负责人：黄剑鹏《化学》电子教案
 
课题 | 第四章 常见单质及其化合物 第一节 常见非金属单质 |
教学目标 | 1．了解非金属单质的原子结构特征和化合价的变化规律 2．理解典型的非金属单质氯、硫、氮的特性及主要化学性质 3．理解漂白粉的主要性质和用途 |
教学重点 | Cl2、S、N2的性质 |
教学难点 | 同族、同周期元素性质的相似性和递变性及其与原子结构的关系 |
课时安排 | 2学时 |
教学方法 | 启发式教学与实验教学结合法，问题分析法 |
教学手段 | 多媒体辅助，实验演示 |
教学用具 | 投影仪，化学实验仪器 |
 
【教学进程】
导入
非金属元素虽然数目不多，但却有着举足轻重的作用，在日常生活与各行各业中的运用也越来越广泛。氯、溴、硫、氮就是典型非金属元素。我们首先来认识氯。
板书
第一节 常见非金属单质
一、氯
讲解
氯是人体必需的常量元素之一，是维持体液和电解质平衡所必需的。自然界中常以氯化物的形式存在于海水、井盐水、盐湖水和岩盐矿中，最普通形式是NaCl。
板书
（一）物理性质
讲述并板书
通常情况下，Cl2为黄绿色有刺激性气味气体，有毒，易液化，密度比空气大，能溶于水（1:2），水溶液称为氯水。
注：氯水为混合物，液氯为纯净物。
板书
（二）化学性质
讲述
氯气的化学性质很活泼，能和多种单质及化合物发生反应。
板书
1．与金属反应
教材实验4-1，引导学生观察实验现象。
点燃
板书
点燃
2Na + Cl2 2NaCl（白烟）
Cu + Cl2 CuCl2（棕黄色烟）
水溶液一般为蓝绿色
点燃
2Fe + 3Cl2 2FeCl3（棕褐色烟）
水溶液为黄色
讲解
a．干燥Cl2常温下不与Fe 反应，可用钢瓶储存Cl2。
b．Cl2 具有强氧化性，金属与Cl2 反应生成一般生成高价态，如Cu2+、Fe3+。
板书
点燃
2．与非金属反应
点燃
H2 + Cl2 2HCl（苍白色火焰、白雾）
2P + 3Cl2 2PCl3（液态，白雾）
PCl3 + Cl2 PCl5（固态，白烟）
讲解
a．烟——固体小颗粒；
雾——液体小液滴；
气——气体小分子。
b．燃烧——任何发光放热的剧烈化学反应。
c．Cl2 与P反应，一般得PCl3和PCl5的混合物，当Cl2 足量时，只生成PCl5。
板书
3．与水反应
Cl2 + H2O HCl + HClO
讲解
Cl2 溶于水得氯水，仅有少量Cl2与H2O反应，故氯水呈浅黄绿色。
 
b．新制氯水成分
三种分子：Cl2 、H2O 、HClO
四种离子：H+、Cl-、ClO-、OH-
 
HClO——极弱酸，酸性比碳酸弱，不稳定，见光或受热易分解，具有强氧化性。
教材实验4-2，引导学生观察实验现象。
板书
4．与碱反应
2Ca(OH)2 + 2Cl2 Ca(ClO)2 + CaCl2 + 2H2O
漂白粉是次氯酸钙和氯化钙的混合物，有效成分是次氯酸钙。
（三）卤族元素
讲述
知道构成氯分子的氯原子最外层有7个电子，在自然界存在的元素中，还有另外四种元素原子的最外层电子数也是7，它们是氟、溴、碘、砹，把这些原子最外层电子数均为7的元素称为卤族元素，简称卤素。
讲解
元素的性质与原子的结构有密切的联系。下面我们来分析卤素原子结构上的异同点。
投影
卤素的原子结构
讲解
卤素原子结构的异同
相同点：最外层均有7个电子。
不同点：核电荷数不同，电子层数不同，原子半径不同。
过渡
卤素原子结构上的这种相似性与递变性，是如何反映在元素性质上的呢？下面，我们就来学习卤族元素的性质。
板书
1．卤素单质的物理性质
颜色：浅 深。
状态：气 液 固。
密度：小 大。
熔沸点：低 高。
在水中的溶解性：大 小。
设问
Cl2、Br2、I2等单质在水中的溶解度很小，若想要制得Cl2、Br2、I2浓度较大的溶液有没有其他办法呢？
回答
答案是肯定的，我们可以用改变溶剂的办法来达到目的。
演示实验
a. I2加入水中，I2加入酒精中。
b. 在溴水和碘水中分别加入CCl4，振荡。
注意引导学生观察溶液的颜色变化及分层情况。
讲解
由上面的实验可知，卤素单质不易溶于水，但却溶于酒精和CCl4溶液中，除此之外，它们还易溶于苯、汽油等有机溶剂中，其中I2在CCl4中显紫色，Br2在CCl4中呈橙红色，与水混合分层时，CCl4因密度大而位于下层。
溴和碘除了遵循上述规律外，还有其各自的特性。
讲解
碘受热易升华，这个性质，有助于把I2从其他物质中分离出来。如分离I2和NaCl的固体混合物时，可用加热的方法。
过渡
卤素单质的物理性质随着核电荷数的递增而呈现出一定的变化规律，那么，它们的化学性质是否也有着同样的相似性和递变性呢？
板书
2．卤素单质的化学性质
讲解
元素的性质，决定于原子的结构，卤素原子的最外层电子数均为7，决定了它们在化学性质上的相似性（元素的化学性质主要决定于其原子的最外层电子数），但原子半径的不同，又导致了它们在性质上的差异性。
从结构上看，它们均易得一个电子形成Ｘ-而显氧化性，根据其得电子的难易程度，可预测出单质氧化性强弱的顺序如何呢？
板书
氧化性强弱：F2＞Cl2＞Br2＞I2。
过渡
事实是否是这样呢？下面我们以卤素单质和氢气的反应为例来进行分析。
板书
（1） 卤素与氢的反应。
教师
请大家参考课本有关内容，填写下表。
投影
卤素单质与氢气的反应
名称 | 反应条件 | 方程式 | 生成氢化物的稳定性 |
F2 | 冷暗处爆炸 |
| HF很稳定 |
Cl2 | 光照 | 光 500 ℃  H2+Cl2 2HCl | HCl稳定 |
Br2 | 高温 |
| HBr较不稳定 |
I2 | 高温、持续加热 |
| HI很不稳定 |
 
过渡
在前面我们曾经学过，Cl2可与水微弱反应生成HCl和HClO，其他卤素单质和水反应时，情况是否一样呢？
结论
F2、Cl2、Br2、I2与水反应的程度依次减弱。F2和水的反应比较特殊，这提醒我们在学习的过程中，除了注意一般规律以外，还要注意一般之中有特殊。
思考
Cl2除了能与H2和水反应外，还能与金属和碱反应。想一想，其他卤素单质是否具有这两点性质。
过渡
卤素单质与各物质反应时的差异，反映了它们的氧化性强弱有别。那么，怎样证明它们氧化性强弱的顺序呢？下面，我们可通过卤素单质间的置换反应得出结论。
板书
（2） 卤素单质间的置换反应。
讲述
展示氯水（黄绿色）、溴水（橙黄色）、碘水（棕黄色）。
为了使现象更明显，我们再在试管中分别注入CCl4溶液振荡，请大家根据所观察到的现象来预测生成物，并写出反应的方程式和离子方程式。
实验
在上述试管中分别滴入CCl4，振荡，观察CCl4层颜色的变化。
板书
Cl2 + 2NaBr 2NaCl + Br2
Cl2 + 2Br- 2Cl- + Br2
Cl2 + 2KI 2KCl + I2
Cl2 + 2I- 2Cl- + I2
Br2 + 2KI 2KBr + I2
Br2 +2I- 2Br- + I2
教师
请大家根据上述实验，排出Cl2、Br2、I2的氧化性强弱顺序及Cl-、Br-、I-的还原性强弱顺序。
板书
氧化性：Cl2＞Br2＞I2。
还原性：I-＞Br-＞Cl-。
教师
请大家回想一下，刚才所用验证非金属活动性强弱顺序的方法与初中所学验证金属活动性顺序的方法是否相似？
学生回忆、回答
教师总结
从初中所学知识知道，活泼的金属可把不活泼的金属从其盐溶液中置换出来，同样，活泼的卤素单质也可把不活泼的卤素从其卤化物中置换出来。
讲解
实验证明，氟的氧化性比氯、溴、碘都强，能把氯等从它们的卤化物中置换出来，为此，我们可得出如下结论：即氟、氯、溴、碘的氧化性，随着核电荷数的增加、原子半径的增大而逐渐减弱。
氧化性：F2＞Cl2＞Br2＞I2。
还原性：I－＞Br-＞Cl－＞F-。
设问
大家能否根据卤素原子的结构特点来解释一下卤素单质在性质上的相似性与递变规律呢？
讲解
卤素原子的最外层电子数相等，决定了它们在化学性质上的相似性（元素的化学性质主要决定于原子的最外层电子数），原子半径的不同，又导致了它们得电子的难易程度不同，从而表现出氧化性的强弱不同，即结构决定性质。
我们在学习时多次强调，除了要掌握物质性质的一般规律以外，还要认识其特殊性。下面我们就来学习I2的特性——与淀粉的反应。
演示实验：淀粉遇I2变蓝色。
板书
淀粉遇I2变蓝色，可以用来检验I2的存在。
过渡
卤素的化学性质非常活泼，因此，在自然界中，卤素都是以化合态存在的。
阅读：介绍几种与日常生活和人体健康有关的卤化物和含碘化合物的一些知识。
投影思考题
1. 实验室制取Cl2时，常用湿润的KI-淀粉试纸来检验集气瓶中是否集满了氯气，说出其使用原理。
2. 鉴别Cl-、Br-、I-可以选用的试剂是（ ）。
A. 碘水，淀粉溶液 B. 氯水，四氯化碳
C. 淀粉，KI溶液 D. 硝酸银溶液，稀HNO3
3. 砹（At）是卤族元素中位于碘后面的元素，试推测砹和砹的化合物最不可能具备的性质是（ ）。
A. 砹易溶于某些有机溶剂 B. 砹化氢很稳定不易分解
C. 砹是有色气体 D. 砹化银不溶于水或稀HNO3
板书
二、硫
1．硫的存在和物理性质
讲述
硫（S）是一种重要的非金属元素，以游离态和化合态两种形式广泛存在于自然界中。游离态的硫主要存在于火山喷发口附近或地壳的岩层里及温泉中；化合态硫主要以金属硫化物和硫酸盐的形式存在，如硫铁矿（FeS2）、方铅矿（PbS）、黄铜矿（CuS·FeS）、石膏（CaSO4·2H2O）、芒硝（Na2SO4·10H2O）等。煤和石油里也含有硫。硫是某些蛋白质的组成元素，是生物体需要的营养元素。
早在公元前6世纪，我国古代炼丹术和医学上就用到硫。单质硫俗称“硫磺”，是我国古代四大发明之一——黑火药的重要组成成分。
单质硫是淡黄色的晶体，质脆，密度约为水的2倍。它不溶于水，微溶于乙醇，易溶于二硫化碳（CS2）中。硫蒸气急剧冷却会凝聚成粉末，这种现象称为硫华。
板书
2．硫的重要化学性质
讲解
硫的化学性质较活泼，易和金属、非金属反应。如将硫粉和铁粉混合加热，生成黑色的硫化亚铁。
△
板书
Fe + S FeS
硫化亚铁
讲述
将硫粉加热成蒸气后，插入灼热的铜丝，生成黑色的硫化亚铜。
△
板书
2Cu + S Cu2S
硫化亚铜
讲解
硫在氧气中燃烧生成二氧化硫，同时放出热量。
板书
点燃
S（s）+ O2（g） SO2（g）
讲述
硫的用途很广，不仅用于制造硫酸、硫酸盐、硫化物，也用于火药、火柴、焰火的制造。工业上用硫作橡胶的交联剂，增加橡胶的结构稳定性。医疗上用硫配制硫磺软膏治疗皮肤病。
农业生产中硫是一种杀虫剂、杀菌剂。石硫合剂是一种棕红色液体，杀菌能力强，容易渗透入病菌细胞内，使病菌中毒，发挥杀菌效能。同时石硫合剂能侵蚀昆虫表皮的蜡质层，对介壳虫和一些卵有良好的防治效果。石硫合剂不能和硫酸铜、波尔多液混合使用。储存石硫合剂时，应注意密封或在其表面加一层机油以隔绝空气，避免因氧化而降低药效。
板书
三、氮（N2）
1．氮的存在和物理性质
讲述
氮占地壳总量的0.03%，在自然界中氮以游离态和化合态两种形式存在。游离态氮存在于大气中，约占空气总体积的78%，是构成空气的主体成分。化合态氮存在于无机物（如铵盐、硝酸盐）和有机物中。氮是组成蛋白质和核酸的重要元素，是动植物体不可缺少的营养元素。
板书
氮气（N2）是一种无色、无臭、无味的气体，比空气稍轻，密度是1.25 g/L。氮气不助燃，微溶于水。在通常状况下，1体积水大约可溶解0.02体积的氮气。氮气在压强为101.325 kPa ，温度为－195.8 ℃时，变成无颜色的液体，－209.86 ℃变成雪状固体。
工业上所用的氮气，通常从液态空气中分离制得。
板书
2．氮气的化学性质
讲解
氮气是双原子分子，氮分子中2个氮原子以共价键相互结合，因此，在通常状况下氮气的分子结构很稳定，化学性质不活泼，既不可燃，不助燃，因而也很难跟其他物质发生化学反应。
讲解
在高温、高压和催化剂作用下，氮气和氢气可直接化合生成氨。工业上就是用这个反应来合成氨的。
高温、高压
催化剂
板书
N2 + 3H2 2NH3 + 92.38 kJ/mol
 
讲解
在放电条件下，氮气还能和氧气直接化合，生成无色的一氧化氮。
放电
板书
N2 + O2 2NO
讲述
大量的氮气用来生成氨、硝酸和氮肥；氮气或氮气和氩气的混合气体还用来填充白炽灯泡，使灯泡经久耐用；粮食、水果若处于低氧高氮的环境中，能使害虫缺氧窒息而死，同时能使植物种子处于休眠状态，代谢缓慢，可以利用氮气来保存粮食、水果等农副产品。液态氮也是一种低温制冷剂。
小结
氯、溴、硫、氮的性质与应用；卤素单质随着原子核电荷数的递增，在物理性质和化学性质方面，均表现出一定的相似性和递变性。但一般之中有特殊。
教学说明
本节内容学习时，除了使学生掌握知识的重点外，还应注意对学生良好学习方法的培养。如本节课即是以结构-性质-用途为线索，使所学知识条理化、系统化的。要引导学生对学过的知识进行归纳总结，形成规律，加以记忆。这对培养学生综合运用知识的能力有着很大的作用。同时，还应引导学生辩证地看问题，如普遍之中有特殊。
作业
课后思考与练习。
 
【板书设计】
第一节 常见非金属单质
一、氯
（一）物理性质
Cl2为黄绿色有刺激性气味气体，有毒，易液化，密度比空气大，能溶于水（1:2），水溶液称为氯水。
注：氯水为混合物，液氯为纯净物。
（二）化学性质
燃烧
1．与金属反应
燃烧
2Na + Cl2 2NaCl（白烟）
Cu + Cl2 CuCl2（棕黄色烟）
水溶液一般为蓝绿色
燃烧
2Fe + 3Cl2 2FeCl3（棕褐色烟）
水溶液为黄色
注：a. 干燥Cl2常温下不与Fe 反应，可用钢瓶储存Cl2。
b. Cl2具有强氧化性，金属与Cl2 反应生成一般生成高价态，如Cu2+、Fe3+。
燃烧
2．与非金属反应
燃烧
H2 + Cl2 2HCl （苍白色火焰、白雾）
2P + 3Cl2 2PCl3（液态，白雾）
PCl3 + Cl2 PCl5（固态，白烟）
a. 烟——固体小颗粒；
雾——液体小液滴；
气——气体小分子。
b. 燃烧——任何发光放热的剧烈化学反应。
c. Cl2与P反应，一般得PCl3和PCl5的混合物，当Cl2 足量时，只生成PCl5。
3．与水反应
Cl2 + H2O HCl + HClO
a. Cl2 溶于水得氯水，仅有少量Cl2与H2O反应，故氯水呈浅黄绿色。
b. 新制氯水成分
三种分子：Cl2、H2O、HClO
四种离子：H+、Cl-、ClO-、OH
HClO——极弱酸，酸性比碳酸弱，不稳定，见光或受热易分解，具有强氧化性。
4．与碱反应
2Ca(OH)2 + 2Cl2 Ca(ClO)2 + CaCl2 + 2H2O
漂白粉是次氯酸钙和氯化钙的混合物，有效成分是次氯酸钙。
（三）卤族元素
卤素原子结构的异同
相同点：最外层均有7个电子。
不同点：核电荷数不同，电子层数不同，原子半径不同。
1．卤素单质的物理性质。
颜色：浅 深。
状态：气 液 固。
密度：小 大。
熔沸点：低 高。
在水中的溶解性：大 小。
2．卤素单质的化学性质
氧化性：F2＞Cl2＞Br2＞I2。
（1）卤素与氢的反应。
（2）卤素单质间的置换反应。
Cl2 + 2NaBr 2NaCl + Br2
Cl2 + 2Br- 2Cl－ + Br2
Cl2 + 2KI 2KCl + I2
Cl2 + 2I- 2Cl- + I2
Br2 + 2KI 2KBr + I2
Br2+2I- 2Br- + I2
氧化性：Cl2＞Br2＞I2。
还原性：Ｉ－＞Br-＞Cl-。
淀粉遇I2变蓝色，可以用来检验I2的存在。
二、硫
1．硫的存在和物理性质
单质硫是淡黄色的晶体，质脆，密度约为水的2倍。它不溶于水，微溶于乙醇，易溶于二硫化碳（CS2）中。硫蒸气急剧冷却会凝聚成粉末，这种现象称为硫华。
2．重要化学性质
Fe + S FeS
2Cu + S Cu2S
S（固）+ O2（气） SO2（气）
三、氮（N2）
1．氮的存在和物理性质
氮气（N2）是一种无色、无臭、无味的气体，比空气稍轻，密度是1.25 g/L。氮气不助燃，微溶于水。在通常状况下，1体积水大约可溶解0.02体积的氮气。氮气在压强为101.325 kPa ，温度为－195.8 ℃时，变成无颜色的液体，－209.86 ℃变成雪状固体。
2．氮气的化学性质
氮气是双原子分子，氮分子中2个氮原子以共价键相互结合，因此，在通常状况下氮气的分子结构很稳定，化学性质不活泼，既不可燃，不助燃，因而也很难跟其他物质发生化学反应。
高温、高压
催化剂
N2 + 3H2 2NH3 + 92.38 kJ/mol
电弧
N2 + O2 2NO
 
 
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