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1、2022年高中化学第4章 第3节 硫和氮的氧化物 第2课时教案 新人教版必修1三维目标知识与技能1.初步掌握一氧化氮和二氧化氮的重要性质，实验探究由二氧化氮制硝酸的可能方法，学会有关氮氧化物溶于水的计算方法。2.熟悉氮在五种不同氧化物中的化合价。过程与方法1.会对有关物质的性质进行分析、归纳。2.通过介绍“模拟生物固氮“硝酸的工业制法等研究工作，培养学生运用已有的课本知识解决实际问题的能力。并设计实验来证明，激发学生学习化学的兴趣，探索新知识的欲望，且在实验研究中培养求实、进取的优良品质。使学生初步掌握研究物质的方法结构分析、推测可能的性质、设计实验、观察现象、分析现象、得出结论，再辩证地分析
2、结论的适用范围。情感、态度与价值观1.通过氮化合物性质的学习，对学生进行量变到质变、对立统一规律等辩证唯物主义观点教育。2.通过介绍“模拟生物固氮“硝酸的工业制法等研究工作，激发学生热爱科学、献身科学的精神。3.了解氮氧化物对环境的污染，增强环保意识。通过对汽车尾气的超标排放给人体健康造成的危害和对大气造成污染的调查，培养学生关注社会、关注人类生存环境的意识，培养学生对事物的分析要一分为二，辩证看待的观念。教学重点1.掌握一氧化氮和二氧化氮的性质2.认识研究某物质的程序和方法教学难点1.培养学生用新知识解决实际问题的能力2.培养学生设计实验、动手实验、观察现象，并根据实验现象得出可能的规律的能
3、力教具准备1.多媒体、N2的球棍模型、试管、玻璃管、水槽、胶塞、N2的氧化实验装置。2.药品：NO2气体。教学过程三位美国药理学家Robert F.Furch gott，Louis J.I gnarro和Ferid Murad获取了1998年诺贝尔生理学或医学奖。他们发现“NO是心血管系统的信号分子， NO却在哺乳类动物及人类机体起着广泛的重要的生物学作用。三位科学家发现NO在人体血管内具有传递信号的功能，使血管处于持续的舒张状态，血压降低。NO可抑制VSMC和心肌细胞增殖，维持其正常的有丝分裂；少量NO有正性心肌收缩力及心输出量的作用，并抑制白细胞黏附、浸润而减轻炎症介导的心肌细胞坏死，进而
4、在心肌缺血再灌注损伤中发挥细胞保护作用。思考NO被视为大气污染物，没想到它会在生命过程中有如此重要的作用，这会给我们什么启示板书二、二氧化氮和一氧化氮 师：欲认识两种氮氧化物，我们还要从大家最熟悉的氮气入手。 师：空气中氮气的体积分数为多少 生：氮气在空气中的体积分数为78%。 师：自然界中的氮主要以游离态存在于大气中，生物体中蛋白质含有化合态氮，土壤中有硝酸盐，如KNO3、Ca(NO3)2等。所以有人说“氮是生命元素。动画模拟工业上用别离液态空气法制氮气的原理和操作。 师：预测氮气的性质活泼与否。 生：在通常情况下，氮气不活泼，不与氧气反响，但氮气在一定条件下还可以与氧气反响。板书1.NO的
5、生成及与NO2转化多媒体演示，N2和O2在放电条件下的反响。练习书写化学方程式并评价书写情况。板书 N2+O22NO 2NO+O2=2NO2 师：这种把游离态的氮转化为化合态的氮的方法叫做氮的固定，简称固氮。演示NO2溶于水实验。操作：用带橡皮手套的拇指堵住试管口，将试管从水中取出，把试管正立起来，移开拇指，向试管中滴入12滴紫色石蕊试液。动画模拟NO2溶于水实验 生：学生观察实验现象和动画一氧化氮难溶于水；二氧化氮溶于水，气体体积减少2/3，生成的气体接触空气又变成红棕色，水溶液滴入石蕊变红色。 师：3NO2+H2O=2HNO3+NO引导学生分析氧化剂、复原剂及电子转移情况。 师：NO2是否
6、是硝酸的酸酐呢说明理由。不是，因为氮的化合价不是+5。 师：您能否总结出二氧化氮有哪些物理性质呢 生：二氧化氮是红棕色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易溶于水和水反响。动画模拟“雷雨发庄稼的动画。 师：引导学生思考“雷雨发庄稼的原理及涉及的可能反响。 生：空气中氮气和氧气在放电下生成一氧化氮，一氧化氮再和氧气反响，生成二氧化氮，二氧化氮和水反响生成硝酸，硝酸与土壤中矿物质作用形成可溶性硝酸盐，成为氮肥被植物吸收。小结N2NONO2HNO3氮肥可溶性的硝酸盐思考在新疆与青海交界处有一山谷，人称“魔鬼谷。经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。这是为什么试写出相
7、关反响的化学方程式。小结N2+O22NO2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO 师：在上面的反响中，涉及两种氮的重要化合物，即一氧化氮和二氧化氮，除此之外还有其他几种氮的氧化物，请同学们填表。 生：填表用媒体展示答案，及时检查：氧化物N2ONON2O3NO2N2O4N2O5化合价是否是酸酐小结氮的化合价：3、+1+5。总结：从N2的化学性质不活泼,推出N2分子结构很稳定。在高温、放电时，氮气比较活泼，可参加许多反响。这要从氮原子最外层电子排布特点理解，分析氮元素化合价变化的可能性。根据学过的化学方程式写出如下关系链。关系：NH3N2NONO2HNO3科学探究现给你一试管二氧化
8、氮，其他药品、仪器自选。1.设计实验，要求尽可能多地使二氧化氮被水吸收。2.你的设计对工业生产硝酸有什么启示用实物投影检查学生的设计方案，公布学生设计最优方案动画模拟NO2溶于水实验后不断通入O2的现象由缺乏到过量，试管内液体的体积变化 生：练习写出二氧化氮全被吸收的化学反响方程式。小结4NO2+2H2O+O2=4HNO3 师：假设参加反响的为NO呢小结4NO+2H2O+3O2=4HNO3例题剖析例1将20 mL充满NO和NO2的混合气体的试管倒立于盛水的水槽中，充分反响后，剩余气体的体积变为10 mL，求原混合气体中NO和NO2各占多少毫升。生:此题的解题关键在于正确把握所发生的化学反响，只
9、有NO2溶于水并与水反响生成HNO3和NO。我认为此题还是要抓住剩余气体的成分来分析：NO不溶于水，NO2溶于水并与水反响生成HNO3和NO。所以玻璃筒内剩下10 mL气体全部为NO,有原混合气体中的NO，也有NO2与水生成的NO。教师精讲：解法一：设原混合气体中含NO2的体积为x，那么含NO的体积为20 mLx。3NO2+H2O=2HNO3+NO31xx由题意：20 mLx+x=10 mL 解得x=15 mL那么原NO的体积：20 mL-15 mL=5 mL答案：原混合气体中含NO气体5 mL，NO2气体15 mL。解法二：差量法设原混合气体中含NO2气体体积为x。3NO2+H2O=2HNO
10、3+NO V33-1x2010 mL解得x=15 mL师：有关NO、NO2、O2的混合气体和水反响的计算，一直是高考考查的热点，它所涉及的有关根本化学反响的方程式为：2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO只有熟练掌握了这个反响，才可能正确地解决问题。 师：NO2和O2的混合气体与水的反响也是一个重要考点，当NO2与O2的体积满足什么比例时，可以完全转化为硝酸呢生：4NO2+O2+2H2O=4HNO3即NO2和O2体积比为41学生讨论如果NO2与O2的比例不是41时，剩余气体分别是什么呢小结投影NO2与O2的体积比发生的化学反响剩余气体=414NO2+O2+2H2O=4HNO3
11、无414NO2+O2+2H2O=4HNO33NO2+H2O=2HNO3+NONO例2将充满NO2和O2混合气体的量筒倒置于水中，充分反响后，水上升至量筒体积的一半处停止了，那么原混合气体中NO2和O2的体积比是多少 生：此题所涉及的问题正是刚刚所讨论的，问题的关键在于如果NO2与O2的体积比是41时，应该没有气体剩余，水充满量筒；现在水上升至量筒体积的一半处停止了，说明NO2与O2的体积比一定不是41。我认为此题还是要抓住剩余气体的成分来分析：这里要考虑到原混合气体的组成，量筒内剩余气体可能是NO，也可能是O2，对应的就是NO2过量或者是O2过量。所以此题宜分情况来讨论。教师精讲：NO2和O2
12、的体积比不等于41，那么需讨论NO2和O2分别过量时的两种情况。设混合气体的体积为1，混合气体中NO2的体积为x，那么O2为(1x)。(1)假定原混合气体中V(NO2)V(O2)41。4NO2 + O2+2H2O=4HNO341x剩余的O2：1-xx=，解得x=V(NO2)V(O2)=(1-)=23(2)假定原混合气体中NO2和O2的体积比大于41。4NO2 + O2+2H2O=4HNO3414(1x)1x暂时剩余NO2：15(1x)=5x4由反响式3NO2+H2O=2HNO3+NO可知最后余NO：(5x-4)由(5x-4)=解得x=不合题意，舍去 师：有关NO2和O2的混合气体与水反响，往往
13、要紧扣剩余气体是什么，剩余气体的体积是解题的一个重要突破口。如果是NO与O2的混合气体溶于水，结果如何呢 师：当NO2与O2的体积满足什么比例时，可以完全转化为硝酸呢生：4NO+3O2+2H2O=4HNO3学生讨论如果NO与O2的比例不是43时，剩余气体分别是什么呢小结投影NO与O2的体积比发生的化学反响剩余气体=434NO+3O2+2H2O=4HNO3无434NO+3O2+2H2O=4HNO3NO例3一定条件下，将等体积的NO和O2混合于一试管中，然后将试管倒立于盛有水的水槽中，充分反响后剩余气体的体积与原混合气体的体积之比是多少 生：如果NO与O2的体积比是43时，应该没有气体剩余，水上升
14、至充满试管；现在NO与O2的体积比是11，看来要从讨论剩余的气体是什么入手来解决这个问题。我认为此题的剩余气体不需讨论，只能是O2，所以只要把计算式列出直接比较即可。教师精讲：因为混合气体中NO和O2的体积比小于43，那么剩余气体为O2。设混合气体中NO的体积为x，那么O2的体积也为x。4NO + 3O2+2H2O=4HNO343xx剩余的O2为xx=x它与原混合气体的体积比为x2x=18 师：刚刚讨论了NO2和O2的混合气体与NO和O2的混合气体分别溶于水的情况，如果是NO2、NO、O2的混合气体与水反响的试题又该如何解决呢例4常温下盛有10 mL NO2和10 mL NO组成的混合气体的大
15、试管倒立于水中，当向其中缓缓通入O2一段时间后，试管内残留2 mL气体，那么通入O2体积可能为多少升 师：NO2、NO、O2的混合气体与水反响在量上有何关系呢 生：关系式：V(O2)=V(NO2)+V(NO) 师：当V(NO)V(NO2)V(O2)=111时，混合气体全部与水反响，无气体剩余。解析:残留2 mL气体可能是NO也可能是O2,应予以讨论。1假设残留2 mL气体是NO，那么转化为HNO3的NO为10 mL-2 mL=8 mL，那么：4NO2 + O2+2H2O=4HNO34110 mL mL=2.5 mLNO2转化为HNO3耗O2 2.5 mL4NO + 3O2+2HNO3=4HNO
16、3438 mL8 mL=6 mL共耗V(O2)=2.5 mL+6 mL=8.5 mL2假设残留2 mL气体是O2，那么：4NO + 3O2+2H2O=4HNO34310 mL10 mL=7.5 mL故通入O2体积为：7.5 mL+2.5 mL+2 mL=12 mL答案：通入O2的体积可能为8.5 mL或12 mL。课堂小结比较：氮的重要氧化物(见下表)氮的重要氧化物名称一氧化氮二氧化氮化学式物理性质_色气体，_溶于水_色气体，_溶于水，_毒化学性质与水反响NO2+H2O与O2反响其他性质2NO2N2O4收集方法_法_法相互转化板书设计二、二氧化氮和一氧化氮例1：1.NO的生成及与NO2转化N2
17、+O22NO例2：2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO2.二氧化氮物理性质：红棕色刺激性气味有毒气体，密度比空气大，易溶与水。例3：3.4NO2+2H2O+O2=4HNO34NO+2H2O+3O2=4HNO3活动与探究将学生分成假设干小组，依据学生兴趣自主选取其中一个课题进行研究，研究成果将以小组为单位在课堂上交流。3.通过对汽车尾气的超标排放给人体健康造成的危害和对大气造成污染的调查，试设计实验验证汽车尾气的成分，了解其重要的影响，并提出您个人为解决这一社会问题的设想，写成研究性小论文。随堂练习1.以下污染现象主要与NO2有关的是A.臭氧空洞 B.水体富营养化 C.光化学
18、烟雾 D.温室效应答案:C2.在相同条件下，将NO和O2按体积比11混合，所得气体的平均相对分子质量应接近于不考虑N2O4的生成( )A.31B.41.3 C.46D.62答案:B3.以下各组气体，通常条件下能稳定存在的是( )A.NH3、O2、HClB.N2、H2、HClC.CO2、NO、O2D.H2S、O2、SO2答案:B4.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生理作用。以下关于NO的说法错误的选项是A.NO是具有刺激性的红棕色气体B.NO是汽车尾气的有害成分之一C.NO在人体的血管系统内具有传送信号的功能D.NO能够与人体血红蛋白结合，造成人体缺氧中毒答案:A5
19、.如下列图，试管中盛装的是红棕色气体可能是混合物，当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过屡次重复后，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的可能是什么气体A.可能是N2与NO2的混合气体B.可能是O2与NO2的混合气体C.可能是NO与NO2的混合气体D.只可能是NO2一种气体答案:BC6.盛有NO 和NO2的混合气体的量筒倒立在盛有水的水槽中，过一段时间后，量筒内的气体体积减小为原来的一半。那么原混合气体中NO 和NO2的体积比是A.31B.13 C.21D.12 答案:B7.某混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO
20、、NO2中的两种或多种气体。现将此无色透明的混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，把剩余气体排入空气中，很快变为红棕色。对于原混合气体成分的判断正确的选项是A.肯定有SO2和NOB.肯定没有Cl2、O2和NO2C.可能有Cl2和O2D.肯定只有NO答案:AB8.以下反响中,通入的气体物质只作为氧化剂的是( )A.二氧化硫通入氢硫酸中B.氯气通入NaOH溶液中C.少量氯气通入氯化亚铁酸性溶液中D.硫化氢通入溴水中答案:AC9.用仪器A、B和胶管组成装置收集NO气体仪器A已经气密性检查；除水外不能选用其他试剂。正确的操作步骤是：_。答案:在A中加满水，盖紧瓶塞，用胶管连接b和c接口，由a导入NO气
21、体，水通过b和c排入B中10.电闪雷鸣是自然界中司空见惯的现象，地球上每年平均发生31万余次闪电。1当电闪雷鸣之时，空气会发生很多化学反响，试写出与氮元素有关的化学方程式。2设某次雷电中放出的能量为1.510-7 kJ，空气中的氮气和氧气直接化合，1 mol O2和1 mol N2化合时要吸收180.74 kJ的能量，闪电时有1/1 000的能量用于这一反响，那么：此次闪电所产生的NO的物质的量有多大 此次雷雨闪电的生成物相当于给土地施了多少尿素CO(NH2)2化肥 答案:(1)N2O22NO；2NOO2=2NO2；3NO2H2O=2HNO3NO(2)由1化学方程式，可知1 mol O2和1 mol N2化合生成2 mol NO，所以此次闪电所产生的NO的物质的量为2 mol=165.98 mol设此次雷雨闪电的生成物相当于给土地施了质量为x的尿素化肥，可列方程式：165.98 mol30 gmol-1=x解得x4 979.4 g所以此次雷雨闪电的生成物相当于给土地施了4 979.4 g的尿素化肥。