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

2、學流程設計課前預習安排：看教材 R5，填寫課前自主導學，并完成思考交流。？步驟1：導入 新課，本課時教學地位分析。？步驟2 :建議對思考交流多提問，反響學生預習效果。？步驟3:師生互動完成探究“空氣組分的別離。可利用問題導思、的設問作為主線。?步驟6:指導學生自主總結本課時學習的主要知識，然后對照 課堂小結。安排學生課下 完成課后知能檢測。？步驟5:指導學生自主完成變式訓練和當堂雙基達標15題，并 驗證學生訓練效果， 做出點撥、指正。？步驟4:教師通過例題和教材P1-5講解研析，對“空 氣組分的別離中注意的問題進行總結。標 解讀重 點 難 點1. 空氣的成分及在化工生產中的應用。重點2. 空氣

3、的別離方法及原理。難點3. 空氣別離原理與空氣各組分性質的關系。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別和聯系，了解吸附作用的原理。理解空氣各組分的物理性質與所采用的別離方法的關系。認識空氣作為一種資源的重要性以及別離技術對開發和利用資源的意義。空氣是氧氣、氮氣、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,合成氨需要氮氣，而稀有氣體常用做保護氣及各種燈泡的填充氣。1 稀有氣體常用做保護氣和燈泡填充氣，這是利用氣體的什么性質?【提示】 穩定性。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，再將液態空氣升溫，根據空氣中各種組分的沸點 不同進行精餾別離。(2) 空氣液化的方法：先加壓再進行熱交換，最后進行節流膨脹。(3) 別離液態空氣的方法一一精餾精餾也叫分餾，是在一個設備內同時進行屢次局部汽化和局部冷凝來別離液態混合物的 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外表積，吸附性能很強，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) 優點：比深冷別離法能耗低，設備簡單。3 膜別離(1) 定義：利用具有選擇透過性能的薄膜，在外力推動下對混合物進行別離、提純、濃縮 的一種新的別離方法。(2) 優點：過程簡單，設備費用低

5、，能耗少等。2 液態空氣精餾時，沸點高的組分先揮發出來還是沸點低的組分先揮發出來?【提示】隨著溫度的升高，沸點低的組分先到達沸點而揮發出來。空氣組分的別離【問題導思】 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。 精餾液態空氣時，先獲得液氮 沸點：196 C還是液氧沸點：183 C?【提示】沸點低的液氮先別離出來。 當空氣通過膜別離裝置時，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，再將液態空氣升溫，根據空氣中各組分 的沸

6、點不同進行精餾別離。2方法空氣建液態空氣加壓蒸璽Y液氮沸點：輛&弋：精憎液氧沸點:-183 C：2 變壓吸附別離將加壓的空氣通過分子篩，氮氣和氧氣因分別被吸附而別離開來，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，在外力推動下對混合物進行別離、 提純、濃縮的一種新的別離方式。以下別離物質的方法中，不是根據粒子大小進行別離的是B. 過濾C. 分餾D.膜別離【解析】A項，滲析是根據膠體粒子直徑和溶液中分子、離子直徑不同，將溶液中溶質與膠粒別離開的方法；B項，過濾是根據濁液中分散質直徑和溶液中分散質直徑不同，將二者

7、別離的方法；C項，分餾是利用混合物中各組分沸點不同，將各組分別離的方法；D項，膜別離是利用Q和N2分子大小不同使二者別離的方法。【答案】C在壓強為1.01 x 105Pa時液態氮的沸點是一196 C,液態氧的沸點是一183 C,液態氦的 沸點是一269 C。采用深冷別離法從空氣中別離這3種氣體時，隨溫度升高它們逸出的先后順序是A. 氦氣、氮氣、氧氣 B .氧氣、氮氣、氦氣C.氮氣、氧氣、氦氣 D .氧氣、氦氣、氮氣【解析】采用深冷別離空氣時，隨溫度升高，沸點低的氣體先逸出。【答案】A【教師備課資源】可怕的氡氡是最近幾年進行室內監測時發現的最驚人的污染物。氡本身并不危險，但是它的帶電裂變產物可附

8、在灰塵上，這些塵粒進入肺后會形成極其危險的內輻射，這種近距離輻射對細胞的破壞十分厲害。氡是從磚塊、混凝土、土壤和水中散發出來的，在普通住宅里測得的氡含量比戶外高好幾倍；有人在浴室里測到，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】該題是常識性問題。 CQ不屬于城市空氣質量報告內容。【答案】B2以下說法錯誤的選項是A. 空氣是氧氣、氮氣、二氧化碳、稀有氣體等組成的混合物B. 空氣中的氮氣可用于合成氨、稀有氣體常用做保護氣及各種燈泡的填充氣C

9、. 在深冷別離中，液態空氣精餾是利用空氣中各組分的沸點不同進行別離D. 膜別離是利用分子篩對空氣進行別離，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，在外力推動下對混合物進行別離、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】深冷別離是根據各組分的沸點不同進行精餾別離；變壓吸附是利用分子篩具有較大的內外表積，吸附性能很強的特點，進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行別離的方法。【答案】BC4 以下關于空氣別離的表達中，不正確的選

10、項是A. 深冷別離法別離空氣時，使空氣溫度降低的方法是先加壓，再進行熱交換，最后進行 節流膨脹B. 變壓吸附法是由在生產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D. 另U離技術伴隨著生產力的開展、科學的進步，從低級到高級不斷地改進、創新【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節流膨脹r=液化空氣部 分比全【答案】 熱交換 氣態 蒸餾 精餾鋸広知能檢測課下測 Ci我誦席規“亍艦JIK I1 氮氣是空氣的主要組成局部。因此有科學家根據蒸汽機的原理，設計制造出了液氮蒸汽機，即利用液態氮的蒸發來驅動機車，從

11、而到達環境保護的目的。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%體積分數D. 液態氮的沸點為一196 C,遠低于常溫【解析】根據深冷別離空氣的根本原理，液氮在常溫常壓下，由液態汽化為氣體，體積膨脹做功。故答案為 Db【答案】D2 . 2021 南京高二質檢當液態空氣溫度升高到達剛沸騰時，在蒸發出的氣體中A. 根本上不含氧氣B. 氮氣占體積的78%C. 根本上不含氮氣D. 氮氣含量稍高于體積的 78%【解析】由于氧氣的沸點比氮氣高，當液態的空氣溫度升高到達剛沸騰時，首先蒸發出來的氣體是氮氣，所以根本上不含氧氣。工業上用別離液態空氣的方法制氧氣，就是根據

12、 空氣中各組分的沸點不同進行精餾別離的。【答案】A3 .采用深冷別離液態空氣時，先逸出稀有氣體的原因是A. 稀有氣體性質不活潑B. 在空氣中含量最少C. 分子直徑最小D. 沸點最低【解析】深冷別離空氣是利用空氣各組分沸點不同而別離的方法。【答案】D4 .在以下物質的應用中，屬于利用物質的吸附性的是 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。【答案】 B 5以下說法中不正確的選項是 ( )A. 膜別離可應用于化

13、工、石油、燃料等工業中回收各種氣體B. 當空氣通過膜別離裝置時，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雜，設備費用高，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行別離、提純的方法。 【答案】 D7. (雙選 )以下說法中正確的選項是 ()A. 深冷別離法是大規模生產高純度氧氣、氮氣等氣體的方法，并且能耗小，生產本錢較低B. 空氣的成分自古至今都是不變的C. 在絕熱的條件下，將空氣加壓通過節流閥后突然膨脹

14、，叫做節流膨脹D. 精餾也叫分餾，是在一個設備內同時進行屢次局部汽化和局部冷凝來別離液態混合物的方法【解析】A項，深冷別離法能耗大； B項，空氣的成分受人類活動的影響。【答案】 CD8. 以下關于膜別離技術的說法中，不正確的選項是()A. 膜別離所使用的薄膜必須具有使某些物質可以通過，另一些物質不能通過的特性B. 膜別離法制備富氧空氣是利用空氣透過氣體別離膜時，由于氧氣和氮氣透過的能力不 同而使二者別離的方法C. 膜別離技術制備的富氧空氣的含氧量在35%右D. 膜別離技術只能用于空氣的別離【解析】 膜別離技術也可以用于其他混合物的別離，如氯堿工業中使用的陽離子膜。【答案】 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。如果大氣中二氧化碳的含量明顯增加，就會引起“溫室效應，導致全球變暖。(1) 二氧化碳是共價化合物，它的電子式可表示為(2) 實驗室中檢驗 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，產生的實驗 現 象 是 ， 相 應 的 反 應 方 程 式 為(3) 在宇宙飛船和太空站上工作的宇航員，在密閉的工作艙內需要吸入氧氣，呼出CO,飛船內可以使用一種物質，它能吸收CQ，并產生氧氣，該物質是 ，其反響方程式為【答案】(1)Q C Q (2)產生白色沉淀(或白色渾濁)Ca(QH)2 + CQ=CaC +

16、H2Q(3)Na 2Q 2Na2Q+ 2CQ=2NaCQ+ Q10. (1)圖瓦盧是由多個珊瑚礁形成的島國。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(用化學方程式表示)：溫室效應導致海平面上升，引起溫室效應的人為原因主要是(3) 為了控制溫室效應。各國科學家提出了不少方法和設想。有人根據液態CQ密度大于海水密度的事實，設想將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) 科學家致力于二氧化碳的“組合轉化技術研究，把過多的二氧化碳轉化為有益于人類的物質。如將 C

17、Q和H2以1 ：4的比例混合，通入反響器。在適當的條件下即反響，可獲得 一種重要的能源。請完成以下化學方程式：CQ+ 4H () + 2HQ假設將CQ與H2混合，在一定條件下以 1 ：3的比例發生反響，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大量增加的生態學措施是 。A. 使用天然氣等燃料B. 控制全球人口增長C. 植樹造林，保護森林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 下面是關于汽

18、車燃料及其燃燒產物性質的問題。(1) 如圖對三種不同類型汽車(以序號、表示)的廢氣排放情況進行了比擬。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汽車。請判斷其中序號為的是 汽車，序號為的是汽車。(以下為廢氣成分)碳氫化合物一氧化碳(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氣體后，產生CaCO白色沉淀的質量與二氧化碳體積之間的關系曲線。試答復：0A段曲線和AB段曲線所表示的反響方程式是OA AB: A點時已參加反響的 CO和Ca(OH)2的物質的量之比為 。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)將B處生成的溶液煮沸，可見到的現象是 。【解析】(1)燃料燃燒越不充分，產生的廢氣就越多。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。【答案】(1)電動 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.航天飛行器座艙內空氣更新過程如下列圖：(1) n 是 co