高中化学人教版必修1教案课时23硫和氮的氧化物教学设计教案.docx

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高中化学人教版必修1教案课时23硫和氮的氧化物教学设计教案

  教学准备

1.  教学目标

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。

2.  教学重点/难点

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

3.  教学用具

实验仪器、多媒体

4.  标签

  教学过程

新课导入

［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，这会给我们什么启示？

［板书］二、二氧化氮和一氧化氮

 师：

欲认识两种氮氧化物，我们还要从大家最熟悉的氮气入手。

 师：

空气中氮气的体积分数为多少？

 生：

氮气在空气中的体积分数为78%。

 师：

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”。

 师：

预测氮气的性质活泼与否。

 生：

在通常情况下，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的生成及与NO2转化

多媒体演示，N2和O2在放电条件下的反应。

［练习］书写化学方程式并评价书写情况。

［板书］N2+O2

2NO 2NO+O2====2NO2

 师：

这种把游离态的氮转化为化合态的氮的方法叫做氮的固定，简称固氮。

［演示］NO2溶于水实验。

操作：

用带橡皮手套的拇指堵住试管口，将试管从水中取出，把试管正立起来，移开拇指，向试管中滴入1～2滴紫色石蕊试液。

 生：

（学生观察实验现象和动画）一氧化氮难溶于水；二氧化氮溶于水，气体体积减少2/3，生成的气体接触空气又变成红棕色，水溶液滴入石蕊变红色。

 师：

3NO2+H2O====2HNO3+NO（引导学生分析氧化剂、还原剂及电子转移情况）。

 师：

NO2是否是硝酸的酸酐呢？

说明理由。

（不是，因为氮的化合价不是+5）。

 师：

您能否总结出二氧化氮有哪些物理性质呢？

 生：

二氧化氮是红棕色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易溶于水（和水反应）。

 师：

引导学生思考“雷雨发庄稼”的原理及涉及的可能反应。

 生：

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。

［小结］

［思考］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。

［小结］N2+O2

2NO

2NO+O2====2NO2

3NO2+H2O====2HNO3+NO

 师：

在上面的反应中，涉及两种氮的重要化合物，即一氧化氮和二氧化氮，除此之外还有其他几种氮的氧化物，请同学们填表。

 生：

填表（用媒体展示答案，及时检查）：

［小结］氮的化合价：

－3、+1～+5。

总结：

①从N2的化学性质不活泼,推出N2分子结构很稳定。

②在高温、放电时，氮气比较活泼，可参加许多反应。

这要从氮原子最外层电子排布特点理解，分析氮元素化合价变化的可能性。

根据学过的化学方程式写出如下关系链。

③关系：

［科学探究］现给你一试管二氧化氮，其他药品、仪器自选。

1.设计实验，要求尽可能多地使二氧化氮被水吸收。

2.你的设计对工业生产硝酸有什么启示？

 生：

练习写出二氧化氮全被吸收的化学反应方程式。

［小结］4NO2+2H2O+O2====4HNO3

 师：

若参加反应的为NO呢？

［小结］4NO+2H2O+3O2====4HNO3

比较：

氮的重要氧化物（见下表）

氮的重要氧化物

图片导课投影：

煤和石油燃烧时的滚滚浓烟：

师：

由于工农业生产的迅猛发展，空气受到了不同程度的污染，在工厂废气的滚滚浓烟中，主要含有哪些有害气体在危害我们的生活呢？

生：

粉尘和气体（SO2、CO和氮氧化物等）

师：

现在不少地区雨水的pH小于5.6，当雨水的pH小于5.6时，我们就称它为酸雨。

我国是世界上三大酸雨区之一。

师：

1.1872年，美国化学家Smith，首先提出了“酸雨”一词，直到本世纪40年代，酸雨问题才引起人们的广泛关注。

2.1972年6月5日，具有历史意义的人类环境会议在瑞典首都斯德哥尔摩召开，通过了著名的《人类环境宣言》，并确定每年6月5日为“世界环境日”。

从1974年起，每年由联合国环境规划署确定一个主题，开展“世界环境日”的活动，其中1983年的主题是防治酸雨。

3.1985年，几场酸雨过后，我国四川奉节县9万亩华山松全部枯死，重庆南山2.7万亩马尾松死亡过半。

师：

酸雨的危害如此之大，造成酸雨的罪魁祸首是谁呢？

——是二氧化硫和氮氧化物等，二氧化硫、氮氧化物因为其巨大的危害已经被人们日益关注。

有关酸雨危害的图片

师：

同学们，从以上材料中，我们已经认识了酸雨的危害，你能否总结酸雨的危害主要体现在哪些方面呢？

（学生共同讨论，找一名同学汇报讨论结果，其他同学补充）

［小结投影］

3.酸雨危害

（1）对人体健康造成直接危害。

（2）破坏森林、草原和农作物。

（3）土壤酸性增强，湖泊酸化，生态环境受损。

（4）破坏建筑物。

……

师：

同学们，从刚才的讨论中，我们已经认识了酸雨的危害，也明确了酸雨的主要成分是硫酸，硫酸型酸雨是如何形成的呢？

我们如何防止或减少酸雨的形成呢？

（学生共同讨论，找一名同学汇报讨论结果，其他同学补充）

展示：

有关酸雨形成的图片

 师：

同学们，从刚才的纪录片和图片中，你能否总结硫酸型酸雨是如何形成的呢？

［归纳小结］酸雨的形成（以硫酸型酸雨形成为例）

师：

氮氧化物是如何形成酸雨的呢？

（转化成硝酸3NO2+H2O====2HNO3+NO）

［板书］三、二氧化硫和二氧化氮对大气的污染

 生：

二氧化硫和二氧化氮为大气的主要污染物，能直接危害人体健康，引起呼吸道疾病，严重时会使人死亡。

煤和石油中含杂质硫，在燃烧中将排放酸性气体SO2；燃烧产生的高温尚能促使助燃的空气发生部分化学变化，氧气与氮气化合，也排放酸性气体NOx。

它们在高空中为雨雪冲刷，溶解，雨成为了酸雨。

（讨论）通过学习，你认为应该怎样控制酸雨的产生呢？

你有哪些防治酸雨的措施呢？

 生：

酸雨的防治：

1.控制酸性物质的排放；2.改变能源结构，开发利用清洁能源等等。

［阅读］资料卡片

防治酸雨的措施

1.调整能源结构，发展清洁能源，优化能源质量，提高能源利用率，减少燃煤产生的二氧化硫和氮氧化物等。

2.加强环境管理，强化环保执法，严格控制二氧化硫的排放量。

3.研究、开发适合我国国情的二氧化硫治理技术和设备。

（1）原煤脱硫技术，可以除去燃煤中大约40%~60%的无机硫。

（2）改进燃烧技术，减少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。

（3）对煤燃烧后形成的烟气脱硫。

目前主要用石灰法，脱硫效果较好，可以除去烟气中85%~90%的二氧化硫，但是成本较高。

 师：

如果说酸雨的形成SO2、NO2是元凶的话，那么NO、NO2等氮氧化物在其他方面的危害也是巨大的。

师：

NO、NO2造成的日本东京和英国伦敦的光化学烟雾事件，都位列世界十大公害事件，在历史上和今天认识它都有深远意义。

由此可见NO、NO2和SO2等一旦污染空气，人类将无法逃避，无处可藏。

为了我们的家园，为了人类自己，我们应从方方面面注意防止环境污染，保护环境。

 师：

不过事物都有两面性，二氧化硫及二氧化氮对环境有很大的危害，但同时在工业生产中，它们也有非常重要的应用。

 生：

（学生讨论总结NO2、SO2在工业中的应用）

［例题剖析］

（例1）将20mL充满NO和NO2的混合气体的试管倒立于盛水的水槽中，充分反应后，剩余气体的体积变为10mL，求原混合气体中NO和NO2各占多少毫升。

生:

本题的解题关键在于正确把握所发生的化学反应，只有NO2溶于水并与水反应生成HNO3和NO。

我认为本题还是要抓住剩余气体的成分来分析：

NO不溶于水，NO2溶于水并与水反应生成HNO3和NO。

所以玻璃筒内剩下10mL气体全部为NO,有原混合气体中的NO，也有NO2与水生成的NO。

教师精讲：

解法一：

设原混合气体中含NO2的体积为x，则含NO的体积为（20mL－x）。

3NO2+H2O====2HNO3+NO

3                     1

x                    1/3x

由题意：

20mL－x+1/3x=10mL 解得x=15mL

则原NO的体积：

20mL-15mL=5mL

答案：

原混合气体中含NO气体5mL，NO2气体15mL。

解法二：

（差量法）设原混合气体中含NO2气体体积为x。

3NO2+H2O====2HNO3+NO   ΔV

3                         3-1

x                       （20－10）mL

师：

有关NO、NO2、O2的混合气体和水反应的计算，一直是高考考查的热点，它所涉及的有关基本化学反应的方程式为：

2NO+O2====2NO2          ①

3NO2+H2O====2HNO3+NO  ②

只有熟练掌握了这个反应，才可能正确地解决问题。

师：

NO2和O2的混合气体与水的反应也是一个重要考点，当NO2与O2的体积满足什么比例时，可以完全转化为硝酸呢？

（生：

4NO2+O2+2H2O====4HNO3即NO2和O2体积比为4∶1）

学生讨论］如果NO2与O2的比例不是4∶1时，剩余气体分别是什么呢？

小结投影］

（例2）酸雨是因过度燃烧煤和石油，生成硫和氮的氧化物溶于水，生成了H2SO4和HNO3的缘故。

分析某次雨水的数据如下：

则此次降雨雨水的pH接近于〔提示：

pH=lgc（H+）〕（   ）

A.3                 B.4                 C.5                 D.6

生：

本题关键是求出溶液中的H+浓度是多少，这样就可以由pH的定义直接求解了。

溶液中阳离子所带的正电荷总数应该等于阴离子所带的负电荷总数。

根据电荷守恒就能够找到正确答案。

教师精讲：

在溶液里，阳离子所带的正电荷总数应该等于阴离子所带的负电荷总数。

根据电荷守恒的原则，有

c（H+）+c（NH4+）+c（Na+）=c（Cl-）+c（NO3-）+2c（SO42-），求出c（H+）=8×10-5mol·L-1，pH=-lg8×10-5≈4。

师：

这是一道以酸雨为背景，考查溶液中电荷守恒的习题。

请大家思考应该怎样测定酸雨的pH呢？

（学生讨论实验方案）

小结］

雨水的酸碱度的测定方法

1.用pH试纸。

（把待测液滴在pH试纸上，然后把试纸显示的颜色跟标准比色卡对照）

2.用数字pH计。

（浸入待测液即可读数，精度为0.1）

七、课堂总结及评价：

本节课通过SO2和氮化合物对环境危害的认识和学习，让学生了解氮氧化物对环境的污染，增强环保意识，激发学生热爱科学、献身科学的精神。

促进学生关注社会生活，形成社会责任感和良好的社会公民意识。

八、板书设计：

二、二氧化氮和一氧化氮  

1.NO的生成及与NO2转化

N2+O2

2NO

2NO+O2====2NO2

3NO2+H2O====2HNO3+NO

2.二氧化氮物理性质：

红棕色刺激性气味有毒气体，密度比空气大，易溶与水。

3.4NO2+2H2O+O2====4