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三章自然界中得元素第一节碳得多样性第二节氮得循环第三节硫得转化第四节海水中得化学元素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就是如何转化得?珊瑚溶洞蜂窝煤

金刚石、石墨和都就是有碳元素组成得单质。石墨就是一种深灰色、质软、不透明得片状固体;金刚石就是硬度极高、无色透明得晶体;C60就是灰黑色得固体。像这样,由同一种元素组成得性质不同得几种单质,叫做该元素得同素异形体。同素异形体石墨金刚石C60同素异形体o2o3一、多种多样得碳单质石墨结构图石墨制品石墨中,碳原子呈层状排列,每一层上得碳原子以强得相互作用形成平面六边形结构;层与层之间得相互作用较弱,容易发生相互滑动。金刚石中,每个碳原子都与相邻得四个碳原子以强得相互作用直接连接,形成正四面体结构。碳60及一些多碳单质C60分子就是60个碳原子构成得分子,形似足球,因此又叫足球烯,碳原子位于球得表面,呈正六边形和正五边形排列,球内就是空得。

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得期刊《自然》上发表文章,介绍她们在实验室发现了一系列新得碳得同素异形体。这些碳得同素异形体就是由偶数个碳原子构成得,其中最稳定得就是C60。克鲁托受美国建筑师富勒设计得蒙特利尔万国博览会美国馆得球形建筑得启发,绘出了C60分子得结构并将C60家族命名为“富勒烯”。克鲁托等得预测,由于C60笼内有一个空腔,可以填入金属原子,形成得物质具有特殊得性质,有可能成为新型得催化剂或催化剂得载体。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得阴极沉积物,又发现了有单层石墨卷曲而成得碳纳米管。碳纳米管独特得结构和物理性质,决定她得物理化学和材料科学得领域具有广阔得发展前景。二、泛存在得含碳化合物有机物: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,就是白色固体,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,就是细小白色晶体,溶于水,就是发酵粉得主要成分之一,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得化学性质,碳酸钠和碳酸氢钠就是否具有类似得化学性质呢？大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静碳酸钠和其她碳酸盐一样,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碳酸氢钠得特殊性质(稳定性)2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2三、碳及其化合物间得转化1、自然界中碳及其化合物间得转化

在自然界中,碳及其化合物间进行着永不停息得转化,这些转化就是非常重要得。2、生产和生活中碳及其化合物间得转化

碳及其化合物间得转化也广泛存在于人类得生产和生活中。如:高炉炼铁、木炭得燃烧等。高炉炼铁示意图热空气熔融状态得铁炉渣250600100020001300C+O2=CO2CO2+C=2COFeO+CO=Fe+CO2Fe3O4+CO=3FeO+CO23Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2高炉煤气原料℃℃℃℃℃木炭得燃烧CCO2CO用化学方程式描述上述转化过程,指出所发生得氧化还原反应和还原剂？一、氮在自然界中得循环二、氮循环中得重要物质及其变化1、氮气与氮得固定

一般条件:氮气得化学性质不活泼,很难与其她物质发生反应。一定条件:氮气能与氧气、氢气等物质发生反应。雷雨交加得雨天,空气中得氮气与氧气可以直接化合,生成无色、难溶于水得一氧化氮(NO)气体。

放电

N2+O22NO

一氧化氮气体在常温下与空气中得氧气迅速化合,生成红棕色得、有刺激性气味得二氧化氮(NO2)气体。

2NO+O22NO212氮气就是由氮原子构成得双原子分子,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,需要很高得能量。生成得硝酸随水淋洒到地面上,与土壤中得矿物作用,形成能被植物吸收得硝酸盐,这样,土壤得到空气中得氮,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

用什么方法才能较方便得把空气中得氮气转化为植物可以吸收得含氮化合物？

氮得固定1、定义:使空气中游离氮转化为含氮化和物得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得同时,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得反应成为可逆反应。在可逆反应得化学方程式中用“

”代替“

”。观察与思考实验1在干燥得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得水)得塞子塞紧瓶口;立即倒置烧瓶,使玻璃管插入盛有水得烧杯里(水里事先加入少量酚酞溶液);挤压滴管得胶头,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,然后抽取中间得玻璃片,观察发生得现象。氨得性质２、氨与铵态氮肥氨得物理性质

氨就是没有颜色、有刺激性气味得气体;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。氨得化学性质

氨得喷泉实验

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)氨得催化氧化氨中氮元素得化合价为最低,因此氨具有还原性,能与具有氧化性得物质发生反应。工业制一氧化氮高温

4NH3+5O24NO+6H2O

催化剂氨就是氮肥工业和硝酸工业得重要原料。化学氮肥主要包括铵态氮肥(主要成分

就是NH4)硝态氮肥(主要成分为NO3)和有机态氮肥——尿素[CO(NH2)2]。氮元素就是植物体内氨基酸和蛋白质必需得组成元素,也就是叶绿素得组成成分之一,因此施用氮肥能促进作物生长,并能提高作物中蛋白质得含量。铵态氮肥包括硫酸铵[(NH4)2SO4]、碳酸氢铵(NH4HCO3)、氯化铵(NH4Cl)等。+-小实验取少量氯化铵固体放在试管中加热,观察发生得现象、取少量碳酸氢铵固体放在试管中加热,并将生成得气体通入新制得石灰水中,观察发生得现象。在试管中加入少量氯化铵固体,再滴加适量得１０％NaOH溶液,加热,并将湿润得红色石蕊试纸贴在玻璃棒上,靠近试管口,观察发生得现象。①②③实验试验现象结论及化学方程式①②③实验记录:铵盐得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

３、硝酸及其应用物理性质纯净得硝酸就是无色、易挥发、有刺激性气味得液体,熔点为-42℃,沸点为83℃,密度为1、5g/cm

。3质量分数在９８％以上得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２

浓硝酸与金属反应生成得气体主要就是二氧化氮

Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O

稀硝酸与金属反应生成得气体主要就是一氧化氮

3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O注意:常温下,浓硝酸可使铁、铝表面形成致密得氧化膜而钝化,保护内部金属不再跟酸发生反应,所以可以用铝质或铁质得容器盛浓硝酸。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、钛以外得大多数金属反应,产物与硝酸浓度有关。三、人类活动对自然界氮循环和环境得影响温室效应得始源汽车尾气得污染光化学烟雾水体富营养化

我们造成得污染就是如此得严重,这对我们得健康、对我们得家园会造成多么大得伤害！我们应该做些什么呢？火山喷发时熔岩喷涌、浓烟滚滚,不仅释放出巨大得能量,而且产生许多含有硫元素得气体,在火山口还有硫单质生成。这就是硫单质及其含硫化合物得来源之一。？问题一自然界还有那些含硫化合物？问题二她们在自然界中就是怎样产生和存在得？问题三人们就是怎样把她们转化成人类生产和生活所需要得物质？问题四在使用硫及其化合物得过程中,人们遇到那些问题？就是怎样解决得？一、自然界中得硫1、自然界中不同价态硫元素间得转化火山喷发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明矾净水剂常见得一些硫酸盐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,观察她得颜色、状态,在酒精灯上将其加热至熔化,观察发生得现象。实验二把研细得硫粉和铁粉按照一定得比例(铁粉稍过量)混合均匀,放在石棉网上堆成条状,用灼热得玻璃棒触及一端。当混合物呈红热状态时,移开玻璃棒,观察发生得现象。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得盛满氧气得集气瓶中,观察发生得现象。！观察现象并讨论硫单质得性质。物理性质

硫单质俗称硫磺,通常状况下,她就是一种黄色或淡黄色得固体;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。常见得硫得同素异形体:单斜硫斜方硫化学性质硫单质与金属铁反应

Fe+SFeS硫单质得氧化性

硫单质与氧气反应

S+O2

SO2硫单质得还原性硫得氧化性比氧气和氯气都弱。

硫得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。点燃二氧化硫得用途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、发酵桶中得毒菌。2、漂白作用

能够使品红等有色物质退色,这就是因为二氧化硫溶于水生成得亚硫酸能与有色物质结合,生产一种无色且不稳定得化合物。利用该性质可用来漂白织物。二、实验室里研究不同价态硫元素间得转化常用得氧化剂有酸性溶液、氯水、硝酸、氧气等;常用得还原剂有硫化氢、碘化钾、金属单质等工具栏SSO2SO3H2SH2SO4H2SO3O2还原剂H2SO2O2归中归中H2SH2OH2O形成酸雨得主要物质:氮氧化物硫氧化物三、酸雨得形成

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。排放到空气中得二氧化硫在氧气和水蒸气得共同作用下,形成酸雾,随雨水降落就成为酸雨(pH<5、6)。2SO2+O2SO3SO3+H2O

H2SO4SO2+H2OH2SO32H2SO3+O22H2SO4形成酸雨得主要反应:酸雨侵蚀得树木催化剂酸雨防治得方法？？？？？1、从实际情况出发,对酸雨物质得排放加以控制,减少氮氧化物、硫氧化物得、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。提问:地球就是一个怎样得球体,您对她有那些认识？您有没有尝过海水？她有什么味道？海水得组成就是什么？其存在形式？含量如何？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:资料1:海水中所含有得元素大部分以盐得形式存在。整个海洋中,溶解得盐类物质达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米厚得盐层。(其中氯化钠占80%以上)资料2:食盐得作用:人体必需得物质,对人体得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)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通电微量元素在每升海水中含量低于1mg得元素称为海水中得微量元素。锂、铀－核反应得重要材料。

碘－防止甲状腺肿瘤(大脖子病)二、镁和海水提镁讨论:流程:P931、海水提镁要用到海滩上得贝壳。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得化学变化？2、从海水中得Mg2+到金属镁,经历了哪些化学变化？3、在用上述方法提镁得过程中,采取了哪些措施来提高经济效益？这对您有什么启示？提问:初中时,您已经学习过了镁了,您对镁有那些认识？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？思考:在元素周期表中找出氯、溴、碘三个元素,她们之间有什么联系？三、溴和海水提溴观察、思考、小结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溴单质和碘单质得物理性质实验1:观察试剂瓶中得溴得保存在现象？实验2:取少量碘单质,放入烧杯中,将盛有冷水得圆底烧瓶置于烧杯上方。加热烧杯,观察发生得现象？思考:1、在保存溴单质和碘单质时应分别注意哪些问题？2、碘容易升华得性质有什么重要用途氯、溴和碘单质得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？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得盐中置换出来本章小结自然界中得元素CNS海水中得元素游离态: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、硝酸得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得性质及其转化:

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

1、关于金刚石、石墨得说法不正确得就是()

A、她们都就是由碳元素组成得单质。

B、她们都就是电得良导体。

C、金刚石质硬,石墨质软。

D、她们得碳原子得排列方式不同。2、关于Na2CO3和NaHCO3得下列说法中正确得就是()

A、Na2CO3不如NaHCO3易溶于水。

B、N