1、鲁科版必修一高中化学34第三章 自然界中的元素第一节 碳的多样性一、教学目标（一）知识与技能目标1、通过介绍各种碳单质，使学生了解同素异形体的概念，知道碳有三种同素异形体，它们的物理性质有较大的差别，导致物理性质相异的主要原因是碳原子的排列不同。2、知道含碳元素的化合物种类繁多，一般分为含碳的无机化合物和有机化合物两大类，通过活动探究认识碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质，初步体会它们性质的差异。3、根据生产、生活中的碳元素转化的实例，了解碳单质、一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐、碳酸氢盐之间的转化，从而进一步了解它们的性质。使学生能够解释与含碳化合物有关的现象和解决简单问题，如水垢的形成与消除、木炭燃烧的
2、现象、工业上炼铁的原理等，体会化学在人类生产、生活中的应用，激发学生学习化学的兴趣。（二）过程与方法目标1、通过探究碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质，进一步熟悉研究物质性质的基本程序，培养学生利用实验科学探究的能力。2、体会将自然界中的转化与实验室中的转化统一起来的科学思维方法。（三）情感态度与价值观目标1、通过实验探究激发学生探究化学的兴趣，发扬合作学习的精神，养成严谨科学的学习习惯。2、了解人们经常利用科学知识实现碳元素的转化，为人们服务的案例，体会化学科学的伟大，增强求知的欲望。3、通过介绍人类的活动破坏了自然界中碳转化的平衡所造成的后果，激发学生应用化学知识，维护生态平衡的热情和责任。二、教
3、学重点、难点（一）知识上重点、难点重点：碳元素之间的转化，碳酸钠与碳酸氢钠的性质。难点：碳元素之间的转化，碳酸钠与碳酸氢钠的性质。（二）方法上重点、难点通过探究碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质，进一步熟悉研究物质性质的基本程序，培养学生利用实验科学探究的能力。三、教学过程第1课时【引入】在初中我们接触过碳，知道碳既是构成生物体的基本元素，又是构成地壳中岩石和化石燃料的主要元素。碳以多种形态存在于自然界中。今天，我们一起来感受碳的多样性。【指导阅读】 阅读P60第一部分：多种多样的碳单质。【展示模型】 展示C60、石墨、金刚石的球棍模型【设问】 通过初中的学习和刚才的阅读，你已获得了有关碳单质的哪些内
4、容？你还有哪些疑问？（该部分内容由学生归纳，老师点评）已经了解的知识和可能提出的问题归纳如下：1、 三者的结构特点（简单介绍碳原子的排列情况）；2、 同素异形体的概念。（由同一种元素组成的性质不同的几种单质，叫做该元素的同素异形体）。3、 碳的各种单质的物理性质相异的主要原因是什么？（碳原子的排列不同，在这里可以采用比喻的方法，把碳原子比喻为建筑用的砖，把金刚石、石墨、C60比喻成用砖盖成的建筑物，用相同的砖但不同的方式盖成的建筑物，其外型不同，牢固程度可能会存在较大差异。）4、 碳的各种单质化学性质是否相同？为什么？（相同。因为由同种元素组成。）5、 如何证明石墨、金刚石都是由碳元素组成？（
5、介绍史实：1797年英国化学家钱南为了测出金刚石的成分，做了一个非常昂贵的实验。他将金刚石放在密闭的、充满氧气的箱子里进行燃烧（箱子是纯金制的），结果却令人非常意外箱子里的气体成分竟然是二氧化碳。）：为了证明金刚石是由碳元素组成的，钱南测出生成气体的成分是CO2后，还需测定其他数据吗？6、了解C60、碳纳米管的相关知识。建议课前布置任务，课堂上让学生交流。老师做好表现性评价记录。【过渡】 尽管碳元素有多种同素异形体，但它在自然界主要是以化合物的形式存在的。例如：蛋白质、淀粉、天然气等有机化合物；CO2、碳酸盐等无机化合物。下面，我们一起来探讨有着重要用途的两种含碳无机化合物碳酸钠、碳酸氢钠。【
6、方法导引】 你已经知道了碳酸钙的化学性质，碳酸钠和碳酸氢钠是否具有类似的化学性质呢？（引导学生通过对比类似物质性质的方法来预测和设计实验方案，避免实验的盲目性。）【活动探究】 Na2CO3 和 NaHCO3 的化学性质。：1、分组（将学生每四人分为一组，建议提前完成分组）2、提出假设3、探讨实验方案4、实验并做好记录5、找两个小组汇报活动成果，教师做好表现性评价。【归纳点评】根据汇报成果由学生归纳Na2CO3 和 NaHCO3的化学性质，教师点评并板书。 Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2 NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2加热NaHCO3+NaOH=Na2CO3+
7、H2O2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2 ：写出相关反应的离子方程式。【问题讨论】（1） 如何鉴别一种固体物质是Na2CO3还是NaHCO3？（2） 碳酸盐和碳酸氢盐之间如何转化？碳酸氢盐碳酸盐 （3）Na2CO3 和 NaHCO3化学性质不同的原因是什么？【教学反思】教师需要充分预计到探究活动中出现的各种情况以及解决的方法，试剂、仪器的准备要为学生的探究提供完全开放的环境。例如：1、 实验药品应多提供几种常见的酸供学生选择，应提供一些盐（如氯化钡等）溶液。2、 提供的Na2CO3溶液、NaHCO3溶液、盐酸的物质的量浓度应该有相同，有不同，供学生做对比实验时选择。（例如：学生可能会
8、做实验对比生成气体的速率，进而讨论生成气体速率不同的原因。）3、 因为NaHCO3溶液与NaOH溶液的反应无明显现象，故应设计实验进行证明。4、 对上述各项有进行或进行得较好的小组或个人给予充分的肯定并记录在档案袋中。第2课时【复习提问】 Na2CO3 和 NaHCO3的化学性质有哪些？【引入新课】通过前面的学习，我们知道碳及其化合物间可以相互转化。那么，在自然界和生产、生活中碳及其化合物间是怎样转化的呢？【指导阅读】 阅读P64-66 自然界中碳及其化合物间的转化。【讨论交流】学生交流，教师点评并做好表现性评价。（1）CO2是通过哪些途径进入大气中的？（2）海水中的含碳物质是从哪里来的？（3
9、）若大气中没有CO2会怎么样？CO2过量又会怎么样？【过渡】 碳的化合物在自然界中的转化创造了许多奇迹，自然界中美妙的石笋、钟乳石和石柱的形成，都与这种转化密切相关（展示一些有关溶洞的图片）。下面，我们用实验来模拟溶洞的形成。【活动探究】 通过阅读材料，讨论溶洞形成的原因，设计和实施简单的实验-模拟溶洞的形成。：1、指导阅读P66-模拟溶洞的形成。2、讨论溶洞形成的原因3、设计模拟实验的方案4、实施模拟实验5、完成下列表格实验内容实验现象有关的化学方程式（或离子方程式）往澄清石灰水中通入二氧化碳直至过量，然后加热。先变浑浊，又变为澄清，加热后溶液又变浑浊6、通过模拟实验进一步体会钟乳石、石柱的
10、形成过程。【指导阅读】 阅读P66-67 -生产和生活中碳及其化合物间的转化。【交流研讨】 学生通过交流、研讨，回答下列问题： 1、描述高炉炼铁过程中碳元素所发生的化学变化，写出相关反应的化学方程式。 2、用化学反应方程式描述下面转化过程，指出所发生的氧化还原反应的氧化剂和还原剂。 3、水垢的主要成分是什么？它是怎样形成的？如何除去水壶中的水垢？写出相关反应的化学方程式 4、在生产和生活中还有哪些碳及其化合物间转化的实例？【概括整合】 学生自主完成P68的概括整合。【布置作业】P71 1、2、3、4。第二节 氮的循环一、教学目标（一）知识与技能目标1、了解自然界中的氮循环及人类活动对氮循环的影
11、响；2、通过了解生物固氮和人工固氮形式，认识N2 、NO 、NO2的性质；3、通过观察思考活动，认识NH3、铵盐的性质及铵态氮肥的使用问题；4、通过观察思考活动，认识 HNO3的性质。（二）过程与方法目标1、培养学生通过观察实验现象，总结分析物质性质的能力；2、初步体会物质的浓度对化学反应产物的影响，进一步认识实验中变量控制的思想。（三）情感态度与价值观目标1、通过介绍合成氨发展的艰辛历程，体会从实验室研究到工业生产的过程，渗透化学与技术关系的教育；2、通过介绍酸雨，光化学烟雾和富营养化等环境问题，了解人类活动对氮循环的影响，树立保护环境的意识。二、教学重点、难点（一）知识上重点、难点重点：氮
12、气、氨、铵盐和硝酸的性质。难点：硝酸的氧化性。（二）方法上重点、难点 培养学生通过观察实验现象总结分析物质性质的能力，并使学生初步体会物质的浓度对化学反应产物的影响，进一步认识实验中变量控制的重要性。三、教学过程第1课时【复习】 1、碳酸钠、碳酸氢钠的化学性质；2、C、CO、CO2；碳酸盐、碳酸氢盐的相互转化。【过渡】在氮循环中涉及到了较多重要的含氮元素的物质及其变化，下面我们一起来探讨这些物质的性质及转化。【板书】1、氮气与氮的固定。【讲述】 氮气是由氮原子构成的双原子分子，两个氮原子间共用三对电子，使每个原子都达到稳定结构。要破坏这种牢固的结合，需要很高的能量。故常温下，氮气的化学性质不活
13、泼，很难与其它的物质发生反应。但在一定的条件下，氮气能与氧气、氢气等物质发生反应。在放电或高温的条件下，空气中的氮气能与氧气发生反应，生成一氧化氮，一氧化氮在空气中很不稳定，易被氧化成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸。【板书】N2+O2 2NO (有毒、无色、难溶于水) 2NO+O2=2NO2 （有毒、红棕色、与水反应）3NO2+H2O=2HNO3+NO1、现给你一试管二氧化氮，其它药品和仪器自选，根据上述反应，请你设计实验，要求尽可能多的使二氧化氮被水吸收。2、你的设计对工业上生产硝酸有什么启示？（从原料的充分利用，减少污染物的排放等方面考虑。）【过渡】植物只能利用化合态的氮，除了闪电等自
14、然方法外，能否用人工的方法把空气中的氮气转化为植物可吸收的含氮化合物呢？通过大量实验研究，科学家们发现在一定条件下，氮气和氢气可以直接化合生成氨。【板书】 N2+3H2 2NH3 （可逆反应）【讲述】像这样同时向正反两个方向进行的反应称为可逆反应。在可逆反应的化学方程式中用“”代替“=”。人们把像这样使空气中游离态的氮转化为化合态的氮的方法叫做氮的固定。综上所述：【板书】氮的固定【指导阅读】 阅读P75 -氨的合成。【点评】目的让学生体会从实验室研究到工业生产的过程，感受化学与技术的关系。【课堂小结】常温下，氮气的化学性质不活泼，很难与其它的物质发生反应。但在一定的条件下，氮气能与氧气、氢气等
15、物质发生反应。【课堂练习】1、氮的固定有三种途径：生物固氮、自然固氮和工业固氮。指出下列固氮方式各属于哪种类型。（1）闪电时氮气转化为一氧化氮。（2）豆科作物根瘤菌将氮气转化为化合态氮。（3）在高温、高压和催化剂作用下，氮气和氢气反应合成氨。2、雷鸣闪电是日常生活中司空见惯的现象。在闪电发生的过程中，空气中的氮气和氧气直接化合。假设某次雷电放出的能量为1.5107KJ。已知1molO2与1molN2化合时要吸收181KJ的能量，闪电时有1/1000的能量用于这一反应。（1）此次闪电所产生的一氧化氮的物质的量是多少？（2）此次雷电的生成物相当于给土壤施加了多少千克的尿素CO(NH2)2化肥？ 第
16、2课时【复习】高能固氮和工业固氮发生的主要反应有哪些？【引入】氨是氮循环中的主要物质，它在人类的生产和生活中有着广泛的应用。下面我们一起来探讨氨和铵态氮肥的主要性质和用途。【板书】 2、氨和铵态氮肥【演示实验1】 氨的溶解性实验。【演示实验2】 氨和氯化氢的反应。【交流讨论】用多媒体投影所要讨论的问题：通过观察实验现象，思考、归纳并回答下列问题：1、 完成下列表格实 验实验现象结 论实 验1实 验22、通过观察实验现象，你获得了氨的哪些物理性质？是通过什么现象获得的？3、氨的喷泉实验原理是什么？氨溶解于水仅是简单的溶解过程吗？由什么现象可以说明？4、由演示实验2的现象，你能得出哪些结论？5、氨
17、除了能与盐酸反应外，还能与硫酸、硝酸反应吗？若能，请写出化学反应方程式。演示实验2中若将浓盐酸用浓硝酸、浓硫酸代替，会观察到同样的现象吗？6、氨中氮元素的化合价是-3，请从化合价的角度分析，氨还可能具有什么性质？它可能与哪些物质反应？7、氨水为何不大量用作化肥？【归纳板书】 学生归纳，老师点评并板书。一、氨的物理性质：无色；有刺激性气味的气体；比空气轻；极易溶于水（1：700）。二、氨的化学性质：1、与水反应：NH3+H2O NH3H2O （可逆反应）NH3H2O NH4+OH- （可逆过程）2、与酸反应：NH3+HCl=NH4Cl NH3+HNO3=NH4NO32NH3+H2SO4=(NH4
18、)2SO43、与氧气反应：4 NH3+5O2 4NO+6H2O 【讲解】 由于氨水易挥发，不易运输，因此氨水不大量用作化肥，而是常将氨制成各种固态的铵盐加以使用，如何科学的使用铵态氮肥呢？要解决这一问题，首先要了解铵态氮肥的主要成分铵盐的主要性质。【演示实验3】取少量氯化铵固体放在试管中加热。【演示实验4】取少量碳酸氢铵固体放在试管中加热，并将生成的气体通入新制的石灰水中。【演示实验5】在试管中加入少量氯化铵固体，再滴加适量的10%氢氧化钠溶液，加热，并将湿润的红色石蕊试纸贴在玻璃棒上靠近试管口，观察现象。【交流讨论】用多媒体投影所要讨论的问题： 通过观察实验现象，思考、归纳并回答下列问题：1
19、、完成下列表格：实 验实验现象结论及化学方程式实验1实验2实验32、铵盐具有哪些物理、化学性质？3、铵盐与碱溶液反应的本质是什么？4、怎样合理地储存和施用铵态氮肥？【归纳板书】 学生归纳，老师点评并板书三、铵盐的物理性质：白色，易溶于水的晶体。四、铵盐的化学性质：1、受热易分解：NH4Cl NH3 +HCl NH4HCO3NH3 +CO2 +H2O2、与碱溶液反应：NH4+OH- NH3 +H2O NH4+OH-= NH3H2O保存方法：密封、阴凉通风处保存。施用注意事项：不能与碱性物质如草木灰等混用；埋在土下以保持肥效。【课堂小结】 学生整合本节课所学的内容。【课堂练习】教材P83-84 1
20、（3）（4）（5）、4（1）【课外作业】教材P84 2、3 第3课时【复习引入】 通过前面的学习，你知道通过哪些方法可以制得NH3？如果实验室要制得少量NH3，你会选择哪种方法？为什么？（由于氮气与氢气反应条件不易获得，加热铵盐制得的NH3又不纯，故实验室选择铵盐与碱反应来制得少量氨气。）【板书】 3、氨气的实验室制法。（1）反应原理：2NH4Cl+Ca(OH)22 NH3 +CaCl2+2H2O（2）发生装置固体+固体型（3）干燥剂碱石灰或无水CaCl2（4）收集方法向下排空气法（5）验满方法湿润的红色石蕊试纸（6）尾气处理用水吸收：用水吸收氨气时，可能会出现什么现象，如何防止这一现象的发生
21、？【讲述】 工业三酸之一的硝酸是一种重要的化工原料，也是一种重要的化学试剂，下面我们一起来讨论它的性质。【板书】 五、硝酸及其应用【实验1】 取一瓶浓硝酸，打开瓶盖，小心的扇闻浓硝酸的气味。【实验2】 在两支试管中各放入一小块铜片，分别加入少量4mol/L的稀硝酸和14mol/L的浓硝酸，立即用蘸有氢氧化钠溶液的棉花封住试管口，观察试管中发生的现象。【实验3】 将实验2中的金属铜换成金属铁进行相同的实验，观察发生的现象。【交流讨论】用多媒体投影所要讨论的问题： 通过观察实验现象，思考并回答下列问题：1、完成下列表格：实 验实 验 现 象结 论实验1实验2实验32、通过实验探究，你对硝酸的氧化性
22、有了哪些认识？3、浓硝酸通常保存在棕色试剂瓶中，为什么？4、归纳硝酸的物理、化学性质？【归纳板书】 学生归纳，老师点评并板书1、物理性质：纯硝酸无色，易挥发，有刺激性气味，熔沸点低，密度比水大。2、化学性质：（1）不稳定性：4HNO3 2H2O+4NO2+O2（2）强氧化性：（规律：浓硝酸一般被还原为NO2，稀硝酸一般被还原为NO，产物与硝酸的浓度有关。）与金属反应除金、铂、钛外（常温下，浓硝酸可使铁、铝钝化）Cu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O与某些非金属单质（如碳）反应C+4HNO3（浓）CO2+4NO2
23、+2H2O通常情况下，浓、稀硝酸作氧化剂时，还原产物有何规律？ 浓硝酸通常被还原为NO2、稀硝酸通常被还原为NO，故相同条件下，稀硝酸的氧化性强于浓硝酸的氧化性，你认为这种观点对吗？请阐述你的理由。【讲述】 掌握物质性质的目的是为了更好的利用物质，二战期间，由于德军即将占领丹麦，丹麦物理学家，诺贝尔奖获得者玻尔被迫要离开自己的祖国。他坚信以后一定能返回祖国，决心把心爱的诺贝尔奖章留下。为了不使奖章落入德军之手，他把奖章溶解在一种溶液中，并存放在瓶子里。丹麦被德军占领后，纳粹分子闯进玻耳家中，连奖章的影子也没发现。战后，玻耳从溶液中提取出金，又重新铸成了奖章。这种溶液就是王水（由浓盐酸与浓硝酸按
24、体积比3：1混合而成）。又如食物中的硝酸盐是无毒的，但是在一些细菌的作用下，会被还原为有毒的亚硝酸盐导致食物中毒。生活中注意不要吃腐烂的食物，因为这种食物含较多的亚硝酸盐。【指导阅读】阅读P81-人类活动对自然界氮循环和环境的影响由于人类活动对自然界氮循环的影响而导致的环境问题主要有哪些？ （酸雨、光化学烟雾、富营养化）【课堂小结】 学生自主完成教材第81页的“概括整合”。【课堂练习】 教材P83 1（1）（2）第三节 硫的转化一、教学目标（一）知识与技能目标1、认识硫单质，了解硫磺的主要性质；2、应用氧化还原反应的知识，在实验室探究不同价态硫元素之间的相互转化，从而了解不同价态硫元素的氧化性
25、和还原性，归纳二氧化硫和浓硫酸的主要性质。3、通过硫元素在生产、生活中的转化实例，了解硫及其化合物在生产中的应用，体会在应用过程中的环境问题，了解酸雨的危害，能够提出减少向大气中排放二氧化硫的措施。（二）过程与方法目标通过探究不同价态硫元素之间的相互转化，培养学生运用所学知识设计实验方案的能力；动手实验的能力；观察实验的能力；合作交流的能力；归纳实验结果的能力。（三）情感态度与价值观目标1、通过实验探究，让学生体会研究化学的过程，激发学生学习化学的兴趣；2、通过了解硫及其化合物的“功”与“过”，知道“功”与“过”的关键取决于人类对化学知识所掌握的程度，进一步增强学生学好化学的责任感。二、教学重
26、点、难点（一）知识上重点、难点重点：硫、二氧化硫的主要性质。难点：探究不同价态硫元素之间的相互转化。（一） 方法上重点、难点 形成解决问题的方法以及选择解决问题的途径。三、教学过程第1课时【播放录像】 火山喷发【讲述】火山口黄色的物质即为硫单质。硫磺有广泛的用途，可用于制硫酸、火药、烟花爆竹等，还可以用来制硫磺软膏医治皮肤病。我们知道，物质的用途决定于物质的性质。下面，我们一起来认识硫单质的性质。【板书】一、硫单质的性质【提问】1、物质的物理性质应该从哪些方面去认识？怎样认识硫单质的物理性质？2、硫元素常见的化合价有哪些？从化合价的角度推测，硫具有怎样的化学性质？如何用实验来证明你的推测，请设
27、计出你的实验方案。【讨论评价】学生讨论，教师评价各实验方案并做好表现性评价记录。【演示实验】学生设计的合理方案可能较多，选取具有代表性的实验进行演示。 在三个培养皿中分别取少量硫粉，观察它的颜色、状态；然后向其中分别加入等量的水、酒精和二硫化碳，观察它们的溶解情况。 取少量硫粉放在试管中，在酒精灯上将其加热至熔化，观察发生的现象。 把研细的硫粉与铁粉按照一定的比例（铁粉稍过量）混合均匀，放在石棉网上堆成“S”状，用灼热的玻璃棒触及一端。当混合物呈红热状态时，移开玻璃棒，观察发生的现象。【学生讨论】1、通过实验，请归纳硫具有哪些物理、化学性质？加热 2、黑火药爆炸所发生的主要化学反应为：S+2K
28、NO3+3C= K2S+3CO2+N2 在此反应中硫体现出了什么性质？ 3、硫与氯气相比，谁的氧化性强？你判断的依据是什么？【归纳板书】 1、物理性质：淡黄色或黄色固体，不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳，熔沸点不高，存在同素异形体。2、化学性质（1） 加热氧化性（与变价金属反应，一般生成低价态金属硫化物）Fe+S=FeS （氧化性：SCl2）写出硫与铝、铜反应的化学方程式。（2） 点燃还原性加热S+O2=SO2（3） S+2KNO3+3C=K2S+3CO2+N2 （硫既是氧化剂又是还原剂）【小结过渡】硫元素的常见价态有-2、0、+4、+6；本节课我们依据氧化还原反应的规律，推测并寻找到合适
29、的氧化剂和还原剂，实现了单质硫向-2价硫和+4价硫的转化。下节课将由同学们自己来设计方案，探究不同价态（0，+4，+6）硫元素之间的转化。【方法导引】探究不同价态硫元素间的相互转化，实际上是探究含有不同价态硫元素的物质间的相互转化。首先，要选择含有不同价态硫元素的物质，如硫磺、二氧化硫（或亚硫酸、亚硫酸钠等）和硫酸（或三氧化硫、硫酸盐等）。其次，是获取这些物质。实验室里备有硫磺、亚硫酸钠和浓硫酸试剂，常用亚硫酸钠与较浓的硫酸反应制备少量二氧化硫。第三，实现不同价态硫元素间的相互转化，依据的主要是氧化还原反应规律，需要寻找合适的氧化剂或还原剂。【知识支持】1、常见的氧化剂有酸性KMnO4溶液，氯
30、气，氯水，硝酸，浓硫酸，氧气等；常见还原剂有硫化氢（或氢硫酸），碘化钾，金属单质、氢气、一氧化碳等。2、SO2能使品红溶液褪色，可利用这一性质检验SO2。【设计要求】1、设计的方案尽量减少环境污染（SO2,H2S均有毒），认真对待尾气的处理。2、实验方案要能判断是否实现了转化。3、画出实验装置图。【课前准备】教师需要充分预计到探究活动中出现的各种情况以及解决的方法，试剂、仪器的准备要为学生的探究提供完全开放的环境。学生先个人思考，然后小组讨论形成实验方案。【小结】整合本课所学内容，明确下节课任务。第2课时（活动探究课）【实验内容】 探究不同价态（0，+4，+6）硫元素之间的转化。【实验目的】 探究不同价态（0，+4，+6）硫元素之间的转化；归纳总结SO2、浓硫酸的化学性质。【实验用品】试管，试管夹，玻璃棒，胶头滴管，单孔橡皮塞，酒精灯，铁架台（带铁圈），药匙，烧杯，圆底烧瓶，止水夹，橡皮管，硫粉，亚硫酸钠，氢氧化钠稀溶液，品红溶液，酸
