第二单元
第3课时硝酸的性质
一、学习目标
1.了解硝酸的物理性质和重要用途;
2.掌握硝酸的化学性质——不稳定性和强氧化性;
3.知道工业上氨氧化法制硝酸的反应原理;
4.通过观察浓、稀硝酸与铜反应的实验,培养观察能力、分析和比较能力;5.介绍波尔巧藏诺贝尔金质奖章的故事,对学生进行爱国主义教育。
二、教学重点及难点
硝酸的特性——不稳定性和氧化性;
氨氧化法制硝酸的反应原理。
三、设计思路
由氮元素存在变价引入硝酸内容的教学,接着介绍硝酸的重要用途,引导学生将理论与生产实际联系起来,激发他们学习理论知识的积极性。硝酸性质的教学按照人们认识新事物的一般过程展开,首先通过简单的观察来认识硝酸的物理性质,在通过实验探究的方式,引导学生发现HNO3的特性——不稳定性和强氧化性。在对稀HNO3与铜的反应进行探究的时候,对教材中的实验进行了一定的改进,在一定程度上可以培养学生的创新意识和解决新问题的能力。最后,向学生简单介绍硝酸的工业制法,再一次将理论与实践相结合,从而整理氮元素及其化合物的转化关系,深化本课以及本单元的内容。
四、教学过程
[引入]试分析下列转变关系中氮元素的化合价变化。
NH3→NO→NO2→HNO3
[过渡]氮元素处于最高价态的硝酸是硝酸型酸雨的有害成分之一,但它在工农业生产中的用途也是非常广泛的。
[板书介绍]一、硝酸的用途:制氮肥、塑料、炸药、硝酸盐等。
[过渡]为了更加科学合理地利用硝酸,我们需要进一步认识它的有关性质。认识一种物质,人们通常从表面入手,不断深入其内部的本质。那我们就先来认识一下硝酸的“表层”性质。
[观察与思考]打开一瓶浓硝酸的瓶盖,闻其气味,观察其挥发现象。
[板书小结]二、硝酸的物理性质。
硝酸是无色、有刺激气味的液体,易溶于水,低沸点(83℃),易挥发。常用硝酸密度为1.503g/cm3,浓度为69%,15.6mol/L。
[过渡]在学习了“表层”性质的基础上,下面我们来深入研究硝酸的“深层”性质。
[板书]三、硝酸化学性质
1.硝酸具有酸的通性:一元强酸HNO3=H++NO3-
[讨论]①久置浓硝酸为什么呈黄色?
[回答]久置硝酸分解产生的NO2溶于溶液中,使得溶液变黄!
[板书]2.硝酸的不稳定性:4HNO3=O2↑+2H2O+4NO2↑
[讨论]②硝酸应如何保存?
硝酸保存在避光、低温处。
[过渡]硝酸中的氮元素化合价处于最高价态,我们可以由此推测它只具有氧化性,事实是否如此呢?下面大家通过实验来探究一下。
[板书](1)硝酸与金属的反应
[实验探究]实验浓、稀硝酸与铜的反应。
[实验计划]①是否能观察到明显实验现象?
②是否有气体生成,如果有,气体是什么颜色。使生成的气体接触空气,气体颜色是否发生变化。
③溶液颜色有什么变化。
[实验探究1]①浓硝酸与铜反应
现象:铜片溶解,常温下反应剧烈;有红棕色的气体产生;溶液由无色变为蓝色。
反应的化学方程式:
Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O(注:方程式由学生根据反应现象推测归纳后写出)
[实验探究2]②稀硝酸与铜反应
现象:反应缓慢,铜片溶解;有无色的气体产生,气体接触空气时立即变成红棕色;溶液由无色变为蓝色。
反应的化学方程式:
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(注:方程式由学生根据反应现象推测归纳后写出)
反应的离子方程式:
3Cu+8H++2NO3—=3Cu2++2NO↑+4H2O
(注:离子方程式由学生当作课堂练习自行写出)
[拓展视野]常温下,浓硝酸使铁、铝发生“钝化”。
Fe+HNO3(浓)→生成致密的氧化膜(钝化)
Al+HNO3(浓)→生成致密的氧化膜(钝化)
[追问]为什么可以用铝槽车装运浓硝酸?
[回答]钝化使金属的化学活动性大大降低,耐腐蚀性大大增强。因此在常温下可以用铝槽车装运浓硝酸。
[板书](2)浓硝酸能与某些非金属反应。
C+4HNO3(浓)=CO2↑+4NO2↑+2H2O
[ppt演示]氧化还原反应方程式的配平过程。
[阅读]教材101页,学习氧化还原反应方程式的配平,分析原理,归纳步骤。
[归纳][板书]硝酸具有强氧化性。(注:教师在学生归纳下面三条性质之后进行板书)
(1)能与大多数金属反应,但一般不生成氢气。
金属与浓硝酸反应一般生成NO2,与稀HNO3反应一般生成NO。
(2)常温下浓硝酸使铁、铝钝化。
(3)浓硝酸能与某些非金属反应。
[拓展视野]王水:浓HNO3和浓HCl(体积比1:3)混合物,能使一些不溶于硝酸的金属如Au、Pt等溶解。
玻尔是丹麦著名的物理学家,曾获得诺贝尔奖。第二次世界大战中,玻尔被迫离开将要被德国占领的祖国。为了表示他一定要返回祖国的决心,他决定将诺贝尔金质奖章溶解在王水里,装于玻璃瓶中,然后将它放在柜面上。后来,纳粹分子窜进玻尔的住宅,那瓶溶有奖章的溶液就在眼皮底下,他们却一无所知。这是一个多么聪明的办法啊!战争结束后,玻尔又从溶液中还原提取出金,并重新铸成奖章。新铸成的奖章显得更加灿烂夺目,因为它凝聚着玻尔对祖国无限的热爱和无穷的智慧。
[发散思维]在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入KNO3,发现铜粉溶解,为什么?
3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O
[比较学习]硫酸和硝酸的氧化性规律比较
[过渡]如果我们需要大量硝酸用于各种生产活动,那么如何通过工业方法来制取它的呢?
[板书]四、硝酸的工业制法
[投影]工业上制备硝酸的过程如下:
(1)氨在催化剂的作用下与氧气发生反应,生成一氧化氮;
(2)一氧化氮进一步被氧气氧化成二氧化氮;
(3)用水吸收二氧化氮生成硝酸。
试写出各步反应的化学方程式:
4NH3+5O2=4NO+6H2O
2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO
(注:方程式由学生根据反应上述文字过程描述自行写出)
[作业]教材第102页:练习与实践第2、3题。
第二单元《生产生活中的含氮化合物》
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一、氮气和氮氧化物
1.氮气:无色无味、难溶于水的气体。空气中78%(体积分数)是氮气。
氮分子(N2)为双原子分子,结构稳定,决定了氮气性质的稳定性,常温下氮气很稳定,很难与其它物质发生反应,因此,生产上常用氮气作保护气。但这种稳定是相对的,在一定条件下(如高温、放电等),也能跟某些物质(如氧气、氢气等)发生反应。
N2+O22NO
N2+3H22NH3
2.固氮作用:游离态氮转变为化合态氮的方法。
途径举例
自然固氮→闪电时,N2转化为NO
生物固氮→豆科作物根瘤菌将N2转化为化合态氮
工业固氮→工业上用N2和H2合成氨气
3、氮氧化物(NO和NO2):
NONO2
色、态(常温下)无色气体红棕色气体
气味没有气味刺激性气味
毒性有毒有毒
重要反应2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO
氮氧化物对环境的污染、危害及防治措施①硝酸型酸雨的产生及危害
②造成光化学烟雾的主要因素③破坏臭氧层
措施:使用洁净能源,减少氮氧化物的排放;为汽车安装尾气转化装置;处理工厂废气
氮的氧化物是大气污染气体,常用碱液
(NaOH溶液)吸收。
二、氮肥的生产和使用
1、氨的合成:N2+3H22NH3
2、氨气的物理性质:
氨气是无色、有刺激性气味的气体,在标准状况下,密度是0.771g.L-1,比空气小。氨易液化,液氨气化时要吸收大量的热,使周围温度急剧下降,所以液氨可作致冷剂。
氨极易溶于水,常温常压下,1体积水中大约可溶解700体积的氨气。氨的水溶液称氨水。计算氨水的浓度时,溶质应为NH3。
3、氨的化学性质:
(1)氨溶于水时,大部分氨分子和水分子形成一水合氨分子(NH3H2O)。一水合氨分子(NH3H2O)不稳定,受热时分解为氨气和水。
NH3+H2ONH3H2O
NH3H2ONH4++OH-
氨水显弱碱性。
比较液氨与氨水:
名称液氨氨水
形成氨降温加压
液化氨溶于水
物质分类纯净物混合物
成分NH3NH3、NH3H2O、H2O、NH4+、OH-、H+
(2)氨具有弱碱性,可以与酸(硫酸、硝酸、盐酸等)反应,生成铵盐。
NH3+H+=NH4+
(3)与氧气反应(具有还原性)
氨气在催化剂(如铂等)、加热的条件下,生成一氧化氮和水,并放出热量。此反应是放热反应,是工业制硝酸的基础。
4NH3+5O24NO+6H2O
4、铵盐:由铵离子和酸根离子构成的盐。
如:硫酸铵【(NH4)2SO4,俗称硫铵,又称肥田粉】,氯化铵【NH4Cl,俗称氯铵】,硝酸铵【NH4NO3,俗称硝铵】,碳酸氢铵【NH4HCO3,俗称碳铵】,它们都是白色、易溶于水的晶体。铵盐属于铵态氮肥。常用氮肥有硝态氮肥和尿素【CO(NH2)2】
①铵盐受热易分解:
NH4ClNH3+HCl
NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑
②铵盐能与碱反应放出氨气:
NH4Cl+NaOHNaCl+NH3↑+H2O
▲铵态氮肥,要避免与碱性肥料混合施用。
5、实验反思:①喷泉实验的实质是什么?氨气为什么可做喷泉实验?是否只有氨气才能做该实验?
②用氯化铵和氢氧化钙固体混合共热制氨气,应使用什么实验装置?注意哪些问题?
三、硝酸:
1、硝酸的工业制法:氨催化氧化法
原理:4NH3+5O24NO+6H2O
2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO
总反应式:NH3+2O2=HNO3+H2O
2、硝酸的物理性质:
纯硝酸为无色有刺激性气味的液体,沸点较低(83℃),易挥发,在空气中遇水蒸气形成硝酸的小液滴而呈白雾状。98%以上的浓硝酸称为“发烟硝酸”,69%的硝酸溶液称为浓HNO3。浓HNO3由于HNO3分解产生的NO2溶于硝酸中而一般呈黄色。
3、硝酸的化学性质:
(1)不稳定性:4HNO34NO2+2H2O+O2
硝酸越浓越易分解,因此浓HNO3应存放在棕色试剂瓶中。
(2)强酸性:具有酸的通性。
(3)强氧化性:HNO3中的+5价N元素处于最高价态,具有很强的氧化性。
如:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O
C+4HNO3(浓)=CO2+4NO2+2H2O
钝化作用:常温下,浓HNO3使Fe、Al钝化。
4、氮及其化合物的性质和转化关系:
NH4NO3NH3HNO3
N2NONO2
5、自然界中氮的循环:
雷电细菌分解
遗体
固氮
作用遗体
【例题解析】
【例题1】(12分)下图中,A是一种无色液体,G是极易溶于水的碱性气体,Y是胃酸的主要成分,K是不溶于稀硝酸的白色沉淀,反应⑤是工业制X的主要反应之一。
请按要求填空:
(1)写出下列物质的化学式:A:,E:F:,Y:。
(2)反应⑤的化学方程式为:。
(3)1molB通过反应②得到1molF,B中F的质量分数为72%,则B的化学式为:。
分析:解题要寻找突破口,如“G是极易溶于水的碱性气体”,中学阶段只能是NH3,“Y是胃酸的主要成分”,推知Y是HCl;反应⑤是以氨为原料制取X,联想工业制硝酸的原理,可推出C是O2,J是NO,A是H2O,再推知D是H2,E是N2,X是HNO3,I是AgNO3,K是AgCl,H是NO2。反应⑤是:4NH3+5O24NO+6H2O,反应⑥是:3NO2+H2O=2HNO3+NO。(3)中1molB通过反应②得到Ag和N2,从已知条件出发,B中F的质量分数为72%,从而推知F的化学式为AgN3。
【答案】(12分)(1)H2ON2AgHCl(2)4NH3+5O24NO+6H2O(3)AgN3,
【例题2】汽车尾气(含有烃类、CO、SO2与NO等物质)是城市空气的污染源。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”(用铂、钯合金作催化剂)。它的特点是使CO与NO反应,生成可参与大气生态环境循环的无毒气体,并促使烃类充分燃烧及SO2的转化。
(1)写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式
(2)“催化转换器”的缺点是在一定程度上提高空气的酸度,其原因是
(3)控制城市空气污染源的方法可以有(多选扣分)
a开发氢能源b使用电动车
c植树造林d戴上呼吸面具
分析:解此题,一方面应从反应物自身的性质入手,汽车尾气中,CO具有较强的还原性,NO具有较强的氧化性,一定条件下,可能发生氧化还原反应;另一方面,应紧扣题意,寻找突破口,由“生成可参与大气生态循环的无毒气体”,推出生成产物为CO2和N2。
【答案】(1)2CO+2NO2CO2+N2,
(2)SO2转化成SO3,产生硫酸酸雾。
(3)a、b。
【例题3】在下图装置中,烧瓶中充满干燥气体a,将滴管中的液体b挤入烧瓶内,轻轻振荡烧瓶,然后打开弹簧夹f,烧杯中的液体b呈喷泉状喷出,最终几乎充满烧瓶.则a和b分别是()
分析:此题考查形成喷泉的实验,从而了解形成喷泉的实质,是要形成内外气压差。
【答案】(BD)
【例题4】在100mlNaOH溶液中加入NH4NO3和(NH4)2SO4的固体混合物,加热充分反应。右图表示加入的混合物质量和产生的气体体积(标准状况)的关系,试计算:
(1)NaOH溶液的物质的量浓度
(2)当NaOH溶液的体积为140mL,固体混合物质量是51.6g时,充分反应后,生成气体的体积为多少升?
(3)当NaOH溶液体积为180mL时,固体混和物的质量为51.6g时,充分反应后,生成气体的体积为多少升?
解析:(1)由图可见:34.4g混合物和100mLNaOH溶液恰好完全反应。
n(NaOH)=n(NH3)==0.5mol
c(NaOH)===5.00mol/L
(2)V(NaOH)=140mL完全反应所需固体质量
==48.16g51.6g,
因固体过量,所以
V(g)=22.4Lmol-1×5molL-1×0.14L=15.68L
(3)V(NaOH)=180mL完全反应所需固体质量
==61.92g51.6g,故NaOH过量,固体51.6g完全反应,=
V(g)=16.8L
【答案】:(1)5.00mol/L(2)15.68L(3)16.8L。
【习题精练】
一、选择题:(每小题只有一个选项正确)
1、据称2004年冬季将是自1869年人类有气象观测记录以来的四大暖冬之最。江苏气温预计较常年偏高4~6℃。这与下列各组中的两种气体在大气中的含量都有关系的是:()
A.SO2、CO2B.NO2、CO
C.CO2、CH4D.NO、O3
2、美国三位医学教授因发现X物质在人体血管系统内具有传送信号的功能而荣获1998年度诺贝尔生理学或医学奖。因此X物质被誉为“生物信使分子”。已知X是一种奇电子数分子,也是一种污染大气的无色气体,且能使血红蛋白失去携氧能力。则X是:()
A.COB.HFC.CO2D.NO
3、起固氮作用的化学反应的是:()
A.工业上用氮气和氢气合成氨气
B.一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮
C.氨气经催化氧化生成一氧化氮
D.由氨气制碳酸氢氨和硫酸氨
4、在标准状况下,①HCl②NH3③SO2④NO2分别充满容积相同的烧瓶做喷泉实验,都获成功,则生成溶液物质的量浓度相同的是:()
A.①②③B.①②③④
C.①②④D.①②
5、在NO2与水的反应中,水:()
A.是还原剂
B.是氧化剂
C.既是氧化剂又是还原剂
D.既不是氧化剂又不是还原剂
6、密度为0.91gcm-3的氨水,质量百分比浓度为25%(即质量分数为0.25),该氨水用等体积的水稀释后,溶液中溶质的质量分数为()
A.等于12.5%B.大于12.5%
C.小于12.5%D.无法确定
7、在NH3、HNO3、H2SO4的工业生产中,具有的共同点是:()
A.使用吸收塔设备
B.使用尾气吸收装置
C.使用H2作原料
D.使用催化剂
8、工业废气中氮氧化合物是造成污染的主要来源。为治污,工业上通常通入NH3与之发生下列反应:NOX+NH3→N2+H2O。现有NO、NO2的混合气3L,可用同温同压下的3.5LNH3恰好使其完全转化为N2,则原混合气体中NO和NO2的物质的量之比:()
A.1:3B.2:1
C.1:1D.1:4
9、限用一种试剂,经过一次性实验就能鉴别下列四种溶液:Na2CO3、(NH4)2SO4、NH4Cl、KNO3,应选用:()
A.AgNO3溶液 B.NaOH溶液
C.Ba(OH)2溶液D.盐酸
10、InorganicSyntheses一书中,有一如右图所示的装置,用以制备某种干燥的纯净气体。该装置中所装的药品正确的是:()
A.A中装浓硫酸,B中装浓盐酸
B.A中装浓盐酸,B中装浓硫酸
C.A中装氢氧化钠浓溶液,B中装浓氨水
D.A中装浓氨水,B中装氢氧化钠浓溶液
11、对下列事实的解释正确的是:()
A.浓硝酸在光照下变黄,证明硝酸不稳定,且产物有红棕色气体可溶于浓硝酸
B.向某溶液中加入氯化钡溶液和稀硝酸,生成白色沉淀,则原溶液一定含有SO42-
C.常温下,将铜放入浓硫酸中无明显变化,说明铜在冷的浓硫酸中钝化
D.氯气使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,说明氯气可与淀粉反应
12、在某100mL混合液中,HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4molL-1和0.1molL-1。向该混合液中加入1.92g铜粉,加热,待充分反应后,所得溶液中的Cu2+的物质的量浓度(molL-1)是:()
A.0.15B.0.225C.0.35D.0.45
二、填空题:
13.制取氨气并完成喷泉实验(图中夹持装置已略去)。
⑴写出实验室制取氨气的化学方程式:
.
⑵收集氨气用法,要得到干燥的氨气可选用作干燥剂。
⑶用图1装置进行喷泉实验,上部烧瓶已装满干燥氨气,引发水上喷的操作是该实验的原理是.
⑷如果只提供如图2的装置,请说明引发喷泉的方法。
.
14.A、B、C、D均为中学所学的常见物质且均含有同一种元素,它们之间的转化关系如下图所示(反应条件及其他物质已经略去):
。
(1)若A、D的水溶液均能使湿润的蓝色石蕊试纸变红,且D为强酸,则A、D分别为(填写化学式)A:,D:。
写出A→B转化的化学方程式:。
(2)若A的水溶液能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,D的稀溶液能使蓝色的湿润石蕊试纸变红。则A为,写出A→B转化的化学方程式:
15.NO分子因污染空气而臭名昭著。近年来,发现少量的NO在生物体内许多组织中存在,它有扩张血管、免疫、增强记忆的功能,而成为当前生命科学的研究热点,NO亦被称为“明星分子”。请回答下列问题。
(1)NO对环境的危害在于(填以下项目的编号)
A.破坏臭氧层
B.高温下能使一些金属被氧化
C.造成酸雨
D.与人体血红蛋白结合
(2)在含Cu+离子的酶活化中心中,亚硝酸根离子(NO2-)可转化为NO,写出Cu+和亚硝酸根离子在酸性水溶液中反应的离子方程式:。
(3)在常温下,把NO气体压缩到100个大气压,在一个体积固定的容器里加热到50℃,发现气体的压力迅速下降,压力降至略小于原压力2/3就不再改变,已知其中一种产物为N2O,写出上述变化的化学方程式:。
16.人类也可主动地参与氮循环,合成氨工业就是参与上图过程①的手段之一,氮肥的生产和使用促进了植物体内蛋白质和核酸的合成,使农业生产取得了飞速发展,以天然气为原料合成氨是新的生产氮肥的方法,它具有污染小、成本低等诸多优点。其过程大体如下:
(1)请写出用天然气制备氢气的化学方程式:
(2)写出合成尿素[CO(NH2)2]反应的化学方程式:
(3)某工厂以标准状态下的含CH489.6%的天然气100m3为原料经过上述过程,只生产NH4NO3,不生产尿素,若生产中氮元素无损失,求最多可制得NH4NO3化肥的质量。
17.下图是铜与稀硝酸反应的两个实验装置图,请回答下列问题:
(1)铜与稀硝酸反应的离子方程式______
。
(2)I实验装置中能否证明铜与稀硝酸反应生成的是NO气体______________(填“能”或“不能”),简述理由____________
。
(3)若用Ⅱ实验装置进行实验,以证明铜与稀硝酸反应生成的气体是NO,则:检查气密性的操作是__________________________________
_________________________。
在烧杯中加入一定体积的稀硝酸,打开止水夹,用注射器慢慢抽取干燥管内的空气,稀硝酸沿着干燥管慢慢上升,直到充满整个干燥管,停止抽拉注射器,关闭止水夹,观察干燥管内的现象__________________________________
_______________________________________。反应停止后,打开止水夹,用注射器抽取干燥管内的气体(事先已将注射器内原有的空气推出),关闭止水夹后取下注射器,并抽取一定量的空气,观察到的现象是_______________
__。
(4)上述实验完成后,将注射器内的气体通入到NaOH溶液中,其目的是__________________
_______________。
18.某化肥厂用NH3为原料制取硝酸,再进一步制取NH4NO3。已知:由NH3制取HNO3时的产率为88%;由NH3与HNO3反应生成NH4NO3的产率为98%。若用100tNH3制取硝酸铵,则用于制硝酸的氨的质量为多少吨?可制得硝酸铵多少吨?
【答案】
一、选择题:(每小题只有一个选项正确)
1、C2、D3、A4、B5、D6、C
7、D8、A9、C10、B11、A12、B
二、填空题:
13.⑴2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O
⑵向下排空气,碱石灰
⑶打开止水夹,挤出胶头滴管中的水;氨气极易溶于水,致使烧瓶内气体压强迅速减小。
⑷打开止水夹,用手或热毛巾将烧瓶捂热,氨气受热膨胀,赶出玻璃导管内的空气,使得氨气与水接触,即可发生喷泉现象。
14、(1)A:H2SD:H2SO4
2H2S+3O2==2SO2+2H2O;
(2)A:NH34NH3+5O2==4NO+6H2O
15.(1)C、D。
(2)Cu++NO2-+2H+=Cu2++NO↑+H2O
(3)3NO=N2O+NO2
16.(1)CH4+2H2OCO2+4H2
(2)2NH3+CO2=CO(NH2)2+H2O
(3)426.5Kg
17.(1)3Cu+2NO3–+8H+3Cu2++2NO↑+4H2O
(2)不能,因为圆底烧瓶中有空气,空气中的氧气会与NO反应生成NO2,出现红棕色。
(3)关闭止水夹,将干燥管放入带有水的烧杯中,若干燥管内的液面比烧杯中的液面低,且过一段时间后干燥管内的液面位置保持不变,则表明该装置的气密性良好。铜片溶解,且表面有无色气泡产生,溶液变成蓝色,液面下降。有红棕色气体产生。
(4)防止污染环境。
18、52.7t,218t
第二单元
第1课时氮氧化物的产生及转化
一、学习目标
1.掌握N2、NO和NO2的重要性质;
2.了解氮氧化物的用途及对大气的污染,知道硝酸型酸雨形成的过程和防治方法。
3.从“雷雨发庄稼”原理中学会推理的科学方法。
4.通过比较NO和NO2的性质学会类比的科学方法。
5.提高环保意识,培养爱护环境的态度,形成与大自然友好相处的情感。
二、教学重点及难点
教学重点:N2、NO、NO2的化学性质及对环境的影响。
教学难点:NO2与H2O的反应。
三、设计思路
在单元内容学习之前,利用多种方式向学生展现氮元素对于人类生产生活的重要性,激发他们学习本单元知识的浓厚兴趣。本课时教学内容由自然界常见的闪电过程所引发的化学反应入手,用“一分为二”的观点组织教学内容。氮氧化物的产生和转化产物既可以促进植物生长,同时它也会引起硝酸型酸雨和光化学烟雾,而给人类带来一定的危害。为了趋利避害,引导学生在学习氮气、一氧化氮和二氧化氮性质的基础上,提出一些解决此类环境污染问题的主要办法,以提高他们的环保意识,形成与大自然友好相处的情感。教学中,用“魔鬼谷”的材料激发学生对“雷雨发庄稼”原理的探究,从而对本节知识内容作一小结。而“氮氧化物对环境的影响”应该建立在学生调查研究的基础上,通过师生之间的讨论和“汽车尾气处理”知识的拓展,学生可以形成一定的辩证思想和问题解决能力。
四、教学过程
[引入]氮是生命的基础,在我们的生产生活中无处不在,发挥着不可取代的作用。
[提问]氮元素在自然界以什么形式存在?
[回答]以游离态形式存在于空气中,以化合态形式存在于多种无机物及有机物中。
[板书]一、氮气
1.氮元素的存在
[观察与思考]美丽的闪电除了给我们带来的视觉和听觉上的冲击,还带来了什么?
[板书]2.氮元素的固定
(1)与氧气反应:N2+O2=2NO
[视频]氮气与氧气在通电情况下的反应。
[过渡]游离态的氮气植物无法吸收,只有“固定”下来的化合态的氮元素经过一定形式的转化,才有可能被植物吸收利用。在这些转化的过程中,一氧化氮和二氧化氮就是两种重要的中间产物。
[板书]二、一氧化氮和二氧化氮
1.NO和NO2的物理性质:
[展示]展示一瓶NO和一瓶NO2,描述其物理性质
[小结]NO:无色、无味、微溶于水的有毒气体。
[辨证思维拓展材料]少量一氧化氮有利于人体健康。
NO2: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。
[板书]2.NO和NO2的化学性质
(1)NO不与水反应,在常温下易与O2化合生成NO2:
2NO+O2=2NO2
(2)NO2难被O2氧化,易与水反应生成HNO3和NO。
3NO2+H2O=2HNO3+NO
[材料分析]在新疆和青海交界处有一狭长山谷,每当牧民和牲畜进入后,风和日丽的晴天顷刻间电闪雷鸣,狂风大作,人畜往往遭雷击倒下。奇怪的是这里的牧草茂盛,四季常青,被当地牧民称为“魔鬼谷”。请同学们用简单的化学方程式来解释此地牧草茂盛的原因。
“雷雨发庄稼”的科学道理:
N2+O2=2NO
2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO
硝酸硝酸盐
[拓展视野]氮的其它氧化物:
N2O俗名笑气,是一种麻醉剂;
N2O3是亚硝酸(HNO2)的酸酐;
N2O4是无色气体;
N2O5是硝酸的酸酐,是一种白色固体。
[板书]3.氮氧化物的用途:
制氮肥、硝酸等。人体中极少量NO会促进血管扩张,防止血管栓塞。
[知识小结]氮气及其氧化物的化学性质
[过渡]氮氧化物在被人类利用的同时,也给我们的生存环境带来了一定的伤害。我们应该怎样利用所学的知识来对这些环境污染问题进行防治呢?
[板书]三、氮氧化物对环境的污染和防治
[阅读和讨论]阅读教材第97页,试讨论大气中氮氧化物的来源、危害和防治方法。
氮肥的生产
[小结]来源金属的冶炼
汽车等交通工具的使用
形成硝酸型酸雨
危害造成光化学烟雾
破坏臭氧层。
使用清洁能源
防治汽车尾气转化
化肥、硝酸废气处理
其他措施。
[问题解决]汽车尾气(含烃类、CO、NO和NO2等)是城市主要污染源之一,治理的办法之一是在汽车排气管装上催化转化器,使NO或NO2与CO反应
生成可参与大气生态循环的无毒气体,请用相应的化学方程式来表示
2CO+NO=2CO2+N2
4CO+2NO2=4CO2+N2
[交流与讨论]制硝酸的过程中发生了下面的反应,理论上通过多次循环吸收,可使原料充分利用,并减少污染物的排放以保护环境。
2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO
试讨论NO2或NO与O2以何种物质的量比通入水中能恰好被水完全吸收?
4NO2+O2+2H2O=4HNO34NO+3O2+2H2O=4HNO3
[作业]1.教材第102页:练习与实践第2(2)题;
2.调查研究:了解氮氧化物对环境的影响。
文章来源:http://m.jab88.com/j/18956.html
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