氧化氮和一氧化氮

第三節(jié)硫和氮的氧化物教學(xué)設(shè)計第二課時一、教學(xué)目標(biāo)：1、知識與技能目標(biāo)：（1）掌握一氧化氮和二氧化氮的重要物理化學(xué)性質(zhì)。（2）掌握一氧化氮和二氧化氮溶于水的相關(guān)計算。（3）提高學(xué)生實驗設(shè)計和操作能力。2、過程與方法目標(biāo)：（1）創(chuàng)設(shè)學(xué)生自主活動和積極探究的情景，引導(dǎo)學(xué)生積極參與探究過程，獲取知識，獲得親身體驗，有計劃、有步驟地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。（2）通過設(shè)計和評價二氧化氮與水反應(yīng)的實驗，以及參與實驗，提高獲取知識、分析知識、評價知識的能力，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、自學(xué)能力及資料、信息處理及科學(xué)抽象能力3、情感態(tài)度價值觀目標(biāo)：（1）通過參與探究過程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和辯證分析能力。（2）通過NO2溶于水的實驗探究活動，激發(fā)學(xué)生透過觀察探究本質(zhì)的興趣。尊重科學(xué)，以發(fā)展的眼光看待科學(xué)，形成辨證唯物主義的世界觀，養(yǎng)成求真務(wù)實、勇于創(chuàng)新、積極實踐的科學(xué)態(tài)度二、教學(xué)重點：二氧化氮與水的反應(yīng)三、教學(xué)難點：二氧化氮、一氧化氮溶于水的計算四、教學(xué)方法：啟發(fā)式教學(xué)法、討論法、實驗探究法。五、教具:多媒體設(shè)備、PowerPoint課件、視頻六、教學(xué)過程：教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖引出課題【投影】情景1：雷雨發(fā)莊稼（flash片斷）情景2：在新疆與青海交界處有一山谷，人稱“魔鬼谷”。經(jīng)常電閃雷鳴，狂風(fēng)暴雨，把人畜擊斃。然而谷內(nèi)卻是牧草茂盛，四季常青。【提問】1、雷雨過后，莊稼為什么生長茂盛？莊稼茂盛生長需要什么條件？2、為什么魔鬼谷內(nèi)牧草茂盛，四季常青？思考：需要水和化肥。猜想：雷雨過后，可能產(chǎn)生某種化肥。通過自然現(xiàn)象的例子，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)課的強(qiáng)烈興趣。空氣的成分【設(shè)問】化肥從哪里來？是不是從天上掉下來？空氣的主要成分是什么？氮氣的性質(zhì)穩(wěn)定，氮氣和氧氣在什么條件下才能進(jìn)行反應(yīng)？笑，不是N2和O2學(xué)生閱讀課文交流討論，推測氮氣和氧氣反應(yīng)的條件可能是放電。通過學(xué)生輕松一笑，拉近了學(xué)生和老師的距離，使學(xué)生在輕松、愉快的氛圍中學(xué)習(xí)本節(jié)課內(nèi)容。NO2和NO的生成【承啟】氮氣占空氣的五分之四左右，在通常情況下，氮氣不活潑，不與氧氣反應(yīng)。但氮氣在一定條件還可以與氧氣反應(yīng)?！景鍟慷?、二氧化氮和一氧化氮1、NO和NO2的生成【視頻實驗】步驟：（1）將氮氣和氧氣按1∶1的比例混合經(jīng)容器A，用濃硫酸干燥后進(jìn)入反應(yīng)器B。（2）使B反應(yīng)器中兩電極放電間隙保持在2-3cm（3）再從E處與抽氣機(jī)聯(lián)接，緩慢抽氣，同時由F處給容器D中輸入純氧氣。放電或【板書】N2+O2放電或2NO+O2==2NO2實驗室制法：Cu+4HNO3(濃)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O【補(bǔ)充】氮的其它氧化物：氮除了-3、0外，其正價從+1到+5，NO和NO2是氮較為典型的氧化物，除此之外，還有N2O，俗稱笑氣，是一種麻醉劑，N2O3是亞硝酸（HNO2）的酸酐，N2O5是硝酸的酸酐，是一種白色固體。[觀察現(xiàn)象]開動抽氣機(jī)緩慢抽氣后，干燥管C處仍是無色的。在容器D中看到的顏色是紅棕色。書寫化學(xué)方程培養(yǎng)學(xué)生分析問題解決問題的能力。NO和NO2的性質(zhì)比較【設(shè)問】根據(jù)剛才的實驗現(xiàn)象，推測NO和NO2可能具有什么樣的物理性質(zhì)呢？再根據(jù)下一個視頻實驗完成比較表格?！疽曨l實驗】NO、NO2與水反應(yīng)NONO2顏色、狀態(tài)氣味溶解性毒性穩(wěn)定性收集方法【思考與交流】可用什么樣的方法收集NO和NO2呢?【板書】2、NO與NO2性質(zhì)對比：NO是一種無色、無味、難溶于水的有毒氣體。NO2是一種紅棕色、有剌激性氣味的有毒氣體，密度比空氣大，易液化，易溶于水思考推測[觀察實驗]現(xiàn)象是：一氧化氮難溶于水；二氧化氮溶于水，氣體體積減少2／3，生成的氣體接觸空氣又變成紅棕色，水溶液滴入石蕊變紅色。NO與空氣密度相近且與空氣中的氧氣反應(yīng)，但NO不溶于水，因此可用排水法收集。NO2溶于水，密度比空氣大，故用向上排空氣法收集。完成對比表格.（見附表一）培養(yǎng)學(xué)生觀察、歸納、表達(dá)的能力。NO2與水反應(yīng)【引導(dǎo)】跟據(jù)剛才的實驗，我們發(fā)現(xiàn)NO不與水反應(yīng)，在常溫下易與O2化合生成NO2。NO2溶于水，且能與水反應(yīng)，NO2難被氧氣氧化，易與水反應(yīng)生成HNO3【板書】3、NO2與水反應(yīng)3NO2+H2O==2HNO3+NO【思考與交流】1、NO2是否是硝酸的酸酐呢？2、通過以上實驗探究，同學(xué)們對雷雨發(fā)莊稼的原理理解了嗎？不是，因為N的化合價不是+5價空氣中氮氣和氧氣在放電下生成一氧化氮，一氧化氮再和氧氣反應(yīng)，生成二氧化氮，二氧化氮和水反應(yīng)生成硝酸，硝酸與土壤中礦物質(zhì)作用形成可溶性硝酸鹽，成為氮肥被植物吸收。N2+O2===2NO2NO＋O2＝＝2NO23NO2+H2O==2HNO3+NO魔鬼谷牧草茂盛也是這個原因。培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力。【科學(xué)探究】現(xiàn)給你一試管預(yù)先制好的NO2，其他藥品和儀器自選。請你設(shè)計實驗，要求盡可能多地使NO2被水吸收。并填寫教材上的表格【投影】填寫表格并請同學(xué)總結(jié)實驗步驟現(xiàn)象解釋(1)(2)(3)【思考與討論】1、如何能使試管內(nèi)的液面繼續(xù)升高？2、如何制取氧氣？鑒于此實驗，你認(rèn)為用哪種制備方法比較好？3、剛開始生成的氧氣能馬上通入有NO的試管中嗎？O2的量多或少分別對該實驗會有什么影響？4、在這個過程中要通入多少O2，NO2才能完全轉(zhuǎn)變成HNO3呢？教師評價學(xué)生設(shè)計的實驗公布最優(yōu)方案【思考與交流】你的實驗設(shè)計對工業(yè)上生產(chǎn)HNO3有什么啟示？(從原料的充分利用，減少污染物的排放等方面考慮)【引導(dǎo)】工業(yè)上循環(huán)利用NO制HNO3，那么將NO做為中間產(chǎn)物對方程式疊加，可得到NO2和O2的混合氣體共同與水反應(yīng)的方程式【板書】4NO2+H2O+O2=4HNO3那么，若是把NO2看到NO和O2反應(yīng)的產(chǎn)物，再次將兩個反應(yīng)疊加，又會得到什么呢？【板書】4NO+3O2+2H2O==4HNO31、使試管中的NO盡可能多轉(zhuǎn)化成NO22、鑒于次實驗，用二氧化錳催化雙氧水分解產(chǎn)生氧氣。3、剛開始產(chǎn)生的氧氣由于不純，故不能立即通入，待氧氣純凈后再通入。通入氧氣過少時NO不能完全轉(zhuǎn)化，水不能全充滿試管；氧氣過多時，由于氧氣不易溶于水，會將水排出試管，形成NO沒有完全轉(zhuǎn)化的假象。4、跟據(jù)反應(yīng)4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3當(dāng)NO2與O2以4︰1的體積比混合，與足量的水反應(yīng)就可以完全轉(zhuǎn)變成硝酸。跟據(jù)分析設(shè)計實驗，完成實驗設(shè)計表格，見附表二NO2與水的反應(yīng)可知，只有2/3的NO2轉(zhuǎn)化為HNO3，而1/3的NO2轉(zhuǎn)化為NO。因此，硝酸工業(yè)常在吸收反應(yīng)進(jìn)行過程中補(bǔ)充一些空氣，使生成的NO再氧化為NO2，NO2溶于水又生成HNO3和NO。經(jīng)地這樣多次的氧化和吸收，NO2可以比較完全地被水吸收，盡可能地轉(zhuǎn)化為HNO3可以得到NO和O2的混合氣體共同與水反應(yīng)的方程式培養(yǎng)學(xué)生的實驗探究能力、動手操作能力、運用已有知識分析問題的能以及解決問題力。小結(jié)氮氧化物化學(xué)性質(zhì)小結(jié)歸納整理培養(yǎng)學(xué)生歸納整理能力氮氧化合物的用途1、【科學(xué)視野】：火箭為什么能飛上天？2、氮氧化物還有哪些用途？（圖片展示）3、介紹明星分子NO【板書】4、氮氧化物的用途N2O4作氧化劑為火箭發(fā)射提供能量收集相關(guān)資料，觀看回答制造硝酸、化肥和炸藥使學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)物質(zhì)造福人類，促進(jìn)人類物質(zhì)文明，世上沒有絕對的有害物質(zhì)NO2、NO、O2混合氣體溶于水的計算【引導(dǎo)】跟據(jù)剛才的設(shè)計實驗，我們知道NO、NO2與O2按照一定比例混合是可以完全溶于水的，那現(xiàn)在我們就一起來系統(tǒng)討論一下NO2、NO、O2混合氣體溶于水的計算【板書】5、NO2、NO和O2的混合氣體跟H2O反應(yīng)的相關(guān)計算一般NO2、NO、O2與H2O反應(yīng)，可歸納成四種情況：（1）NO和O2混合溶于水4NO+3O2+2H2O=4HNO3（2）NO2和O2混合溶于水4NO2+O2+2H2O=4HNO3（3）NO和NO2混合溶于水3NO2+H2O=2HNO3+NO（4）NO、NO2、O2三種混合溶于水【引導(dǎo)】:當(dāng)兩種混合氣體恰好按比例混合，則可以恰好完全與水反應(yīng)，但是如果不是按比例混合，會是什么情況呢？【過渡】若將NO和O2的混合氣體通入水中，會發(fā)生反應(yīng)4NO＋3O2＋2H2O＝＝4HNO3【板書】1、NO和O2的混合氣體通入H2O【析】通過方程式分析可知，若NO過量則余下氣體為NO，若O2過量則余下氣體為O2，解這類題的關(guān)鍵是分析過量并判斷余下氣體成份?！就队啊坷?、一支試管中充有20mLNO氣體，倒置于水槽中，現(xiàn)向其中通入一定量的O2，試管內(nèi)最終有4mL氣體，則通入O2的體積可能是多少？解：若最終余下氣體的成份為NO，則與水反應(yīng)的NO為20-4＝16mL4NO＋3O2＋2H2O＝＝4HNO34316XX=12mL若最終余下氣體的成份為O2，則20mLNO均與水反應(yīng)4NO＋3O2＋2H2O＝＝4HNO34320XX=15mL此時，通入O2的體積為15+4＝19mL∴通入O2的體積可能是12mL或19mL【過渡】若將NO2和O2的混合氣體通入水中，會發(fā)生反應(yīng)4NO2＋O2＋2H2O＝＝4HNO3【板書】2、NO2和O2的混合氣體通入H2O【析】通過這個反應(yīng)可知，若O2過量則剩余氣體為O2，但是若NO2過量，則過量的NO2還會和H2O繼續(xù)反應(yīng)，則余下氣體為NO?！就队啊坷?、在一支容積為30mL的試管內(nèi)充滿NO2和O2的混合氣體，把試管倒置于水中，充分反應(yīng)后余5mL，則原混合氣體中NO2和O2的體積各是多少？解：設(shè)原混合氣體中NO2的體積為xmL，O2的體積為ymL則x+y==30若O2過量，則余下5mL氣體為O2,則所有的NO2全部參加反應(yīng)，而參加反應(yīng)的O2的體積為(y–5)mL4NO2+O2+2H2O==4HNO341xy-5x==4(y-5)解之得，x=20mLy=10mL若NO2過量，則O2全部參加反應(yīng)，而過量的NO2還會和H2O繼續(xù)反應(yīng)，余下的5mL氣體為NO，4NO2+O2+2H2O==4HNO3414yy則過量的NO2體積為(x-4y)mL3NO2+H2O==2HNO3+NO31(x-4y)5則x-4y==15解之得，x=27mLy=3mL∴NO2和O2的體積是20mL和10mL或27mL和3mL3、NO和NO2混合溶于水3NO2+H2O=2HNO3+NO【投影】例3、一定條件下，將等體積的NO和NO2的混合氣體置于試管中，并將試管倒立于水槽中，充分反應(yīng)后剩余氣體的體積約為原混合氣體總體積的（）A、1/2B、1/3C、2/3D、5/6解析：實際只發(fā)生NO2與水的反應(yīng)，故可將試管總體積設(shè)為1，再進(jìn)行計算解得結(jié)果為C、2/34、NO、NO2、O2三種混合溶于水【投影】例4、將充有5mlNO和6mlNO2混合氣體的試管倒置于水槽中，通入7mlO2，充分反應(yīng)后，試管中剩余的氣體是什么？體積多少？解析：此類題有不同解題方法方法一：把NO2處理成NO，再按NO與O2的混合進(jìn)行處理方法二：當(dāng)體積比NO:NO2:O2=1:1:1時，氣體完全溶于水，即水全充滿試管設(shè)體積NOamlNO2bmlO2cml則只要滿足c=（a+3b）/4即可全溶于水，以此為基準(zhǔn)再計算剩余氣體是什么，體積是多少計算結(jié)果：剩余O2思考，試圖分析，解決問題，計算結(jié)果培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)思維七、板書設(shè)計第三節(jié)硫和氮的氧化物二、二氧化氮一氧化氮1、NO和NO2的生成在放電或高溫下：N2＋O2＝2NO（無色）一氧化氮在常溫下：2NO＋O2＝2NO2（紅棕色）二氧化氮實驗室制法：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2OCu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O2、NO與NO2性質(zhì)對比：NO是一種無色、無味、難溶于水的有毒氣體。NO2是一種紅棕色、有剌激性氣味的有毒氣體，密度比空氣大，易