氮氧化物的产生及转化(第一课时)

氮氧化物的产生及转化一．教学目标1、了解氮气的结构、性质2、掌握氮氧化物——NO、NO2的性质和用途。

3、认识氮氧化物对社会生产的作用和对自然环境的影响。

4、创设探究问题的情境，引导学生自主探究学习氮氧化物的转化。

5、认识氮氧化合物与人类生产生活的密切关系，了解其对环境的污染问题。

6、逐步树立珍惜自然、爱护环境和可持续发展的观念。

二．重点难点1、教学重点：探究氮氧化物的化学性质。

2、教学难点：氮氧化物的相互转化。

三．教学方法探究法、对比法、教材阅读三．教学过程引入：请大家看这几张图：这里涉及到的氮元素大家并不陌生。

含氮的物质种类丰富，它们有些能给人类带来福音，有些也会带来负面的影响。

今天我们先来研究氮氧化物的产生及转化。

（播放海尔兄弟的一段录像）这个故事中到底蕴含了哪些化学知识？既然没有魔鬼，那么所谓的“魔鬼”到底是一种怎样的自然现象呢？讲解：大家知道空气中含量最多的气体是氮气，通常状况下氮气的化学性质不活泼，很难与其他物质发生化学反应，知道原因吗？（提问）物质的结构决定性质，氮原子最外层5个电子，表现出容易获得电子，是比较活泼的非金属。

氮原子又是怎样结合成氮分子的呢？（学生板演电子式）氮分子是双原子分子，两个氮原子之间形成共价三键，破坏它需要消耗很大的能量。

因此通常状况下氮气就很难与其他物质发生化学反应，人们常用氮气代替稀有气体作为保护气。

但是如果在高温、放电或有催化剂存在的条件下，当氮分子获得了足够的能量之后，还是能和一些物质发生化学反应的，比如PPT：⑴氮气与氧气在放电的条件下反应生成一氧化氮⑵氮气与氢气在高温、高压、催化剂的条件下合成氨⑶镁条在氮气中燃烧生成淡黄色粉末氮化镁练习：写出化学方程式，判断是否属于氧化还原反应，氮气是否参与了氧化还原反应，发挥了什么作用。

提问：猜测刚才的动画片中提到的现象是否与氮气的性质有关？从哪里联想到的？（闪电图片）讲解：在实验室里我们也可以利用感应线圈模仿放电环境来做这个实验。

（视频）提问：观察到什么现象？讲解：容器中产生了红棕色的气体，这种气体叫二氧化氮（板书）。

这与我们刚才所讲的反应矛盾吗？板书： O 2 O 2N 2NO NO 2放电提问：为什么容器中会出现红棕色气体？讲解：容器中的氧气将产生的NO 氧化成NO 2 的缘故。

提问：NO 、NO 2都属于氮氧化物，氮氧化物的种类很多（举例），NO 、NO 2是其中最重要的两种。

结合刚才对实验的观察和分析，比较NO 、NO 2的物理性质。

PPT 的比较引入：能否利用NO 、NO 2的化学性质进行相互转化？演示：将一支充有NO 2的试管倒立于水槽中，观察现象。

取出试管，向其中滴入紫色石蕊试液，观察现象。

（介绍NO 2的毒性）现象：气体由红棕色变为无色，试管内液面上升，所得溶液为无色，并能使紫色石蕊试液变红色。

PPT ：如果试管中充满了NO 2，最终还能观察到什么现象？现象：试管内液面上升至2/3处。

分析：（板书）NO 2与水能发生化学反应，生成的无色气体是NO ，要检验NO 可采用什么方法？通入氧气或与氧气反应看是否变红棕色。

参加反应的NO 2与生成的NO 在相同条件下的体积比为3:1，表示在化学方程式中NO 2与NO 的化学计量数之比为3:1。

生成的另一种能使紫色石蕊试液变红色的酸性物质是硝酸。

板演：写出试管中所发生的化学反应方程式，判断是否属于氧化还原反应，如果是，请用单线桥标出电子转移的方向和数目。

2NO+O 2→2NO 2 3NO 2+H 2O →2HNO 3+NOPPT 提问：利用NO 、NO 2的物理性质和化学性质分析适合的收集方法。

（PPT ）提问：学到这里，对于故事中提到的现象大家会解释了吗？在现实生活中也确实有这样的地方。

PPT：在新疆和青海交界处有一狭长的山谷，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”。

你能用化学方程式及必要的文字叙述解释“魔鬼谷”牧草茂盛、四季常青的原因吗?讲解：电闪雷鸣为N2和O2提供了化合的条件，生成的硝酸随雨水淋洒到土壤中，再与矿物作用生成能被植物吸收的硝酸盐，这样土壤就从空气中得到了氮元素，充足的氮使植物枝叶茂盛，光合作用增强，所以四季常青。

讲解：可见这是一种自然现象，它跟一句农谚叫“雷雨发庄稼”，所蕴含的化学知识是一样的。

探究：如果将充满NO2的试管中倒立在水槽中一段时间，待红棕色消失后，继续通入O2，又会出现什么现象？讲解：我们可以想象，无色气体变为红棕色，后又变为无色，循环往复，犹如鸡生蛋蛋生鸡一样，到底发生了怎样的变化？试管中的又是什么溶液，通过化学方程式分析。

板书结合PPT：1．将NO2、O2的混合气体通入水中3NO2+H2O→2HNO3+NO ﹡2＋2NO+O2→2NO2 采用叠加法，消去NO，得NO2与O24NO2+O2+2H2O→4HNO3的对应关系当V(NO2):V(O2)=4:1时，恰好完全反应，无气体剩余。

当V(NO2):V(O2)<4:1时，O2过量有剩余。

当V(NO2):V(O2)>4:1时，NO2过量，剩余NO。

探究：如果将试管中的气体改为NO，重复以上操作，再通入氧气又会出现什么现象？2．将NO、O2的混合气体通入水中（学生讨论分析对应关系）3NO2+H2O→2HNO3+NO ﹡2＋2NO+O2→2NO2 ﹡3消去NO2，得4NO+3O2+2H2O=4HNO3当V(NO):V(O2)=4:3时，恰好完全反应，无气体剩余。

当V(NO):V(O2)<4:3时，O2过量有剩余。

当V(NO):V(O2)>4:3时，NO过量有剩余。

试一试：如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通边慢慢摇动试管，直到两个试管内充满液体。

假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则两个试管内溶液物质的量浓度之比为A、1：1B、5：7C、7：5 D4：3←NO←NO2分析：NO、NO2装满试管，则体积相同，根据阿伏伽德罗定律，n(NO)=n(NO2)。

据原子守恒所得硝酸的物质的量相同。

因为溶液的体积相同，所以浓度相同。

小结：有关NO、NO2、O2与H2O的反应一般可以归纳成四种情况：⑴NO和O2混合溶于水⑵NO2和O2混合溶于水⑶NO和NO2混合溶于水⑷NO、NO2和O2混合溶于水对于后两种情况留给同学们课后再作分析。

引入：通过前面的学习我们已经了解到雷雨时产生的氮氧化物转化为硝酸对庄稼是有利的，但任何事物都有其两面性，雨水中的硝酸也是形成酸雨的一种主要物质，会对环境造成很大的危害。

阅读材料：思考：1、氮氧化物对环境会造成哪些危害；2、氮氧化物的来源是什么。

材料一：空气中的氧气和氮气在雷电的作用下，有小部分发生反应生成一氧化氮，一氧化氮遇空气中的氧气转化为二氧化氮，二氧化氮遇雨水转化为硝酸，硝酸是一种强酸，在水溶液中完全电离，产生H+和NO3-，使溶液呈酸性。

酸雨使湖泊、河流酸化，污染水域，影响鱼类和水中其他生物的生存；酸雨破坏土壤，影响农作物和树木生长；酸雨破坏城市建筑、机器和桥梁；酸雨腐蚀名胜古迹及雕塑……材料二：珠江三角洲部分城市正遭受光化学烟雾污染的威胁。

这是广东省环保规划顾问、中国工程院院士唐孝炎近日在广东省环保规划论证会议上指出的。

光化学烟雾是一种淡蓝色的烟雾，汽车尾气和工厂废气里含大量氮氧化物和碳氢化合物，这些气体在阳光和紫外线作用下，会发生光热化学反应，光化学烟雾由此而生。

它的主要成分是一系列氧化剂，如臭氧、醛类、酮等，它的毒性很大，对人体有强烈的刺激作用，严重时会使人出现呼吸困难，视力衰退，手足抽搐等症。

据专家分析，目前说珠江三角洲地区可能暴发光化学烟雾，主要有两个原因：第一，珠江三角洲机动车数量的快速增长；第二，近期持续的灰霾天气。

为防治光化学烟雾污染，省环保局指出，首先要加强机动车污染防治工作，主要是提高机动车排放标准；其次是加强燃煤电厂烟气脱硝工作。

相关人士还提出，可建立一个臭氧超标预警系统，当臭氧浓度达到预警浓度时，将建议公众尽量少出门，减少私车使用。

材料三：在高层大气中，存在着O2与O3相互转化的动态平衡，消耗了太阳辐射到地球能量的5%，正是O3层吸收了大量的紫外线才使地球上的生物免遭紫外线的伤害。

如果臭氧层减少，则透过大气层达到地面的紫外线增强，将引起皮肤癌的发病率增高、农业减产以及影响某些生物的生存。

近二十年来，超音速喷气飞机大量发展，将含有大量NO x的尾气排放到平流层中，还有大量使用氟氯代烷(CFCl3和CF2Cl2)作为制冷剂和气溶胶喷射剂(或雾化剂)，扩散到平流层中，都有可能因化学反应而破坏臭氧层。

所以，保护臭氧层有着重要的意义。

氮氧化物对臭氧层破坏的具体体现为：造成臭氧层空洞。

当然，臭氧层空洞的含义并不是说某处的臭氧已完全消失，真的有了一个大洞，大气会从此处逸出，跑向外太空。

而是指此处的臭氧层变薄变稀，吸收紫外线的能量降低，使紫外线直接照射到地球，对地球上的动植物的生长造成影响，特别是对人的皮肤造成伤害，使患皮肤癌的人数增多。

提问：归纳氮氧化物对环境的主要危害PPT：氮氧化物对环境的污染（图片展示）1、形成硝酸型酸雨；2、形成光化学烟雾；3、破坏臭氧层。

PPT：空气中的氮氧化物主要来源于哪些方面呢？化石燃料的燃烧，汽车尾气、工厂废气的排放，其中，汽车尾气是城市大气中氮氧化物的主要来源之一。

讨论：如何消除这些污染？PPT：消除污染的主要方法：防治（图片展示）：①对工厂排放的废气进行处理；碱液吸收法NO+NO2 +2NaOH→2NaNO2 +H2O 2NO2 +2NaOH→NaNO2 + NaNO3 + H2O NH3还原法6NO+4NH3→5N2 +6H2O （产物无污染且有用，将不利的一面转化为了有利的一面）②开发使用洁净能源；③对汽车尾气进行净化处理。

感兴趣的同学可以课后进行一项调查，了解上海城市空气质量，如何使城市让生活更美好，选择绿色低碳的生活方式。

总结：通过本节课的学习我们认识了氮氧化物，我们既要学会利用NO、NO2之间的转化解释化学现象，也要全面认识氮氧化物，对其综合利用发挥最佳功效。

巩固训练⑴NO是空气污染物之一。

近年来发现许多生物体组织中存在少量NO，它有扩张血管、免疫、增强记忆的功能，成为当前生命科学的研究热点。

请回答下列问题：①在汽车尾气转换器中，在催化剂的作用下，NO与CO反应转化对空气无污染的气体。

写出反应的化学方程式。

②在含Cu+的酶的活化中心内，亚硝酸根离子（NO2-）可转化为NO，写出Cu+与亚硝酸根离子在酸性水溶液中反应的离子方程式。

⑵如何除去NO中混有的少量NO2？⑶如何鉴别溴蒸气和二氧化氮气体？⑷盛有NO和NO2的混合气体的量筒倒立在盛有水的水槽中，过一段时间后，量筒内的气体体积减小为原来的一半。