人教版（2019）高中化學必修二第五章 化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素 單元解讀課件

這是一份人教版（2019）高中化學必修二第五章 化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素 單元解讀課件，共41頁。
第五章 化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素目錄第一部分課標要求、教材解讀【課標解讀】 1.了解硫、氮及其重要化合物的主要性質，如硫、二氧化硫、硫酸的性質，氮的氧化物、硝酸的性質等，認識這些物質在生產(chǎn)中的應用和對生態(tài)環(huán)境的影響。 2.結合實例認識非金屬及其化合物的多樣性，了解通過化學反應可以探索物質性質、實現(xiàn)物質轉化。 3.認識物質及其變化對環(huán)境的影響，依據(jù)物質的性質及其變化，認識環(huán)境污染的成因、主要危害及防治措施，以酸雨的防治和廢水處理為例，體會化學對環(huán)境保護的作用?！菊n標解讀】 4.知道無機非金屬材料的常見類型，結合實例認識材料的組成、性能及應用的聯(lián)系，能根據(jù)使用需求選擇適當?shù)牟牧稀? 5.認識物質及其轉化在自然資源綜合利用和環(huán)境保護中的重要價值，能有意識地運用所學的知識或尋求相關證據(jù)參與社會性議題（如酸雨及防治）的討論等。 6.認識經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護的關系，樹立自覺遵守國家關于化學品應用、化工生產(chǎn)、環(huán)境保護、食品與藥品安全等方面法律法規(guī)的意識?！竞诵乃仞B(yǎng)】宏觀辨識與微觀探析:通過對硫、氮等非金屬元素的單質、氧化物（氫化物）、酸、鹽的性質的宏觀實驗現(xiàn)象及原理分析，從微觀上理解常見非金屬元素及其化合物的主要性質及相互轉化關系的本質。證據(jù)推理與模型認知:通過對硫、氮等元素及其化合物及原子守恒法、電子守恒法的應用的學習，學會對物質的性質及其變化提出可能的假設，并能基于證據(jù)進行分析推理、證實或證偽假設。能從不同視角對紛繁復雜的化學變化進行分類研究，逐步揭示各類變化的特征和規(guī)律，形成常見非金屬元素及其化合物性質探究及相互轉化的認知模型?！竞诵乃仞B(yǎng)】科學探究與創(chuàng)新意識:通過實驗探究硫、氮等非金屬元素及其化合物的性質，應用預測方法模型，通過設計“問題提出-實驗（事實）驗證-結論分析”的探究思路，并運用比較、信息處理等方法，引導學生體驗探索規(guī)律的過程，學習科學研究的方法，體會性質決定用途的核心觀念?？茖W態(tài)度與社會責任：通過對酸雨及無機非金屬材料等知識的學習，關注與化學有關的社會熱點問題，認識環(huán)境保護和資源合理開發(fā)的重要性，樹立綠色化學觀念。深刻理解化學、技術、社會和環(huán)境之間的相互關系，贊賞化學對社會發(fā)展的重大貢獻，勇于承擔責任和積極參與有關化學問題的社會決策。【單元解讀】 本單元《化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素》是舊版教材必修1第四章第一、三、四節(jié)內(nèi)容的重新整合，恢復了按主族講解元素化合物性質的通常編排方法。解決了舊版教材知識比較混亂，教師講解時要進行重新調整的問題，新版教材的編排順序更加合理，更符合實際教學情況。 本單元內(nèi)容安排在原子結構與元素周期律學習之后，主要內(nèi)容包括硫、氮等非金屬元素及其化合物的相關性質，硫酸、硝酸和氨的工業(yè)生產(chǎn)原理，重要的無機非金屬材料等。根據(jù)硫和氮在元素周期表中的位置，利用原子結構與元素周期律的相關知識，以及氧化還原反應、離子反應的理論知識，學習硫、氮的單質及其化合物的性質。以硫酸和硝酸的工業(yè)生產(chǎn)原理為背景知識，從物質類別和元素價態(tài)角度認識物質間的轉化，采用實驗探究的方法學習物質的性質并實現(xiàn)轉化。 本單元內(nèi)容一方面突出物質間的相互轉化，幫助學生認識物質及其轉化的重要價值，形成變化觀念。另一方面引導學生應用原子結構與元素周期律的知識，預測和推斷元素及其化合物的性質，從物質類別和元素價態(tài)視角，通過實驗探究來認識非金屬元素及其化合物的性質，幫助學生形成認識非金屬元素及其化合物的基本思路和方法，同時進一步加深學生對“結構決定性質”化學觀念的理解。 本單元教材內(nèi)容包括三部分：第一節(jié) 硫及其化合物（包括S和SO2、硫酸、SO42-的檢驗）；第二節(jié) 氮及其化合物（包括氮氣與氮的固定、NO與NO2、NH3和銨鹽、HNO3）；第三節(jié) 無機非金屬材料。從元素在周期表中的物質和原子結構入手，按照單質、氧化物（氫化物）、酸、鹽的順序依次認識和學習。既體現(xiàn)了“結構決定性質、性質決定用途”的化學觀念，也符合“整體—部分—整體”的認識世界的基本思路。【第一節(jié) 硫及其化合物】 本節(jié)主要內(nèi)容是學習硫及其化合物的的知識，包括硫、二氧化硫和硫酸的性質，硫酸根離子的檢驗，不同價態(tài)含硫物質的轉化，其中硫單質的化學性質是新版教材增加的內(nèi)容。教材首先根據(jù)硫元素在周期表中的位置，從化學變化的視角學習硫單質與金屬和非金屬單質、化合物等反應，使學生掌握研究非金屬單質的基本思路；其次，根據(jù)物質類別研究硫的化合物（二氧化硫和硫酸）化學性質。以工業(yè)制硫酸生產(chǎn)原理為載體，從氧化還原反應角度綜合認識含硫化合物的氧化性和還原性，設計硫酸根離子的檢驗實驗，提升學生“宏觀辨識與微觀探析”的學科核心素養(yǎng)；最后，設置“不同價態(tài)含硫物質的轉化”探究活動，從物質類別和元素價態(tài)角度，應用氧化還原反應原理設計實驗方案，選擇適當試劑，探究不同價態(tài)含硫物質的轉化。 【第二節(jié) 氮及其化合物】 本節(jié)教材在編寫思路上與第一節(jié)相似，學習氮及其化合物的性質，包括氮及氮的固定、一氧化氮和二氧化氮、氨和銨鹽、硝酸、酸雨及其防治。教材首先根據(jù)氮的原子結構，應用上節(jié)研究非金屬單質性質的基本思路預測氮的化學性質，滲透條件對化學反應的影響，引出氮的固定對人類生存的重要意義；其次，根據(jù)物質的類別研究氮的化合物（氧化物、硝酸、氨和銨鹽）的化學性質。以工業(yè)合成氨、工業(yè)制硝酸的生產(chǎn)原理為載體，應用氧化還原反應原理，設計含氮化合物的轉化，提升“變化觀念”等學科核心素養(yǎng)，設置銨根離子的檢驗、實驗室制氨的實驗活動，提升其科學探究能力；最后，編入“酸雨及其防治”及“測定雨水的pH”的研究與實踐活動，綜合運用硫和氮及其化合物的相關知識，尋求證據(jù)參與社會性議題的討論，分析硫酸工業(yè)、合成氨工業(yè)對社會發(fā)展的價值和對環(huán)境的影響，滲透資源利用和環(huán)境保護意識。 【第三節(jié) 無機非金屬材料】 本節(jié)內(nèi)容主要包括傳統(tǒng)硅酸鹽材料和新型無機非金屬材料兩部分。新版教材在編排淡化了硅、二氧化硅、硅酸鹽性質的學習，但通過資料卡片詳細介紹了硅酸鹽的結構。教材首先從物質的組成和結構入手，介紹無機非金屬材料的性能特點，包括耐高溫、抗腐蝕等性能。并從材料組成的角度，對生活中的無機非金屬材料進行分類，介紹了陶瓷、玻璃和水泥等傳統(tǒng)硅酸鹽材料的原料或成分及它們在生產(chǎn)、生活中的應用；其次，介紹新型無機非金屬材料，包括硅的半導體性能和二氧化硅用于生產(chǎn)光導纖維、新型陶瓷的特性及功能、碳納米材料的應用與功能，以及這些材料在信息、能源等領域產(chǎn)生的影響，展現(xiàn)化學科學對新材料研發(fā)的重要作用，理解化學學科對社會進步的價值，提升“科學態(tài)度與社會責任”等學科核心素養(yǎng)。教學目標、教學重難點教學策略、素材處理 1.教材“實驗” P3頁【實驗5-1】此實驗適用于課堂演示，用于驗證二氧化硫在水中的溶解性和生成亞硫酸的酸性。 實驗分析：二氧化硫易溶于水，使試管內(nèi)壓強減小，導致液面上升，同時生成了亞硫酸，使溶液顯酸性，pH試紙變紅色。 注意事項：①實驗時二氧化硫的純度要高，否則實驗現(xiàn)象會不明顯，可用亞硫蘇娜鈉于濃硫酸反應制取二氧化硫；②檢驗生成的亞硫酸采用pH試紙而不用石蕊試液，是為了保留產(chǎn)物做下面的而氧化硫的漂白性實驗。 P4頁【實驗5-2】本實驗用于探究而氧化硫的漂白性，可由教師演示，要防止而氧化硫污染空氣。 實驗分析：二氧化硫與品紅溶液生成了無色物質，加熱時無色物質分解，恢復為原來的顏色。 注意事項：①實驗用品紅溶液的濃度不宜太高；②若要增補二氧化硫漂白其它物質的實驗，要預先試驗，因為二氧化硫不能漂白所有的有色物質。 P5頁【實驗5-3】本實驗用于探究銅與濃硫酸的反應，并檢驗生成的二氧化硫的性質。銅與濃硫酸需要加熱才能反應，實驗綜合性強，操作復雜，適合教師演示。 實驗分析：銅與濃硫酸加熱時可以發(fā)生反應，有氣體生成，該氣體能使品紅溶液褪色，說明生成的氣體是二氧化硫；反應后的溶液經(jīng)稀釋顯藍色，說明生成了硫酸銅；教師可引導學生在分析的基礎上寫出化學方程式，體現(xiàn)思維的邏輯性；根據(jù)反應物是硫酸和銅，先確定生成物有硫酸銅和二氧化硫，再配平主要物質的化學計量數(shù)，最后通過觀察確定生成物中的水及其化學計量數(shù)。 注意事項：①濃硫酸、二氧化硫、酒精燈都可逆有安全隱患，使用時要規(guī)范操作，注意安全；②實驗中銅絲內(nèi)外相通是為了控制反應的發(fā)生和終止，連接裝置時將銅絲插入凹槽或小孔后，可以涂上凡士林，并檢驗裝置的氣密性；③實驗中浸有堿液的棉團的作用是除去尾氣中的二氧化硫，防止空氣污染；④實驗開始時有黑色顆粒物（有CuS、Cu2S等）生成，一段時間后黑色顆粒物逐漸減少，其反應機理復雜，不宜作詳細介紹。 P6頁【實驗5-4】本實驗用于探究硫酸根離子的檢驗方法，其原理是Ba2++SO42-==BaSO4↓,BaSO4是既難溶于水又難溶于酸的白色沉淀，有別于CaCO3、BaCO3等可溶于酸的白色沉淀。 實驗分析：白色固體BaSO4不溶于鹽酸，而BaCO3可溶于鹽酸，因此可用稀鹽酸和BaCl2溶液檢驗SO42-。 注意事項：①檢驗SO42-時應先加稀鹽酸排除CO32-等離子的干擾；②若溶于中混有SO32-，當加入稀硝酸時，會將SO32-氧化為SO42-；③若溶于中混有Ag+，當加入稀鹽酸時,會產(chǎn)生不溶于酸的白色AgCl沉淀。可以加入過量稀鹽酸，過濾除去AgCl后再檢驗SO42-。 P13頁【實驗5-5】本實驗探究NO與NO2的相互轉化，巧妙使用注射器，方便靈活，微型環(huán)保，可以演示也可以分組實驗。 實驗分析：NO不溶于水，吸入空氣后，NO于O2反應生成NO2，氣體變?yōu)榧t棕色；振蕩后，NO2溶于水生成硝酸和NO，氣體又變?yōu)闊o色，同時，氣體的總體積減小。 注意事項：①操作時要注意控制好吸入氣體或液體的體積；②注射器的體積小，為了讓硝酸看清楚，教師可以走到學生中間操作或通過實物投影儀放大實驗現(xiàn)象；③實驗結束時可以吸入過量空氣，成分振蕩后將液體注入燒杯，滴加紫色石蕊試液，觀察現(xiàn)象。 P13頁【實驗5-6】本實驗是利用氨極易溶于水的性質設計的趣味性實驗，噴泉現(xiàn)象是該實驗吸引學生的亮點。實驗操作要求高，適宜在課堂演示。 實驗分析：擠壓膠頭滴管，滴管里少量的水進入燒瓶，氨溶于其中，使燒瓶內(nèi)氣強減小，在大氣壓作用下，下方燒杯里的水被壓人燒瓶;氨幾乎全部溶于水中，使燒瓶內(nèi)氣壓迅速降低，燒杯里的水(含酚酞)在大氣壓作用下被迅速壓人燒瓶，形成噴泉;由于氨水顯堿性，導致酚酞溶液顯紅色。 注意事項:①燒瓶內(nèi)氨的純度越高，實驗效果越好，可將濃氨水滴加在適量生石灰中制取氨;②裝置的密封性要好，③氨在燒瓶內(nèi)保存時間不要太長，最好當天制取當天實驗;④連接裝置時要迅速，以防空氣進入燒瓶，影響實驗效果;⑤可將2~3 mL濃氨水倒人圓底燒瓶，用酒精燈微熱，振蕩后迅速塞上帶有玻璃管的橡膠塞(注意通風)，立即用于噴泉實驗，效果較好。 P14頁【實驗5-7】銨鹽都能與堿反應生成氨，這是實驗室檢驗銨鹽和制取氨的化學原理。 實驗分析：兩種溶液混合時發(fā)生反應NH4++OH- NH3+H2O，氨水顯堿性，使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍。 注意事項：①實驗所用溶液的濃度宜大，體積宜??；②氨有刺激性氣味，操作時應注意通風，防止空氣污染;③根據(jù)這一原理，實驗室可用銨鹽與堿石灰反應制取氨。 P15頁【實驗5-8】濃硝酸和稀硝酸都能與銅反應，但反應速率和產(chǎn)物都不相同，實驗時要注意比較其差別。濃硝酸與銅反應時，試管內(nèi)產(chǎn)生大量紅棕色氣體，溶液逐漸變綠，銅絲逐漸變細;稀硝酸與銅反應時，試管內(nèi)開始產(chǎn)生少量無色氣體，反應逐漸加快，氣體在試管上部變?yōu)榧t棕色，溶液逐漸變藍，銅絲逐漸變細。 實驗分析:濃硝酸與銅在常溫下能迅速反應，生成紅棕色的NO2，硝酸銅溶液顯藍色，當溶液中同時溶有較多NO2時，其混合溶液顯綠色，稀硝酸與銅在常溫下能緩慢反應，生成無色的NO，隨著反應進行，溶液溫度升高，反應速率逐漸加快，NO與O2在常溫下反應生成紅棕色的NO2，硝酸銅溶液顯藍色。 注意事項：①硝酸有腐蝕性和揮發(fā)性，NO和NO2都有毒，實驗時要注意防護和通風;②選用1:2的稀硝酸反應，現(xiàn)象比較明顯;③為了便于觀察氣體的顏色，可以在試管背面用白紙襯托;④觀察時注意比較反應速率大小和生成氣體的顏色。 2.思考與討論 P6頁【思考與討論】在學習了濃硫酸的性質后，教材設置該欄目，就硫酸的酸性和濃硫酸的強氧化性提出問題，目的是鞏固前面學習的重點內(nèi)容。教學中注意提示學生回顧初中學過的酸的一般性質，結合實例進行分析。 P7頁【思考與討論】在學習了硫酸根離子的檢驗之后，教材在該欄目中以設問的形式提出了三個問題，目的是通過分析和討論讓學生掌握粗鹽提純的原理和方法。這是一個很好的實驗探究素材，教學中可以結合本章實驗活動4的內(nèi)容組織討論，為后面開展實驗活動打好基礎，提高教學效率。 P13頁【思考與討論】在演示NO2溶于水及NO與NO2在注射器中的相互轉化實驗后，教材設置該欄目，有針對性地提出了三個問題，其目的是引導學生分析實驗現(xiàn)象，然后聯(lián)系工業(yè)生產(chǎn)實際進行思考，體現(xiàn)了學以致用和節(jié)約環(huán)保的理念。在該實驗中，當O2過量時，NO可以完全溶于水生成硝酸。 P15頁【思考與討論】在學習了銨鹽與堿反應生成氨的性質之后，教材設置了關于氨的實驗室制法的思考與討論其目的是要學生利用已經(jīng)掌握的實驗室制取氧氣的方法，學習實驗室制取氨的方法。教學時可以要求學生根據(jù)化學反應原理，設計合理的操作步驟:①按裝置圖連接好裝置;②檢驗裝置的氣性；③添加藥品；④加熱制取氣體；⑤用向下排空氣法收集氣體。 注意：在試管口放置干燥棉花是為了防止氮與空氣對流而泄漏。當室內(nèi)氣溫較低時，用普通玻璃試管，加熱氯化鏤與氫氧化鈣制取氨，試管容易破裂。若用硫酸與堿石灰 反應制取氨，可以降低試管破裂的可能性。 P16頁【思考與討論】在介紹氮及其主要化合物的性質之后，教材設置該欄目的主要目的，是讓學生在歸納這些物質化學性質的基礎上，進一步從物質類別和無素價態(tài)的視角來認識物質的轉化關系。同時，這里也簡單介紹了硝酸在生產(chǎn)中的用途和工業(yè)制備硝酸的方法。 3.實驗探究 P8頁【探究】不同價態(tài)含硫物質的轉化 （1）明確問題：實現(xiàn)不同價態(tài)含硫物質的轉化，首先要明確有哪些不同價態(tài)的含硫物質。教學時可以通過討論或問答的形式歸納不同價態(tài)的含硫物質，如右圖（部分含硫物質）： （2）設計實驗方案 通過小組討論整理不同價態(tài)含硫物質間實現(xiàn)轉化的可能方案（如下表）。 根據(jù)以上方案可知，該方案所需的試劑有:硫粉、還原鐵粉、銅絲、濃硫酸、過氧化氫溶液、稀鹽酸、氯化鋇溶液等。為了減少試劑用量，體現(xiàn)綠色化學思想，可以合理設計實施方案。例如，用實驗1制得的FeS制取H2S，把實驗2制得的SO2溶于水中，制得亞硫酸。 （3）實施方案 實驗1:將還原鐵粉和少量硫粉混合，置于陶土網(wǎng)上，用酒精燈加熱，待反應開始時停止加熱，觀察現(xiàn)象。并用生成的FeS制取H2S，將其溶于水形成氫硫酸，備用。 實驗2:參閱教材【實驗5-3】，進行濃硫酸與銅的反應，并將生成的氣體溶于水，制取亞硫酸，備用。 實驗3:向亞硫酸中滴加氫硫酸，觀察現(xiàn)象。 實驗4:向氫硫酸中滴加過氧化氫溶液，觀察現(xiàn)象。 實驗5:在燃燒匙中點燃少量硫粉(注意通風)，觀察現(xiàn)象。 實驗6:向亞硫酸中滴加適量過氧化氫溶液，用pH試紙檢驗反應前后溶液的酸堿度，溶液的pH變小;向反應后的溶液中滴加稀鹽酸無明顯現(xiàn)象，再滴加氯化鋇溶液，產(chǎn)生白色沉淀。為了節(jié)約時間，以上實驗可以分組進行，然后匯總實驗結果，交流共享。 （4）整合信息，得出結論 根據(jù)上述實驗探究，完成各物質間相互轉化關系圖，并寫出相關的化學方程式。 （5）交流共享 在全班集中交流探究成果，提出改進和完善建議，分享成功的喜悅，完成探究報告。 （6）成果應用 應用所學知識，解決學習或生活中的具體問題。課程結束版本學科年級冊別