2019-2020年高中化學(xué)魯科版選修2-主題1-課題1-空氣的分離教案

1、2021-2021年高中化學(xué)魯科版選修2主題1課題1空氣的別離教案課標(biāo)要求了解我國(guó)根本化工的生產(chǎn)資源、根本化工產(chǎn)品的主要種類和開展概況。課標(biāo)解讀1. 了解空氣在化工生產(chǎn)中的重要應(yīng)用。2 了解空氣別離的方法。教學(xué)地位本課時(shí)內(nèi)容涉及化工生產(chǎn)中的重要資源一一空氣，是化工生產(chǎn)的根底，貫穿于多數(shù)的化 工生產(chǎn)中，并且人類日常生活中也離不開空氣。新課導(dǎo)入建議人類離不開空氣，空氣是人類活動(dòng)中的重要資源，在生活和生產(chǎn)中常用到空氣中的各種組分。如潛水員潛水用的氧氣、合成氨工業(yè)用的N2,醫(yī)療中病人需要輸氧、液氮在醫(yī)療中作為冷凍劑、燈泡中的填充氣 多舉生活、生產(chǎn)中的實(shí)例。你知道空氣有哪些成分嗎？如何獲 得各種組分？教

2、學(xué)流程設(shè)計(jì)課前預(yù)習(xí)安排：看教材 R5，填寫課前自主導(dǎo)學(xué)，并完成思考交流。？步驟1：導(dǎo)入 新課，本課時(shí)教學(xué)地位分析。？步驟2 :建議對(duì)思考交流多提問，反響學(xué)生預(yù)習(xí)效果。？步驟3:師生互動(dòng)完成探究“空氣組分的別離?？衫脝栴}導(dǎo)思、的設(shè)問作為主線。?步驟6:指導(dǎo)學(xué)生自主總結(jié)本課時(shí)學(xué)習(xí)的主要知識(shí)，然后對(duì)照 課堂小結(jié)。安排學(xué)生課下 完成課后知能檢測(cè)。？步驟5:指導(dǎo)學(xué)生自主完成變式訓(xùn)練和當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)15題，并 驗(yàn)證學(xué)生訓(xùn)練效果， 做出點(diǎn)撥、指正。？步驟4:教師通過例題和教材P1-5講解研析，對(duì)“空 氣組分的別離中注意的問題進(jìn)行總結(jié)。標(biāo) 解讀重 點(diǎn) 難 點(diǎn)1. 空氣的成分及在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用。重點(diǎn)2. 空氣

3、的別離方法及原理。難點(diǎn)3. 空氣別離原理與空氣各組分性質(zhì)的關(guān)系。重知道深冷別離、變壓吸附別離和膜別離三種空氣別離方法的原理以及它們的適用范。了解蒸餾和精餾的原理以及它們之間的區(qū)別和聯(lián)系，了解吸附作用的原理。理解空氣各組分的物理性質(zhì)與所采用的別離方法的關(guān)系。認(rèn)識(shí)空氣作為一種資源的重要性以及別離技術(shù)對(duì)開發(fā)和利用資源的意義?？諝馐茄鯕?、氮?dú)?、二氧化碳、稀有氣體等組成的混合物。煉鋼和金屬焊接需要氧氣,合成氨需要氮?dú)?，而稀有氣體常用做保護(hù)氣及各種燈泡的填充氣。1 稀有氣體常用做保護(hù)氣和燈泡填充氣，這是利用氣體的什么性質(zhì)?【提示】 穩(wěn)定性。如何將空氣的各組分別離開1.深冷別離(1) 定義：先將空氣降溫、加

4、壓液化后，再將液態(tài)空氣升溫，根據(jù)空氣中各種組分的沸點(diǎn) 不同進(jìn)行精餾別離。(2) 空氣液化的方法：先加壓再進(jìn)行熱交換，最后進(jìn)行節(jié)流膨脹。(3) 別離液態(tài)空氣的方法一一精餾精餾也叫分餾，是在一個(gè)設(shè)備內(nèi)同時(shí)進(jìn)行屢次局部汽化和局部冷凝來別離液態(tài)混合物的 方法。2 .變壓吸附(1) 原理：沸石分子篩和炭分子篩具有巨大的內(nèi)外表積，吸附性能很強(qiáng)，且具有較高的選 擇性，從而得到富氧空氣。(2) 過程：加壓吸附和減壓解吸。(3) 優(yōu)點(diǎn)：比深冷別離法能耗低，設(shè)備簡(jiǎn)單。3 膜別離(1) 定義：利用具有選擇透過性能的薄膜，在外力推動(dòng)下對(duì)混合物進(jìn)行別離、提純、濃縮 的一種新的別離方法。(2) 優(yōu)點(diǎn)：過程簡(jiǎn)單，設(shè)備費(fèi)用低

5、，能耗少等。2 液態(tài)空氣精餾時(shí)，沸點(diǎn)高的組分先揮發(fā)出來還是沸點(diǎn)低的組分先揮發(fā)出來?【提示】隨著溫度的升高，沸點(diǎn)低的組分先到達(dá)沸點(diǎn)而揮發(fā)出來。空氣組分的別離【問題導(dǎo)思】 別離空氣常用的方法有哪些？【提示】a.深冷別離法；b.變壓吸附別離法；c.膜別離法。 精餾液態(tài)空氣時(shí)，先獲得液氮 沸點(diǎn)：196 C還是液氧沸點(diǎn)：183 C?【提示】沸點(diǎn)低的液氮先別離出來。 當(dāng)空氣通過膜別離裝置時(shí)，氧分子能透過膜而氮分子不能透過膜，說明哪種氣體分子 的直徑更大一些？【提示】直徑大的氣體分子不能透過膜，故分子直徑：N2Q。1.深冷別離1定義：深冷別離是先將空氣降溫、加壓液化，再將液態(tài)空氣升溫，根據(jù)空氣中各組分 的沸

6、點(diǎn)不同進(jìn)行精餾別離。2方法空氣建液態(tài)空氣加壓蒸璽Y液氮沸點(diǎn)：輛&弋：精憎液氧沸點(diǎn):-183 C：2 變壓吸附別離將加壓的空氣通過分子篩，氮?dú)夂脱鯕庖蚍謩e被吸附而別離開來，再把被吸附的氣體從 分子篩中解吸出來的別離方法稱為變壓吸附。3 膜別離卜例A.滲析膜別離是利用特殊制造的、具有選擇透過性能的薄膜，在外力推動(dòng)下對(duì)混合物進(jìn)行別離、 提純、濃縮的一種新的別離方式。以下別離物質(zhì)的方法中，不是根據(jù)粒子大小進(jìn)行別離的是B. 過濾C. 分餾D.膜別離【解析】A項(xiàng)，滲析是根據(jù)膠體粒子直徑和溶液中分子、離子直徑不同，將溶液中溶質(zhì)與膠粒別離開的方法；B項(xiàng)，過濾是根據(jù)濁液中分散質(zhì)直徑和溶液中分散質(zhì)直徑不同，將二者

7、別離的方法；C項(xiàng)，分餾是利用混合物中各組分沸點(diǎn)不同，將各組分別離的方法；D項(xiàng)，膜別離是利用Q和N2分子大小不同使二者別離的方法?！敬鸢浮緾在壓強(qiáng)為1.01 x 105Pa時(shí)液態(tài)氮的沸點(diǎn)是一196 C,液態(tài)氧的沸點(diǎn)是一183 C,液態(tài)氦的 沸點(diǎn)是一269 C。采用深冷別離法從空氣中別離這3種氣體時(shí)，隨溫度升高它們逸出的先后順序是A. 氦氣、氮?dú)?、氧?B .氧氣、氮?dú)?、氦氣C.氮?dú)?、氧氣、氦?D .氧氣、氦氣、氮?dú)狻窘馕觥坎捎蒙罾鋭e離空氣時(shí)，隨溫度升高，沸點(diǎn)低的氣體先逸出。【答案】A【教師備課資源】可怕的氡氡是最近幾年進(jìn)行室內(nèi)監(jiān)測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)的最驚人的污染物。氡本身并不危險(xiǎn)，但是它的帶電裂變產(chǎn)物可附

8、在灰塵上，這些塵粒進(jìn)入肺后會(huì)形成極其危險(xiǎn)的內(nèi)輻射，這種近距離輻射對(duì)細(xì)胞的破壞十分厲害。氡是從磚塊、混凝土、土壤和水中散發(fā)出來的，在普通住宅里測(cè)得的氡含量比戶外高好幾倍；有人在浴室里測(cè)到，噴淋龍頭放水15分鐘后，氡在空氣中的含量增加了 25%1.空氣的4種成分：Q、Nb、CO、稀有氣體。2 空氣的3種別離方法：深冷別離、變壓吸附、膜別離。A. SOB. CQC. NQD. PMb【解析】該題是常識(shí)性問題。 CQ不屬于城市空氣質(zhì)量報(bào)告內(nèi)容?！敬鸢浮緽2以下說法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A. 空氣是氧氣、氮?dú)狻⒍趸?、稀有氣體等組成的混合物B. 空氣中的氮?dú)饪捎糜诤铣砂薄⑾∮袣怏w常用做保護(hù)氣及各種燈泡的填充氣C

9、. 在深冷別離中，液態(tài)空氣精餾是利用空氣中各組分的沸點(diǎn)不同進(jìn)行別離D. 膜別離是利用分子篩對(duì)空氣進(jìn)行別離，從而制得富氧空氣【解析】膜別離是利用特制的、具有選擇透過性能的薄膜，在外力推動(dòng)下對(duì)混合物進(jìn)行別離、提純、濃縮的一種方法。【答案】D3.雙選以下操作利用吸附作用別離的是 A. 深冷別離B.變壓吸附C.活性炭除去毒氣D.膜別離【解析】深冷別離是根據(jù)各組分的沸點(diǎn)不同進(jìn)行精餾別離；變壓吸附是利用分子篩具有較大的內(nèi)外表積，吸附性能很強(qiáng)的特點(diǎn)，進(jìn)行加壓吸附和減壓解吸的別離方法；活性炭也 是具有較大外表積；膜別離是利用具有透過性能的薄膜進(jìn)行別離的方法?！敬鸢浮緽C4 以下關(guān)于空氣別離的表達(dá)中，不正確的選

10、項(xiàng)是A. 深冷別離法別離空氣時(shí)，使空氣溫度降低的方法是先加壓，再進(jìn)行熱交換，最后進(jìn)行 節(jié)流膨脹B. 變壓吸附法是由在生產(chǎn)中加壓吸附和減壓解吸交替操作而得名C. 膜別離法所使用的薄膜不需要具有特殊的性質(zhì)D. 另U離技術(shù)伴隨著生產(chǎn)力的開展、科學(xué)的進(jìn)步，從低級(jí)到高級(jí)不斷地改進(jìn)、創(chuàng)新【解析】膜別離法使用的薄膜具有選擇透過性能。【答案】C5. 空氣液化和各組分別離流程圖:廣加壓c節(jié)流膨脹r=液化空氣部 分比全【答案】 熱交換 氣態(tài) 蒸餾 精餾鋸広知能檢測(cè)課下測(cè) Ci我誦席規(guī)“亍艦JIK I1 氮?dú)馐强諝獾闹饕M成局部。因此有科學(xué)家根據(jù)蒸汽機(jī)的原理，設(shè)計(jì)制造出了液氮蒸汽機(jī)，即利用液態(tài)氮的蒸發(fā)來驅(qū)動(dòng)機(jī)車，從

11、而到達(dá)環(huán)境保護(hù)的目的。其原理是A. N2在空氣中燃燒放熱B. N2與Hz反響放熱C. N2在空氣中約占78%體積分?jǐn)?shù)D. 液態(tài)氮的沸點(diǎn)為一196 C,遠(yuǎn)低于常溫【解析】根據(jù)深冷別離空氣的根本原理，液氮在常溫常壓下，由液態(tài)汽化為氣體，體積膨脹做功。故答案為 Db【答案】D2 . 2021 南京高二質(zhì)檢當(dāng)液態(tài)空氣溫度升高到達(dá)剛沸騰時(shí)，在蒸發(fā)出的氣體中A. 根本上不含氧氣B. 氮?dú)庹俭w積的78%C. 根本上不含氮?dú)釪. 氮?dú)夂可愿哂隗w積的 78%【解析】由于氧氣的沸點(diǎn)比氮?dú)飧?，?dāng)液態(tài)的空氣溫度升高到達(dá)剛沸騰時(shí)，首先蒸發(fā)出來的氣體是氮?dú)猓愿旧喜缓鯕?。工業(yè)上用別離液態(tài)空氣的方法制氧氣，就是根據(jù)

12、 空氣中各組分的沸點(diǎn)不同進(jìn)行精餾別離的。【答案】A3 .采用深冷別離液態(tài)空氣時(shí)，先逸出稀有氣體的原因是A. 稀有氣體性質(zhì)不活潑B. 在空氣中含量最少C. 分子直徑最小D. 沸點(diǎn)最低【解析】深冷別離空氣是利用空氣各組分沸點(diǎn)不同而別離的方法?！敬鸢浮緿4 .在以下物質(zhì)的應(yīng)用中，屬于利用物質(zhì)的吸附性的是 氫氧化鋁膠體用于凈水無水硫酸銅用作枯燥劑木炭用于工業(yè)制糖中的脫色 四氯化碳用于提取溴水中的溴A. B.C.D .解析】 無水硫酸銅用作枯燥劑的原理是硫酸銅跟水發(fā)生化合反響。四氯化碳用于提取溴水中的溴是利用了溴在四氯化碳中的溶解性?！敬鸢浮?B 5以下說法中不正確的選項(xiàng)是 ( )A. 膜別離可應(yīng)用于化

13、工、石油、燃料等工業(yè)中回收各種氣體B. 當(dāng)空氣通過膜別離裝置時(shí)，氧分子能透過膜，而氮分子不能透過膜C. 膜別離法制備的富氧空氣含氧量在25%- 40%之間D. 膜別離法別離過程復(fù)雜，設(shè)備費(fèi)用高，耗能多【答案】 D6. 以下操作原理與滲析原理相同的是()A.深冷別離B.變壓吸附C.蒸餾和精餾 D .膜別離【解析】 滲析、膜別離原理均是利用粒子直徑大小而進(jìn)行別離、提純的方法。 【答案】 D7. (雙選 )以下說法中正確的選項(xiàng)是 ()A. 深冷別離法是大規(guī)模生產(chǎn)高純度氧氣、氮?dú)獾葰怏w的方法，并且能耗小，生產(chǎn)本錢較低B. 空氣的成分自古至今都是不變的C. 在絕熱的條件下，將空氣加壓通過節(jié)流閥后突然膨脹

14、，叫做節(jié)流膨脹D. 精餾也叫分餾，是在一個(gè)設(shè)備內(nèi)同時(shí)進(jìn)行屢次局部汽化和局部冷凝來別離液態(tài)混合物的方法【解析】A項(xiàng)，深冷別離法能耗大； B項(xiàng)，空氣的成分受人類活動(dòng)的影響。【答案】 CD8. 以下關(guān)于膜別離技術(shù)的說法中，不正確的選項(xiàng)是()A. 膜別離所使用的薄膜必須具有使某些物質(zhì)可以通過，另一些物質(zhì)不能通過的特性B. 膜別離法制備富氧空氣是利用空氣透過氣體別離膜時(shí)，由于氧氣和氮?dú)馔高^的能力不 同而使二者別離的方法C. 膜別離技術(shù)制備的富氧空氣的含氧量在35%右D. 膜別離技術(shù)只能用于空氣的別離【解析】 膜別離技術(shù)也可以用于其他混合物的別離，如氯堿工業(yè)中使用的陽離子膜?！敬鸢浮?D9 .正常情況下，

15、大氣中含有約 78%勺N2,21%的Q,還含有少量的 CQ、水蒸氣以及稀有氣 體和雜質(zhì)。如果大氣中二氧化碳的含量明顯增加，就會(huì)引起“溫室效應(yīng)，導(dǎo)致全球變暖。(1) 二氧化碳是共價(jià)化合物，它的電子式可表示為(2) 實(shí)驗(yàn)室中檢驗(yàn) CO氣體最方便的方法是將 CO氣體通入飽和的澄清石灰水中，產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn) 現(xiàn) 象 是 ， 相 應(yīng) 的 反 應(yīng) 方 程 式 為(3) 在宇宙飛船和太空站上工作的宇航員，在密閉的工作艙內(nèi)需要吸入氧氣，呼出CO,飛船內(nèi)可以使用一種物質(zhì)，它能吸收CQ，并產(chǎn)生氧氣，該物質(zhì)是 ，其反響方程式為【答案】(1)Q C Q (2)產(chǎn)生白色沉淀(或白色渾濁)Ca(QH)2 + CQ=CaC +

16、H2Q(3)Na 2Q 2Na2Q+ 2CQ=2NaCQ+ Q10. (1)圖瓦盧是由多個(gè)珊瑚礁形成的島國(guó)。由于大氣中CQ含量的劇增，大量珊瑚礁(主要成分是碳酸鈣)被海水侵蝕，其原因是(用化學(xué)方程式表示)：溫室效應(yīng)導(dǎo)致海平面上升，引起溫室效應(yīng)的人為原因主要是(3) 為了控制溫室效應(yīng)。各國(guó)科學(xué)家提出了不少方法和設(shè)想。有人根據(jù)液態(tài)CQ密度大于海水密度的事實(shí)，設(shè)想將CQ液化后，送入深海海底。以減小大氣中CQ的濃度。為使CQ液化, 可采用的措施是。A減壓、升溫B.增壓、升溫C.減壓、降溫 D .增壓、降溫(4) 科學(xué)家致力于二氧化碳的“組合轉(zhuǎn)化技術(shù)研究，把過多的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有益于人類的物質(zhì)。如將 C

17、Q和H2以1 ：4的比例混合，通入反響器。在適當(dāng)?shù)臈l件下即反響，可獲得 一種重要的能源。請(qǐng)完成以下化學(xué)方程式：CQ+ 4H () + 2HQ假設(shè)將CQ與H2混合，在一定條件下以 1 ：3的比例發(fā)生反響，生成某種重要的化工原料 和水。該化工原料可能是 。A.烷烴B .烯烴C.炔烴D .芳香烴(5) 快速、有效地減緩大氣中 CQ大量增加的生態(tài)學(xué)措施是 。A. 使用天然氣等燃料B. 控制全球人口增長(zhǎng)C. 植樹造林，保護(hù)森林D. 立即減少煤和石油的燃燒【答案】(1)CaCQ3+ CQ+ H2Q=Ca(HCQ2(2)大量化石燃料(煤、石油、天然氣)的燃燒 D (4)CH4 B (5)C11 下面是關(guān)于汽

18、車燃料及其燃燒產(chǎn)物性質(zhì)的問題。(1) 如圖對(duì)三種不同類型汽車(以序號(hào)、表示)的廢氣排放情況進(jìn)行了比擬。這三 種汽車分別是以汽油為燃料的汽車、以天然氣(主要成分是甲烷)為燃料的汽車和電動(dòng)汽車。請(qǐng)判斷其中序號(hào)為的是 汽車，序號(hào)為的是汽車。(以下為廢氣成分)碳?xì)浠衔镆谎趸?CO)氮氧化物(NO)二氧化碳(CQ)(2) 以下列圖為一定量飽和 Ca(OH)2溶液中通入二氧化碳?xì)怏w后，產(chǎn)生CaCO白色沉淀的質(zhì)量與二氧化碳體積之間的關(guān)系曲線。試答復(fù)：0A段曲線和AB段曲線所表示的反響方程式是OA AB: A點(diǎn)時(shí)已參加反響的 CO和Ca(OH)2的物質(zhì)的量之比為 。B處溶液中存在的濃度較大的兩種離子是 和

19、。(填離子符號(hào))將B處生成的溶液煮沸，可見到的現(xiàn)象是 ?！窘馕觥?1)燃料燃燒越不充分，產(chǎn)生的廢氣就越多。由于含碳量：汽油天然氣，故汽油不如天然氣燃燒充分。(2)OA表示CaCO沉淀量隨通入 CO的量增加而增加；AB表示CaCO不斷溶解；A點(diǎn)表示CO 與Ca(OH)2完全反響，且沉淀量最大，即n(CQ) ： nCa(OH) 2 = 1 ： 1; B處為Ca(HCOh溶液，Ca(HCO) 2 受熱易分解：Ca(HCQ) 2=aCOJ + CQ f + H2O?！敬鸢浮?1)電動(dòng) 以汽油為燃料的(2)Ca(OH) 2 + CO=CaCOX + H2O CaCO CO+H2O=Ca(HCO21 ：1 CjT HCO 生成白色沉淀12.航天飛行器座艙內(nèi)空氣更新過程如下列圖：(1) n 是 co