高中化學《元素》教案設計

時間：2021-06-10 12:04:02 教案我要投稿

高中化學《元素》教案設計

　　［引言］氧族元素中氧為首領，其單質O2是環(huán)繞在地球表面大氣對流層中的一種與生物生命息息相關的重要氣體，它還能在社會各行各業(yè)(工業(yè)、農業(yè)、科技、國防、醫(yī)療等)中，顯示其非凡的身手。氧氣有何過人之處呢?因為它是一種來自于空氣、無公害的強氧化劑。它還有一位功不可沒的同根兄弟——“O3”，號稱生命的衛(wèi)士。化學上，將它們稱為同素異形體，請看相關內容。

高中化學《元素》教案設計

　　［板書］一、臭氧

　　［承轉］化學上為何將O3、O2稱為同素異形體，其含義是什么?在弄清這個問題之前，我們先比一比兩兄弟。

　　［引導］O3與O2，均由氧元素組成，在分子組成上只不過僅是一個O原子之差，但兩兄弟的“脾氣”和“外貌”卻大相徑庭。

　　［板書］1.O3與O2物理性質的對比

　　［學生閱讀］課本“二、臭氧物理性質”并與O2對比。

　　［投影］O3與O2物理性質的對比

　　O3 O2

　　色、味、態(tài) 通常為一有特殊臭味的淡藍色氣體，液態(tài)O3呈深藍色，固態(tài)O3為紫黑色通常為一無色無氣味的氣體

　　液態(tài)O2呈淡藍色，固態(tài)O2呈雪花狀，淡藍色

　　溶解度(水中) 大小

　　熔點－251℃ －２１８℃

　　沸點－１１２.４℃ －１８３℃

　　［師］由上表可知，O3與O2的組成元素雖然相同，但物理性質卻差別甚大。化學上，我們把由同一種元素形成的不同的單質，稱為這種元素的同素異形體。

　　［板書］同素異形體：由同一種元素形成的性質不同的單質，叫做這種元素的同素異形體。

　　［師］如我們剛才所學的O2和O3就是氧元素的同素異形體。

　　［問］我們以前可曾學過由同一種元素形成的不同單質嗎？它們是誰？

　　［生］有！如金剛石和石墨都由碳元素組成；紅磷和白磷都由磷元素組成。

　　［師］很好！這也就是說，金剛石和石墨都是碳元素的同素異形體；紅磷和白磷都屬磷元素的同素異形體。

　　［問］鈉原子（Na）和鈉離子（Na+）都是由同一種元素——鈉元素組成，它們是鈉的同素異形體嗎？為什么？

　　［生］不是，因為Na和Na+是同一元素的不同粒子，不屬單質。

　　［問］水（H2O）與過氧化氫（H2O2）的組成元素完全相同，它們是同素異形體嗎？為什么？

　　［生］不是，因為它們是由完全相同的兩種元素組成的兩種不同的化合物。

　　［問題探究］理解同素異形體的概念時應把握的關鍵之處是什么？

　　［生］必須是“同一元素”的“不同種單質”。

　　［師］那么， H與 H是否為同素異形體？它們之間的關系是什么？

　　［生］不是，它們互為同位素。

　　［師］同位素是我們在上一章所學的概念，它和同素異形體的區(qū)別是什么呢？

　　（學生討論后回答）

　　［生］同位素是指質子數(shù)相同、中子數(shù)不同的同一元素的不同原子，如 Cl和 Cl；同素異形體是指由同一種元素形成的幾種性質不同的單質，如白磷和紅磷，金剛石和石墨，我們剛學過的硫也有多種同素異形體。

　　［教師補充］同位素強調的是原子間的互稱；同素異形體強調的是單質間的互稱，同素異形體之間的性質差異主要是由于它們的結構不同所造成的。

　　［過渡］由剛才的學習我們知道，O3和O2的物理性質差別很大，那么，它們的化學性質是否也有著巨大的差別呢？

　　［板書］2.臭氧的化學性質

　　［學生閱讀］有關臭氧化學性質的內容并與O2對比。

　　［提問］O3與O2相比，有無共性?有何差別?

　　［回答］二者都具氧化性，而且O3比O2有著更強的氧化性；另外O3不穩(wěn)定，能分解。

　　［小結并板書］(1)極強氧化性

　　(2)不穩(wěn)定性：２O3===３O2

　　［思考］上述反應是否為氧化還原反應?為什么?

　　［回答］否，因反應前后元素的化合價未發(fā)生變化。

　　［講述］O3具有極強的氧化性，如不活潑金屬Ag、Hg等在空氣或氧氣中不易被氧化，而在常溫下卻能被臭氧氧化，再如酒精、棉絮等易燃物，常溫下遇較多的O3會立即著火，從而引起不可想象的火災，不過天公作美，地面附近大氣層中O3含量極微，僅占0.001 ppm。

　　臭氧相對于O2不穩(wěn)定，常溫下能緩慢分解，若加熱或高溫或有MnO2作催化劑時可迅速分解，而且O3生成O2的反應為一放熱反應，這也說明O3比O2更為活潑。

　　［提問］造成O3與O2化學性質差別的原因是什么?

　　［回答］源于它們的分子組成、分子結構不同。

　　［過渡］大家熟知，O2的用途極為廣泛，O3又有哪些重要用途呢?

　　［學生閱讀］O3用途的相關內容

　　［板書］3.臭氧的用途

　　脫色劑、消毒劑等

　　［思考］O3用于脫色、消毒，基于其什么性質?

　　［回答］強氧化性

　　［講述］空氣中微量O3(1 ppm以內)對人體健康有益，因為它能殺菌消毒，刺激中樞神經，加速血液循環(huán)，令人產生爽快振奮之感。療養(yǎng)院常設在空氣新鮮宜人的松林里，因其中含微量O3，是由松林這種針葉樹的樹脂在被O2氧化的過程中產生的。另外，雷雨之后，當漫步街頭田野，同樣感到空氣格外的清新，其原因一是雨水洗凈了塵埃，二是打雷閃電時，空中產生了臭氧(３O2 2O3)。但是，當空氣中O3含量超過10－5%(體積分數(shù))時，就會對人體、動植物及其他露置物質造成極大危害，這就是說當O3含量較多時，它就成了一種大氣污染物，因此，對于O3應全面辯證地認識其功與過。

　　［轉引］自然界中的O3(90%)主要集中于離地面15 km～50 km的大氣平流層中，稱為臭氧層，是地球生命的保護傘。

　　［設問］那么為什么說O3是地球生命的保護傘?

　　［講述］臭氧層中臭氧含量很少，卻可以吸收來自太陽的大部分短波紫外輻射，因此，臭氧層恰似過濾器一般，阻擋了紫外線，給地球送來了濾過的益于萬物生長的光和熱，使地球生命免遭災難，減少了呼吸道疾病、白內障、皮膚病、腫瘤、癌癥等的發(fā)病率。所以臭氧層是一個天然保護傘，是名符其實的“生命衛(wèi)士”。

　　然而，近年來，南極上空的臭氧層出現(xiàn)了空洞，北極上空O3濃度也有所減少，臭氧層對生物的保護作用正在減弱，有害射線已對地球生物造成嚴重危害，如皮膚腫瘤患者劇增，僅據(jù)美國1979年統(tǒng)計，死于皮膚癌的人數(shù)已達13600多名，患皮膚腫瘤者已達30多萬。那么，破壞臭氧層的罪魁禍首是誰呢?——氟氯烴、氮氧化物、碳氧化物等氣體，這種現(xiàn)象已引起世人普遍關注，所以《保護臭氧層維也納公約》《關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》等國際公約相繼出臺，決定減少并逐步停止氟氯烴等的生產和使用，大力開發(fā)無氟制冷工業(yè)，并把9月16日定為“保護臭氧國際日”，所以我們要保護臭氧層，保護環(huán)境，熱愛地球。

　　［板書］4.保護臭氧層

　　［投影］氟氯烴破壞臭氧層的原理：

　　例：1995年，諾貝爾化學獎授于致力于研究臭氧層破壞問題的三位環(huán)境化學家，大氣中的臭氧層可濾除大量的紫外線，保護地球上的生物。氟利昂(氟氯烴的商品名稱)上升到大氣平流層中，可在紫外光作用下分解產生氯原子，氯原子會對臭氧層產生長久的破壞作用。有關反應如下：

　　請判斷，在上述臭氧變成氧氣的反應過程中，氯原子是

　　A.反應物 B.生成物 C.中間產物 D.催化劑

　　解析：由題中信息可以看出：Cl原子在反應過程中發(fā)生下列變化：Cl ClO Cl，但反應前后Cl原子的數(shù)量和化學性質都沒有變化，因此是催化劑。

　　答案：D

　　［講解］導致臭氧層被破壞的主要物質除氯氟烴外，還有溴氟烴，如CBr2F2、CBrF3等，溴氟烴破壞臭氧層的能力比氯氟烴還要強。研究發(fā)現(xiàn)，含Cl或Br的上述物質的1個分子可破壞約十萬個臭氧分子。

　　保護臭氧層最有效的方法就是盡快停止生產和使用氟利昂和哈龍類人工物質。目前國內市場上出售的“無氟冰箱”就是指不用氟氯烴（CFC）作致冷劑的冰箱，而代之以HFC（含氫氟烴），用的發(fā)泡劑是HCFC（含氫含氯氟烴），是第二代氟利昂。但HCFC對地球的溫室效應卻是CO2的1000~12000倍，所以其并不理想。《蒙特利爾議定書》規(guī)定，發(fā)達國家將在2020年原則上禁止使用HCFC。總之，許多國家在開發(fā)新產品和新技術方面已在行動，這對臭氧層的自動“愈合”具有很大的推動作用。

　　根據(jù)世界氣象組織的數(shù)據(jù)，盡管世界上許多國家作出了努力，但目前大氣中氯的濃度降低到臭氧洞出現(xiàn)前的水平，大約需要半個世紀的時間，臭氧層保護任重而道遠。

　　愿我們通過自己的行動，讓世界擁有一個“健康”的天空。

　　［過渡］下面，我們來學習另一種重要的化合物——過氧化氫

　　［板書］二、過氧化氫（H2O2）

　　［師］請大家閱讀課本P124過氧化氫部分，總結出過氧化氫的性質。［學生活動］

　　［師］過氧化氫的物理性質有哪些？

　　［生］無色粘稠液體，水溶液俗稱雙氧水，市售雙氧水中H2O2的質量分數(shù)一般約為30%。

　　［板書］1.物理性質：無色粘稠液體，水溶液俗稱雙氧水

　　［問題探究］根據(jù)H2O2中氧元素的化合價，來推測H2O2的化學性質。

　　［生］在H2O2中，氧顯－1價。在化學反應中，H2O2既能被氧化成O2（氧元素化合價為零價），也能被還原成H2O（氧元素化合價為－2價），故H2O2既有氧化性又有還原性。

　　［師］十分正確。事實上H2O2主要以氧化性為主。

　　［問］通過閱讀課本，H2O2還具有哪些化學性質呢？

　　［生］弱酸性，不穩(wěn)定性。

　　［板書］2.化學性質：弱酸性、氧化性、還原性、不穩(wěn)定性

　　2H2O2 2H2O+O2↑

　　［問］怎樣證明H2O2分解有O2產生？

　　［生］用帶火星的木條檢驗，看是否復燃。

　　［補充演示］Ｈ2O2的分解（在盛有雙氧水的試管中加少量MnO2，并用帶火星的木條檢驗）

　　現(xiàn)象：迅速產生大量氣泡，用帶火星的木條檢驗確為O2。

　　［討論］用如圖裝置及上述原理制取O2與用加熱ＫClO3和ＭｎO2混合物制O2的方法相比有何優(yōu)點?（投影裝置圖）

　　［結論］便于操作，便于控制。

　　［投影練習］在下列四種溶液中，分別加入少量固體ＭｎO2，能產生氣體的`是

　　A.3% Ｈ2O2溶液

　　B.1 molＬ－1 NaOH溶液

　　C.1 molＬ－1 ＫClO3溶液

　　D.1 molＬ－1 鹽酸

　　(NaOH溶液與ＭｎO2在任何條件下都不反應，C選項從表面看很似實驗室制O2的方法，但實驗室制O2是用固體ＫClO3和ＭｎO2固體在加熱條件下制得，ＭｎO2與濃鹽酸在加熱條件下反應生成Cl2，D項中1 molＬ－1 HCl為稀鹽酸，且缺少加熱條件，故不可能有Cl2產生，答案為A。此題應提醒學生注意反應條件)

　　思考：如何保存過氧化氫？為什么？

　　［應置于棕色瓶內避光陰涼處保存，因為其不穩(wěn)定，易分解］

　　［師］聯(lián)系過氧化氫的性質，總結、歸納其用途。

　　［學生回答、教師板書］

　　3.用途：氧化劑、漂白劑、消毒劑、脫氯劑、火箭燃料、實驗室制O2。

　　思考：過氧化氫的元素組成與我們所熟悉的水一模一樣，它們的結構、性質及用途是否也一樣？若不一樣，有哪些差別？

　　請大家討論、分析。

　　［學生討論后各抒己見，教師可展示下列投影，供學生參考］

　　［投影］Ｈ2O2與Ｈ2O的比較：

　　［投影練習］

　　1.下列各組中互為同位素的是，互為同素異形體的是

　　A.O2和O3 B. Ｈ和Ｈ

　　C.Ｈ2O和Ｈ2O2 D.O2－和O

　　答案：B A

　　2.只由一種元素形成的單質一定是純凈物嗎?為什么?

　　答案：像C、O、P、S等元素可形成同素異形體，即同一種元素的不同單質。因此該題說法錯誤，應為“不一定”。如說只由一種元素形成的純凈物一定是單質，則是正確的。

　　3.試舉例說明有單質參加或單質生成的反應不一定是氧化還原反應。

　　答案：同素異形體之間的轉化不是氧化還原反應，如：２O3 ３O2。

　　［小結］本節(jié)課我們重點學習了O3與H2O2的有關知識，并知道了同素異形體的概念。

　　［布置作業(yè)］1.課本習題二、四。

　　2.收集查找資料，寫一篇關于臭氧的小論文。

　　●板書設計

　　第一節(jié) 氧族元素(第二課時)

　　一、臭氧

　　1.O3與O2物理性質的對比

　　同素異形體：由同一種元素形成的幾種性質不同的單質，叫做這種元素的同素異形體。

　　2.臭氧的化學性質

　　(1)極強氧化性

　　(2)不穩(wěn)定性２O3===３O2

　　3.臭氧的用途

　　脫色劑、消毒劑等

　　4.保護臭氧層

　　二、過氧化氫

　　1.物理性質：無色粘稠液體，水溶液俗稱雙氧水

　　2.化學性質：弱酸性、氧化性、還原性、不穩(wěn)定性

　　2H2O2 2H2O+O2↑

　　3.用途：氧化劑、漂白劑、消毒劑、脫氯劑、火箭燃料、實驗室制O2

　　●教學說明

　　關于臭氧和過氧化氫的內容，教學大綱只要求作常識性介紹，但筆者認為在學科知識向綜合性、應用性和實踐性轉化的今天，聯(lián)系生活實際，關注地球環(huán)境，關心人類健康是非常必要的，因此，本節(jié)課的設計注重以下幾點：

　　1.基本指導思想

　　挖掘臭氧知識，對學生進行全面認識事物的辯證唯物主義思想教育，滲透環(huán)保意識，結合實際中臭氧空洞的現(xiàn)象，使學生深刻認識保護臭氧層的意義，通過氟氯烴破壞臭氧層原理的介紹，使學生感受到科學知識與生活、社會的密切關系。

　　2.教學目標

　　在知識方面，緊抓同素異形體概念，并與同位素概念相比較，使學生真正從本質上區(qū)別它們。在能力方面，結合Ｈ2O2分解產生O2的反應，讓學生比較其與KClO3分解制O2的不同，從而培養(yǎng)其分析、思維、解決問題的能力。

　　3.教學策略

　　本文知識點很少，要求不高，主要是通過對臭氧知識的學習，對學生進行一些思想教育，因此，教學策略著重于調動學生關注社會、關心環(huán)境、樹立主人翁意識。主要采取了結合一些數(shù)據(jù)、實例、現(xiàn)象分析臭氧的功與過，并要求學生進一步收集查尋資料以便更多地了解臭氧；在培養(yǎng)能力方面，主要采用了啟發(fā)、引導、討論、比較、評價等方法。

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