氮和可待续发展分析与教学建议

“硫、氮和可待续发展”分析与教学建议郭裕茂杭州第十四中学一、硫及其含硫化合物学习目标2009高考说明相关要求：（三）2．常见非金属元素（如H、C、N、O、Si、S、Cl等）（1）了解常见非金属元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。（2）了解常见非金属元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。学习目标1．举例说明硫的重要性质。2．举例说明二氧化硫的主要性质和作用。3．体验实验探究硫酸型酸雨的形成过程，说出二氧化硫对空气的污染，知道硫酸型酸雨的形成原因和防治办法，形成良好的环境保护意识。4．知道工业生产硫酸的基本原理。5．说出浓硫酸的特性和硫酸的应用。6．举例说明几种硫酸盐的用途。(发展要求)7．举例说明硫及其化合物之间的转化关系。8．知道火柴头中硫、氯元素的简单检验方法。（增加）知识体系：教学思路：扣住三条主线从组成、类别的角度从结构、化合价、氧化还原反应的角度从联系生活生产实际的角度1．二氧化硫从组成上看二氧化硫为酸性氧化物，具有酸性氧化物的性质；从化合价角度看二氧化硫中的硫呈+4价，既有氧化性又有还原性，以还原性为主；从联系生活实际角度看二氧化硫是生产硫酸的原料，又是造成酸雨,污染环境的主要污染源。同时还具有漂白性这一特性。2．硫酸从组成、类别的角度看为强酸，稀硫酸具有酸的通性。从化合价、氧化还原反应的角度看硫元素呈+6价，浓硫酸具有强氧化性、吸水性、脱水性等特性。从联系生活实际的角度看硫酸在生产中有广泛的应用，常以硫酸的产量来衡量一个国家化学工业发展水平。另外硫酸的沸点高，具有难挥发性。硫酸的工业制法：①三种原料：硫磺（或含硫矿石）、空气、98.3%H2SO4。②三套设备：沸腾炉、接触室、吸收塔。③三个步骤：3．含硫化合物的相互转化硫元素主要有-2、+4、+6等化合价，同时还有-1价，如FeS2。含硫化合物多种多样，它们在一定条件下可以相互转化。通过氧化还原反应可实现含有不同价态硫元素物质之间的转化；通过非氧化还原反应可以实现含有相同价态的不同物质之间的转化。HgSSSO2SO3H2SO4H2SO3Na2SO3BaSO4Na2SO4要求写出有关转化的化学方程式和离子方程式。〈学程评价〉的使用说明本单元编写的主要意图：有学习目标、目标疑难解析、目标考向示例、目标达标检测等栏目。[内涵解析]帮助学生复习整理知识体系和学习思路方法。[错误例析]帮助学生加深理解，解释一些疑难问题。[目标考向示例]和[目标达标检测]与教学同步,主要帮助学生进行自我检测，落实教学目标。[错误例析]帮助学生加深理解，解释一些疑难问题。（1）“二氧化硫通入氯化钡溶液有沉淀产生。”二氧化硫溶于水生成亚硫酸，亚硫酸为二元弱酸，其二级电离产生的亚硫酸根离子浓度很小，不能与氯化钡溶液反应生成亚硫酸钡沉淀。（也可以理解为若亚硫酸和氯化钡发生反应则生成亚硫酸钡的同时生成了盐酸，而亚硫酸钡能被盐酸溶解，所以该反应不能发生。）（2）“SO2通入KMnO4溶液，紫色的酸性KMnO4溶液褪色或变浅。这是SO2的漂白性所起的作用。”KMnO4溶液具有强氧化性,二氧化硫具有较明显的还原性,二氧化硫使KMnO4溶液褪色，是它们之间发生了氧化还原反应。同理，二氧化硫使溴水褪色，也是它们之间发生了氧化还原反应。二氧化硫通入紫色石蕊溶液，溶液变为红色，是由于生成了亚硫酸而呈酸性，说明二氧化硫不能漂白石蕊溶液等。（3）“将火柴头燃烧生成的气体通入足量澄清石灰水中有白色沉淀产生，说明火柴头中含有硫。”火柴头主要由氯酸钾、二氧化锰等氧化剂与易燃物硫等组成，燃烧时，氯酸钾在二氧化锰的催化作用下分解为氧气和氯化钾，同时硫燃烧生成二氧化硫、火柴杆（主要成分是纤维素）燃烧生成二氧化碳，也可能不完全燃烧生成一氧化碳、碳等。所以将火柴头燃烧生成的气体通入足量澄清石灰水中，可能会生成碳酸钙和亚硫酸钙白色沉淀，由此不能说明火柴头中含有硫。[目标考向示例]和[目标达标检测]与教学同步,主要帮助学生进行自我检测，落实教学目标。每项目标1—2个示例，每个课题1个检测题（15个选择题，共20—21个题，※号的为选做题）。检测一二氧化硫的性质和作用检测二硫酸的制备和性质检测三硫和含硫化合物的相互转化检查目标：举例说明硫的重要性质。例一：下列说法不正确的是（）A.硫是一种淡黄色的能溶于水的晶体B.硫的化合物常存在于火山喷出的气体中和矿泉水里C.硫与氧属于同一主族D.硫在空气中的燃烧产物是二氧化硫，在纯氧中的燃烧产物是三氧化硫解题分析：硫是一种淡黄色不溶于水的晶体，直接与氧气反应的产物是SO2，SO2被氧气氧化为SO3必须是在催化剂的条件下进行。参考答案：AD检查目标：举例说明二氧化硫的主要性质和作用。例二：下列物质能与SO2气体起反应，但无沉淀产生的是（）①溴水②Ba(OH)2溶液③石灰水④Na2CO3⑤稀H2SO4⑥Na2SO4⑦Na2SO3A.只有①B.①④⑤C.④⑥⑦D.①④⑦解题分析：本题是SO2化学性质的总结。Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4，此反应无沉淀生成；SO2与Ba(OH)2和Ca(OH)2反应能生成BaSO3、CaSO3沉淀；SO2溶于水生成H2SO3，与Na2CO3反应放出CO2，但无沉淀生成；与⑤⑥不反应；与⑦Na2SO3生成酸式盐SO2+H2O+Na2SO3=2NaHSO3但不是沉淀，故答案选D。参考答案：D检查目标：知道工业生产硫酸的基本原理。例四：接触法制硫酸的主要原料是，其制备工艺包含三个步骤，请写出各步反应的化学方程式和主要设备的名称。（1）、，（2）、，（3）、。解题分析：接触法制硫酸的三个步骤是：（1）硫磺（或含硫矿石，如二硫化亚铁FeS2）在沸腾炉中与氧气反应生成三氧化硫；（2）二氧化硫在催化剂作用下与氧气反应生成三氧化硫；（3）三氧化硫与水反应生成硫酸，为防止形成酸雾，提高三氧化硫的吸收效率，常用浓硫酸在吸收塔内吸收三氧化硫。参考答案：检查目标：知道火柴头中硫、氯元素的简单检验方法。例九：某同学欲检验火柴燃烧后的气体中是否含有CO2，他应采用下列方法中的（）A、通入澄清的石灰水B、先通入足量NaHCO3溶液，再通入澄清石灰水C、通入品红溶液D、先通入足量溴水，再通入澄清石灰水解题分析：由于二氧化硫与石灰水作用，也生成难溶于水的亚硫酸钙白色沉淀。因此，检验火柴燃烧后的气体中是否含有CO2，首先需要将二氧化硫除去，A项错误。B项中，二氧化硫通入足量NaHCO3溶液，会反应生成二氧化碳，干扰二氧化碳的检验，所以也错误。由于二氧化硫具有较强的还原性，所以可用酸性高锰酸钾溶液或溴水除去，所以D项正确。参考答案：D例十：为检验火柴头中的氯元素，可将3-4根火柴头摘下，浸泡在水中，然后取少量溶液于试管中，滴加（）A、硝酸银溶液B、硝酸银溶液和稀硝酸C、硝酸银溶液、稀硝酸和NaNO2溶液D、高锰酸钾溶液解题分析：由于火柴头中的含氯物质是氯酸钾，具有强氧化性，可利用具有还原性的亚硝酸钠将其还原为Cl—，然后与Ag+作用生成AgCl白色沉淀，说明含有氯元素。ClO3-+3NO2-+Ag+=AgCl↓+3NO3-参考答案：C二、氮及其含氮化合物教学目标1．举例说明氮的氧化物的性质。2．说出氨、氨盐的性质和用途。3．说出硝酸的性质和用途。4．知道含氮化合物对社会生产的积极作用和对环境的污染。5．体验实验探究含氮化合物性质的过程。6．知道氨的合成对氮肥生产的促进作用，知道氮肥的性质、认识科学使用氮肥的意义。7．形成氮及其化合物相互转化的知识网络。(发展要求)8．知道工业上制备硝酸的主要设备和流程。(发展要求)9．学会简单的氧化还原反应方程式的配平。（增加）10．知道亚硝酸钠和食盐的鉴别方法。（增加）知识体系:教学思路：扣住三条主线从组成、类别的角度从结构、化合价、氧化还原反应的角度从联系生活生产实际的角度一、一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）从组成、类别的角度看NO为不盐氧化物,NO2也不是酸性氧化物。从结构、化合价、氧化还原反应的角度看NO、NO2中氮分别为+2、+4价，既有氧化性又有还原性，NO还原性为主，NO2氧化性为主。从联系生活实际的角度看NO、NO2是生产硝酸的原料，又是造成环境污染的主要污染源（①酸雨②光化学污染③对臭氧层的破坏）。另外要注意，二氧化氮易发生双分子聚合生成四氧化二氮，2NO2N2O4，通常情况下，N2O4为无色气体。二、氮肥的生产和使用1．氨、氨水的性质从组成上看NH3为极易溶于水，水溶液呈碱性的氢化物，氨可以与酸反应生成铵盐。从结构、化合价角度看NH3分子中氮呈—3价，具有还原性，能被氧化剂氧化，如氧气、氯气、氧化铜等。从联系生产实际看氨水可做化肥，制冷剂等，由于氨水易挥发，常将其转化为固态铵盐做化肥。也可总结为三性：溶解性、碱性、还原性。２．铵盐：“三解”（1）易溶解：均为易溶于水的白色晶体。（2）受热易分解：晶体受热易分解。（3）易碱解：和碱在加热的条件下，发生复分解反应，产生NH3。三、硝酸的性质从组成上看硝酸为强酸，具有酸的通性；从氧化还原角度看，硝酸分子中氮呈+5价，具有强氧化性，与金属反应一般不生成氢气。从联系实际看硝酸是一种重要的化工原料，常用来制氮肥、染料、塑料、炸药、硝酸盐等。另外硝酸不稳定，见光或受热易分解。也可总结为不稳定性、酸性、强氧化性等三性。〈学程评价〉的使用说明[内涵解析]帮助学生复习整理知识体系和学习思路方法。[错误例析]帮助学生加深理解，解释一些疑难问题。[目标考向示例]和[目标达标检测]与教学同步，主要帮助学生进行自我检测，落实教学目标。[错误例析]帮助学生加深理解，解释一些疑难问题。（1）“NO2与水反应能生成HNO3，所以二氧化氮属于酸性氧化物。”酸性氧化物与水发生化合反应生成相应的酸、与碱反应生成盐和水、与碱性氧化物反应生成盐，在这些反应中各元素的化合价均没有改变，属非氧化还原反应。二氧化氮与水反应不仅生成了硝酸，同时还生成了NO，3NO2+H2O=2HNO3+NO，属于氧化还原反应，所以二氧化氮不属于酸性氧化物。（2）“在通常情况下，将VmLNO和VmLO2混合，充分反应后，恢复到原温度和压强，气体体积变为1.5VmL。”由反应方程式2NO+O2=2NO2可知，将VmLNO和VmLO2混合，充分反应后，生成VmLNO2，过量0.5VmLO2，但二氧化氮会发生双分子聚合反应生成四氧化二氮，2NO2N2O4，从而使气体的总体积减小。即恢复到原温度和压强，气体体积小于1.5VmL。（3）“将铁投入稀硝酸中，发生置换反应生成硝酸亚铁和氢气。”由于硝酸溶液中，NO3—离子氧化性比H+氧化性强，所以硝酸与金属反应时，是NO3－离子得到电子被还原，一般不生成氢气。将铁投入稀硝酸中，首先反应生成硝酸铁和NO，若铁过量，硝酸铁又与铁反应生成硝酸亚铁，Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O，2Fe(NO3)3+Fe=3Fe(NO3)2。（4）“由于硝酸具有强氧化性，NO3—和Fe2+在溶液中均不能大量共存。”NO3—离子表现氧化性的条件是加热或酸性溶液中。NO3—离子的氧化性强弱与溶液中c(H+)浓度的大小有关，一般情况下，溶液中c(H+)浓度越大，NO3—离子的氧化性越强，当溶液的酸性较强时，NO3—和Fe2+因发生氧化还原反应而不能大量共存；当溶液的酸性很弱时。NO3—和Fe2+在溶液中能大量共存。（5）“由于亚硝酸钠溶液与氯化钠溶液分别与硝酸银溶液作用，均产生白色沉淀，故不能用硝酸银溶液和稀硝酸区别亚硝酸钠与氯化钠。”亚硝酸钠溶液与硝酸银溶液作用生成亚硝酸银白色沉淀，但生成的亚硝酸银白色沉淀溶于稀硝酸，Ag＋＋NO2－＝AgNO2↓，2AgNO2+2HNO3＝2AgNO3+NO↑＋NO2↑＋H2O而氯化银不溶于稀硝酸，故可用硝酸银溶液和稀硝酸区别亚硝酸钠和氯化钠。[目标考向示例]和[目标达标检测]与教学同步，帮助学生进行自我检测，落实教学目标。每个课题1个检测题，增加了氧化还原反应方程式的配平。检测一生产生活中的含氮化合物检测二氮肥的生产和使用检测三硝酸的性质检测四氧化还原反应方程式的配平检查目