氮和磷（第一課時）

[教學(xué)目標(biāo)]

1．知識目標(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)、物理性質(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方法，了解氮的固定的重要意義。

2．能力和方法目標(biāo)

（1）通過“位、構(gòu)、性”三者關(guān)系，掌握利用元素周期表學(xué)習(xí)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、難點]氮氣的化學(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，讓學(xué)生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)元素周期律讓學(xué)生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。

[教師引導(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

 

HNO₃   H₃PO₄   H₃AsO₄   H₃SbO₄   H₃BiO₄

 

酸性逐漸減弱           堿性逐漸弱增強            

 

NH₃    PH₃    AsH₃

   穩(wěn)定性減弱、還原性增強

[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

氮氣

布置學(xué)生閱讀教材第2-3頁的內(nèi)容，進行歸納總結(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)：無機物中（如硝酸鉀等），有機物中（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)想分析氮氣的物理性質(zhì)。

[學(xué)生總結(jié)]

（二）氮氣的物理性質(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]實驗室制N₂時應(yīng)該用什么方法來收集？

（三）氮氣的化學(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： ；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．氮氣的化學(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)。進而得出“氮氣既能表現(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)]

[補充演示實驗]教師事先在一燒瓶內(nèi)充滿一氧化氮氣體，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）氮氣的用途

1．合成氨、制氮肥、制硝酸。

2．用作保護氣：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氣哪方面的性質(zhì)。

 

（五）氮的固定

將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)變?yōu)榈�的化合物的過程叫做氮的固定。

途徑：自然固氮（雷雨固氮、生物固氮）；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)生獻身科學(xué)研究為人類作出貢獻。

[課堂小結(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）根瘤菌把氮氣轉(zhuǎn)化為氨             （B）氮氣和氫氣在適宜條件下合成氨

（C）氮氣和氧氣在放電條件下合成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進行反應(yīng)會生成污染大氣的NO（N₂+O₂ 2NO+Q），據(jù)此，有人認為廢氣排出后，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，可以在實驗室里從空氣中制取氮氣的是（  ）

（A）把空氣液化, 然后分離出氮氣

（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，下列事實不能說明M的非金屬性比R強的是（  ）。

（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

（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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