新教材2024年高中化學(xué)第8章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展實(shí)驗活動與科學(xué)探究學(xué)案新人教版必修第二冊

試驗活動與科學(xué)探究一、經(jīng)典試驗觀摩領(lǐng)悟試驗活動——鋁熱反應(yīng)試驗?zāi)康?.了解鋁熱反應(yīng)的原理及應(yīng)用。2．嫻熟駕馭鋁熱反應(yīng)試驗操作要領(lǐng)及留意事項。試驗用品試驗儀器濾紙、鐵架臺(帶鐵圈)、酒精燈、托盤天平、蒸發(fā)皿試驗試劑鎂帶、氯酸鉀、氧化鐵粉末、鋁粉、沙子試驗步驟操作步驟①把兩張圓形濾紙分別折疊成漏斗狀套在一起，取出內(nèi)層濾紙在其底部剪一小孔后用水潤濕，再套回原處，并架在鐵圈上，下面放一盛沙子的蒸發(fā)皿；②將5克干燥的氧化鐵粉末和2克鋁粉勻稱混合后放到紙漏斗中，在混合物上面加少量氯酸鉀固體，中間插一根用砂紙打磨過的鎂帶；③用燃著的小木條點(diǎn)燃鎂帶試驗裝置試驗現(xiàn)象①鎂帶猛烈燃燒；②氧化鐵粉末和鋁粉發(fā)生猛烈的反應(yīng)；③反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)出刺眼的白光；④紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中，熔融物冷卻后變?yōu)楹谏镔|(zhì)試驗結(jié)論在高溫下，氧化鐵與鋁發(fā)生置換反應(yīng)，并放出大量的熱。2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3問題設(shè)計1．鋁熱反應(yīng)中利用了鋁的哪些性質(zhì)？提示：還原性、反應(yīng)放出大量的熱及鋁的熔點(diǎn)低。2．金屬鋁可用于還原哪些金屬？能否利用鋁熱反應(yīng)冶煉鎂？提示：能冶煉活動性比鋁差的難熔金屬。不能利用鋁熱反應(yīng)冶煉鎂，緣由是Mg比Al活潑。3．什么是鋁熱劑？鎂條和KClO3的作用是什么？提示：鋁熱劑是鋁粉和某些金屬氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)組成的混合物。鎂條和KClO3的作用分別是引燃劑、助燃劑。4．引發(fā)鋁熱反應(yīng)的操作是什么？提示：在鋁熱劑上放KClO3，插上鎂條并將鎂條點(diǎn)燃。5．鋁熱反應(yīng)有何應(yīng)用？提示：冶煉難熔的相對較不活潑的金屬，如V、Cr、Mn等；焊接鋼軌等。二、魯科版新教材章末“微項目”探究體驗微項目——海帶提碘與海水提溴(體驗元素性質(zhì)遞變規(guī)律的實(shí)際應(yīng)用)項目學(xué)習(xí)目標(biāo)1．通過海帶提碘活動和海水提溴工藝流程的設(shè)計，建立真實(shí)困難系統(tǒng)中物質(zhì)富集、分別、提取的基本思路。2．通過海帶提碘活動和海水提溴工藝流程的設(shè)計，體會元素周期律、元素周期表在分析、解決實(shí)際問題中的價值。一、海帶提碘1．碘單質(zhì)是紫黑色固體，微溶于水，易溶于四氯化碳，易升華。自然界中沒有游離態(tài)的碘。碘元素以碘化物的形式在海帶、紫菜等藻類植物中有富集。其中海帶產(chǎn)量高、價格低，常用作提取碘單質(zhì)的原料。2．分別和提純物質(zhì)常用的方法有：過濾法、萃取法、升華法和化學(xué)轉(zhuǎn)化法等。萃取法是利用某種溶質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑里溶解實(shí)力的不同，用一種溶劑(萃取劑)將其從原溶劑中提取出來的方法，運(yùn)用的儀器為分液漏斗。3．海帶提碘(1)試驗用品①儀器：瓷坩堝(或鐵坩堝)、坩堝鉗、酒精燈、托盤天平、泥三角、100mL燒杯(2只)、鐵架臺(帶鐵圈)、玻璃棒、漏斗、濾紙、試管、分液漏斗、剪刀、火柴。②試劑：氯水(新制)、1%淀粉溶液、四氯化碳、干海帶。(2)試驗裝置(3)操作過程問題設(shè)計1．海帶中提取碘的基本化學(xué)原理是什么？除了上述試驗中用氯水作氧化劑外，還可以用其他試劑作氧化劑嗎？提示：原理：Cl2＋2I－=I2＋2Cl－。除氯水外，還可以選擇雙氧水、高錳酸鉀、溴水等氧化性大于碘單質(zhì)的試劑作氧化劑，但是試驗室很少運(yùn)用雙氧水或高錳酸鉀，究其緣由：①H2O2價格相對較貴；②雙氧水的量不簡單限制，簡單過量：5H2O2＋I(xiàn)2=2HIO3＋4H2O，而高錳酸鉀做氧化劑因為顏色較深，不便于后期的視察和提純，所以試驗室一般選擇的是氯水。2．試驗中將海帶灼燒成灰的作用是什么？提示：通過灼燒將海帶中的碘元素轉(zhuǎn)化為溶于水的I－，從而便于后續(xù)的溶解除雜等分別操作。3．如何檢驗濾液中含有I－？在檢驗濾液中的微量I－時，能不能先加氯水，再加淀粉溶液檢驗？提示：用試管取少量濾液，加2滴淀粉溶液，再逐滴加入氯水，若視察到試管內(nèi)溶液變藍(lán)，說明濾液中有I－。不能先加氯水，因為過量的氯水會把單質(zhì)碘氧化成無色的碘酸：I2＋5Cl2＋6H2O=2HIO3＋10HCl，若后加淀粉溶液會無法精確的判定氯水什么時候?qū)－完全氧化為I2。4．用分液漏斗來進(jìn)行萃取或分液時要留意些什么？提示：分液漏斗內(nèi)加入的液體量不能超過容積的3/4。分液漏斗不能加熱。5．為什么能用四氯化碳來萃取碘水中的碘，其作用是什么？提示：四氯化碳和水互不相溶，且碘在四氯化碳中的溶解度比在水中的溶解度大許多，其作用是萃取提純碘單質(zhì)。6．如何從碘的四氯化碳溶液中提取碘單質(zhì)？提示：反萃取法：利用化學(xué)轉(zhuǎn)化法將富集在四氯化碳中的碘單質(zhì)重新富集在水中的方法。詳細(xì)步驟是：也可用蒸餾法：利用碘(沸點(diǎn)184.4℃)和四氯化碳(沸點(diǎn)76.8℃)的沸點(diǎn)不同，通過加熱和冷凝的方法將碘和四氯化碳分別。二、海水提溴1．溴是海水中重要的非金屬元素，地球上99%的溴元素以Br－的形式存在于海水中，所以人們也把溴稱為“海洋元素”?？帑u(海水曬鹽后得到的母液)中Br－的含量高，因此常用作提取溴單質(zhì)的主要原料。2．溴單質(zhì)在常溫、常壓下是有揮發(fā)性的深紅棕色液體，有刺激性氣味；可溶于水，易溶于乙醇、四氯化碳等。少量的溴單質(zhì)可以用水封法保存。3．海水提溴的流程設(shè)計問題設(shè)計1．每升海水中溴的含量是0.067g，海水中溴元素的濃度比較低，怎么辦？提示：海水濃縮曬鹽后的苦鹵中Br－的含量高，可用于進(jìn)行溴的提取。2．如何將海水中的Br－轉(zhuǎn)變?yōu)殇鍐钨|(zhì)？提示：海水提溴中常選用氯氣作為氧化劑。發(fā)生反應(yīng)：Cl2＋2Br－=2Cl－＋Br2。3．海水呈堿性，在通氯氣前應(yīng)對海水做怎樣的處理？假如干脆通氯氣會怎樣呢？提示：在通入氯氣之前須要用硫酸酸化，否則通入氯氣后氯氣會和溶液中的氫氧根反應(yīng)(Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O)，從而造成氯氣損耗，原料利用率下降。4．得到的單質(zhì)溴仍舊溶解在海水中，如何將溴從海水中提取出來呢？提示：利用溴的揮發(fā)性，常采納通入熱空氣或水蒸氣吹出的方法，將溴從海水中分別出來。5．溴的沸點(diǎn)是58.78℃，吹出溴蒸氣時，往往將出口溫度限制在70～80℃，這樣做的目的是什么？溫度過高或過低會有什么影響？提示：為了使溴蒸氣盡可能的蒸出。溫度過低，不能讓溴充分地?fù)]發(fā)，降低產(chǎn)率。溫度過高，大量的水蒸氣也