高中化学必修1非金属及其化合物（2.2）教学设计

高中化学必修 1 非金属及其化合物（2.2）教学设计 授课人：董 xx ①掌握氧族元素的原子结构和性质递变规律。 教学目标： ②掌握臭氧、过氧化氢、硫的氢化物和氧化物的性质。 ③掌握硫酸的性质及硫酸根离子的检验方法。 教学重点： 硫酸的性质及硫酸根离子的检验方法 教学难点： 硫酸的性质及硫酸根离子的检验方法 教学方法： 加强学法指导，讲练结合，及时归纳总结 教学过程： 第二课时 三、硫酸及硫酸盐 1、硫酸的性质和用途 ①硫酸的物理性质：纯硫酸是无色油状液体，98.3％的硫酸为无色透明的粘稠 液体，沸点 338℃；密度 1.84g／cm3，可以任意比溶于水，并放出大量的热。 ②硫酸的化学性质 硫酸是一种难挥发的二元强酸，硫酸具有酸的通性，可以与活泼金属、碱、 碱性氧化物、某些盐发生反应，表现出酸性。 Ⅰ、难挥发性：(制挥发性酸) H2SO4(浓)+NaCl==NaHSO4+HCl H2SO4 (浓)+2NaCl ==Na2SO4+2HCl Ⅱ、强酸性：(制磷酸) Ca3(PO4)2+3H2SO4(浓)==3CaSO4+2H3PO4 Ⅲ、浓硫酸的特性： a．吸水性：是指浓硫酸直接吸收水分子的性质(包括物质中的湿存水、结晶 水)。浓硫酸具有吸水性，是由于它能跟水结合生成不同组成的水合物，同时放 出热。硫酸的水合物有 H2SO4·H 2O、H2SO4·2H 2O、H2SO4·4H 2O 等，当降低硫酸溶 液的温度时，这些水合物便以晶体形式析出。稀释浓硫酸时会放出大量的热，正 是由于硫酸跟水结合形成水合物时放出的热量多于它的分子扩散时所吸收的热 量之故。 b．脱水性：指浓硫酸将有机物中氢氧原子数按水的组成脱去的性质。 浓硫酸能使蔗糖、淀粉、纤维素等物质失水碳化，并不是因为浓硫酸吸取了 有机物内部所含有的水分(结晶水)，而是把组成有机物成分里的氢、氧元素的原 子按 2∶1 的比率(水的组成比)从有机物里夺取出来，形成硫酸的水合物，同时 剩下有机物组成中的碳。对浓硫酸来说，它起了脱水作用，对有机物来说，则发 生了碳化现象。c．强氧化性：冷浓硫酸遇 Fe、Al 发生钝化，热的浓硫酸氧化性很强，可将 许多金属、非金属及一些还原性化合物氧化，自身被还原成二氧化硫。 Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。 ③硫酸的用途 化肥、电镀、精炼石油、炸药、农药等，还可作催化剂，干燥剂。 【思考题】 ①氢气和二氧化硫都有还原性，为什么可以用氧化性很强的浓硫酸作干燥剂 而不被氧化? 氢气虽有还原性，但要跟氧化剂发生氧化还原反应，必须在高温下，先吸收 较大的能量分裂成原子才能进行。所以，在常温下氢气不能被浓硫酸氧化。在氧 化还原反应中，任何还原剂都不能把高价态的相同元素还原成跟还原剂中该元素 相同的低价态；同样，任何氧化剂也不能把低价态的相同元素氧化成跟氧化剂中 该元素相同的高。 ②氧化性酸和酸的氧化性区别。 氧化性酸和酸的氧化性是两个不同的概念。酸的氧化性是指酸的水溶液电离 出 H+呈现的氧化，是 H+得到电子的性质。氧化性酸应具有显著的氧化性一般是 指含氧酸根中处于正价态的非金属原子得到电子的性。常见的氧化性酸有浓 H2SO4、HNO3 和 HClO 等。 2、硫酸根离子的检验 (1)原理：利用 Ba2++SO42-==BaSO4(白色)，BaSO4 不溶于盐酸、硝酸的特性。 (2)试剂：利用可溶性的钡盐(或 Ba(OH)2)和稀盐酸或稀硝酸 （3）方法：先用盐酸酸化，若无沉淀生成加入 BaCl 2 (或 Ba(OH)2)溶液，观 察是否有沉淀生成。若没有 Ag+、SO32-干扰也可以先加检验试剂，后对沉淀酸化。 检验的关键：既要注意试剂的选择，又要注意操作顺序的优化，方能排除干 扰离子的误导，全面考虑，综合分析，正确推导。 （4）检验 SO42-可能干扰的离子有：Ag+、SO32- ①Ag+干扰：用 BaCl2 溶液或盐酸酸化时防止 Ag+干扰，因为 Ag++C1-=AgCl. ②SO32-干扰：用 Ba(NO3)2 溶液或硝酸酸化时，SO32-干扰，SO32-易被氧化为 SO42- (5)检验的误区： ①只加可溶性钡盐，不酸化。误将 CO32-、PO43-、SO32-、Ag+等干扰离子判成 SO42-，此时上述离子同样会产生 BaCO3、Ba3(PO4)2、BaSO3、AgCl 的白色沉淀。 ②误将 Ag+、Pb2+判成 SO42-。如向待测液中滴加 BaCl2 溶液，再加盐酸有白色 沉淀便断定含 SO42-。其错误是 Ag+、Pb2+也会有同样现象。 ③误将 SO32-、判成 SO42-。如向待测液中滴加用盐酸酸化的 Ba(NO3)2 溶液生成 白色沉淀，便误以为有 SO32-。该错误是未注意 NO3-具有强氧化性，在酸性环境 中发生反应使 SO32-氧化成 SO42-。如向待测液中滴加用硝酸酸化的 BaCl2 溶液产生 白色沉淀便错误认定一定含 SO42-，也同样是落入陷阱中。 【探究题】三位学生设计了下述三个方案，并都认为：如果观察到的现象和 自己设计的方案一致，即可确定试液中有 SO。 方案甲：试液白色沉淀沉淀不溶解 方案乙：试液无沉淀白色沉淀 方法丙：试液无沉淀白色沉淀 试评价上述各方案是否严密，并分别说明理由。答案：方案甲：不严密，因为含有 Ag＋而不含 SO 的无色透明溶液，也会出 现此方案的现象； 方案乙：严密，因为只有含有 SO 的无色透明溶液才会出现此方案的现象； 方案丙：不严密，因为含有 SO 而不含 SO 的无色透明溶液，也会出现此方 案的现象。 3、硫酸盐 Na2SO4·10H 2O FeSO4·7H 2O (NH4)2Fe(SO4)2 CuSO4·5H 2O CaSO4·2H 2O KAl(SO4)2·12H 2O 题组一　硫酸性质的探究实验 1．(2010·北京理综，9)用下图所示实验装置(夹持仪器已略去)探究铜丝与过 量浓硫酸的反应。下列实验不合理的是 (　　) A．上下移动①中铜丝可控制 SO2 的量 B．②中选用品红溶液验证 SO2 的生成 C．③中选用 NaOH 溶液吸收多余的 SO2 D．为确认 CuSO4 生成，向①加水，观察颜色 答案　D 解析　移动铜丝，可控制铜丝与浓硫酸的接触，即控制 SO2 的生成量，故 A 合理；SO2 能使品红溶液褪色，故 B 合理；SO2 有毒，且属于酸性氧化物，故 C 合理；浓硫酸过量，试管中剩余浓硫酸，应将反应后的混合液慢慢加入到大量水 中，否则易出现液体喷出试管而发生危险，故 D 不合理。 2．某兴趣小组在实验室用铜和硫酸为原料，采用多种方法制取硫酸铜，制 备方法如下： 方法一 (1)甲同学取 6.4 g 铜片和 10 mL 18 mol·L －1 浓硫酸，放在试管中共热时发 现，铜与热的浓硫酸反应后并没有得到预期的蓝色溶液，而是在试管底部看到灰 白色沉淀。甲同学为了验证其中灰白色沉淀的主要成分，设计下列实验： 实验步骤：倾倒掉上层液体后，向所得灰白色的固体中加入适量蒸馏水， 边加边搅拌。 实验现象：_________________________________。 实验结论：所得灰白色固体的化学式为__________。 (2)乙还观察到加热过程中，试管内壁上部析出少量淡黄色固体物质，持续 加热，淡 黄色固体物质又慢慢地溶于浓硫酸而消失。淡黄色固体消失的原因是(用化 学方程式回答)____________________________。 直到最后反应完毕，发现试管中还有铜片剩余，乙根据自己所学的化学知 识，认为试管中还有硫酸剩余。他这样认为的理由是______________________。 方法二 (3)丙同学认为甲设计的实验方案不好，他自己设计的思路是 2Cu＋O22CuO， CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O。 对比甲的方案，你认为丙同学的优点是①_______________________； ②________________________。 方法三(4)丁同学取一铜片和稀硫酸放在试管中，再向其中滴入双氧水发现溶液逐 渐呈蓝色，写出反应的化学方程式________________________________。 答案：(1)灰白色物质溶解，溶液变为蓝色　CuSO4 (2)S＋2H2SO4(浓)3SO2↑＋2H2O 随着反应的进行，浓硫酸的浓度逐渐变小，由浓变稀，稀硫酸不能与铜发 生反应 (3)①产生等量的硫酸铜，消耗的硫酸更少　②不产生污染物 SO2 (4)H2SO4＋Cu＋H2O2===CuSO4＋2H2O 题组二　SO 的检验 3．用下面的方案进行某些离子的检验，其中方案设计最严密的是 (　　) A．检验试液中的 SO：试液无沉淀白色沉淀 B．检验试液中的 SO：试液无沉淀白色沉淀 C．检验试液中的 I－：试液深黄色溶液深黄色溶液 D．检验试液中的 CO：试液白色沉淀沉淀溶解 答案：B 解析：A 选项中先加入稀硝酸，如果溶液中没有 SO，而存在 SO，硝酸可 能将 SO 氧化成 SO，最终也会出现白色沉淀，A 选项错误；B 选项中先加入足 量稀盐酸，可以排除 SO、Ag＋等离子的干扰，然后加入 BaCl2 溶液产生白色沉淀， 说明原溶液中存在 SO，B 选项正确；如果溶液中存在 I－，I－具有还原性，被过 氧化氢氧化为碘单质，碘单质遇淀粉溶液显蓝色，但是 C 选项中最终溶液没有 变蓝色，故 C 选项错误；D 选项中如果存在 SO，也会出现相同的实验现象，故 D 选项错误。 4．对某酸性溶液(可能含有 Br－、SO、H2SO3、NH)分别进行如下实验： ①加热时放出的气体可以使品红溶液褪色； ②加碱调至碱性后，加热时放出的气体可以使润湿的红色石蕊试纸变蓝； ③加入氯水时，溶液略显黄色，再加入 BaCl2 溶液，产生的白色沉淀不溶于 稀硝酸。 对于下列物质不能确认其在原溶液中是否存在的是 (　　) A．Br－ B．SO C．H2SO3 D．NH 答案　B 解析：①加热时放出的气体可以使品红溶液褪色，则溶液中一定含有 H2SO3，因 H2SO3 不稳定，分解产生的 SO2 可使品红溶液褪色。②加碱加热后，产 生使润湿的红色石蕊试纸变蓝的气体，即有 NH3 产生，说明溶液中一定含有 NH。③加入氯水时溶液显黄色，说明原溶液中含有 Br－，再加 BaCl2 有白色不溶 于 HNO3 的沉淀生成，说明此时溶液中含 SO，但可能是原溶液含有的，也可能 是氯水氧化 H2SO3 产生的，故不能确定的为 SO。 四、硫酸的工业制法及环境保护 （1）硫酸的工业制备原理——接触法 ①三原料：黄铁矿(FeS2)，空气，98.3％浓硫酸 ②三阶段： 煅烧硫铁矿：4 FeS2+11O2==2Fe2O3+8SO2 (沸腾炉中进行) 二氧化硫的催化氧化：2SO2+O2==2SO3(接触室中进行) 三氧化硫的吸收：SO3+H2O=H2SO4(吸收塔中进行) （2）化工生产的计算—多步反应计算①多步反应计算题的解题技巧 多步反应指某一种初始原料经若干步反应后才得到最终产物。多步反应的计算 题一般解法可以根据各步反应方程式从后往前推，一步一步去计算，但这种解法 既繁琐又容易出错。多步反应的计算题不必按反应步骤一一进行，只需把各步反 应方程式逐一列出，然后根据最初反应物和最终生成物之间物质量的关系，建立 最初和最终物质量的关系，一步计算。通常有以下两种方法： (1)关系式法：先写出多步反应的化学方程式(要配平)，然后找出反应物和生成 物之间物质的量(或质量)之比，列出关系式，即可一步计算。 (2)元素守恒法：原料中某一关键元素理论上若全部转入产物中，则该元素的 实际量(不是质量分数)在两种物质中应相等。 ②如何处理多步反应过程中原料的损失 因为每种化合物都有固定的组成，因此，在一定量的化合物中各元素的量是一 定的。反应中化合物若有损失，则各元素都有损失，即化合物的损失率(或利用 率)等于所含元素的损失率(或利用率)。 化工生产计算多采用关系式法，例如 H2SO4 的工业产中，原料和产品的关系 为：FeS2—2H2SO4，同时要理好纯度、转化率、产率、原料利用率的意义。 （3）环境保护 ①环境：大气、土地、水、矿产、森林、生物及风景游览区、自然保护区、 生活居住区等构成了人类生存的环境。 ②环境自净：是指人类的活动不断向环境排人污染物质，而大气、水、土壤 的扩散，稀释、氧化还原、生物降解等作用，使污染物质浓度自然降低的现象。 ③环境污染：是指排放的污染物质超过了环境的自净能力，环境的质量就会 发生不良的变化，危害人类的健康和生存。 环境污染主要包括大气污染、水污 染、土壤污染、食品污染等，还包括固体废弃物、放射性、噪声、光等污染。 ④主要污染物：颗粒物、硫的化合物、氨的化合物、碳的氧化物、碳氢化台 物、卤化合物、放射性物质等，城市污水、工业废水、生活垃圾及工矿企业固体 废弃物、化肥、农药、大气沉辟物'牲畜的捧、土壤污染物残体等。 ⑤大气污染防治主要措施：控制和减少污染物的排放，如工厂尾气在排放前 的回收处理、城市机动车的排气限制等；调整能源结构、合理规划工业发展和城 市建设布局，运用各种防治污染的技术、制订大气标准、加强大气质量监测、充 分利用环境自净能力。 ⑥全球三大环境问题 A、酸雨：酸雨中的酸度主要是硫酸和硝酸造成。我国的酸雨主要是硫酸雨。 一般认为：“酸雨”是由于大量含硫燃料的燃烧 SO2 等酸性气体进入大气后造成局 部地区大气中的集中大量 SO2，在水凝结过程中溶解于水形成 H2SO4，然后经空 气中矿物颗粒等污染物的催化作用，氧化成 H2SO4 随雨水降下形成酸雨危害很大， 能直接破坏森林、草原和农作物，酸性增强，使湖泊酸化，还会加速建筑物、桥 梁、工业设腐蚀。 B、臭氧层破坏：破坏臭氧层的物质有制冷剂氟利昂等。如 CF2Cl2 的破坏机 理为： CF2Cl2+hv—Cl+CF2Cl O3+Cl—ClO+O2 O+ClO—Cl+O2 总反应为：O+O3 == O2+O2 大气中臭氧层的破坏或损害，将使到达地面的紫外线辐射大量增加，损害动 植物的基本结构，降低农作物的产量，危害海洋生命，使气候和生态环境发生变 异。强烈的紫外线辐射还能降低人体的免疫机能，诱发皮肤癌、白内障等疾病。C、温室效应：CO2、CH4 等气体虽不影响太阳对地球表面的辐射，但能阻碍 由地面反射回高空的红外辐射，这就像给地球罩上一层保温膜，使地球表面的气 温增加，产生“温室效应”。 温室效应会给人类生括带来很大影响。可能导致地球两极冰川融化，使海平 面升高，淹没世界上许多城市。此外，地球表面气温升高，各地降水和干湿状况 也会发生变化，导致土地沙漠化。在温室效应和臭氧层消耗的共同影响下，还会 造成气候的反常，如厄尔尼诺现象等，导致动物反常迁移，植物反常生长，甚至 动植物种类的消失等。 其它环境问题： a、光化学烟雾：大气中的烃类物质和氮氧化物（来源于汽车尾气）在阳光 辐射下发生光化学反应，产生的毒性更强的污染物。 b、赤潮：废水排放，导致水体富营养化，造成水中藻类物质大量繁殖，鱼 类大量死亡的污染。 c、食品污染：苏丹红事件、二噁英事件、三聚氰胺事件 ⑦化学中的环保知识 a、工业三废：废水、废气、废渣。 b、粉尘：指煤、矿石等固体物料在运输、筛选、粉碎、卸料等机械处理过 程中产生的或是由风扬起的灰尘等。 c、氰化物：CN-有剧毒(电镀液中常含有)，含 CN-的污水、废气会严重污染 环境。 d、汞：剧毒。若不慎洒出，可在汞珠上撒上硫粉(Hg+S==HgS)。排除室内 汞蒸气，排风机应装在墙的下部。 高考考点透析 一、考纲要求 　　（1）了解这些元素的单质及某些氧化物、氢化物的性质。 　　（2）以 Na2O2 为例，了解过氧化物的性质。 　　（3）掌握硫酸、硝酸的化学性质。 　　（4）以硫酸为例，了解化工生产中化学反应原理的确定。初步了解原料与 能源的合理利用、“三废处理”与环境保护以及生产过程中的综合经济效益问题。 　　（5）了解常见盐类的性质和用途。 　　（6）初步了解常见化肥的基本性质。 　　（7）了解硫、氮、碳的氧化物对大气的污染及其防治。 　　（8）初步了解氟氯烃、含磷洗涤剂及粉尘对环境及人类健康的影响。 　　（9）初步了解生活用水的净化及污水处理的基本原理。 二、考点透析 硫是一种重要的非金属元素，硫及其化合物间的转化关系复杂，与其他各 族元素以及氧化还原反应等理论知识联系密切，利用这一交叉点编制一定难度的 试题。来考查学生能力是本章的重要热点。 氧族元素是重要的非金属元素族，而且硫及其化合物硫酸在国民经济建设中有 着重要的作用，例如在印染、制药、有机等工业方面是重要的原料。因此本章内 容是近几年来高考命题的热点。考查的内容主要有：①硫及其化合物的相互转化 关系；②H2S 的还原性，浓 H2S04。的强氧化性，SO2 既有氧化性又有还原性；③ SO32-、SO42-的检验与鉴别④以本部分知识为载体的化学计算和化学实验⑤环境保 护，消除硫的氧化物污染的综合应用。环境保护、治理污染是全人类共同关注的问题之一。该知识点仍是命题的 热点，命题重在考查常见的污染物的产生及其对环境产生的危害，注重选取现代 工业生产或日常生活中的环境污染的典型事例，编制新情境题目。进行学科间渗 透，综合分析应用能力的考查，提高学生的环境保护意识。 展望今后高考化学试题，仍是以本考点中氧化还原反应为知识内容，以化 工生产或环境保护为知识背景综合考查物质的性质以及与此相关的理论、实验 和计算。 〖教后记〗