高中化學 第四章 非金屬及其化合物教案 新人教版必修1.doc

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第四章 非金屬及其化合物 【教材分析】本章主要討論硅、氯、硫和氮等典型元素及其重要化合物的性質，安排在第三章“金屬及其化合物”之后，是常見無機物及其性質等知識的繼續(xù)。這些內容既是學生今后繼續(xù)學習化學的基礎，也是在生活中經常要接觸、需要了解和應用的化學常識。 本章具有鞏固離子反應、氧化還原反應等基本知識的作用。在第三章的基礎上，進一步介紹元素化合物知識和研究方法，為元素族概念的形成、元素性質的遞變規(guī)律、元素周期表的形成積累感性材料，是學生認識元素周期律、元素周期表知識的重要基礎。 本章在選材上著眼于這幾種元素的單質及其重要化合物的主要性質，在知識安排上盡量使知識和用途相結合，理論和實際相結合，物質的重要性能與可能的負面作用相結合，從而使學生認識到常見無機物在生活和生產中的應用，以及與人類和環(huán)境的關系。例如，二氧化硅與硅酸鹽產品的應用及其發(fā)展，氯氣的性質與應用及其可能存在的問題，硫酸、硝酸和氨的性質及廣泛用途，酸雨的形成等。這些內容不僅增強了學生的學習興趣，而且培養(yǎng)了學生的科學態(tài)度和科學精神。另外，科學史話──“氯氣的發(fā)現(xiàn)和確認”滲透了嚴謹、求實的科學思維品質的培養(yǎng)，科學視野──“新型陶瓷”“信使分子──NO”“火箭為什么能飛上天”等讓學生體會知識的價值。這樣，更全面地體現(xiàn)化學課程的科學教育功能。 第一節(jié) 無機非金屬材料的主角—硅 第1課時 【教學目標】 1、了解硅及其化合物的知識。 2、了解硅及其化合物在國民經濟中的重要作用。 3、調查研究：完成并小組交流“硅及其化合物對人類文明的貢獻”小論文。 4、使學生進一步了解運用元素周期律知識學習同族元素性質及其遞變規(guī)律的方法，并運用這些知識學習碳族元素及其化合物的知識。 【重點難點】 硅和二氧化硅的性質。硅酸鹽的用途。 【教學過程】 *將Si單質的內容移到開頭教學。 采用對比的方法，聯(lián)系碳、一氧化碳、二氧化碳、碳酸鈉、碳酸氫鈉、甲烷等學生已有的知識和生活經驗來引人硅、二氧化硅等新知識。 碳和硅是同一主族相鄰的兩種元素，它們的性質既有相似之處，又有不同之處。 在教學時要突出硅的親氧性強于，從而引導學生理解硅的兩種存在形式──二氧化硅和硅酸鹽。 [科學視野]：SiO2的晶體結構分析。 啟發(fā)學生根據(jù)SiO2和CO2都是酸性氧化物這一特點，把它們的性質一一列出。 引導學生從硅的親氧性大，得出常溫下SiO2的化學性質穩(wěn)定；在加熱的條件下，SiO2才能與堿性氧化物起反應，寫出有關反應的化學方程式，等等。 [思考交流]：①實驗室中盛放堿液的試劑瓶為什么不用玻璃塞？ ②實驗室盛放氫氟酸的儀器為什么不用玻璃瓶？ [演示實驗]：【實驗4-1】在飽和Na2SiO3溶液中，滴加酚酞溶液呈紅色。逐滴加入稀鹽酸，待溶液紅色變淺并接近消失時，有透明的硅酸凝膠產生。寫出有關反應的化學方程式。 [補充實驗]：將CO2通入Na2SiO3溶液中，引導學生觀察白色膠狀沉淀的生成，寫出反應的化學方程式和離子方程式，從而加深對H2SiO3的酸性弱于碳酸的認識。 [例題討論]： 教材P69習題4。 [教學小結]：（學生填表） ⑴ 表1 二氧化硅和二氧化碳結構性質比較 物質 二氧化硅 二氧化碳 熔點、沸點、硬度、狀態(tài) 很高、大、固態(tài) 低、小、氣態(tài) 化 學 性 質 與水 不反應 CO2+H2O= H2CO3 與氫氟酸 SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O 不反應 與堿溶液 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O CO2+2NaOH=Na2CO+H2O 與堿性氧化物 SiO2+CaO=CaSiO3 CO2+CaO=CaCO3 二氧化硅與二氧化碳性質的異同點： 相同點：都是酸性氧化物，都與堿或堿性氧化物反應。 不同點：①CO2與水反應生成H2CO3;SiO2不與水反應；②SiO2溶于氫氟酸，CO2不與氫氟酸反應；③SiO2須在高溫下與堿性氧化物反應，而CO2可在常溫加壓下進行。 ⑵ 表2 硅酸、碳酸的對比 物質 硅酸 碳酸 化學式 H2SiCO3 H2CO3 酸酐 SiO2 CO2 制法 Na2SiO3+2HCl=2NaCl +H2SiO3↓ CO2+H2O=H2CO3 顏色與狀態(tài) 白色、粉末狀 無爭液態(tài)，只存在于水溶液中 水溶性 不溶于水 只存在于水溶液中 酸性比較 ⑶ （學生課后整理） ①硅的物理性質、化學性質、存在、用途； ②二氧化硅的存在、用途、物理性質、化學性質； ③硅酸的性質和用途等。 [課外作業(yè)]：教材P69習題1、3。 準備P69習題5。 【課堂習題】 1、對于碳族元素，下列說法中正確的是（ ） A、 Ge和Si的單質都是半導體材料 B、 CH4，SiH4，GeH4的穩(wěn)定性依次減弱 C、 H2CO3，H2SiO3，H2GeO3的酸性依次增強 D、只能形成共價化合物，不能形成離子化合物 2、CO2通入下列各溶液中，不可能產生沉淀的是（ ） A、水玻璃 B、石灰水 C、飽和Na2CO3 D、CaCl2 3、下列離子方程式中，書寫正確的是（ ） A、硅酸和氫氧化鉀溶液反應：H2SiO3+2OH-=SiO32-+2H2O B、硅和濃氫氧化鈉溶液反應：Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2↑ C、碳酸氫鈣溶液跟稀鹽酸反應：Ca(HCO3)2+2H+=Ca2++2H2O+CO2↑ D、飽和碳酸鈉溶液中通入過量的CO2：CO32-+H2O+CO2=2HCO3- 4、物質A是一種高熔點化合物，不溶于強酸中，但能與純堿在熔融時反應生成化合物B，同時放出氣體C；把氣體C通入B的溶液中，得化合物D；D在干燥的空氣中轉變?yōu)榛衔顴，將E加熱又重新得到化合物A。 ⑴A、B、C、D、E的化學式是：A________B________C________D_________E_________ ⑵寫出各步反應的化學方程式： _____________________________________________________________________ ________________________________________________________________-。 參考答案：1、AB 2、D 3、AB 4、A:SiO2 B:Na2SiO3 C:CO2 D:H2SiO3 第一節(jié) 無機非金屬材料的主角—硅 第2課時 【教學目標】 1、了解硅酸鹽工業(yè)及一些產品。 2、了解一些重要的新型無機非金屬材料。 3、激發(fā)學生學習化學的興趣，使學生對化學與生產、生活實際的聯(lián)系有進一步的認識。 【重點難點】 硅酸鹽的豐富性和復雜性。 新型無機非金屬材料的特性。 【教學過程】 [復習過渡]：回憶Si和SiO2的部分化學性質，默寫化學方程式： 二氧化硅和氫氧化鈉溶液反應。 介紹硅酸鹽的概念及硅酸鈉的性質和用途。 解釋硅酸鹽的豐富性和復雜性。 [科學視野]：介紹新型無機非金屬材料的特性。 無機非金屬材料： 硅酸鹽材料：水泥、玻璃、陶瓷等 新型無機非金屬材料：高溫結構陶瓷、光導纖維等 傳統(tǒng)無機非金屬材料的優(yōu)缺點： 抗腐蝕、耐高溫，質脆、經不起沖擊。 新型無機非金屬材料的特性： 強度高，耐高溫； 具有電學特性：絕緣體、半導體、導體等； 具有光學特性：發(fā)光、透光（可見光、紅外光、射線）； 具有生物功能。 [思考交流]：用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成。 硅酸：SiO2H2O、SiO22H2O 硅酸鉀：K2SiO3——K2OSiO2 高嶺石：Al2（Si2O5）（OH）4——Al2O32 SiO22H2O [例題討論]：教材P69習題2。 【課堂習題】 1、下列材料的特性及用途的說法中不正確的是（ ） A、光導纖維傳導光的能力很強，是非常好的通訊材料 B、氧化鋁陶瓷具有兩性，不可以用于制耐高溫設備 C、氮化硅陶瓷耐高溫且不易傳熱，可用來制造軸承 D、人造剛玉硬度高，可用來制造剛玉球磨機 2、熔融苛性鈉應選用的器皿是（ ） A、陶瓷坩堝 B、石英坩堝 C、普通玻璃坩堝 D、鐵坩堝 3、把下列式子改寫成氧化物的形式： A、正長石KAlSi3O8___________________。 B、石棉CaMg3Si4O12____________________。 C、蛇紋石H4Mg3Si2O9_________________。 4、氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它的硬度大、熔點高、化學性質穩(wěn)定，工業(yè)上曾普遍采用高純硅與純氮在1300℃時反應獲得。 ⑴根據(jù)性質，推測氮化硅陶瓷的用途是________（填序號）。 A、制汽輪機葉片 B、制有色玻璃 C、制永久性模具 D、制造柴油機 ⑵氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強，除氫氟酸外，它不與其他無機酸反應。試推測該陶瓷被氫氟酸腐蝕的化學方程式________________________________________。 ⑶現(xiàn)用四氯化硅和氮氣在氫氣氣氛保護下，加強熱發(fā)生反應，可得較高純度的氮化硅，反應的化學方程式為_________________________________________-。 參考答案：1、B 2、D 第二節(jié) 富集在海水中的元素---氯 第1課時 【教學目標】 1、初步掌握氯氣的化學性質，并從氯的原子結構特點和氯氣跟金屬、非金屬化合 物的反應了解氯氣是一種化學性質非?；顫姷慕饘?。 2、觀察能力及抽象概括、形成規(guī)律性認識和總結歸納的能力。 3、培養(yǎng)對化學現(xiàn)象與化學本質的辯證認識，以及熱愛科學，尊重科學的思想。學 習科學家的科學態(tài)度和研究方法。 【重點難點】氯氣的物理和化學性質，氯氣的漂白性。 【教學過程】 [課的引入] 介紹2005年氯氣泄露事件給人們群眾帶來的傷害。介紹鹵族元素。 氟、氯、溴、碘由于具有相似的結構，因而具有相似的化學性質，成為一族，稱為鹵族元素，簡稱鹵素。“鹵”在希臘文中是“成鹽“的意思。在這一章里，重點學習氯的單質——氯氣及由氯形成的化合物。 介紹氯元素的存在。 [科學史話] 氯氣的發(fā)現(xiàn)和確認。 [思考交流]：課本P71 學習科學家的科學態(tài)度和研究方法。 一、活潑的黃綠色氣體----氯氣 ⑴介紹氯氣的物理性質。請一名學生上來聞氯氣的氣味，并強調聞味的方法。 ⑵介紹氯氣的化學性質。 ①氯氣與金屬反應 氯氣除了和金屬鈉反應，是否還會和其它金屬反應呢？ Cu+CI2 =CuCI2 （燃燒，棕黃色煙，綠色溶液） 2Fe2+3CI2 = 2FeCI3 （燃燒，棕色煙，棕黃色溶液） ②氯氣與非金屬反應 H2+CI2 = 2HCI （安靜燃燒，蒼白色火焰，瓶口有白霧產生，有刺激性氣味氣體生成。） [思考討論] ⑴可燃物是否一定有氧氣才能燃燒呢？ ⑵請重新給燃燒下定義。 （燃燒：發(fā)光放熱的劇烈的化學反應。） 2P+3CI2 =2PCI3（液） 2P+5CI2 = 2PCI5（固） （燃燒，白色煙霧） ③氯氣與水反應 介紹自來水消毒知識。 Cl2+H2O=HCl+HClO 2HClO=2HCl+O2 介紹次氯酸的強氧化性和不穩(wěn)定性。因此氯水可用來漂白、殺菌。 [實驗探究] 氯水的漂白性的本質原因 ④氯氣與NaOH的反應 Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O ⑤工業(yè)制漂白粉反應 2Cl2+2Ca(OH) 2=CaCl2+Ca(ClO) 2+2H2O [點 撥] 次氯酸鹽比次氯酸穩(wěn)定，且在一定條件下轉化為次氯酸，故次氯酸鹽也可用來漂白、殺菌。 [小結歸納] 氯氣的化學性質活潑的本質原因：⑴氯元素在這些化學反應中化合價都由0價變?yōu)?1價。⑵氯原子最外層有7個電子，容易得一個電子而達到8個電子的穩(wěn)定結構。從而由0價變?yōu)?1價。由于氯原子有這樣的微觀結構，決定了它的化學性質非常活潑。 ⑶介紹氯氣的危害 [例題討論]： 教材P75習題2、5。 【課堂習題】 1、下列微?；瘜W性質最活潑的是（ ）。 A、氯原子 B、氯離子 C、鈉離子 D、氬原子 2、下面對氯氣的敘述正確的是 A、氯氣可使溴水褪色，所以氯氣具有漂白性 B、氯氣有漂白性，通入品紅溶液中，品紅褪色 C、鐵在氯氣中燃燒可生成氯化亞鐵 D、聞其氣味時要小心，將集氣瓶放在鼻孔下直接聞 3、自來水可以用氯氣消毒。某學生用這種自來水配制下列物質的溶液，不會產生明顯藥品變質的是 A、Na2SO3 B、FeCl2 C、NaHCO3 D、FeCl3 4、下列各組離子在堿性溶液中大量共存，且溶液呈無色透明的是（ ） A、K+、MnO4-、Cl-、SO42- B、Na+、AlO2-、NO3-、CO32- C、Na+、H+、NO3-、Cl- D、Na+、SO42-、HCO3-、Cl- 5、在反應KIO3+5KI+3H2SO4=3I2+3K2SO4+3H2O中，被還原的碘與被氧化的碘元素的質量比為 A．5:1 B．4:1 C．3:1 D．1:5 6、二氧化氯（ClO2）是一種黃色氣體，大量用于水的凈化和纖維素的漂白。在實驗室，ClO2的制備是將氯酸鈉和亞硫酸鈉分別倒入燒杯中，同時加入H2SO4溶液，用水浴加熱，即產生ClO2。 ⑴寫出實驗室制取ClO2的離子方程式_________________________________ ⑵反應中，氧化劑為_____________，還原劑為____________，還原產物為___________。 參考答案：1、A 2、B 3、D 4、B 5、D 第二節(jié) 富集在海水中的元素---氯 第2課時 【教學目標】 1、鞏固氯氣的化學性質，掌握Cl－的檢驗方法。 2、學習科學家研究化學的科學態(tài)度和研究方法。 【重點難點】Cl－的檢驗方法。鹵素單質氧化性 【教學過程】 【知識回憶】 上黑板默寫： 1、實驗室用來吸收殘余的氯氣，其離子方程式是： Cl2＋2OH－＝Cl－＋H2O+ ClO- 2、工業(yè)上用來制漂白粉，其化學方程式是 2Cl2＋2Ca(OH)2＝CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O 問：為增強漂白粉作用，可以CO2和水蒸氣共同作用或加稀鹽酸，為什么？ 強酸制弱酸，使次氯酸的濃度增大，增強漂白粉作用。 再問：如何檢驗溶液里有Cl－生成？ [實驗演示] 課本P74 一起完成表格 小結：Cl－的檢驗方法。 【情景轉換】 鹵素單質氧化性強弱的比較及方程式的書寫。 補充F2與水的反應方程式 2F2+2H2O=4HF+O2 介紹該重要的置換反應的一些特征。 [例題討論]：將一定量的漂白粉溶于不含CO2的水中，若用其溶液做如下實驗，可以觀察到的現(xiàn)象或發(fā)生的變化及其相應的結論是什么？寫出有關離子方程式： ⑴檢驗它的pH值。結果：堿性。 原因是：ClO－水解：(ClO－＋H2O=HClO＋OH－ 不要求) ⑵滴入石蕊指示劑?，F(xiàn)象：先變藍，后褪色。 原因是：HClO有強氧化性。 ⑶敞口久置。結果：失效。 原因是：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O＝CaCO3＋2HClO， 　　　 2HClO=2HCl＋O2↑ [知識拓寬]：海水資源的利用 HCl(g) △ (造紙、制肥皂等) (原子反應堆導熱劑) 熔融電解 Cl2 Cl2 H2 NaOH Na Ti K.Na合金 K TiCl4 食鹵 Br2 MgO (富集的方法) 過濾 CaO CaCO3 (貝殼) (耐火材料) (焰火，照明彈) 電解 高溫 Mg(OH)2 MgCl2 Cl2 Mg (aq) MgCl2(s) 熔 Na2CO3 NaHCO3 H2O NH3、CO2 食鹽 飽和食鹽水 水 電解 △ 海水 日曬 【課堂習題】 1、砹(At)是鹵素中原子序數(shù)最大的元素，推測砹和砹的化合物最不可能具有的性質是 A．HAt很穩(wěn)定 B．砹易溶于某些有機溶劑 C．AgAt不溶于水 D．砹是有色固體 2、溴化碘(IBr)的化學性質類似鹵素單質，能跟大多數(shù)金屬反應生成金屬鹵化物，能跟水反應，其化學方程式為IBr+H2O=HBr+HIO下列有關IBr的敘述中不正確的是 A．在IBr中，I為+1價，Br為-1價 B．在許多反應中IBr是強氧化劑 C．IBr與水反應時，其還原產物是HBr，氧化產物是HIO D．跟NaOH溶液反應，生成NaBr，NaIO和水 3、已知：①A、B、C、D四種物質均含元素X，有的還可能含有元素Y、Z。元素Y、X、Z的原子序數(shù)依次遞增。②X在A、B、C、D中都不呈現(xiàn)它的最高化合價。③室溫下單質A與某種常見一元強堿溶液反應，可得B和C。④化合物D受熱催化分解，可制得元素Y的單質。 ⑴元素X是___________，Z是_______________ ⑵寫出③中的離子反應方程式：____________________________ ⑶寫出④中的反應方程式：_____________________________ 4、現(xiàn)有一包因密封袋破損，露置于潮濕空氣中的漂白粉，請你設計一種簡便的實驗方案，證明它已部分變質？寫出實驗操作步驟： ________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 5、有NaCI和KCI的混合物2.5g，溶于水形成溶液，加入100g 7.14%的AgNO3溶液，充分反應后濾出沉淀，再向混合物中加入10gCu片，過一段時間取出（反應完全），洗滌、干燥，稱其質量為10.152g,求原混合物中NaCI和KCI的物質的量各為多少？ 參考答案：1、A 2、C 3、 K Cl 第三節(jié) 硫和氮的氧化物 第1課時 【教學目標】 1、了解SO2和NO2的物理性質和化學性質，理解酸雨的形成及了解防止酸雨產生的途徑以及環(huán)境保護方面的知識。 2、觀察能力及實驗動手能力、形成規(guī)律性認識和總結歸納的能力。 3、培養(yǎng)對化學現(xiàn)象與化學本質的辯證認識，以及熱愛科學，提倡環(huán)境保護的思想。 4、實驗觀察、數(shù)據(jù)處理，通過實驗來研究物質及其變化的科學方法。 【重點難點】二氧化硫與水的反應，二氧化氮與水的反應，二氧化硫和二氧化氮對 大氣的污染。 【教學過程】 [課的引入]：展示一份含有空氣質量日報的報刊或者一段錄象，使學生較快的投身 于學習的情景中。引出課題 第三節(jié) 硫和氮的氧化物 一、二氧化硫 [知識傳授]：簡單介紹硫的物理性質： 硫是淡黃色晶體，脆，不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2 。 二氧化硫的兩條工業(yè)制法的途徑 S +O2 ===== SO2 ； （硫在空氣中燃燒發(fā)出淡藍色的火焰：在純氧中燃燒發(fā)出明亮的藍紫色火焰。） FeS2 +O2Fe2O3+4SO2 ； SO2的物理性質。 [演示實驗]：【實驗4-7】注意點： 1.收集二氧化硫的試管要干燥，氣體要收集滿，否則液面上升不多，液體變色不明顯。 2.可用亞硫酸鈉與酸反應來制備二氧化硫。 3.品紅溶液的質量分數(shù)不能太大，以0.01%左右為宜，并使溶液顯酸性。 4.二氧化硫并不能漂白所有的有色物質,它只能漂白某些有色物質。因此,應預先試驗它的漂白效果。 [歸納小結]：師生一起歸納小結SO2 的相關性質。 指出：SO2+H2OH2SO3是可逆反應，這是學生第一次接觸可逆反應的概念，建議說明這一概念的涵義，為學生今后接觸更多的可逆反應，以及學習化學平衡等奠定基礎。 [觀察對比]：二氧化硫漂白作用的機理探討： 齊讀課本P78頁《資料卡片》。 在討論SO2的漂白性時，從反應原理上和次氯酸的漂白作用進行比較，使學生注意它們的區(qū)別并在應用中不會搞錯。 [課后思考] 二氧化硫的食品業(yè)中的應用：可使一些食品如：銀耳、果干、果脯等具有美好的外觀，所以有人稱為食品的化妝品。一些不法生產者，為了得到更白的銀耳，在大棚內放置硫磺，采用“硫磺熏蒸“工藝，生產出的銀耳往往會殘留一定量的二氧化硫。日前，上海質檢部門對銀耳進行一次專項抽查，結果發(fā)現(xiàn)被抽查的21種銀耳產品居然全部存在二氧化硫殘留超標的現(xiàn)象。(根據(jù)《食品添加劑使用衛(wèi)生標準》GB2760-1996的規(guī)定，銀耳產品中不得含有二氧化硫。)因此銀耳并非越白越好。 思考：二氧化硫可使食品具有美好的外觀，利用了二氧化硫的什么性質？國家為什么要嚴格控制食品中的二氧化硫含量？ 【課堂習題】 1．向FeCl3和BaCl2的酸性混合溶液中通入SO2氣體，有白色沉淀生成，此沉淀是（ ） A．BaSO4 B．FeS C． BaSO3 D．S 2． 向品紅溶液中加入稀鹽酸，溶液顏色加深。而將SO2緩慢通入稀品紅溶液的現(xiàn)象是（ ） A．紅色加深 B．紅色立刻褪去變?yōu)闊o色 C．紅色不變 D．紅色先變淺后褪色 3．下列說法中正確的是（ ） A．同溫同壓下，SO2比Cl2更易溶于水 B．檢驗溶液中是否含SO32— 離子方法是加入少量BaCl2溶液，產生白色沉淀，繼續(xù)加入稀HCl白色沉淀消失，則含SO32— 離子 C．氧、硫、硒、碲的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸增強 D．二氧化硫通入紅色石蕊試液中褪為無色。 4．硫的非金屬性比氯弱，下列現(xiàn)象可以說明這一點的是（ ） A．常溫下硫是淺黃色固體，氯氣是黃綠色氣體 B．同條件下，與Fe反應時，分別生成FeS和FeCl3 C．硫不溶于水，氯氣可溶于水 D．與氫氣反應時，硫為—2價，氯為—1價 5.用化學方法區(qū)別SO2與CO2最好選用的化學試劑是( ) A.紫色的石蕊試液 B.品紅溶液 C.澄清的石灰水 D.氫氧化鈉溶液 6.Na2SO3、Na2SO4及NaHSO4三種物質的混合物。取上述樣品5.14g與足量的鹽酸反應，在標準狀況下產生448mL氣體；另取上述樣品5.14g與NaOH溶液反應，共消耗0.5mol/L的NaOH溶液20mL。求原混合物中Na2SO4的質量分數(shù)。 7.我們所學過的物質中有很多具有漂白作用，比如有活性炭、SO2及氯水等，請你以SO2使品紅褪色和氯氣使有色布條褪色為例，談談它們是如何進行漂白的。 參考答案：1、A 2、D 3、A 4、B 5、B 第三節(jié) 硫和氮的氧化物 第2課時 二、二氧化氮和一氧化氮 [閱讀材料]：信使分子──NO。指出NO重要的生理作用，NO和CO使人體中毒的原理。 [知識介紹]：1、氮氣的結構： 氮分子結構（以后會學習）決定了氮氣的化學性質通常不活潑。 2、氮氣的性質：氮氣和氧氣在放電下生成一氧化氮，一氧化氮再和氧氣反應，生成二氧化氮，二氧化氮和水反應生成硝酸， N2+O2 = 2NO 2NO+O2 = 2NO2 3NO2+H2O = 2HNO3+NO [生活化學]：哪位同學能解釋雷雨發(fā)莊稼的道理或者一場雷雨一場肥的科學道理？ （空氣中氮氣和氧氣在放電下生成一氧化氮，一氧化氮再和氧氣反應，生成二氧化氮，二氧化氮和水反應生成硝酸，硝酸與土壤中礦物質作用形成可溶性硝酸鹽，成為氮肥被植物吸收。） [實驗探究]：自學課本P79【科學探究1】，思考一下問題： 1、 畫出實驗裝置圖。 2、 簡述實驗操作步驟。 3、 描述實驗現(xiàn)象，完成課本P80的表格。 實驗步驟 現(xiàn)象 解釋（可用化學方程式表示） (1) 將一支充滿NO2的試管倒放在盛有水的水槽中 紅棕色氣體逐漸消失，水位上升，最后水充滿整個試管的2/3，無色氣體充滿試管的1/3（上部） 3NO2+H2O=2HNO3+NO NO2為紅棕色氣體，易溶于水，NO為無色氣體，難溶于水 (2) 制取少量氧氣 2KClO3=2KCl+3O2↑ 或2H2O22H2O+O2↑ (3) (3)將氧氣慢慢地通入步驟（1）的試管中 無色氣體變?yōu)榧t棕色氣體，又變?yōu)闊o色氣體，但氣體體積逐漸縮小，液面不斷上升 2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO [問題討論]：討論課本P79【科學探究2】： 硝酸工業(yè)常在吸收反應進行過程中補充一些空氣，使生成的一氧化氮再氧化為二氧化氮，二氧化氮溶于水又生成硝酸和一氧化氮。經過這樣多次的氧化和吸收，二氧化氮可以比較完全地被水吸收，能夠盡可能多地轉化為硝酸。 [科學視野]：自學課本P80“科學視野”。 三、二氧化硫和二氧化氮對大氣的污染。 介紹二氧化硫和二氧化氮污染物的重要來源，以及對人類和大自然的危害。 [知識拓寬]：1、下列關于酸雨的論述中，不正確的是： A、酸雨中的氫離子濃度比正常雨水大 B、酸雨雨水和正常雨水的樣品煮沸后酸性都減小 C、空氣中硫和氮的氧化物 D、正常雨水也有微弱的酸性。 1、 減少酸雨的產生，下列方法中，你認為可取的是： ①少用煤作燃料 ②把煙囪造高 ③燃料脫硫 ④在已酸化的土壤中加石灰 ⑤開發(fā)新能源 A、①②③ B、②③④⑤ C、①③⑤ D、①③④⑤ 3、自學課本P81“資料卡片”。 [例題討論]：目前，我國酸雨監(jiān)測網(wǎng)絡已初步搭好骨架，并建設啟用了許多監(jiān)測站點，為了進一步開展酸雨研究和控制酸雨提供了依據(jù)。下列是某監(jiān)測站點采集的酸雨，每隔一段時間測定pH數(shù)據(jù)： 時間 開始 8h 16h 24h 32h 40h 48h pH 5.3 4.8 4.5 4.3 4.2 4.0 4.0 能否分析酸雨放置一段時間后，pH變化的主要原因。寫出有關的化學方程式。 【實踐活動1、2】 根據(jù)各學校具體情況適當布置。 【課堂習題】 1．常見的大氣污染物為一次污染物和二次污染物，二次污染物是排入環(huán)境中的一次 污染物在物理化學因素或微生物作用下，發(fā)生變化所生成的新污染物，如 2NO+O2=2NO2，則NO2就是二次污染物，下列四種氣體①SO2 、②NO、③NO2、 ④Cl2中能導致二次污染的是（ ） A．①②③④ B．①②④ C．②④ D．只有② 2．SO２是常見的大氣污染物之一，我國規(guī)定空氣中SO2含量不得超過0.02mgL-1。 下列措施中不能夠減少SO2排放量的是……( ) Ａ.用天然氣代替煤炭做民用燃料 Ｂ.提高熱能利用率 Ｃ.硫酸廠采取措施提高尾氣的吸收率 Ｄ.燃煤中加入生石灰后使用 3．① 為防治酸雨,降低煤燃燒時向大氣排放的SO2,工業(yè)上將生石灰和含硫煤混合后 使用.請寫出燃燒時,有關"固硫"(不使硫化合物進入大氣)反應的化學方程式。 ② 近年來,某些自來水廠在用液氯進行消毒處理時還加入少量液氨,其反應的化學方程式為NH3+HClO==H2O+NH2Cl （一氯氨). NH2Cl較HClO穩(wěn)定.試分析加液氨能延長液氯殺菌時間的原因: . 4． 據(jù)1997年3月18日《中國環(huán)境包》報道：從一份科技攻關課題研究結果顯示， 我國酸雨區(qū)已占國土面積的40%，研究結果還表明，酸雨對我國農作物、森林等影響的區(qū)域較大。某學校課題組為研究酸雨的成因，進行了以下實驗：先接通直流電源，使電熱絲紅熱，然后將紅熱電熱絲伸入一有SO2和空氣的集氣瓶中，瓶中立即出現(xiàn)a現(xiàn)象，再往其中加鹽酸酸化的BaCl2溶液，又出現(xiàn)b現(xiàn)象。請回答： ①描述現(xiàn)象，a————————，b————————————； ②通過該實驗可得出“酸雨”成因的化學原理是——————————； ③目前一座中等城市每年用煤約三百萬噸，其含硫量如按1%計算，則每年排放SO2多少噸？ 參考答案：1、A 2、B 3、S+O2=SO2 CaO+SO2=CaSO3 第四節(jié) 硫酸、硝酸和氨 第1課時 【教學目標 】 1、濃硫酸和硝酸的氧化性、氨的化學性質。 2、重視對學生知識的建構能力的培養(yǎng)，讓同學們理解知識結構由主干知識和基本 知識構成，主干知識作支撐。 3、重視環(huán)境教育，提倡環(huán)境保護的思想。 4、實驗觀察、想象分析，通過實驗來研究物質性質的科學方法。 【重點難點】濃硫酸、硝酸的強氧化性，氨的化學性質。 【教學過程】 第四節(jié) 硫酸、硝酸和氨 [問題引課]：學生思考回答課本P84的【思考與交流1、2、3】。 （1）它們都是酸，在水溶液中電離出H+，硫酸和硝酸是含氧酸，鹽酸是無氧酸；硫酸是二元強酸，硝酸和鹽酸是一元強酸…… （2）在水溶液中都電離出氫離子。 （3）從鹽酸、稀硫酸是非氧化性酸，濃硫酸或硝酸是氧化性酸的角度加以討論。 一、硫酸和硝酸的氧化性 [實驗激趣]：結合教科書圖4-27，以激發(fā)學生的興趣。 指出濃硫酸的脫水性和吸水性（實驗中經常做干燥劑）。 [實驗演示]：演示【實驗4-8】并投影下列思考題： （1）反應的條件是什么？ （2）反應前后溶液及銅片有哪些變化？ （3）實驗發(fā)生后品紅溶液（或紫色石蕊溶液）有何變化？由此得出什么結論？盛品紅溶液試管口的棉花起什么作用？ （該實驗只有在持續(xù)加熱時，才有穩(wěn)定的SO2氣流。濃硫酸與銅在加熱時能發(fā)生反應，放出能使紫色石蕊溶液變紅或使品紅溶液褪色的氣體。反應后生成物的水溶液顯藍色。） [討論釋疑]：濃硫酸、稀硫酸中溶質都是H2SO4，為什么與Cu反應的性質有如此大的差異？分析濃硫酸的強氧化性的實質。 指出：濃硫酸、濃硝酸能與大多數(shù)金屬反應，但都沒有氫氣生成；常溫下，濃硫酸可使鐵、鋁等發(fā)生鈍化。 指出：濃硫酸不僅能夠氧化大多數(shù)金屬，還能夠氧化非金屬：如C 、S、 P等。 C+2H2SO4（濃）?CO2↑+2SO2↑+2H2O [例題分析]：課本P89頁4、5、7題 補充例題： 紅熱的炭與濃硫酸可發(fā)生反應?，F(xiàn)欲設計一個實驗以驗證此反應所生成的各種產物。 （1）寫出此反應的化學方程式:____________________________________ （2）實驗中可供使用的試劑有：濃硫酸、稀硫酸、澄清石灰水、NaOH溶液、Ba(OH)2溶液、品紅溶液、紫色石蕊試液、溴水、酸性高錳酸鉀溶液、無水硫酸銅固體、堿石灰和無水氯化鈣固體。有一個同學按氣體的流動方向設計了一個實驗過程，其所使用的試劑次序可表示為： 　氣體產物→試劑Ⅰ→試劑Ⅱ→試劑Ⅲ→試劑Ⅱ→試劑Ⅳ 試回答：①試劑Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別為_________,_________,________,_______. ②說出試劑Ⅱ使用兩次的作用分別是________________,___________________. ③氣體產物通過試劑Ⅰ時的現(xiàn)象是_____________________________. ④寫出氣體產物與試劑Ⅳ的離子方程式_______________________________。 【課堂習題】 1．向50mL濃度為18mol/L的硫酸溶液中加入足量的銅片并加熱，被還原的硫酸的物質的量為（ ） A．等于0.9mol B。大于0.45mol小于0.9mol C．等于0.45mol D。小于0.45mol 2．相同質量的四份銅片，分別置于足量的下列酸中，所得到的氣體的物質的量最多的是（ ） A．濃硫酸 B．稀硫酸 C．濃硝酸 D．稀硝酸 3．三位學生設計了下述三個方案，并都認為：如果觀察到的現(xiàn)象和自己設計的方案一致，即可確證試液中有SO。 足量稀HCl BaCl2溶液 方案甲： 試液 白色沉淀 沉淀不溶解 BaCl2溶液 足量稀HCl 方案乙： 試液 無沉淀 白色沉淀 Ba(NO3)2溶液 足量稀HNO3 方案丙： 試液 無沉淀 白色沉淀 試評價上述各方案是否嚴密，并分別說明理由。 答：方案甲 方案乙 方案丙 4．濃硫酸具有A.強酸性B.強氧化性C.高沸點、低揮發(fā)性，D.脫水性，E.吸水性等性質。以下過程主要表現(xiàn)了濃硫酸的哪些性質?請將答案的字母分別填入括號中 (1)用NaCl固體和濃H2SO4在加熱條件下制氯化氫氣體。( ) (2)用磷礦粉〔主要成分Ca3(PO4)2〕和硫酸反應制磷酸。( ) (3)熱的濃硫酸分別與銅片、木炭和硫粉等反應。( ) (4)濃硫酸干燥H2、O2、Cl2、HCl和SO2等氣體。( ) (5)常溫下可以用鐵或鋁的容器貯存濃硫酸。( ) (6)膽礬放在盛濃硫酸的干燥器中變成白色粉末。( ) (7)不能用濃硫酸干燥HBr、HI和H2S等氣體。( ) (8)濃硫酸使?jié)駶櫟乃{色石蕊試紙先變紅后變黑。( ) 5．實驗證明銅不能在低溫下與氧氣反應，銅不與稀硫酸反應，但工業(yè)上卻在廢銅屑與熱的稀硫酸混合物中，通入空氣制硫酸銅溶液。(1)寫出上述反應的化學方程式 。(2)利用銅制備硫酸銅溶液還有什么方法?寫出反應的化學方程式 。比較哪一種方法好?為什么? 6．(1)濃硫酸與木炭粉在加熱條件下反應的化學方程式是： 。 (2)試用下圖6—3所列各裝置設計一個實驗，來驗證上述反應所產生的各種產物。 編號 ① ② ③ ④ 裝置 圖6—3 這些裝置的連接順序(按產物氣流從左至右的方向)是(填裝置的編號)： → → → 。 (3)實驗時可觀察到裝置①中A瓶的溶液褪色，C瓶的溶液不褪色。A瓶溶液的作用是 ，B瓶溶液的作用是 ，C瓶溶液的作用是 。 (4)裝置②中所加固體藥品是 ，可驗證的產物是 ，確定裝置②在整套裝置中位置的理由是 。 (5)裝置③中所盛溶液是 ，可驗證的產物是 。 參考答案：1、D 2、C 3、方案甲、丙不嚴密 ，方案乙嚴密。 第四節(jié) 硫酸、硝酸和氨 第2課時 [比較學習法]：濃硫酸、硝酸的氧化性有許多相似的地方，通過比較可以加深理解、方便記憶。如濃硫酸、硝酸作氧化劑時，都是硫、氮元素被還原；都是濃的溶液氧化性比稀的溶液強；濃硫酸、濃硝酸都能與不活潑金屬和一些非金屬反應；在常溫下，濃硫酸、濃硝酸都能使鐵、鋁表面氧化生成牢固的氧化物薄膜，從而阻止酸與內層金屬的反應等。 [實驗觀察]：Cu與濃硝酸和稀硝酸反應的比較： 3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 觀察現(xiàn)象：①產生無色氣體。②溶液由無色變?yōu)樗{色。③銅在不斷的溶解。 此氣體遇空氣變?yōu)榱思t棕色，所以無色氣體是NO。 結論：銅和稀硝酸常溫下反應比較緩慢。 C+4HNO3（濃）?4NO2↑+CO2↑+2H2O 現(xiàn)象：①產生紅棕色氣體。②溶液由無色變?yōu)榫G色。③銅在不斷溶解。 結論：銅和濃硝酸常溫下反應劇烈。 [錯誤點撥]：硝酸愈稀被還原的程度愈大，說明硝酸愈稀氧化能力愈強。 指出：硫酸、硝酸都是濃的溶液氧化性比稀的溶液強，不看被還原的程度大小。 同樣，金屬還原性的強弱，只看失去電子的難易，不看失電子的多少。 [資料介紹]：王水的成分：濃硝酸與濃鹽酸的混合物，其體積比為1：3。氧化能力極強，可溶解金和鉑。 [知識拓寬]：鎂、鋅等金屬與不同濃度的硝酸作用能得到氮的不同低價態(tài)的還原產物。例如，當硝酸中HNO3的質量分數(shù)為9%～33%時，反應按下式進行： 4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+5H2O+N2O↑ 。若硝酸更稀，反應會生成氨，氨與過量的硝酸進一步反應生成硝酸銨。4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O 。 [例題分析]： 1。在標準狀況時，把NO2和O2按4:1的體積比混合使其充滿一個大試管，把大試管倒立于水中，水面逐漸上升，最后試管中溶液的物質的量濃度mol.L-1（不考慮試管中溶液擴散）為（ ） A. 0.8 B. 0.72 C. 0.1 D. 0.036 補充兩個重要的關系式： 4NO2 -----O2 ， 4NO ------ 3 O2 2．用廢銅屑和工業(yè)硝酸為原料，制取硝酸銅，請設計2~3個方案，并對實驗方案進行評價。 【課堂習題】 1．Murad等三位教授最早提出了NO分子在人體內有獨特功能，近年來他們在此研究領域有很大進展，因此這三位教授榮獲了1998年諾貝爾獎。關于NO的下列敘述不正確的是（ ） A、NO可以是某些含低價態(tài)氮物質的氧化產物 B、NO不是亞硝酸的酸酐 C、NO可以是某些含高價氮物質的還原產物 D、NO是紅棕色氣體 2．某氮的氧化物和CO在催化劑的作用下充分反應，生成N2和CO2。若測得N2和CO2的物質的量之比為1:2，則該N的氧化物是（ ） A、N2O B、NO C、NO2 D、N2O5 3．某金屬硝酸鹽受熱分解生成金屬氧化物、二氧化氮和氧氣。若生成的二氧化氮和氧氣的物質的量之比為8∶1，則金屬元素的化合價在反應過程中的變化是（ ） A 升高 B 降低 C 不變 D 無法確定 4．0.3molCu2S和HNO3溶液恰好完全反應，生成Cu(NO3)2、H2SO4、NO和H2O，則末被還原的HNO3的物質的量是 A、1.0mol B、1.2mol C、0.3mol D、2.2mol 5.已知2Cu(NO3)2 =2CuO+4NO2↑+O2↑,現(xiàn)把Cu(NO3)20.01摩緩慢加熱直到分解完全,用排水法收集產生的氣體于試管中,下列描述正確的是 A.水仍充滿試管 B.試管中可收集到0.112升無色氣體(標況) C.向試管中滴入石蕊試液顯紅色 D.向試管中加入鋅粒可產生燃性氣體 6．常溫下30ml NO2和10ml NO的混合氣體通入足量的飽和NaHCO3溶液中，將逸出的氣體通過裝有足量Na2O2的干燥管。 （1）從干燥管逸出的氣體是_______________，體積是___________。 （2）若NO2和NO的體積比大于3:1，則逸出的氣體是____________。 （3）若NO2和NO的體積比小于3:1，則逸出的氣體是____________。 7．汽車尾氣（含有碳氫化合物、CO、SO2和NO等）是城市空氣污染的污染源之一。綜合治理的方法之一是在汽車的排氣管上裝一個“催化轉化器”（用鉑、鈀合金做催化劑）。它的特點是使CO和NO反應，生成可參與大氣生態(tài)循環(huán)的無毒氣體，并促使碳氫化合物充分燃燒及二氧化硫的轉化。 認為汽車尾氣的過多排放可能引起的主要環(huán)境問題有_______________和_______________。 寫出CO和NO在催化劑存在的條件下反應的化學方程式。____________________， 控制城市空氣污染的方法有：_______________。 A 開發(fā)利用氫能源 B 使用電動車 C 植樹造林 D 戴上呼吸面具 參考答案：1、D 2、B 3、B 4、D 5、AC 第四節(jié) 硫酸、硝酸和氨 第3課時 [知識補充]：介紹氨分子結構，呈三角錐形。氨易液化，液化的同時放出大量的熱。液態(tài)氨汽化時要吸收大量的熱，因此常用作致冷劑，舉例說明液氨的用途。如：首都體育館的制冷設備。 [遷移試問]：NH3和H2O互溶解的情況如何？ [實驗演示]：演示【實驗4-8】 觀察實驗現(xiàn)象并根據(jù)實驗現(xiàn)象分析下列問題： （1）燒瓶內為什么會形成噴泉？（2）溶液為什么變成紅色？ [強調指出]：只要能夠引起燒瓶內氣壓迅速下降的情況，都可以產生噴泉。 [深化知識]：氨溶于水使酚酞溶液變紅，說明產生了一種新物質即一水合氨，是弱堿，氨水具有堿性。它能夠部分電離出銨根離子和氫氧根離子。 NH3+H2O?NH3H2O?NH4++OH- NH3H2O?NH3+H2O 氨與酸反應,演示“魔棒生煙或者空杯生煙”，并加以解釋。 NH3+HCl=NH4Cl 補充NH3與O2的反應：4NH3+5O2=4NO+6H2O 從氧化還原的角度分析氨的催化氧化。 銨鹽的不穩(wěn)定性：參照課本內容 銨鹽的檢驗：加強堿共熱，有刺激性氣味的氣體產生，能夠使紅色石蕊試紙變藍。方程式訓練。 NH3的實驗室制法：展示裝置，2H4Cl+Ca(OH)2= CaCl2+ 2H3+22O 補充實驗室快速制取NH3的方法： （1）加熱濃氨水制氨氣。在燒瓶中加入2～4 mL濃氨水，加熱即可得到氨氣。此法也可用于做噴泉實驗。 （2）在常溫下，用濃氨水與固體燒堿混合制氨氣。方法是：在分液漏斗中加入濃氨水，在錐形瓶中加入少量固體氫氧化鈉（約一小藥匙），按下圖所示安裝好裝置。將濃氨水慢慢滴入錐形瓶，待冒出較多的氣泡時，用向下排氣法收集氨氣。實驗時要控制好濃氨水的滴入速度，分液漏斗的活塞不要開得太大，以免產生氨氣過多而沖開錐形瓶的塞子。此法的裝置和操作都很簡便，而且制得的氨氣濃度也比較大，做“噴泉”實驗效果比較好。 現(xiàn)象：燒杯里的水由玻璃管進入燒瓶，形成噴泉，燒瓶內液體呈紅色。 制取氨氣實驗裝置圖如下： 介紹NH3的用途。 自學大自然中氮的循環(huán)。課本P88的【思考與交流】。 氮是蛋白質的基本組成元素之一。所有生物體內均含有蛋白質，所以氮的循環(huán)涉及到生物圈的全部領域。氮是地球上極為豐富的一種元素，在大氣中約占79%。氮在空氣中含量雖高，卻不能為多數(shù)生物體所直接利用，必須通過固氮作用。固氮作用的兩條主要途徑，一是通過閃電等高能固氮，形成的氨和硝酸鹽，隨降水落到地面；二是生物固氮，如豆科植物根部的根瘤菌可使氮氣轉變?yōu)橄跛猁}等。植物從土壤中吸收銨離子（銨肥）和硝酸鹽，并經復雜的生物轉化形成各種氨基酸，然后由氨基酸合成蛋白質。動物以植物為食而獲得氮并轉化為動物蛋白質。動植物死亡后遺骸中的蛋白質被微生物分解成銨離子（NH4+）、硝酸根離子（NO3-）和氨（NH3）又回到土壤和水體中，被植物再次吸收利用。 [例題分析]： 1、氨水與液氨有什么不同？ （液氨是純凈物，只有氨分子。氨水是混合和，其中有NH3H2O、NH3、H2O、NH4、OH。） 2、已知A、B、C、D是短周期中的4種非金屬元素，它們的原子序數(shù)依次增大。A元素原子形成的離子就是一個質子。又知，①B單質在高溫下可從A與D組成的某種化合物中置換出A，同時生成化合物BD，②A、C、D三種元素組成的某種鹽水溶液顯酸性，③B、C均能與D組成原子數(shù)比為1∶1和1∶2的化合物。 （1）寫出①中反應的化學方程式______， （2）C元素的氣態(tài)氫化物能還原CuO，生成Cu、C單質及A與D形成的化合物，該反應的化學方程式為______。 【課堂習題】 1．下圖為噴泉實驗裝置圖。 若大燒瓶內充入的為干燥NH3，要使噴泉形成表中的各種顏色，請寫出A溶液里溶質（如能用有關離子表示，請寫出離子符號）的名稱或離子符號。 編號 A溶液顏色 B溶液顏色 A溶液中溶質 ① 無色 紅色 ② 黃色 棕褐色渾濁 ③ 紅色 黃色 ④ 無色 乳白色渾濁 2．有A、B、C、D四種單質。在一定條件下，B可以和A、C、D化合生成化合物甲、乙、丙，C和D化合生成化合物丁。已知甲、乙、丙每個分子中都含有10個電子，并且甲、乙、丙、丁有如下關系： 回答： （1）單質B的化學式。 （2）單質A與化合物乙反應的化學方程式。 （3）根據(jù)化合物丙、丁中D元素化合價判斷丙、丁是否在一定條件下生成單質D，簡述判斷理由。 3．化合物E（含兩種元素）與NH3反應，生成化合物G和H2?；衔颎的式量約為81，G分子中硼元素（B的相對原子質量為10.8）和氫元素的質量分數(shù)分別為40％和7.4％，由此判斷： （1）化合物G的化學式為______。 （2）反應消耗1molNH3，可生成2molH2，組成化合物E的元素是____和____。 （3）1molE和2molNH3恰好完全反應，化合物E的分子式為______。 參考答案：1、OH- 、Fe3+ 、甲基橙（H+） 、Ca2+ 2、 H2 、能夠反應，價態(tài)歸中。 3、B3N3H6