高一化學教案氮和磷

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[教學目標]

1．知識目標

（1）掌握氮族元素性質的相似性、遞變性。

（2）掌握N2的分子結構、物理性質、化學性質、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、性”三者關系，掌握利用元素周期表學習元素化合物性質的方法。

（2）通過N2結構、性質、用途等的學習，了解利用“結構決定性質、性質決定用途”等線索學習元素化合物性質的方法，提高分析和解決有關問題的能力。

[教學重點、難點]氮氣的化學性質。氮族元素性質遞變規(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構、性質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]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)定結構，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]+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]氮族元素單質的物理性質有哪些遞變規(guī)律？

[師生共同總結后投影]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頁的內容，進行歸納總結。

[邊提問邊總結]

（一）氮的存在

游離態(tài)：大氣中N2的體積比為78%、質量比為75%。

化合態(tài)：無機物中（如硝酸鉀等），有機物中（如蛋白質、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。

[學生總結]

（二）氮氣的物理性質

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

[引導]結構決定性質，先研究N2的結構。

1．N2的結構

電子式：；結構式：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，性質很不活潑。

2．氮氣的化學性質

（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”的結論。

[引導]中國有句農諺，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頁內容，再來理解這句農諺。

[學生總結]

[補充演示實驗]教師事先在一燒瓶內充滿一氧化氮氣體，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。

（五）氮的固定

將游離態(tài)的氮轉變?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)。

教師向學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]

結構、性質和具體反應之間的聯(lián)系：

非金屬元素及其化合物間的轉化關系：

[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）單質與冷水反應最劇烈

（C）單質固態(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，最后燒瓶內溶液的物質的量濃度約為（單位：mol·L-1）（）。

（A）0.045（B）0.036（C）0.026（D）0.018

答案：B。公務員之家，全國公務員共同天地

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。公務員之家，全國公務員共同天地

（2）NO2+SO2=NO+SO3。

（3）SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O。