氮和磷(第一課時)
[教學(xué)目標(biāo) ]
1.目標(biāo)
(1)掌握氮族元素性質(zhì)的相似性、遞變性。
(2)掌握N2的分子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、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，了解氮的固定的重要意義。
2.和方法目標(biāo)
(1)通過“位、構(gòu)、性”三者關(guān)系，掌握利用元素周期表元素化合物性質(zhì)的方法。
(2)通過N2結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途等的學(xué)習(xí)，了解利用“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途”等線索學(xué)習(xí)元素化合物性質(zhì)的方法，提高分析和解決有關(guān)問題的能力。
[教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)]氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)。氮族元素性質(zhì)遞變規(guī)律。
[教學(xué)過程 ]
[引入]投影(或掛出)元素周期表的輪廓圖，讓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)元素周期律讓通過論分析氮族元素在結(jié)構(gòu)、性質(zhì)上的相似性和遞變性。
[引導(dǎo)]氮族元素的相似性：
[學(xué)生總結(jié)]最外電子層上均有5個電子，由此推測獲得3個電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，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(yīng)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(qiáng)
HNO3 H3PO4 H3AsO4 H3SbO4 H3BiO4
酸性逐漸減弱 堿性逐漸弱增強(qiáng)
NH3 PH3 AsH3
穩(wěn)定性減弱、還原性增強(qiáng)
[教師引導(dǎo)]氮族元素的一些特殊性：
[學(xué)生總結(jié)]+5價氮的化合物(如硝酸等)有較強(qiáng)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(dǎo)]氮族元素單質(zhì)的物理性質(zhì)有哪些遞變規(guī)律?
[師生共同總結(jié)后投影]課本中表1-1。
[引入第一節(jié)]
第一節(jié) 氮和磷
氮?dú)?br>
布置學(xué)生閱讀教材第2-3頁的內(nèi)容，進(jìn)行歸納總結(jié)。
[邊提問邊總結(jié)]
(一)氮的存在
游離態(tài)：大氣中N2的體積比為78%、質(zhì)量比為75%。
化合態(tài)：無機(jī)物中(如硝酸鉀等)，有機(jī)物中(如蛋白質(zhì)、核酸等)。
[引導(dǎo)]請學(xué)生觀察周圍空氣并通過聯(lián)想分析氮?dú)獾奈锢硇再|(zhì)。
[學(xué)生總結(jié)]
(二)氮?dú)獾奈锢硇再|(zhì)
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(xué)生進(jìn)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(shí)驗室制N2時應(yīng)該用什么方法來收集?
(三)氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)
[引導(dǎo)]結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，先研究N2的結(jié)構(gòu)。
1.N2的結(jié)構(gòu)
電子式： SPACE PREFIX =O />;結(jié)構(gòu)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(zhì)很不活潑。
2.氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)
(1)與氫氣反應(yīng)
(2)跟鎂反應(yīng)：3Mg+N2 Mg3N2
(3)與氧氣反應(yīng)：N2+O2 2NO
引導(dǎo)學(xué)生從氧化還原反應(yīng)角度分析上述三個反應(yīng)。進(jìn)而得出“氮?dú)饧饶鼙憩F(xiàn)氧化性，也能表現(xiàn)還原性”的結(jié)論。
[引導(dǎo)]中國有句農(nóng)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(nèi)容，再來理解這句農(nóng)諺。
[學(xué)生總結(jié)]
[補(bǔ)充演示實(shí)驗]教師事先在一燒瓶內(nèi)充滿一氧化氮?dú)怏w，讓學(xué)生觀察一氧化氮的顏色等。打開瓶塞，讓學(xué)生觀察變化。
[學(xué)生觀察結(jié)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(zhuǎn)化為二氧化氮。
[教師引導(dǎo)]請用雙線橋法標(biāo)出以上三個反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。
[學(xué)生活動]完成以上作業(yè) ，教師根據(jù)學(xué)生作業(yè) 情況加以說明。
(四)氮?dú)獾挠猛?br>
1.合成氨、制氮肥、制硝酸。
2.用作保護(hù)氣：焊接金屬、充填燈泡、保存糧食和水果。
[教師引導(dǎo)]請學(xué)生分析以上用途中利用氮?dú)饽姆矫娴男再|(zhì)。
(五)氮的固定
將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)變?yōu)榈幕衔锏倪^程叫做氮的固定。
途徑：自然固氮(雷雨固氮、固氮);人工固氮：合成氨工業(yè)。
教師向?qū)W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(xué)生獻(xiàn)身科學(xué)研究為人類作出貢獻(xiàn)。
[小結(jié)]
結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和具體反應(yīng)之間的聯(lián)系：
非金屬元素及其化合物間的轉(zhuǎn)化關(guān)系：
[隨堂練習(xí)]
1.不屬于氮的固定的變化是( )
(A)根瘤菌把氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氨 (B)氮?dú)夂蜌錃庠谶m宜條件下合成氨
(C)氮?dú)夂脱鯕庠诜烹姉l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(jìn)行反應(yīng)會生成污染大氣的NO(N2+O2 2NO+Q)，據(jù)此，有人認(rèn)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(shí)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(qiáng)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(shí)驗室里從空氣中制取氮?dú)獾氖? )
(A)把空氣液化, 然后分離出氮?dú)?br>
(B)把空氣緩緩?fù)ㄟ^加熱了的銅網(wǎng)
(C)把空氣緩緩?fù)ㄟ^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(shí)不能說明M的非金屬性比R強(qiáng)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(yīng)的水化物酸性最強(qiáng)
(B)單質(zhì)與冷水反應(yīng)最劇烈
(C)單質(zhì)固態(tài)時為分子晶體，熔沸點(diǎn)較低
(D)在氧化物：OF6、P2O5、Fe2O3中，OF6最穩(wěn)定
答案：BC。
6.在標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)溶液的物質(zhì)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。
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(yīng)是石灰石分解;第二步是使第一步反應(yīng)產(chǎn)物和焦炭反應(yīng)，在電爐中的高溫下制得第三步反應(yīng)起始物;第三步反應(yīng)中另一反應(yīng)物是空氣，該反應(yīng)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(yīng)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(yīng)的化學(xué)方程式;
(2)試簡評該固氮方法。
答案：(1)CaCO3 CaO+CO2↑; CaO+3C CaC2+CO↑;CaC2+N2 CaCN2+C ; CaCN2+3H2O(g)=CaCO3+2NH3↑。
(2)這種方法，需要消耗大量電能，原料眾多，設(shè)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+D E+H2O， E+O2 D，
C+D B+F， B+O2 C。
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(xué)式：A_________、B_________、C_________、D_________。
(2)寫出C+D B+F所表示的反應(yīng)方程式_____________________________。
(3)寫出D使石灰水變渾濁的反應(yīng)方程式_______________________________。
答案：
(1)H2S、NO、NO2、SO2。
(2)NO2+SO2=NO+SO3。
(3)SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O。
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相關(guān)閱讀：高中化學(xué)方程式 置換反應(yīng)方程式