4-1 常见非金属单质及其化合物 同步作业 《化学（医药卫生类）》同步教学 高教版

《常见非金属单质及其化合物》教学设计方案 【教学内容来源】 教材版本：中等职业学校教科书《化学》（拓展模块）医药卫生类 出版信息：高等教育出版社，2021年版 所属主题：主题四 常见无机物及其应用 具体章节：第一节 常见非金属单质及其化合物 适用对象：中等职业学校医药卫生类专业学生 前置知识：学生已学习原子结构、化学键、氧化还原反应、离子反应等基础理论，掌握了物质的量、气体摩尔体积等基本概念，具备初步的化学实验操作能力和微观探析能力。 【课时安排】 总课时：2课时（每课时45分钟） 课时分配： 第一课时：氯及其化合物（氯碱工业产品，消毒剂的化学原理） 第二课时：硫及其化合物、氮及其化合物（黑火药成分与固氮原理，酸雨与环境保护） 【教学目标】（基于化学学科五个核心素养） 第一课时目标 1. 宏观辨识与微观探析 能从氯原子的核外电子排布（最外层7个电子）解释氯气的强氧化性，理解”结构决定性质”的化学观念 能从物质类别角度（单质、氧化物、酸、盐）系统认识氯及其化合物的转化关系，构建”价-类”二维认知模型 能从微观角度解释氯气与水的可逆反应、次氯酸的弱酸性与强氧化性之间的矛盾统一关系 2. 变化观念与平衡思想 能认识氯气与水的反应是可逆反应，理解次氯酸的不稳定性（见光分解）与漂白粉制备原理（转化为较稳定的盐） 能理解氯气与碱反应制备漂白液和漂白粉的原理，认识反应条件（温度、浓度、碱的种类）对产物的影响 能认识次氯酸钙与空气中CO₂和H₂O反应重新生成次氯酸的过程，理解漂白粉漂白原理中的化学平衡思想 3. 证据推理与模型认知 能通过实验观察（颜色变化、沉淀生成、气体产生、漂白效果等）获取证据，推理氯气的物理性质和化学性质 能建立研究非金属单质及其化合物性质的一般思路模型：原子结构→预测性质→实验验证→实际应用→环境影响 能运用对比实验的方法，探究氯气、次氯酸、次氯酸盐的氧化性强弱及漂白效果差异 4. 科学探究与创新意识 能设计并完成氯气的制备（MnO₂与浓盐酸反应）、氯气的检验（湿润淀粉-KI试纸）、氯水的性质探究等实验 能设计简单的实验方案鉴别Cl⁻（硝酸银法）、比较氯水与漂白液的漂白效果 能针对”洁厕灵与84消毒液混用产生毒气”等实际问题提出创新性解决方案，培养安全意识和创新思维 5. 科学态度与社会责任 能认识到氯气在自来水消毒、医疗器械消毒、漂白粉生产等领域的重要应用，体会化学对公共卫生安全的贡献 能了解含氯消毒剂（84消毒液、漂白粉）的正确使用方法，认识不当使用（如与酸性清洁剂混用）的危害，树立安全用药意识 能认识氯气泄漏等突发事件的应急处理方法，了解氯碱工业的发展历史（如吴蕴初创办天原电化厂），培养爱国情怀和职业责任感 第二课时目标 1. 宏观辨识与微观探析 能从硫原子的核外电子排布（最外层6个电子）解释硫的常见化合价（-2、0、+4、+6），理解硫单质既有氧化性又有还原性 能从氮分子的共价叁键结构解释氮气的化学稳定性，理解固氮反应的难点与意义 能从物质类别和化合价两个维度构建硫、氮及其化合物的知识体系，系统掌握SO₂→SO₃→H₂SO₄和N₂→NH₃→NO→NO₂→HNO₃的转化规律 2. 变化观念与平衡思想 能理解二氧化硫的漂白性是可逆的（与有色物质结合生成不稳定无色物），与氯气的氧化漂白有本质区别 能认识浓硫酸的强氧化性、吸水性和脱水性，理解浓度对硫酸性质的影响（稀硫酸表现酸性，浓硫酸表现强氧化性） 能理解氮氧化物（NO、NO₂）在自然界中的循环（雷雨发庄稼）与酸雨形成的关系，认识化学变化与环境问题的联系 3. 证据推理与模型认知 能通过实验现象（硫在空气/氧气中燃烧的不同现象、SO₂使品红溶液褪色及加热复原、浓硫酸的脱水性实验等）推理物质性质 能建立SO₄²⁻检验的方法模型（先加稀盐酸酸化，再加BaCl₂溶液，白色沉淀），并迁移应用于其他离子检验 能运用”价-类”二维图分析硫、氮元素的转化关系，建立元素化合物知识的系统认知框架 4. 科学探究与创新意识 能设计并完成浓硫酸的脱水性实验（蔗糖炭化）、浓硝酸与铜的反应实验，准确描述实验现象并解释原因 能设计实验方案比较稀硝酸与浓硝酸的氧化性强弱，探究温度、浓度对反应产物的影响 能针对”酸雨的形成与防治”议题设计调查方案，收集本地酸雨数据，提出合理化建议 5. 科学态度与社会责任 能了解硫在医药领域的应用（硫磺软膏治疗皮肤病、硫酸钡用于钡餐造影），体会化学与医药卫生专业的紧密联系 能认识氮元素在生命活动中的重要作用（氨基酸、蛋白质的组成元素），了解硝酸甘油治疗心绞痛的原理，体会化学药物对人类的贡献 能认识酸雨、光化学烟雾等环境问题的成因与危害，了解减少硫氧化物和氮氧化物排放的措施，树立绿色化学观念和可持续发展意识 【教学重难点】 教学重点 第一课时重点： 氯气的物理性质（黄绿色、刺激性气味、有毒、密度大于空气、可液化）和化学性质（强氧化性，与金属、非金属、水、碱的反应） 氯气与水的反应（可逆反应，生成HCl和HClO）及氯水的成分（Cl₂、HClO、H⁺、Cl⁻、ClO⁻等）和性质（酸性、氧化性、漂白性） 次氯酸的弱酸性、强氧化性和不稳定性（见光分解），以及漂白粉/漂白液的制备原理（Cl₂与碱反应） Cl⁻的检验方法（硝酸银溶液，白色沉淀不溶于稀硝酸） 第二课时重点： 硫的物理性质（淡黄色固体，不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS₂）和化学性质（与金属、非金属反应，表现氧化性和还原性） 二氧化硫的物理性质（无色刺激性气味气体，有毒，密度大于空气，易溶于水）和化学性质（酸性氧化物通性、漂白性、还原性、氧化性） 浓硫酸的特性（吸水性、脱水性、强氧化性），特别是脱水性与吸水性的区别，以及钝化现象 氮气的化学稳定性与固氮的重要性，氨气的性质（极易溶于水，碱性），硝酸的不稳定性和强氧化性（浓稀硝酸与铜反应产物不同） 教学难点 第一课时难点： 氯气与水的可逆反应理解，以及新制氯水与久置氯水成分和性质的差异分析 次氯酸弱酸性与强氧化性的矛盾统一（弱酸却能杀菌消毒），以及漂白原理的微观解释 漂白粉漂白时与空气中CO₂和H₂O反应的原理（强酸制弱酸，H₂CO₃酸性强于HClO），以及漂白粉失效的原因分析 氯气制备实验中尾气处理的重要性，以及实验室制氯气时杂质（HCl、H₂O）的除去方法 第二课时难点： 二氧化硫漂白性与氯气漂白性的本质区别（化合漂白vs氧化漂白，可逆vs不可逆） 浓硫酸强氧化性的表现（与Cu、C等反应），以及反应中硫酸既表现酸性又表现氧化性的定量分析 硝酸与金属反应时，浓度对还原产物的影响（浓→NO₂，稀→NO，极稀→NH₄⁺），以及硝酸表现氧化性的本质（N元素得电子，而非H⁺） 从”雷雨发庄稼”的自然现象理解氮的固定原理，以及人工固氮（合成氨）的工业意义与环境保护的平衡 【教学过程】 第一课时：氯及其化合物——从”毒气”到”消毒卫士” 【个性化导入新课】 创设情境：医院里的”消毒水”之谜 教师展示一张医院消毒供应中心的照片，画面中护士正在配置消毒液，旁边摆放着标有”84消毒液”和”漂白粉”的容器。同时播放一段新闻音频：2020年新冠疫情期间，含氯消毒剂成为紧俏物资，某氯碱工厂24小时不间断生产次氯酸钠溶液支援抗疫前线。 教师提问： “同学们在临床见习或日常生活中，一定闻过84消毒液那种特殊的气味吧？这种气味是什么物质产生的？为什么84消毒液能有效杀灭病毒和细菌？医院里常用的含氯消毒剂还有哪些？它们与氯气有什么关系？” 预设学生回答： 学生A：“84消毒液有刺激性气味，可能是氯气的味道？” 学生B：“我听说84消毒液的主要成分是次氯酸钠，不是氯气。” 学生C：“医院还用漂白粉消毒，也是含氯的。” 学生D：“氯气不是有毒吗？为什么能用来消毒？” 教师引导： “同学们提到了氯气、次氯酸钠、漂白粉等关键物质。确实，氯气有毒，但含氯化合物却可以是安全的消毒剂。这种从’毒气’到’消毒卫士’的转变，蕴含着怎样的化学原理呢？今天，我们就来学习氯及其化合物，揭开含氯消毒剂的化学奥秘。” 设计意图： 通过医药卫生专业密切相关的消毒情境导入，激发学生的学习兴趣和职业认同感。利用”氯气有毒却能消毒”的认知冲突，引导学生思考物质性质与用途的辩证关系。结合新冠疫情背景，体现化学在公共卫生安全中的重要作用，培养学生的社会责任意识。 【环节一：氯碱工业的”主角”——氯气】 创设情境：中国现代化工之母——氯碱工业 教师展示历史图片：1929年吴蕴初创办的天原电化厂，以及现代氯碱工厂的壮观场景。 教师提问： “1929年，爱国实业家吴蕴初在上海创办了中国第一家氯碱厂——天原电化厂，开创了中国电化工业的新纪元。氯碱工业为什么被称为’中国现代化工之母’？电解食盐水能得到什么产品？这些产品与医药卫生有什么关系？” 预设学生回答： 学生E：“电解食盐水可以得到氯气、氢气和氢氧化钠。” 学生F：“氢氧化钠是重要的化工原料，氯气可以用来消毒。” 学生G：“这三种产品都是重要的基础化工原料，很多药物和医疗用品的生产都离不开它们。” 教师总结： “非常正确！氯碱工业的核心反应是：2NaCl + 2H₂O =2NaOH + Cl₂↑ + H₂↑。这三种产品都是重要的基础化工原料：NaOH用于制药、肥皂、造纸等；H₂用于合成氨、油脂氢化等；Cl₂则用于制备消毒剂、漂白剂、农药、塑料等。今天我们先认识氯碱工业的重要产品之一——氯气。” （一）氯的原子结构与性质预测 教师提问： “画出氯元素的原子结构示意图（原子序数17），分析其最外层电子数，预测氯元素在化学反应中的电子得失情况和主要化学性质。” 学生活动： 学生在练习本上画出氯原子结构示意图：+17 2 8 7，小组讨论。 预设学生回答： 学生H：“氯原子最外层有7个电子，容易得到1个电子形成8电子稳定结构。” 学生I：“得电子说明氯具有氧化性，是活泼的非金属元素。” 学生J：“氯在自然界中应该不能以单质形式存在，因为性质太活泼了。” 教师总结： “很好！氯原子最外层7个电子，原子半径较小，在化学反应中容易得到1个电子，表现出强氧化性。因此，氯是活泼的非金属元素，在自然界中全部以化合态存在（主要为NaCl、MgCl₂等）。氯气（Cl₂）是由两个氯原子通过共价单键结合的双原子分子。” 设计意图： 从氯碱工业的历史和现实意义引入，培养学生的爱国情怀和职业认同感。通过原子结构分析，建立”结构决定性质”的基本观念，为后续学习氯气的强氧化性奠定基础。 （二）氯气的物理性质——观察与认知 教师展示： 盛有氯气的集气瓶（或高清图片/视频），引导学生观察。 教师提问： “请仔细观察氯气的颜色、状态，结合已有知识推测其密度与空气相比如何？为什么氯气能液化？这对储存运输有什么意义？” 预设学生回答： 学生K：“氯气是黄绿色的气体，有刺激性气味。” 学生L：“氯气有毒，这是它的重要物理性质。” 学生M：“氯气的相对分子质量是71，空气平均是29，所以密度比空气大。” 学生N：“氯气易液化，常温下加压或降温就能变成液氯，便于储存和运输。” 教师总结： “氯气的物理性质可概括为：黄绿色、有强烈刺激性气味、有毒的气体；密度比空气大（约1.5倍）；易液化（沸点-34.6℃，常温下加压即可液化，工业上称为’液氯’）；能溶于水（常温下1体积水溶解约2体积氯气，形成氯水）。特别要注意：氯气有毒，实验室必须在通风橱中操作，并注意尾气处理！” 设计意图： 通过多感官观察（颜色、气味）和数据推理（密度计算），培养学生的观察能力和科学思维能力。强调氯气的毒性，树立实验安全意识。 （三）氯气的化学性质——强氧化性的探究 1. 氯气与金属的反应 教师演示实验（或播放视频）： 细铁丝在氯气中燃烧，产生棕褐色烟（FeCl₃）；铜丝在氯气中燃烧，产生棕黄色烟（CuCl₂）。 教师提问： “铁和铜在氯气中燃烧的产物是什么？与它们在氧气中燃烧的产物有什么不同？这说明了氯气的什么性质？” 预设学生回答： 学生O：“铁在氯气中生成FeCl₃，而在氧气中生成Fe₃O₄或FeO。” 学生P：“铜在氯气中生成CuCl₂，在氧气中生成CuO。” 学生Q：“氯气能将变价金属氧化到高价态，说明氯气的氧化性很强。” 教师总结： “正确！2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃，Cu + Cl₂ =CuCl₂。氯气的氧化性很强，能将变价金属（Fe、Cu）氧化到最高价态。这与我们后面要学习的硫不同，硫的氧化性较弱，只能将变价金属氧化到低价态。” 2. 氯气与非金属的反应 教师演示实验： 氢气在氯气中安静燃烧（苍白色火焰，瓶口有白雾）；氢气与氯气混合光照爆炸。 教师提问： “氢气在氯气中燃烧的现象与在氧气中燃烧有何不同？产物氯化氢有什么性质？工业上如何制备盐酸？” 预设学生回答： 学生R：“氢气在氯气中燃烧是苍白色火焰，在氧气中是淡蓝色火焰。” 学生S：“产物是氯化氢（HCl），极易溶于水，在空气中形成白雾（盐酸小液滴）。” 学生T：“将氯化氢气体溶于水就得到盐酸，是重要的化工原料。” 3. 氯气与水的反应——新制氯水的奥秘 创设情境：自来水为什么有”药味”？ 教师提问： “很多城市的自来水用氯气消毒，我们偶尔能闻到刺激性气味。氯气溶于水仅仅是物理溶解吗？会发生什么化学反应？请从氧化还原反应角度分析可能的产物。” 预设学生回答： 学生U：“氯气与水反应生成盐酸和次氯酸：Cl₂ + H₂O ⇌ HCl + HClO。” 学生V：“氯气既是氧化剂又是还原剂，发生歧化反应。” 学生W：“次氯酸有强氧化性，能杀菌消毒，所以自来水用氯气消毒。” 教师演示实验： 将氯气通入紫色石蕊试液中，观察现象（先变红，后褪色）。 教师提问： “石蕊试液先变红后褪色，分别说明了什么？新制氯水中含有哪些微粒？” 预设学生回答： 学生X：“变红说明有酸性物质（HCl、HClO）生成。” 学生Y：“褪色说明有次氯酸（HClO），具有漂白性。” 学生Z：“新制氯水含有Cl₂、H₂O、HClO分子，以及H⁺、Cl⁻、ClO⁻、OH⁻（极少量）离子。” 教师总结： “氯气与水的反应是可逆反应：Cl₂ + H₂O ⇌ H⁺ + Cl⁻ + HClO。新制氯水呈浅黄绿色（含Cl₂），有酸性（含H⁺），有氧化性和漂白性（含HClO）。这里要注意：HClO是弱酸（酸性比H₂CO₃还弱），但具有强氧化性，能杀菌消毒和漂白有机色素。” 教师追问： “为什么氯水要现用现配，并保存在棕色瓶中？久置氯水会发生什么变化？” 预设学生回答： 学生AA：“次氯酸不稳定，见光易分解：2HClO =2HCl + O₂↑。” 学生BB：“久置氯水最终变成稀盐酸，失去漂白性和氧化性，只有酸性。” 设计意图： 通过氯气与金属、非金属、水的系列反应，全面认识氯气的强氧化性。氯气与水的反应是重点，通过实验现象分析（石蕊试液先红后褪色），引导学生推理氯水的成分和性质。可逆反应和次氯酸不稳定性是难点，通过”现用现配”和”棕色瓶保存”等实际措施，帮助学生理解化学原理在实际中的应用。 （四）氯气与碱的反应——漂白液的制备 创设情境：从”毒气”到”消毒卫士”的转化 教师提问： “次氯酸（HClO）不稳定，难以保存和运输。如何将次氯酸转化为较稳定的物质，便于实际应用？请从酸碱中和反应角度思考。” 预设学生回答： 学生CC：“可以用碱与氯气反应，生成次氯酸盐。” 学生DD：“次氯酸钠比次氯酸稳定，可以制备漂白液。” 教师演示实验： 将氯气通入氢氧化钠溶液中，观察现象；测定反应后溶液的pH。 教师提问： “写出氯气与氢氧化钠溶液反应的化学方程式和离子方程式。漂白液的有效成分是什么？” 预设学生回答： 学生EE：“Cl₂ + 2NaOH = NaCl + NaClO + H₂O。” 学生FF：“离子方程式：Cl₂ + 2OH⁻ = Cl⁻ + ClO⁻ + H₂O。” 学生GG：“漂白液的有效成分是次氯酸钠（NaClO）。” 教师补充： “84消毒液的主要成分就是NaClO（含量约5-6%）。漂白粉的制备则是用氯气与消石灰反应：2Cl₂ + 2Ca(OH)₂ = CaCl₂ + Ca(ClO)₂ + 2H₂O，有效成分是次氯酸钙Ca(ClO)₂。” 教师追问： “漂白粉使用时为什么要加水和空气’活化’？写出相关反应方程式。” 预设学生回答： 学生HH：“次氯酸钙与水和二氧化碳反应生成次氯酸：Ca(ClO)₂ + H₂O + CO₂ = CaCO₃↓ + 2HClO。” 学生II：“因为碳酸的酸性比次氯酸强，强酸制弱酸。” 学生JJ：“生成的次氯酸具有强氧化性，起到漂白和消毒作用。” （五）氯离子的检验——AgNO₃法 教师演示实验： 向NaCl溶液、Na₂CO₃溶液中分别滴加AgNO₃溶液，再滴加稀硝酸，观察现象差异。 教师提问： “如何检验溶液中的Cl⁻？为什么要加稀硝酸酸化？” 预设学生回答： 学生KK：“加入AgNO₃溶液，生成白色沉淀，再加稀硝酸，沉淀不溶解，证明有Cl⁻。” 学生LL：“加稀硝酸是为了排除CO₃²⁻等干扰，因为Ag₂CO₃也是白色沉淀，但能溶于稀硝酸。” 学生MM：“AgCl是白色沉淀，不溶于稀硝酸，这是Cl⁻的特征反应。” 教师总结： “Cl⁻检验方法：取少量试液于试管中，加入稀硝酸酸化，再滴加AgNO₃溶液，若产生白色沉淀，则证明含有Cl⁻。注意：稀硝酸酸化是必要步骤，以排除CO₃²⁻、SO₃²⁻等干扰。” 设计意图： 漂白液和漂白粉的制备原理是氯气性质的重要应用，通过”强酸制弱酸”原理解释漂白粉的”活化”过程，培养学生的逻辑推理能力。Cl⁻的检验是重要实验技能，通过对比实验（NaCl vs Na₂CO₃），让学生理解实验设计的严谨性。 【环节二：含氯消毒剂的安全使用——科学态度与社会责任】 创设情境：洁厕灵+84消毒液=毒气？ 教师展示新闻案例：某市民为增强清洁效果，将洁厕灵（主要成分为HCl）与84消毒液（主要成分为NaClO）混合使用，结果产生大量黄绿色刺激性气体，导致中毒入院。 教师提问： “为什么会发生中毒事故？产生了什么气体？写出反应的化学方程式。这个案例给我们什么启示？” 预设学生回答： 学生NN：“产生了氯气！盐酸与次氯酸钠反应：2HCl + NaClO = NaCl + Cl₂↑ + H₂O。” 学生OO：“离子方程式：2H⁺ + Cl⁻ + ClO⁻ = Cl₂↑ + H₂O。” 学生PP：“启示：含氯消毒剂不能与酸性物质混用，使用前要阅读说明书。” 教师总结： “这个反应是归中反应，Cl⁻（来自HCl）和ClO⁻（来自NaClO）在酸性条件下反应生成Cl₂。氯气有毒，在密闭空间（如卫生间）使用极易导致中毒。因此，科学使用化学品、了解其化学性质至关重要。” 教师拓展： “在医药卫生领域，含氯消毒剂的正确使用是院感控制的重要内容。84消毒液需稀释后使用（一般1:100），避免与酸性清洁剂、酒精等混用，注意通风和防护。这体现了化学知识对职业安全的重要指导作用。” 设计意图： 通过真实的安全事故案例，强化学生的安全意识和科学态度。将化学知识与职业安全相结合，体现医药卫生类专业的特色，培养学生的社会责任感和职业道德。 【环节三：作业布置】 作业布置： 基础作业： 完成教材课后习题，写出氯气与水、氢氧化钠、氢氧化钙反应的化学方程式，并标出电子转移方向和数目。 实践作业： 查阅家中清洁剂的成分表，分析哪些不能混用，撰写一份家庭清洁剂安全使用指南（300字左右）。 预习作业： 预习硫及其化合物，思考硫在自然界中的存在形式，以及硫磺软膏为什么能治疗皮肤病。 设计意图： 通过”价-类”二维图的构建，帮助学生建立系统化的知识网络，发展模型认知素养。分层作业设计兼顾基础巩固、实践能力培养和科学探究精神的发展。实践作业紧密联系生活实际，强化安全意识和科学态度。 第二课时：硫、氮及其化合物——从”黑火药”到”生命元素” 【个性化导入新课】 创设情境：医院里的”硫磺软膏”与”硝酸甘油” 教师展示两种药品：硫磺软膏（治疗疥疮、湿疹）和硝酸甘油片（急救心绞痛）。 教师提问： “这两种看似毫不相关的药物，其主要成分却分别来自我们今天要学习的两种非金属元素——硫和氮。硫磺软膏为什么能杀菌止痒？硝酸甘油为什么能迅速缓解心绞痛？硫和氮在医药卫生领域还有哪些重要应用？它们单质的性质如何？让我们带着这些问题，开始今天的学习。” 预设学生回答： 学生A：“硫磺有杀菌作用，所以能治皮肤病。” 学生B：“硝酸甘油能扩张血管，缓解心脏压力。” 学生C：“硫和氮都是重要的非金属元素，在生命活动中应该很重要。” 教师引导： “同学们提到了硫的杀菌作用和氮的药理作用。确实，硫和氮是自然界中重要的非金属元素，也是生命活动不可或缺的元素。今天我们将系统学习硫、氮及其化合物的性质，认识它们在医药卫生、工农业生产和环境保护中的重要作用。” 设计意图： 通过两种常见药物创设情境，建立化学与医药卫生专业的直接联系。激发学生探究硫、氮元素性质的兴趣，为后续学习奠定情感基础。 【环节一：黑火药的组成成分——硫】 创设情境：从”黑火药”到”锂硫电池” 教师展示黑火药的图片（硫磺、硝石、木炭的混合物）和现代锂硫电池的新闻报道。 教师提问： “硫磺是黑火药的重要成分，也是古代炼丹术的常用物质。硫在自然界中如何存在？硫原子的结构有什么特点？为什么硫单质有多种同素异形体（S₂、S₄、S₆、S₈）？” 预设学生回答： 学生D：“硫在自然界中以游离态（火山口）和化合态（硫化物、硫酸盐）存在。” 学生E：“硫原子最外层有6个电子，容易得到2个电子形成稳定结构。” 学生F：“硫原子之间可以形成不同的共价键，所以有多种分子形式。” 教师总结： “硫元素原子序数16，原子结构示意图+16 2 8 6，最外层6个电子，在化学反应中容易得到2个电子，表现氧化性；但也可以失去电子，表现还原性。因此，硫既有氧化性又有还原性。硫原子之间能以不同方式共用电子，形成S₂、S₄、S₆、S₈等同素异形体，其中S₈最稳定。” （一）硫的物理性质 教师展示： 硫黄样品（或图片），引导学生观察。 教师提问： “观察硫黄的颜色、状态，实验其在水、酒精、二硫化碳中的溶解性。这与其在医药领域的应用有什么关系？” 预设学生回答： 学生G：“硫是淡黄色固体，质脆，易研成粉末。” 学生H：“硫不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳（CS₂）。” 学生I：“不溶于水所以可以制成软膏外用，不易被水洗掉。” 教师补充： “硫的熔点约115℃，沸点约444℃。在医药上，硫磺软膏利用硫的杀菌、杀疥虫作用治疗皮肤病；在工业上，硫用于制造硫酸、橡胶硫化、农药等。” （二）硫的化学性质——氧化性与还原性的统一 1. 硫与金属的反应 教师演示实验： 铁粉与硫粉混合加热，生成黑色固体（FeS）；铜丝与硫蒸气反应，生成黑色固体（Cu₂S）。 教师提问： “对比氯气与铁、铜的反应，硫与这些金属反应的产物有什么不同？这说明了什么？” 预设学生回答： 学生J：“氯气与铁生成FeCl₃（+3价），硫与铁生成FeS（+2价）。” 学生K：“氯气与铜生成CuCl₂（+2价），硫与铜生成Cu₂S（+1价）。” 学生L：“说明硫的氧化性比氯气弱，只能将变价金属氧化到低价态。” 教师总结： “硫的氧化性较弱：Fe + S = FeS，2Cu + S = Cu₂S。这与氯气的强氧化性形成对比。但硫与汞反应很特殊：Hg + S = HgS（常温即可反应），因此硫粉可用于处理洒落的汞，防止汞蒸气中毒。” 2. 硫与非金属的反应 教师提问： “硫能与氧气反应吗？产物是什么？硫在空气中和纯氧中燃烧现象有何不同？” 预设学生回答： 学生M：“硫能在空气和氧气中燃烧，生成二氧化硫（SO₂）。” 学生N：“在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，在纯氧中燃烧更剧烈，产生蓝紫色火焰。” 学生O：“化学方程式：S + O₂ =SO₂。” 教师追问： “在这个反应中，硫表现什么性质？SO₂中硫的化合价是多少？” 预设学生回答： 学生P：“硫表现还原性，被氧气氧化。” 学生Q：“SO₂中硫是+4价，处于中间价态，既有氧化性又有还原性。” （三）硫的化合物——SO₂与H₂SO₄ 1. 二氧化硫的性质 创设情境：葡萄酒中的”防腐剂” 教师展示葡萄酒标签，标注”含有二氧化硫”。 教师提问： “SO₂是有毒气体，是大气污染物，为什么可以用于食品（葡萄酒）防腐？SO₂有哪些特殊性质？” 教师演示实验： 实验A： SO₂通入紫色石蕊试液，观察现象（变红，不褪色）。 实验B： SO₂通入品红溶液，观察现象（褪色），加热后观察（恢复红色）。 实验C： SO₂通入酸性KMnO₄溶液，观察现象（褪色）。 教师提问： “三个实验分别说明了SO₂的什么性质？SO₂的漂白性与氯气的漂白性有何本质区别？” 预设学生回答： 学生R：“实验A说明SO₂是酸性氧化物，溶于水生成亚硫酸（H₂SO₃）。” 学生S：“实验B说明SO₂有漂白性，能使品红褪色，但加热后恢复红色，说明漂白是可逆的。” 学生T：“实验C说明SO₂有还原性，能被强氧化剂KMnO₄氧化。” 学生U：“SO₂的漂白是化合漂白（与有色物质结合生成无色不稳定物质），可逆；氯气的漂白是氧化漂白，不可逆。” 教师总结： “SO₂的性质可概括为：酸性氧化物通性（与水、碱、碱性氧化物反应）、漂白性（可逆，用于纸浆、草帽、葡萄酒漂白防腐）、还原性（能被O₂、KMnO₄、Cl₂等氧化）、弱氧化性（与H₂S反应生成S）。SO₂是大气污染物，会导致酸雨（SO₂→SO₃→H₂SO₄）。” 2. 浓硫酸的特性 创设情境：实验室里的”危险试剂” 教师展示浓硫酸试剂瓶上的危险标志（腐蚀品）。 教师提问： “稀硫酸表现酸性，而浓硫酸（质量分数98%，密度1.84 g/cm³）则具有三大特性：吸水性、脱水性、强氧化性。这三种性质有何区别？请通过实验现象分析。” 教师演示实验： 实验D（吸水性）： 浓硫酸加入CuSO₄·5H₂O晶体中，观察蓝色晶体变白。 实验E（脱水性）： 浓硫酸滴入蔗糖中，观察蔗糖变黑、膨胀（“黑面包”实验）。 实验F（强氧化性）： 铜片与浓硫酸加热反应，观察溶液变蓝、产生刺激性气味气体。 教师提问： “三个实验分别体现了浓硫酸的什么性质？解释现象产生的原因。写出实验F的化学方程式。” 预设学生回答： 学生V：“实验D体现吸水性，浓硫酸吸收结晶水，使CuSO₄·5H₂O变成无水CuSO₄（白色）。” 学生W：“实验E体现脱水性，浓硫酸将蔗糖中的H、O按2:1比例脱去（生成水），留下碳（黑色），同时放热使碳与浓硫酸反应产生气体（CO₂、SO₂），使固体膨胀。” 学生X：“实验F体现强氧化性：Cu + 2H₂SO₄(浓) =CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O。浓硫酸既表现氧化性（S从+6降到+4），又表现酸性（生成CuSO₄）。” 教师强调： “浓硫酸的脱水性是化学变化（将有机物中的H、O元素脱去），吸水性是物理变化（吸收现成的水）。浓硫酸强氧化性还体现在常温下使Fe、Al钝化（表面形成致密氧化膜），因此可用铁或铝制容器运输浓硫酸。” 设计意图： 硫的化学性质突出其氧化性和还原性的双重性，通过与氯气的对比，强化学生对非金属活泼性差异的认识。SO₂的漂白性实验（与氯气对比）和浓硫酸的三大特性实验（吸水性、脱水性、强氧化性）是重点，通过现象分析培养学生的证据推理能力。结合医药卫生应用（硫磺软膏、硫酸钡造影剂），体现专业特色。 【环节二：空气中含量最多的元素——氮】 创设情境：“雷雨发庄稼”的化学原理 教师展示谚语”雷雨发庄稼”，播放雷雨天气的动画。 教师提问： “这句谚语蕴含着什么化学知识？雷电作用下，空气中的氮气如何转化为植物可吸收的氮肥？氮气为什么需要’固定’？” 预设学生回答： 学生Y：“雷电使氮气和氧气反应生成一氧化氮（NO），再转化为二氧化氮（NO₂），最后变成硝酸（HNO₃）随雨水降落。” 学生Z：“氮气分子中有三个共价键（N≡N），键能很大，化学性质很稳定，难以直接利用。” 学生AA：“所以需要通过固氮将空气中的氮气转化为含氮化合物。” 教师总结： “氮气（N₂）占空气体积的78%，但N≡N键能很大（946 kJ/mol），化学性质稳定，常温下很难与其他物质反应。因此，植物无法直接利用氮气，必须通过’固氮’（将游离态氮转化为化合态氮）才能进入生物圈。” （一）氮气的性质与固氮 教师提问： “写出雷雨固氮的化学方程式。这个过程中氮元素化合价如何变化？体现了氮气的什么性质？” 预设学生回答： 学生BB：“N₂ + O₂ = 2NO（氮气表现还原性）。” 学生CC：“2NO + O₂ = 2NO₂（NO表现还原性）。” 学生DD：“3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO（NO₂既是氧化剂又是还原剂，歧化反应）。” 教师补充： “除了自然固氮（雷电、根瘤菌），还有人工固氮——合成氨工业：N₂ + 3H₂ ⇌高温高压催化剂⇌ 2NH₃。这是重要的化工原料，用于制氮肥、硝酸、炸药等。” （二）氨与铵盐 1. 氨的性质 教师演示实验： 氨的喷泉实验（NH₃极易溶于水，1:700），酚酞溶液变红。 教师提问： “喷泉实验说明了氨的什么物理性质？酚酞变红说明氨水呈什么性？写出氨气溶于水的反应方程式。” 预设学生回答： 学生EE：“氨极易溶于水，所以能产生喷泉。” 学生FF：“酚酞变红说明氨水呈碱性。” 学生GG：“NH₃ + H₂O ⇌ NH₃·H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻。” 教师总结： “氨（NH₃）是无色、有刺激性气味的气体，极易溶于水，水溶液呈弱碱性（NH₃·H₂O是弱碱）。氨气能与酸反应生成铵盐：NH₃ + HCl = NH₄Cl（白烟，用于检验氨气或氯化氢）。” 2. 铵盐的性质与检验 教师演示实验： 氯化铵受热分解（试管口重新凝结），与氢氧化钠溶液共热产生使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体。 教师提问： “铵盐有哪些通性？如何检验溶液中的NH₄⁺？” 预设学生回答： 学生HH：“铵盐受热易分解，与碱反应放出氨气。” 学生II：“检验NH₄⁺：加入NaOH溶液，加热，产生使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体（NH₃），证明含NH₄⁺。” （三）硝酸——“三大强酸”之一 创设情境： Nobel与硝酸甘油 教师讲述：诺贝尔发明的硝酸甘油炸药与硝酸甘油片（治疗心绞痛）的化学联系。 教师提问： “硝酸（HNO₃）是三大强酸之一，但与盐酸、硫酸不同，硝酸具有不稳定性和强氧化性。请通过实验观察分析这些特性。” 教师演示实验： 实验G： 浓硝酸受热或光照分解，产生红棕色气体（NO₂）。 实验H： 铜片与浓硝酸反应，产生红棕色气体（NO₂），溶液变蓝。 实验I： 铜片与稀硝酸反应，产生无色气体（NO），遇空气变红棕色（NO₂）。 教师提问： “三个实验分别说明了硝酸的什么性质？写出实验H和I的化学方程式。为什么浓硝酸与稀硝酸的还原产物不同？” 预设学生回答： 学生JJ：“实验G说明硝酸不稳定，见光或受热易分解：4HNO₃ =4NO₂↑ + O₂↑ + 2H₂O。” 学生KK：“实验H：Cu + 4HNO₃(浓) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O，浓硝酸被还原为NO₂。” 学生LL：“实验I：3Cu + 8HNO₃(稀) = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O，稀硝酸被还原为NO。” 学生MM：“浓度不同，氧化性强弱不同，还原产物也不同。浓硝酸氧化性更强，还原产物中N化合价较高（+4价NO₂）；稀硝酸氧化性较弱，还原产物中N化合价较低（+2价NO）。” 教师强调： “硝酸表现氧化性的是+5价N元素（得电子），而非H⁺（与活泼金属反应不放出H₂）。这是硝酸与盐酸、稀硫酸的重要区别。常温下，浓硝酸也能使Fe、Al钝化。” 设计意图： 氮及其化合物的学习突出氮气稳定性与固氮必要性、氨的碱性、硝酸的强氧化性等核心性质。通过”雷雨发庄稼”的自然现象和合成氨的工业应用，培养学生的变化观念。硝酸与铜的反应突出浓度对产物的影响，强化氧化还原分析能力。结合诺贝尔和硝酸甘油的历史故事，激发学习兴趣，体现化学的人文价值。 【环节三：硫酸根离子的检验与酸雨防治——综合应用】 （一）SO₄²⁻的检验 教师提问： “如何检验溶液中的SO₄²⁻？为什么要先加稀盐酸酸化？能否用稀硝酸酸化？” 预设学生回答： 学生NN：“加入稀盐酸酸化，无明显现象，再加入BaCl₂溶液，产生白色沉淀（BaSO₄），证明含SO₄²⁻。” 学生OO：“先加稀盐酸是为了排除CO₃²⁻、SO₃²⁻、Ag⁺等干扰。” 学生PP：“不能用稀硝酸，因为硝酸会将SO₃²⁻氧化为SO₄²⁻，造成误判。” （二）酸雨的形成与防治 创设情境：环境监测报告 教师展示某地区酸雨监测数据（pH<5.6的雨水频率）。 教师提问： “酸雨是如何形成的？硫和氮的氧化物在其中起什么作用？作为未来的医药卫生工作者，你认为应如何防治酸雨？” 预设学生回答： 学生QQ：“酸雨是pH<5.6的降水，主要由SO₂和NOₓ引起。” 学生RR：“SO₂→SO₃→H₂SO₄，NO→NO₂→HNO₃。” 学生SS：“防治措施：燃煤脱硫、汽车尾气净化、使用清洁能源、加强监测等。” 学生TT：“酸雨会腐蚀建筑物、酸化土壤和水体，影响人体健康（呼吸道疾病）。” 教师总结： “酸雨防治需要化学、环境、医学等多学科合作。作为医药卫生类专业学生，应关注环境因素对健康的影响，积极参与健康宣教和环境保护。” 设计意图： SO₄²⁻检验是重要实验技能，强调酸化步骤的严谨性。酸雨议题综合硫、氮化合物的知识，培养学生的环保意识和社会责任，体现化学与医学、环境科学的交叉。 【环节四：作业布置】 作业布置： 基础作业： 完成教材课后习题，写出SO₂与NaOH、Cl₂与H₂O、Cu与浓硝酸反应的化学方程式，并分析氧化还原关系。 实践作业： 调查本地酸雨情况（查阅环境监测数据），分析主要原因，撰写一份防治建议书（400字左右）。 拓展作业： 查阅资料，了解一氧化氮（NO）在心血管系统中的作用（血管内皮舒张因子），制作PPT或手抄报，下节课分享。 设计意图： 通过价-类二维图的构建，帮助学生系统化硫、氮化合物的知识，发展模型认知素养。拓展延伸议题关注化学与健康、环境的热点问题，培养学生的科学态度和社会责任。分层作业设计兼顾知识巩固、实践能力培养和科学探究精神的发展。 【板书设计】 第一课时板书 第一节 常见非金属单质及其化合物 一、氯及其化合物（强氧化性） 1. 原子结构：Cl +17 2 8 7，易得1e⁻，强氧化性 2. 物理性质：黄绿、刺激、毒、ρ>空气、易液化、能溶于水 3. 化学性质： 与金属：2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃（高价）；Cu + Cl₂ = CuCl₂ 与非金属：H₂ + Cl₂ = 2HCl（苍白色火焰，白雾） 与水：Cl₂ + H₂O ⇌ HCl + HClO（可逆，氯水成分复杂） 与碱：Cl₂ + 2NaOH = NaCl + NaClO + H₂O（漂白液，84消毒液） 2Cl₂ + 2Ca(OH)₂ = CaCl₂ + Ca(ClO)₂ + 2H₂O（漂白粉） 4. 次氯酸：弱酸、强氧化性（杀菌漂白）、不稳定（2HClO =2HCl + O₂↑） 5. Cl⁻检验：AgNO₃溶液 + 稀HNO₃ → 白色沉淀（AgCl） 6. 安全：Cl₂有毒，不与酸性清洁剂混用（2HCl + NaClO = Cl₂↑ + H₂O + NaCl） 第二课时板书 二、硫及其化合物（氧化性+还原性） 1. 硫单质：淡黄色固体，不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS₂ 与金属：Fe + S = FeS（低价，氧化性弱于Cl₂）；Hg + S = HgS（除汞） 与非金属：S + O₂ = SO₂（还原性） 2. 二氧化硫（SO₂）： 酸性氧化物：SO₂ + H₂O ⇌ H₂SO₃；与碱反应 漂白性：可逆（化合漂白），用于纸浆、葡萄酒 还原性：2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃（制硫酸） 3. 浓硫酸：吸水性（干燥剂）、脱水性（炭化）、强氧化性（与Cu、C反应） 三、氮及其化合物（稳定性→固氮） 1. 氮气：N≡N键能大，稳定；固氮（雷电、工业合成氨） 2. 氨（NH₃）：极易溶于水（喷泉实验），碱性（NH₃·H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻） 铵盐：受热分解，与碱反应放NH₃（检验：湿润红色石蕊试纸变蓝） 3. 硝酸（HNO₃）：不稳定（见光分解），强氧化性（与金属反应不放H₂） Cu + 4HNO₃(浓) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O 3Cu + 8HNO₃(稀) = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O 4. 酸雨：SO₂、NOₓ → H₂SO₄、HNO₃；pH<5.6；危害与防治 【教学反思与评价建议】 教学反思要点 专业融合度： 本教学设计紧密结合医药卫生专业特点，在消毒剂的合理使用、硫磺软膏、硝酸甘油、硫酸钡造影等知识点上突出专业应用，但需根据学生实际认知水平调整深度。 实验安全性： 氯气、浓硫酸、浓硝酸等实验具有危险性，若条件不允许可采用视频演示或虚拟实验，但需确保学生清晰理解实验现象和原理。必须强调实验安全规范。 概念辨析： 本节课概念较多且易混淆（如氯水 vs 液氯，漂白性 vs 消毒，吸水性 vs 脱水性，SO₂漂白 vs Cl₂漂白等），需通过对比表格、实例分析等方式强化辨析。 核心素养落实： 五个核心素养在教学目标中均有体现，重点落实”宏观辨识与微观探析”（原子结构解释性质）、“证据推理与模型认知”（实验现象分析、价-类二维图）、“科学态度与社会责任”（消毒剂安全使用、酸雨防治）。 评价建议 过程性评价： 关注学生在实验观察、小组讨论、方案设计等活动中的表现，评价其科学探究能力和合作交流能力。特别关注学生能否从原子结构角度解释物质性质。 表现性评价： 通过”鉴别Cl⁻和SO₄²⁻““设计酸雨防治方案”等任务，评价学生综合运用知识解决问题的能力；通过价-类二维图的绘制，评价学生的模型认知水平。 终结性评价： 纸笔测试应注重基础知识的应用（如书写离子方程式、解释实验现象）和实际问题的分析（如解释漂白粉失效原因、分析酸雨形成过程），避免纯记忆性考查。 学科网（北京）股份有限公司 $