高三化学非金属元素复习

【摘 要】以非金属含氧酸为例,用电解质理论和氧化还原理论为指导进行学习,掌握一些酸的通性和氧化性、还原性,初步探索非金属元素的复习方法.

【关 键 词】非金属含氧酸；酸碱强弱序列；氧化性、还原性强弱序列

【中图分类号】G630【文献标识码】B

一、设计背景

高三拓展型课程的前几章系统地整理学习了高中化学的基本原理和理论之后,来进行非金属元素的学习整理,使元素化合物知识的学习能在基本原理和理论的指导下进行,不再是一些靠记忆的孤立的知识,而成为规律性的理性认识.在非金属元素的学习中,按照非金属单质、非金属氧化物、非金属氢化物、非金属氧化物对应的水化物,非金属的含氧酸盐的分类有序性为主线,打破传统的元素复习按一族一族复习,能够对同一类物质的共性规律进行研究和挖掘,从而掌握这些类物质的通性和特性,不仅很好的提升学生的思维品质,同时又很好的复习和检测了化学反应基本原理、理论的学习,不失为一种新的复习方式,在低结构的课堂中有效提高高三化学复习课的教学质量.

二、设计思想

本节课的教学设计就非金属氧化物对应的水化物——非金属含氧酸的学习,通过对二氧化硫和碳酸钠溶液反应、二氧化硫和次氯酸钙溶液的讨论,将整堂课推向.通过巧妙的设计问题链,引导-探究式的教学方式引导学生得到结论,让学生体验和感受知识的发生和发展过程,理论指导元素化合物学习的重要性,从而更好的提升学生的思维能力.

三、教学目标

1.知识与技能：

能写出常见的非金属含氧酸,并能比较一些含氧酸酸性的强弱和氧化性、还原性的强弱；

2.过程与方法：

通过对比、归纳相关知识,提高学生分析、推理、演绎的能力,培养其思维品质；初步探索以具体物质为载体,以化学理论为工具,让学生在低结构的课堂里体会重思维、重方法的学习过程.

四、教学过程：

【引入】我们在上节课学习了非金属氧化物如：CO、CO2、SO2、SO3、SiO2、NO、NO2、N2O3、N2O5、P2O5等,想一想,这些氧化物有没有对应的水化物,如果有,写出它们的化学式.

【学生】H2CO3、H2SO3、H2SO4、H2SiO3、HNO2、HNO3、HO4等,其中,NO、CO、NO2没有对应的水化物.

【教师】这些物质在组成上有什么共同点,属于哪类物质?

【学生】都含有氢、氧元素,中心元素都是非金属元素,属于酸类物质.

【教师】这些物质称作为非金属含氧酸.我们还经常碰到一种非金属含氧酸如HClO次氯酸今天,我们一起来学习其中一些非金属含氧酸的性质.

【板书】一、非金属含氧酸

常见的非金属含氧酸：H2CO3、H2SO3、H2SO4、H2SiO3、HNO2、HNO3、HO4、HClO

【教师】我们在初三化学学习过,酸在水溶液电离出的阳离子全部是氢离子,具有酸的通性,回忆一下,酸有哪些通性呢?

【板书】二、酸的通性

【学生】和酸碱指示剂反应；和活泼金属反应放出氢气；和碱性氧化物反应生成盐和水；和碱反应生成盐和水；和某些盐溶液反应生成新的盐和新的酸即强酸制弱酸.

【教师】以钠元素系列为例,从中任选一种酸,讨论与Na、Na2O、NaOH、Na2CO3的反应情况,首先,判断是否反应?如果反应,产物是什么?

【学生甲】我选择H2SO4,和Na反应生成Na2SO4和H2、和Na2O和NaOH反应都生成Na2SO4和H2O、和Na2CO3反应生成Na2SO4、H2O和CO2.

【教师追问】H2SO4和Na2CO3的反应可以生成CO2和H2O得出的结论?酸性：H2SO4〉H2CO3

【学生乙】我选择HClO,和Na反应（犹豫）不很清楚,和Na2O和NaOH反应都生成NaClO和H2O、和Na2CO3不反应因为酸性H2CO3〉HClO.

【教师质疑】Na2CO3和HClO不反应吗?

【教师引导】H2CO3有几步电离呢?可以参考常见酸的电离平衡常数将H2CO3、HClO、HCO3-的酸性排排队.

【学生活动】酸性：H2CO3〉HClO〉HCO3-

【教师提示】对应的离子结合质子的能力（碱性）对应的有：HCO3-ClO-CO32-

【板书】酸性：H2CO3〉HClO〉HCO3-

碱性：HCO3-〈ClO-〈CO32-

【教师归纳】根据酸碱反应序列对角线规律,右下对角线均为酸性或碱性强微粒,生成左上对角线酸性或碱性弱得微粒,可以归纳为“强强相争、弱弱收兵”.根据此酸碱序列可以写出Na2CO3和HClO反应的化学方程式为：

Na2CO3+HClO→NaHCO3+NaClO

【学生活动】书写化学方程式,体会酸碱序列离子反应中强酸制弱酸的指导作用

【教师追问】如果是Na2CO3溶液中通入SO2气体呢?反应吗?产物是什么?你能否通过酸碱序列进行讨论和说明?写出有关的化学方程式.

【学生活动】根据电离平衡常数可以列出：

酸性：H2SO3〉H2CO3〉HSO3-〉HCO3-

碱性：HSO3-〈HCO3-〈SO32-〈CO32-

根据此酸碱序列可以写出Na2CO3和SO2的水溶液即H2SO3反应的化学方程式为：

Na2CO3+H2O+SO2→NaHCO3+NaHSO3

【教师追问】化学方程式的书写要注意反应物量的关系,思考一下,这个方程式中,Na2CO3和SO2的物质的量之比为1：1,但如果Na2CO3或SO2过量,产物还是NaHCO3和NaHSO3吗?根据酸碱序列,你能否写出在两种情况下的方程式?【学生甲】若SO2足量,则H2SO3过量,则H2SO3和产物中的HCO3-又可形成“强强相争”,以“HSO3-和H2CO3弱弱收兵”,即

酸性：H2SO3〉H2CO3

碱性：HSO3-〈HCO3-

整理得到总的化学方程式为：Na2CO3+H2O+2SO2（过量）→2NaHSO3+CO2

【学生乙】若SO2不足,则Na2CO3过量,则Na2CO3又和产物中的HSO3-形成“强强相争”,以“HCO3-和SO32-弱弱收兵”,即

酸性：HSO3-〉HCO3-

碱性：SO32-〈CO32-

整理得到总的化学方程式为：

2Na2CO3+H2O+SO2（不足）→2NaHCO3+Na2SO3

【教师】我们可以用酸碱序列解决复分解反应的一系列问题,现在如果我把刚才的钠元素系列换成铁或亚铁系列,如Fe、FeO、Fe2O3、Fe（OH）2、Fe（OH）3等物质和一些具有氧化性或还原性的酸如HClO、HNO3或H2SO3反应时,不仅仅要考虑这些酸的酸性,更重要的是要考虑和这些酸发生氧化还原反应.

【板书】三、酸的氧化性、还原性

我们可以用一个氧化还原序列将这些酸的氧化性、还原性排排序.同样可以根据实验证明,通常情况下（还原性的微粒可能会随氧化性微粒浓度变化而变化）：

【板书】氧化性：HClO〉HNO3（稀）〉Fe3+〉H2SO3〉H+〉Fe2+

还原性：Cl-〈NO〈Fe2+〈S〈H2〈Fe

我们同样可以用“强强相争、弱弱收兵”的原理解释一些氧化还原反应的发生,例如我们熟悉的金属铁与稀硝酸溶液的反应,应用序列可知：

氧化性：HNO3（稀）〉Fe2+

还原性：NO〈Fe

Fe过量时方程式为：3Fe+8HNO3→3Fe（NO3）2+2NO+4H2O

如果HNO3过量时又有：HNO3（稀）〉Fe3+

NO〈Fe2+

HNO3过量时方程式为：Fe+4HNO3→Fe（NO3）3+NO+2H2O

【讨论】次氯酸钙溶液中通入二氧化硫气体可能发生的反应：

首先考虑,氧化还原反应,

Ca（ClO）2+2SO2+2H2O→CaSO4+2HCl+H2SO4

此时是SO2比较足量的情况下,若SO2不足,则Ca（ClO）2过量,则又有复分解反应：

Ca（ClO）2+H2SO4→CaSO4+2HClO

Ca（ClO）2+2HCl→CaCl2+2HClO

整理可得：3Ca（ClO）2+2SO2+2H2O→2CaSO4+4HClO+CaCl2

【教师归纳总结】我们在学习非金属含氧酸和物质发生反应时,如果酸只体现酸性,则考虑复分解反应；如果酸有氧化性或还原性,则要考虑氧化还原反应.一般情况下,氧化还原反应优先考虑.

五、教学反思

我在设计本节课时,不断渗透程序化思想,进行有效的复习.从学生常见的氧化物的水化物展开,引导学生写出常见非金属含氧酸的化学式,从学生已有的酸的通性入手,分析与金属元素钠系列的物质和酸反应的情况；最后的讨论将本节课引入.通过这节课,容量不大但很有深度,同时学生再次体会了理论对元素化合物学习的指导意义,在低结构的课堂体会重思维、重方法的学习过程.基本落实了三维目标的要求.