高中化學《元素》教案設計

　　［引言］氧族元素中氧為首領，其單質O2是環繞在地球表面大氣對流層中的一種與生物生命息息相關的重要氣體，它還能在社會各行各業(工業、農業、科技、國防、醫療等)中，顯示其非凡的身手。氧氣有何過人之處呢?因為它是一種來自于空氣、無公害的強氧化劑。它還有一位功不可沒的同根兄弟——“O3”，號稱生命的衛士。化學上，將它們稱為同素異形體，請看相關內容。

　　［板書］一、臭氧

　　［承轉］化學上為何將O3、O2稱為同素異形體，其含義是什么?在弄清這個問題之前，我們先比一比兩兄弟。

　　［引導］O3與O2，均由氧元素組成，在分子組成上只不過僅是一個O原子之差，但兩兄弟的“脾氣”和“外貌”卻大相徑庭。

　　［板書］1.O3與O2物理性質的對比

　　［學生閱讀］課本“二、臭氧物理性質”并與O2對比。

　　［投影］O3與O2物理性質的對比

　　O3 O2

　　色、味、態 通常為一有特殊臭味的淡藍色氣體，液態O3呈深藍色，固態O3為紫黑色 通常為一無色無氣味的氣體

　　液態O2呈淡藍色，固態O2呈雪花狀，淡藍色

　　溶解度(水中) 大 小

　　熔點 －251℃ －２１８℃

　　沸點 －１１２.４℃ －１８３℃

　　［師］由上表可知，O3與O2的組成元素雖然相同，但物理性質卻差別甚大。化學上，我們把由同一種元素形成的不同的單質，稱為這種元素的同素異形體。

　　［板書］同素異形體：由同一種元素形成的性質不同的單質，叫做這種元素的同素異形體。

　　［師］如我們剛才所學的O2和O3就是氧元素的同素異形體。

　　［問］我們以前可曾學過由同一種元素形成的不同單質嗎？它們是誰？

　　［生］有！如金剛石和石墨都由碳元素組成；紅磷和白磷都由磷元素組成。

　　［師］很好！這也就是說，金剛石和石墨都是碳元素的同素異形體；紅磷和白磷都屬磷元素的同素異形體。

　　［問］鈉原子（Na）和鈉離子（Na+）都是由同一種元素——鈉元素組成，它們是鈉的同素異形體嗎？為什么？

　　［生］不是，因為Na和Na+是同一元素的不同粒子，不屬單質。

　　［問］水（H2O）與過氧化氫（H2O2）的組成元素完全相同，它們是同素異形體嗎？為什么？

　　［生］不是，因為它們是由完全相同的兩種元素組成的兩種不同的化合物。

　　［問題探究］理解同素異形體的概念時應把握的關鍵之處是什么？

　　［生］必須是“同一元素”的“不同種單質”。

　　［師］那么， H與 H是否為同素異形體？它們之間的關系是什么？

　　［生］不是，它們互為同位素。

　　［師］同位素是我們在上一章所學的概念，它和同素異形體的區別是什么呢？

　　（學生討論后回答）

　　［生］同位素是指質子數相同、中子數不同的同一元素的不同原子，如 Cl和 Cl；同素異形體是指由同一種元素形成的幾種性質不同的單質，如白磷和紅磷，金剛石和石墨，我們剛學過的硫也有多種同素異形體。

　　［教師補充］同位素強調的是原子間的互稱；同素異形體強調的是單質間的互稱，同素異形體之間的性質差異主要是由于它們的結構不同所造成的。

　　［過渡］由剛才的學習我們知道，O3和O2的物理性質差別很大，那么，它們的化學性質是否也有著巨大的差別呢？

　　［板書］2.臭氧的化學性質

　　［學生閱讀］有關臭氧化學性質的內容并與O2對比。

　　［提問］O3與O2相比，有無共性?有何差別?

　　［回答］二者都具氧化性，而且O3比O2有著更強的氧化性；另外O3不穩定，能分解。

　　［小結并板書］(1)極強氧化性

　　(2)不穩定性：２O3===３O2

　　［思考］上述反應是否為氧化還原反應?為什么?

　　［回答］否，因反應前后元素的化合價未發生變化。

　　［講述］O3具有極強的氧化性，如不活潑金屬Ag、Hg等在空氣或氧氣中不易被氧化，而在常溫下卻能被臭氧氧化，再如酒精、棉絮等易燃物，常溫下遇較多的O3會立即著火，從而引起不可想象的火災，不過天公作美，地面附近大氣層中O3含量極微，僅占0.001 ppm。

　　臭氧相對于O2不穩定，常溫下能緩慢分解，若加熱或高溫或有MnO2作催化劑時可迅速分解，而且O3生成O2的反應為一放熱反應，這也說明O3比O2更為活潑。

　　［提問］造成O3與O2化學性質差別的原因是什么?

　　［回答］源于它們的分子組成、分子結構不同。

　　［過渡］大家熟知，O2的用途極為廣泛，O3又有哪些重要用途呢?

　　［學生閱讀］O3用途的相關內容

　　［板書］3.臭氧的用途

　　脫色劑、消毒劑等

　　［思考］O3用于脫色、消毒，基于其什么性質?

　　［回答］強氧化性

　　［講述］空氣中微量O3(1 ppm以內)對人體健康有益，因為它能殺菌消毒，刺激中樞神經，加速血液循環，令人產生爽快振奮之感。療養院常設在空氣新鮮宜人的松林里，因其中含微量O3，是由松林這種針葉樹的樹脂在被O2氧化的過程中產生的。另外，雷雨之后，當漫步街頭田野，同樣感到空氣格外的清新，其原因一是雨水洗凈了塵埃，二是打雷閃電時，空中產生了臭氧(３O2 2O3)。但是，當空氣中O3含量超過10－5%(體積分數)時，就會對人體、動植物及其他露置物質造成極大危害，這就是說當O3含量較多時，它就成了一種大氣污染物，因此，對于O3應全面辯證地認識其功與過。

　　［轉引］自然界中的O3(90%)主要集中于離地面15 km～50 km的大氣平流層中，稱為臭氧層，是地球生命的保護傘。

　　［設問］那么為什么說O3是地球生命的保護傘?

　　［講述］臭氧層中臭氧含量很少，卻可以吸收來自太陽的大部分短波紫外輻射，因此，臭氧層恰似過濾器一般，阻擋了紫外線，給地球送來了濾過的益于萬物生長的光和熱，使地球生命免遭災難，減少了呼吸道疾病、白內障、皮膚病、腫瘤、癌癥等的發病率。所以臭氧層是一個天然保護傘，是名符其實的“生命衛士”。

　　然而，近年來，南極上空的臭氧層出現了空洞，北極上空O3濃度也有所減少，臭氧層對生物的保護作用正在減弱，有害射線已對地球生物造成嚴重危害，如皮膚腫瘤患者劇增，僅據美國1979年統計，死于皮膚癌的人數已達13600多名，患皮膚腫瘤者已達30多萬。那么，破壞臭氧層的罪魁禍首是誰呢?——氟氯烴、氮氧化物、碳氧化物等氣體，這種現象已引起世人普遍關注，所以《保護臭氧層維也納公約》《關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》等國際公約相繼出臺，決定減少并逐步停止氟氯烴等的生產和使用，大力開發無氟制冷工業，并把9月16日定為“保護臭氧國際日”，所以我們要保護臭氧層，保護環境，熱愛地球。