高中化學(xué)《元素》教案設(shè)計(jì)

　　［引言］氧族元素中氧為首領(lǐng)，其單質(zhì)O2是環(huán)繞在地球表面大氣對(duì)流層中的一種與生物生命息息相關(guān)的重要?dú)怏w，它還能在社會(huì)各行各業(yè)(工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科技、國(guó)防、醫(yī)療等)中，顯示其非凡的身手。氧氣有何過(guò)人之處呢?因?yàn)樗且环N來(lái)自于空氣、無(wú)公害的強(qiáng)氧化劑。它還有一位功不可沒(méi)的同根兄弟——“O3”，號(hào)稱(chēng)生命的衛(wèi)士。化學(xué)上，將它們稱(chēng)為同素異形體，請(qǐng)看相關(guān)內(nèi)容。

　　［板書(shū)］一、臭氧

　　［承轉(zhuǎn)］化學(xué)上為何將O3、O2稱(chēng)為同素異形體，其含義是什么?在弄清這個(gè)問(wèn)題之前，我們先比一比兩兄弟。

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

　　［板書(shū)］1.O3與O2物理性質(zhì)的對(duì)比

　　［學(xué)生閱讀］課本“二、臭氧物理性質(zhì)”并與O2對(duì)比。

　　［投影］O3與O2物理性質(zhì)的對(duì)比

　　O3 O2

　　色、味、態(tài) 通常為一有特殊臭味的淡藍(lán)色氣體，液態(tài)O3呈深藍(lán)色，固態(tài)O3為紫黑色 通常為一無(wú)色無(wú)氣味的氣體

　　液態(tài)O2呈淡藍(lán)色，固態(tài)O2呈雪花狀，淡藍(lán)色

　　溶解度(水中) 大 小

　　熔點(diǎn) －251℃ －２１８℃

　　沸點(diǎn) －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(zhì)卻差別甚大。化學(xué)上，我們把由同一種元素形成的不同的單質(zhì)，稱(chēng)為這種元素的同素異形體。

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

　　［師］如我們剛才所學(xué)的O2和O3就是氧元素的同素異形體。

　　［問(wèn)］我們以前可曾學(xué)過(guò)由同一種元素形成的不同單質(zhì)嗎？它們是誰(shuí)？

　　［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(shuō)，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(wèn)］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?yàn)镹a和Na+是同一元素的不同粒子，不屬單質(zhì)。

　　［問(wèn)］水（H2O）與過(guò)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?yàn)樗鼈兪怯赏耆嗤膬煞N元素組成的兩種不同的化合物。

　　［問(wèn)題探究］理解同素異形體的概念時(shí)應(yīng)把握的關(guān)鍵之處是什么？

　　［生］必須是“同一元素”的“不同種單質(zhì)”。

　　［師］那么， H與 H是否為同素異形體？它們之間的關(guān)系是什么？

　　［生］不是，它們互為同位素。

　　［師］同位素是我們?cè)谏弦徽滤鶎W(xué)的概念，它和同素異形體的區(qū)別是什么呢？

　　（學(xué)生討論后回答）

　　［生］同位素是指質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)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(zhì)不同的單質(zhì)，如白磷和紅磷，金剛石和石墨，我們剛學(xué)過(guò)的硫也有多種同素異形體。

　　［教師補(bǔ)充］同位素強(qiáng)調(diào)的是原子間的互稱(chēng)；同素異形體強(qiáng)調(diào)的是單質(zhì)間的互稱(chēng)，同素異形體之間的性質(zhì)差異主要是由于它們的結(jié)構(gòu)不同所造成的。

　　［過(guò)渡］由剛才的學(xué)習(xí)我們知道，O3和O2的物理性質(zhì)差別很大，那么，它們的化學(xué)性質(zhì)是否也有著巨大的差別呢？

　　［板書(shū)］2.臭氧的化學(xué)性質(zhì)

　　［學(xué)生閱讀］有關(guān)臭氧化學(xué)性質(zhì)的內(nèi)容并與O2對(duì)比。

　　［提問(wèn)］O3與O2相比，有無(wú)共性?有何差別?

　　［回答］二者都具氧化性，而且O3比O2有著更強(qiáng)的氧化性；另外O3不穩(wěn)定，能分解。

　　［小結(jié)并板書(shū)］(1)極強(qiáng)氧化性

　　(2)不穩(wěn)定性：２O3===３O2

　　［思考］上述反應(yīng)是否為氧化還原反應(yīng)?為什么?

　　［回答］否，因反應(yīng)前后元素的化合價(jià)未發(fā)生變化。

　　［講述］O3具有極強(qiáng)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(huì)立即著火，從而引起不可想象的火災(zāi)，不過(guò)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(duì)于O2不穩(wěn)定，常溫下能緩慢分解，若加熱或高溫或有MnO2作催化劑時(shí)可迅速分解，而且O3生成O2的反應(yīng)為一放熱反應(yīng)，這也說(shuō)明O3比O2更為活潑。

　　［提問(wèn)］造成O3與O2化學(xué)性質(zhì)差別的原因是什么?

　　［回答］源于它們的分子組成、分子結(jié)構(gòu)不同。

　　［過(guò)渡］大家熟知，O2的用途極為廣泛，O3又有哪些重要用途呢?

　　［學(xué)生閱讀］O3用途的相關(guān)內(nèi)容

　　［板書(shū)］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(zhì)?

　　［回答］強(qiáng)氧化性

　　［講述］空氣中微量O3(1 ppm以?xún)?nèi))對(duì)人體健康有益，因?yàn)樗軞⒕荆碳ぶ袠猩窠?jīng)，加速血液循環(huán)，令人產(chǎn)生爽快振奮之感。療養(yǎng)院常設(shè)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(shù)的樹(shù)脂在被O2氧化的過(guò)程中產(chǎn)生的。另外，雷雨之后，當(dāng)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(shí)，空中產(chǎn)生了臭氧(３O2 2O3)。但是，當(dāng)空氣中O3含量超過(guò)10－5%(體積分?jǐn)?shù))時(shí)，就會(huì)對(duì)人體、動(dòng)植物及其他露置物質(zhì)造成極大危害，這就是說(shuō)當(dāng)O3含量較多時(shí)，它就成了一種大氣污染物，因此，對(duì)于O3應(yīng)全面辯證地認(rèn)識(shí)其功與過(guò)。

　　［轉(zhuǎn)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(chēng)為臭氧層，是地球生命的保護(hù)傘。

　　［設(shè)問(wèn)］那么為什么說(shuō)O3是地球生命的保護(hù)傘?

　　［講述］臭氧層中臭氧含量很少，卻可以吸收來(lái)自太陽(yáng)的大部分短波紫外輻射，因此，臭氧層恰似過(guò)濾器一般，阻擋了紫外線，給地球送來(lái)了濾過(guò)的益于萬(wàn)物生長(zhǎng)的光和熱，使地球生命免遭災(zāi)難，減少了呼吸道疾病、白內(nèi)障、皮膚病、腫瘤、癌癥等的發(fā)病率。所以臭氧層是一個(gè)天然保護(hù)傘，是名符其實(shí)的“生命衛(wèi)士”。

　　然而，近年來(lái)，南極上空的臭氧層出現(xiàn)了空洞，北極上空O3濃度也有所減少，臭氧層對(duì)生物的保護(hù)作用正在減弱，有害射線已對(duì)地球生物造成嚴(yán)重危害，如皮膚腫瘤患者劇增，僅據(jù)美國(guó)1979年統(tǒng)計(jì)，死于皮膚癌的人數(shù)已達(dá)13600多名，患皮膚腫瘤者已達(dá)30多萬(wàn)。那么，破壞臭氧層的罪魁禍?zhǔn)资钦l(shuí)呢?——氟氯烴、氮氧化物、碳氧化物等氣體，這種現(xiàn)象已引起世人普遍關(guān)注，所以《保護(hù)臭氧層維也納公約》《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書(shū)》等國(guó)際公約相繼出臺(tái)，決定減少并逐步停止氟氯烴等的生產(chǎn)和使用，大力開(kāi)發(fā)無(wú)氟制冷工業(yè)，并把9月16日定為“保護(hù)臭氧國(guó)際日”，所以我們要保護(hù)臭氧層，保護(hù)環(huán)境，熱愛(ài)地球。