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 2

N 2

NO 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+NO

PPT 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O2

4NO2+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、1：1

B、5：7

C、7：5 D4：3