2019-2020年高中化學(xué)（大綱版）第一冊 第六章 氧族元素 環(huán)境保護(hù) 第一節(jié)氧族元素(第二課時).doc

2019-2020年高中化學(xué)（大綱版）第一冊 第六章 氧族元素 環(huán)境保護(hù) 第一節(jié)氧族元素(第二課時)引言氧族元素中氧為首領(lǐng)，其單質(zhì)O2是環(huán)繞在地球表面大氣對流層中的一種與生物生命息息相關(guān)的重要氣體，它還能在社會各行各業(yè)(工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科技、國防、醫(yī)療等)中，顯示其非凡的身手。氧氣有何過人之處呢?因為它是一種來自于空氣、無公害的強(qiáng)氧化劑。它還有一位功不可沒的同根兄弟“O3”，號稱生命的衛(wèi)士。化學(xué)上，將它們稱為同素異形體，請看相關(guān)內(nèi)容。板書一、臭氧承轉(zhuǎn)化學(xué)上為何將O3、O2稱為同素異形體，其含義是什么?在弄清這個問題之前，我們先比一比兩兄弟。引導(dǎo)O3與O2，均由氧元素組成，在分子組成上只不過僅是一個O原子之差，但兩兄弟的“脾氣”和“外貌”卻大相徑庭。板書1.O3與O2物理性質(zhì)的對比學(xué)生閱讀課本“二、臭氧物理性質(zhì)”并與O2對比。投影O3與O2物理性質(zhì)的對比O3O2色、味、態(tài)通常為一有特殊臭味的淡藍(lán)色氣體，液態(tài)O3呈深藍(lán)色，固態(tài)O3為紫黑色通常為一無色無氣味的氣體液態(tài)O2呈淡藍(lán)色，固態(tài)O2呈雪花狀，淡藍(lán)色溶解度(水中)大小熔點251沸點.師由上表可知，O3與O2的組成元素雖然相同，但物理性質(zhì)卻差別甚大。化學(xué)上，我們把由同一種元素形成的不同的單質(zhì)，稱為這種元素的同素異形體。板書同素異形體：由同一種元素形成的性質(zhì)不同的單質(zhì)，叫做這種元素的同素異形體。師如我們剛才所學(xué)的O2和O3就是氧元素的同素異形體。問我們以前可曾學(xué)過由同一種元素形成的不同單質(zhì)嗎？它們是誰？生有！如金剛石和石墨都由碳元素組成；紅磷和白磷都由磷元素組成。師很好！這也就是說，金剛石和石墨都是碳元素的同素異形體；紅磷和白磷都屬磷元素的同素異形體。問鈉原子（Na）和鈉離子（Na+）都是由同一種元素鈉元素組成，它們是鈉的同素異形體嗎？為什么？生不是，因為Na和Na+是同一元素的不同粒子，不屬單質(zhì)。問水（H2O）與過氧化氫（H2O2）的組成元素完全相同，它們是同素異形體嗎？為什么？生不是，因為它們是由完全相同的兩種元素組成的兩種不同的化合物。問題探究理解同素異形體的概念時應(yīng)把握的關(guān)鍵之處是什么？生必須是“同一元素”的“不同種單質(zhì)”。師那么，H與H是否為同素異形體？它們之間的關(guān)系是什么？生不是，它們互為同位素。師同位素是我們在上一章所學(xué)的概念，它和同素異形體的區(qū)別是什么呢？（學(xué)生討論后回答）生同位素是指質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的同一元素的不同原子，如Cl和Cl；同素異形體是指由同一種元素形成的幾種性質(zhì)不同的單質(zhì)，如白磷和紅磷，金剛石和石墨，我們剛學(xué)過的硫也有多種同素異形體。教師補(bǔ)充同位素強(qiáng)調(diào)的是原子間的互稱；同素異形體強(qiáng)調(diào)的是單質(zhì)間的互稱，同素異形體之間的性質(zhì)差異主要是由于它們的結(jié)構(gòu)不同所造成的。過渡由剛才的學(xué)習(xí)我們知道，O3和O2的物理性質(zhì)差別很大，那么，它們的化學(xué)性質(zhì)是否也有著巨大的差別呢？板書2.臭氧的化學(xué)性質(zhì)學(xué)生閱讀有關(guān)臭氧化學(xué)性質(zhì)的內(nèi)容并與O2對比。提問O3與O2相比，有無共性?有何差別?回答二者都具氧化性，而且O3比O2有著更強(qiáng)的氧化性；另外O3不穩(wěn)定，能分解。小結(jié)并板書(1)極強(qiáng)氧化性(2)不穩(wěn)定性：O3=O2思考上述反應(yīng)是否為氧化還原反應(yīng)?為什么?回答否，因反應(yīng)前后元素的化合價未發(fā)生變化。講述O3具有極強(qiáng)的氧化性，如不活潑金屬Ag、Hg等在空氣或氧氣中不易被氧化，而在常溫下卻能被臭氧氧化，再如酒精、棉絮等易燃物，常溫下遇較多的O3會立即著火，從而引起不可想象的火災(zāi)，不過天公作美，地面附近大氣層中O3含量極微，僅占0.001 ppm。臭氧相對于O2不穩(wěn)定，常溫下能緩慢分解，若加熱或高溫或有MnO2作催化劑時可迅速分解，而且O3生成O2的反應(yīng)為一放熱反應(yīng)，這也說明O3比O2更為活潑。提問造成O3與O2化學(xué)性質(zhì)差別的原因是什么?回答源于它們的分子組成、分子結(jié)構(gòu)不同。過渡大家熟知，O2的用途極為廣泛，O3又有哪些重要用途呢?學(xué)生閱讀O3用途的相關(guān)內(nèi)容板書3.臭氧的用途脫色劑、消毒劑等思考O3用于脫色、消毒，基于其什么性質(zhì)?回答強(qiáng)氧化性講述空氣中微量O3(1 ppm以內(nèi))對人體健康有益，因為它能殺菌消毒，刺激中樞神經(jīng)，加速血液循環(huán)，令人產(chǎn)生爽快振奮之感。療養(yǎng)院常設(shè)在空氣新鮮宜人的松林里，因其中含微量O3，是由松林這種針葉樹的樹脂在被O2氧化的過程中產(chǎn)生的。另外，雷雨之后，當(dāng)漫步街頭田野，同樣感到空氣格外的清新，其原因一是雨水洗凈了塵埃，二是打雷閃電時，空中產(chǎn)生了臭氧(O22O3)。但是，當(dāng)空氣中O3含量超過105%(體積分?jǐn)?shù))時，就會對人體、動植物及其他露置物質(zhì)造成極大危害，這就是說當(dāng)O3含量較多時，它就成了一種大氣污染物，因此，對于O3應(yīng)全面辯證地認(rèn)識其功與過。轉(zhuǎn)引自然界中的O3(90%)主要集中于離地面15 km50 km的大氣平流層中，稱為臭氧層，是地球生命的保護(hù)傘。設(shè)問那么為什么說O3是地球生命的保護(hù)傘?講述臭氧層中臭氧含量很少，卻可以吸收來自太陽的大部分短波紫外輻射，因此，臭氧層恰似過濾器一般，阻擋了紫外線，給地球送來了濾過的益于萬物生長的光和熱，使地球生命免遭災(zāi)難，減少了呼吸道疾病、白內(nèi)障、皮膚病、腫瘤、癌癥等的發(fā)病率。所以臭氧層是一個天然保護(hù)傘，是名符其實的“生命衛(wèi)士”。然而，近年來，南極上空的臭氧層出現(xiàn)了空洞，北極上空O3濃度也有所減少，臭氧層對生物的保護(hù)作用正在減弱，有害射線已對地球生物造成嚴(yán)重危害，如皮膚腫瘤患者劇增，僅據(jù)美國1979年統(tǒng)計，死于皮膚癌的人數(shù)已達(dá)13600多名，患皮膚腫瘤者已達(dá)30多萬。那么，破壞臭氧層的罪魁禍?zhǔn)资钦l呢?氟氯烴、氮氧化物、碳氧化物等氣體，這種現(xiàn)象已引起世人普遍關(guān)注，所以保護(hù)臭氧層維也納公約關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書等國際公約相繼出臺，決定減少并逐步停止氟氯烴等的生產(chǎn)和使用，大力開發(fā)無氟制冷工業(yè)，并把9月16日定為“保護(hù)臭氧國際日”，所以我們要保護(hù)臭氧層，保護(hù)環(huán)境，熱愛地球。板書4.保護(hù)臭氧層投影氟氯烴破壞臭氧層的原理：例：1995年，諾貝爾化學(xué)獎授于致力于研究臭氧層破壞問題的三位環(huán)境化學(xué)家，大氣中的臭氧層可濾除大量的紫外線，保護(hù)地球上的生物。氟利昂(氟氯烴的商品名稱)上升到大氣平流層中，可在紫外光作用下分解產(chǎn)生氯原子，氯原子會對臭氧層產(chǎn)生長久的破壞作用。有關(guān)反應(yīng)如下：請判斷，在上述臭氧變成氧氣的反應(yīng)過程中，氯原子是A.反應(yīng)物 B.生成物 C.中間產(chǎn)物 D.催化劑解析：由題中信息可以看出：Cl原子在反應(yīng)過程中發(fā)生下列變化：ClClOCl，但反應(yīng)前后Cl原子的數(shù)量和化學(xué)性質(zhì)都沒有變化，因此是催化劑。答案：D講解導(dǎo)致臭氧層被破壞的主要物質(zhì)除氯氟烴外，還有溴氟烴，如CBr2F2、CBrF3等，溴氟烴破壞臭氧層的能力比氯氟烴還要強(qiáng)。研究發(fā)現(xiàn)，含Cl或Br的上述物質(zhì)的1個分子可破壞約十萬個臭氧分子。保護(hù)臭氧層最有效的方法就是盡快停止生產(chǎn)和使用氟利昂和哈龍類人工物質(zhì)。目前國內(nèi)市場上出售的“無氟冰箱”就是指不用氟氯烴（CFC）作致冷劑的冰箱，而代之以HFC（含氫氟烴），用的發(fā)泡劑是HCFC（含氫含氯氟烴），是第二代氟利昂。但HCFC對地球的溫室效應(yīng)卻是CO2的10001xx倍，所以其并不理想。蒙特利爾議定書規(guī)定，發(fā)達(dá)國家將在2020年原則上禁止使用HCFC。總之，許多國家在開發(fā)新產(chǎn)品和新技術(shù)方面已在行動，這對臭氧層的自動“愈合”具有很大的推動作用。根據(jù)世界氣象組織的數(shù)據(jù)，盡管世界上許多國家作出了努力，但目前大氣中氯的濃度降低到臭氧洞出現(xiàn)前的水平，大約需要半個世紀(jì)的時間，臭氧層保護(hù)任重而道遠(yuǎn)。愿我們通過自己的行動，讓世界擁有一個“健康”的天空。過渡下面，我們來學(xué)習(xí)另一種重要的化合物過氧化氫板書二、過氧化氫（H2O2）師請大家閱讀課本P124過氧化氫部分，總結(jié)出過氧化氫的性質(zhì)。學(xué)生活動師過氧化氫的物理性質(zhì)有哪些？生無色粘稠液體，水溶液俗稱雙氧水，市售雙氧水中H2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般約為30%。板書1.物理性質(zhì)：無色粘稠液體，水溶液俗稱雙氧水問題探究根據(jù)H2O2中氧元素的化合價，來推測H2O2的化學(xué)性質(zhì)。生在H2O2中，氧顯1價。在化學(xué)反應(yīng)中，H2O2既能被氧化成O2（氧元素化合價為零價），也能被還原成H2O（氧元素化合價為2價），故H2O2既有氧化性又有還原性。師十分正確。事實上H2O2主要以氧化性為主。問通過閱讀課本，H2O2還具有哪些化學(xué)性質(zhì)呢？生弱酸性，不穩(wěn)定性。板書2.化學(xué)性質(zhì)：弱酸性、氧化性、還原性、不穩(wěn)定性2H2O22H2O+O2問怎樣證明H2O2分解有O2產(chǎn)生？生用帶火星的木條檢驗，看是否復(fù)燃。補(bǔ)充演示2O2的分解（在盛有雙氧水的試管中加少量MnO2，并用帶火星的木條檢驗）現(xiàn)象：迅速產(chǎn)生大量氣泡，用帶火星的木條檢驗確為O2。討論用如圖裝置及上述原理制取O2與用加熱ClO3和O2混合物制O2的方法相比有何優(yōu)點?（投影裝置圖）結(jié)論便于操作，便于控制。投影練習(xí)在下列四種溶液中，分別加入少量固體O2，能產(chǎn)生氣體的是A.3% 2O2溶液B.1 mol1 NaOH溶液C.1 mol1 ClO3溶液D.1 mol1 鹽酸(NaOH溶液與O2在任何條件下都不反應(yīng)，C選項從表面看很似實驗室制O2的方法，但實驗室制O2是用固體ClO3和O2固體在加熱條件下制得，O2與濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng)生成Cl2，D項中1 mol1 HCl為稀鹽酸，且缺少加熱條件，故不可能有Cl2產(chǎn)生，答案為A。此題應(yīng)提醒學(xué)生注意反應(yīng)條件)思考：如何保存過氧化氫？為什么？應(yīng)置于棕色瓶內(nèi)避光陰涼處保存，因為其不穩(wěn)定，易分解師聯(lián)系過氧化氫的性質(zhì)，總結(jié)、歸納其用途。學(xué)生回答、教師板書3.用途：氧化劑、漂白劑、消毒劑、脫氯劑、火箭燃料、實驗室制O2。思考：過氧化氫的元素組成與我們所熟悉的水一模一樣，它們的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及用途是否也一樣？若不一樣，有哪些差別？請大家討論、分析。學(xué)生討論后各抒己見，教師可展示下列投影，供學(xué)生參考投影2O2與2O的比較：投影練習(xí)1.下列各組中互為同位素的是 ，互為同素異形體的是 A.O2和O3B.和C.2O和2O2D.O2和O答案：B A2.只由一種元素形成的單質(zhì)一定是純凈物嗎?為什么?答案：像C、O、P、S等元素可形成同素異形體，即同一種元素的不同單質(zhì)。因此該題說法錯誤，應(yīng)為“不一定”。如說只由一種元素形成的純凈物一定是單質(zhì)，則是正確的。3.試舉例說明有單質(zhì)參加或單質(zhì)生成的反應(yīng)不一定是氧化還原反應(yīng)。答案：同素異形體之間的轉(zhuǎn)化不是氧化還原反應(yīng)，如：O3 O2。小結(jié)本節(jié)課我們重點學(xué)習(xí)了O3與H2O2的有關(guān)知識，并知道了同素異形體的概念。布置作業(yè)1.課本習(xí)題二、四。2.收集查找資料，寫一篇關(guān)于臭氧的小論文。板書設(shè)計第一節(jié) 氧族元素(第二課時)一、臭氧1.O3與O2物理性質(zhì)的對比同素異形體：由同一種元素形成的幾種性質(zhì)不同的單質(zhì)，叫做這種元素的同素異形體。2.臭氧的化學(xué)性質(zhì)(1)極強(qiáng)氧化性(2)不穩(wěn)定性 O3=O23.臭氧的用途脫色劑、消毒劑等4.保護(hù)臭氧層二、過氧化氫1.物理性質(zhì)：無色粘稠液體，水溶液俗稱雙氧水2.化學(xué)性質(zhì)：弱酸性、氧化性、還原性、不穩(wěn)定性2H2O22H2O+O23.用途：氧化劑、漂白劑、消毒劑、脫氯劑、火箭燃料、實驗室制O2教學(xué)說明關(guān)于臭氧和過氧化氫的內(nèi)容，教學(xué)大綱只要求作常識性介紹，但筆者認(rèn)為在學(xué)科知識向綜合性、應(yīng)用性和實踐性轉(zhuǎn)化的今天，聯(lián)系生活實際，關(guān)注地球環(huán)境，關(guān)心人類健康是非常必要的，因此，本節(jié)課的設(shè)計注重以下幾點：1.基本指導(dǎo)思想挖掘臭氧知識，對學(xué)生進(jìn)行全面認(rèn)識事物的辯證唯物主義思想教育，滲透環(huán)保意識，結(jié)合實際中臭氧空洞的現(xiàn)象，使學(xué)生深刻認(rèn)識保護(hù)臭氧層的意義，通過氟氯烴破壞臭氧層原理的介紹，使學(xué)生感受到科學(xué)知識與生活、社會的密切關(guān)系。2.教學(xué)目標(biāo)在知識方面，緊抓同素異形體概念，并與同位素概念相比較，使學(xué)生真正從本質(zhì)上區(qū)別它們。在能力方面，結(jié)合2O2分解產(chǎn)生O2的反應(yīng)，讓學(xué)生比較其與KClO3分解制O2的不同，從而培養(yǎng)其分析、思維、解決問題的能力。3.教學(xué)策略本文知識點很少，要求不高，主要是通過對臭氧知識的學(xué)習(xí)，對學(xué)生進(jìn)行一些思想教育，因此，教學(xué)策略著重于調(diào)動學(xué)生關(guān)注社會、關(guān)心環(huán)境、樹立主人翁意識。主要采取了結(jié)合一些數(shù)據(jù)、實例、現(xiàn)象分析臭氧的功與過，并要求學(xué)生進(jìn)一步收集查尋資料以便更多地了解臭氧；在培養(yǎng)能力方面，主要采用了啟發(fā)、引導(dǎo)、討論、比較、評價等方法。