普通高中教科书·化学必修 第二册.pdf

ISBN 978-7-5499-8132-89 787549 981328审批号：苏费核（2021年）0509号举报电话：12315定价：9.74元主 编 王祖浩副 主 编 吴 星 刘宝剑 王云生本 册 主 编 王祖浩本册副主编 王云生亲爱的同学们，祝贺你们进入高中这一人生的重要阶段。回顾初中化学学习的经历，同学们也许有过曲折，但更多的是快乐。初中化学虽然只是化学的启蒙，但你们已经初步了解了化学科学发展的历程，领略了化学符号的魅力，体验了实验探究的乐趣，初步锻炼了科学思维的能力。毫无疑问，高中阶段的化学课程将带给同学们更多的科学知识、更多动手和动脑学习的机会，帮助我们从中领悟化学博大精深的科学思想，进一步认识化学发展对人类文明的伟大贡献。化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的一门基础学科。物质结构决定物质性质，而物质性质直接关系到物质的用途。时至今日，化学家们积累起来的知识和技术虽不能解决与社会发展有关的全部问题，但也结出了丰硕的果实。与人类已知的几百万种生物相比，已知的化合物已达上亿种，近年来每年化学家创造的新物质就达数百万种以上。化学不仅与制药、石油、橡胶、造纸、建材、钢铁、食品、纺织、皮革、化肥等传统行业荣衰与共，还带动了信息、能源、航天、生命等高科技领域产业的兴起。据统计，活跃在全球与化学相关行业和领域中的科学家、工程技术人员，是一支最为庞大的研究队伍。为了保卫地球，化学家们开创了绿色化学时代。“绿色发展”已经成为我国可持续发展的基本国策。我们正在努力并且已经能够做到：使天空更清洁，从源头防治水污染，修复污染的土地，建构清洁低碳、安全高效的能源体系，实现绿色低碳的生活方式千姿百态的物质世界与高度发达的科学技术将一个飞速膨胀的知识系统呈现在我们眼前，引发了无数充满好奇的中学生的一系列疑问：物质世界为什么是这样的？为什么会发生这些变化？哪些证据能帮助我们去预测未来？在“多样”与“变化”的背后，同学们或许已隐隐发现，物质世界的变化都有其内在的规律。高中化学课程将为同学们探索这些规律提供必要的基础。如果说在初中阶段，我们只是泛舟荡漾在化学的河川之上，为沿途的旖旎风景所倾倒，那么一旦进入高中，我们会发现眼前的河面越发开阔，景色更加优美。扬起风帆，我们将遨游于神奇的化学海洋之中。我细心观察过今天的高中学生，欣喜地发现，随着时代的进步，同学们的视野更为开阔，思维愈发活跃。老师们常常在为高中生各种新奇的创意与问题惊讶甚至烦恼的同时，不能不从内心叹服他们对化学内涵的深刻理解，以及表现出来的思维潜力。有了如此乐观的基础，在高中化学学习过程中，同学们能充分领略实验探究和科学方法的重要性，学会去寻找解决复杂问题的各种突破口，尝试用化学的眼光和思维去审视我们赖以生存的物质世界，增强对自然界、对社会的责任感，为日后参加社会决策打下较为扎实的知识基础，从而获益终身。普通高中教科书化学（必修）是高一年级起步的化学课程，她从一系列与我们变化的时代密切相关的专题和化学研究的方法展开，教材融合了化学发展的学科线索、社会的应用价值和高中生的认知特点，揭示了化学的基础知识和重要的思想观念，大力弘扬科学精神，用生动的事例阐明化学对人类社会可持续发展中面临重大挑战时作出的巨大贡献。依据2017年修订完成的新版普通高中化学课程标准，我们积极探索化学课程学习对促进学生核心素养发展的重要影响，从内容选择、编写思路和活动设计等多个方面对化学教材进行了修订。教材的主要栏目体现了作者对化学学科特点和化学必修课程学习的认识，希望有助于同学们在阅读过程中更好地理解化学。【温故知新】在新旧知识之间架起“桥梁”，引导同学们回顾已有知识和思维经验，寻找与新学知识之间的密切联系，激发探究新知识的欲望。【交流讨论】结合学习目标设置了一系列与内容有关的问题情境，引导同学们展开讨论，为理解知识和深化思维提供基础。【基础实验】要求同学们在学习中同步完成的必做实验，不仅要了解这些实验的基本原理，还要学会动手操作，切实提高自己观察、记录和分析实验现象的能力。【实验探究】引领同学们积极投身更多的实验活动，熟悉实验流程，设计探究方案，独立或合作完成实验操作，记录实验现象，基于实验证据进行推理。【观察思考】教师展示实验现象、模型、图表等，提出相关问题激发同学们思考，尝试解析其中蕴涵的化学原理，帮助同学们开启化学思维。【学以致用】在教材阐述新知识之后插入典型问题，启迪同学们运用所学知识去解决实际问题，提高知识的迁移能力。【拓展视野】提供与学习内容相关的更多生动的素材，帮助同学们在完成必修的学习任务之余，进一步开拓视野，领略化学的奇妙和魅力。【科学史话】选取相关的、意义重大的化学史实，生动地还原其发展过程，帮助同学们能从科学家的角度去思考问题，感受中外科学家的创新精神。【学科提炼】以简洁的语言介绍与化学核心知识相关的基本原理、思想方法等，尝试探索化学科学的本质特点，揭示化学知识的认识功能。化学，伴随我们一生的科学。在过去的岁月中，我们渴望了解化学，为此我们有过喜悦，也有过失望，但探索的步伐一直没有停歇。今天，当我们以一种新的姿态学习高中化学，你眼中的物质世界将会变得更加绚丽多彩！让我们充满信心，用智慧和勤奋去迎接新的学习任务，探索更多的科学奥秘，攀登更高的科学台阶，创造更加美好的明天！王祖浩 2020年6月第一单元 化学反应速率与反应限度/2第二单元 化学反应中的热/10第三单元 化学能与电能的转化/19第一单元 化石燃料与有机化合物/56第二单元 食品中的有机化合物/69第三单元 人工合成有机化合物/82第一单元 氮的固定/32第二单元 重要的含氮化工原料/39第三单元 含氮化合物的合理使用/45专题6专题8专题7化学反应与能量变化有机化合物的获得与应用氮与社会可持续发展15531第一单元 金属的冶炼方法/94第二单元 探究铁及其化合物的转化/100第三单元 金属材料的性能及应用/106附录 相对原子质量表/116附录 常见酸、碱和盐的溶解性表（20）/117附录 中英文名词对照表/118元素周期表专题9 金属与人类文明93化学反应与能量变化化学反应速率与反应限度化学反应中的热化学能与电能的转化世界是由物质构成的，物质相互之间发生的化学反应随处可见，快如烟花爆炸转瞬即逝，慢如溶洞形成要数百万年。除了快慢不一，各种化学反应进行的程度也有 所 差 异，有 的 能 进 行 到底，有 的 反 应 有 一 定 的 限度。化学反应总是伴随着能量 的 转 化，如 热、电、光等，给世界带来了生机和光明。研究化学反应中的这些规律并加以利用，能够更好地造福人类。2化学反应是一个有新物质生成的过程。在不同的化学反应中，反应进行的快慢不同，这是反应速率问题；投入的反应物转变为生成物的程度有多大，这是反应限度问题。在生产与生活中，化学家探索并掌握化学反应速率和反应限度的有关规律，能依据实际需要更合理地调控反应，从而更好地为人类服务。不同化学反应进行的快慢程度不同。爆炸反应几乎能在瞬间完成；食物腐败和钢铁生锈则较为缓慢，一般需要数日或数月；溶洞中钟乳石和石笋的形成则极为缓慢，在短时间内无法观察到明显的变化。图 6-1 爆炸图 6-2 铁锈图 6-3 石灰岩溶洞第一单元化学反应速率与反应限度目标预览 通过本单元内容的学习，要求同学们努力达到：能从内因、外因两方面认识化学反应速率；学会运用控制变量方法研究影响化学反应速率的因素；初步建立变化观念与平衡思想，能运用动态平衡的观点看待和分析化学变化；认识化学反应速率的研究在生产、生活中的重要作用。化学反应速率化学反应与能量变化专 题63在上述实验中可以观察到，两支试管中气泡产生的快慢有所不同，镁与盐酸的反应比铁更快。化学反应的快慢通常用化学反应速率（chemical reaction rate）来定量表示。在物理学中，物体运动的速率可用单位时间内物体运动的距离来表示（即v=st）。化学反应速率可用单位时间内反应物浓度的减少或者生成物浓度的增加来表示，即v=ct，其常用的单位有molL-1min-1或molL-1s-1等。v即化学反应在t内的平均速率。例如，在一定条件下，某过氧化氢溶液（即双氧水）放置100 min后，H2O2的浓度从510-2 molL-1下降到410-2 molL-1，则在这100 min中，H2O2的浓度减少了110-2 molL-1。在此过程中，H2O2分解反应的平均速率是110-4 molL-1min-1。进行下列实验，观察并比较两个反应放出氢气的快慢。取两支试管，各加入5 mL 0.5 molL-1盐酸，再剪取相同大小的镁条和铁片，用砂纸打磨后，分别放入两支试管中。基础实验请回忆物理学中是如何定义物体运动速率的，试举例加以说明。在体积为100 mL的溶液中，发生下列反应：16H+2MnO4-+10Br-=2Mn2+5Br2+8H2O已知，反应开始时，Br-的物质的量为0.01 mol；经过10 s后，Br-的物质的量变为0.002 mol。假设反应过程中溶液的体积保持不变，则在这10 s内，Br-消耗的平均速率是多少？反应过程中，Br2增加的平均速率是多少？请回忆物理学中是如何定义物体运动速率的，试举例加温故知新学以致用学生必做实验4化学反应速率的影响因素1.完成下列实验，分析影响H2O2分解反应速率的因素，填写表6-1。【实验1】取两支试管，各加入5 mL 4%的H2O2溶液，向其中一支试管内加入少量MnO2粉末，观察并比较两支试管中气泡生成的快慢。【实验2】取两支试管，各加入5 mL 12%的H2O2溶液，将其中一支试管用水浴加热，观察并比较两支试管中气泡生成的快慢。【实验3】取两支试管，分别加入5 mL 4%、5 mL 12%的H2O2溶液，再各加入2滴0.2 molL-1 FeCl3溶液，观察并比较两支试管中气泡生成的快慢。通过以上实验，你对影响H2O2分解反应速率的因素有何认识？2.取两支试管，向其中一支加入约5 g块状大理石，另一支加入约5 g粉末状大理石，再各加入5 mL 4 molL-1 盐酸，观察并记录实验现象。基础实验我们已经知道，对于金属与盐酸的反应，即使使用的盐酸浓度和体积相同、金属片的形状和大小也相同，只改变金属片的材质，化学反应速率也会出现较大的差异。由此可见，化学反应速率会受到反应物自身性质的影响。对于特定的某个化学反应而言，它的反应速率也不是一成不变的，还会受到其他多种外界因素的影响。表 6-1 过氧化氢分解实验实验序号实验现象实验结论实验1实验2实验3影响化学反应速率的因素学生必做实验化学反应与能量变化专 题65在上述实验中，加入MnO2（或FeCl3溶液）作为催化剂、加热H2O2溶液或增加H2O2的浓度，都能加快气泡的产生，即增大了化学反应速率。可见，催化剂、反应温度和反应物浓度都是影响反应速率的外界因素。一般来说，其他条件相同时，加入催化剂能显著地增大反应速率；反应的温度越高，反应速率越大；反应物的浓度越大，反应速率越大。此外，对于有气体参加的反应，反应体系的压强越大，反应速率越大。块状、粉末状的大理石分别与相同浓度的盐酸反应，反应速率有显著差异。可见，增大反应物的接触面积，能增大反应速率。此外，光照等条件对一些化学反应的速率也有一定影响。图 6-4 二氧化碳的体积随时间的变化1.应用化学反应速率的有关知识解释下列现象。（1）加热氯酸钾制取氧气时，添加少量二氧化锰能使气体产生的速率增大。（2）0.1 molL-1硫代硫酸钠（Na2S2O3）溶液与0.1 molL-1稀硫酸反应生成硫单质，溶液变浑浊。在其他条件相同的情况下，该反应在90 时只需十几秒即出现浑浊现象，而在20 时大约需要几分钟才出现浑浊现象。（3）煅烧硫铁矿制取二氧化硫时，将矿石粉碎后投入沸腾炉中，并鼓入强大的空气流，使矿粒在炉中剧烈翻腾。2.为了研究碳酸钙与稀盐酸反应的反应速率，某同学通过实验测定反应中生成的CO2气体体积随反应时间变化的情况，绘制出图6-4所示的曲线。已知随着反应的进行，反应体系的温度逐渐升高。请分析讨