《氮和磷》化學(xué)教案

　　1．知識目標(biāo)

　�。�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(xué)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(biāo)

　�。�1）通過“位、構(gòu)、性”三者關(guān)系，掌握利用元素周期表學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)，了解利用“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途”等線索學(xué)習(xí)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(xué)重點、難點]氮氣的化學(xué)性質(zhì)。氮族元素性質(zhì)遞變規(guī)律。

　　[教學(xué)過程]

　　[引入]投影（或掛出）元素周期表的輪廓圖，讓學(xué)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(xué)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(dǎo)]氮族元素的相似性：

　　[學(xué)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(dá)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(yīng)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(dǎo)]氮族元素的一些特殊性：

　　[學(xué)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(dǎo)]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(xué)生閱讀教材第2-3頁的內(nèi)容，進(jìn)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(dǎo)]請學(xué)生觀察周圍空氣并通過聯(lián)想分析氮氣的物理性質(zhì)。

　　[學(xué)生總結(jié)]

　�。ǘ�）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(xué)生進(jìn)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(yīng)該用什么方法來收集？

　�。ㄈ�）氮氣的化學(xué)性質(zhì)

　　[引導(dǎo)]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：N≡N。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(xué)性質(zhì)

　�。�1）與氫氣反應(yīng)

　�。�2）跟鎂反應(yīng)：3Mg+N2Mg3N2

　�。�3）與氧氣反應(yīng)：N2+O22NO

　　引導(dǎo)學(xué)生從氧化還原反應(yīng)角度分析上述三個反應(yīng)。進(jìn)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(dǎo)]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(xué)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(xué)生觀察一氧化氮的顏色等。打開瓶塞，讓學(xué)生觀察變化。

　　[學(xué)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(dǎo)]請用雙線橋法標(biāo)出以上三個反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。

　　[學(xué)生活動]完成以上作業(yè)，教師根據(jù)學(xué)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(hù)氣：焊接金屬、充填燈泡、保存糧食和水果。

　　[教師引導(dǎo)]請學(xué)生分析以上用途中利用氮氣哪方面的性質(zhì)。

　�。ㄎ澹┑�的固定

　　將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)變?yōu)榈�的化合物的過程叫做氮的固定。

　　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(xué)生獻(xiàn)身科學(xué)研究為人類作出貢獻(xiàn)。

　　[課堂小結(jié)]

　　結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和具體反應(yīng)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(xí)]

　　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

　�。–）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(jìn)行反應(yīng)會生成污染大氣的NO（N2+O22NO+Q），據(jù)此，有人認(rèn)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（）

　�。ˋ）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

　�。–）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（）

　�。ˋ）把空氣液化,然后分離出氮氣

　　（B）把空氣緩緩?fù)ㄟ^加熱了的銅網(wǎng)

　�。–）把空氣緩緩?fù)ㄟ^加熱了的鎂粉

　�。―）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（）。

　�。ˋ）酸性：H3MO4>H3RO4

　�。˙）氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性：MH3>RH3

　�。–）氣態(tài)氫化物還原性：MH3>RH3

　�。―）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（）。

　�。ˋ）最高價氧化物對應(yīng)的水化物酸性最強

　�。˙）單質(zhì)與冷水反應(yīng)最劇烈

　�。–）單質(zhì)固態(tài)時為分子晶體，熔沸點較低

　�。―）在氧化物：OF6、P2O5、Fe2O3中，OF6最穩(wěn)定

　　答案：BC。

　　6．在標(biāo)準(zhǔn)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）（）。

　�。ˋ）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(yīng)是石灰石分解；第二步是使第一步反應(yīng)產(chǎn)物和焦炭反應(yīng)，在電爐中的高溫下制得第三步反應(yīng)起始物；第三步反應(yīng)中另一反應(yīng)物是空氣，該反應(yīng)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(yīng)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(yīng)的化學(xué)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(xué)式：A_________、B_________、C_________、D_________。

　　（2）寫出C+DB+F所表示的反應(yīng)方程式_____________________________。

　�。�3）寫出D使石灰水變渾濁的反應(yīng)方程式_______________________________。

　　答案：

　　（1）H2S、NO、NO2、SO2。

　　（2）NO2+SO2=NO+SO3。

　�。�3）SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O。

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