2019-2020年高中化學 1.1《氮和磷》教案 舊人教版必修2.doc

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2019-2020年高中化學 1.1《氮和磷》教案 舊人教版必修2 ●教學目標 1. 使學生了解氮族元素性質(zhì)的相似性和遞變規(guī)律。 2. 使學生掌握氮氣的化學性質(zhì)。 3. 使學生了解磷的性質(zhì)。 4. 通過氮族元素性質(zhì)的相似性和遞變規(guī)律使學生掌握運用元素周期律和原子結構理論知識指導元素化合物知識學習的方法。 ●教學重點 1. 氮族元素性質(zhì)的相似性和遞變規(guī)律 2. 氮氣的化學性質(zhì) ●教學難點 氮的分子結構與氮氣化學性質(zhì)的關系 ●課時安排 二課時 ●教學方法 1. 運用物質(zhì)結構和元素周期律知識分析。比較、揭示氮族元素性質(zhì)的相似性和遞變規(guī)律。 2. 根據(jù)氮分子的結構特點啟發(fā)、揭示氮氣的化學性質(zhì)。 3. 實驗驗證磷的兩種同位素——白磷和紅磷之間的轉(zhuǎn)化。 4. 其他方法還有設問、練習、講述等。 ●教具準備 鐵架臺、硬質(zhì)長玻璃管、酒精燈、紅磷、投影儀、錄像機、膠片、電視機。 ●教學過程 ★第一課時 ［引言］在我們學習了物質(zhì)結構和元素周期律知識之后，已利用其討論和學習了氧族元素與碳族元素兩類主族元素，今天我們將討論和學習位于碳族和氧族元素之間的另一類主族元素——氮族元素。 ［板書］第一章 氮族元素 ［師］請同學們畫出氮、磷原子結構示意圖，并運用物質(zhì)結構以及元素周期律的知識判斷氮、磷在周期表中處于什么位置，性質(zhì)如何？ ［生］畫出氮、磷原子結構示意圖 回答：氮在第二周期第ⅤA族，磷在第三周期第ⅤA族，氮的非金屬性比磷強。 ［板書］氮（N）、磷（P）、砷（As）、銻（Sb）、鉍（Bi） ［師］這些元素都在第ⅤA族，統(tǒng)稱為氮族元素，應注意氮族元素名稱和符號的寫法與讀音。 ［生］熟悉。區(qū)別氮族元素名稱和符號的寫法，讀音。 ［投影顯示下圖及思考］ 氮族元素在周期表中的位置 思考：從氮族元素在周期表中的位置看，氮族元素的非金屬性與鹵族元素、氧族元素相比如何？（同周期） ［生］思考、討論。 ［師］根據(jù)元素周期律知識，氮族元素原子最外層有5個電子，其非金屬性要比同周期的鹵族元素（最外層有7個電子）和氧族元素（原子最外層有6個電子）弱。 ［師］請大家閱讀教材，結合表1—1氮族元素及單質(zhì)的一些重要性質(zhì)，運用物質(zhì)結構和元素周期律知識，預測、歸納、總結氮族元素性質(zhì)的相似性與遞變規(guī)律。 ［生］閱讀教材，互相討論，并作出一些較零散的、不系統(tǒng)的回答，有的說在最高價氧化物中，氮族元素都顯+5價；其對應的水化物通式為H3RO4；有的回答氮族元素的非金屬性N＞P＞As，氫化物的穩(wěn)定性依次減弱等。 ［師］大家回答得都正確，把大家的意見總起來就可以全面準確地概括氮族元素性質(zhì)的相似性和遞變規(guī)律。 ［板書］氮族元素性質(zhì)的相似性與遞變規(guī)律 ［師］這里把氮族元素性質(zhì)的相似性與遞變規(guī)律總結如下，大家作好筆記。 相似性：（1）最外層均為5個電子，能夠結合3個電子達到穩(wěn)定結構。 （2）在最高價氧化物中，氮族元素都顯+5價，分子式為R2O5。 （3）在其氫化物中，化合價為-3價，分子式為：RH3。（銻、鉍為金屬，無負價） （4）最高價氧化物水化物的通式為：H4RO4。（因為氮的原子半徑小，所以+5價氮只能有一種含氧酸HNO3，而+5價磷卻有HPO3和H3PO4兩種含氧酸） 遞變規(guī)律：（1）氮族元素單質(zhì)從非金屬逐漸過渡到金屬。 （2）元素的非金屬性N＞P＞As，金屬性：Bi＞Sb。 （3）氫化物的穩(wěn)定性：NH3＞PH3＞AsH3。其還原性順序與此恰好相反。 （4）最高價氧化物的水化物的酸性：HNO3＞H3PO4＞H3AsO4。 ［投影練習］ 1. 已知元素砷（As）的原子序數(shù)為33，下列敘述正確的是（ ） A. 砷的氧化物的水溶液呈強堿性 B. 砷元素的最高化合價為+3 C. 砷元素是第四周期的主族元素 D. 砷原子的第3電子層含有18個電子 ［思路分析］砷元素的原子序數(shù)是33，我們可以根據(jù)核外電子排布推知它的某些性質(zhì)，其核外電子排布是，因此，是第四周期第ⅤA族；最外層有5個電子，因此最高價為+5價，B錯，C、D正確；砷仍然是非金屬元素，其氧化物的水化物應是酸，不是堿，因此A選項也不正確。 ［答案］CD ［觀看錄像］小專輯《氮氣的作用》 ［師］同學們知道，農(nóng)作物的生長離不開氮、磷、鉀三種元素，其中氮、磷是氮族元素的典型，所以這節(jié)課我們就來學習氮和磷的相關知識。 ［板書］第一節(jié) 氮和磷 ［師］哪位同學知道近代化學之父是誰？他的主要成就有哪些？ ［生］近代化學之父是法國的化學家拉瓦錫，其主要成就就是確定了空氣的組成：氮氣的體積分數(shù)約為4/5，氧氣的體積分數(shù)約為1/5。 ［投影展示］資料：科學的光芒——拉瓦錫獨具慧眼，發(fā)現(xiàn)了氮氣。 ［板書］一、氮氣 ［師］空氣中氮氣體積分數(shù)為78%，我們幾乎每時每刻都在氮氣的包圍之中，現(xiàn)在請你們觀察周圍的氮氣，說出它的顏色狀態(tài)、氣味。 ［生］觀察、嗅聞，然后集中回答：氮氣是無色、無味的氣體。 ［板書］1. 氮氣的物理性質(zhì) ［師］請根據(jù)你們的觀察，結合課本，小結氮氣的物理性質(zhì)。 ［生］氮氣是一種無色、無味、密度比空氣稍小、熔、沸點低，難溶于水的氣體。 ［師］總結得很正確。大家應該注意，氮原子的最外層有5個電子，那么兩個氮原子是如何形成氮分子（N2）的呢？ ［生］思考、討論。 ［師］大家想，對于每一個氮原子來說，它需要獲得3個電子才能達8個電子的穩(wěn)定結構，可是哥倆誰給對方3個對自己來說都無法滿足要求，最好只好妥協(xié)，哥倆通過三對共用電子對彼此都達到穩(wěn)定。 ［板書］2. 氮分子的結構 ［師］寫出氮分子的化學式、電子式和結構式。請一位同學前來板演。 ［生］一位同學前去板演，其他同學在練習本上書寫化學式：N2；電子式：∶N┇┇N∶;結構式：N≡N。互相評價書寫情況。 ［師］氮分子中N≡N鍵是很牢固的，從而使氮分子的結構很穩(wěn)定，那么大家想想氮氣的化學性質(zhì)如何？ ［生］分析、思考：既然分子結構很穩(wěn)定，那么要想打開N≡N鍵使其變成可參與化學反應的氮原子肯定就很困難了，那氮氣的化學性質(zhì)一定是不活潑的了。 ［師］很正確。可是不要忘了，象哲學上講得運動是永恒的，而靜止是相對的道理一樣，氮氣的性質(zhì)穩(wěn)定是有條件的，當條件具備時如高溫、高壓、放電等，它也能和一些物質(zhì)反應，如氫氣、氧氣等。 ［板書］3. 氮氣的化學性質(zhì) （1）氮氣與氫氣的反應 ［師］氮氣和氫氣的反應大家應注意三點：一是反應條件，應該是高溫、高壓、催化劑；二是化學反應方程式中間用的是可逆號“ ”而不是一般的等號“=”，說明該反應是可逆反應，即N2與H2化合生成氨氣，放出熱量，同時，氨氣也會分解生成N2和H2；三是該反應是工業(yè)合成氨的原理。 ［生］體會并書寫化學方程式 高溫、高壓 催化劑 ［板書］N2+3H2 2NH3 ［師］氮氣在一定條件下還可以與氧氣反應。 ［板書］（2）氮氣與氧氣的反應 ［師］同學們一定經(jīng)歷過風雨交加、閃電雷鳴的情景。在這個時候，空氣中的N2和O2就可以直接化合生成無色的、不溶于水的一氧化氮氣體。 ［生］想象、回憶風雨交加、閃電雷鳴的情景，書寫化學方程式。 放電 ［板書］N2+O2====2NO ① ［師］請問煤氣的主要成分是什么？ ［生］一氧化碳。 ［師］煤氣中毒是怎么回事？ ［生］因為一氧化碳能結合人體血液中的血紅蛋白而使組織缺氧，導致中毒，甚至死亡。 ［師］回答得很正確，那么一氧化氮有無毒性呢？ ［生］不知道。 ［師］事實上，一氧化氮毒性也很大，且與一氧化碳類似，它也是與人體血液中的血紅蛋白結合，致使組織缺氧而中毒。 ［生］體會、回味，將一氧化氮和一氧化碳相比較來理解。 ［師］一氧化氮不僅有毒，且很易被氧氣氧化，由無色變?yōu)榧t棕色的二氧化氮。 ［板書］2NO+O2====2NO2 ② 無色 紅棕色 ［生］書寫化學方程式、看書、了解二氧化氮的有關性質(zhì)。 ［師］二氧化氮是一種紅棕色的有刺激性氣味的有毒氣體，易溶于水，生成硝酸和一氧化氮，這也是工業(yè)制硝酸的反應原理。 ［板書］3NO2+H2O====2HNO3+NO ③ ［生］筆記，書寫化學方程式。 ［師］上述三個化學方程式是在自然界中經(jīng)常發(fā)生的重要反應，現(xiàn)在我們將②和③兩個化學方程式處理一下，先將②3+③2；然后用②+③2 ［生］按照要求處理，得兩個新化學方程式： 4NO+3O2+2H2O====4HNO3 4NO2+O2+2H2O====4HNO3 ［師］這兩個化學方程式反映了一氧化氮或二氧化氮與O2混合溶于水時的反應關系，在學習中有較多的應用。 ［投影練習］將一充滿NO的試管倒扣于水槽中，然后向試管中通入一定量的O2，試管中恰好充滿水時，則通入的O2與原NO氣體的體積比為 ；若假設生成的溶質(zhì)不向外擴散，且為標準狀況，則所得的溶液的物質(zhì)的量的濃度應為 。 ［思路分析］由上述導出的兩個新化學方程式可知NO和O2要恰好溶于水時的體積比為4∶3，且生成的HNO3的物質(zhì)的量等于原NO的物質(zhì)的量。 ［答案］3∶4 1/22.4 molL-1 ［師］農(nóng)諺有“雷雨發(fā)莊稼”，請問是什么道理？ ［生］空氣中的氮氣和氧氣在放電條件下生成一氧化氮，一氧化氮再和氧氣反應，生成二氧化氮，二氧化氮和水反應生成硝酸，硝酸與土壤中礦物質(zhì)作用，可形成可溶性硝酸鹽，成為氮肥，被植物吸收，所以有利于莊稼生長。 ［師］回答得很正確。關于一氧化氮和二氧化氮的污染情況，請觀看錄像。 ［觀看錄像］小專輯《光化學煙霧》 ［小結］通過本節(jié)課的學習，應該重點搞清楚兩個問題，其一是氮族元素性質(zhì)的相似性和遞變規(guī)律；其二是氮氣的化學性質(zhì)，即氮氣和氫氣、氧氣的反應。 ［布置作業(yè)］教材第8頁一、1、3、4、7、8 二、1、2、3、4、6 ●板書設計 第一章 氮族元素 氮（N） 磷（P） 砷（As） 銻（Sb） 鉍（Bi） 氮族元素性質(zhì)的相似性與遞變規(guī)律 第一節(jié) 氮和磷 一、氮氣 1. 氮氣的物理性質(zhì) 2. 氮氣的分子結構 3. 氮氣的化學性質(zhì) （1）氮氣與氫氣的反應 高溫、高壓 催化劑 N2+3H2 2NH3 （2）氮氣與氧氣的反應 放電 N2+O2=====2NO 2NO+O2====2NO2 無色 紅棕色 3NO2+H2O====2HNO3+NO ●教學說明 氮族元素是繼氧族元素和碳族元素之后，學生運用物質(zhì)結構和元素周期律知識討論和學習的又一類元素，已經(jīng)有了一定的知識經(jīng)驗，所以在教學中充分利用這一點，讓學生自己歸納總結氮族元素的相似性和遞變規(guī)律，以提高他們的分析能力；為了激發(fā)和提高學生的學習興趣，教師可以把“氮氣的作用”以錄像的形式放在了氮氣內(nèi)容的開始播放；在講氮氣與氧氣的性質(zhì)里，適當?shù)貑l(fā)和補充了關于NO或NO2與O2溶于水的比例關系，以激發(fā)學生的學習興趣，增強他們分析和綜合解決問題的能力。 ★第二課時 ［觀看錄像］小專輯《磷的存在與用途》 ［師］通過觀看錄像，請同學小結磷的存在和用途。 ［生］在自然界中磷只以化合態(tài)——磷酸鹽的形式存在于礦石中，是構成蛋白質(zhì)的成分之一，在動物的骨骼、牙齒和神經(jīng)組織，植物的果實和幼芽，生物的細胞里都含磷，對于維持生物體正常的生理機能起著重要的作用；可以制磷酸、農(nóng)藥等。 ［師］正確。我們這節(jié)課就來學習和討論氮族元素的另一種典型代表磷。 ［板書］二、磷 1. 磷的存在和用途 ［師］我們在學習堿金屬的鈉和鉀以及鹵素的氯和溴時，它們的性質(zhì)之間有什么關系？試用元素周期律的知識解釋。 ［生］由同主族元素性質(zhì)遞變規(guī)律可知，它們具有相同的最外層電子數(shù)，因此化學性質(zhì)相似，但隨著核電荷數(shù)的增加，原子半徑變大，故性質(zhì)也會有差異性，如鉀比鈉的金屬性強，而溴比氯的非金屬性差。 ［師］正確，那么氮和磷的性質(zhì)如何呢？ ［生］也應該有類似的結論吧，氮的非金屬性比磷強，因為氮原子的半徑比磷原子的半徑小，更易得電子。 ［師］事實上，磷在化學性質(zhì)上與氮有相似的地方，如單質(zhì)也能與非金屬反應等，可是單質(zhì)磷的化學性質(zhì)比氮要活潑，容易與非金屬等其他物質(zhì)反應，這些差異主要是由氮分子的特殊的叁鍵結構所造成的。 ［板書］2. 磷的化學性質(zhì) ［師］請同學們回憶一下，初中學過的有關紅磷的燃燒情況。 ［生］如果將紅磷在空氣中點燃，會發(fā)出黃白色的火焰，伴隨著放熱和大量白煙；如果在氧氣中點燃，則發(fā)出耀眼的白光，放出熱量，生成大量白煙，白煙易溶于水，均生成五氧化二磷。 ［師］說得很準。 點燃 ［板書］4P+5O2====2P2O5 ［生］筆記，書寫化學方程式。 ［問］五氧化二磷是酸性還是堿性氧化物，主要有什么作用？ ［生］五氧化二磷是酸性氧化物，因其有強烈的吸水性，故可用作干燥劑。 ［問］五氧化二磷吸水以后變成什么呢？ ［生］磷酸。 ［師］不準確。因為五氧化二磷與水反應有兩種情況，即和冷水反應生成的是劇毒的偏磷酸（HPO3），當然，化學方程式對大家不作要求；和熱水反應生成的才是磷酸。 加熱 ［板書］P2O5+3H2O====2H3PO4 ［投影展示］小資料——磷酸 ［生］熟悉，了解有關磷酸的知識。 ［師］磷不僅可以與氧氣反應，而且在點燃條件下可以與Cl2反應。那么，請問磷與氯氣反應時，誰將表現(xiàn)正價，誰又將表現(xiàn)負價？為什么？ ［生］磷將顯正價，氯將顯負價，因為氯和磷的原子都是有三個電子層，而氯最外層是7個電子，磷原子最外層是5個電子，氯原子吸引電子的能力比磷原子強。 ［師］磷隨著氯氣的充分或不足，將表現(xiàn)出不同的價態(tài)，當氯氣不足時，磷顯正三價，生成白霧三氯化磷，氯氣充分時，磷顯正五價，生成白煙五氯化磷。請問，煙和霧有何區(qū)別？ ［生］煙是固體小顆粒，霧是液體小顆粒。 點燃 ［板書］ 2P+3Cl2====2PCl3（氯氣不足） 白霧 點燃 2P+5Cl2=====2PCl5（氯氣充分） 白煙 ［師］請同學們回憶一下，什么是同素異形現(xiàn)象？什么是同素異形體？已學過的典型的同素異形體有哪些？ ［生］由同一種元素形成不同種單質(zhì)的現(xiàn)象叫同素異形現(xiàn)象，所形成的不同單質(zhì)互稱為同素異形體。已學過的典型同素異形體有氧氣和臭氧（O3）；金剛石、石墨、碳—60、碳—70等，還有晶體硅和無定形硅等。 ［師］說得很對。磷元素的單質(zhì)也有多種同素異形體，其中最常見的有白磷和紅磷兩種。 ［實物展示］白磷與紅磷 ［生］觀察白磷、紅磷的顏色和狀態(tài)，同時注意白磷的存放。 ［板書］3. 紅磷和白磷 ［演示實驗1—1］先請兩個同學按圖1—7所示安裝好儀器，放少量紅磷于長玻璃管的中部，其中一端用濕紙團塞緊，另一端敞開，先均勻加熱紅磷周圍的玻璃管，然后在放紅磷的地方加強熱。 ［生］細心觀察實驗現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象為：剛開始加熱時玻璃管內(nèi)產(chǎn)生小火花，但火花很快消失，玻璃管內(nèi)有黃色蒸氣產(chǎn)生，并且在玻璃管內(nèi)壁冷的地方有黃色固體附著。 ［設問］在開始加熱時為什么會有火花產(chǎn)生，且很快消失？玻璃管內(nèi)壁附著的黃色固體為何物？ ［生］思考、討論。 ［解釋］剛開始加熱時，由于紅磷受熱而變成磷蒸氣，并與玻璃管內(nèi)的少量氧氣反應產(chǎn)生火花，由于管內(nèi)氧氣不足，故火花很快消失。內(nèi)壁附著的黃色固體就是由紅磷轉(zhuǎn)變而得到的白磷。 隔絕空氣加熱到260℃ ［板書］白磷 紅磷 加熱到416℃升華后，冷凝 ［問］作為同素異形體，在性質(zhì)上一般有什么樣的特點呢？ ［生］一般地同素異形體單質(zhì)物理性質(zhì)差異較大，而化學性質(zhì)基本相同。 ［師］那么，磷的兩種同素異形體紅磷與白磷的性質(zhì)又如何呢？請大家通過閱讀教材，來填寫下列表格，然后得出結論。 ［投影展示表格］紅磷與白磷（先展示空白表格，待同學看書后一起填寫）〖LM〗 白磷與紅磷 名稱 白磷 紅磷 分子結構 顏色狀態(tài) 溶解性 毒性 著火點 保存方法 用途 相互轉(zhuǎn)化 主要化學性質(zhì) ［生］閱讀教材，將投影所展示的表格與教材中的表1—2進行對比，思考、討論。 ［指導啟發(fā)填表］關于白磷與紅磷的分子結構，只需大家常識性了解就可以了，白磷的分子式為P4，其分子為正四面體結構，鍵角為60，而紅磷的分子結構比較復雜；關于它們的顏色狀態(tài)、溶解性、毒性、著火點可參看表1—2；保存方法：白磷由于著火點低，所以少量的通常保存在水中，紅磷應該密封保存；用途見教材，相互轉(zhuǎn)化見板書；主要化學性質(zhì)是指磷與氧氣及氯氣反應的三個化學方程式。 ［小結］本節(jié)課我們學習和討論了三個問題，一是磷的存在和用途，應了解磷在自然界只有化合態(tài)而無游離態(tài)；二是磷的化學性質(zhì)。這是本節(jié)課的重點，磷在點燃條件下既可以與氧氣反應，也可以與氯氣反應，且有兩種情況，即氯氣的充分與不足；三是磷的兩種同素異形體白磷和紅磷，二者在物理性質(zhì)上有較大差異，化學性質(zhì)幾乎一樣。 ［投影練習］某元素的最高價氧化物為R2O5，該元素的氣態(tài)氫化物中氫的質(zhì)量分數(shù)為8.82%，已知該元素原子核內(nèi)中子數(shù)比核外電子數(shù)多1。試推斷： （1）該元素的名稱是 ，在元素周期表中的位置是 。 （2）該元素的最高價氧化物對應水化物的酸性強弱與同周期元素最高價含氧酸的比較應為（寫出化學式） 。 ［思路分析］最高價氧化物為R2O5，可知該元素氣態(tài)氫化物為RH3。由質(zhì)量分數(shù)計算： 100%=8.82% 解得MR=31，所以該元素原子的質(zhì)子數(shù)為=15，為磷元素。 ［答案］（1）磷 第三周期第ⅤA族 （2）HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2SiO3 ［布置作業(yè)］1. 閱讀材料《砷的發(fā)現(xiàn)》和《自然界中氮的循環(huán)》 2. 課本第8頁一、5、6；二、5、6、7；四 ●板書設計 二、磷 1. 磷的存在和用途 2. 磷的化學性質(zhì) 點燃 4P+5O2===== 2P2O5 加熱 P2O5+3H2O===== 2H3PO4 點燃 2P+3Cl2======2PCl3（氯氣不足） 點燃 2P+5Cl2====== 2PCl5（氯氣充分） 3. 紅磷和白磷 隔絕空氣加熱到260℃ 白磷 紅磷 加熱到416℃升華后，冷凝 ●教學說明 和氮及其化合物知識相比較，磷的相關知識在教學要求上不高，但為了提高學生的學習興趣，加強知識間的相互聯(lián)系，在教學中用錄像的形式介紹了磷的存在和用途；投影展示了有關磷酸的知識資料；把以前所學習過的各組同素異形體同白磷與紅磷作比較，實驗演示了紅磷和白磷的轉(zhuǎn)化，以培養(yǎng)學生的觀察和分析能力；當然在教學中還應運用實物展示、啟發(fā)、設疑、投影練習等措施，這樣在提高學生學習興趣的同時，也加強了知識之間的相互聯(lián)系，使教學效果大為增強。