非金属及其化合物实验

第四章非金属及化合物实验分析第一节无机非金属材料的主角——硅第二节富集在海水中的元素——氯第三节硫和氮的氧化物第四节氨硝酸硫酸五、本章教学内容概述本章教学内容概述第一节无机非金属材料的主角——硅

二氧化硅、硅酸，硅酸盐，硅单质第二节富集在海水中的元素——氯

氯气，氯离子检验硅和氯：纵向写法硅及其化合物：存在和用途十分广泛，突出硅 的材料特性氯及其化合物：典型的代表性的非金属元素， 突出氯的典型非金属特征第三节硫和氮的氧化物

二氧化硫二氧化氮和一氧化氮二氧化氮和一氧化氮对大气的污染第四节氨硝酸硫酸

浓硫酸和硝酸的氧化性氨

硫和氮：横向写法硫、氮与当代环境问题相关（氧化物），突出环境问题，注重科学精神和人文精神融合用途广泛的两种酸——硫酸和硝酸（氧化性），突出特点、重点，加强联系和比较氨碱性气体环境问题本章知识结构【实验4-1】P76①盐酸的浓度以6mol/L为宜。控制溶液混合物的酸碱性是制取硅酸凝胶的关键。在饱和Na2SiO3溶液中，滴加酚酞溶液呈红色；逐滴加入稀盐酸，待溶液红色变浅并接近消失时，有透明的硅酸凝胶产生。关于实验的说明【实验4-2】P77若无硅酸钠溶液，可用市售的水玻璃代替。一定要使木条或滤纸条反复浸透。水浸过的滤纸或小木条，当水分蒸发后即燃烧；而硅酸钠溶液浸过的滤纸或小木条，当水分蒸发后不易燃烧(滤纸只起泡)。主要内容：氯气的化学性质、氯离子检验教学重点：氯气与水、碱的反应、氯离子的检验教学难点：氯气与水、碱的反应3.增强教学的问题性和探究性。对于本节中氯气与水的反应、氯气与碱的反应这些教学难点，建议首先向学生提出问题：请你根据已掌握的Cl2的性质，大胆猜测Cl2与H2O反应，可能形成的产物是什么？并设计各种实验方案，证明你的假设是否成立。通过假设、设计、验证、得出结论后，再用下列问题进行情境迁移：（1）根据Cl2与H2O的反应，设想如果将Cl2通入NaOH溶液中会发生怎样的反应？（2）工业上，Cl2与消石灰反应可以制得漂白粉，其有效成分是什么？起漂白作用的物质是什么？若学生的基础较好，此时可应用下列问题继续进行深入探究：往NaOH溶液中滴加酚酞溶液，再逐滴滴加氯水，会有什么现象？实验中酚酞褪色的原因是什么？是因为Cl2与碱发生了反应，还是因为氯水中含有的HClO起漂白作用？你是否能设计实验证明哪种猜测是对的呢？在此过程中，教师应充分调动学生主动参与探究学习的积极性，引导学生通过实验、观察、调查、资料收集、阅读、讨论、辩论等多种方式进行学习，培养学生提出问题、分析问题，以及通过实验解决问题的能力。

【实验4-3】P83盛氯气的集气瓶要干燥。瓶中的氯气要浓，为了防止氯气逸散，可在集气瓶口上涂一点凡士林，使玻璃片与瓶口更密合。实验时要提醒学生注意观察，氢气在空气里燃烧与在氯气里燃烧火焰的颜色是不同的。关于实验的说明燃烧不一定有氧气参加,物质并不是只有在氧气中才可以燃烧。燃烧的本质是氧化还原反应,所有发光发热的剧烈的化学反应都称为燃烧。也可增加一个演示实验,氢气与氯气光照反应,使学生体会到条件控制的重要性。【实验4-4】氯水的漂白作用、【实验4-5】干燥的氯气能否漂白物质(1)实验分析验证干燥的氯气没有漂白性,氯气与水反应后生成了具有漂白性的物质。实验步骤:①制备干燥氯气。②将有色纸条或布条、有色花瓣放入1/3容积新制氯水的广口瓶中,盖上玻璃片,观察现象。③将有色干纸条或布条、有色干花瓣放入盛满干燥氯气的集气瓶中,盖上玻璃片,观察现象。(2)教学建议这两个实验在教材中属于验证实验,在教学中可以改变为探究性实验。让学生首先根据已有知识进行理论推测,再通过实验证明氯气与水的反应产物,认识次氯酸的漂白性,使学生学会学习,培养他们探索、发现并不断更新自己的知识结构的能力。①建议调整教学顺序,增加氯气与水的反应:向一个装有氯气的、质地较软的塑料瓶中加入约1/2体积的水,立即旋紧瓶盖,振荡、观察现象。并提出问题:塑料瓶被空气压瘪,说明氯气具有什么性质呢?②教师首先把以上两个实验结合起来做对比,以此引发学生思考:为什么氯气不能使干燥的有色布条褪色,氯水能使有色布条褪色?提出问题:氯气与水有无反应?如果有反应,可能的产物是什么?推测氯水中可能存在的粒子(见表3)。实验现象及结论:①铁钉周围液滴由无色变红色---铁与氯气生成三价铁离子遇硫氰化钾显红色。②红墨水褪色---氯气与水反应生成次氯酸。③硝酸银溶液出现白色沉淀---氯气与水反应生成盐酸,有氯离子。④石蕊先变红后褪色---氯气与水生成盐酸使其变红,生成次氯酸又使其被漂白。⑤氢氧化钠和酚酞混合液滴由红色到无色---氯气与氢氧化钠反应关于氯水见光分解实验的探讨先将氯气通过饱和食盐水除去氯气中的HCl气体，再通入水中约20分钟左右，得饱和氯水，将新制的氯水在暗处存放10天左右，再进行实验，效果较好。也可查录像实验改进

实验现象解释或化学方程式＋AgNO3＋稀HNO3稀盐酸NaCl溶液Na2CO3溶液自来水蒸馏水氯离子（Cl-）的检验观察实验4-6白色沉淀白色沉淀白色沉淀白色浑浊无明显变化沉淀不溶沉淀不溶沉淀溶解沉淀不溶无明显变化Ag++Cl–

=AgCl↓Ag++Cl–

=AgCl↓2Ag++CO32–

=Ag2CO3↓Ag2CO3+2H+=2Ag++CO2

+H2OAg++Cl–

=AgCl↓蒸馏水中不含Cl–

氯离子（Cl-）的检验（2）方法和结论：(1)试剂:AgNO3溶液、稀硝酸待检液+AgNO3溶液白色沉淀+稀HNO3白色沉淀不溶解，或待检液+稀HNO3+AgNO3溶液白色沉淀则待检液含有Cl-则待检液含有Cl-教学建议①在进行氯离子的检验教学时,为了让学生对氯离子的检验方法有更深入的认识,可提出:检验氯离子时,为什么加入硝酸银溶液后还要再加稀硝酸?有同学认为,某溶液中滴加硝酸银溶液产生白色沉淀,则可确定该溶液中一定含有氯离子。这种说法对吗?为什么?以碳酸钠溶液为例,试讨论先加硝酸银溶液或先加稀硝酸,现象有何不同?有同学认为,某溶液中滴加稀硝酸酸化后,再加硝酸银溶液产生白色沉淀,则可确定该溶液中一定含有氯离子。这种说法对吗?检验氯离子时,硝酸银溶液和稀硝酸的滴加顺序可颠倒吗?自来水中是否有氯离子?它从何而来?②教学时,可以引导学生对氯离子、硫酸根离子、三价铁离子等离子的检验知识进行梳理。③在教材中提到了漂白粉、漂白精等物质。若在教学时,还有较多的时间,可以补充漂白粉的制备实验,使学生学到的知识与实验相结合,这样学生便会理解得更深更透。

二氧化硫和三氧化硫二氧化氮和一氧化氮二氧化硫和二氧化氮对大气的污染教学重点：二氧化硫的性质（与水、漂白性）二氧化氮与水的反应二氧化硫和二氧化氮对大气的污染教学难点：二氧化氮与水的反应、可逆反应【实验4－7】二氧化硫的性质实验把盖有胶塞、盛有二氧化硫气体的试管倒立在水中，在水面下打开胶塞，观察到试管内液面上升，待水面高度不再发生变化时在水下用胶塞塞紧试管，取出试管，用pH试纸测溶液的酸碱度。保留溶液1/3，滴入1到2滴品红溶液，振荡，观察溶液颜色的变化。加热试管，再观察溶解、酸性检验、漂白①二氧化硫是有毒的气体,实验中应尽可能避免其污染空气。例如,在加热二氧化硫漂白后的品红溶液时,可采用具支试管,将挥发出的气体通过导管通入碱溶液吸收。③二氧化硫的酸性和漂白性实验可进行对比,以帮助学生深入理解酸性和漂白性的区别。具体实验步骤如下:取两支试管,各取溶有二氧化硫的水溶液3mL,再分别滴加2滴石蕊溶液和品红溶液,振荡,观察现象。再分别加热上述步骤中的两支试管至沸腾,观察现象。教师在演示完漂白实验后,应让学生关注二氧化硫的漂白性与氯气的漂白性有何不同,加深学生对漂白这个概念的理解。通过对比实验,帮助学生理解二氧化硫的漂白性是不能漂白石蕊溶液的,即并不是所有有色物质都能用二氧化硫漂白。氯水二氧化硫原理实质效果范围氯水中HClO将有色物质氧化成无色物质氧化还原反应永久性可漂白大多数有色物质，能使紫色石蕊试液褪色SO2溶于水与有色物质直接结合生成不稳定的无色物质非氧化还原反应暂时性漂白某些有色物质，不能使紫色石蕊试液褪色SO2蒸馏水

实验开始时打开上下两个止水夹。水由于压力进入试管可能会很慢，可用注射器从下端的橡皮管抽出少量气体。实验改进SO2的水溶液酸性高锰酸钾溶液补充二氧化硫的还原性实验SO2与NaOH的混合溶液酚酞SO2的水溶液NaOH溶液①②补充二氧化硫的酸性氧化物通性实验硫的氧化物SO2的化学性质②SO2的还原性①SO2与水反应③SO2与NaOH反应④SO2具有漂白性，但不稳定小结：SO2①物质分类的角度——酸性氧化物；②氧化还原的角度——以还原性为主；③特殊性角度——漂白性（暂时）NONO2物理性质化学性质生成无色、无味、难溶于水红棕色、有刺激性气味的气体2NO+O2==2NO2放电或高温3NO2+H2O==2HNO3+NO2NO2===N2O4

2NO+O2==2NO2氮的氧化物N2+O2====2NO科学探究：如何实现NO2尽可能多的被水吸收？考虑给出方程式：4NO2+O2+2H2O=4HNO3

氨(碱性气体)性质和制取铵盐的性质硫酸和硝酸的氧化性教学重点：氨和铵盐的化学性质（氨的制 取原理）、硫酸和硝酸的氧化性教学难点：硫酸和硝酸的氧化性

在实验装置设计的教学中培养学生能力

1．提出问题：氨气是否易溶于水？如何设计一个装置进行实验证明？根据学生所设计的装置，讨论是否可行？如何改进？并预计可能产生的现象及原理。引出喷泉实验。（根据学生能力可进一步设计喷泉装置）现象原因结论烧杯里的水由导管进入烧瓶，形成喷泉，烧瓶内液体呈红色。气体在液体中的溶解度很大，产生较大压强差。氨气极易溶于水，其水溶液显碱性。实验4-8氨的喷泉实验如果烧瓶里的气体是CO2，如何设计实验才能形成喷泉？思考打开止水夹后能否形成喷泉？如何使水进入烧瓶？【实验4-8】P97做此实验时应注意：实验中所用的氨可用以下方法得到：1.用NH4Cl与Ca(OH)2共热制氨。注意首先要检查Ca(OH)2是否变质［长期存放的Ca(OH)2可能会部分变成CaCO3］，最好用新制的Ca(OH)2。为防止生成氨合物，Ca(OH)2要过量，NH4Cl与Ca(OH)2的质量比以5∶8为宜。如果用（NH4)2SO4代替NH4Cl，则二者的质量比以1∶1为宜。如果用粉末状的生石灰代替Ca(OH)2，制得的氨比较干燥。2.加热浓氨水制氨。在烧瓶中加入2～4mL浓氨水，加热即可得到氨气。此法也可用于做喷泉实验。3.常温下，用浓氨水与固体烧碱混合制氨。在分液漏斗中加入浓氨水，在烧瓶中加入少量固体氢氧化钠（约一小药匙），安装好装置。将浓氨水慢慢滴入锥形瓶，待冒出较多的气泡时，用向下排气法收集氨气。实验时要控制好浓氨水的滴入速度，分液漏斗的活塞不要开得太大，以免产生氨气过多而冲开锥形瓶的塞子。此法的装置和操作都很简便，而且制得的氨气浓度也比较大，做“喷泉”实验效果比较好。氨气喷泉实验的目的之一是揭示氨气具有极易溶于水的性质。但是由于没有对比实验,只能得出氨气“能”溶于水的结论,得出氨气是“极易”溶于水的结论有些牵强。因此建议在喷泉实验前增加气体溶解性对比实验,使学生能更直观感受氨气的溶解性。实验装置如图7所示,分别向盛有氨气和氯气的试管中插入盛有水的注射器,同时向试管中注射1mL水,然后停止。盛有氨气的试管上的注射器针拴自动上升,水顺利“升”入试管中,而盛有氯气的试管上的注射器针拴不动。2、氨的化学性质：（1）与H2O反应NH3+H2ONH3.H2ONH4++OH-1.为什么氨水呈弱碱性？氨水中的粒子：NH3、H2O、NH3.H2O(大部分)

、NH4+、OH-、

(极少量的H+)NH3.H2O=NH3↑+H2O△NH3.H2O的不稳定性2.

氨水中存在的粒子是什么？思考NH3+H2O=NH3·H2O补充氨气与氯化氢的反应氨与氯化氢的反应,教材中只给出了反应现象图片。由于两个玻璃棒靠近时,产生的白烟会很快散开,离讲台远的学生对实验现象的印象可能不深。建议改用“空瓶生烟”方法,即在两个250mL的集气瓶中分别滴加几滴(以转动集气瓶后瓶底没有液体为宜)浓盐酸和浓氨水,盖好玻璃片,然后将滴入浓盐酸的集气瓶倒置在滴入浓氨水的集气瓶上,抽掉玻璃片,即可看到浓厚白烟。补充氨气与酸对比实验根据氨气与氯化氢的反应,学生可以迁移到氨气与硫酸或硝酸的反应,因此氨气与氯化氢的反应也可以改成氨气与酸反应的对比学生实验。在培养皿中边缘等距地方分别迅速滴加1滴浓硫酸、浓盐酸和浓硝酸,中心滴加1滴浓氨水,立即扣上一个稍大的培养皿。可观察到浓盐酸和氨水、浓硝酸和氨水之间出现白烟,浓硫酸和氨水之间没有变化,片刻后硫酸处有白色固体物质出现。（2）与酸反应：NH3+HCl=NH4ClNH3+HNO3=NH4NO32NH3+H2SO4=(NH4)2SO4NH3+H+=NH4+※挥发性强酸（如HCl、HNO3等）与NH3

相遇都产生白烟。【实验4-9】P101铜与浓硫酸反应该实验只有在持续加热时，才有稳定的SO2气流。反应后倒掉上层液体，在留下的固体中加入少量水，可观察到溶液呈现蓝色。在做这个实验时，试管底部往往会出现黑色沉淀物，溶液也显得发黑，持续加热的时间长一些，颜色可变浅，由于反应复杂，一般不宜过多介绍。铜的质量不宜太大，浓硫酸的体积在5mL左右效果会更好。①由于铜与浓硫酸的反应与浓度和温度等因素有关,易出现铜丝变黑的现象。本实验中出现的副反应可以向学生简单说明,不要回避,要抓住适时渗透实事求是科学精神和事物具有复杂性哲学思想教育的良好契机。浓硫酸与铜的反应

Cu+H2SO4(浓)=CuO

+SO2↑+H2O

5Cu+H2SO4(浓)=3CuO

+Cu2S

+H2O

5Cu+4H2SO4(浓)=Cu2S

+3CuSO4+4H2O

Cu2S+2H2SO4(浓)=CuS

+CuSO4+SO2↑+2H2O

4Cu+4H2SO4(浓)=CuS

+3CuSO4+4H2O②本实验的生成物二氧化硫是有毒气体,不能排放到空气中,