学年高中化学人教版必修第二册教案52 氮及其化合物.docx
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学年高中化学人教版必修第二册教案52氮及其化合物
第五章化工生产中的重要非金属元素
5.2氮及其化合物
第1课时
教学设计
一、教学目标
1.知识与技能
(1)了解氮的固定及其类型;
(2)掌握氮气、氨气、氮的氧化物的性质及其应用;
(3)了解氮的氧化物对大气污染与防治方法。
2.过程与方法
(1)培养学生发现问题、分析问题、解决问题的综合能力。
(2)在构建氮及其化合物等有关知识网络的过程中,学会提炼化学知识的方法。
3.情感态度与价值观
(1)逐步培养勤于思考,勇于探究的科学品质,严谨求实的科学态度。
(2)培养学生能主动关心与环境保护,资源综合利用等有关的社会热点问题,形成与环境和谐共处,合理利用自然资源的观念。
教学重难点
1.教学重点
氨的性质及制备、氮的氧化物溶于水的计算
2.教学难点
氮的氧化物溶于水的计算
二、教学过程
教学环节
教学内容
设计意图
1.新课导入
【复习】初中我们学过空气中含量最多的是什么?
【学生】氮气
【师】没错,初中时我们接触过的氨气、氨气、硝酸都含有氮元素,我们本节课具体学习氮及其化合物,了解含氮物质的性质和应用。
设问激发求知欲
2.探索新知
【板书】一、氮气
【师】我们先来看看氮原子结构,请同学来填空。
【展示PPT】引导学生回答。
【学生】氮元素是非金属元素,位于元素周期表的三周期ⅤA
族。
氮原子最外层有5个电子既不容易得到3个电子,也不容易失去5个电子。
因此,氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。
【师】回答的很好!
氮气的物理性质相信大家一定不陌生。
请同学来回答。
【学生】学生回答
【展示PPT】
颜色
状态
气味
密度
溶解性
无色
气体
无味
比空气稍小
难溶于水
【师】由于氮分子内氮原子间以共价三键结合,断开需要较多的能量,所以通常情况下,氮气的化学性质很稳定。
在高温、放电等条件下,氮分子获得足够的能量,使氮氮三键断裂。
【展示PPT】
N2+3Mg
Mg3N2
N2+O2
2NO
N2+3H2
2NH3
【师】以前我们经常会听到这样一句话:
“雷雨发庄稼”,为什么雷雨天庄稼会长得好呢?
这就涉及到氮的固定的知识了,我们一起来学习!
【展示PPT】
自然界中的氮循环并讲解
(1)概念:
将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫作氮的固定。
(2)类型:
氮的固定:
人工固氮(如工业合成氨:
N2+3H2
2NH3)
自然固氮(如“雷雨发庄稼”;
N2+O2
2NO→NO2→HNO3→硝酸盐,植物生长需要吸收氮元素。
生物固氮(如豆科植物的根瘤菌能够将空气中的氮转化为氨)
化学模拟生物固氮(利用化学方法模拟固氮酶的作用,在温和条件下将氮转化为氨)
【板书】二、氮的氧化物
【师】我们需要掌握NO和NO2性质。
【展示PPT】
NO
NO2
物理性质
色、味、态
无色、无味气体
红棕色气体、刺激性气味
毒性
有毒
水溶性
不溶
易溶且与水反应
化学性质
与O2反应
2NO+O2=2NO2
——
与H2O反应
——
3NO2+H2O=2HNO3+NO
与H2O、O2共同反应
4NO+3O2+2H2O=4HNO3
4NO2+O2+2H2O=4HNO3
氧化性
6NO+4NH35N2+6H2O
6NO2+8NH37N2+12H2O
NO2+SO2=SO3+NO
NO2能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
【师】学习了氮的氧化物的性质,下面要讲一下氮的氧化物溶于水的计算问题。
无论是单一气体(NO2),还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体通入水中,实质都是二氧化氮和水反应生成一氧化氮,一氧化氮再与氧气反应。
那么如果有气体剩余,只能是NO、O2,不能是NO2。
分为三种情况:
①NO2和O2混合气体溶于水的计算,反应原理为:
4NO2+O2+2H2O=4HNO3,根据化学计量数的关系,若V(NO2):
V(O2)<4:
1,则O2过量,剩余气体为O2;若V(NO2):
V(O2)=4:
1,则恰好完全反应,无剩余气体;若V(NO2):
V(O2)>4:
1,二氧化氮过量,NO2会与水继续反应生成NO,剩余气体为NO。
②NO和O2同时通入水中的计算,反应原理为:
4NO+3O2+2H2O=4HNO3
,根据化学计量数的关系,若V(NO):
V(O2)<4:
3,则O2过量,剩余气体为O2;若V(NO):
V(O2)=4:
3,则恰好完全反应,无剩余气体;若V(NO):
V(O2)>4:
3,NO过量,剩余气体为NO。
③NO、NO2、O2混合通入水中,可先将NO和O2转化为NO2,在分情况讨论。
也可先将NO2和H2O转化为NO,在按4NO+3O2+2H2O=4HNO3情况计算。
【师】我们在学硫及其化合物时,讲到酸雨。
哪位同学告诉老师形成酸雨的主要原因是什么?
【学生】空气中的二氧化硫、氮的氧化物。
【师】不错!
氮的氧化物是空气污染物之一,由于机动车尾气排放,硝酸厂排放的废气造成。
二氧化氮的危害有哪些?
【学生】①危害身体健康②酸雨③光化学烟雾
【师】回答的很好!
如何防治呢?
【学生】①调整能源结构,发展清洁能源
②改进汽车尾气的处理技术,提高汽车尾气排放标准。
③改进煤燃烧技术,研究煤脱硫技术,减少SO2和氮氧化物的排放。
【板书】三、氨的性质
【师】初中我们接触过氨气,同学们,氨气有哪些物理性质?
颜色
状态
气味
特性
溶解性
无色
气体
刺激性
易液化
极易溶于水,(1:
700)
NO2、O2混合通入水中
【师】大家还需要注意,氨对人的器官有刺激作用,若不慎接触过多,及时吸入新鲜空气和水蒸气,并用大量水清洗。
【师】氨能与哪些物质进行反应?
【展示PPT】
与水反应:
NH3+H2O
NH3•H2O
NH4++OH-
与酸反应:
NH3+HCl=NH4Cl
NH3+H2SO4=(NH4)2SO4
与O2反应NH3+5O2
4NO+6H2O
【师】氨与水反应生成氢氧根,溶液显碱性,所以可用湿润的红色石蕊试纸检验NH3。
氨与氯化氢气体反应产生大量白烟。
可用浓盐酸检验氨气。
氨气与氧气反应生成一氧化氮是工业制硝酸的基础。
『思考与讨论』为什么氨的催化氧化反应的产物是NO而不是NO2?
因为加热时NO2不稳定,易分解为NO和O2,105℃时几乎完全分解,所以产物为NO。
【师】我们知道氨极易溶于水,针对这一性质,我们有一个比较有意思的实验。
同学们可以动手操作。
【展示PPT】
喷泉实验
实验操作:
在干燥的圆底烧瓶里充满NH3,用带有玻璃管和胶头滴管(预先吸入水)的橡胶塞塞紧瓶口。
倒置烧瓶,使玻璃管插入盛有水的烧杯中(预先在水里滴入少量酚酞溶液)。
打开弹簧夹,挤压胶头滴管,使水进入烧瓶。
观察并描述现象,分析出现这些现象的可能原因。
【学生活动】学生进行实验并描述实验现象,归纳结论。
现象:
烧杯中的溶液由玻璃管进入烧杯,形成喷泉,瓶内液体呈红色。
结论:
氨极易溶于水,水溶液呈碱性。
【师】除了氨还可以用哪些物质做喷泉实验?
氯化氢气体与水或氢氧化钠溶液、氨气与水或盐酸、CO2(Cl2、H2S、或SO2)与氢氧化钠溶液、NO2和O2与水。
【师】氨有哪些用途?
【学生】①氨是氮肥工业、有机合成工业、制造硝酸、铵盐和纯碱的原料。
②液氨可做制冷剂。
【板书】四、氨的制备
【师】如何制备氨?
我们有三种方法:
【展示PPT】
方法一铵盐与碱共热
实验原理:
2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O
收集:
氨的密度比空气小,且氨易溶于水。
可用向下排空气法。
检验:
用湿润的红色石蕊试纸(变蓝)或蘸有浓硫酸的玻璃棒(有白烟)接近试管口。
净化:
装有碱石灰的干燥管,不能用浓硫酸和无氯化钙
思考:
棉花的作用是什么?
防止试管内的NH3与试管外的空气对流,以便收集较为纯净的氨。
方法二浓氨水中加固态碱性物质
原理:
向浓氨水中加入固态碱性物质(如:
CaO、碱石灰、NaOH等),消耗浓氨水中的水,同时反应放热,促进氨水分解。
方法三加热浓氨水
原理:
NH3•H2O
NH3↑+H2O
通过探讨交流培养学生的合作意识和表达能力,激发学生对新事物的探究,培养严谨的科学思维方法
培养学生总结归纳、辩证思维的能力
3.小结作业
完成同步练习
四.板书设计
5.2硫及其化合物
第一课时
一、氮气
二、氮的氧化物
氮的氧化物溶于水的计算
①NO2和O2混合气体溶于水的计算:
4NO2+O2+2H2O=4HNO3
V(NO2):
V(O2)<4:
1剩余O2
V(NO2):
V(O2)=4:
1恰好完全反应
V(NO2):
V(O2)>4:
1剩余NO
②NO和O2同时通入水中的计算:
4NO+3O2+2H2O=4HNO3
V(NO):
V(O2)<4:
3剩余O2
V(NO):
V(O2)=4:
3恰好完全反应
V(NO):
V(O2)>4:
3剩余NO
③NO、NO2、O2混合通入水中
可先将NO和O2转化为NO2,在按上述分情况讨论。
也可先将NO2和H2O转化为NO,在按4NO+3O2+2H2O=4HNO3情况计算。
三、氨的性质
四、氨的制备
第五章化工生产中的重要非金属元素
5.2氮及其化合物
第2课时
教学设计
三、教学目标
4.知识与技能
(4)了解铵盐的性质和用途,掌握铵盐的检验方法;
(5)认识硝酸的性质,区分金属与浓硝酸、稀硝酸反应的产物;
(6)利用化学方法解决金属与硝酸反应的计算题。
5.过程与方法
(3)培养学生发现问题、分析问题、解决问题的综合能力。
(4)在构建氮及其化合物等有关知识网络的过程中,学会提炼化学知识的方法。
6.情感态度与价值观
(1)逐步培养勤于思考,勇于探究的科学品质,严谨求实的科学态度。
(2)培养学生能主动关心与环境保护,资源综合利用等有关的社会热点问题,形成与环境和谐共处,合理利用自然资源的观念。
教学重难点
1.教学重点
铵盐的性质及检验方法、金属与稀、浓硝酸反应、金属与硝酸反应的计算题。
2.教学难点
金属与硝酸反应的计算题
四、教学过程
教学环节
教学内容
设计意图
1.新课导入
【复习】上节课我们学习了氨的制备方法,都有哪些?
【学生】铵盐与碱共热、浓氨水中加碱性固体、加热浓氨水
【师】没错,对铵盐我们了解多少呢?
设问激发求知欲
2.探索新知
【板书】一、铵盐
【师】氯化铵属于铵盐,所以由NH4+和酸根离子构成的化合物就是铵盐。
铵盐都易溶于水、都为晶体。
【实验】加热氯化铵。
【师】铵盐受热时的现象是升华吗?
【学生】不是,如果是升华,器皿中应无物质剩余,而加热后仍有白色物质。
【师】这位学生分析的很好!
铵盐具有受热分解的性质。
【学生活动】写出氯化铵、硫酸铵、碳酸氢铵分解反应的方程式。
【师】所有的铵盐受热都会放出氨气吗?
不是的,铵盐受热一般会放出氨,但硝酸铵受热到一定温度会爆炸,不生成氨气,生成氮气。
【学生活动】写出硝酸铵分解反应的方程式。
【师】铵盐可以与碱反应。
【学生活动】写出氯化铵、硫酸铵与碱反应方程式。
【师】铵盐与碱固体反应不能写离子反应方程式。
在溶液中进行,可用。
【思考】如何检验铵盐?
操作:
取待检物少许,向其中加入NaOH溶液,加热,若产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则一定含NH4+。
还可用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,若有白烟生成。
则证明样品中含有NH4+
【师】氮的化合物还有一种重要的化合物——硝酸。
硝酸有哪些性质?
【生】物理性质
颜色
气味
状态
挥发性
水溶性
密度
无色
刺激性
液体
易挥发
与水任意比互溶
比水大
【师】发烟硝酸:
质量分数在98%以上的硝酸。
发烟硝酸的“发烟”原因是挥发出的硝酸和空气中的水蒸气形成硝酸小液滴,所以发出的“烟”实际是“雾”。
【师】硝酸具有酸的通性,稀硝酸能使紫色石蕊试液变红,我们学过硫酸,浓硝酸与浓硫酸一样都具有强氧化性,使紫色石蕊溶液先变红后褪色。
也可以与碱、碱性氧化物,某些盐反应。
【师】在实验室中,硝酸会保存在棕色试剂瓶中,这是为什么?
【生】硝酸见光分解。
【师】没错,硝酸的独特的性质——不稳定性,易分解生成二氧化氮,而我们知道二氧化氮是红棕色的气体,所以长期放置的浓硝酸会变黄。
【学生活动】写出浓硝酸见光分解的反应。
【师】硝酸具有强氧化性,浓硝酸可与大多数金属反应生成二氧化氮气体。
稀硝酸与大部分金属反应生成一氧化氮气体,而不是氢气。
【学生活动】写出浓、稀硝酸分别与铁、铜反应原理。
【强调】1、浓硫酸可使Fe、Al钝化,钝化并非不反应。
而是氧化金属的表面形成一层致密的氧化膜,阻止进一步反应。
2、过量的铁与稀硝酸反应,先生成Fe(NO3)3,在与Fe反应生成Fe(NO3)2。
【师】硝酸也可与非金属、还原性物质反应。
【学生】写出浓硝酸与碳、亚铁离子反应。
C+4HNO3(浓)=CO2↑+4NO2↑+2H2O
2Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O
【师】浓硝酸的用途有哪些?
重要的化工原料和化学试剂,在工业上用于制作化肥,农药、炸药和染料等。
【总结】HNO3与金属反应的规律:
①金属与硝酸反应不生成H2,浓硝酸一般被还原为NO2,稀硝酸一般被还原为NO,极稀的硝酸与Mg、Al、Fe、Zn等反应时,可被还原为NH4NO3,即硝酸越稀,还原产物价态越低。
②足量的金属与一定量浓硝酸反应时,随硝酸的浓度降低,产物也会随之改变。
【师】金属与硝酸反应会涉及到计算问题:
在解决计算问题,我们常用的会有三种方法。
原子守恒法:
n(反应消耗的硝酸的氮原子)=n(溶液中显酸性的HNO3)+n(NOX)
电子守恒法:
n(HNO3中氮原子得失电子)=n(金属得失电子)
电荷守恒法:
HNO3过量时反应后溶液中有(不考虑OH-):
c(NO3-)=c(H+)+n×c(Mn+)(Mn+代表金属离子)
通过探讨交流培养学生的合作意识和表达能力,激发学生对新事物的探究,培养严谨的科学思维方法
培养学生总结归纳、辩证思维的能力
3.小结作业
完成同步练习
四.板书设计
5.2硫及其化合物
第一课时
一、氮气
二、氮的氧化物
氮的氧化物溶于水的计算
①NO2和O2混合气体溶于水的计算:
4NO2+O2+2H2O=4HNO3
V(NO2):
V(O2)<4:
1剩余O2
V(NO2):
V(O2)=4:
1恰好完全反应
V(NO2):
V(O2)>4:
1剩余NO
②NO和O2同时通入水中的计算:
4NO+3O2+2H2O=4HNO3
V(NO):
V(O2)<4:
3剩余O2
V(NO):
V(O2)=4:
3恰好完全反应
V(NO):
V(O2)>4:
3剩余NO
③NO、NO2、O2混合通入水中
可先将NO和O2转化为NO2,在按上述分情况讨论。
也可先将NO2和H2O转化为NO,在按4NO+3O2+2H2O=4HNO3情况计算。
三、氨的性质
四、氨的制备
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