高中化学《元素》教案设计

　　［引言］氧族元素中氧为首领，其单质O2是环绕在地球表面大气对流层中的一种与生物生命息息相关的重要气体，它还能在社会各行各业(工业、农业、科技、国防、医疗等)中，显示其非凡的身手。氧气有何过人之处呢?因为它是一种来自于空气、无公害的强氧化剂。它还有一位功不可没的同根兄弟——“O3”，号称生命的卫士。化学上，将它们称为同素异形体，请看相关内容。

　　［板书］一、臭氧

　　［承转］化学上为何将O3、O2称为同素异形体，其含义是什么?在弄清这个问题之前，我们先比一比两兄弟。

　　［引导］O3与O2，均由氧元素组成，在分子组成上只不过仅是一个O原子之差，但两兄弟的“脾气”和“外貌”却大相径庭。

　　［板书］1.O3与O2物理性质的对比

　　［学生阅读］课本“二、臭氧物理性质”并与O2对比。

　　［投影］O3与O2物理性质的对比

　　O3 O2

　　色、味、态 通常为一有特殊臭味的淡蓝色气体，液态O3呈深蓝色，固态O3为紫黑色 通常为一无色无气味的气体

　　液态O2呈淡蓝色，固态O2呈雪花状，淡蓝色

　　溶解度(水中) 大 小

　　熔点 －251℃ －２１８℃

　　沸点 －１１２.４℃ －１８３℃

　　［师］由上表可知，O3与O2的组成元素虽然相同，但物理性质却差别甚大。化学上，我们把由同一种元素形成的不同的单质，称为这种元素的同素异形体。

　　［板书］同素异形体：由同一种元素形成的性质不同的单质，叫做这种元素的同素异形体。

　　［师］如我们刚才所学的O2和O3就是氧元素的同素异形体。

　　［问］我们以前可曾学过由同一种元素形成的不同单质吗？它们是谁？

　　［生］有！如金刚石和石墨都由碳元素组成；红磷和白磷都由磷元素组成。

　　［师］很好！这也就是说，金刚石和石墨都是碳元素的同素异形体；红磷和白磷都属磷元素的同素异形体。

　　［问］钠原子（Na）和钠离子（Na+）都是由同一种元素——钠元素组成，它们是钠的同素异形体吗？为什么？

　　［生］不是，因为Na和Na+是同一元素的不同粒子，不属单质。

　　［问］水（H2O）与过氧化氢（H2O2）的组成元素完全相同，它们是同素异形体吗？为什么？

　　［生］不是，因为它们是由完全相同的两种元素组成的两种不同的化合物。

　　［问题探究］理解同素异形体的概念时应把握的关键之处是什么？

　　［生］必须是“同一元素”的“不同种单质”。

　　［师］那么， H与 H是否为同素异形体？它们之间的关系是什么？

　　［生］不是，它们互为同位素。

　　［师］同位素是我们在上一章所学的概念，它和同素异形体的区别是什么呢？

　　（学生讨论后回答）

　　［生］同位素是指质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子，如 Cl和 Cl；同素异形体是指由同一种元素形成的几种性质不同的单质，如白磷和红磷，金刚石和石墨，我们刚学过的硫也有多种同素异形体。

　　［教师补充］同位素强调的是原子间的互称；同素异形体强调的是单质间的互称，同素异形体之间的性质差异主要是由于它们的结构不同所造成的。

　　［过渡］由刚才的学习我们知道，O3和O2的物理性质差别很大，那么，它们的化学性质是否也有着巨大的差别呢？

　　［板书］2.臭氧的化学性质

　　［学生阅读］有关臭氧化学性质的内容并与O2对比。

　　［提问］O3与O2相比，有无共性?有何差别?

　　［回答］二者都具氧化性，而且O3比O2有着更强的氧化性；另外O3不稳定，能分解。

　　［小结并板书］(1)极强氧化性

　　(2)不稳定性：２O3===３O2

　　［思考］上述反应是否为氧化还原反应?为什么?

　　［回答］否，因反应前后元素的化合价未发生变化。

　　［讲述］O3具有极强的氧化性，如不活泼金属Ag、Hg等在空气或氧气中不易被氧化，而在常温下却能被臭氧氧化，再如酒精、棉絮等易燃物，常温下遇较多的O3会立即着火，从而引起不可想象的火灾，不过天公作美，地面附近大气层中O3含量极微，仅占0.001 ppm。

　　臭氧相对于O2不稳定，常温下能缓慢分解，若加热或高温或有MnO2作催化剂时可迅速分解，而且O3生成O2的反应为一放热反应，这也说明O3比O2更为活泼。

　　［提问］造成O3与O2化学性质差别的原因是什么?

　　［回答］源于它们的分子组成、分子结构不同。

　　［过渡］大家熟知，O2的用途极为广泛，O3又有哪些重要用途呢?

　　［学生阅读］O3用途的相关内容

　　［板书］3.臭氧的用途

　　脱色剂、消毒剂等

　　［思考］O3用于脱色、消毒，基于其什么性质?

　　［回答］强氧化性

　　［讲述］空气中微量O3(1 ppm以内)对人体健康有益，因为它能杀菌消毒，刺激中枢神经，加速血液循环，令人产生爽快振奋之感。疗养院常设在空气新鲜宜人的松林里，因其中含微量O3，是由松林这种针叶树的树脂在被O2氧化的过程中产生的。另外，雷雨之后，当漫步街头田野，同样感到空气格外的清新，其原因一是雨水洗净了尘埃，二是打雷闪电时，空中产生了臭氧(３O2 2O3)。但是，当空气中O3含量超过10－5%(体积分数)时，就会对人体、动植物及其他露置物质造成极大危害，这就是说当O3含量较多时，它就成了一种大气污染物，因此，对于O3应全面辩证地认识其功与过。

　　［转引］自然界中的O3(90%)主要集中于离地面15 km～50 km的大气平流层中，称为臭氧层，是地球生命的保护伞。

　　［设问］那么为什么说O3是地球生命的保护伞?

　　［讲述］臭氧层中臭氧含量很少，却可以吸收来自太阳的大部分短波紫外辐射，因此，臭氧层恰似过滤器一般，阻挡了紫外线，给地球送来了滤过的益于万物生长的光和热，使地球生命免遭灾难，减少了呼吸道疾病、白内障、皮肤病、肿瘤、癌症等的发病率。所以臭氧层是一个天然保护伞，是名符其实的“生命卫士”。

　　然而，近年来，南极上空的臭氧层出现了空洞，北极上空O3浓度也有所减少，臭氧层对生物的保护作用正在减弱，有害射线已对地球生物造成严重危害，如皮肤肿瘤患者剧增，仅据美国1979年统计，死于皮肤癌的人数已达13600多名，患皮肤肿瘤者已达30多万。那么，破坏臭氧层的罪魁祸首是谁呢?——氟氯烃、氮氧化物、碳氧化物等气体，这种现象已引起世人普遍关注，所以《保护臭氧层维也纳公约》《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》等国际公约相继出台，决定减少并逐步停止氟氯烃等的生产和使用，大力开发无氟制冷工业，并把9月16日定为“保护臭氧国际日”，所以我们要保护臭氧层，保护环境，热爱地球。