资料简介
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 + 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
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 + 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。
［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+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)
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==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)
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：
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