【正文】 化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展 有關(guān)的化學(xué)方程式，單體、鏈 節(jié)、聚合度、加聚反應(yīng)、縮聚反應(yīng) 專題 4 化學(xué)科學(xué)與人類文明 化學(xué)是打開物質(zhì)世界的鑰匙 一、金屬礦物的開發(fā)利用 金屬的存在：除了金、鉑等少數(shù)金屬外，絕大多數(shù)金屬以化合態(tài)的形式存在于自然界。 方法 2： 加新制的 Cu(OH)2 堿性懸濁液加熱至沸有 磚紅色沉淀 乙酸 ①具有酸的通性： CH3COOH≒ CH3COO－ ＋ H＋ 使紫色石 蕊試液變紅； 與活潑金屬，堿，弱酸鹽反應(yīng)，如 CaCO Na2CO3 酸性比較： CH3COOH H2CO3 2CH3COOH＋ CaCO3＝ 2(CH3COO)2Ca＋ CO2↑＋ H2O（強(qiáng)制弱） ②酯化反應(yīng) CH3COOH＋ C2H5OH CH3COOC2H5＋ H2O 酸脫羥基醇脫氫 基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) — 糖類 食物中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)包括：糖類、油脂、蛋白質(zhì)、維生素、無(wú)機(jī)鹽和水。 用途 作燃料、飲料、化工原料；用于醫(yī)療消毒，乙醇溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 75％ —— 有機(jī)化工原料，可制得醋酸纖維、合成纖維、香料、燃料等，是食醋的主要成分 有機(jī)物 主 要 化 學(xué) 性 質(zhì) 乙醇 ①與 Na 的反應(yīng) 2CH3CH2OH+2Na―→ 2CH3CH2ONa+H2↑ 乙醇與 Na 的反應(yīng)（與水比較）：①相同點(diǎn)：都生成氫氣，反應(yīng)都放熱 ②不同點(diǎn)：比鈉與水的反應(yīng)要緩慢 結(jié)論：乙醇分子羥基中的氫原子比烷烴分子中的氫原子活潑，但沒(méi)有水分子中的氫原子活潑。區(qū)別同分異構(gòu)體，用 “ 正 ” ，“ 異 ” ， “ 新 ” 。 概念 同系物 同分異構(gòu)體 同素異形體 同位素 定義 結(jié)構(gòu)相似，在分子組成上相差一個(gè)或若干個(gè) CH2 原子團(tuán)的物質(zhì) 分子式相同而結(jié)構(gòu)式不同的化合物的互稱 由同種元素組成的不同單質(zhì)的互稱 質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子的互稱 分子式 不同 相同 元素符號(hào)表示相同，分子式可不同 —— 結(jié)構(gòu) 相似 不同 不同 —— 研究對(duì)象 化合物 化合物 單質(zhì) 原子 烷烴的命名： （ 1）普通命名法：把烷烴泛稱為 “ 某烷 ” ，某是指烷烴中碳原子的數(shù)目。 ＋ Br 2――→ ＋ HBr ＋ HNO3――→ H2O ③加成反應(yīng) 苯 不能 使酸性 KMnO4 溶液、 ＋ 3H2――→ 溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。常利用該反應(yīng)鑒別烷烴和烯烴，如鑒別甲烷和乙烯。 ③ 高溫分解 烯烴： 乙烯 ①氧化反應(yīng) （?。┤紵? C2H4+3O2――→ 2CO2+2H2O（火焰明亮，有黑煙） （ⅱ）被酸性 KMnO4 溶液氧化 ，能使酸性 KMnO4 溶液褪色（本身氧化成 CO2）。 烴 烴的定義：僅含碳和氫兩種元素的有機(jī)物稱為碳?xì)浠衔?，也稱為烴。 ② 生物化學(xué)轉(zhuǎn)換 ③熱化學(xué)轉(zhuǎn)換 氫能的開發(fā)與利用 氫能的特點(diǎn)： ① 、是自然界存在最普遍的元素 ② 、發(fā)熱值 高③ 、氫燃燒性能好，點(diǎn)燃快 ④ 、氫本身無(wú) 毒⑤ 、氫能利用形 式⑥ 、 理想的清潔能源之一 專題三 有機(jī)化合物的獲得與應(yīng)用 絕大多數(shù)含碳的化合物稱為 有機(jī)化合物 ，簡(jiǎn)稱有機(jī)物。 生物質(zhì)能 源是一種理想的可再生能源，其具有以下特點(diǎn)： ①可再生性 ②低污染性 ③廣泛的分布性 生物質(zhì)能的利用方式： ① 直接燃燒 缺點(diǎn) :生物質(zhì)燃燒過(guò)程的生物質(zhì)能的凈轉(zhuǎn)化效率在 20－ 40％之間。通電后電子大量在鋼鐵設(shè)備上積累，抑制了鋼鐵失去電子的反應(yīng)。 化學(xué)腐蝕與電化腐蝕的比較 電化腐蝕 化學(xué)腐蝕 條件 不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸 金屬與非電解質(zhì)直接接觸 現(xiàn)象 有微弱 的電流產(chǎn)生 無(wú)電流產(chǎn)生 本質(zhì) 較活潑的金屬被氧化的過(guò)程 金屬被氧化的過(guò)程 關(guān)系 化學(xué)腐蝕與電化腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，但電化腐蝕更加普遍，危害更嚴(yán)重 （ 4）、電化學(xué)腐蝕的分類： 析氫腐蝕 —— 腐蝕過(guò)程中不斷有氫氣放出 ① 條件：潮濕空氣中形成的水膜 ,酸性較強(qiáng)（水膜中溶解有 CO SO H2S 等氣體） ② 電極反應(yīng)：負(fù)極 : Fe – 2e = Fe2+ 正極 : 2H+ + 2e = H2 ↑ 總式： Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑ 吸氧腐蝕 —— 反應(yīng)過(guò)程吸收氧氣 ① 條件：中性或弱酸性溶液 ② 電極反應(yīng)： 負(fù)極 : 2Fe – 4e = 2Fe2+ 正極 : O2+4e +2H2O = 4OH 總式： 2Fe + O2 +2H2O =2 Fe(OH)2 離子方程式： Fe2+ + 2OH = Fe(OH)2 生成的 Fe(OH)2 被空氣中的 O2 氧化，生成 Fe(OH)3 ， Fe(OH)2 + O2 + 2H2O == 4Fe(OH)3 Fe(OH)3 脫去一部分水就生成 Fe2O3 ☆ 原電池，電解池，電鍍池的比較 性質(zhì) 類別 原電池 電解池 電鍍池 定義 （裝置特點(diǎn)） 將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置 將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置 應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一側(cè)層其他金屬 反應(yīng)特征 自發(fā)反應(yīng) 非自發(fā)反應(yīng) 非自發(fā)反應(yīng) 裝置特征 無(wú)電源，兩級(jí)材料不同 有電源，兩級(jí)材料可同可不同 有電源 形成條件 活動(dòng)性不同的兩極 電解 質(zhì)溶液 形成閉合回路 兩電極連接直流電源 兩電極插入電解質(zhì)溶液 形成閉合回路 1 鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接負(fù)極； 2 電鍍液必須含有鍍層金屬的離子 電極名稱 負(fù)極：較活潑金屬 正極：較不活潑金屬（能導(dǎo)電非金屬） 陽(yáng)極：與電源正極相連 陰極：與電源負(fù)極相連 名稱同電解，但有限制條件 陽(yáng)極：必須是鍍層金屬 陰極：鍍件 電極反應(yīng) 負(fù)極：氧化反應(yīng)，金屬失去電子 正極：還原反應(yīng)，溶液中的陽(yáng)離子的電子或者氧氣得電子（吸氧腐蝕） 陽(yáng)極：氧化反應(yīng)，溶液中的陰離子失去電子，或電極金屬失電子 陰極：還原反應(yīng)，溶液中的陽(yáng)離子得到電子 陽(yáng)極：金屬電極失去電子 陰極：電鍍液中陽(yáng)離子得到電子 電子流向 負(fù)極 → 正極 電源負(fù)極 →陰極 電源正極 → 陽(yáng)極 同電解池 溶液中帶電粒子的移動(dòng) 陽(yáng)離子向正極移動(dòng) 陰離子向負(fù)極移動(dòng) 陽(yáng)離子向陰極移動(dòng) 陰離子向陽(yáng)極移動(dòng) 同電解池 聯(lián)系 在兩極上都發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng) ☆☆原電池與電解池的極的得失電子聯(lián)系圖： 陽(yáng)極 (失 ) e 正極（得） e 負(fù)極（失） e 陰極（得） 金屬 的電化學(xué)腐蝕和防護(hù) 一、金屬的電化學(xué)腐蝕 （ 1）金屬腐蝕內(nèi)容： （ 2）金屬腐蝕的本質(zhì)：都是金屬原子 失去 電子而被氧化的過(guò)程 （ 3）金屬腐蝕的分類： 化學(xué)腐蝕 — 金屬和接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕 電化學(xué)腐蝕 — 不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)。 （ 3）若多個(gè)單池相互串聯(lián)，又有外接電源時(shí)，則與電源相連接的裝置為電解池成電鍍池。 ① 有活潑性不同的兩個(gè)電極； ② 兩極用導(dǎo)線互相連接成直接插入連通的電解質(zhì)溶液里； ③ 較活潑金屬與電解質(zhì)溶液能發(fā)生氧化還原反應(yīng)（有時(shí)是與水電離產(chǎn)生的 H+作用），只要同時(shí)具備這三個(gè)條件即為原電池。 電池總反應(yīng)式為： CH4＋ 2O2＋ 2KOH＝ K2CO3＋ 3H2O 燃料電池的優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)換率高、廢棄物少、運(yùn)行噪音低 四、廢棄電池的處理：回收利用 電解池 : 一、電解原理 電解池：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置也叫電解槽 電解 ： 電流 (外加直流電 )通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng) (被動(dòng)的不是自發(fā)的 )的過(guò)程 放電：當(dāng)離子到達(dá)電極時(shí)，失去或獲得電子，發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過(guò)程 電子流向： （電源）負(fù)極 — （電解池）陰極 — （離子定向運(yùn)動(dòng)）電解質(zhì)溶液 — （電解池）陽(yáng)極 — （電源）正極 電極名稱及反應(yīng)： 陽(yáng) 極：與直流電源的 正極 相連的電極，發(fā)生 氧化 反應(yīng) 陰極：與直流電源的 負(fù)極 相連的電極，發(fā)生 還原 反應(yīng) 電解 CuCl2 溶液的電極反應(yīng)： 陽(yáng)極： 2Cl 2e=Cl2 (氧化 ) 陰極： Cu2++2e=Cu(還原 ) 總反應(yīng)式： CuCl2 =Cu+Cl2 ↑ 電解本質(zhì)： 電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程，就是電解質(zhì)溶液的電解過(guò)程 ☆規(guī)律總結(jié)：電解反應(yīng)離子方程式書寫： 放電 充電 放電順序： 陽(yáng)離子放電順序 Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+(指 酸電離的 )Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+ 陰離子的放電順序 是惰性電極時(shí)： S2IBrClOHNO3SO42(等含氧酸根離子 )F(SO32/MnO4OH) 是活性電極時(shí)：電極本身溶解放電 注意先要看電極材料，是惰性電極還是活性電極，若陽(yáng)極材料為活性電極（ Fe、 Cu)等金屬，則陽(yáng)極反應(yīng)為電極材料失去電子，變成離子進(jìn)入溶液；若為惰性材料，則根據(jù)陰陽(yáng)離子的放電順序，依據(jù)陽(yáng)氧陰還的規(guī)律來(lái)書寫電極反應(yīng)式。 當(dāng)電解質(zhì)溶液呈酸性時(shí)： 負(fù)極： 2H2－ 4e? =4H+ 正 極： Ｏ 2＋ 4 e? ＋ 4H+ =2H2O 當(dāng)電解質(zhì)溶液呈堿性時(shí)： 負(fù)極： 2H2＋ 4OH?－ 4e?＝ 4H2O 正極： Ｏ 2＋ 2H2O＋ 4 e?＝ 4OH? 另一種燃料電池是用金屬鉑片插入 KOH 溶液作電極，又在兩極上分別通甲烷 燃料 和氧氣 氧化劑 。負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，不過(guò)要注意一般電解質(zhì)溶液要參與電極反應(yīng)。 化學(xué)電池： 電池的分類：化學(xué)電池、太陽(yáng)能電池、原子能電池 化學(xué)電池： 借助于化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置 化學(xué)電池的分類： 一次電池 、 二次電池 、 燃料電池 一次電池 常見一次電池：堿性鋅錳電池、鋅銀電池、鋰電池等 二次電池 二次電池：放電后可以再充電使活性 物質(zhì)獲得再生，可以多次重復(fù)使用，又叫充電電池或蓄電池。③設(shè)計(jì)原電池。 原電池的應(yīng)用：①加快化學(xué)反應(yīng)速率，如粗鋅制氫氣速率比純鋅制氫氣快。 ③氧化反應(yīng)在負(fù)極發(fā)生，還原反應(yīng)在正極發(fā)生，反應(yīng)物和生成物對(duì)號(hào)入座，注意酸堿介質(zhì)和水等參與反應(yīng)。因此書寫電極反應(yīng)的方法歸納如下： ①寫出總反應(yīng)方程式。 總反應(yīng)式： Zn+2H+=Zn2++H2↑ 正、負(fù)極的判斷： （ 1）從電極材料：一般較活潑金屬為負(fù)極；或金屬為負(fù)極，非金屬為正極。 電流方向：正極 — →導(dǎo)線 — →負(fù)極 電極反應(yīng)：以鋅銅原電池為例： 負(fù)極： 氧化 反應(yīng)： Zn－ 2e＝ Zn2＋ （較活潑金屬） 較活潑的金屬 作負(fù)極 ，負(fù)極發(fā)生 氧化 反應(yīng)，電極反應(yīng)式： 較活潑金屬－ ne－ ＝金屬陽(yáng)離子 負(fù)極現(xiàn)象： 負(fù)極溶解，負(fù)極質(zhì)量減少。 ④熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù) ⑤各物質(zhì)系數(shù)加倍， △ H 加倍；反應(yīng)逆向進(jìn)行，△ H 改變符號(hào)，數(shù)值不變 第三單元 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化 原電池： 概念： 將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池 組成條件 ：①兩個(gè)活潑性不同的電極② 電解質(zhì)溶液③ 電極用導(dǎo)線相連并插入電解液構(gòu)成閉合回路④某一電極與電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng) 原電池的工作原理： 通過(guò)氧化還原反應(yīng)（有電子的轉(zhuǎn)移）把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋? 熱化學(xué)方程式 書寫化學(xué)方程式注意要點(diǎn) : ①熱化學(xué)方程式必須標(biāo)出能量變化?？衫斫鉃?，由于放出熱量，整個(gè)體系能量 降低 吸熱反應(yīng)： ∑E （反應(yīng)物） ＜ ∑E （生成物 ) 其實(shí)質(zhì)是：反應(yīng)物斷鍵吸收的能 量 ＞ 生成物成鍵釋放的能量，?H?。 (放熱 吸熱 ) △ H 為 “ ” 或△ H 0 吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)。 8H2O＋ NH4Cl＝ BaCl2＋ 2NH3↑＋ 10H2O ②大多數(shù)分解反應(yīng)如 KClO KMnO CaCO3 的分解等 ③ 以 H CO、 C 為還原劑的氧化還原反應(yīng) 如： C(s)＋ H2