人教版必修一《硫和氮的氧化物》教學(xué)案（含答案）

第2課時(shí)

教學(xué)設(shè)計(jì)

三維目標(biāo)

知識(shí)與技能

1.初步掌握一氧化氮和二氧化氮的重要性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)探究由二氧化氮制硝酸的可能方法，學(xué)會(huì)

有關(guān)氮氧化物溶于水的計(jì)算方法。

2.熟悉氮在五種不同氧化物中的化合價(jià)。

3.培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、自學(xué)能力、資料、信息處理能力及科學(xué)抽象能力，對(duì)學(xué)生進(jìn)行內(nèi)因與

外因辯證統(tǒng)一的教育。

過(guò)程與方法

1.會(huì)對(duì)有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行分析、歸納。

2.通過(guò)介紹“模擬生物固氮”“硝酸的工業(yè)制法”等研究工作，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用已有的課本知識(shí)解決

實(shí)際問(wèn)題的能力。并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，探索新知識(shí)的欲望，且在

實(shí)驗(yàn)研究中培養(yǎng)求實(shí)、進(jìn)取的優(yōu)良品質(zhì)。使學(xué)生初步掌握研究物質(zhì)的方法——結(jié)構(gòu)分析、推

測(cè)可能的性質(zhì)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察現(xiàn)象、分析現(xiàn)象、得出結(jié)論，再辯證地分析結(jié)論的適用范圍。

情感、態(tài)度與價(jià)值觀

1.通過(guò)氮化合物性質(zhì)的學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行量變到質(zhì)變、對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律等辯證唯物主義觀點(diǎn)教

育。

2.通過(guò)介紹“模擬生物固氮”“硝酸的工業(yè)制法”等研究工作，激發(fā)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)、獻(xiàn)身科學(xué)的精

神。

3.了解氮氧化物對(duì)環(huán)境的污染，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)。通過(guò)對(duì)汽車(chē)尾氣的超標(biāo)排放給人體健康造成

的危害和對(duì)大氣造成污染的調(diào)查，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注社會(huì)、關(guān)注人類(lèi)生存環(huán)境的意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生

對(duì)事物的分析要一分為二，辯證看待的觀念。

教學(xué)重點(diǎn)

1.掌握一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)

2.認(rèn)識(shí)研究某物質(zhì)的程序和方法

教學(xué)難點(diǎn)

1.培養(yǎng)學(xué)生用新知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力

2.培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、觀察現(xiàn)象，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出可能的規(guī)律的能力

教具準(zhǔn)備

1.多媒體、N2的球棍模型、試管、玻璃管、水槽、膠塞、N2的氧化實(shí)驗(yàn)裝置。

2.藥品：N02氣體。

教學(xué)過(guò)程

資料導(dǎo)課投影：信使分子——NO

三位美國(guó)藥理學(xué)家RobertF.Furchgott,LouisJ.Ignarro和FeridMurad獲取了1998年諾

貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。他們發(fā)現(xiàn)“NO是心血管系統(tǒng)的信號(hào)分子”，NO卻在哺乳類(lèi)動(dòng)物及人

類(lèi)機(jī)體起著廣泛的重要的生物學(xué)作用。

三位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)NO在人體血管內(nèi)具有傳遞信號(hào)的功能，使血管處于持續(xù)的舒張狀態(tài)，

血壓降低。NO可抑制VSMC和心肌細(xì)胞增殖，維持其正常的有絲分裂；少量NO有正性心

肌收縮力及心輸出量的作用，并抑制白細(xì)胞黏附、浸潤(rùn)而減輕炎癥介導(dǎo)的心肌細(xì)胞壞死，進(jìn)

而在心肌缺血再灌注損傷中發(fā)揮細(xì)胞保護(hù)作用。

［思考］NO被視為大氣污染物，沒(méi)想到它會(huì)在生命過(guò)程中有如此重要的作用，這會(huì)給我們

什么啟示？

［板書(shū)］二、二氧化氮和一氧化氮

師：欲認(rèn)識(shí)兩種氮氧化物，我們還要從大家最熟悉的氮?dú)馊胧帧?/p>

師：空氣中氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)為多少？

生：氮?dú)庠诳諝庵械捏w積分?jǐn)?shù)為78%。

師：自然界中的氮主要以游離態(tài)存在于大氣中，生物體中蛋白質(zhì)含有化合態(tài)氮，土壤中

有硝酸鹽，如KN03、Ca(NO3)2等。所以有人說(shuō)“氮是生命元素”。

［動(dòng)畫(huà)模擬］工業(yè)上用分離液態(tài)空氣法制氮?dú)獾脑砗筒僮鳌?/p>

師：預(yù)測(cè)氮?dú)獾男再|(zhì)活潑與否。

生：在通常情況下，氮?dú)獠换顫?，不與氧氣反應(yīng)，但氮?dú)庠谝欢l件下還可以與氧氣反

應(yīng)。

［板書(shū)］1.N0的生成及與N02轉(zhuǎn)化

多媒體演示，N2和02在放電條件下的反應(yīng)。

區(qū)W與過(guò)地氧氣在放電條件下反應(yīng)

,L座叫線圈i

o二

I黑洋氣和氧氣

［練習(xí)］書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式并評(píng)價(jià)書(shū)寫(xiě)情況。

［板書(shū)1N2+O2=?~==—2N02NO+O2====2NO2

師：這種把游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮的方法叫做氮的固定，簡(jiǎn)稱(chēng)固氮。

［演示］N02溶于水實(shí)驗(yàn)。

操作：用帶橡皮手套的拇指堵住試管口，將試管從水中取出，把試管正立起來(lái)，移開(kāi)拇指,

向試管中滴入1?2滴紫色石蕊試液。

［動(dòng)畫(huà)模擬］N02溶于水實(shí)驗(yàn)

生：（學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和動(dòng)畫(huà)）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。

師：3NO2+H2O====2HNO3+NO（引導(dǎo)學(xué)生分析氧化劑、還原劑及電子轉(zhuǎn)移情況）。

師：N02是否是硝酸的酸酢呢？說(shuō)明理由。（不是，因?yàn)榈幕蟽r(jià)不是+5）。

師：您能否總結(jié)出二氧化氮有哪些物理性質(zhì)呢？

生：二氧化氮是紅棕色、有刺激性氣味的有毒氣體，密度比空氣大，易溶于水（和水反

應(yīng)）。

［動(dòng)畫(huà)模擬］“雷雨發(fā)莊稼”的動(dòng)畫(huà)。

師：引導(dǎo)學(xué)生思考“雷雨發(fā)莊稼”的原理及涉及的可能反應(yīng)。

生：空氣中氮?dú)夂脱鯕庠诜烹娤律梢谎趸谎趸俸脱鯕夥磻?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。

［小結(jié)］

N202>NO—色一NO2―H-0->HNO3―氮肥（可溶性的硝酸鹽）

閃電

［思考］在新疆與青海交界處有一山谷，人稱(chēng)“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。這是為什么？試寫(xiě)出相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。

2NO+O2====2NO2

3NO2+H2O====2HNO3+NO

師：在上面的反應(yīng)中，涉及兩種氮的重要化合物，即一氧化氮和二氧化氮，除此之外還

有其他幾種氮的氧化物，請(qǐng)同學(xué)們填表。

生：填表(用媒體展示答案，及時(shí)檢查):

氧化物N20NON2O3NO2N2O4N2O5

化合價(jià)

是否是酸

醉

［小結(jié)］氮的化合價(jià)：一3、+1?+5。

總結(jié)：①?gòu)腘2的化學(xué)性質(zhì)不活潑，推出N2分子結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定。

②在高溫、放電時(shí)，氮?dú)獗容^活潑，可參加許多反應(yīng)。這要從氮原子最外層電子排布特點(diǎn)理

解，分析氮元素化合價(jià)變化的可能性。根據(jù)學(xué)過(guò)的化學(xué)方程式寫(xiě)出如下關(guān)系鏈。

③關(guān)系：

-30+244+5

N-k-N--反>N義>N

被還原被氧化被氧化

(NH3)(N2)(NO)(NO2)(HNO3)

［科學(xué)探究］現(xiàn)給你一試管二氧化氮，其他藥品、儀器自選。

1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，要求盡可能多地使二氧化氮被水吸收。

2.你的設(shè)計(jì)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)硝酸有什么啟示？

(用實(shí)物投影檢查學(xué)生的設(shè)計(jì)方案，公布學(xué)生設(shè)計(jì)最優(yōu)方案)

［動(dòng)畫(huà)模擬］NO2溶于水實(shí)驗(yàn)后不斷通入02的現(xiàn)象(由不足到過(guò)量，試管內(nèi)液體的體積變化)

生：練習(xí)寫(xiě)出二氧化氮全被吸收的化學(xué)反應(yīng)方程式。

［小結(jié)］4NO2+2H2O+O2====4HNO3

師：若參加反應(yīng)的為NO呢?

［小結(jié)］4NO+2H2O+3O2====4HNO3

［例題剖析］

（例1）將20mL充滿NO和NO2的混合氣體的試管倒立于盛水的水槽中，充分反應(yīng)后，剩

余氣體的體積變?yōu)?0mL,求原混合氣體中NO和NO2各占多少毫升。

不斷通氧氣

生:本題的解題關(guān)鍵在于正確把握所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，只有NO2溶于水并與水反應(yīng)生成

HNO3和NO。我認(rèn)為本題還是要抓住剩余氣體的成分來(lái)分析：NO不溶于水，NCh溶于水并

與水反應(yīng)生成HNO3和NO。所以玻璃筒內(nèi)剩下10mL氣體全部為NO,有原混合氣體中的NO,

也有NO2與水生成的NO。

教師精講：

解法一:設(shè)原混合氣體中含NCh的體積為x,則含NO的體積為（20mL-x）。

3NO2+H2O====2HNO3+NO

31

1

x-X

3

由題意：20mL—x+,x=10mL解得x=15mL

3

則原NO的體積：20mL-15mL=5mL

答案：原混合氣體中含NO氣體5mL,NO2氣體15mL。

解法二：（差量法）設(shè)原混合氣體中含NCh氣體體積為X。

3NO2+H2O====2HNO3+NOAV

33-1

x(20-10)mL

33-1

解得x=15mL

x(20-10)/?JL

師：有關(guān)NO、NO2、O2的混合氣體和水反應(yīng)的計(jì)算，一直是高考考查的熱點(diǎn)，它所涉

及的有關(guān)基本化學(xué)反應(yīng)的方程式為:

①

2NO+O2====2NO2

3NO2+H2O====2HNO3+NO②

只有熟練掌握了這個(gè)反應(yīng)，才可能正確地解決問(wèn)題。

師：NO2和02的混合氣體與水的反應(yīng)也是一個(gè)重要考點(diǎn)，當(dāng)N02與02的體積滿足什么

比例時(shí)，可以完全轉(zhuǎn)化為硝酸呢？（生：4NO2+O2+2H2O====4HNO3即N02和02體積比為

4：1)

［學(xué)生討論］如果N02與02的比例不是4：1時(shí)，剩余氣體分別是什么呢？

［小結(jié)投影］

N02與。2的體積比發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)剩余氣體

=4：14NO2+O2+2H2O====4HNO3無(wú)

<4：14NO2+O2+2H2O====4HNO3。2

4NO2+O2+2H2O====4HNO3

>4：1NO

3NO2+H2O====2HNO3+NO

（例2）將充滿NO2和02混合氣體的量筒倒置于水中，充分反應(yīng)后，水上升至量筒體積的一

半處停止了，則原混合氣體中N02和02的體積比是多少？

生：本題所涉及的問(wèn)題正是剛才所討論的，問(wèn)題的關(guān)鍵在于如果N02與02的體積比是

4：1時(shí)，應(yīng)該沒(méi)有氣體剩余，水充滿量筒；現(xiàn)在水上升至量筒體積的一半處停止了，說(shuō)明

N02與02的體積比一定不是4：1。

我認(rèn)為本題還是要抓住剩余氣體的成分來(lái)分析：這里要考慮到原混合氣體的組成，量筒內(nèi)剩

余氣體可能是N0,也可能是02,對(duì)應(yīng)的就是N02過(guò)量或者是02過(guò)量。所以本題宜分情況

來(lái)討論。

教師精講：N02和02的體積比不等于4：1,則需討論N02和02分別過(guò)量時(shí)的兩種情況。

設(shè)混合氣體的體積為1,混合氣體中N02的體積為X,則02為(1—X)。

⑴假定原混合氣體中V(N02)：V(O2)<4：lo

4NO2+O2+2H2O====4HNO3

41

x

X—

4

剩余的。2：1-X-」X=L,解得X=2

425

22

V(N02)：V(02)=-：(l--)=2：3

(2)假定原混合氣體中NO2和O2的體積比大于4：1。

4NO2+O2+2H2O====4HNO3

41

4(1—x)1—x

暫時(shí)剩余N02：1-5(1-x)=5x-4

由反應(yīng)式3NO2+H2O====2HNO3+NO可知最后余NO：-（5x-4）

3

由J_（5X-4）=L解得X=U（不合題意，舍去）

3210

師：有關(guān)NO2和02的混合氣體與水反應(yīng)，往往要緊扣剩余氣體是什么，剩余氣體的體

積是解題的一個(gè)重要突破口。如果是NO與02的混合氣體溶于水，結(jié)果如何呢？

師：當(dāng)NO2與02的體積滿足什么比例時(shí)，可以完全轉(zhuǎn)化為硝酸呢？（生：

4NO+3O2+2H2O====4HNO3）

［學(xué)生討論］如果NO與02的比例不是4：3時(shí)，剩余氣體分別是什么呢？

［小結(jié)投影］

NO與O2的體積比發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)剩余氣體

=4：34NO+3O2+2H2O====4HNO3無(wú)

<4:34NO+3O2+2H2O====4HNO302

>4：34NO+3O2+2H2O====4HNO3NO

（例3）一定條件下，將等體積的NO和02混合于一試管中，然后將試管倒立于盛有水的水

槽中，充分反應(yīng)后剩余氣體的體積與原混合氣體的體積之比是多少？

生：如果NO與02的體積比是4：3時(shí)，應(yīng)該沒(méi)有氣體剩余，水上升至充滿試管；現(xiàn)在

NO與02的體積比是1：1,看來(lái)要從討論剩余的氣體是什么入手來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

我認(rèn)為本題的剩余氣體不需討論，只能是。2,所以只要把計(jì)算式列出直接比較即可。

教師精講：因?yàn)榛旌蠚怏w中NO和02的體積比小于4：3,則剩余氣體為02。

設(shè)混合氣體中NO的體積為x,則02的體積也為X。

4N0+3O2+2H2O====4HNO3

43

3

x—x

4

31

剩余的。2為X——X=-X

44

它與原混合氣體的體積比為L(zhǎng)x:2x=l:8

4

師：剛才討論了N02和02的混合氣體與NO和02的混合氣體分別溶于水的情況，如果

是N02、NO、O2的混合氣體與水反應(yīng)的試題又該如何解決呢？

(例4)常溫下盛有10mLN02和10mLNO組成的混合氣體的大試管倒立于水中，當(dāng)向其中

緩緩?fù)ㄈ?2一段時(shí)間后，試管內(nèi)殘留2mL氣體，則通入02體積可能為多少升？

師：NO2、NO、O2的混合氣體與水反應(yīng)在量上有何關(guān)系呢？

13

生：關(guān)系式：V(O2)=-V(NO2)+-V(NO)

44

師:當(dāng)V(N0)：V(NO2)：V(O2)=1：1：1時(shí),混合氣體全部與水反應(yīng),無(wú)氣體剩余。

解析:殘留2mL氣體可能是NO也可能是02,應(yīng)予以討論。

(1)若殘留2mL氣體是NO,則轉(zhuǎn)化為HN03的NO為10mL-2mL=8mL,則：

4NO2+O2+2H2O====4HNO3

41

10mL—mL=2.5mL

4

NO2轉(zhuǎn)化為HNO3耗O22.5mL

4NO+3O2+2HNO3====4HNO3

43

3

8mL—x8mL=6mL

4

共耗V(O2)=2.5mL+6mL=8.5mL

(2)若殘留2mL氣體是O2,則:

4N0+3O2+2H2O====4HNO3

43

3

10mL-xl0mL=7.5mL

4

故通入02體積為：7.5mL+2.5mL+2mL=12mL

答案：通入02的體積可能為8.5mL或12mL。［課堂小結(jié)］

比較：氮的重要氧化物（見(jiàn)下表）

氮的重要氧化物

名稱(chēng)一氧化氮二氧化氮

化學(xué)式

______色氣體，______溶_____色氣體，______溶于

物理性質(zhì)

于水水，______毒

化與水反應(yīng)一NO2+H2O-------

學(xué)與02反應(yīng)—

性

其他性質(zhì)—

2NO2^^^N2O4

質(zhì)

收集方法_______法_______法

02

相互轉(zhuǎn)化N0，'NO2

水

板書(shū)設(shè)計(jì)

二、二氧化氮和一氧化氮例1：

1.NO的生成及與NO2轉(zhuǎn)化

放電或高溫2No

N2+O2例2：

2NO+O2====2NO2

3NO2+H2O====2HNO3+NO

2.二氧化氮物理性質(zhì)：紅棕色刺激性氣味有毒氣體，密度比空氣大，易溶與水。

例3：

3.4NO2+2H2O+O2====4HNO3

4N0+2H2O+3O2====4HNO3

活動(dòng)與探究

將學(xué)生分成若干小組，依據(jù)學(xué)生興趣自主選取其中一個(gè)課題進(jìn)行研究，研究成果將以小

組為單位在課堂上交流。

1.查閱資料，了解人類(lèi)活動(dòng)對(duì)自然界氮循環(huán)和環(huán)境的影響，重點(diǎn)交流討論：如何減少人類(lèi)活

動(dòng)對(duì)自然界中氮循環(huán)的影響，如何減少氮氧化物對(duì)環(huán)境的影響。

2.查閱資料，了解人工固氮的研究方向、成果及研究固氮的意義。

3.通過(guò)對(duì)汽車(chē)尾氣的超標(biāo)排放給人體健康造成的危害和對(duì)大氣造成污染的調(diào)查，試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

驗(yàn)證汽車(chē)尾氣的成分，了解其重要的影響，并提出您個(gè)人為解決這一社會(huì)問(wèn)題的構(gòu)想，寫(xiě)成

研究性小論文。

隨堂練習(xí)

1.下列污染現(xiàn)象主要與N02有關(guān)的是（）

A.臭氧空洞B.水體富營(yíng)養(yǎng)化C.光化學(xué)煙霧D.溫室效應(yīng)

答案:C

2.在相同條件下，將NO和02按體積比1：1混合，所得氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量應(yīng)接近于

（不考慮N2O4的生成）（）

A.31B.41.3C.46D.62

答案:B

3.下列各組氣體，通常條件下能穩(wěn)定存在的是（）

A.NH3、02、HC1B.N2、H2>HC1

C.CO2、NO、O2D.H2S、O2、SO2

答案:B

4.上世紀(jì)80年代后期人們逐漸認(rèn)識(shí)到，NO在人體內(nèi)起著多方面的重要生理作用。下列關(guān)于

NO的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.NO是具有刺激性的紅棕色氣體

B.NO是汽車(chē)尾氣的有害成分之一

C.NO在人體的血管系統(tǒng)內(nèi)具有傳送信號(hào)的功能

D.NO能夠與人體血紅蛋白結(jié)合，造成人體缺氧中毒

答案:A

5.如圖所示，試管中盛裝的是紅棕色氣體（可能是混合物），當(dāng)?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r(shí)，試

管內(nèi)水面上升，但不能充滿試管，當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升,

經(jīng)過(guò)多次重復(fù)后，試管內(nèi)完全被水充滿，原來(lái)試管中盛裝的可能是什么氣體（）

A.可能是N2與NO2的混合氣體B.可能是02與NO2的混合氣體

C.可能是NO與NO2的混合氣體D.只可能是NO2一種氣體

答案:BC

6.盛有NO和NO2的混合氣體的量筒倒立在盛有水的水槽中，過(guò)一段時(shí)間后，量筒內(nèi)的氣體

體積減小為原來(lái)的一半。則原混合氣體中NO和NO2的體積比是（）

A.3：1B.1：3C.2：1D.1:2

答案:B

7.某混合氣體中可能含有02、02、SO2、NO、NO2中的兩種或多種氣體?，F(xiàn)將此無(wú)色透明的

混合氣體通過(guò)