2013届高三化学二轮复习全套教学案详解非金属元素概论

1非金属元素概论教学目标知识技能：了解元素核外电子排布的周期性与元素性质递变关系，掌握典型非金属在周期表中的位置及其性质的关系。了解常见非金属元素（Cl、Br、I、F、H、O、S、N、P、C、Si）的单质及其化合物。能力培养：通过对本节内容的分析讨论，使学生在掌握元素化合物知识的基础上培养学生对知识进行分析综合、归纳演绎的逻辑思维能力和直觉思维能力以及灵活运用所学知识解决问题的能力。科学思想：培养学生建立“一切客观事物本来是互相联系和具有内部规律的”辩证唯物主义的观点。科学品质：认识本质，进行知识整理、综合、提高与拓展的方法培养。科学方法：培养学生科学抽象、概括整理、归纳总结、准确系统地掌握知识规律的方法。重点、难点非金属元素的结构、性质及应用。元素化合物知识的综合应用及物质推断。教学过程设计教师活动【引入】一、元素化合物的复习方法落实存在、性质、制备、用途四要点。学生活动体会“位、构、性”三者关系。2【举例】（1）从位置出发，以Cs为例。位置：第六周期，IA族。→结构特点：最外层只有一个电子，原子半径大。→比Na、K更活泼的金属元素，具强的金属性。→应隔绝空气保存；与水反应剧烈，可能发生爆炸；与氧气迅速反应，主要产物肯定不是Cs2O。（2）从结构出发：已知某元素原子有六个电子层，最外层2个电子→最外层电子数少，电子层数多，应是活泼金属，金属性大于钙→与水剧烈反应；氢氧化物是可溶性强碱；碳酸盐、硫酸盐均不溶于水。与教师共同分析。（3）从性质出发：某单质能从水中置换出O2。→非金属性大于氧，应为最活泼的非金属元素F→在周期表的右上角，第二周期ⅦA族→可与绝大多数金属、非金属甚至某些稀有气体直接反应；化合价只有-1价；几乎无法用氧化剂将F-氧化成F2。分析：归纳：【投影】例1BGO是我国研制的一种闪烁晶体材料，曾用于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验，它是锗酸铋的简称，若知：①在BGO中，锗处于其最高价态。②在BGO中，铋的价态与铋跟氯形成某种共价氯化物时所呈的价态相同，在此氯化物中铋具有最外层8个电子稳定结构。③BGO可看成是由锗和铋两种元素的氧化物所形成的复杂氧化物，且在BGO晶体的化学式中，这两种氧化物所含氧的总质量相同。请填空：（1）锗和铋的元素符号分别是____、____。（2）BGO晶体的化学式是____。（3）BGO晶体所含铋氧化物的化学式是____。【组织讨论】请分析解题思路，归纳思维过程。2．总结规律、串联比较，使知识系统化、网络化。分析：Ge：第Ⅳ主族元素，最高正价+4；最高价氧化物GeO2。Bi：第Ⅴ主族元素，最外层5个电子→满足8电子稳定结构应形成共价键数目：8-5=3→BiCl3→在BGO中铋为+3价→氧化物Bi2O3。设BGO化学式为mGeO2·nBi2O33有：2m=3nm∶n=3∶2m=3n=2→BGO化学式为3GeO2·2Bi2O3（或Bi4（GeO4）3）答案：略。归纳思维过程：位置→最外层电子数→成键情况→实际价态→化学式即：位置→结构→性质【投影】例2有A、B、C三种常见的短周期元素，它们之间两两结合成化合物X、Y、Z。X、Y、Z之间也能相互反应。已知X是A和B按原子个数比1∶1组成的化合物，其它元素形成的单质（仍用A、B、C表示）和组成的化合物间反应关系式如下：①B+C→Y②A+C→Z③X+Y→M④X+Z→C+N⑤Y+Z→C+N请填空：（1）上述反应中，一定属于氧化还原反应的是____，理由是____。（2）若M是一种无色、粘稠的油状液体化合物，则X、Y、Z分别是____。（3）写出反应③、④的化学方程式：③______，④______。【组织讨论】请分析解题思路并总结思维方法。分析：有单质参加的化合反应和置换反应一定是氧化还原反应，故①、②、④、⑤一定是氧化还原反应。由题意知：Y、Z中均含C元素，且一为正价，一为负价，故C为非金属元素。可能是硫或氮，则Y、Z极可能一为氧化物，一为气态氢化物→N可能是H2O。又：M由A、B、C三种元素组成；M是一种无色、粘稠的油状液体化合物。依据物质的分类→M应是酸→M是H2SO4A—H；B—O；C—S4X—H2O2；Y—SO2；Z—H2S答案：略。进行思维方法总结：对元素化合物的推断题，首先要仔细审题，把握题意，明确题目给定条件和要求。然后，在熟练的知识网络基础上，搜索扫描，确定范围。寻找切入点或突破口，最后分析求解。【点评】只有将所学过的知识系统化、网络化，并从中找到知识规律，才能准确地找到切入点和突破口，从而培养出良好的直觉思维能力。3．以结构为主线，以元素周期律为指导，联系类型、掌握递变。【投影】例3同主族元素所形成的同一类型的化合物，其结构和性质往往相似，化合物PH4I是无色晶体，下列对它的描述不正确的是[]A．它是一种共价化合物B．在加热时此化合物可以分解C．这种化合物能跟碱发生反应D．该化合物可以由PH3与HI化合而成【提问】怎样求解信息题？分析：由题意知，PH4I与NH4I结构和性质相似，而NH4I又应与NH4CI结构与性质相似。而NH4CI是一种离子化合物；受热易分解；可与强碱反应；可由NH3与HCI化合而成。故所选答案为A。总结：对信息题，先要准确地理解、把握信息，从中理出信息要素。然后利用信息要素，结合自己所学知识来分析和解决问题。二、非金属元素在周期表中的位置和结构特点教师与学生一起分析周期表【提问】1．非金属元素数目？在周期表中所处区域？与周期序数的关系？回答：1．22种非金属元素，有6种是稀有气体；除H外均处于周期表右上方；除第一周期外，每周期非金属元素数目=8-周期序数。52．非金属元素的结构特点？2．除H、He、B外，最外层电子数≥4；且原子半径比同周期的金属元素小。三、非金属单质的物理性质【提问】非金属单质有怎样的物理性质？请归纳他们的状态、晶体类型及其溶解性。归纳：常温下状态：气态H2、N2、O2、F2、Cl2（稀有气体除外）；液态Br2；其余为固态。晶体类型：原子晶体B、C、Si；分子晶体：除B、C、Si外的其它（常见）非金属单质。溶解性：除F2与水发生置换反应，Cl2、Br2在水中发生自身氧化还原反应（部分）外，可以说非金属单质均难溶于水。【投影】例4有A、B、C、D四种短周期元素，已知A原子最外层电子数比电子层数少，常温、常压下，B2、C2、D2均为无色双原子气体分子。这四种元素的单质和化合物之间在一定条件下存在如下反应：（1）2A+C2=2AC（3）3B2+D2=2DB3（2）3A+D2=A3D2（4）2B2+C2=2B2C请填空：（1）电子式：AC____，B2C____，DB3____。（2）DB3分子的空间构型____，是____（填极性或非极性）分子。（3）A3D2溶于B2C中，发生复分解反应的化学方程式是______。分析：由A原子最外层电子数比电子层数少→A可能为Li或Mg；常温、常压下，B2、C2、D2均为无色双原子气体分子→它们可能是H2、N2、O2（五种气体中，F2、Cl2分别为浅黄绿色和黄绿色气体），再结合给定条件判断B—H；C—O；D—N；A—Mg。所以，相应化合物：6AC—MgO；B2C—H2O；DB3—NH3；A3D2—Mg3N2。答案：略。【提问】1．请分析解题思路；2．怎样把握物质的物理性质？回答：首先要把握通性，然后根据不同物质类型，突出其代表性和特性。四、非金属单质的制备（一）实验室制备制备非金属单质，要结合非金属元素及其化合物的性质、存在来考虑。【组织讨论】实验室通常用哪些方法来制备非金属单质？请同学们通过讨论，给以归纳总结。分小组读书讨论、归纳总结如下：1．还原法用还原剂还原的方法来制备，如H2：Zn+2H+→Zn2++H2↑/PGN0110.TXT/PGN2．氧化法用氧化剂氧化非金属阴离子的方法来制备（包括用同一种非金属元素的高价态氧化该元素的低价态来制备单质。），如：Cl2、Br2、I2、（N2）等。MnO2+4HCl→MnCl2+Cl2↑+2H2O（或用KMnO4、KClO3等做氧化剂；Br2可类似制备）Cl2+2X-（Br-、I-）→X2+2Cl-3．加热分解法在加热条件下使某些化合物发生分解反应以制备单质，如：O27也可通过其他分解反应来制备O2：2Na2O2+2H2O→4NaOH+O2↑4．分离法将空气通过NaOH溶液、浓硫酸、灼热的铜网后，可得较纯净的N2气体。【投影】例5根据下图实验，填空和回答问题（1）烧瓶中所发生的主要反应的化学方程式为：______装置（Ⅱ）的烧杯中冷水的作用是：______装置（Ⅲ）的烧杯中液体的作用是：______（2）进行此实验时，烧瓶内的橡皮塞最好用锡箔包住，用橡皮管连接的两玻璃管口要相互紧靠，这是因为______。（3）装置（Ⅲ）的烧杯中使用倒置漏斗可防止液体倒吸，试简述其理由______。【组织讨论】请分析解题思路并求解。分析：由题目给定条件知，此为制取单质溴的实验装置，应该选用强氧化剂来氧化Br-成Br2。在（Ⅰ）中，浓硫酸、二氧化锰和溴化钠发生反应生成溴单质。然后在（Ⅱ）中冷却成液态。故（Ⅲ）是用来吸收尾气中的溴化氢气体的。由于溴蒸气的强腐蚀性，在实验过程中应避免与橡胶接触。8答案：（1）MnO2+H2SO4+2NaBr2NaHSO4+MnSO4+2H2O+Br2↑冷凝：吸收未冷凝的气体。（2）溴蒸气会腐蚀橡皮塞和橡皮管。/PGN0111.TXT/PGN（3）当气体被吸收时，液体上升到漏斗中。由于漏斗的容积较大，导致烧杯中液面明显下降，使漏斗口脱离液面，漏斗中液体又流回到烧杯中，从而防止了倒吸。【提问】此反应中浓硫酸的作用？可否用浓硫酸与溴化钠反应来制取溴化氢气体，为什么？回答：此反应中，浓硫酸首先与溴化钠反应生成溴化氢，然后，溴化氢再与二氧化锰反应制取溴单质。尽管浓硫酸具有强氧化性，过程中会把部分溴化氢氧化生成溴单质，但由于最终目的是制单质溴，故无影响。但制溴化氢就不同了，因要求最终产物是溴化氢，而浓硫酸会把部分溴化氢氧化生成溴，故此法不可用。【小结】解题思路与方法：（1）审题，（2）分析，（3）思考，（4）求解（注意与前面所总结方法相联系）。（二）非金属单质的工业制法【组织讨论】请同学们通过讨论，给以归纳总结。分小组读书讨论、归纳总结如下：1．电解法用于将还原性较弱的非金属阴离子氧化成单质。2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH2．还原剂还原法在高温下，用还原剂将非金属元素的高价态还原成零价。如H2、Si的制备。C+H2OCO+H2↑2C+SiO2Si+2CO↑3．氧化剂氧化法9用氧化剂将非金属阴离子氧化成非金属单质。如从海水中提取溴、碘。4．分离法用物理方法从混合物中分离所需要的单质。如将空气液化后气化，分离出N2、O2。【小结】引导学生将实验室制法与工业制法相对比（原理、原料、方法）。→工业制备要考虑原料来源、操作、生产的连续性、废弃物处理、经济效益、环境保护等问题。精选题一、选择题1．氮的固定是指[]A．植物从土壤中吸收含氮养分B．植物将所吸收的含氮养分在体内转化为植物蛋白质C．将氨转变为硝酸及其他氮的化合物D．将空气中氮气转变为含氮化合物2．汽车尾气中的CO、NO都是城市空气中浓度较高的严重污染物，有关它们的叙述不正确的是[]A．CO、NO的燃烧产物分别是CO2和NO2B．NO、NO2的混合气可与水反应生成一些HNO2，但NO、NO2都不是HNO2的酸酐C．化学上有一种说法：等电子体结构类似。CO与NO+（亚硝酰基阳离子）的微粒中最外层电子数之和相等，应具有类似的结构D．在催化剂作用下，可通过反应：2CO+2NO→N2+2CO2来达到净化汽车尾气的目的3．有A、B、C三种气体，分别是Cl2、HCl、HBr，A和B混合无反应，那么下列判断正确的是[]A．C一定不是HClB．不能确定A、B各是什么物质10C．C可能是HClD．C一定是HBr4．密闭容器中，300℃时将100mL由H2O、CO2、H2和CO组成的混合气体与足量的Na2O2在连续电火花作用下充分反应后，容器内压强只有原来