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1.知識與技能
了解CO2的物理性質(zhì)。
2.過程與方法
(1)學會對實驗現(xiàn)象進行觀察、分析和歸納。
(2)會運用已學知識解決實際問題。
3.情感態(tài)度與價值觀
強化在學習當中解決問題的意識。
教學重難點:
1.重點
CO2的物理性質(zhì)。
2.難點
CO2與水的反應。
教學過程:
一、復習回顧,導入新課
【引言】上節(jié)課我們學習了在實驗室當中制取二氧化碳的方法,所以,首先請大家思考一個問題,在實驗室當中我們用什么來制取二氧化碳?
【學生回答】用石灰石或者是大理石和稀鹽酸反應來制取二氧化碳。
【追問】石灰石和大理石的主要成分是什么?
【學生回答】碳酸鈣。
【過渡并提問】實驗室當中主要是碳酸鈣和稀鹽酸反應來制取二氧化碳,這個反應的化學方程式是不是這個?(看ppt)
【學生回答】不是。
【追問】為什么?
【回答】缺少一個向上的箭頭。
【追問】為什么加箭頭?
【回答】因為二氧化碳是一種氣體。
【過渡】二氧化碳這種氣體又有什么性質(zhì)呢?這節(jié)課我們就來共同的學習和探討一下二氧化碳的性質(zhì)。
二、合作交流,解讀探究
二氧化碳的物理性質(zhì)
【過渡】現(xiàn)在在我面前的這個集氣瓶里面裝的就是二氧化碳,大家仔細的觀察這瓶二氧化碳,結(jié)合以前我們所學的知識,然后告訴我,在通常狀況下,二氧化碳的顏色、氣味和狀態(tài)分別是什么。
【學生回答】二氧化碳是一種無色無味的氣體。
【過渡】接下來,我給大家做一個實驗,大家仔細地觀察實驗現(xiàn)象,然后想一想通過這個現(xiàn)象,你還能得出關(guān)于二氧化碳的哪些物理性質(zhì)。
【演示實驗】把二氧化碳倒入裝有燃燒蠟燭的燒杯當中。
【提問】你看到了什么現(xiàn)象?
【學生回答】燒杯中的蠟燭熄滅了。
【追問】是一起熄滅的嗎?
【回答】不是,下面的蠟燭先熄滅的。
【追問】為什么下面的蠟燭先熄滅。
【回答】因為二氧化碳的密度比空氣的密度大。
【猜想】如果將水倒入集滿二氧化碳且質(zhì)地較軟的塑料瓶中,立即旋緊瓶蓋、震蕩,你會看到什么現(xiàn)象?
【過渡】現(xiàn)在我就給大家做這個實驗,大家仔細地看實驗現(xiàn)象。
【演示實驗】向一個裝滿二氧化碳的軟質(zhì)塑料瓶當中倒入約三分之一體積的水,立即旋緊瓶蓋,震蕩,觀察實驗現(xiàn)象。
【提問】你看到了什么實驗現(xiàn)象?
【回答】瓶子變癟了。
【追問】為什么瓶子會變癟?
【回答】因為二氧化碳能溶于水,瓶子內(nèi)壓強減少,所以變癟了。
【總結(jié)】所以二氧化碳還有一個物理性質(zhì)就是能溶于水。
三、課后反思
1.要注意知識的縱向和橫向?qū)Ρ取?/p>
縱向,即碳族元素的單質(zhì)及化合物性質(zhì)的遞變規(guī)律的研究。如CH4和SiH4的穩(wěn)定性強弱的比較,H2C03和H2Si03,的酸性強弱的比較等。
橫向,即碳族元素跟同周期的氮族元素、氧族元素和鹵素元素的對比。如Si、P、S、Cl的非金屬強弱的比較,氫化物的穩(wěn)定性、最高價氧化物對應水化物酸性強弱的比較等。
2.要注意知識的歸納總結(jié)。如歸納硅及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系,水泥、玻璃、陶瓷的生產(chǎn)過程等。在歸納時要注意各物質(zhì)的特殊性,如CO的毒性和還原性,SiO2的特性(與Na2CO3、HF反應)等。
3.要重視所學知識與社會、生產(chǎn)、科技的聯(lián)系。如半導體材料與計算機技術(shù)的聯(lián)系,光導纖維與通訊的聯(lián)系等
考點說明
碳、硅等元素知識也是非金屬元素的命題熱點之一,該類試題常以元素及其化合物知識為載體與化學基本概念、基本理論、化學實驗及化學計算密切結(jié)合??疾榈膬?nèi)容主要有:
1.C、CO的還原性;
2.CO、C02的檢驗與鑒別;
3.C02、CO等氣體的制取和收集;
4.C02與Na0H、S02與C等反應產(chǎn)物的確定及計算;
5.幾種新型無機非金屬材料的性能和重要用途;
6.環(huán)境保護,消除碳氧化物污染的綜合應用。
CO2作為化學與生物學相互聯(lián)系的重要物質(zhì)(CO2是植物光合作用的反應物,是動物新陳代謝的產(chǎn)物),在今后的綜合測試中應引起重視。
7.金剛石、石墨、晶體硅、二氧化硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
第一講碳、硅及其化合物
第一節(jié)碳族元素
碳族元素位于元素周期表的ⅣA族,包括C、S、Ge、Sn、Pb,最外層電子數(shù)均為4個,易形成共價化合物。
1.碳族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律
元素
性質(zhì)碳(C)硅(Si)鍺(Ge)錫(Sn)鉛(Pb)
主要化合價+2、+4+4(只有+4)+2、+4+2、+4+2、+4
單質(zhì)色、態(tài)無色或黑色固體灰黑色固體灰白色固體銀白色固體藍白色固體
氫化物RH4的穩(wěn)定性
主要氧化物CO、CO2SiO2GeO、GeO2SnO、SnO2Pb、PbO2
最高價氧化物的水化物化學式H2CO3H2SiO3H4SiO4Ge(OH)4Sn(OH)4Pb(OH)4
酸堿性酸性遞減堿性遞增(多數(shù)有兩性)
金屬性、非金屬性非金屬性遞減、金屬性遞增
2.碳的化學性質(zhì)
碳在常溫下性質(zhì)比較穩(wěn)定,很難被氧化,但在點燃或加熱的條件下也能跟其它物質(zhì)發(fā)生化學反應。
①還原性:_________________________________________
②可燃性:__________________________________________
③氧化性:__________________________________________
3.一氧化碳和二氧化碳的比較
(1)一氧化碳
物理性質(zhì)
五色無味氣體,劇毒(結(jié)合血紅蛋白),難溶于水
化學性質(zhì)
①可燃性
②還原性(與Fe304、CuO、H20的反應)
③不成鹽氧化物
實驗室制法
收集方法:排水法
檢驗方法:點燃后在火焰上方罩上干燥的燒杯,無水霧出現(xiàn),罩沾有澄清的石灰水的燒杯,出現(xiàn)渾濁
工業(yè)制法主要用途:燃料、還原劑、化工原料
(2)二氧化碳
二氧化碳物理性質(zhì):無色略帶酸味氣體,無毒,能溶于水(1:1)固體時俗稱干冰
化學性質(zhì)
①不能燃燒,一般情況下不助燃;
②氧化性(與C、Mg的反應)
③酸性氧化物(與堿及堿性氧化物的反應)
④與鹽[Ca(Cl0)2、Na2Si03、NaAl02、C6H5ONa]
收集方法:向上排空氣法
體驗:使澄清的石灰水變渾濁煅燒石灰石:CaC03=CaO+C02
用途:滅火劑、致冷劑、人工降雨、制純堿、尿素等作用
4.硅及化合物
(1)硅
①晶體結(jié)構(gòu):與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)類似,是正四面體型空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的原子晶體。
②物理性質(zhì):硬度大、熔點高,具有金屬光澤,是一種半導體,只能以化合態(tài)存在于自然界。
③化學性質(zhì):不活潑。注意下列化學反應的條件,前三者常溫反應,后四者需加熱。
第三個化學反應方程式說明NaOH等堿性溶液不使用玻璃塞的試劑瓶。
第四個化學方程式說明氫氟酸能用玻璃試劑瓶,而應用塑料瓶。
(3)硅酸
①制法:用可溶性硅酸鹽與酸反應制?。?/p>
(思考,上述反應說明硅酸的酸性比碳酸的酸性強這是為什么?)
②化學性質(zhì)
常溫可與F2、HF、NaOH反應,加熱條件下可與O2、H2HNO3Cl2等物質(zhì)反應
(2)二氧化硅
結(jié)構(gòu)
化學性質(zhì):酸性氧化物(與堿性氧化物反應、堿反應),特殊反應(HF),與碳反應
(3)硅酸
制法
化學性質(zhì)
課堂之外
硅的制?。涸诎雽w及集成電路的發(fā)展史上,硅是極其重要的角色,因此研究計算機的地方稱為硅谷,集成電路需要超純度的硅,它是怎樣產(chǎn)生的呢?
Si02+2CSi+2C0
主要副反應為:Si02+3CSiC+2C0
因此生產(chǎn)的粗硅所含的雜質(zhì)有C、Si02、SiC等,它們都是高熔沸點物質(zhì)。為了提純硅采用下列方法:
SiCl4的沸點很低,可以采用蒸餾的方法反復提純,直所需的純度。
2.鉛的化合物與鉛污染
鉛的應用很廣,如鉛蓄電池、汽油抗爆震的添加劑四乙基鉛[Pb(C2H5)]等,古代也有人用鉛制成器皿,但鉛是有毒的,古羅馬帝國時興用鉛皿煮酒以消除酸味:
Pb+2CH3COOH=(CH3COO)2Pb+H2
(醋酸)鉛糖
但由于鉛糖是有毒的,不少的人因此而中毒。現(xiàn)代鉛污染主要來源于汽車的尾氣,環(huán)保部門已在很多城市禁止使用含鉛汽油。
考題解析
例下列關(guān)于硅的說法不正確的是()
A.硅是非金屬元素,但它的單質(zhì)是灰黑色有金屬光澤的固體
D.硅的導電性能介于金屬和絕緣體之間,是良好的半導體材料
C硅的化學性質(zhì)不活潑,常溫下不與任何物質(zhì)起反應
D.當加熱到一定溫度時,硅能與氧氣、氫氣等非金屬反應
[解析]常溫下,硅可與氟氣、氫氟酸、強堿溶液反應,加熱和高溫條件下,硅能與氧氣、氫氣起反應。選C。
[答案]C
例下列關(guān)于碳族元素的說法中,錯誤的是()
A.它們從上到下的非金屬性向金屬性遞變的趨勢比鹵族元素明顯
B.碳族元素的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性從上到下逐漸減弱
C碳
族元素原子的最外層都有4個電子
D.主要化合價有+2價和+4價,大多數(shù)+2價化合物穩(wěn)定
[解析]由碳族元素主要化合價及有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)遞變規(guī)律,
關(guān)鍵詞:二氧化硫;教學設(shè)計;氧化物
一、課題
普通高中課程標準實驗教科書《化學(必修)》人教版第四章第三節(jié)。
二、教材分析
二氧化硫是本章學習中重要的氧化物,是工業(yè)生產(chǎn)硫酸環(huán)節(jié)中的一種重要的反應物質(zhì),也是學生初步認識環(huán)境污染中大氣污染的一種主要物質(zhì)。課本通過實驗手段探究其物理性質(zhì)、化學性質(zhì),對提高學生學習化學的興趣、培養(yǎng)探究精神具有重要意義。通過對其物理性質(zhì)、化學性質(zhì)的了解掌握,樹立較強的環(huán)保意識。
三、設(shè)計理念
在教學設(shè)計中將所學知識分解為一個個獨立而又相連的模塊,將這些相對獨立的單元通過問題的設(shè)計巧妙地串聯(lián)起來,通過對問題的提出、思考、探究來獲得認識問題、解決問題的方法;充分利用豐富的教學語言、形體語言使學生沉浸在教師創(chuàng)設(shè)的教學情景中,全身心地投入。比如實驗的改進和增加,思考時允許同學之間小聲討論等等。
四、教學目標分析
1.在知識方面,根據(jù)學生的認知水平和認識能力,不任意拔高,也不隨意增加內(nèi)容。
2.在技能培養(yǎng)方面,培養(yǎng)學生的歸納總結(jié)能力(可逆反應的概念),注意培養(yǎng)學生設(shè)
計實驗、動手實驗、觀察現(xiàn)象、分析問題的能力。
3.在情感態(tài)度方面,培養(yǎng)學生的科學探究態(tài)度,認真仔細、實事求是的作風,通過二氧化硫?qū)Νh(huán)境造成的危害,讓學生樹立環(huán)保意識和責任意識。
五、教學重點和難點
二氧化硫的化學性質(zhì);研究某物質(zhì)的方法;二氧化硫的氧化性和還原性;可逆反應的概念。
六、教學過程設(shè)計及分析
引言:據(jù)統(tǒng)計,世界上的古建筑在20世紀所遭受的腐蝕比過去幾百年甚至幾千年所遭受的腐蝕還要嚴重,有的已經(jīng)面目全非。造成這場災難的元兇是什么呢?它就是酸雨。酸雨的形成就與我們今天要學習的二氧化硫有關(guān)(創(chuàng)設(shè)情景,激意)。
(一)二氧化硫的物理性質(zhì)(了解)
提問:我們討論物質(zhì)的物理性質(zhì)一般從哪幾個方面考慮?(分給學生每人一試管二氧化硫)
學生:(思考后回答)從物質(zhì)的顏色、狀態(tài)、氣味、密度、溶解性等。學生觀察已經(jīng)收集在試管中的二氧化硫,兩個學生聞它的氣味?(注意操作方法)
引導:(1)為什么只讓兩位同學聞氣味?(2)那么二氧化硫在常溫常壓下的溶解性如何?怎樣通過實驗說明?
教師:二氧化硫是一種比空氣重的有毒氣體。
學生實驗1:將裝滿二氧化硫氣體的試管倒立在水槽中(注意觀察試管內(nèi)水面的變化,做好后用橡皮塞塞住備用)
思考:(1)怎樣將裝滿二氧化硫氣體的試管倒立在水槽中而又不至于氣體逸散?(2)試管中水面上升包含著哪些物理、化學現(xiàn)象?
現(xiàn)象:水面上升并迅速充滿試管。
討論:師生共同得到如下結(jié)論:SO2易溶于水,1:40
由學生解釋本實驗里包含的物理、化學現(xiàn)象,并且能延伸到某些氣體不易溶于水,但能跟溶液(酸、堿性)反應也會導致液面升高的現(xiàn)象。(創(chuàng)設(shè)情景,探索問題,以誘達思)
投影: 二氧化硫的物理性質(zhì)
顏色
狀態(tài)
氣味
水溶性
毒性
密度
無色
氣態(tài)
刺激性
1:40
有毒
比空氣大
(二)二氧化硫的化學性質(zhì)
問題:SO2是酸性氧化物嗎?怎樣證明?
討論:SO2是非金屬氧化物,可能是酸性氧化物。看其水溶液能否使紫色石蕊試液變紅。
學生實驗2:向SO2的水溶液中滴入紫色石蕊試液,并加熱。
師生共同得到如下結(jié)論:SO2是酸性氧化物,SO2+H2O=H2SO3
信息傳遞:H2SO3= SO2+H2O
提問:觀察上面兩個反應的反應物和生成物有何特點?
歸納:可逆反應的概念(見課本72頁)
教師:下面我們來研究氣體接觸有色物質(zhì)會發(fā)生什么現(xiàn)象?
學生實驗3:向SO2的水溶液中投入紅色花瓣,觀察花瓣顏色變化。
師生共同得到如下結(jié)論:SO2可以使某些有色物質(zhì)褪色。
學生實驗4:向品紅溶液(2ml)中逐滴加入飽和SO2水溶液,并且邊加邊振蕩。觀察品紅顏色的變化。
教師指導學生完成實驗的觀察操作,并由實驗得到二氧化硫具有漂白性的結(jié)論。將褪色的品紅溶液的試管口套上一個小氣
球,加熱試管至液體沸騰,觀察溶液顏色變化。(套上小氣球起了什么作用?)
教師:剛才褪色的品紅溶液加熱至沸后又恢復原來的顏色,說明了什么問題?引導學生閱讀課本相關(guān)內(nèi)容。
析疑(師生共同參與):SO2的漂白原理是通過與有色物質(zhì)化合生成無色不穩(wěn)定物質(zhì)的過程,它跟HClO,Na2O2,O3,H2O2的漂白原理不同。漂白后的物質(zhì)易分解恢復原來有色物質(zhì)的顏色,并且不是對所有有色物質(zhì)均有漂白作用(如紫色石蕊通入SO2變紅色,但紅色不會褪去)。
得到二氧化硫的用途:漂白劑、消毒殺菌,用在食品上時需要嚴格控制使用劑量,如一些過于白凈的面粉、饅頭(有的還有刺鼻氣味)是商家不規(guī)范使用的結(jié)果。往往會對人體帶來危害(教師的誘導作用體現(xiàn)在學生從形象思維發(fā)展到抽象思維,最終獲得認識問題、解決問題的方法)。
(三)二氧化硫的氧化性和還原性
問題:(1)請畫出硫原子結(jié)構(gòu)示意圖,并據(jù)此分析硫元素的最高正價,最低負價。
(2)SO2中的硫顯示+4價,從氧化還原反應角度判斷它具有什么樣的性質(zhì)?(激發(fā)學生思考,培養(yǎng)學生的想象力、創(chuàng)造力)
分析:S+6、S+4、 S0、S-2
教師:那么,我們有沒有辦法,通過實驗的方法來證實+4價硫在化學反應中發(fā)生價態(tài)的轉(zhuǎn)化呢?下面我們來做兩個實驗(激發(fā)興趣,引發(fā)探究,動手動腦,全員參與)。
學生討論得出方案:氧化性:SO2和H2S的反應;還原性:(1)2mlKMnO4溶液中逐滴滴加飽和二氧化硫水溶液,振蕩、觀察。(2)向2ml溴水溶液中逐滴滴加飽和二氧化硫水溶液,振蕩、觀察。
教師:通過兩個實驗觀察現(xiàn)象引導學生分析下面的變化:
(1)KMnO4 ——Mn2+(褪色,被還原)
SO2+H2O ——H2SO4(被氧化)
(2)Br2—— 2Br-(褪色,被還原)
SO2+H2O ——H2SO4(被氧化)
要求學生寫出二氧化硫跟溴水反應的化學方程式:Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4
上述實驗發(fā)生的反應證實了SO2具有還原性,其實還有像Cl2,O2等均能氧化SO2。
(四)本課小結(jié)(師生共同回顧)
SO2的物理性質(zhì):色、態(tài)、味、毒、溶。
SO2的化學性質(zhì):(1)酸性氧化物,跟水反應生弱酸H2SO3;(2)具有漂白性,消毒殺菌;(3)既有氧化性,又有還原性,能跟KMnO4,Cl2,Br2,O2等氧化劑及H2S等還原劑反應。
(五)隨堂檢測:(投影)
1.下列氣體能做噴泉實驗的有( )。
1、元素周期表,除稀有氣體外,越靠右上越活潑。
2、與氫氣化合,形成的氫化物越穩(wěn)定,鍵能越大越活潑。
3、最高價氧化物的水化物酸性越強越活潑。
一、運用分類法,認識元素化合物
組成物質(zhì)的元素種類并不多,約108種,然這些元素組成的無機物卻有三十幾萬種,多而瑣碎,需要將它們分門別類才能有效認識它們.分類的標準不唯一,可以從不同角度對物質(zhì)進行分類研究.如,空氣、硫酸銨、銅、 碘酒、碘、氫氣、石墨、食鹽水這八種物質(zhì),可以根據(jù)物質(zhì)通常的存在狀態(tài)分類,分成氣體、液體和固體,也可以根據(jù)導電性能分類,分成能導電的和不能導電的兩類,或者根據(jù)所含物質(zhì)的種類分成純凈物和混合物.不同的分類標準得到的結(jié)果顯然不同,但無論哪種分類方法,只有恰當?shù)姆诸惒攀呛线m的.
由于認識客觀事物是由現(xiàn)象到本質(zhì),當還不能完全把握事物本質(zhì)時,往往會根據(jù)現(xiàn)象分類.隨著認識的不斷深入,把握住事物的本質(zhì)或內(nèi)部特征,根據(jù)事物的本質(zhì)和內(nèi)部聯(lián)系進行分類,這樣的分類才更科學,對學習才更有幫助.比如,Al2O3僅從表象來分類,可歸為金屬氧化物,但若深入其本質(zhì),則歸為兩性氧化物,這為進一步認識和學習它的化學性質(zhì)打好基礎(chǔ).
值得注意的是,對物質(zhì)類別的認識要多角度,比如SO2,是酸性氧化物,可以推測它能與堿反應,但由于S的價態(tài)處于中間價態(tài),既有還原性又有氧化性,所以又能和一些氧化劑和還原劑反應.
二、運用分類法,學習無機化學反應
三、運用分類法,建構(gòu)元素化合物知識網(wǎng)絡(luò)
對已學的元素化合物知識進行鞏固,將眾多的物質(zhì)和紛繁的化學反應聯(lián)系起來,行之有效的方法就是建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò),將物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系表示出來.其形式不拘一格,可以是直線型的流程圖,也可以是以某一物質(zhì)為中心的輻射圖等.
在復習時,運用分類法就可以對具體物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化關(guān)系去設(shè)計完成知識網(wǎng)絡(luò),也可以在同學或老師的幫助下進行補充和修改,讓知識在自己的頭腦中更具體、更清晰.
四、運用分類法,推測未知物質(zhì)的性質(zhì)
在學習階段,要學習所有的物質(zhì)及其反應是不現(xiàn)實的,就好比要將所有的漢字和英文單詞全部認識和記住也是不現(xiàn)實的.一類物質(zhì)的性質(zhì)是相似的,可以根據(jù)物質(zhì)的類別來推測未知物質(zhì)的性質(zhì).比如,在學習硝酸時,就可以根據(jù)它和已學的濃硫酸均為強氧化性酸來推測它可能具有的化學性質(zhì):常溫下和鋁鐵發(fā)生鈍化、和大多數(shù)金屬單質(zhì)反應、和還原性物質(zhì)反應等.學習知識,就是要掌握學習方法.只要掌握了物質(zhì)的分類,就可以觸類旁通,推測它可能具有的化學性質(zhì).
值得一提的是,只有抓住了物質(zhì)間本質(zhì)的相似點才能進行類推,否則推測就是失敗的.所以對未知物質(zhì)進行分類時要從化學角度科學合理的分類.
學生經(jīng)過一個多學期的學習,已具備一定的實驗操作能力和實驗探究能力,因而在處理本節(jié)課重點和難點堿的化學性質(zhì)時,采用實驗探究教學方法能激發(fā)學生學習興趣,同時培養(yǎng)學生團結(jié)合作精神。
【教學分析】
(1)教材分析:本課題內(nèi)容介紹堿的性質(zhì)、用途,在前面的學習中,學生已經(jīng)認識了氫氧化鈣、氫氧化銅、氨水等物質(zhì),但沒有構(gòu)建出堿作為一類物質(zhì)的認識。本單元開始,將化合物進一步劃分為酸、堿、鹽,建立更加完善的物質(zhì)分類系統(tǒng)。在內(nèi)容的選取上,注意聯(lián)系學生的實際,選取學生日常生活或平時實驗中常見物質(zhì),通過實驗來說明,充分體現(xiàn)了從生活走向化學,由化學走向社會的課程新理念,同時注意通過活動與探究、討論、調(diào)查與研究等方式培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力、訓練學生進行科學探究的方法。
(2)學情分析:學生已具備一定的實驗操作能力和實驗探究能力,采用實驗探究教學方法能激發(fā)學生學習興趣。前面已系統(tǒng)學習了氧氣、二氧化碳、金屬、酸等物質(zhì)的性質(zhì),學生初步了解了學習新物質(zhì)性質(zhì)的學習思路和方法。
【教學目標】
知識與技能
1.認識幾種常見堿,知道堿都具有相似的化學性質(zhì)。
2.會用酸堿指示劑檢驗溶液的酸堿性。
過程與方法
1.通過同學間的合作進行活動探究―尋找指示劑,學會如何利用和開發(fā)身邊的物質(zhì)進行科學探究。
2.通過幾種常見的堿化學性質(zhì)探究比較,能簡單的歸納出幾種堿各自相似的化學性質(zhì)。
情感態(tài)度與價值觀
1.樹立科學的物質(zhì)觀,學會用辯證的觀點看待事物,能透過表面現(xiàn)象挖掘事物具有共性的本質(zhì)原因。
2.知道化學作為自然科學的一部分,它本身就起源于人類生產(chǎn)活動,樹立學好化學,更要用好化學的意識。
【教學重點】
1科學素養(yǎng)的培養(yǎng)和提高。
2.堿的化學性質(zhì)。
【教學難點】
不同的堿也具有相似的化學性質(zhì)。
【教學方法】
實驗探究、多媒體教學
【教學過程】
展示:稀鹽酸,稀硫酸,氫氧化鈉,氫氧化鈣各一瓶。
提問:這四瓶物質(zhì)中哪些屬于酸,哪些屬于堿?
過渡:氫氧化鈉和氫氧化鈣都是我們生產(chǎn)生活中常見的堿,這節(jié)課我們就來研究它們的性質(zhì),并以它們?yōu)槔ㄟ^實驗來探究堿的化學性質(zhì)?
指導:指導學生閱讀教材P55頁有關(guān)內(nèi)容
[活動與探究一]以小組為單位做以下幾個實驗,完成表格:
1.取兩只表面皿,用鑷子夾取一小塊氫氧化鈉放在其中一只表面皿上,用藥匙取少量氫氧化鈣放在另一只表面皿上,觀察氫氧化鈉和氫氧化鈣的顏色、狀態(tài)以及一段時間后又有什么現(xiàn)象發(fā)生。
2.取兩支試管,分別加入少量氫氧化鈉和氫氧化鈣,再加入等量的水,振蕩,使它們充分溶解,靜置后觀察現(xiàn)象。
3.取一只蒸發(fā)皿,加入適量的水,用鑷子夾取一塊生石灰小心的放如蒸發(fā)皿,觀察現(xiàn)象。(表格發(fā)到每個小組)
〈組織交流〉
將部分小組填寫的表格通過實物投影儀展示臺在全班交流。
展示、播放:展示被濃氫氧化鈉溶液腐蝕的雞爪,播放建筑工人用石灰漿粉刷墻壁的畫面。
總結(jié):
氫氧化鈉為白色固體,化學式為NaOH,易溶于水,有很強的腐蝕性,所以又叫火堿、燒堿、苛性鈉,使用時要特別小心;氫氧化鈉還易吸收空氣中的水分而潮解,因此,可作某些氣體的干燥劑。那么,氫氧化鈉應該怎樣保存呢?
氫氧化鈣又叫熟石灰或消石灰,化學式為Ca(OH)2,是白色粉末,建筑工地從石灰窯買來的石灰是生石灰(CaO),加水就得到熟石灰,CaO + H2O = Ca(OH)2,反應放出的熱量足以使雞蛋煮熟;氫氧化鈣也有腐蝕性。
過渡:接下來我們以氫氧化鈉和氫氧化鈣為例,通過實驗來探究堿有哪些化學性質(zhì)?并以小組為單位完成探究報告
講解:通過大家的動手實驗、觀察分析、總結(jié)交流,我們發(fā)現(xiàn):和酸一樣,堿也具有相似的化學性質(zhì)。
1.堿能與指示劑發(fā)生反應,堿溶液能使紫色石蕊試液變藍色,使無色酚酞試液變紅色。
2.堿還能和二氧化碳、二氧化硫、三氧化硫等非金屬氧化物反應。
講解:從二氧化碳的檢驗化學方程式入手,總結(jié)出堿與非金屬氧化物反應化學方程式寫法規(guī)律。
提問:通過兩節(jié)課的實驗探究,我們發(fā)現(xiàn)不同的酸具有相似的化學性質(zhì),不同的堿也具有相似的化學性質(zhì),這時什么原因呢?
[活動與探究二]
請大家按照教材P57頁圖10-9的改進裝置,根據(jù)[實驗10-7]的內(nèi)容進行實驗,記錄實驗現(xiàn)象并分析原因。
說明:改用學生電源和1.5V小燈泡,采用并聯(lián)電路,石墨電極和燒杯一定要清洗干凈。否則,殘留在燒杯和電極上的雜質(zhì)溶解在酒精或蒸餾水中,一旦電離出自由移動的離子,也會使燈泡發(fā)光。
通過實驗學生很容易找到能導電的液體和不能導電的液體,但原因卻不是很清楚。
引導:觀看教材P57頁圖10-10。
演示:鹽酸、氫氧化鈉等在水中解離過程的動畫課件。
講解:從圖10-11我們可以看出,鹽酸、硫酸等酸溶液都能解離出氫離子(H+),而氫氧化鈉、氫氧化鈣等堿溶液都能解離出氫氧根離子(OH―),正是由于這種結(jié)構(gòu)上的相似,所以不同的酸具有一些相似的化學性質(zhì),不同的堿也具有一些相似的化學性質(zhì)。
【小結(jié)】
要求學生以“這節(jié)課的收獲及困惑”為題,展開討論,派代表上臺演講。
【板書設(shè)計】
課題1 常見的酸和堿
一、氫氧化鈉和氫氧化鈣的物理性質(zhì)
(1)俗名
(2)物理性質(zhì):
二、氫氧化鈣的制備
三、探究氫氧化鈉和氫氧化鈣的化學性質(zhì)
四、用途:
技巧一、抓住重點,構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)
在復習“碳和碳的化合物”時應找準中心,構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò),達到以點帶面的復習效果。
1.通過設(shè)計三角關(guān)系,巧妙揭示碳、一氧化碳、二氧化碳三者之間的關(guān)系。“碳三角”如圖所示:
2.該部分知識以CO2為中心并以此展開,因此,我們也應以CO2為中心,對知識進行疏理?!疤己吞嫉幕衔铩敝R網(wǎng)絡(luò)如下:
技巧二、注重實驗,加強探究
實驗是化學學科的特色。在“碳和碳的化合物”中包含“二氧化碳的實驗室制法”、“木炭還原氧化銅”、“一氧化碳還原氧化銅”等實驗。這些實驗是各類考試考查的重點與熱點,在復習時應加強理解。
例如,“二氧化碳的實驗室制法”可解讀如下:
1.實驗藥品:塊狀石灰石(或大理石)、稀鹽酸
2.反應原理:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2
3.選擇發(fā)生裝置的依據(jù):固體與液體反應,且不需要加熱。
4.選擇收集方法的依據(jù):二氧化碳的密度比空氣大,且二氧化碳氣體可溶于水。
5.實驗步驟:(1)檢;(2)裝;(3)加;(4)收;(5)驗。
技巧三、對比歸納,突破難點
在復習時要善于采取對比歸納的方法突破難點。
1.章節(jié)知識對比
(1)C和CO的對比:C和CO的化學性質(zhì)很相似性(可燃性和還原性),但燃燒現(xiàn)象、還原金屬氧化物的裝置及操作步驟等有差異。
(2)CO和CO2的對比:CO和CO2都是無色無味的氣體,都是碳的氧化物,但兩者在結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途等方面有著許多的差異。
2.前后知識對比
(1)H2和CO的對比:H2和CO均具有可燃性,但其燃燒產(chǎn)物不同;均具有還原性,但在實驗裝置、尾氣處理等方面不同。
(2)O2、H2和CO2實驗室制法對比:在復習CO2的實驗室制法時,應與O2、H2的實驗室制法進行比較,包括原理、裝置、收集、檢驗、驗滿等。
技巧四、抓住主線,串聯(lián)知識
抓住“物質(zhì)的用途由性質(zhì)決定,物質(zhì)的性質(zhì)由結(jié)構(gòu)決定”這條主線,將零散的知識串聯(lián)在一起,構(gòu)建出有機的知識整體,達到事半功倍的效果。
以碳的單質(zhì)為例:
1.碳單質(zhì)的物理性質(zhì):金剛石、石墨、活性炭等雖然都是由碳元素組成的,但由于碳原子的排列方式不同,使它們的物理性質(zhì)差異很大。金剛石堅硬,可制作鉆頭、玻璃刀等;石墨質(zhì)軟、能導電,可制作鉛筆芯、劑、電極等;木炭、活性炭具有疏松多孔的結(jié)構(gòu),可制作吸附劑等。
2.碳單質(zhì)的化學性質(zhì)
(1)穩(wěn)定性:在常溫下,單質(zhì)碳很穩(wěn)定,不易與其他物質(zhì)發(fā)生化學反應。因此,可用碳素墨水書寫檔案材料,這樣可以長時間保存而不褪色。(2)可燃性:①氧氣充足時,碳充分燃燒,生成二氧化碳;②氧氣不充足時,碳燃燒不充分,生成一氧化碳。(3)還原性:在高溫條件下,碳能跟某些金屬氧化物發(fā)生反應,把金屬氧化物還原成金屬單質(zhì)。碳表現(xiàn)出還原性,決定了碳可用于冶金工業(yè)。
技巧五、辯證思維,認識物質(zhì)
任何物質(zhì)都有兩面性,我們要學會辯證地認識物質(zhì)。例如一氧化碳可以用作燃料、可以用來冶煉金屬,但一氧化碳也會污染空氣(具有毒性);二氧化碳能促進植物的光合作用,但二氧化碳過多就會造成溫室效應等。
技巧六、關(guān)注社會,聯(lián)系實際
(1)掌握氮族元素性質(zhì)的相似性、遞變性。
(2)掌握N2的分子結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、化學性質(zhì)、重要用途。熟悉自然界中氮的固定的方式和人工固氮的常用方法,了解氮的固定的重要意義。
2.能力和方法目標
(1)通過“位、構(gòu)、性”三者關(guān)系,掌握利用元素周期表學習元素化合物性質(zhì)的方法。
(2)通過N2結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途等的學習,了解利用“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途”等線索學習元素化合物性質(zhì)的方法,提高分析和解決有關(guān)問題的能力。
[教學重點、難點]氮氣的化學性質(zhì)。氮族元素性質(zhì)遞變規(guī)律。
[教學過程]
[引入]投影(或掛出)元素周期表的輪廓圖,讓學生從中找出氮族元素的位置,并填寫氮族元素的名稱、元素符號。根據(jù)元素周期律讓學生通過論分析氮族元素在結(jié)構(gòu)、性質(zhì)上的相似性和遞變性。
[教師引導]氮族元素的相似性:
[學生總結(jié)]最外電子層上均有5個電子,由此推測獲得3個電子達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),所以氮族元素能顯-3價,最高價均為+5價。最高價氧化物的通式為R2O5,對應水化物通式為HRO3或H3RO4。氣態(tài)氫化物通式為RH3。
氮族元素的遞變性:
氮磷砷銻鉍
非金屬逐漸減弱金屬性逐漸增強
HNO3H3PO4H3AsO4H3SbO4H3BiO4
酸性逐漸減弱堿性逐漸弱增強
NH3PH3AsH3
穩(wěn)定性減弱、還原性增強
[教師引導]氮族元素的一些特殊性:
[學生總結(jié)]+5價氮的化合物(如硝酸等)有較強的氧化性,但+5價磷的化合物一般不顯氧化性。
氮元素有多種價態(tài),有N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等6種氧化物,但磷主要顯+3、+5兩種價態(tài)。
[教師引導]氮族元素單質(zhì)的物理性質(zhì)有哪些遞變規(guī)律?
[師生共同總結(jié)后投影]課本中表1-1。
[引入第一節(jié)]
第一節(jié)氮和磷
氮氣
布置學生閱讀教材第2-3頁的內(nèi)容,進行歸納總結(jié)。
[邊提問邊總結(jié)]
(一)氮的存在
游離態(tài):大氣中N2的體積比為78%、質(zhì)量比為75%。
化合態(tài):無機物中(如硝酸鉀等),有機物中(如蛋白質(zhì)、核酸等)。
[引導]請學生觀察周圍空氣并通過聯(lián)想分析氮氣的物理性質(zhì)。
[學生總結(jié)]
(二)氮氣的物理性質(zhì)
無色無味,難溶于水(1:0.02),比空氣稍輕。
[投影]常見氣體在常溫常壓下的溶解度,讓學生進行比較。
難溶氣體:N2(1:0.02);H2(1:0.02);
微溶氣體:O2(1:0.2)
可溶氣體:Cl2(1:2)、H2S(1:2.6)
易溶氣體:SO2(1:40)
極易溶氣體:HCl(1:500)
[思考]實驗室制N2時應該用什么方法來收集?
(三)氮氣的化學性質(zhì)
[引導]結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),先研究N2的結(jié)構(gòu)。
1.N2的結(jié)構(gòu)
電子式:;結(jié)構(gòu)式:NN。氮氮三鍵的鍵能很大(946kJ·mol-1),所以N2很穩(wěn)定,通常情況下,性質(zhì)很不活潑。
2.氮氣的化學性質(zhì)
(1)與氫氣反應
(2)跟鎂反應:3Mg+N2Mg3N2
(3)與氧氣反應:N2+O22NO
引導學生從氧化還原反應角度分析上述三個反應。進而得出“氮氣既能表現(xiàn)氧化性,也能表現(xiàn)還原性”的結(jié)論。
[引導]中國有句農(nóng)諺,叫做“雷雨發(fā)莊稼”,誰能解釋這句話的含義?請大家閱讀教材第3-4頁內(nèi)容,再來理解這句農(nóng)諺。
[學生總結(jié)]
[補充演示實驗]教師事先在一燒瓶內(nèi)充滿一氧化氮氣體,讓學生觀察一氧化氮的顏色等。打開瓶塞,讓學生觀察變化。
[學生觀察結(jié)論]一氧化氮是一種無色氣體、二氧化氮顯紅棕色。通常條件下,一氧化氮易轉(zhuǎn)化為二氧化氮。
[教師引導]請用雙線橋法標出以上三個反應中電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。
[學生活動]完成以上作業(yè),教師根據(jù)學生作業(yè)情況加以說明。
(四)氮氣的用途
1.合成氨、制氮肥、制硝酸。
2.用作保護氣:焊接金屬、充填燈泡、保存糧食和水果。
[教師引導]請學生分析以上用途中利用氮氣哪方面的性質(zhì)。
(五)氮的固定
將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)變?yōu)榈幕衔锏倪^程叫做氮的固定。
途徑:自然固氮(雷雨固氮、生物固氮);人工固氮:合成氨工業(yè)。
教師向?qū)W生介紹人工模擬生物固氮這一世界性研究課題的現(xiàn)狀和前景,鼓勵學生獻身科學研究為人類作出貢獻。
[課堂小結(jié)]
結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和具體反應之間的聯(lián)系:
非金屬元素及其化合物間的轉(zhuǎn)化關(guān)系:
[隨堂練習]
1.不屬于氮的固定的變化是()
(A)根瘤菌把氮氣轉(zhuǎn)化為氨(B)氮氣和氫氣在適宜條件下合成氨
(C)氮氣和氧氣在放電條件下合成NO(D)工業(yè)上用氨和二氧化碳合成尿素
答案:D。
2.在汽車引擎中,N2和O2進行反應會生成污染大氣的NO(N2+O22NO+Q),據(jù)此,有人認為廢氣排出后,溫度即降低,NO分解,污染也就會自行消失,事實證明此說法不對,其主要原因可能是()
(A)常溫常壓下NO的分解速度很慢
(B)在空氣中NO迅速變?yōu)镹O2而不分解
(C)空氣中N2與O2的濃度高,不利于平衡向左移動
(D)廢氣排出后,壓強減小,不利于平衡向左移動
答案:AB。
3.利用下列方法,可以在實驗室里從空氣中制取氮氣的是()
(A)把空氣液化,然后分離出氮氣
(B)把空氣緩緩通過加熱了的銅網(wǎng)
(C)把空氣緩緩通過加熱了的鎂粉
(D)把空氣通過裝有氫氧化鈉的洗氣瓶
答案:B。
4.現(xiàn)有M、R兩種第ⅤA族元素,下列事實不能說明M的非金屬性比R強的是()。
(A)酸性:H3MO4>H3RO4
(B)氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性:MH3>RH3
(C)氣態(tài)氫化物還原性:MH3>RH3
(D)含氧酸鹽的穩(wěn)定性:Na3MO4>Na3RO4
答案:C、D。
5.在F、P、Si、Fe這四種元素中,每種元素都有某些方面區(qū)別于某它三種元素。若從中選出氟元素,選擇的理由中正確的是()。
(A)最高價氧化物對應的水化物酸性最強
(B)單質(zhì)與冷水反應最劇烈
(C)單質(zhì)固態(tài)時為分子晶體,熔沸點較低
(D)在氧化物:OF6、P2O5、Fe2O3中,OF6最穩(wěn)定
答案:BC。
6.在標準狀況下,將O2與NO按3:4體積比充滿燒瓶,將燒瓶倒置于水中,最后燒瓶內(nèi)溶液的物質(zhì)的量濃度約為(單位:mol·L-1)()。
(A)0.045(B)0.036(C)0.026(D)0.018
答案:B。
7.1898年,曾有人發(fā)明了固氮的一種方法,該法以石灰石、焦炭、空氣為原料。第一步反應是石灰石分解;第二步是使第一步反應產(chǎn)物和焦炭反應,在電爐中的高溫下制得第三步反應起始物;第三步反應中另一反應物是空氣,該反應也是在電爐中完成的,生成一種固體;第四步是使該固體和水蒸氣反應制得氨氣。又知該固體中有與N3-互為等電子體的離子。
(1)試寫出四步反應的化學方程式;
(2)試簡評該固氮方法。
答案:(1)CaCO3CaO+CO2;CaO+3CCaC2+CO;CaC2+N2CaCN2+C;CaCN2+3H2O(g)=CaCO3+2NH3。
(2)這種方法,需要消耗大量電能,原料眾多,設(shè)備重,生產(chǎn)成本高。
8.有A、B、C、D四種氣體,能發(fā)生下列變化
A+DE+H2O,E+O2D,
C+DB+F,B+O2C。
且已知其中:C為紅棕色,D能使石灰水變渾濁,E常溫下是固體,F(xiàn)是一種酸酐。
(1)寫出四種氣體的化學式:A_________、B_________、C_________、D_________。
(2)寫出C+DB+F所表示的反應方程式_____________________________。
(3)寫出D使石灰水變渾濁的反應方程式_______________________________。
答案:
(1)H2S、NO、NO2、SO2。
關(guān)鍵詞:元素 物理性質(zhì) 化學性質(zhì) 化合價 元素周期律 活動順序
元素及其化合物的知識是中學化學的核心內(nèi)容之一,它是化學基本概念、基本理論、化學計算、化學實驗等知識的載體和基石。元素化合物種類繁多、結(jié)構(gòu)復雜、性質(zhì)多變、化學實驗現(xiàn)象絢麗多彩,這正是化學的魅力所在。元素化合物內(nèi)容多、知識點多,一學就懂,但記憶量大、化學方程式多、知識容易遺忘、鞏固難等特點,大多數(shù)同學對這部分內(nèi)容掌握得不是很牢固,尤其是在物質(zhì)性質(zhì)的運用上不那么得心應手。筆者經(jīng)過多年的教學實踐,對物質(zhì)的性質(zhì)的學習可以從結(jié)構(gòu)、元素周期律和元素周期表、物質(zhì)所屬類別、代表物的性質(zhì)、化合價、活動順序、特性等方面理解和把握。
一、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系無疑是貫穿學習元素及化合物始終的一條主線
原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì),其中原子結(jié)構(gòu)中最外層電子數(shù)的多少,原子半徑的大小,化學鍵類型和強弱,決定了物質(zhì)的化學性質(zhì)。例如Na原子最外層只有一個電子,半徑較大,易失去最外層的電子而表現(xiàn)出較強的金屬性。N2從N原子最外層有5個電子,半徑較小推測化學性質(zhì)理應比較活潑,但是N2化學性質(zhì)穩(wěn)定,原因是N2分子中含NN,鍵能大,破壞化學鍵需要較多的能量,故其化學性質(zhì)不活潑?;瘜W鍵的類型、共價鍵的極性,晶體類型,對溶解性、硬度、熔沸點、導電性等物理性質(zhì)起決定性作用。如CO2和SiO2均為ⅣA族元素的最高價氧化物,C和Si的化合價均為+4價,原子最外層都有4個電子,但物理性質(zhì)如狀態(tài)、熔沸點、硬度相差很大,原因是固態(tài)CO2屬于分子晶體,后者屬于原子晶體。
二、元素周期律是元素性質(zhì)內(nèi)在聯(lián)系的體現(xiàn),對元素及化合物的學習起指導作用
根據(jù)元素在周期表中位置和同周期元素金屬性、非金屬性的遞變規(guī)律、同主族元素的相似性,遞變性規(guī)律來理解元素的性質(zhì),不但如此,其同種類型的化合物也具有相似性和遞變性等特點。例據(jù)鹵素性質(zhì)的遞變規(guī)律,推測原子半徑最大的鹵素――砹(At)及其化合物可能具有的性質(zhì)是:①砹單質(zhì)為有色固體,易溶于有機溶劑;②HAt不穩(wěn)定很容易分解;③AgAt為有色的、難溶于水的鹽;④NaAt易溶于水;⑤HAt的水溶液呈強酸性等。
三、類別:同一類別物質(zhì)有其通性
如學習某種酸,就要回顧酸有哪些通性?(與酸堿指示劑作用、與金屬單質(zhì)反應、與堿性氧化物反應、與堿的中和反應、與鹽間的復分解反應),再如碳酸鹽均能與H+作用產(chǎn)生CO2、弱酸的酸式鹽既能與強酸反應又能與強堿反應等。所以,學習化學性質(zhì)時首先根據(jù)分類規(guī)律判斷物質(zhì)所屬類別,再回顧該類物質(zhì)的通性推測可能的性質(zhì)。
四、代表物:一般代表物是某一族元素的單質(zhì)或化合物的代表,或某一類別物質(zhì)的代表
如Na是堿金屬的代表,代表的是活潑金屬。Cl2是鹵素的代表,代表的是活潑的非金屬單質(zhì)。有機物中的甲烷、乙烯、乙炔、溴乙烷、苯酚、乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯等更是同系物的代表,其性質(zhì)有相似之處,我們應掌握代表物的性質(zhì),然后可以從個別到一般進行演繹。
五、化合價:體現(xiàn)元素間化合的數(shù)目特性的用語
從另一角度可以通過元素的價態(tài)和性質(zhì)的關(guān)系從氧化還原角度分析物質(zhì)的氧化性和還原性,根據(jù)性價規(guī)律可知,“高價氧化低價還,中間價態(tài)兩俱全”。通過分析組成物質(zhì)元素的化合價,來推導物質(zhì)可能具有的氧化性和還原性。例如硫元素的單質(zhì)和化合物的學習,利用化合價與物質(zhì)的氧化性還原性的關(guān)系可知,硫化氫和金屬硫化物中硫的化合價為-2價,主要體現(xiàn)還原性,三氧化硫和硫酸中硫的化合價為+6價,故三氧化硫和濃硫酸具有氧化性,而S、SO2、H2SO3、Na2SO3等,硫的化合價處在中間價態(tài),故它們既有氧化性又有還原性。
六、活動性順序:利用金屬活動性順序和非金屬活動性順序,推導元素的單質(zhì)(原子)或離子的金屬性和非金屬性、氧化性和還原性的遞變
例如金屬的活動性越強,單質(zhì)的還原性越強,對應金屬離子氧化性越弱。非金屬的活動性越強,單質(zhì)的氧化性越強,對應陰離子、非金屬氫化物的還原性越弱,反之越強。
七、特性:物質(zhì)不同于其他物質(zhì)的性質(zhì)