新教材人教版高中化學(xué)必修第二冊 5.2.1 第1課時 氮氣與氮的固定一氧化氮和二氧化氮 教學(xué)課件

1、第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第二節(jié)氮及其化合物第1課時氮氣與氮的固定一氧化氮和二氧化氮素養(yǎng)目標(biāo)學(xué)法指導(dǎo)1通過分析氮氣分子的結(jié)構(gòu)，了解氮氣的化學(xué)穩(wěn)定性，培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析的能力2結(jié)合生產(chǎn)、生活實例，了解氮的固定的概念及意義，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任方面的素養(yǎng)3掌握氮氧化物的重要化學(xué)性質(zhì)。1復(fù)習(xí)初中所學(xué)氮氣的化學(xué)穩(wěn)定性，結(jié)合氮氣分子中的氮氮三鍵，鞏固對氮氣穩(wěn)定性的理解2比較法學(xué)習(xí)一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)3通過氮氧化物溶于水的原理，認(rèn)識、理解并能計算氮氧化物與氧氣混合通入水中最終所得溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度知識導(dǎo)圖課前新知導(dǎo)學(xué)1自然界中的氮元素(1)游離態(tài)：以氮分子的形式存在于空氣中。(2)化

2、合態(tài)：存在于動植物體內(nèi)的_中，土壤、海洋里的_和_中。蛋白質(zhì)氮氣與氮的固定硝酸鹽銨鹽2氮氣的化學(xué)性質(zhì)(1)穩(wěn)定性：通常情況下，氮氣難以與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，無法被大多數(shù)生物體直接吸收。(2)氮氣與金屬或非金屬單質(zhì)的反應(yīng)。與金屬鎂反應(yīng)：_。與氧氣反應(yīng)：_。與氫氣反應(yīng)：_。3氮的固定(1)定義：將大氣中_態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為_的過程。(2)分類。游離氮的化合物雷電為何氮氣的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定？微思考【答案】氮氣分子內(nèi)的兩個氮原子間以共價三鍵結(jié)合，斷開該化學(xué)鍵需要較多的能量。下列關(guān)于N2的說法中錯誤的是()AN2化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，是因為分子中的氮氮三鍵很強(qiáng)BN2分子的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因而N2不能支持任何物質(zhì)的燃燒CN2

3、在反應(yīng)中既能作氧化劑又能作還原劑D實驗室可用排水法收集氮氣【答案】B【解析】Mg可在N2中燃燒，B錯誤。1物理性質(zhì)一氧化氮和二氧化氮物質(zhì)顏色、狀態(tài)氣味毒性水溶性NO無色氣體無味有毒_溶于水NO2_色氣體_溶于水不紅棕有刺激性氣味有毒易2化學(xué)性質(zhì)(1)在常溫下，NO很容易與O2反應(yīng)，化學(xué)方程式為_。(2)NO2溶于水時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。2NOO2=2NO2 3NO2H2O=2HNO3NO 3二氧化氮溶于水的實驗(1)實驗過程。實驗現(xiàn)象無明顯現(xiàn)象無色氣體變?yōu)榧t棕色紅棕色氣體變淺至消失，有無色氣體生成，注射器活塞向內(nèi)滑動化學(xué)方程式_，_思考與討論如果要將注射器中的NO充分轉(zhuǎn)化，可再吸入足量的

4、空氣2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NO (2)對工業(yè)生產(chǎn)硝酸的啟示。工業(yè)上生產(chǎn)硝酸時，向吸收后的廢氣中再通入適量的氧氣或空氣，能充分利用原料，并能減少NO的排放以保護(hù)環(huán)境。實驗室能否用排空氣法收集NO氣體？能否用排水法收集NO2？為什么？微思考【答案】不能。NO與空氣的密度十分接近且易與空氣中的O2反應(yīng)，故不能用排空氣法收集，一般用排水法收集；NO2易與H2O發(fā)生反應(yīng)，故不能用排水法收集，一般用向上排空氣法收集?！敬鸢浮緼【解析】N2和O2在雷電條件下反應(yīng)生成NO，而不是NO2。課堂素養(yǎng)初培任務(wù)氮的氧化物溶于水的有關(guān)計算素養(yǎng)探源核心素養(yǎng)考查途徑宏觀辨識與微觀探析變化觀念與平衡思

5、想氮氧化物在考題中的?？键c：環(huán)境污染原理與防治問題、氮氧化物間的轉(zhuǎn)化、合成硝酸工業(yè)原理問題等，在有關(guān)電子守恒法計算中也經(jīng)?？疾檫@一知識點NO2能溶于H2O并發(fā)生反應(yīng)，為了使NO2盡可能被H2O吸收，某化學(xué)興趣小組設(shè)計了如下實驗步驟，以探究NO2被H2O吸收的程度。步驟：將盛滿NO2氣體的試管倒置于盛水的水槽中，如圖甲所示。步驟：將O2緩慢通入步驟的試管中，如圖乙所示。情境導(dǎo)入甲乙 (1)步驟中：試管內(nèi)氣體的顏色和水位有何變化？發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是什么？(2)步驟中試管內(nèi)氣體的顏色和體積怎樣變化，試管內(nèi)水位怎樣變化？主要發(fā)生哪些反應(yīng)？【答案】試管內(nèi)緩慢通入O2時，發(fā)生反應(yīng)：2NOO2=2NO2

6、， 3NO2H2O=2HNO3NO，因此試管內(nèi)無色氣體變?yōu)榧t棕色，后又變?yōu)闊o色，但氣體體積減小，液面不斷上升。(3)當(dāng)液面充滿整個試管時，通入的O2與原試管內(nèi)的NO2體積之比是多少？寫出總反應(yīng)的化學(xué)方程式。【答案】當(dāng)液面充滿試管時，NO2和通入的O2恰好完全反應(yīng)生成HNO3，即4NO2O22H2O=4HNO3，因此V(NO2)V(O2)41。1氮的氧化物溶于水的相關(guān)反應(yīng)原理3NO2H2O=2HNO3NO2NOO2=2NO2由方程式2得：4NO2O22H2O=4HNO3由方程式23得：4NO3O22H2O=4HNO3深化理解【名師點撥】氮的氧化物或氮的氧化物與O2的混合氣體溶于水時，剩余的氣體可

7、能是O2，也可能是NO，但不可能是NO2，因為NO2會與水反應(yīng)又生成NO。在一定溫度和壓強(qiáng)下，將一容積為15 mL的試管充滿NO2后，倒置于一個盛有水的水槽中。當(dāng)試管內(nèi)液面上升至一定高度不再變化時，在相同條件下再通入O2，若要使試管內(nèi)液面仍保持在原高度，則通入O2的體積為()A3.75 mLB7.5 mLC8.75 mLD10.5 mL【答案】C典例精練將40 mL NO2和NO的混合氣體通入倒立在水槽中盛滿水的試管中，充分反應(yīng)后試管中剩下20 mL氣體，則原混合氣體中NO2和NO的體積比為()A21B13 C31D11【答案】C 如圖所示，試管中盛裝的是紅棕色氣體，當(dāng)?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r，

8、試管內(nèi)水面上升，但不能充滿試管；當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升。經(jīng)過多次重復(fù)后，試管內(nèi)完全被水充滿，對原試管中盛裝氣體的說法正確的是()A可能是N2與NO2的混合氣體B可能是NO2氣體C只可能是NO與NO2的混合氣體D只可能是NO2一種氣體【答案】B【解析】N2與水不反應(yīng)，且不溶于水，試管內(nèi)不能完全被水充滿，A錯誤；試管中裝有紅棕色氣體，一定有NO2存在，當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可發(fā)生反應(yīng)，試管內(nèi)能完全被水充滿，則可能是NO2氣體，或者是NO和NO2的混合氣體，B正確，C、D錯誤。辨析易錯易混氮氧化物溶于水所得溶液物質(zhì)的量濃度的計算中易出現(xiàn)的誤區(qū)例 在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，把22.4

9、L NO、NO2的混合氣體通入裝有1 L水的密閉容器中，再向該容器中充入足量的O2，完全反應(yīng)后(假設(shè)反應(yīng)過程中液體體積不變)，容器中所得的溶液的物質(zhì)的量濃度為()A無法計算B1 molL1C0.5 molL1D1.5 molL1錯解：A錯因分析：錯選A的原因在于對本題的解題思路不明確，錯誤地認(rèn)為因為不知道混合氣體中NO、NO2的具體量，所以也就無法計算出兩者反應(yīng)后生成的HNO3的物質(zhì)的量濃度。NO、NO2在足量的氧氣條件下會全部生成HNO3，根據(jù)N元素守恒，就可以很簡單地算出HNO3溶液的物質(zhì)的量濃度為1 molL1。故正確答案為B。滿分策略：守恒法是中學(xué)化學(xué)中常用的一種計算或判斷方法。到目前

10、為止，已接觸的守恒法有質(zhì)量守恒、原子守恒、電子得失守恒、電荷守恒等。善于應(yīng)用守恒法，將達(dá)到事半功倍的效果。觀察兩個反應(yīng)：4NO3O22H2O=4HNO3 、4NO2O22H2O=4HNO3，其中，NO、NO2的混合氣體的物質(zhì)的量與生成硝酸的物質(zhì)的量相等。這是解此題的關(guān)鍵。在以后的學(xué)習(xí)中，元素守恒思想有時可能是一種很有效的解題方法。正解：B小練素養(yǎng)達(dá)成【答案】C2下列關(guān)于NO和NO2的敘述正確的是()ANO是一種紅棕色氣體B常溫常壓下，NO不能與空氣中的氧氣直接化合C含等質(zhì)量氧元素的NO和CO的物質(zhì)的量相等DNO2可用排水法收集【答案】C【解析】解答本題要抓住NO易被氧化、NO2易與水反應(yīng)的特點

11、。NO是無色的氣體，A錯誤；常溫常壓下，NO易與空氣中的氧氣直接化合生成NO2，B錯誤。3在NO2被水吸收的反應(yīng)中，發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)和發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為()A31B13C12D21【答案】C【解析】3NO2H2O=2HNO3NO,3 mol NO2中，有2 mol氮原子的價態(tài)升高，1 mol氮原子的價態(tài)降低，所以發(fā)生還原反應(yīng)的NO2與發(fā)生氧化反應(yīng)的NO2的物質(zhì)的量之比為12。4下列物質(zhì)的轉(zhuǎn)化必須加入氧化劑且通過一步反應(yīng)就能完成的是()N2NO2NO2NONO2HNO3N2NOABCD【答案】C【解析】該題有兩個要求：(1)必須加入氧化劑；(2)通過一步反應(yīng)就能完成。反應(yīng)、從化合價角度來看都是升高，但反應(yīng)N2NO2不能通過一步反應(yīng)完成；而反應(yīng)NO2HNO3雖然氮的化合價升高，但不加氧化劑也能完成，如3NO2H2O=2HNO3NO，在該反應(yīng)中，NO2既是氧化劑又是還原劑；只有反應(yīng)N2NO必須加入氧化劑且通過一步反應(yīng)就能完成。5將盛有N2和NO2混合氣體的試管倒立于水中，經(jīng)過足夠長的時間后，試管內(nèi)氣體的體積縮小為原來的一半，則原混合氣體中N2和NO2的體積比是()A11B12C13D31【答案】C6利用如右圖所示裝置收集以下7種