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(jì)第二課時(shí)一、教學(xué)目標(biāo)：1、知識(shí)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(jì)算。（3）提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作能力。2、過(guò)程與方法目標(biāo)：（1）創(chuàng)設(shè)學(xué)生自主活動(dòng)和積極探究的情景，引導(dǎo)學(xué)生積極參與探究過(guò)程，獲取知識(shí)，獲得親身體驗(yàn)，有計(jì)劃、有步驟地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。（2）通過(guò)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)二氧化氮與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，以及參與實(shí)驗(yàn)，提高獲取知識(shí)、分析知識(shí)、評(píng)價(jià)知識(shí)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(jià)值觀目標(biāo)：（1）通過(guò)參與探究過(guò)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(guò)NO2溶于水的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生透過(guò)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(shí)、勇于創(chuàng)新、積極實(shí)踐的科學(xué)態(tài)度二、教學(xué)重點(diǎn)：二氧化氮與水的反應(yīng)三、教學(xué)難點(diǎn)：二氧化氮、一氧化氮溶于水的計(jì)算四、教學(xué)方法：?jiǎn)l(fā)式教學(xué)法、討論法、實(shí)驗(yàn)探究法。五、教具:多媒體設(shè)備、PowerPoint課件、視頻六、教學(xué)過(guò)程：教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)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(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。【提問(wèn)】1、雷雨過(guò)后，莊稼為什么生長(zhǎng)茂盛？莊稼茂盛生長(zhǎng)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(guò)后，可能產(chǎn)生某種化肥。通過(guò)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(wèn)】化肥從哪里來(lái)？是不是從天上掉下來(lái)？空氣的主要成分是什么？氮?dú)獾男再|(zhì)穩(wěn)定，氮?dú)夂脱鯕庠谑裁礂l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(cè)氮?dú)夂脱鯕夥磻?yīng)的條件可能是放電。通過(guò)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?dú)庹伎諝獾奈宸种淖笥遥谕ǔＧ闆r下，氮?dú)獠换顫?，不與氧氣反應(yīng)。但氮?dú)庠谝欢l件還可以與氧氣反應(yīng)?！景鍟?shū)】二、二氧化氮和一氧化氮1、NO和NO2的生成【視頻實(shí)驗(yàn)】步驟：（1）將氮?dú)夂脱鯕獍?∶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?gòu)腅處與抽氣機(jī)聯(lián)接，緩慢抽氣，同時(shí)由F處給容器D中輸入純氧氣。放電或【板書(shū)】N2+O2放電或2NO+O2==2NO2實(shí)驗(yàn)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(jià)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(chēng)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(kāi)動(dòng)抽氣機(jī)緩慢抽氣后，干燥管C處仍是無(wú)色的。在容器D中看到的顏色是紅棕色。書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。NO和NO2的性質(zhì)比較【設(shè)問(wèn)】根據(jù)剛才的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，推測(cè)NO和NO2可能具有什么樣的物理性質(zhì)呢？再根據(jù)下一個(gè)視頻實(shí)驗(yàn)完成比較表格?！疽曨l實(shí)驗(yàn)】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(shū)】2、NO與NO2性質(zhì)對(duì)比：NO是一種無(wú)色、無(wú)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(cè)[觀察實(shí)驗(yàn)]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(duì)比表格.（見(jiàn)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(shí)驗(yàn)，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(shū)】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(guò)以上實(shí)驗(yàn)探究，同學(xué)們對(duì)雷雨發(fā)莊稼的原理理解了嗎？不是，因?yàn)镹的化合價(jià)不是+5價(jià)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。N2+O2===2NO2NO＋O2＝＝2NO23NO2+H2O==2HNO3+NO魔鬼谷牧草茂盛也是這個(gè)原因。培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)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(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，要求盡可能多地使NO2被水吸收。并填寫(xiě)教材上的表格【投影】填寫(xiě)表格并請(qǐng)同學(xué)總結(jié)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為用哪種制備方法比較好？3、剛開(kāi)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(duì)該實(shí)驗(yàn)會(huì)有什么影響？4、在這個(gè)過(guò)程中要通入多少O2，NO2才能完全轉(zhuǎn)變成HNO3呢？教師評(píng)價(jià)學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)公布最優(yōu)方案【思考與交流】你的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)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(duì)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(shū)】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(gè)反應(yīng)疊加，又會(huì)得到什么呢？【板書(shū)】4NO+3O2+2H2O==4HNO31、使試管中的NO盡可能多轉(zhuǎn)化成NO22、鑒于次實(shí)驗(yàn)，用二氧化錳催化雙氧水分解產(chǎn)生氧氣。3、剛開(kāi)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(guò)少時(shí)NO不能完全轉(zhuǎn)化，水不能全充滿試管；氧氣過(guò)多時(shí)，由于氧氣不易溶于水，會(huì)將水排出試管，形成NO沒(méi)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(jì)實(shí)驗(yàn)，完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表格，見(jiàn)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(guò)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(shí)驗(yàn)探究能力、動(dòng)手操作能力、運(yùn)用已有知識(shí)分析問(wèn)題的能以及解決問(wèn)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(shū)】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(shí)到化學(xué)物質(zhì)造福人類(lèi)，促進(jìn)人類(lèi)物質(zhì)文明，世上沒(méi)有絕對(duì)的有害物質(zhì)NO2、NO、O2混合氣體溶于水的計(jì)算【引導(dǎo)】跟據(jù)剛才的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，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(lái)系統(tǒng)討論一下NO2、NO、O2混合氣體溶于水的計(jì)算【板書(shū)】5、NO2、NO和O2的混合氣體跟H2O反應(yīng)的相關(guān)計(jì)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(huì)是什么情況呢？【過(guò)渡】若將NO和O2的混合氣體通入水中，會(huì)發(fā)生反應(yīng)4NO＋3O2＋2H2O＝＝4HNO3【板書(shū)】1、NO和O2的混合氣體通入H2O【析】通過(guò)方程式分析可知，若NO過(guò)量則余下氣體為NO，若O2過(guò)量則余下氣體為O2，解這類(lèi)題的關(guān)鍵是分析過(guò)量并判斷余下氣體成份。【投影】例1、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(shí)，通入O2的體積為15+4＝19mL∴通入O2的體積可能是12mL或19mL【過(guò)渡】若將NO2和O2的混合氣體通入水中，會(huì)發(fā)生反應(yīng)4NO2＋O2＋2H2O＝＝4HNO3【板書(shū)】2、NO2和O2的混合氣體通入H2O【析】通過(guò)這個(gè)反應(yīng)可知，若O2過(guò)量則剩余氣體為O2，但是若NO2過(guò)量，則過(guò)量的NO2還會(huì)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(guò)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(guò)量，則O2全部參加反應(yīng)，而過(guò)量的NO2還會(huì)和H2O繼續(xù)反應(yīng)，余下的5mL氣體為NO，4NO2+O2+2H2O==4HNO3414yy則過(guò)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(shí)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(jì)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(lèi)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(shí)，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(jì)算剩余氣體是什么，體積是多少計(jì)算結(jié)果：剩余O2思考，試圖分析，解決問(wèn)題，計(jì)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(shū)設(shè)計(jì)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(wú)色）一氧化氮在常溫下：2NO＋O2＝2NO2（紅棕色）二氧化氮實(shí)驗(yàn)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(duì)比：NO是一種無(wú)色、無(wú)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