高一化学必修1《硫和氮的氧化物》教学设计

高一化学必修1《硫和氮的氧化物》教学设计  课题： 授课班级   课  时   教 学 目 的 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 1、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 1、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。 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 知识结构与板书设计 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 + I2NO2 + SO2 + H2O == H2SO4 + NO(4) 与碱反应：NO＋NO2 ＋2NaOH==2NaNO2 +H2O2NO2 +2NaOH==NaNO3 +NaNO2+H2O(5) NO2与水反应：3NO2+H2O==2HNO3+NO4NO2+O2+2H2O==4HNO34NO + 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　 教学过程 教学步骤、内容 教学方法、手段、师生活动 ［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［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。［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：2NO2N2O4［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［板书］(3) NO2 的氧化性：4NO2 +2KI ==2NO + 2KNO3 + I2NO2 + 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 +H2O2NO2 +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。［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。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［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+NONO2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==2NO23NO2+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)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［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［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［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==203NO2 + H2O ==2HNO3 + NO3                     1y                     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 mL3NO2 + H2O ==2HNO3 + NO 　V3                  1　　　2x                       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     320   　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) mL3NO2 + H2O ==2HNO3 + NO3                     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 mL3、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) 4、有一容积为50 mL 带活塞的密闭容器，在常温下往此容器中充入30 mL NO和10 mL O2，待活塞停止后，容器体积为( D )A、40 mL   B、30 mL < V < 40 mL  C、30 mL   D、20 mL < V < 30 mL      教学回顾：