高中化学第四章非金属及其化合物4.3.2二氧化氮和一氧化氮教案新人教版必修1

文档属性

名称 高中化学第四章非金属及其化合物4.3.2二氧化氮和一氧化氮教案新人教版必修1
格式 zip
文件大小 88.0KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 化学
更新时间 2017-11-14 17:55:16

图片预览

文档简介

第三节 硫和氮的氧化物
(第2课时)
教学目标
知识与技能
1、了解一氧化氮和二氧化氮的部分物理性质
2、酸雨的形成与防治,自主探究分析空气污染的原因,自主探究雨水pH的测定
过程与方法
通过设计和评价二氧化氮与水反应的装置简图,及参与观察实验,提高获取知识、分析知识、评价知识的能力
情感态度价值观
通过参与探究过程,培养自身严谨的科学态度和辩证分析能力
教学重点、难点
重点:二氧化氮与水的反应,二氧化硫和二氧化氮对大气的污染
难点:二氧化氮与水的反应
教学过程
[投影]资料卡片:信使分子------NO
三们美国药理学家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21世纪教育网版权所有
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,进而在心肌缺血再灌注操作中发挥细胞保护作用21教育网
[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,这会给我们什么样启示?>
[板书]二、二氧化氮(nitrogen dioxide)和一氧化氮
[问]欲认识两种氮氧化物,我们还要从大家最熟悉的氮气入手,空气中氮气的体积分数为多少?
78%
[讲]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”
[问]工业上用分离液态空气法制氮气的原理和操作。请大家预测氮气的性质活泼与否
通常情况下,氮气不活泼,不与氧气反应,但氮气在一定条件下还可以与氧气反应。
[板书]1、NO和NO2的生成
[视频实验]N2和O2在放电条件下的反应
[板书]N2 + O2 2NO
2NO + O2== 2NO2
实验室制法:
Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2 ↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2 +2NO↑+4H2O 
[问]通过实验观察,NO和NO2可能具有什么样的物理性质呢?大家推测一下。
[板书]2、物理性质:
NO是一种无色、无味、难溶于水的有毒气体。
NO2是一种红棕色、有剌激性气味的有毒气体,密度比空气大,易液化,易溶于水
[思考与交流]可用什么样的方法收集NO和NO2呢
NO与空气密度相近且与空气中的氧气反应,但NO不溶于水,因此可用排水法收集
NO2溶于水,密度比空气大,故用向上排空气法收集。
[讲]氮除了-3、0外,其正价从+1到+5,NO和NO2是氮较为典型的氧化物,除此之外,还有N2O,俗称笑气。N2O3,是亚硝酸的酸酐。N2O5,是硝酸的酸酐。21cnjy.com
[过]那么NO和NO2究竟有哪些化学性质呢?下面让我们一起来探究一下。
[板书]3、化学性质
[讲]NO不与水反应,在常温下易与O2化合生成NO2 。
[板书](1)NO与氧气反应:2NO+O2==2NO2 
[讲]NO2在通常状况下,能自身相互结合生成无色的N2O4 气体,且在加热时气体颜色加深
[板书](2) NO2 的聚合反应:2NO2 N2O4
[讲]NO仅能与氧气反应,但NO2 的N处于中间价态,有弱还原性和强氧化性。NO2 具有较强的氧化性,可使湿润的KI淀粉试纸变蓝21·cn·jy·com
[板书](3) NO2 的氧化性:
4NO2 +2KI ==2NO + 2KNO3 + I2
NO2 + SO2 + H2O == H2SO4 + NO
[讲]NO和NO2有毒,污染环境,不能直接排放,但可以用碱液进行尾气吸收。
[板书](4) 与碱反应:
NO+NO2 +2NaOH==2NaNO2 +H2O
2NO2 +2NaOH==NaNO3 +NaNO2+H2O
[讲]NO2溶于水,且能与水反应,NO2难被氧气氧化,易与水反应生成HNO3
[板书](5) NO2与水反应
[视频实验]NO2溶于水实验
[板书]3NO2+H2O==2HNO3+NO
[思考与交流]NO2是否是硝酸的酸酐呢?
不是,因为N的化合价不是+5价
[思考与交流]俗话说“雷雨发庄稼”,请思考这其中的原理及涉及的可能反应。
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应,生成二氧化氮,二氧化氮和水反应生成硝酸,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。www.21-cn-jy.com
[思考与交流]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?试写出相关反应的化学方程式。2·1·c·n·j·y
N2 + O2 ===2NO
2NO+O2==2NO2 
3NO2+H2O==2HNO3+NO
[科学探究]现给你一试管预先制好的NO2,其他药品和仪器自选。请你设计实验,要求尽可能多地使NO2被水吸收。并填写教材上的表格【来源:21·世纪·教育·网】
[投影]填写表格并请同学总结
实验步骤
现象
解释(可用化学方程式表示)
(1)
将一支充满NO2的试管倒放在盛有水的水槽中
红棕色气体逐渐消失,水位上升,最后水充满整个试管的2/3,无色气体充满试管的1/3(上部)
3NO2+H2O==2HNO3+NO
NO2为红棕色气体,易溶于水,NO为无色气体,难溶于水
(2)
制取少量氧气
2H2O2 ==2H2O +O2↑
(3)
将氧气慢慢地通入步骤(1)的试管中
无色气体变为红棕色气体,又变为无色气体,但气体体积逐渐减小,液面不断上升
2NO+O2==2NO2
3NO2+H2O==2HNO3+NO
[思考与交流]你的实验设计对工业上生产HNO3有什么启示?(从原料的充分利用,减少污染物的排放等方面考虑)21·世纪*教育网
NO2与水的反应可知,只有2/3的NO2转化为HNO3,而1/3的NO2转化为NO。因此,硝酸工业常在吸收反应进行过程中补充一些空气,使生成的NO再氧化为NO2,NO2溶于水又生成HNO3和NO。经地这样多次的氧化和吸收,NO2可以比较完全地被水吸收,尽可能地转化为HNO3 www-2-1-cnjy-com
[讲]工业上循环利用NO制HNO3 ,那么将NO做为中间产物对方程式叠加,可得到NO2和O2的混合气体共同与水反应的方程式2-1-c-n-j-y
[板书]4NO2+O2+2H2O==4HNO3
[讲]那么,若是把NO2看到NO和O2反应的产物,再次将两个反应叠加,又会得到什么呢?对,可以得到NO和O2的混合气体共同与水反应的方程式21*cnjy*com
[板书]4NO + 3O2+2H2O==4HNO3
[讲]氮氧化物溶于水的计算是常见的考点,有时需要讨论,并且需要讲究技巧。
[板书]三、NO2、NO和O2的混合气体跟H2O反应的相关计算
1、NO2溶于水的问题
[讲]依据原理:3NO2+H2O==2HNO3+NO,若有气体剩余,应为NO。
[投影]例1、将20mL NO和NO2 的混合气体的试管倒立于盛有H2O水槽中,充分反应后,余于气体体积变为10mL,求原混合气体中NO和NO2 各占多少?
解法一:设NO体积为x mL,NO2体积为y mL
x+y==20
3NO2 + H2O ==2HNO3 + NO
3 1
y y/3
x+y/3==10 解之得,x==5 y==15
[讲]利用差量法可帮助快速解题,可在题中寻找体积差
解法二:设NO2体积为x mL
3NO2 + H2O ==2HNO3 + NO  △V
3 1   2
x 20-10==10
x = 15
[讲]若将NO和O2的混合气体通入水中,会发生反应4NO+3O2+2H2O==4HNO3
[板书]2、NO和O2的混合气体通入H2O 
[讲]通过方程式分析可知,若NO过量则余下气体为NO,若O2过量则余下气体为O2,解这类题的关键是分析过量并判断余下气体成份。
[投影]例2、一支试管中充有20mLNO气体,倒置于水槽中,现向其中通入一定量的O2,试管内最终有4mL气体,则通入O2的体积可能是多少?
解:若最终余下气体的成份为NO,则与水反应的NO为20-4=16mL 
4NO+3O2+2H2O==4HNO3
4 3
16 X X=12 mL
若最终余下气体的成份为O2,则20mLNO均与水反应 
4NO+3O2+2H2O==4HNO3
4 3
20  X   X=15mL
此时,通入O2的体积为15+4=19mL 
∴通入O2的体积可能是12 mL 或19 mL
[点击试题]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H2O 的水槽中,充分反应后剩余气体的体积与原混合气体的体积之比是多少?
[讲]若将NO2和O2的混合气体通入水中,会发生反应4NO2+O2+2H2O==4HNO3
[板书]3、NO2和O2的混合气体通入H2O 
[讲]通过这个反应可知,若O2过量则剩余气体为O2,但是若NO2过量,则过量的NO2还会和H2O继续反应,则余下气体为NO。 
[投影]例3、在一支容积为30mL的试管内充满NO2 和O2的混合气体,把试管倒置于水中,充分反应后余5mL,则原混合气体中NO2 和O2的体积各是多少?
解:设原混合气体中NO2的体积为x mL ,O2的体积为y mL
则 x + y == 30
若O2过量,则余下5 mL 气体为O2 ,则所有的NO2全部参加反应,而参
加反应的O2的体积为(y – 5) mL
4 NO2 + O2 +2H2O == 4HNO3
4 1
x y-5 x == 4(y-5)
解之得,x = 20 mL y = 10 mL
若NO2过量,则O2全部参加反应,而过量的NO2还会和H2O继续反应,余下的5 mL气体为NO,
4 NO2 + O2 +2H2O == 4HNO3
4 1
4y y
则过量的NO2体积为 (x-4y) mL
3NO2 + H2O ==2HNO3 + NO
3 1
(x-4y) 5 则 x-4y == 15
解之得,x = 27 mL y = 3 mL
∴NO2和O2的体积是20 mL和10 mL 或27 mL和3 mL
点击试题]将充满NO2 和O2混合气体的量筒倒置于H2O 中,充分反应后保持气体压强不变,水进入至量筒体积的一半处停止了,则原混合气体中NO2 和O2的体积比是多少?
[小结]本节学习了氮的氧化物,重点是NO和NO2的性质,尤其是NO与氧气和NO2与H2O的反应。
[自我评价]
1、对于氮的氧化物的下列叙述中,正确的是( D )
A、氮的氧化物都是无色气体
B、氮的氧化物都不溶于水
C、氮的氧化物都是酸性氧化物
D、氮的氧化物都是大气污染物
2、将5 mLNO和15 mL NO2混合气体通入倒置水槽中充满水的试管里,最后在试管中能收集到的气体体积为( C )
A、20 mL B、15 mL C、10 mL D、5 mL
3、在一定条件下,将m体积NO和n体积O2同时通入倒立于H2O中且盛满H2O的容器内,充分反应后,容器内残留m/2体积的气体,该气体与空气接触后变为红棕色气体,则m/n=______(8:3)
四、板书设计
1、NO和NO2的生成
N2 + O2 2NO
2NO + O2== 2NO2
实验室制法:Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2 ↑+2H2O
     3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2 +2NO↑+4H2O 
2、物理性质:
NO是一种无色、无味、难溶于水的有毒气体。
NO2是一种红棕色、有剌激性气味的有毒气体,密度比空气大,易液化,易溶于水
3、化学性质
(1)NO与氧气反应:2NO+O2==2NO2 
(2) NO2 的聚合反应:2NO2 N2O4
(3) NO2 的氧化性:
4NO2 +2KI ==2NO + 2KNO3 + I2
NO2 + SO2 + H2O == H2SO4 + NO
(4) 与碱反应:
NO+NO2 +2NaOH==2NaNO2 +H2O
2NO2 +2NaOH==NaNO3 +NaNO2+H2O
(5) NO2与水反应:3NO2+H2O==2HNO3+NO
4NO2+O2+2H2O==4HNO3
4NO + 3O2+2H2O==4HNO3
三、NO2、NO和O2的混合气体跟H2O反应的相关计算
1、NO2溶于水的问题
2、NO和O2的混合气体通入H2O 
3、NO2和O2的混合气体通入H2O