上，再與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照B．將一小塊試紙用蒸餾水潤(rùn)濕后放在表面皿上,用玻璃棒蘸取少量待測(cè)液點(diǎn)在試紙上，再與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照C．將一小條試紙?jiān)诖郎y(cè)液中蘸一下，取出后放在表面皿上,與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照D．將一小條試紙用蒸餾水潤(rùn)濕后，在待測(cè)液中蘸一下,取出后與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照解析：pH試紙?jiān)谑褂们安荒軡?rùn)濕，也不能直接伸入待測(cè)液中。答案:A點(diǎn)撥：pH試紙的使用是化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作之一。pH試紙使用前不能潤(rùn)濕，但潤(rùn)濕后測(cè)定值不一定有誤差，如用潤(rùn)濕后的pH試紙測(cè)NaCl溶液的pH，無(wú)誤差。1．下列實(shí)驗(yàn)基本操作正確的是（）.A．當(dāng)某些實(shí)驗(yàn)沒(méi)有明確說(shuō)明藥品的用量時(shí),為看到明顯現(xiàn)象,取用藥品越多越好B．取用細(xì)口瓶中的試液時(shí)，先拿下瓶塞，倒放在桌面上，然后標(biāo)簽朝外拿起瓶子，瓶口要緊接著試管口，使液體緩緩地倒入試管中C．膠頭滴管取用完一種試液后，可直接取用另一種不與其反應(yīng)的試液D．取用粉末狀固體或固體小顆粒時(shí)，應(yīng)用藥匙或紙槽，取用塊狀固體時(shí)，應(yīng)用鑷子夾取2．在氯氣的制備實(shí)驗(yàn)中，有位同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的制備裝置，其中分液漏斗與燒瓶瓶塞之間連接一段橡膠管和玻璃管。下列對(duì)其作用的敘述中正確的是（).A．防止氯氣造成大氣污染 B．使反應(yīng)的氯氣循環(huán)使用C．使燒瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)與大氣壓保持一致 D．使分液漏斗中的液體更容易流入燒瓶3．能驗(yàn)證氯化鈉溶液（含酚酞）電解產(chǎn)物的裝置是（）.4．為了減少污染，使實(shí)驗(yàn)綠色化，學(xué)生按下列操作做一個(gè)微型實(shí)驗(yàn)：在一塊下襯白紙的玻璃片的不同位置分別滴加濃度為0。1mol·L－1的KBr、KI（含淀粉溶液）、稀NaOH（含酚酞）、FeSO4(含KSCN)溶液各1滴，每種液滴彼此分開(kāi),圍成半徑小于表面皿的圓形（如圖所示），在圓心處放置2粒芝麻大小的KClO3晶體，蓋好表面皿。打開(kāi)表面皿，向KClO3晶體滴加一滴濃鹽酸，再立即將表面皿蓋好,試描述反應(yīng)的現(xiàn)象，并寫(xiě)出相應(yīng)的化學(xué)方程式。e處：____________________________________________________________________；a處：____________________________________________________________________；b處：____________________________________________________________________；c處：____________________________________________________________________；d處：____________________________________________________________________。答案：1．D解析：本題