高一化学第六章氧族元素环境保护第一节氧族元素(第二课时)

★第二课时［引言］氧族元素中氧为首领，其单质O2是环绕在地球表面大气对流层中的一种与生物生命息息相关的重要气体，它还能在社会各行各业(工、农、科技、国防、医疗等)中，显示其非凡的身手。氧气有何过人之处呢?因为它是一种来自于空气、无公害的强氧化剂。它还有一位功不可没的同根兄弟——“O3”，号称生命的卫士。化学上，将它们称为同素异形体，请看相关内容。［板书］二、臭氧［承转］化学上为何将O3、O2称为同素异形体，其含义是什么?在弄清这个问题之前，我们先比一比两兄弟。［引导］O3与O2，均由氧元素组成，在分子组成上只不过仅是一个O原子之差，但两兄弟的“脾气”和“外貌”却大相径庭。［板书］O3与O2物理性质的对比［学生阅读］课本“二、臭氧·物理性质”并与O2对比。［投影］O3与O2物理性质的对比O3O2色、嗅、态通常为一有特殊臭味的淡蓝色气体，液态O3呈深蓝色，固态O3为紫黑色通常为一无色无气味的气体液态O2呈淡蓝色，固态O2呈雪花状，淡蓝色溶解度(水中)大小熔点－251℃－218℃沸点－112.4℃－183℃［讲述］由表可知，O3与O2物理性质差别甚大，像它们这样由同一种元素组成的两种不同单质，称为同素异形体。［板书］同素异形体：由同一种元素形成的性质不同的单质，叫做这种元素的同素异形体。如O3、O2就是氧元素的同素异形体，我们说O3、O2互为同素异形体关系。［提问］我们还学过其他元素的同素异形体吗?［回答］金刚石和石墨为碳的同素异形体，红磷和白磷互为同素异形体。［思考］你认为理解同素异形体概念应把握哪些关键之处?［回答］“同一种元素”的“不同单质”［评价］完全正确。［思考1］钠原子(Na)和钠离子(Na＋）都是由同一种元素——钠元素形成的，它们是同素异形体吗?为什么?［回答］不是，因为Na原子和Na＋是同一元素的不同粒子，不属单质。［思考2］Fe2O3和Fe3O4的组成元素完全相同，它们是同素异形体吗?为什么?［回答］不是，因为它们是由完全相同的两种元素组成的化合物．．．。［思考3］11H与21H互为什么关系?［回答］互为同位素。［讨论］同素异形体和同位素有何区别?［投影］同素异形体和同位素的区别同素异形体同位素定义同一种元素的不同单质互称同素异形体同一元素的不同核素(或不同原子)互称同位素。研究对象单质核素或原子举例O2和O3，石墨和金刚石11H、21H、31H；3517Cl和1737Cl［思考］为什么O3和O2的物理性质差别这么大?［讲解］是由于分子组成及原子的结合方式不同，导致分子结构不同所造成的。［转引］O3、O2物理性质差别很大，那么，它们的化学性质如何呢?［板书］2.臭氧的化学性质［学生阅读］有关臭氧的化学性质的内容并与O2对比。［提问］O3与O2相比，有无共性?有何差别?［回答］二者都具氧化性，而且O3比O2有着更强的氧化性；另O3不稳定，能分解。［小结并板书］(1)极强氧化性(2)不稳定性：2O3====3O2［思考］上述反应是否为氧化还原反应?为什么?［回答］否，因无元素化合价的变化。［讲述］O3具有极强的氧化性，如不活泼金属Ag、Hg等在空气或氧气中不易被氧化，而在常温下却能被臭氧氧化，再如酒精、棉絮等易燃物，常温下遇较多的O3会立即着火，从而引起不可想象的火灾，不过天公作美，地面附近大气层中O3含量极微，仅占0.001ppm。臭氧相对于O2不稳定，常温下能缓慢分解，若加热或高温或有MNO2作催化剂时可迅速分解，而且O3生成O2的反应为一放热反应，这也说明O3比O2更为活泼。［提问］造成O3与O2化学性质差别的原因是什么?［回答］源于它们的分子组成、分子结构不同。［过渡］大家熟知，O2的用途极为广泛，O3同样功不可没，其重要用途有哪些?［学生阅读］O3用途的相关内容［板书］3.臭氧的用途脱色剂、消毒剂［思考］O3用于脱色、消毒，基于其什么性质?［回答］强氧化性［讲述］空气中微量O3(1ppm以内)对人体健康有益，因为它能杀菌消毒，刺激中枢神经，加速血液循环，令人产生爽快振奋之感。疗养院常设在空气新鲜宜人的松林里，因其中含微量O3，是由松林这种针叶树的树脂在被O2氧化的过程中产生的。另外，雷雨之后，当漫步街头田野，同样感到空气格外的清新，其原因一是雨水洗净了尘埃，二是打雷闪电时，空中产生了臭氧(3O2====2O3)。但是，当空气中O3含量超过10-5%(体积分数)时，就会对人体、动植物及其他露置物质造成极大危害，这就是说当O3含量较多时，它就成了一种大气污染物，因此，对于O3应全面辩证地认识其功与过。［转引］自然界中的O3(90%)主要集中于离地面15km～50km的大气平流层中，称为臭氧层，是地球生命的保护伞，O3也就有了“生命卫士”之美称。［追问］那么为什么说O3是地球生命的保护伞?［录音讲述］臭氧层中臭氧含量很少，却可以吸收来自太阳的大部分短波紫外辐射，因此，臭氧层恰似过滤器一般，阻挡了紫外线，给地球送来了滤过的益于万物生长的光和热，使地球生命免遭灾难，减少了呼吸道疾病、白内障、皮肤病、肿瘤、癌症等的发病率。所以臭氧是一个天然保护伞，是名符其实的“生命卫士”。然而，近年来，南极上空的臭氧层出现了空洞，北极上空O3浓度也有所减少，臭氧层对生物的保护作用正在减弱，有害射线已对地球生物造成严重危害，如皮肤肿瘤患者剧增，仅据美国1979年统计，死于皮肤癌的人数已达13600多名，患皮肤肿瘤者已达30多万。那么，破坏臭氧层的罪魁祸首是谁呢?——氟氯烃、氮氧化物、碳氧化物等气体，这种现象已放电引起世人普遍关注，所以《保护臭氧层维也纳公约》《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》等国际公约相继出台，决定减少并逐步停止氟氯烃等的生产和使用，大力开发无氟制冷工业，并把9月16日定为“保护臭氧国际日”，所以我们要保护臭氧层，保护环境，热爱地球。［板书］4.保护臭氧层［投影］氟氯烃破坏臭氧层的原理：例：1995年，诺贝尔化学奖授于致力于研究臭氧层破坏问题的三位环境化学家，大气中的臭氧层可滤除大量的紫外线，保护地球上的生物。氟利昂(氟氯烃的商品名称)上升到大气平流层中，可在紫外光作用下分解产生氯原子，氯原子会对臭氧层产生长久的破坏作用。有关反应如下：O3O2＋OCl＋O3ClO＋O2ClO＋OCl＋O2总反应式：2O3====3O2请判断，在上述臭氧变成氧气的反应过程中，氯原子是()A.反应物B.生成物C.中间产物D.催化剂(根据氯原子的行为特征可判断为催化剂，答案当为D)［师生小结］对臭氧的总体认识臭氧与氧气虽然组成元素相同，但由于它们的分子组成及原子结合方式不同，造成分子结构的不同，引起两者性质上的很大差别。O3和O2互为同素异形体关系，O3具有更强的氧化性，且不稳定，空气中的少量O３对人体有益，过之则有害，而大气平流层中的臭氧层则是人类的保护伞。［过渡］氧在自然界中有O2、O3两种游离态，化合态的氧也普遍存在，如含氧酸盐、氧化物、水等。其中水和人类的关系甚为密切。下面谈的是与水的元素组成完全相同的过氧化氢。［板书］三、过氧化氢［学生阅读］课本“三、过氧化氢”并与H2O对比。［投影］H2O2与H2O的比较：H2O2H2O分子结构及分子极性极性分子(两个H不在同一平面上)极性分子物理性质无色粘稠液体，水溶液俗称双氧水，具弱酸性无色、无味、透明液体呈中性化学性质不稳定2H2O2====2H2O＋O2↑具氧化性很稳定用途可用作氧化剂、漂白剂、清毒剂、脱氯剂、火箭燃料等常用极性溶剂［设题］1.如何保存过氧化氢?为什么?(由于其不稳定易分解，因此应置于棕色瓶内避光阴凉处保存)2.过氧化氢易分解，若在其水溶液中加入少量MnO2，可大大促进它的分解，因此可用于实验室里制取O2。原理为2H2O2=====2H2O＋O2↑，请设计反应装置。［提问］反应装置的选择根据什么来确定?［回答］反应物的状态和反应条件。［追问］H2O2与MnO2混合制O2的反应有何特点?光光MnO2［回答］固液，不加热。［提问］曾学过的常见气体中，哪些属于这些类型?［回答］H2、CO2［小结］该反应选择固液不加热制气装置(同H2、CO2的制备)［补充演示］H2O2的分解现象：迅速产生大量气泡，用带火星木条检验确为O2。［讨论］用上述装置及反应原理制取O2与用加热KClO3和MnO2混合物制O2的方法相比有何优点?［小结］便于操作，便于控制。［练习］在下列四种溶液中，分别加入少量固体MnO2，能产生气体的是()A.3%H2O2溶液B.1mol·L－１NaOH溶液C.1mol·L－１KClO3溶液D.1mol·L－１盐酸(NaOH溶液与MnO2在任何条件下都不反应，C选项从表面看很似实验室制O2的方法，但实验室制O2是用固体KClO3和MnO2固体在加热条件下制得，MnO2与浓盐酸在加热条件下反应生成Cl2，D项中1mol·L－1HCl为稀盐酸，且缺少加热条件，故不可能有Cl2产生，答案为A。此题应提醒学生注意反应条件)［小结］通过H2O2与H2O的对比学习，我们知道两者在性质上迥然不同，这是由于它们的分子组成，分子结构的差异所造成的。［布置作业］1.课本习题二、四。2.收集查找资料，写一篇关于臭氧的小论文。［参考练习］1.下列各组中互为同位素的是()，互为同素异形体的是()A.O2和O3B.11H和21HC.H2O和H2O2D.O2－和O答案：BA2.只由一种元素形成的单质一定是纯净物吗?为什么?答案：像C、O、P、S等元素可形成同素异形体，即同一种元素的不同单质。因此该题说法错误，应为“不一定”。如说只由一种元素形成的纯净物一定是单质，则是正确的。3.试举例说明有单质参加或单质生成的反应不一定是氧化还原反应。答案：同素异形体之间的转化不是氧化还原反应，如：2O33O2。4.在KI和H2SO4的混合液中加入H2O2水溶液，迅速反应产生大量气体，反应过程可表示如下：①H2O2＋KI＋H2SO4K2SO4＋H2O＋I2②H2O2＋I2HIO③H2O2＋HIOI2＋O2↑＋H2O（以上反应式均未配平）(1)H2O2在反应①中的作用是()A.还原剂B.氧化剂C.既不是氧化剂也不是还原剂D.既是氧化剂又是还原剂(2)有人认为：上述反应②③可说明I2是H2O2分解的催化剂，你认为(填“对”高温放电或“不对”)，其理由是。答案：（1）B（2）对I2在反应前后的质量和化学性质未改变●板书设计第一节氧族元素(第二课时)二、臭氧1.臭氧与氧气物理性质的对比：(投影)同素异形体：由同一种元素形成的几种性质不同的单质，叫做这种元素的同素异形体。2.臭氧的化学性质(1)极强氧化性(2)不稳定性2O3====3O23.臭氧的用途脱色剂、消毒剂4.保护臭氧层三、过氧化氢H2O2与H2O的对比(投影给出)