2019-2020年高二化學(xué) 第四章 非金屬及其化合物.doc

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2019-2020年高二化學(xué) 第四章 非金屬及其化合物 本章說(shuō)明 一、教學(xué)目標(biāo) 1.了解氯、氮、硫、硅等非金屬單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，認(rèn)識(shí)不同的非金屬單質(zhì)性質(zhì)有較大的差異。 2.了解氯、氮、硫、硅的重要化合物的主要性質(zhì)，認(rèn)識(shí)某些非金屬化合物既有相似的性質(zhì)，又有各自的特性。 3.認(rèn)識(shí)氯、氮、硫、硅及其化合物的廣泛用途，體會(huì)化學(xué)的創(chuàng)造性與實(shí)用性。 4.通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步訓(xùn)練學(xué)生的操作技能，體會(huì)實(shí)驗(yàn)對(duì)認(rèn)識(shí)和研究物質(zhì)性質(zhì)的重要作用，培養(yǎng)學(xué)生求實(shí)、創(chuàng)新的良好品質(zhì)。 5.以非金屬知識(shí)的學(xué)習(xí)為線(xiàn)索，通過(guò)多種活動(dòng)，幫助學(xué)生進(jìn)一步掌握學(xué)習(xí)物質(zhì)及其化學(xué)性質(zhì)的一般方法，提高自主學(xué)習(xí)能力。 6.了解氮循環(huán)對(duì)生態(tài)平衡的重要作用。了解某些污染物的來(lái)源、性質(zhì)和危害，體會(huì)化學(xué)對(duì)環(huán)境保護(hù)的重要意義，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注社會(huì)的意識(shí)和責(zé)任感。 二、內(nèi)容分析 1.地位和功能 本章主要討論硅、氯、硫和氮等典型元素及其重要化合物的性質(zhì)，安排在第三章“金屬及其化合物”之后，是常見(jiàn)無(wú)機(jī)物及其性質(zhì)等知識(shí)的繼續(xù)。這些內(nèi)容既是學(xué)生今后繼續(xù)學(xué)習(xí)化學(xué)的基礎(chǔ)，也是在生活中經(jīng)常要接觸、需要了解和應(yīng)用的化學(xué)常識(shí)。 本章具有鞏固離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等基本知識(shí)的作用。在第三章的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步介紹元素化合物知識(shí)和研究方法，為元素族概念的形成、元素性質(zhì)的遞變規(guī)律、元素周期表的形成積累感性材料，是學(xué)生認(rèn)識(shí)元素周期律、元素周期表知識(shí)的重要基礎(chǔ)。 本章在選材上著眼于這幾種元素的單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)，在知識(shí)安排上盡量使知識(shí)和用途相結(jié)合，理論和實(shí)際相結(jié)合，物質(zhì)的重要性能與可能的負(fù)面作用相結(jié)合，從而使學(xué)生認(rèn)識(shí)到常見(jiàn)無(wú)機(jī)物在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用，以及與人類(lèi)和環(huán)境的關(guān)系。例如，二氧化硅與硅酸鹽產(chǎn)品的應(yīng)用及其發(fā)展，氯氣的性質(zhì)與應(yīng)用及其可能存在的問(wèn)題，硫酸、硝酸和氨的性質(zhì)及廣泛用途，酸雨的形成等。這些內(nèi)容不僅增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。另外，科學(xué)史話(huà)──“氯氣的發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)”滲透了嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的科學(xué)思維品質(zhì)的培養(yǎng)，科學(xué)視野──“新型陶瓷”“信使分子──NO”“火箭為什么能飛上天”等讓學(xué)生體會(huì)知識(shí)的價(jià)值。這樣，更全面地體現(xiàn)化學(xué)課程的科學(xué)教育功能。 2.內(nèi)容結(jié)構(gòu) 非金屬及其化合物知識(shí)受課時(shí)所限，不可能像過(guò)去那樣分章詳細(xì)介紹，只能相對(duì)集中，因此在設(shè)計(jì)教科書(shū)結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了精選和整合。為了使學(xué)生對(duì)非金屬及其化合物有一個(gè)整體的了解，本章對(duì)代表性元素各有側(cè)重地選擇有重要價(jià)值的單質(zhì)及其化合物讓學(xué)生學(xué)習(xí)、研究。在編排順序上，將存在和用途十分廣泛的元素硅及其化合物、典型的非金屬元素氯及其化合物分節(jié)編寫(xiě)，將與當(dāng)代環(huán)境關(guān)系十分密切的硫和氮的氧化物、用途廣泛的兩種酸──硫酸和硝酸以及氨分別合節(jié)編寫(xiě)，有分有合，突出重點(diǎn)，加強(qiáng)聯(lián)系和對(duì)比。 3.內(nèi)容特點(diǎn) 增強(qiáng)學(xué)習(xí)的探究性、親歷性和體驗(yàn)性元素化合物的性質(zhì)來(lái)自觀(guān)察、實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)，本章通過(guò)多處“實(shí)驗(yàn)”“思考與交流”“學(xué)與問(wèn)”“實(shí)踐活動(dòng)”“科學(xué)探究”以及習(xí)題等的設(shè)計(jì)，大大增加學(xué)生活動(dòng)，學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性得到了更多的體現(xiàn)。例如，第三節(jié)中“用水吸收二氧化氮”的科學(xué)探究，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀(guān)察與分析，感受過(guò)程的變化，尋找變化的原因，感悟?qū)I(yè)上生產(chǎn)硝酸的啟迪，從中體驗(yàn)探究的樂(lè)趣，學(xué)會(huì)探究的方法。 注重化學(xué)知識(shí)與科學(xué)精神、人文精神的滲透與融合本章所涉及的單質(zhì)和化合物與社會(huì)、生活、健康、環(huán)境的關(guān)系十分密切，教科書(shū)在這方面有比較充分的體現(xiàn)。但與以往教科書(shū)明顯不同的是，不過(guò)分強(qiáng)調(diào)知識(shí)的邏輯順序，在注意知識(shí)內(nèi)在邏輯的同時(shí)，突出了知識(shí)與社會(huì)、生活、健康、環(huán)境的聯(lián)系，并將科學(xué)精神和人文精神融合其中。化學(xué)科學(xué)技術(shù)與人類(lèi)的關(guān)系從來(lái)沒(méi)有像現(xiàn)在這樣密切和嚴(yán)峻：化學(xué)對(duì)人類(lèi)文明作出了巨大貢獻(xiàn)，而人們對(duì)化學(xué)的誤解與疏離卻越來(lái)越嚴(yán)重。作為基礎(chǔ)科學(xué)教育課程的化學(xué)必須面對(duì)這一現(xiàn)實(shí)，用科學(xué)的態(tài)度來(lái)看待化學(xué)的功與過(guò)。本章在介紹幾種典型的非金屬元素的單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)與應(yīng)用時(shí)，不回避某些物質(zhì)可能對(duì)環(huán)境、健康等帶來(lái)的負(fù)面影響，并指出化學(xué)在解決這些問(wèn)題時(shí)可能的方向和作用，這有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀(guān)。 性質(zhì)與用途緊密聯(lián)系，深化對(duì)元素化合物知識(shí)的理解和應(yīng)用這是本章教材的另一個(gè)特點(diǎn)，是深入理解、靈活運(yùn)用物質(zhì)性質(zhì)的好方法、好途徑，同時(shí)也是體現(xiàn)學(xué)習(xí)元素化合物知識(shí)價(jià)值的重要方面。這樣不僅使教科書(shū)更具有吸引力和時(shí)代感，而且有利于增進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和情感。 三、課時(shí)建議 第一節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角──硅 2 課時(shí) 第二節(jié) 富集在海水中的元素──氯2 課時(shí) 第三節(jié) 硫和氮的氧化物 2 課時(shí) 第四節(jié) 硫酸、硝酸和氨 3課時(shí) 復(fù)習(xí) 1 課時(shí) 為什么要選取硅作為非金屬的開(kāi)篇呢？ 從硅及其化合物在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位來(lái)看，從學(xué)科發(fā)展的角度來(lái)看，硅及其化合物在材料科學(xué)和信息技術(shù)等領(lǐng)域有廣泛的用途，在半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)、建筑、通信及宇宙航行、衛(wèi)星等方面大顯身手，而且它們的應(yīng)用前景十分廣闊；硅酸鹽工業(yè)在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和日常生活中有著非常重要的地位。無(wú)機(jī)非金屬材料中硅元素唱主角，而含硅元素的材料制品大都是以二氧化硅為原料。所以，首先介紹硅及其化合物，突出了它在社會(huì)發(fā)展歷程中、在科學(xué)現(xiàn)代化中的重要性和應(yīng) 第一節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角──硅 一、教學(xué)設(shè)計(jì) 用價(jià)值。 從物質(zhì)存在和組成多樣性的角度來(lái)看，硅是無(wú)機(jī)非金屬的主角，是地殼的基本骨干元素。自然界中的巖石、土壤、沙子主要以二氧化硅或硅酸鹽的形式存在，地殼的95%是硅酸鹽礦。所以，介紹硅及其化合物，體現(xiàn)了硅元素存在的普遍性和廣泛性。 從認(rèn)知規(guī)律來(lái)看，硅元素的主要化合價(jià)只有+4價(jià)，硅單質(zhì)比較穩(wěn)定，硅的化合物知識(shí)也比較簡(jiǎn)單。因此，學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)比較輕，有利于學(xué)習(xí)積極性的保護(hù)和培養(yǎng)。 本節(jié)內(nèi)容編排有以下特點(diǎn)： 從硅及其化合物的知識(shí)體系來(lái)看，它由二氧化硅和硅酸、硅酸鹽以及硅單質(zhì)等三部分內(nèi)容組成。在內(nèi)容編排上打破常規(guī)，首先從硅的親氧性引出硅主要存在的兩種形式──二氧化硅和硅酸鹽，接著介紹二氧化硅的性質(zhì)，再介紹硅酸、硅酸鹽的一些性質(zhì)，最后介紹硅單質(zhì)。先學(xué)習(xí)比較熟悉的硅的化合物，再學(xué)習(xí)單質(zhì)硅的順序符合認(rèn)知規(guī)律，有利于學(xué)生接受。 從知識(shí)內(nèi)容的安排上來(lái)看，重點(diǎn)、非重點(diǎn)把握準(zhǔn)確。主干內(nèi)容保持一定量，并重彩描繪。例如，二氧化硅的知識(shí)突出酸性氧化物的性質(zhì)，在“科學(xué)視野”中介紹硅氧四面體結(jié)構(gòu)，了解二氧化硅的一些物理性質(zhì)，然后以圖配文的方式介紹了二氧化硅的用途，最后讓學(xué)生通過(guò)日常生活中的一些事實(shí)，以“思考與交流”的方式得出二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)。在學(xué)習(xí)二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)時(shí)，既介紹了酸性氧化物的共性，又介紹了SiO2的特性，擴(kuò)展了學(xué)生對(duì)非金屬酸性氧化物的認(rèn)識(shí)。硅酸鹽重點(diǎn)介紹硅酸鈉溶液的性質(zhì)和用途。對(duì)非重點(diǎn)知識(shí)和拓展性?xún)?nèi)容，采用多種形式來(lái)呈現(xiàn)。例如，簡(jiǎn)要介紹了硅酸的制取原理和硅膠的用途，應(yīng)用廣泛的硅酸鹽產(chǎn)品以圖片的形式呈現(xiàn)，一些新型陶瓷以“科學(xué)視野”的方式介紹，硅酸鹽的組成以“資料卡片”的形式介紹，等等。 總之，硅及其化合物知識(shí)的介紹，既體現(xiàn)了元素存在的廣泛性又體現(xiàn)了應(yīng)用的前瞻性，既有親近感又可以使學(xué)生開(kāi)闊眼界，同時(shí)也能使學(xué)生增強(qiáng)對(duì)學(xué)習(xí)化學(xué)的重要性的認(rèn)識(shí)。 本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)：二氧化硅的性質(zhì)。 本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)：硅酸鹽的豐富性和多樣性。 教學(xué)建議如下： 1.采用對(duì)比的方法，聯(lián)系碳、二氧化碳等學(xué)生已有的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)來(lái)介紹硅、二氧化硅等新知識(shí)。聯(lián)系和對(duì)比是一種有效的學(xué)習(xí)方法，通過(guò)對(duì)比可加深對(duì)知識(shí)的理解，有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶和掌握。因此，應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用對(duì)比的方法來(lái)認(rèn)識(shí)物質(zhì)的共性和個(gè)性、區(qū)別和聯(lián)系。碳和硅是同一主族相鄰的兩種元素，它們的性質(zhì)既有相似之處，又有不同之處。在教學(xué)時(shí)要突出硅的親氧性強(qiáng)于碳的親氧性，從而引導(dǎo)學(xué)生理解硅的兩種存在形式──二氧化硅和硅酸鹽。對(duì)于SiO2化學(xué)性質(zhì)的教學(xué)，可啟發(fā)學(xué)生根據(jù)SiO2和CO2都是酸性氧化物這一特點(diǎn)，把它們的性質(zhì)一一列出。然后引導(dǎo)學(xué)生從硅的親氧性大，得出常溫下SiO2的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；在加熱的條件下，SiO2才能與堿性氧化物起反應(yīng)，等等。 在介紹硅酸時(shí)，可以補(bǔ)充這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：將CO2通入Na2SiO3溶液中，引導(dǎo)學(xué)生觀(guān)察白色膠狀沉淀的生成，從而加深對(duì)H2SiO3的酸性弱于碳酸的認(rèn)識(shí)。 對(duì)于硅單質(zhì)，主要讓學(xué)生了解硅是重要的半導(dǎo)體材料，在電子工業(yè)上有廣泛的用途。 SiO2的結(jié)構(gòu)知識(shí)屬于拓展性?xún)?nèi)容，在教學(xué)中不作要求。 2.要多運(yùn)用日常生活中的事例進(jìn)行教學(xué)。非金屬元素首先介紹硅元素，硅的化合物普遍存在是原因之一。因此，教學(xué)時(shí)要多注意聯(lián)系生產(chǎn)和生活實(shí)際，充分利用實(shí)物、模型及教科書(shū)中的彩圖和插圖，通過(guò)放映教學(xué)錄像，學(xué)生自己搜集有關(guān)的實(shí)物或照片，在課堂上展示交流等方法，增強(qiáng)教學(xué)的直觀(guān)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)的情感。例如，可用生活事例來(lái)說(shuō)明SiO2質(zhì)硬、不溶于水的性質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀(guān)察教科書(shū)中的圖片、觀(guān)察陶瓷和玻璃制品等實(shí)物來(lái)了解硅酸鹽的廣泛用途等。 3.通過(guò)自學(xué)討論的方法進(jìn)行硅酸鹽的教學(xué)。學(xué)生的學(xué)習(xí)是一個(gè)自主構(gòu)建的過(guò)程。他們帶著自己原有的知識(shí)背景、活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)和理解走進(jìn)學(xué)習(xí)活動(dòng)，并通過(guò)自己的主動(dòng)活動(dòng)，包括獨(dú)立思考、與他人交流和反思等，去構(gòu)建對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解。例如，講硅酸鹽時(shí)可指出，最常見(jiàn)的可溶性硅酸鹽是Na2SiO3，它的水溶液稱(chēng)為水玻璃。然后展示樣品，觀(guān)察水玻璃的黏稠性。同時(shí)拿出一塊反復(fù)充分浸過(guò)水玻璃并已干燥的布條，把它放在火焰上，結(jié)果布條不能燃燒，從而認(rèn)識(shí)用水玻璃浸泡織物可以防火。最后，對(duì)于硅酸鹽的豐富性和多樣性，建議學(xué)生以閱讀、交流的方式來(lái)完成。 二、活動(dòng)建議 【實(shí)驗(yàn)4-1】 控制溶液混合物的酸堿性是制取硅酸凝膠的關(guān)鍵。鹽酸的濃度以6 mol/L為宜。 在飽和Na2SiO3溶液中，滴加酚酞溶液呈紅色。逐滴加入稀鹽酸，待溶液紅色變淺并接近消失時(shí)，有透明的硅酸凝膠產(chǎn)生。 【實(shí)驗(yàn)4-2】 若無(wú)硅酸鈉溶液，可用市售的水玻璃代替。一定要使小木條或?yàn)V紙條反復(fù)浸透。 水浸過(guò)的濾紙或小木條，當(dāng)水分蒸發(fā)后就燃燒。硅酸鈉溶液浸過(guò)的濾紙或小木條，當(dāng)水分蒸發(fā)后不易燃燒(濾紙只起泡)。 三、問(wèn)題交流 【思考與交流】 物理性質(zhì)：熔點(diǎn)高、硬度大。 化學(xué)穩(wěn)定性：化學(xué)穩(wěn)定性好，除氫氟酸外一般不與其他酸反應(yīng)，可以與強(qiáng)堿如NaOH等反應(yīng)，屬于酸性氧化物。 SiO2的這些性質(zhì)主要和它的結(jié)構(gòu)有關(guān)。SiO2是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此性質(zhì)很穩(wěn)定。 四、習(xí)題參考 1.（1）⑧⑩ （2）⑤⑥⑦⑨ （3）①②③④ 2. 材料 物理性質(zhì) 化學(xué)性質(zhì) 玻璃 硬度高、耐磨損，耐高溫,較脆 化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定 陶瓷 硬度高、耐磨損，耐高溫定 化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn) 3.晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料，主要應(yīng)用于信息技術(shù)和光電池等方面。 4.（1）還原劑（2）化合反應(yīng)（氧化還原反應(yīng)）；置換反應(yīng)；還原劑。 5.不要求課后馬上完成，建議學(xué)生在一定的時(shí)間內(nèi)，由個(gè)人或小組合作完成。最好物色學(xué)有余力的同學(xué)多花功夫?qū)懗鲑|(zhì)量較高的小論文。 第二節(jié) 富集在海水中的元素──氯 一、教學(xué)設(shè)計(jì) 氯及其化合物知識(shí)作為本章第二節(jié)教學(xué)內(nèi)容，其設(shè)計(jì)意圖是：一、氯是一種比較典型的、重要的非金屬元素。教科書(shū)選擇氯氣的性質(zhì)、用途以及Cl-的檢驗(yàn)等內(nèi)容進(jìn)行比較全面的學(xué)習(xí)和研究，不但可以讓學(xué)生了解典型非金屬單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)，而且對(duì)學(xué)生全面認(rèn)識(shí)化學(xué)元素，尤其是了解其他非金屬元素及其化合物的性質(zhì)，形成正確的觀(guān)點(diǎn)、掌握正確的學(xué)習(xí)方法等具有重要的作用。二、氯是海水中富集的一種元素，資源豐富。而且食鹽、漂白粉等含氯的化合物大家都非常熟悉，認(rèn)識(shí)上有一種親近感，容易產(chǎn)生求知的欲望。 本節(jié)內(nèi)容主要包括三部分：一是活潑的黃綠色氣體──氯氣，二是氯離子（Cl-）的檢驗(yàn)，三是鹵素簡(jiǎn)介。 本節(jié)內(nèi)容編排有以下特點(diǎn)： 1.突出重點(diǎn) 從物質(zhì)種類(lèi)上來(lái)看，重點(diǎn)學(xué)習(xí)氯元素的單質(zhì)──氯氣；從氯氣的知識(shí)結(jié)構(gòu)來(lái)看，重點(diǎn)學(xué)習(xí)氯氣的強(qiáng)氧化性；從氯氣的氧化性來(lái)看，重點(diǎn)學(xué)習(xí)氫氣在氯氣中的燃燒、氯氣與水的反應(yīng)。本節(jié)的另一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容是氯離子的檢驗(yàn)。教科書(shū)對(duì)重點(diǎn)知識(shí)不僅作了比較詳細(xì)的介紹，而且安排了“實(shí)驗(yàn)”“思考與交流”“學(xué)與問(wèn)”等活動(dòng)，以調(diào)動(dòng)學(xué)生各種感官，使學(xué)生建立起知識(shí)結(jié)構(gòu)并不斷加深。而教科書(shū)對(duì)氯氣的實(shí)驗(yàn)室制取、氯的化合物、鹵族元素等通過(guò)“科學(xué)史話(huà)”“科學(xué)視野”作了簡(jiǎn)單的介紹。本節(jié)突出典型元素氯的介紹，又有所體現(xiàn)鹵素的性質(zhì)，較好地體現(xiàn)了以點(diǎn)為主、點(diǎn)面結(jié)合的編制思想。 2.講究實(shí)用性 重點(diǎn)知識(shí)選擇的依據(jù)之一是實(shí)用性。氫氣在氯氣中的燃燒是工業(yè)上制鹽酸的重要方法，氯氣與水反應(yīng)是氯氣用于自來(lái)水消毒的原理所在，離子檢驗(yàn)是化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要內(nèi)容，也是一項(xiàng)重要的基本技能。因此，這些重點(diǎn)知識(shí)的學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生知識(shí)與能力的發(fā)展有非常重要的作用。而氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法，實(shí)用意義不大，若介紹就要安排實(shí)驗(yàn)，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，因此，僅在“科學(xué)史話(huà)”中作了介紹。 3.體現(xiàn)思想性 教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)了對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律和辯證唯物主義觀(guān)點(diǎn)。例如，氯氣是有毒氣體，但它可用于自來(lái)水消毒，而且是重要的化工原料。通過(guò)學(xué)習(xí)可以使學(xué)生認(rèn)識(shí)到要學(xué)好知識(shí)，正確運(yùn)用，才能讓自然資源更好地為人類(lèi)服務(wù)。此外，學(xué)生還可以從科學(xué)史話(huà)──“氯氣的發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)”中學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)態(tài)度和研究方法。 本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)：氯氣的化學(xué)性質(zhì)。 本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)：氯氣與水反應(yīng)、氯氣與NaOH溶液反應(yīng)。 教學(xué)建議如下： 1.引導(dǎo)學(xué)生充分利用已有的知識(shí)學(xué)習(xí)新知識(shí)。在第二章中學(xué)生對(duì)分類(lèi)方法已有所了解，本節(jié)應(yīng)從離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等不同角度來(lái)理解和認(rèn)識(shí)所涉及的化學(xué)反應(yīng)，并以新知識(shí)為載體，鞏固氧化還原反應(yīng)的有關(guān)概念。初中化學(xué)中，學(xué)生已學(xué)過(guò)鹽酸、NaCl與AgNO3溶液的反應(yīng)。在介紹Cl-的檢驗(yàn)時(shí)，可以先復(fù)習(xí)這兩個(gè)反應(yīng)，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 2.準(zhǔn)確把握教學(xué)要求，突出重點(diǎn)。教師要充分利用教科書(shū)中的資源做好實(shí)驗(yàn)、引導(dǎo)思考、廣泛交流、適當(dāng)拓展，突出教學(xué)重點(diǎn)。還可以利用課外教學(xué)資源，如漂白粉的漂白原理、漂白粉的含氯量計(jì)算等，進(jìn)一步強(qiáng)化重點(diǎn)知識(shí)。由于原子結(jié)構(gòu)和元素周期律、元素周期表等知識(shí)在必修2中學(xué)習(xí)，因此，對(duì)于氯元素在周期表中的位置、原子結(jié)構(gòu)、鹵族元素原子結(jié)構(gòu)的比較等內(nèi)容不必展開(kāi)。氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法的介紹也不必加深。 3.運(yùn)用化學(xué)史實(shí)，積極創(chuàng)設(shè)探究情景。教科書(shū)先以氯氣的發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)這一科學(xué)史話(huà)作為閱讀材料，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生在比較輕松的環(huán)境里了解氯氣可以從氧化鹽酸中的氯離子得到，氯氣是黃綠色、有刺鼻氣味的氣體等，而且從科學(xué)家身上學(xué)習(xí)到科學(xué)研究的思想和科學(xué)探究的精神。然后安排了“思考與交流”，讓學(xué)生談一談從這一史實(shí)中得到的啟示，然后很自然地引出氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法，再寫(xiě)出相應(yīng)的化學(xué)方程式。在思考和交流的過(guò)程中，要利用好這一問(wèn)題的情景，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)理論指導(dǎo)的重要性和實(shí)驗(yàn)實(shí)證的基礎(chǔ)性，使學(xué)生產(chǎn)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的親近感，增加他們主動(dòng)求知的精神。 4.充分運(yùn)用實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深學(xué)生對(duì)非金屬性質(zhì)的印象，增強(qiáng)學(xué)生觀(guān)察和分析問(wèn)題的能力。教科書(shū)在知識(shí)的表述方法上，充分利用化學(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)這一特點(diǎn)，通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)講述氯氣的典型性質(zhì)，使學(xué)生對(duì)氯氣的認(rèn)識(shí)從感性上升到理性。關(guān)于Cl-的檢驗(yàn)，為說(shuō)明自來(lái)水中含有Cl-，教科書(shū)除了選用稀鹽酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液與AgNO3溶液反應(yīng)外，還增加了自來(lái)水作為試劑與AgNO3溶液反應(yīng)，同時(shí)以蒸餾水與AgNO3溶液混合作為對(duì)比實(shí)驗(yàn)。對(duì)使用AgNO3溶液檢驗(yàn)Cl-時(shí)需要滴加稀硝酸酸化的理由，教學(xué)中要注意通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)來(lái)解決。還可以以Na2CO3溶液為例，對(duì)稀硝酸加在A(yíng)gNO3溶液前和后有什么影響展開(kāi)討論。 5.增強(qiáng)教學(xué)的問(wèn)題性和探究性。對(duì)于氯氣與水的反應(yīng)、氯氣與堿的反應(yīng)這些教學(xué)難點(diǎn)，建議首先向?qū)W生提出問(wèn)題：請(qǐng)你根據(jù)已掌握的Cl2的性質(zhì)猜測(cè)，Cl2與H2O反應(yīng)可能形成的產(chǎn)物是什么？并設(shè)計(jì)各種實(shí)驗(yàn)方案，證明你的假設(shè)是否成立。通過(guò)假設(shè)、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、得出結(jié)論后，再用下列問(wèn)題進(jìn)行情境遷移：（1）根據(jù)Cl2與H2O的反應(yīng)設(shè)想一下，如果將Cl2通入NaOH溶液中會(huì)發(fā)生怎樣的反應(yīng)？（2）在工業(yè)上，Cl2與消石灰反應(yīng)可以制得漂白粉，其有效成分是什么？起漂白作用的物質(zhì)是什么？若學(xué)生的基礎(chǔ)較好，此時(shí)可應(yīng)用下列問(wèn)題繼續(xù)進(jìn)行深入探究：往NaOH溶液中滴加酚酞溶液，再逐滴滴加氯水，會(huì)有什么現(xiàn)象？實(shí)驗(yàn)中酚酞褪色的原因是什么？是因?yàn)镃l2與堿發(fā)生了反應(yīng)，還是因?yàn)槁人泻械腍ClO起了漂白作用？你是否能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明哪種猜測(cè)是對(duì)的呢？在此過(guò)程中，教師應(yīng)充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)參與探究學(xué)習(xí)的積極性，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)、觀(guān)察、調(diào)查、資料收集、閱讀、討論、辯論等多種方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題，以及通過(guò)實(shí)驗(yàn)解決問(wèn)題的能力。 二、活動(dòng)建議 【實(shí)驗(yàn)4-3】盛氯氣的集氣瓶要干燥。瓶中的氯氣要濃，為了防止氯氣逸散，可在集氣瓶口涂一點(diǎn)凡士林，使玻璃片與瓶口更密合。因?yàn)檫@是第一個(gè)關(guān)于氯氣性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)要提醒學(xué)生注意觀(guān)察氯氣的顏色（黃綠色），并注意氫氣在空氣里燃燒與在氯氣里燃燒火焰的顏色是不同的。 【實(shí)驗(yàn)4-4】色布的顏色最好是自行染上的?？扇“准啿紬l，用紅墨水染成紅色，晾干備用。 【實(shí)驗(yàn)4-5】實(shí)驗(yàn)時(shí)所用氯氣和有色布條一定要干燥。為此，從氣體發(fā)生器出來(lái)的氣體要經(jīng)過(guò)裝有濃硫酸的洗氣瓶，干布條要用臨時(shí)烘干的。 建議增加一個(gè)氯氣與水反應(yīng)和氯氣與堿反應(yīng)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。操作方法如下： 取兩個(gè)裝有氯氣的集氣瓶，先讓學(xué)生觀(guān)察氯氣的顏色。然后向一個(gè)瓶中注入少量水（約5 mL），向另一個(gè)瓶中注入等體積的濃氫氧化鈉溶液，振蕩。片刻后，對(duì)比瓶里氯氣的顏色（注入堿液的瓶里黃綠色褪去，而注入水的瓶里的氯氣的黃綠色變化不明顯）。 【實(shí)驗(yàn)4-6】此實(shí)驗(yàn)中，地區(qū)不同，自來(lái)水中滴入AgNO3溶液的現(xiàn)象可能不同。稀鹽酸和NaCl溶液中加入AgNO3溶液都產(chǎn)生白色沉淀，再加稀硝酸，沉淀不溶解。Na2CO3溶液中加入AgNO3溶液產(chǎn)生白色沉淀，再加稀硝酸，沉淀溶解，且放出氣泡。 三、問(wèn)題交流 【思考與交流1】 啟示1：科學(xué)研究需要有正確的理論作指導(dǎo)，錯(cuò)誤的理論只能浪費(fèi)時(shí)間和精力。 啟示2：科學(xué)研究需要以大量事實(shí)為依據(jù)，只有大量事實(shí)才能推翻錯(cuò)誤的理論，建立正確的理論或推動(dòng)科學(xué)理論的發(fā)展。 啟示3：科學(xué)研究需要有熱愛(ài)科學(xué)的思想和奉獻(xiàn)科學(xué)的精神。 MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2↑+2H2O 【思考與交流2】 提示：燃燒不一定要有氧氣參加，物質(zhì)并不是只有在氧氣中才可以燃燒。燃燒的本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)，所有發(fā)光發(fā)熱的劇烈的化學(xué)反應(yīng)都稱(chēng)為燃燒。 【學(xué)與問(wèn)】 提示：因?yàn)槌鞘凶詠?lái)水常用Cl2進(jìn)行消毒，所以自來(lái)水中溶解有少量的氯氣，有刺激性氣味。 四、習(xí)題參考 1.氯氣溶于水發(fā)生反應(yīng)：Cl2+H2O=HCl+HClO,HClO具有強(qiáng)氧化性，能殺滅水中的病菌。 2. 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 解釋或化學(xué)方程式 滴入AgNO3溶液 白色沉淀 AgNO3+HCl=AgCl↓+HNO3 滴在藍(lán)色石蕊試紙上 先變紅后很快褪色 氯水具有酸性和漂白性 滴入紅墨水 褪色 氯水具有漂白性 3.2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O 4.Ca(ClO)2，優(yōu)點(diǎn)是漂白粉的性質(zhì)比氯水穩(wěn)定，可以長(zhǎng)時(shí)間放置。 5.觀(guān)察包裝袋是否密封，漂白粉中有無(wú)結(jié)塊，注意使用期限，現(xiàn)買(mǎi)現(xiàn)用，購(gòu)買(mǎi)之后應(yīng)密閉保存在干燥的地方等。 6.應(yīng)十分小心，不要吸入氯氣，不要把氯氣大量排放到空氣中去等。 7.D 8.C 9.取少量試劑于小試管中，滴入用稀硝酸酸化的AgNO3溶液，如立刻有白色沉淀產(chǎn)生，則說(shuō)明有Cl-存在。 10.（1）Cl2+2KBr=Br2+2KCl、Cl2+2KI=I2+2KCl （2）Br2+2KI=I2+2KBr 11.（1）取極微量嘗味道；（2）加入醋酸或鹽酸，看有無(wú)氣體放出；（3）溶于水后加入CaCl2（或BaCl2）溶液，看有無(wú)沉淀產(chǎn)生；（4）用pH試紙測(cè)其溶液的pH；（5）分別溶于水后滴入酚酞溶液，看是否變紅,等等。 12.建議： （1）可以以小組形式進(jìn)行；（2）到附近廠(chǎng)礦、農(nóng)技單位進(jìn)行調(diào)查；（3）教師可適當(dāng)介紹網(wǎng)站和書(shū)籍，如《化工辭典》（王箴主編，化工出版社）、google、baidu等。 第三節(jié) 硫和氮的氧化物 一、教學(xué)設(shè)計(jì) 環(huán)境保護(hù)問(wèn)題已越來(lái)越為世界各國(guó)所重視，環(huán)境意識(shí)已成為當(dāng)代人類(lèi)文化素質(zhì)的重要組成部分，并成為衡量一個(gè)國(guó)家，一個(gè)民族乃至一個(gè)人的文明程度的重要標(biāo)準(zhǔn)。環(huán)境問(wèn)題的產(chǎn)生主要是由于人類(lèi)對(duì)自然資源和生態(tài)環(huán)境的不合理利用和破壞造成的，而這種損害環(huán)境的行為又是同人類(lèi)對(duì)環(huán)境缺乏正確的認(rèn)識(shí)聯(lián)系在一起的。因此，根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)“關(guān)注人類(lèi)面臨的與化學(xué)相關(guān)的社會(huì)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感、參與意識(shí)和決策能力”的要求，加強(qiáng)環(huán)境教育，提高學(xué)生的環(huán)境意識(shí)，幫助學(xué)生正確認(rèn)識(shí)環(huán)境和環(huán)境問(wèn)題。 二氧化硫和二氧化氮是造成大氣污染的主要?dú)怏w，大氣質(zhì)量與二氧化硫、二氧化氮的含量有關(guān)。因此，在本章中，把這二者單獨(dú)作為一節(jié)來(lái)學(xué)習(xí)。 本節(jié)從人們熟悉的空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)提出相關(guān)的4個(gè)問(wèn)題，然后教科書(shū)安排了三部分內(nèi)容，第一部分是二氧化硫的性質(zhì)，第二部分是二氧化氮、一氧化氮的性質(zhì)，第三部分是二氧化硫和二氧化氮對(duì)大氣的污染。 本節(jié)內(nèi)容編排有以下特點(diǎn)： 1.主題明確本節(jié)的主題是了解環(huán)境污染的原因和樹(shù)立環(huán)境保護(hù)意識(shí)，教科書(shū)從空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)引出環(huán)境問(wèn)題，最后教學(xué)內(nèi)容落實(shí)到二氧化硫和二氧化氮對(duì)大氣的污染，給自然環(huán)境、人類(lèi)的正常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的危害，以及防治環(huán)境污染的方法等。總體的思路是先弄清楚有關(guān)污染物的性質(zhì)，然后讓學(xué)生了解引起大氣污染的原因，從而引導(dǎo)學(xué)生形成參與解決環(huán)境問(wèn)題的意識(shí)。 2.內(nèi)容新穎本節(jié)中空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)、信使分子──NO、火箭為什么能飛上天、防治酸雨的措施、雨水pH的測(cè)定等都是比較新的內(nèi)容，而且是與生產(chǎn)、生活聯(lián)系密切的化學(xué)問(wèn)題。在教學(xué)中要充分利用這些知識(shí)，或進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄U(kuò)充，以達(dá)到拓寬學(xué)生視野的目的。 3.呈現(xiàn)方式靈活本節(jié)除文字?jǐn)⑹鐾?，還安排了“實(shí)驗(yàn)”“學(xué)與問(wèn)”“科學(xué)探究”“實(shí)踐活動(dòng)”等，提供了“資料卡片”“科學(xué)視野”等閱讀材料，體現(xiàn)了課程標(biāo)準(zhǔn)提出的“精心創(chuàng)設(shè)學(xué)生自主活動(dòng)和積極探究的情境，引導(dǎo)學(xué)生積極參與探究過(guò)程，獲取知識(shí)，獲得親身體驗(yàn)，學(xué)會(huì)合作與分享，提高探究欲望”的要求，努力達(dá)到有計(jì)劃、有步驟地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力的目的。 本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)：二氧化硫與水的反應(yīng)，二氧化氮與水的反應(yīng)，二氧化硫和二氧化氮對(duì)大氣的污染。 本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)：可逆反應(yīng)，二氧化氮與水的反應(yīng)。 教學(xué)建議如下： 1.努力體現(xiàn)以學(xué)生為主體的教學(xué)思想。教科書(shū)一開(kāi)始利用空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)提出4個(gè)問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生思索，使學(xué)生較快的投身于學(xué)習(xí)的情景中。在教學(xué)中一方面要開(kāi)好頭，另外在“實(shí)驗(yàn)”“科學(xué)探究”“實(shí)踐活動(dòng)”中要注意激發(fā)學(xué)生求知的欲望，多讓學(xué)生參與，把教學(xué)活動(dòng)開(kāi)展得有聲有色。例如，在學(xué)習(xí)二氧化硫時(shí)，可以提出二氧化硫中硫元素的化合價(jià)為多少及其所屬氧化物的類(lèi)型是什么等問(wèn)題，預(yù)測(cè)二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)并以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。建議安排下列活動(dòng)：（1）根據(jù)二氧化硫中硫?yàn)?4價(jià)，居于中間價(jià)態(tài)，推出二氧化硫既有氧化性又有還原性；二氧化硫是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。（2）聯(lián)系酸、堿、鹽、氧化物間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系和氧化還原反應(yīng)的有關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)驗(yàn)證方案。（3）師生共同討論驗(yàn)證方案的可行性。（4）學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：二氧化硫與水（滴加紫色石蕊溶液）、二氧化硫與氫氧化鈉溶液（滴加酚酞溶液）、二氧化硫與品紅溶液。（5）記錄現(xiàn)象，教師引導(dǎo)學(xué)生分析得出結(jié)論等。 2.準(zhǔn)確把握教學(xué)要求。對(duì)于二氧化硫，教科書(shū)簡(jiǎn)要介紹了硫與氧氣反應(yīng)生成二氧化硫；二氧化硫有難聞的氣味，能溶于水，水溶液顯酸性，以及二氧化硫的漂白性等。教學(xué)中不要提高要求，避免增加學(xué)生的負(fù)擔(dān)。至于二氧化硫漂白作用的機(jī)理、反應(yīng)的生成物，考慮到學(xué)生的接受能力，教科書(shū)沒(méi)有介紹。要提醒學(xué)生注意SO2+H2OH2SO3是可逆反應(yīng)，這是學(xué)生第一次接觸可逆反應(yīng)的概念，建議說(shuō)明這一概念的涵義，為學(xué)生今后接觸更多的可逆反應(yīng)，以及學(xué)習(xí)化學(xué)平衡等奠定基礎(chǔ)。對(duì)于學(xué)生基礎(chǔ)比較好的學(xué)校，建議在討論SO2的漂白性時(shí)，從反應(yīng)原理上和次氯酸的漂白作用進(jìn)行比較，使學(xué)生注意它們的區(qū)別。 3.采用輔助教學(xué)手段，體現(xiàn)新教科書(shū)的特色。例如，對(duì)于NO與O2的反應(yīng)，建議利用錄像來(lái)展示，使學(xué)生不但能看到氣體顏色的變化，而且能看到氣體體積的變化。然后從體積變化的定量數(shù)據(jù)中討論原因，學(xué)習(xí)有關(guān)的知識(shí)。對(duì)于NO2與水的反應(yīng)，建議有條件的學(xué)校采用邊講邊實(shí)驗(yàn)；若不采用邊講邊實(shí)驗(yàn)，可以利用實(shí)物投影等教學(xué)手段，以彌補(bǔ)演示實(shí)驗(yàn)的不足，提高直觀(guān)教學(xué)效果。 4.要培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識(shí)。對(duì)于SO2和NO2對(duì)大氣污染的教學(xué)，可以指導(dǎo)學(xué)生閱讀課文，引導(dǎo)學(xué)生了解SO2和NO2的產(chǎn)生、危害以及防治的措施等。然后根據(jù)SO2、NO2的利用和對(duì)大氣的污染，開(kāi)展如何評(píng)價(jià)SO2、NO2的討論。這樣既鞏固了SO2和NO2的有關(guān)知識(shí)，又培養(yǎng)了學(xué)生利用化學(xué)知識(shí)化害為利的科學(xué)思想。 二、活動(dòng)建議 【實(shí)驗(yàn)4-7】演示該實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)注意： 1.收集二氧化硫的試管要干燥，氣體要收集滿(mǎn)，否則液面上升不多，液體變色不明顯。 2.可用亞硫酸鈉與酸反應(yīng)來(lái)制備二氧化硫。 3.品紅溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不能太大，以0.01%左右為宜，并使溶液顯酸性。 4.二氧化硫并不能漂白所有的有色物質(zhì),它只能漂白某些有色物質(zhì)。因此,應(yīng)預(yù)先試驗(yàn)它的漂白效果。 【科學(xué)探究】 采用課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)法，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論： 1.提示：實(shí)驗(yàn)所需的氧氣可以當(dāng)時(shí)制取，也可以課前制好，裝在塑料袋中供學(xué)生選用。 實(shí)驗(yàn)步驟 現(xiàn)象 解釋?zhuān)捎没瘜W(xué)方程式表示） (1) 將一支充滿(mǎn)NO2的試管倒放在盛有水的水槽中 紅棕色氣體逐漸消失，水位上升，最后水充滿(mǎn)整個(gè)試管的2/3，無(wú)色氣體充滿(mǎn)試管的1/3（上部） 3NO2+H2O=2HNO3+NO NO2為紅棕色氣體，易溶于水，NO為無(wú)色氣體，難溶于水 (2) 制取少量氧氣 2KClO3=2KCl+3O2↑ 或2H2O22H2O+O2↑ (3) (3)將氧氣慢慢地通入步驟（1）的試管中 無(wú)色氣體變?yōu)榧t棕色氣體，又變?yōu)闊o(wú)色氣體，但氣體體積逐漸縮小，液面不斷上升 2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO 2.提示：從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，只有2/3的二氧化氮轉(zhuǎn)化為硝酸，而1/3的二氧化氮轉(zhuǎn)化為一氧化氮。因此，硝酸工業(yè)常在吸收反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中補(bǔ)充一些空氣，使生成的一氧化氮再氧化為二氧化氮，二氧化氮溶于水又生成硝酸和一氧化氮。經(jīng)過(guò)這樣多次的氧化和吸收，二氧化氮可以比較完全地被水吸收，能夠盡可能多地轉(zhuǎn)化為硝酸。 【實(shí)踐活動(dòng)1】由于本節(jié)實(shí)踐活動(dòng)的形式比較新，特提出如下建議： 1.活動(dòng)的宗旨是使每個(gè)學(xué)生都動(dòng)起來(lái)，因此在教學(xué)中要設(shè)法調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使他們主動(dòng)參與，在活動(dòng)中受到教育和啟發(fā)，環(huán)保意識(shí)也得到提高。 2.活動(dòng)的教學(xué)要求并不高，難度也不大，教師可以根據(jù)具體情況，選用其中的一部分活動(dòng)，也可以自行設(shè)計(jì)其他活動(dòng)。 3.在活動(dòng)前應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備，如要求學(xué)生做好課前調(diào)查、查閱資料、發(fā)言準(zhǔn)備等。教師應(yīng)準(zhǔn)備好活動(dòng)必備的用品，如污染物樣品、報(bào)刊資料、復(fù)印材料、圖片、投影片或錄像片等。 4.教學(xué)時(shí)可以采取靈活多樣的方式，如某些活動(dòng)可以采取收集資料──調(diào)查──閱讀──討論的方式進(jìn)行。 5.教學(xué)時(shí)應(yīng)注意盡量結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，使學(xué)生感到環(huán)境問(wèn)題就發(fā)生在自己身邊，保護(hù)環(huán)境人人有責(zé)。 6.應(yīng)該注意的是，其中有些活動(dòng)并沒(méi)有固定的答案，活動(dòng)中也不要強(qiáng)求統(tǒng)一?；顒?dòng)的目的主要在于學(xué)生的參與，在參與過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境意識(shí)。 7.在上述實(shí)踐活動(dòng)中，學(xué)生學(xué)到的不僅僅是一些環(huán)境知識(shí)，更重要的是引起他們對(duì)環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注，同時(shí)培養(yǎng)他們的探究能力、思維能力、表達(dá)能力、組織活動(dòng)能力、與人交流的能力等，同時(shí)也可以培養(yǎng)他們的科學(xué)方法、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神等，而這些正是未來(lái)人才所應(yīng)具備的品質(zhì)和能力。 大氣污染物的來(lái)源十分廣泛，各地情況也有很大差別，以下舉出一些例子。 （1）工業(yè)排出的廢氣； （2）工廠(chǎng)、家庭燃燒含硫的燃料； （3）火山爆發(fā)產(chǎn)生的氣體； （4）焚燒農(nóng)作物的秸桿、森林火災(zāi)中的濃煙； （5）焚燒生活垃圾、廢舊塑料、工業(yè)廢棄物產(chǎn)生的煙氣； （6）吸煙； （7）做飯時(shí)廚房里的煙氣； （8）垃圾腐爛釋放出來(lái)的有害氣體； （9）工廠(chǎng)有毒氣體的泄漏； （10）居室裝修材料（如油漆等）緩慢釋放出來(lái)的有毒氣體； （11）風(fēng)沙、揚(yáng)塵； （12）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的有毒農(nóng)藥； （13）使用涂改液等化學(xué)試劑； （14）復(fù)印機(jī)、打印機(jī)等電器產(chǎn)生的有害氣體等。 【實(shí)踐活動(dòng)2】該活動(dòng)涉及較多的技能，如收集雨水、使用pH試紙（或pH計(jì)）、列表或制圖等。如果本地區(qū)的雨水顯酸性，活動(dòng)后應(yīng)調(diào)查分析雨水變酸的原因，并提出減輕酸雨危害的建議。活動(dòng)可分組合作進(jìn)行。 三、問(wèn)題交流 【學(xué)與問(wèn)】 通過(guò)分析H2SO3的熱不穩(wěn)定性和二氧化硫的溶解性得出結(jié)論。 四、習(xí)題參考 1.刺激性、有、氣體，變紅。無(wú)，紅棕 2.A 3.C 4.C 5.D 6.（1）2SO2+O2=2SO3 (2)Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O (3)3NO2+H2O=2HNO3+NO 第四節(jié) 硫酸、硝酸和氨 一、教學(xué)設(shè)計(jì) 硫酸、硝酸是硫、氮元素的最高價(jià)氧化物的水化物，是重要的含氧酸，氨是氮的氫化物。非金屬單質(zhì)、氫化物、氧化物、含氧酸等構(gòu)成某一非金屬元素的知識(shí)體系。在硫、氮元素的知識(shí)體系中，比較重要的是氧化物和含氧酸。硫酸、硝酸既有酸的一些通性，又有它們自己的特性。氨也有大多數(shù)非金屬元素的氫化物所具有的性質(zhì)，同時(shí)它又是水溶液呈堿性的惟一氣體，而且是大家非常熟悉的物質(zhì)。因此，將它們歸為一節(jié)進(jìn)行學(xué)習(xí)。 硫酸、硝酸和氨是重要的基本化工產(chǎn)品。掌握硫酸、硝酸和氨的性質(zhì)，可以更好地認(rèn)識(shí)它們?cè)诠まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防中的重要用途。自然界中氮的循環(huán)具有一定的典型性。因此，本節(jié)教科書(shū)選擇濃硫酸、硝酸的氧化性，氨氣的性質(zhì)和制法，以及自然界中氮的循環(huán)為內(nèi)容，目的是讓學(xué)生了解這些重要化工產(chǎn)品的主要性質(zhì)，了解氮的循環(huán)對(duì)生態(tài)平衡的作用。 學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)過(guò)稀硫酸、稀鹽酸的化學(xué)性質(zhì)，也做過(guò)濃硫酸吸水的實(shí)驗(yàn)。本節(jié)通過(guò)“思考與交流”，應(yīng)用初中化學(xué)知識(shí)了解硫酸、硝酸具有酸的通性，然后引出濃硫酸和硝酸的氧化性。氨的性質(zhì)主要學(xué)習(xí)氨的水溶性、氨水的堿性，以及氨與酸的反應(yīng)。 本節(jié)內(nèi)容編排有以下特點(diǎn)： 1.重視知識(shí)的建構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)由主干知識(shí)和基本知識(shí)構(gòu)成，主干知識(shí)作支撐。濃硫酸、硝酸的主干知識(shí)是強(qiáng)氧化性，它們能與絕大多數(shù)金屬起反應(yīng)，也能與一些非金屬起反應(yīng)，反應(yīng)的特點(diǎn)是濃硫酸、硝酸中的硫、氮元素被還原，生成硫的氧化物和氮的氧化物。氨的主干知識(shí)是水溶液呈堿性，因此容易與酸反應(yīng)生成鹽。教科書(shū)對(duì)于這些主干知識(shí)采用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行建構(gòu)，用圖示進(jìn)行加深，用化學(xué)反應(yīng)方程式進(jìn)行強(qiáng)化。而對(duì)其他一些基本知識(shí)，則采用“思考與交流”“資料卡片”等形式來(lái)呈現(xiàn)。 2.重視環(huán)境教育例如，濃硫酸與銅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，以往是用銅片與濃硫酸反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)時(shí)反應(yīng)不能隨意停止，過(guò)多的SO2會(huì)造成環(huán)境污染?，F(xiàn)在改用銅絲與濃硫酸反應(yīng)，反應(yīng)一會(huì)兒后，拉出銅絲，反應(yīng)即停止，減少了SO2對(duì)環(huán)境的污染。對(duì)于自然界中氮的循環(huán)，教科書(shū)采用圖片與問(wèn)題相結(jié)合的形式，旨在通過(guò)討論，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)氮的循環(huán)對(duì)生態(tài)平衡的重要作用。 本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)：濃硫酸、硝酸的氧化性，氨的化學(xué)性質(zhì)。 本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)：濃硫酸、硝酸的氧化性。 教學(xué)建議如下： 1.做好實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的功能。實(shí)驗(yàn)→觀(guān)察→分析是本節(jié)教學(xué)的重要手段與方法。為取得良好的實(shí)驗(yàn)效果，教師要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，明確實(shí)驗(yàn)觀(guān)察的重點(diǎn)，使學(xué)生通過(guò)仔細(xì)觀(guān)察現(xiàn)象，來(lái)分析變化的本質(zhì)。另外還要強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的操作要點(diǎn)及要掌握的實(shí)驗(yàn)技能等。 在復(fù)習(xí)濃硫酸的吸水性、脫水性時(shí)可做蔗糖中加濃硫酸的實(shí)驗(yàn)，結(jié)合教科書(shū)圖4-27，以激發(fā)學(xué)生的興趣。 對(duì)于硫酸的氧化性，建議演示實(shí)驗(yàn)前設(shè)置如下思考題：（1）本實(shí)驗(yàn)反應(yīng)的條件是什么？（2）反應(yīng)前后溶液及銅片有哪些變化？（3）實(shí)驗(yàn)發(fā)生后品紅溶液（或紫色石蕊溶液）有何變化？由此得出什么結(jié)論？盛品紅溶液試管口的棉花起什么作用？這樣可以使學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)行觀(guān)察，加強(qiáng)其對(duì)直觀(guān)現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)?？蓪?duì)銅與濃硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)（見(jiàn)“活動(dòng)建議”）。 對(duì)于硝酸與銅、非金屬的反應(yīng)，可以適當(dāng)補(bǔ)充演示實(shí)驗(yàn)，但必須控制環(huán)境污染問(wèn)題。做濃、稀硝酸與銅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)要選用細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)線(xiàn)銅絲。這樣既反應(yīng)快，又便于及時(shí)抽出，污染少；選用1∶2的稀硝酸現(xiàn)象較明顯，為增強(qiáng)可觀(guān)察性，可用白紙作襯托。在做紅熱的木炭在濃硝酸里燃燒的實(shí)驗(yàn)時(shí)，要求學(xué)生認(rèn)真觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并指出除碳外，硫、磷也能被濃硝酸氧化，至于氧化的產(chǎn)物不要求學(xué)生掌握。要記住王水的組成，可引導(dǎo)學(xué)生妙用王水中的“王”字的豎橫筆畫(huà)比，幫助記憶。 對(duì)于【實(shí)驗(yàn)4-9】，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生分析：（1）燒瓶?jī)?nèi)為什么會(huì)形成噴泉？（2）溶液為什么變成紅色？這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生更好地理解氨極易溶于水、且水溶液顯堿性的性質(zhì)。對(duì)于氨與鹽酸的反應(yīng)，也可以用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行演示。 2.加強(qiáng)思想方法教育。討論濃硫酸和硝酸的性質(zhì)時(shí)，要突出氧化還原的觀(guān)點(diǎn)，分析反應(yīng)的特點(diǎn)，從而理解濃硫酸、硝酸的氧化性表現(xiàn)在硫、氮元素價(jià)態(tài)的變化上。另外，學(xué)生學(xué)習(xí)了濃硫酸、硝酸的強(qiáng)氧化性后，一定會(huì)產(chǎn)生疑問(wèn)：濃硫酸、稀硫酸中溶質(zhì)都是H2SO4，為什么性質(zhì)有如此大的差異？濃硝酸、稀硝酸的氧化性為什么也有比較大的差異？這時(shí)要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用內(nèi)因與外因的關(guān)系進(jìn)行分析，指出量變會(huì)引起質(zhì)變，加深對(duì)自然辯證法的認(rèn)識(shí)。 3.運(yùn)用比較歸納法進(jìn)行學(xué)習(xí)。濃硫酸、硝酸的氧化性有許多相似的地方，通過(guò)比較可以加深理解、方便記憶。如濃硫酸、硝酸作氧化劑時(shí)，都是硫、氮元素被還原；都是濃的溶液氧化性比稀的溶液強(qiáng)；濃硫酸、濃硝酸都能與不活潑金屬和一些非金屬反應(yīng)；在常溫下，濃硫酸、濃硝酸都能使鐵、鋁表面氧化生成牢固的氧化物薄膜，從而阻止酸與內(nèi)層金屬的反應(yīng)等。在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生會(huì)常常錯(cuò)誤地認(rèn)為：硝酸愈稀被還原的程度愈大，說(shuō)明硝酸愈稀氧化能力愈強(qiáng)。對(duì)此，要向?qū)W生說(shuō)明，氧化性的強(qiáng)弱是指氧化其他元素的能力，而不是指本身被還原的程度，即不能以還原產(chǎn)物中氮的價(jià)態(tài)作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。在教學(xué)中還可以引導(dǎo)學(xué)生歸納氨的特殊性，如氨水的化學(xué)式、氨水的酸堿性等。 4.注意教學(xué)方式的多樣化。應(yīng)充分利用各種實(shí)物、音像資料，通過(guò)觀(guān)看、閱讀、講解、討論等多種形式進(jìn)行教學(xué)。尤其是要注意不斷創(chuàng)設(shè)問(wèn)題的情景，引發(fā)學(xué)生討論。還要鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)提出問(wèn)題，質(zhì)疑釋疑等。 二、活動(dòng)建議 【實(shí)驗(yàn)4-8】該實(shí)驗(yàn)只有在持續(xù)加熱時(shí)，才有穩(wěn)定的SO2氣流。反應(yīng)完畢，冷卻后，把試管里的液體慢慢倒入另一支盛有少量水的試管里，可觀(guān)察到溶液呈現(xiàn)藍(lán)色。 在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，試管底部往往會(huì)出現(xiàn)黑色沉淀物，溶液也顯得發(fā)黑，持續(xù)加熱的時(shí)間長(zhǎng)一些，顏色可變淺。由于反應(yīng)復(fù)雜，不宜過(guò)多介紹。 此實(shí)驗(yàn)也可稍作改進(jìn)（如圖4-1）。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)可證明SO2的產(chǎn)生；證明SO2溶液為酸性；證明SO2不能漂白石蕊溶液；強(qiáng)調(diào)尾氣處理的方法。 現(xiàn)象：濃硫酸與銅在加熱時(shí)能發(fā)生反應(yīng)，放出能使紫色石蕊溶液變紅或使品紅溶液褪色的氣體。反應(yīng)后生成物的水溶液顯藍(lán)色。 圖 4-1 濃硫酸與銅的反應(yīng) 【實(shí)驗(yàn)4-9】做此實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意： 1.裝置要密閉不漏氣。 2.圓底燒瓶要干燥。 3.燒瓶里的氨氣要充滿(mǎn)。 實(shí)驗(yàn)中所用的氨氣可用以下方法得到： 1.用NH4Cl與Ca(OH)2共熱制氨氣。注意首先要檢查Ca(OH)2是否變質(zhì)〔長(zhǎng)期存放的Ca(OH)2可能會(huì)部分變成CaCO3〕，最好用新制的Ca(OH)2。為防止生成氨合物，Ca(OH)2要過(guò)量，NH4Cl與Ca(OH)2的質(zhì)量比以5∶8為宜。如果用（NH4)2SO4代替NH4Cl，則二者的質(zhì)量比以1∶1為宜。如果用粉末狀的生石灰代替Ca(OH)2，制得的氨氣比較干燥。 2.加熱濃氨水制氨氣。在燒瓶中加入2～4 mL濃氨水，加熱即可得到氨氣。此法也可用于做噴泉實(shí)驗(yàn)。 3.在常溫下，用濃氨水與固體燒堿混合制氨氣。方法是：在分液漏斗中加入濃氨水，在錐形瓶中加入少量固體氫氧化鈉（約一小藥匙），按圖4-2所示安裝好裝置。將濃氨水慢慢滴入錐形瓶，待冒出較多的氣泡時(shí)，用向下排氣法收集氨氣。實(shí)驗(yàn)時(shí)要控制好濃氨水的滴入速度，分液漏斗的活塞不要開(kāi)得太大，以免產(chǎn)生氨氣過(guò)多而沖開(kāi)錐形瓶的塞子。此法的裝置和操作都很簡(jiǎn)便，而且制得的氨氣濃度也比較大，做“噴泉”實(shí)驗(yàn)效果比較好。 圖 4-2 制取氨氣 現(xiàn)象：燒杯里的水由玻璃管進(jìn)入燒瓶，形成噴泉，燒瓶?jī)?nèi)液體呈紅色。 三、問(wèn)題交流 【思考與交流1】（1）它們都是酸，在水溶液中電離出H+，硫酸和硝酸是含氧酸，鹽酸是無(wú)氧酸；硫酸是二元強(qiáng)酸，硝酸和鹽酸是一元強(qiáng)酸…… （2）在水溶液中都電離出氫離子，HA=H++A- （3）從鹽酸、稀硫酸是非氧化性酸，濃硫酸或硝酸是氧化性酸的角度加以討論。 【思考與交流2】提示：氮是蛋白質(zhì)的基本組成元素之一。所有生物體內(nèi)均含有蛋白質(zhì)，所以氮的循環(huán)涉及到生物圈的全部領(lǐng)域。氮是地球上極為豐富的一種元素，在大氣中約占79%。氮在空氣中含量雖高，卻不能為多數(shù)生物體所直接利用，必須通過(guò)固氮作用。固氮作用的兩條主要途徑，一是通過(guò)閃電等高能固氮，形成的氨和硝酸鹽，隨降水落到地面；二是生物固氮，如豆科植物根部的根瘤菌可使氮?dú)廪D(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}等。植物從土壤中吸收銨離子（銨肥）和硝酸鹽，并經(jīng)復(fù)雜的生物轉(zhuǎn)化形成各種氨基酸，然后由氨基酸合成蛋白質(zhì)。動(dòng)物以植物為食而獲得氮并轉(zhuǎn)化為動(dòng)物蛋白質(zhì)。動(dòng)植物死亡后遺骸中的蛋白質(zhì)被微生物分解成銨離子（NH4+）、硝酸根離子（NO3-）和氨（NH3）又回到土壤和水體中，被植物再次吸收利用。 四、習(xí)題參考 1.無(wú)，刺激，極易。小，吸，制冷劑 2.NH3 NH4NO3 N2 N2O NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5 HNO3…… 3.B 4.C 5. 濃硫酸 稀硫酸 酸性 強(qiáng)弱 弱（主要以分子狀態(tài)存在，弱酸性，不能用來(lái)制取氫氣） 強(qiáng)（可以用來(lái)與活潑金屬反應(yīng)制取氫氣） 化學(xué) 方程式 H2SO4（濃）+2NaOH=Na2SO4+2H2O 2NaCl+H2SO4(濃）Na2SO4+2HCl↑ H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O 2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4 應(yīng)用 制氯化氫等揮發(fā)性酸 除鐵銹、制硫酸銨等鹽類(lèi) 氧化性 強(qiáng)弱 強(qiáng)氧化性（硫元素被還原，可以與不活潑金屬如Cu及非金屬如C等發(fā)生氧化還原反應(yīng)） 弱氧化性（氫元素被還原，只能與金屬活動(dòng)性順序中排在氫前面的金屬反應(yīng)） 化學(xué) 方程式 Cu+2H2SO4(濃）CuSO4+SO2↑+2H2O Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 應(yīng)用 精煉石油、制造炸藥等 實(shí)驗(yàn)室制氫氣、制鹽等 吸水性 濃硫酸有吸水性 無(wú) 應(yīng)用 干燥劑 脫水性 濃硫酸有脫水性 無(wú) 化學(xué) 方程式 C12H22O1112C+11H2O 應(yīng)用 在有機(jī)反應(yīng)中作脫水劑、制染料等 6.提示:(1)各取少量溶液，滴入Ba(NO3)2溶液，有白色沉淀生成的是稀硫酸： Ba（NO3)2+H2SO4=BaSO4↓+2HNO3 (2)各取剩下的兩種溶液少許，滴入AgNO3溶液，有白色沉淀生成的是稀鹽酸，最后一種是稀硝酸。 AgNO3+HCl=AgCl↓+HNO3 7.區(qū)別的方法有很多，以下方法僅供參考（只要求學(xué)生掌握其中三四種方法即可）。 （1）密度法：濃硫酸的密度比稀硫酸大得多，可以測(cè)試這兩支試管相同體積液體的重量，重量大的是濃硫酸，重量小的是稀硫酸（或用密度計(jì)進(jìn)行測(cè)試）。 （2）黏度法：濃硫酸是黏稠的液體，而稀硫酸接近水的黏度，所以將兩支試管拿起搖動(dòng)幾下，觀(guān)察。流動(dòng)性差的是濃硫酸，流動(dòng)性好的是稀硫酸。 （3）稀釋法：濃硫酸溶于水時(shí)放出大量的熱，故可用稀釋法進(jìn)行鑒別。在小燒杯中加入10 mL水，再慢慢沿?zé)诩尤肽撤N硫酸，放出熱量大的是濃硫酸，熱量變化很小的是稀硫酸。 （4）露置法：濃硫酸具有吸水性，而稀硫酸無(wú)此特性。分別稱(chēng)取等量的兩種硫酸，露置在空氣中一段時(shí)間后再稱(chēng)量，質(zhì)量明顯增加的是濃硫酸，另一種是稀硫酸。 （5）吸水法：在兩支試管中各加入少量膽礬，再分別加入幾滴硫酸，晶體溶解且溶液變藍(lán)的是稀硫酸，若藍(lán)色晶體變白，則加入的酸是濃硫酸。 （6）鈍化法：取已去氧化膜的兩塊鐵片或鋁片，分別放入盛有兩種硫酸的試管中。無(wú)明顯現(xiàn)象的是濃硫酸，有氣泡產(chǎn)生的是稀硫酸。（或取已去氧化膜的兩塊鐵片或鋁片，分別放入盛有兩種硫酸的試管中片刻，取出后用水洗凈，再分別浸入CuSO4溶液中，過(guò)一會(huì)兒后如果有紅色物質(zhì)析出，則原試管所盛的是稀硫酸；若無(wú)現(xiàn)象，則原試管所盛的是濃硫酸。） （7）氧化法：濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，而稀硫酸的氧化性弱。分別取兩支試管，加入銅片后再分別加入兩種硫酸，加熱，能產(chǎn)生刺激性氣味氣體的是濃硫酸，另一種是稀硫酸。 （8）脫水法：分別用玻璃棒醮取兩種酸涂在紙上，過(guò)一段時(shí)間后，若紙上出現(xiàn)黑色痕跡，則涂的是濃硫酸。 （9）生霧法：在兩支試管中各加少量濃鹽酸，再分別加入少量的兩種硫酸，若有大量白霧生成，則加入的是濃硫酸。 （10）導(dǎo)電法：取兩種酸少許于兩只小燒杯中，分別做導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)，若小燈泡發(fā)光且亮，則燒杯中所盛的是稀硫酸。 …… 8.提示：需要考慮的因素主要是：能夠達(dá)到干燥效果，最大限度地減少所需氣體的損失，不產(chǎn)生其他雜質(zhì)。 SO2可以用濃硫酸等干燥；NO可以用濃硫酸、堿石灰或P2O5等干燥；NO3可以用堿石灰干燥。 9.提示：以硫元素在自然界的循環(huán)為線(xiàn)索，分別考慮硫及其化合物的轉(zhuǎn)化，并分析人類(lèi)行為的影響。 10.2Cu+O22CuO CuO+H2SO4=CuSO4+H2O 教學(xué)資源 1.硅 （1）硅在高新技術(shù)中的應(yīng)用 單晶硅作為半導(dǎo)體器件的核心材料,大大地促進(jìn)了信息技術(shù)的革命。自20世紀(jì)中葉以來(lái),單晶硅隨著半導(dǎo)體工業(yè)的需要而迅速發(fā)展。到1996年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)銷(xiāo)售額達(dá)到1 410億美元,而其中單晶硅材料的銷(xiāo)售達(dá)到74億美元。中國(guó)消耗的大部分集成電路及其硅片主要依賴(lài)進(jìn)口。但我國(guó)科技人員正迎頭趕上,于xx年成功地制造出了12英寸單晶硅,標(biāo)志著我國(guó)單晶硅生產(chǎn)進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期。 信息材料技術(shù)是新材料技術(shù)的重要組成部分,也是信息技術(shù)尤其是電子信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。從目前情況來(lái)看,硅半導(dǎo)體仍然是集成電路的主要材料。據(jù)估計(jì)在21世紀(jì)內(nèi),硅仍然會(huì)占半導(dǎo)體材料的95%以上。 光纖材料是發(fā)展現(xiàn)代通信的關(guān)鍵材料。目前的光纖以遠(yuǎn)距離通信用石英材料為主,發(fā)展方向是減少損耗,加寬帶域,降低成本。超導(dǎo)材料可能給電子學(xué)帶來(lái)廣闊的發(fā)展前景,超導(dǎo)電子電路的優(yōu)勢(shì)是功耗低，速度快。超導(dǎo)電子材料已成為一個(gè)極受重視的目標(biāo)。 微電子與生物技術(shù)緊密結(jié)合的以DNA芯片等為代表的生物工程芯片將是21世紀(jì)微電子領(lǐng)域的另一個(gè)熱點(diǎn)和新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。采用微電子加工技術(shù),可以在指甲蓋大小的硅片上制作出含有多達(dá)10～20萬(wàn)種DNA基因片段的芯片。利用這種芯片可以在極短的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)或發(fā)現(xiàn)遺傳基因的變化等情況。這無(wú)疑對(duì)遺傳學(xué)研究、疾病診斷與治療、轉(zhuǎn)基因工程等具有極其重要的作用。 （2）硅和堿的反應(yīng) 硅和強(qiáng)堿反應(yīng)會(huì)生成氫氣,曾有人用這種方法來(lái)制備氫氣。在野外,為了迅速得到氫氣,用含量高的硅粉與干燥的Ca(OH)2和NaOH混合,并強(qiáng)熱,即可迅速得到氫氣。 Si+Ca(OH)2+2NaOH=Na2SiO3+CaO+2H2 這種Si、Ca(OH)2和NaOH的混合物叫做生氫劑。 （3）純硅的制取 利用反應(yīng)SiO2+2C=Si+2CO,只能得到不純的粗硅。粗硅需進(jìn)行精制,才能得到高純度的硅。 首先使Si與Cl2起反應(yīng): Si+2Cl2=SiCl4 生成的SiCl4液體在除去雜質(zhì)后用H2還原： SiCl4+2H2=Si+4HCl 就得到純度較高的多晶硅。 （4）石英、水晶及其壓電效應(yīng) 石英的主要成分是SiO2,可用來(lái)制造石英玻璃。石英晶體中有時(shí)含有其他元素的化合物,它們以溶解狀態(tài)存在于石英中,呈各種顏色。此外,由于SiO2的結(jié)構(gòu)不同也會(huì)使石英產(chǎn)生不同顏色。純凈的SiO2晶體叫做水晶,它是六方柱狀的透明晶體,是較貴重的寶石。 法國(guó)科學(xué)家皮埃爾居里(Pierre Gurie)發(fā)現(xiàn)水晶在受壓時(shí)能產(chǎn)生一定的電場(chǎng),這種現(xiàn)象被稱(chēng)為“壓電效應(yīng)”。后來(lái)這種“壓電效應(yīng)”被應(yīng)用在電子工業(yè)上。石英薄片在高頻率電場(chǎng)的作用下,能作間歇性的伸張和收縮,其頻率和施加的電場(chǎng)的頻率相同。石英的這種伸縮又引起了周?chē)橘|(zhì)產(chǎn)生類(lèi)似聲波。由于水晶或石英具有這種性質(zhì),因此被廣泛應(yīng)用在鐘表工業(yè)和超聲技術(shù)上。 （5）硅谷(Silicon Valley) 硅谷是美國(guó)新興的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)，電子技術(shù)研究中心和計(jì)算機(jī)生產(chǎn)的重要基地。硅谷位于加利福尼亞州圣弗朗西斯科南端的圣克拉拉縣（Santa Clara）。20世紀(jì)60年代以來(lái)，蘋(píng)果電腦公司帶動(dòng)了其他企業(yè)，使硅谷迅速發(fā)展，高技術(shù)企業(yè)約有2 600家。90年代后成為美國(guó)多媒體產(chǎn)業(yè)的發(fā)源地。硅谷在發(fā)展過(guò)程中得到了該地區(qū)斯坦福大學(xué)技術(shù)上的扶持，是教育與技術(shù)相結(jié)合的典范。 2.無(wú)機(jī)非金屬材料 (1)傳統(tǒng)陶瓷 陶瓷在我國(guó)有悠久的歷史，是中華民族古老文明的象征。從西安地區(qū)出土的秦始皇陵中大批陶兵馬俑，氣勢(shì)宏偉，形象逼真，被認(rèn)為是世界文化奇跡，人類(lèi)的文明寶庫(kù)。唐代的唐三彩、明清景德鎮(zhèn)的瓷器均久負(fù)盛名。 傳統(tǒng)陶瓷材料的主要成分是硅酸鹽，自然界存在大量天然的硅酸鹽，如巖石、土壤等，還有許多礦物如云母、滑石、石棉、高嶺石等，它們都屬于天然的硅酸鹽。此外，人們?yōu)榱藵M(mǎn)足生產(chǎn)和生活的需要，生產(chǎn)了大量人造硅酸鹽，主要有玻璃、水泥、各種陶瓷、磚瓦、耐火磚、水玻璃以及某些分子篩等。硅酸鹽制品性質(zhì)穩(wěn)定，熔點(diǎn)較高，難溶于水，有很廣泛的用途。 硅酸鹽制品一般都是以黏土（高嶺土）、石英和長(zhǎng)石為原料經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。黏土的化學(xué)組成為Al2O32SiO22H2O，石英為SiO2，長(zhǎng)石為K2OAl2O36SiO2（鉀長(zhǎng)石）或Na2OAl2O36SiO2（鈉長(zhǎng)石）。這些原料中都含有SiO2，因此在硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)中，硅與氧的結(jié)合是最重要也是最基本的。 硅酸鹽材料是一種多相結(jié)構(gòu)物質(zhì)，其中含有晶態(tài)部分和非晶態(tài)部分，但以晶態(tài)為主。硅酸鹽晶體中硅氧四面體［SiO4］是硅酸鹽結(jié)構(gòu)的基本單元。在硅氧四面體中，硅原子以sp3雜化軌道與氧原子成鍵，Si—O鍵鍵長(zhǎng)為162 pm，比起Si4+和O2-的離子半徑之和有所縮短，故Si—O鍵的結(jié)合是比較強(qiáng)的。 (2)精細(xì)陶瓷 精細(xì)陶瓷的化學(xué)組成已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)硅酸鹽的范圍。例如，透明的氧化鋁陶瓷、耐高溫的二氧化鋯（ZrO2）陶瓷、高熔點(diǎn)的氮化硅（Si3N4）和碳化硅（SiC）陶瓷等，它們都是無(wú)機(jī)非金屬材料，是傳統(tǒng)陶瓷材料的發(fā)展。精細(xì)陶瓷是適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的，信息科學(xué)、能源技術(shù)、宇航技術(shù)、生物工程、超導(dǎo)技術(shù)、海洋技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)需要大量特殊性能的新材料，促使人們研制精細(xì)陶瓷，并在超硬陶瓷、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、電子陶瓷、磁性陶瓷、光學(xué)陶瓷、超導(dǎo)陶瓷和生物陶瓷等方面取得了很好的進(jìn)展，下面選擇一些實(shí)例做簡(jiǎn)要的介紹。 高溫結(jié)構(gòu)陶瓷汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)一般用鑄鐵鑄造，耐熱性能有一定限度。由于需要用冷卻水冷卻，熱能散失嚴(yán)重，熱效率只有30%左右。如果用高溫結(jié)構(gòu)陶瓷制造陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度能穩(wěn)定在1 300 ℃左右，由于燃料充分燃燒而又不需要水冷系統(tǒng)，使熱效率大幅度提高。用陶瓷材料做發(fā)動(dòng)機(jī)，還可減輕汽車(chē)的質(zhì)量，這對(duì)