4.1.1 常见非金属单质（教学设计）-【中职专用】高中化学同步精品课堂（高教版2023·通用类）

主题四 常见无机物及其应用 第一节 第1课时 常见非金属单质 教案（教学设计） 一．课程标准 了解氯、硫、氮等常见非金属单质的主要性质；认识这些物质在生产、生活中的应用和对生 态环境的影响。 二．教学目标 1.通过辨识氯、硫、氮元素原子的核外电子排布情况，从微观角度出发：预测氯单质、硫单质、氮单质的化学性质，进一步强化“结构决定性质、性质反映结构”的观念；通过分析氯单质、硫单质、氮单质的物质类别，从宏观角度出发：梳理非金属单质的通性，构建“类别——价态”二维图模型，掌握氯单质、硫单质、氮单质的性质，初步构建研究物质性质的一般思路，发展宏观辨识与微观探析等化学学科核心素养。 2.通过观察实验现象认识氯水的漂白作用，分析、推断次氯酸的性质，体会实验探究过程，初步养成利用实验研究物质性质的思路方法，培养认知和总结规律的能力，发展现象观察和规律认知等化学学科核心素养。 3.通过了解氯碱工业、含氯消毒剂、含硫温泉、锂硫电池、固氮等与生活、生产密切相关的内容，认识化学对推动人类进步、社会发展做出的重要贡献；通过运用次氯酸、氯气等物质的性质，分析漂白剂不能与洁厕灵同时使用的原因，培养应用知识解决问题的能力，发展科学态度与社会责任等化学学科核心素养。 三．教学过程 【导入新课】 1929 年，享有“味精大王”美誉的爱国实业家吴蕴初（1891—1953）“开中国电化工业之新纪元”，在上海独创了我国第一家氯碱厂——天原电化厂。今天，中国的氯碱工业早已插上腾飞的翅膀，成为国民经济的重要组成部分。氯碱工业为什么被称为中国现代化工之母呢？ 氯是一种重要的“成盐元素”，在自然界中以 化合 态存在，除了以 NaCl、MgCl2、CaCl2 等形式大量存在与海水中，还存在于陆地的 盐湖和盐矿 中。 氯的单质氯气是一种重要的化工原料，大量用于制造 盐酸、有机溶剂、农药、染料和药品 等。 【新课讲授】 一．氯碱工业的主要产品之一——氯 （一）氯的原子结构 从氯的原子结构来看，原子最外电子层上有 7 个电子，在化学反应中很容易 得到 电子以达到 稳定结构。因此氯的化学性质非常活泼，表现出很强的 氧化性 。（结构决定性质） （二）氯气的性质 1.氯气的物理性质 氯气是 黄绿 色有 刺激性 气味的 气 体，密度比空气 大 ， 有 毒，易 液化 ， 能 溶于水，1体积水可溶解 2 体积氯气。 【思考】实验室中应怎样闻气体？ 用手在瓶口轻轻扇动，使少量气体飘进鼻孔 2.氯气的化学性质 （1）与金属单质的反应 ①与钠的反应： 化学方程式 2Na＋Cl22NaCl 现象是 剧烈燃烧，产生白烟 ②与铁的反应： 化学方程式 2Fe＋3Cl22FeCl3 现象是 剧烈燃烧，棕红色烟 ③与铜的反应： 化学方程式 Cu＋Cl2CuCl2 现象是 剧烈燃烧，棕黄色烟 【注意】氯气的氧化性很强，与变价金属反应时，通常将其氧化为高价态。 （2）与非金属单质的反应 与氢气反应，实验2-7 氢气在氯气中燃烧的化学方程式： H2＋Cl22HCl 反应现象：氢气在氯气中 安静燃烧，苍白色火焰，瓶口有白雾出现 【注意】H2和Cl2的混合气体光照时会发生爆炸。 HCl气体溶于水，就成为我们常用的盐酸。 【思考与讨论】 我们以前学习的燃烧，都是物质在氧气中的燃烧，现在通过氢气与氯气的燃烧实验，你有什么新的认识？ 燃烧是发光发热的剧烈的氧化还原反应。不一定有氧气的参与。 （3）与水的反应 ①与水反应的化学方程式： Cl2＋H2O ⇌ HCl＋HClO 与水反应的离子方程式： Cl2＋H2O ⇌ H＋＋Cl－＋HClO ②次氯酸的性质： a．一元弱酸（比 碳酸 弱） b．强氧化性（ 杀菌、消毒、漂白 ） c．不稳定（见光或受热分解） 化学方程式： 2HClO2HCl＋O2↑ （4）与碱的反应 ① Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O （常用于尾气吸收，除去多余氯气） 离子方程式： Cl2＋2OH－===H2O＋Cl－＋ClO－ 漂白液主要成分是 NaCl、NaClO ，有效成分是 NaClO 。 ② 2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O 漂白粉其主要成分： CaCl2、Ca(ClO)2 ，有效成分： Ca(ClO)2 。 漂粉精的有效成分： Ca(ClO)2 。 漂白原理： Ca(ClO)2＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2HClO ③次氯酸盐的强氧化性 a.漂白性：ClO－是一种弱酸的酸根离子。漂白液或漂白粉在潮湿的空气中，会与二氧化碳反应生成HClO，故漂白液、漂白粉具有漂白性。 b.强氧化性：ClO－不论在酸性还是碱性条件下都能跟I－、Fe2＋、S2－、SO等发生氧化还原反应， 即ClO－与I－、Fe2＋、S2－、SO不能大量共存。 （5）与还原性无机化合物反应 ①与碘化钾溶液反应： 2I－＋Cl2===I2＋2Cl－ ②与SO2水溶液反应： Cl2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO ③与FeCl2溶液反应： 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ （三）氯水 1．氯水(新制氯水)中的相关化学反应及物质的电离 Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO (弱酸，不完全电离) 2HClO2HCl＋O2↑ 2．氯水的性质： a． Cl2：氧化性，能氧化S2－、SO32－、Fe2+、I－、Br－等 b． Cl－：加入硝酸酸化的硝酸银，产生不溶于酸的白色沉淀 c． HClO：不稳定性，光（或加热）有气泡产生 漂白性，使湿润的有色布条或品红溶液褪色； d． H+：酸性，加入碳酸盐、活泼金属产生气泡； 【注意】使紫色石蕊溶液先变红后褪色。 3．新制氯水、久置氯水、液氯的比较 新制氯水 久置氯水 液氯 成分 (1)三种分子：Cl2、HClO、H2O (2)四种离子：H＋、Cl－、ClO－、OH－ H＋、OH－、Cl－、H2O Cl2 颜色 浅黄绿色 无色 黄绿色 性质 酸性、氧化性、漂白性 酸性 Cl2的性质 保存 棕色瓶盛装，置于阴暗处 — 低温密封 （四）氯气的实验室制法 1.反应原理： MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O 离子方程式： MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O 2.药品：二氧化锰、浓盐酸 3.制备装置类型： 固体＋液体气体 4.仪器和装置 ： 分液漏斗、圆底烧瓶、石棉网、铁架台、酒精灯、广口瓶 5.除杂： 饱和食盐水 ；干燥： 浓硫酸 6.收集方法： 向上排空气法 或 排饱和食盐水法 7.尾气处理：玻璃导管通入 氢氧化钠 溶液中； 不用Ca(OH)2 溶液吸收的原因是Ca(OH)2溶解度小，溶液浓度低，吸收不完全。 8.注意事项： ①应使用分液漏斗； ②烧瓶下应垫石棉网； ③应用酒精灯加热； ④应用浓盐酸； ⑤多余Cl2应通入 氢氧化钠 溶液中； ⑥MnO2在该反应中作氧化剂，也可用KMnO4代替，故酸化高锰酸时不可用盐酸酸化； ⑦随着盐酸浓度变稀，不能再反应生成氯气，也就是说MnO2过量，盐酸也不会反应完全。 二.黑火药的组成成分——硫 1.硫的存在 （1）游离态：存在于 火山喷口 附近或地壳的岩层里。 （2）化合态：主要以 硫化物 和 硫酸盐 的形式存在。 2.物理性质：硫单质俗称： 硫磺 ，颜色状态： 黄色晶体 ，溶解性： 不 溶于水， 微溶于酒精， 易 溶与二硫化碳。 3.化学性质（硫可以与金属、非金属反应） 化合价角度认识： (1)与非金属反应 (2)与金属反应 表现氧化性 (3)与热的强碱溶液反应(如NaOH溶液)： 3S＋6NaOH2Na2S＋Na2SO3＋3H2O，既表现氧化性，又表现还原性。 应用：汞洒落在地面，一般会用硫粉来处理，原理是 S＋Hg == HgS 三．空气中含量最多的元素——氮 （一）氮的原子结构 氮元素位于第二周期、第VA族。氮原子最外电子层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。因此氮原子一般通过共用电子对与其它原子相互结合构成物质。 氮的原子结构 常见的化合价有 ＋1 、 ＋2 、 ＋3 、 ＋4 、 ＋5 、 －3 ， 其氧化物有 N2O 、 NO 、 N2O3 、 NO2 、 N2O4 、 N2O5 共有六种， 其中 N2O5 是HNO3的酸酐， N2O3 是HNO2的酸酐（氮的氧化物都有毒）。 2．氮元素的存在 a.游离态:以氮分子的形式存在于空气中。  b.化合态:存在于动植物体内的蛋白质中,以及土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。 （二）氮气 1.物理性质 纯净的N2是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中约占五分之四左右。 2.化学性质 （1）常温下，N2的化学性质不活泼，可代替稀有气体作保护气体。 原因：氮分子内两个氮原子间以共价三键结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定，通常难以与其它物质反应。 （2）在放电条件或高温下 氮气 跟氧气化合生成 一氧化氮 N2＋O22NO （3）镁在氮气中燃烧：3Mg＋N2Mg3N2； （4）人工合成氨：N2＋3H22NH3； （三）氮的固定和循环 1.含义：将大气中__游离态__的氮转化为__含氮化合物__的过程叫做氮的固定。 2.分类： 氮分子中的两个氮原子以共价叁键相结合，使得氮分子在通常状况下很稳定，既不可燃、不助燃，也很难参加化学反应。 由于氮的化学惰性，常用作保护气体。例如，用氮气填充粮仓，可使粮食不霉烂、不发芽。 俗语说“雷雨发庄稼”。小组合作，分析这句话所涉及的化学知识。并以此为导引讨论“氮固定”的方法，学习科学家卢嘉锡先生的事迹。 在雷雨天，闪电使大气中产生NO并进一步氧化，再转化为硝酸或硝酸盐等。据估算，每年因雷雨而渗入大地的氮肥约有4亿吨。 四．课堂小结 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！8 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$