4.1.1 常见非金属单质（教学设计）-【中职专用】高中化学

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＋Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2NaCl现象是剧烈燃烧，产生白烟②与铁的反应：化学方程式2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2FeCl3现象是剧烈燃烧，棕红色烟③与铜的反应：化学方程式Cu＋Cl2eq\o(=,\s\up7(△))CuCl2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＋Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2HCl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－＋HClO②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：2HClOeq\o(=,\s\up7(光照))2HCl＋O2↑（4）与碱的反应①Cl2＋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。②2Cl2＋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↓＋2HClO③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－、SOeq\o\al(2－,3)等发生氧化还原反应，即ClO－与I－、Fe2＋、S2－、SOeq\o\al(2－,3)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－＋SOeq\o\al(2－,4)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)2HClOeq\o(=,\s\up7(光照))2HCl＋O2↑2．氯水的性质：Cl2：氧化性，能氧化S2－、SO32－、Fe2+、I－、Br－等Cl－：加入硝酸酸化的硝酸银，产生不溶于酸的白色沉淀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；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－、H2OCl2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)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O离子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O2.药品：二氧化锰、浓盐酸3.制备装置类型：固体＋液体eq\o(=,\s\up7(△))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；=6\*GB3⑥MnO2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\*GB3⑦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eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(O2：S＋O2\o(=,\s\up7(点燃))SO2，表现还原性,H2：S＋H2\o(=,\s\up7(△))H2S，表现氧化性))(2)与金属反应eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(Cu：2Cu＋S\o(=,\s\up7(△))Cu2S,Fe：Fe＋S\o(=,\s\up7(△))FeS))表现氧化性(3)与热的强碱溶液反应(如NaOH溶液)：3S＋6NaOHeq\o(=,\s\up7(△))2Na2S＋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=5\*ROMANVA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＋O2eq\o(=,\s\up7(放电或高温))2NO（3）镁在氮气中燃烧：3Mg＋N2eq\o(=,\s\up7(点燃))Mg3N2；（4）人工合成氨：N2＋3H2eq\o(,\s\up12(高温、高压),\s\do4(催化剂))2NH3；（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：eq\a\vs4\al(氮的,固定)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(自然固氮\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(高能固氮N2＋O2\o(═══,\s\up12(放电或高温))2NO,生物固氮豆科植物的根瘤菌固氮)),人工固氮\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(合成氨N2＋3H2\o(,\