化学必修一第三章自然界中的元素

化学必修一第三章自然界中的元素第一页，共六十三页，2022年，8月28日制作人:杨莉赵延军专业班级:07级化学（4）班

学号:杨40707199

赵40707174

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赵陕西师范大学第二页，共六十三页，2022年，8月28日第三章自然界中的元素第一节碳的多样性第二节氮的循环第三节硫的转化第四节海水中的化学元素第三页，共六十三页，2022年，8月28日碳的多样性多种多样的碳单质广泛存在的含碳化合物碳及其化合物间的转化第四页，共六十三页，2022年，8月28日联想质疑哪些物质含有碳元素?哪些现象与碳及其化合物有关?碳及其化合物在自然界中是如何转化的?珊瑚溶洞蜂窝煤第五页，共六十三页，2022年，8月28日

金刚石、石墨和都是有碳元素组成的单质。石墨是一种深灰色、质软、不透明的片状固体；金刚石是硬度极高、无色透明的晶体；C60是灰黑色的固体。像这样，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。同素异形体石墨金刚石C60同素异形体o2o3一、多种多样的碳单质第六页，共六十三页，2022年，8月28日石墨结构图石墨制品石墨中，碳原子呈层状排列，每一层上的碳原子以强的相互作用形成平面六边形结构；层与层之间的相互作用较弱，容易发生相互滑动。第七页，共六十三页，2022年，8月28日金刚石中，每个碳原子都与相邻的四个碳原子以强的相互作用直接连接，形成正四面体结构。第八页，共六十三页，2022年，8月28日碳60及一些多碳单质C60分子是60个碳原子构成的分子，形似足球，因此又叫足球烯，碳原子位于球的表面，呈正六边形和正五边形排列,球内是空的。

第九页，共六十三页，2022年，8月28日C60与碳纳米管

1985年，英国化学家克鲁托、美国化学家斯莫利和柯尔在世界著名的期刊《自然》上发表文章，介绍他们在实验室发现了一系列新的碳的同素异形体。这些碳的同素异形体是由偶数个碳原子构成的，其中最稳定的是C60。克鲁托受美国建筑师富勒设计的蒙特利尔万国博览会美国馆的球形建筑的启发，绘出了C60分子的结构并将C60家族命名为“富勒烯”。克鲁托等的预测，由于C60笼内有一个空腔，可以填入金属原子，形成的物质具有特殊的性质，有可能成为新型的催化剂或催化剂的载体。这三位化学家因发现C60而与1996年荣获诺贝尔化学奖。日本科学家用高分辨电镜观察电弧蒸发石墨所得到的阴极沉积物，又发现了有单层石墨卷曲而成的碳纳米管。碳纳米管独特的结构和物理性质，决定它的物理化学和材料科学的领域具有广阔的发展前景。第十页，共六十三页，2022年，8月28日二、泛存在的含碳化合物有机物：蛋白质，淀粉，天然气等无机物大理石方解石白云石菱锌矿菱镁矿菱铁矿碳酸钠

碳酸氢钠第十一页，共六十三页，2022年，8月28日活动*探究碳酸钠与碳酸氢钠一、物理性质及用途碳酸钠（Na2CO3）俗称纯碱或苏打，是白色固体，易溶于水，广泛用于玻璃、造纸等工业。碳酸氢钠（NaHCO3）俗称小苏打，是细小白色晶体，溶于水，是发酵粉的主要成分之一，用于治疗胃酸过多。方法导引二、化学性质大家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？第十二页，共六十三页，2022年，8月28日碳酸钠和其他碳酸盐一样，都能与盐酸等酸反应产生二氧化碳气体。Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2

碳酸氢钠液能与盐酸等酸反应生成二氧化碳气体。另外，碳酸氢钠还能与NaOH溶液反应生成碳酸钠和水，而碳酸钠则不能与NaOH溶液发生反应。NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O碳酸氢钠的特殊性质(稳定性)2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2第十三页，共六十三页，2022年，8月28日三、碳及其化合物间的转化1、自然界中碳及其化合物间的转化

在自然界中，碳及其化合物间进行着永不停息的转化，这些转化是非常重要的。2、生产和生活中碳及其化合物间的转化

碳及其化合物间的转化也广泛存在于人类的生产和生活中。如：高炉炼铁、木炭的燃烧等。第十四页，共六十三页，2022年，8月28日第十五页，共六十三页，2022年，8月28日高炉炼铁示意图热空气熔融状态的铁炉渣250600100020001300C+O2=CO2CO2+C=2COFeO+CO=Fe+CO2Fe3O4+CO=3FeO+CO23Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2高炉煤气原料℃℃℃℃℃第十六页，共六十三页，2022年，8月28日木炭的燃烧CCO2CO用化学方程式描述上述转化过程，指出所发生的氧化还原反应和还原剂？第十七页，共六十三页，2022年，8月28日氮的循环氮在自然界中的循环氮循环中的重要物质及其变化人类活动对自然界氮循环和环境的影响第十八页，共六十三页，2022年，8月28日一、氮在自然界中的循环第十九页，共六十三页，2022年，8月28日二、氮循环中的重要物质及其变化1、氮气与氮的固定

一般条件：氮气的化学性质不活泼，很难与其他物质发生反应。一定条件：氮气能与氧气、氢气等物质发生反应。雷雨交加的雨天，空气中的氮气与氧气可以直接化合，生成无色、难溶于水的一氧化氮（NO）气体。

放电

N2+O22NO

一氧化氮气体在常温下与空气中的氧气迅速化合，生成红棕色的、有刺激性气味的二氧化氮（NO2）气体。

2NO+O22NO212氮气是由氮原子构成的双原子分子,两个氮原子之间共用三对电子,使每个原子都达到稳定结构。要破坏这种牢固结构，需要很高的能量。第二十页，共六十三页，2022年，8月28日生成的硝酸随水淋洒到地面上，与土壤中的矿物作用，形成能被植物吸收的硝酸盐，这样，土壤得到空气中的氮，促进植物生长。3二氧化氮溶于水时于水反应生成硝酸和一氧化氮。

3NO2+H2O2HNO3+NO第二十一页，共六十三页，2022年，8月28日

用什么方法才能较方便的把空气中的氮气转化为植物可以吸收的含氮化合物？

氮的固定1、定义：使空气中游离氮转化为含氮化和物的方法自然固氮高能固氮——闪电生物固氮——微生物（根瘤菌）2、分类

高温、高压人工固氮N2+3H2

催化剂

2NH3

仿生固氮:用金属有机化合物作催化剂,常温常压固氮实际上，在氮气与氢气反应生成氨的同时，氨也在分解生成氮气和氢气。像这种在相同条件下能同时向正反两个方向进行的反应成为可逆反应。在可逆反应的化学方程式中用“

”代替“

”。第二十二页，共六十三页，2022年，8月28日观察与思考实验1在干燥的园底烧瓶里充满氨气，用带有玻璃管和滴管（滴管里预先吸入少量的水）的塞子塞紧瓶口；立即倒置烧瓶，使玻璃管插入盛有水的烧杯里（水里事先加入少量酚酞溶液）；挤压滴管的胶头，使少量水进入烧瓶，观察现象。实验2分别在两个集气瓶中滴入浓氨水和浓盐酸，盖上玻璃片，然后抽取中间的玻璃片，观察发生的现象。氨的性质第二十三页，共六十三页，2022年，8月28日２、氨与铵态氮肥氨的物理性质

氨是没有颜色、有刺激性气味的气体；在标准状况下，密度为０．７７１ｇ／Ｌ，比空气轻；既易溶于水且能快速溶解，在常温、常压下１Ｌ体积水能溶解约７００体积氨气。氨的化学性质

氨的喷泉实验

氨溶解于水时于水发生反应，生成一水合氨（NH3·H2O),溶液显弱碱性。NH3+H2ONH3·H2O

氨与盐酸反应，生成氯化铵（NH4Cl）。

NH3+HClNH4Cl（白烟）第二十四页，共六十三页，2022年，8月28日氨的催化氧化氨中氮元素的化合价为最低，因此氨具有还原性，能与具有氧化性的物质发生反应。

工业制一氧化氮

高温

4NH3+5O24NO+6H2O

催化剂氨是氮肥工业和硝酸工业的重要原料。化学氮肥主要包括铵态氮肥（主要成分

是NH4)硝态氮肥（主要成分为NO3）和有机态氮肥——尿素[CO(NH2)2]。氮元素是植物体内氨基酸和蛋白质必需的组成元素，也是叶绿素的组成成分之一，因此施用氮肥能促进作物生长，并能提高作物中蛋白质的含量。铵态氮肥包括硫酸铵[(NH4)2SO4]、碳酸氢铵(NH4HCO3)、氯化铵(NH4Cl)等。+-第二十五页，共六十三页，2022年，8月28日小实验取少量氯化铵固体放在试管中加热，观察发生的现象．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，观察发生的现象。在试管中加入少量氯化铵固体，再滴加适量的１０％NaOH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，观察发生的现象。①②③实验试验现象结论及化学方程式①②③实验记录：铵盐的性质试管壁中上部变白NH4Cl=NH3+HClNH3+HCl=NH4Cl澄清石灰水变浑浊红色石蕊试纸变蓝NH4HCO3=NH3+CO2+H2ONH4Cl+NaOH=NH3+NaCl+H2O

第二十六页，共六十三页，2022年，8月28日３、硝酸及其应用物理性质纯净的硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体，熔点为-42℃,沸点为83℃,密度为1.5g/cm

。3质量分数在９８％以上的浓硝酸在空气中由于挥发出HNO3会产生“发烟”现象，通常叫做发烟硝酸。化学性质浓硝酸受热或见光分解产生棕红色二氧化氮气体。

4HNO3

2H2O+4NO2+O2

注意硝酸见光分解，应将其保存于棕色试剂瓶，放置在荫凉处。１受热或见光第二十七页，共六十三页，2022年，8月28日２

浓硝酸与金属反应生成的气体主要是二氧化氮

Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O

稀硝酸与金属反应生成的气体主要是一氧化氮

3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O注意：常温下，浓硝酸可使铁、铝表面形成致密的氧化膜而钝化，保护内部金属不再跟酸发生反应，所以可以用铝质或铁质的容器盛浓硝酸。３浓硝酸在加热条件下，还能与碳单质等非金属单质发生氧化还原反应。

C+4HNO3(浓)=CO2+4NO2+2H2O硝酸具有强氧化性，能与除金、铂、钛以外的大多数金属反应，产物与硝酸浓度有关。第二十八页，共六十三页，2022年，8月28日三、人类活动对自然界氮循环和环境的影响温室效应的始源汽车尾气的污染光化学烟雾水体富营养化第二十九页，共六十三页，2022年，8月28日

我们造成的污染是如此的严重，这对我们的健康、对我们的家园会造成多么大的伤害！我们应该做些什么呢？第三十页，共六十三页，2022年，8月28日硫的转化自然界中的硫实验室里研究不同价态硫元素间的转化酸雨及其防治第三十一页，共六十三页，2022年，8月28日火山喷发时熔岩喷涌、浓烟滚滚，不仅释放出巨大的能量，而且产生许多含有硫元素的气体，在火山口还有硫单质生成。这是硫单质及其含硫化合物的来源之一。？问题一自然界还有那些含硫化合物？问题二它们在自然界中是怎样产生和存在的？问题三人们是怎样把它们转化成人类生产和生活所需要的物质？问题四在使用硫及其化合物的过程中，人们遇到那些问题？是怎样解决的？第三十二页，共六十三页，2022年，8月28日一、自然界中的硫1、自然界中不同价态硫元素间的转化火山喷发H2SSO2SO3H2SO3H2SO4SH2S地表石膏（CaSO4·2H2O）芒硝（Na2SO4·10H2O）地下

与铁、砷、汞等元素化合与氧气和水作用黄铁矿FeS2雄黄As4S4雌黄As2S3辰砂HgS硫酸盐第三十三页，共六十三页，2022年，8月28日硫酸盐结晶水合物俗名主要用途Na2SO4Na2SO4•10H2O芒硝制玻璃、造纸工业CaSO4CaSO4•2H2O生石膏、石膏制粉笔、模型、雕像2CaSO4•H2O熟石膏ZnSO4ZnSO4•7H2O皓矾收敛剂、防腐剂、煤染剂BaSO4-----------重晶石作白色颜料、“钡餐”FeSO4FeSO4•7H2O绿矾补血剂、制蓝色墨水等CuSO4CuSO4•5H2O蓝矾、胆矾制农药、电镀液KAl(SO4)2KAl(SO4)2•12H2O明矾净水剂常见的一些硫酸盐第三十四页，共六十三页，2022年，8月28日2、认识硫单质实际操作实验实验一取少量硫粉，放在试管中，观察它的颜色、状态，在酒精灯上将其加热至熔化，观察发生的现象。实验二把研细的硫粉和铁粉按照一定的比例（铁粉稍过量）混合均匀，放在石棉网上堆成条状，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。实验三取少量硫粉放入燃烧匙中，将燃烧匙放在酒精灯上加热至硫粉呈熔化状态后，迅速伸入底部有少量水的盛满氧气的集气瓶中，观察发生的现象。！观察现象并讨论硫单质的性质。第三十五页，共六十三页，2022年，8月28日物理性质

硫单质俗称硫磺，通常状况下，它是一种黄色或淡黄色的固体；很脆，易研成粉末；不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2;熔点和沸点都不高。常见的硫的同素异形体：单斜硫斜方硫第三十六页，共六十三页，2022年，8月28日化学性质硫单质与金属铁反应

Fe+SFeS硫单质的氧化性

硫单质与氧气反应

S+O2SO2硫单质的还原性硫的氧化性比氧气和氯气都弱。

硫的用途主要用于制造硫酸、化肥、火柴及杀虫剂等，还用于制造火药、烟花爆竹等。点燃第三十七页，共六十三页，2022年，8月28日二氧化硫的用途1、杀菌作用可做消毒剂和防腐剂，用于杀灭地下室、地窖、酒桶、发酵桶中的毒菌。2、漂白作用

能够使品红等有色物质退色，这是因为二氧化硫溶于水生成的亚硫酸能与有色物质结合，生产一种无色且不稳定的化合物。利用该性质可用来漂白织物。第三十八页，共六十三页，2022年，8月28日二、实验室里研究不同价态硫元素间的转化常用的氧化剂有酸性溶液、氯水、硝酸、氧气等；常用的还原剂有硫化氢、碘化钾、金属单质等工具栏SSO2SO3H2SH2SO4H2SO3O2还原剂H2SO2O2归中归中H2SH2OH2O第三十九页，共六十三页，2022年，8月28日形成酸雨的主要物质：氮氧化物硫氧化物三、酸雨的形成

煤和石油含有硫元素，这些燃料燃烧时处理产生二氧化碳外，还会产生二氧化硫。排放到空气中的二氧化硫在氧气和水蒸气的共同作用下，形成酸雾，随雨水降落就成为酸雨（pH<5.6)。2SO2+O2SO3SO3+H2O

H2SO4SO2+H2OH2SO32H2SO3+O22H2SO4形成酸雨的主要反应：酸雨侵蚀的树木催化剂第四十页，共六十三页，2022年，8月28日酸雨防治的方法？？？？？1、从实际情况出发，对酸雨物质的排放加以控制,减少氮氧化物、硫氧化物的、排放；2、改变能源结构，开发利用氢能、风能、太阳能等清洁能源，从根本上解决问题。第四十一页，共六十三页，2022年，8月28日海水中的化学元素海水——化学元素宝库镁和海水提镁溴和海水提溴第四十二页，共六十三页，2022年，8月28日提问：地球是一个怎样的球体，你对它有那些认识？你有没有尝过海水？它有什么味道？海水的组成是什么？其存在形式？含量如何？第四十三页，共六十三页，2022年，8月28日一、海水－化学元素宝库

多达80多种元素，其中氯、钠、镁、硫、钙、钾、碳、锶、溴（Br）、硼（B）、氟（F）占99.9%常量元素：第四十四页，共六十三页，2022年，8月28日资料1：海水中所含有的元素大部分以盐的形式存在。整个海洋中，溶解的盐类物质达5×1017t。如果把这些盐类物质全部提取出来，均匀地铺在陆地表面，会形成150米厚的盐层。（其中氯化钠占80%以上）资料2：食盐的作用：人体必需的物质，对人体的血液循环和新陈代谢都有着重要作用。人体缺盐会感到头晕、全身无力等，但过多摄入又会引发肾脏疾病和高血压等。（成人每天2~6g为最佳)第四十五页，共六十三页，2022年，8月28日氯碱工业：饱和食盐水氢气氯气氢氧化钠盐酸漂白剂冶炼金属等合成农药等造纸、玻璃、肥皂、纺织等提问：食盐除了食用外，还能干什么？2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2通电第四十六页，共六十三页，2022年，8月28日微量元素在每升海水中含量低于1mg的元素称为海水中的微量元素。锂、铀－核反应的重要材料。

碘－防止甲状腺肿瘤（大脖子病）第四十七页，共六十三页，2022年，8月28日二、镁和海水提镁讨论：流程：P931、海水提镁要用到海滩上的贝壳。那么，贝壳在生产流程中起什么作用？其主要成分发生了怎样的化学变化？第四十八页，共六十三页，2022年，8月28日2、从海水中的Mg2+到金属镁，经历了哪些化学变化？3、在用上述方法提镁的过程中，采取了哪些措施来提高经济效益？这对你有什么启示？提问：初中时，你已经学习过了镁了，你对镁有那些认识？第四十九页，共六十三页，2022年，8月28日小结：2Mg+O2==2MgO点燃2Mg+CO2==2MgO+C点燃提问：为什么要在集气瓶底部放一些细沙或少量水？第五十页，共六十三页，2022年，8月28日思考：在元素周期表中找出氯、溴、碘三个元素，它们之间有什么联系？三、溴和海水提溴观察、思考、小结第五十一页，共六十三页，2022年，8月28日紫黑色红棕色液体固体微溶微溶易溶易溶易溶易溶I2颜色状态物理性质溶解性和溶液颜色四氯化碳中水中酒精中Br2溴单质和碘单质的物理性质第五十二页，共六十三页，2022年，8月28日实验1：观察试剂瓶中的溴的保存在现象？实验2：取少量碘单质，放入烧杯中，将盛有冷水的圆底烧瓶置于烧杯上方。加热烧杯，观察发生的现象？第五十三页，共六十三页，2022年，8月28日思考：1、在保存溴单质和碘单质时应分别注意哪些问题？2、碘容易升华的性质有什么重要用途第五十四页，共六十三页，2022年，8月28日氯、溴和碘单质的氧化性强弱比较试剂：氯水，溴水、碘水、NaCl溶液、NaBr溶液、KI溶液实验方案：思考？第五十五页，共六十三页，2022年，8月28日有关方程式：2NaBr＋Cl2=2NaCl+Br22NaI＋Cl2=2NaCl+I22NaI＋Br2=2NaBr+I2小结：氧化性：氯>溴>碘氧化性强非金属可以从氧化性弱非金属的盐中置换出来第五十六页，共六十三页，2022年，8月28日本章小结自然界中的元素CNS海水中的元素游离态：金刚石、石墨、C60化合态CO2、H2CO3、Na2CO3、NaHCO3大理石、方解石、菱锌矿等自然固氮、人工固氮氮气、氨、铵盐、硝酸的物理性质和化学性质温室效应、水体污染、酸雨等不同价态硫元素的性质及其转化：

H2S、S、SO2、SO3、H2SO3、H2SO4

用途及影响常量元素：

Cl、Na、Mg、S、Ca、

K、C、Br、B、F等微量元素：Li、U、I等同素异形体

第五十七页，共六十三页，2022年，8月28日1、关于金刚石、石墨的说法不正确的是（）

A、它们都是由碳元素组成的单质。

B、它们都是电的良导体。

C、金刚石质硬，石墨质软。

D、他们的碳原子的排列方式不同。2、关于Na2CO3和NaHCO3的下列说法中正确的是（）

A、Na2CO3不如NaHCO3易溶于水。

B、NaHCO3比Na2CO3稳定。

C、石灰水能和NaHCO3反应，不于Na2CO3反应。

D、等物质的量的Na2CO3和NaHCO3与足量的盐酸反应，消耗HCl的物质的量之比为2：1。习题巩固BD第五十八页，共六十三页，2022年，8月28日4、为了保护臭氧层，可采取的有效措施是（）

A.减少二氧化硫的排放量B.减少含铅废气的排放量

C.减少氟氯代烃的排放量D.减少二氧化碳的排放量3、上世纪80年代后期人们逐渐认识到，NO在人体内起着多方面的重要作用。下列关于NO的说法不正确的是（）

A.NO极易与人体的血红蛋白结合

B.NO是造成光化学烟雾的因素之一

C.NO是汽车尾气的有害成分之一

D.NO分子在空气中非常稳定5、下列变化中，不属于化学变化的是（）Ａ.SO2使品红溶液褪色Ｂ.氯水使有色布条褪色；Ｃ.活性炭使墨水褪色Ｄ.漂白粉使某些染料褪色；DCC第五十九页，共六十三页，2022年，8月28日6、喷泉是一种常见的现象，其产生原因是存在压强差。（1）图Ⅰ为化学教学中常用的喷泉实验装置。在烧瓶中充满干燥气体，胶头滴管及烧杯中分别盛有液体。下列组合中不可能形成喷泉的是SO2和H2OB.CO2和NaOH溶液C.NH3和H2OD.NO和H2OD第六十页，共六十三页，2022年，8月28日（2）在图Ⅱ的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质后，能产生喷泉的是()

A.Cu与稀硫酸B.Cu与稀硝酸