高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第3章 物质的性质与转化第3节 氮的循环教案

这是一份高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第3章 物质的性质与转化第3节 氮的循环教案，共6页。教案主要包含了知识与能力目标，过程与方法目标，情感态度价值观目标，教学重点，教学难点等内容，欢迎下载使用。
教学目标
【知识与能力目标】
了解自然界中的氮循环的途径、形式及所涉及的物质；
通过了解自然固氮和人工固氮形式，认识N2 、NO 、NO2的性质；
氮气、NO和NO2的性质。
【过程与方法目标】
培养学生实验探究、观察、总结、分析问题的能力。
【情感态度价值观目标】
通过实验探究分析解决问题的能力。
教学重难点
【教学重点】
氮气、NO和NO2的性质；通过实验探究分析解决问题的能力。
【教学难点】
氮气、NO和NO2的性质
课前准备
多媒体课件等。
教学过程
一、氮在自然界中的循环
1．氮元素的存在
2．氮的循环
二、氮气
1．氮气的性质
2．可逆反应
在相同条件下，能同时向正反两个方向进行的反应，为可逆反应，可逆反应的化学方程式用“”表示。
3．氮的固定
(1)概念：使游离态的氮转化为化合态的氮的过程。
(2)分类：
氮的固定eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(自然固氮\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(高能固氮,生物固氮)),人工固氮\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(合成氨,仿生固氮))))
三、氮的氧化物
1．不同价态的氮的氧化物
2.NO和NO2

[重点剖析]
氮的氧化物与O2、H2O反应的计算，常见的有三种方法：
1．加合式法
(1)NO2和O2混合气体溶于水的计算：
由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知，当体积比：
V(NO2)∶V(O2)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(＜4∶1 O2过量，剩余气体为O2,＝4∶1 恰好完全反应,＞4∶1 NO2过量，剩余气体为NO2))
(2)NO与O2同时通入水中：
2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
总的化学方程式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
当体积比：
V(NO)∶V(O2)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(＜4∶3 余O2,＝4∶3 恰好完全反应,＞4∶3 余NO))
(3)NO2、NO、O2三种混合气体通入水中：
①可先将NO和O2转化为NO2，再按上述各种情况分别处理。
②也可先将NO2和H2O反应转化为NO，再按4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3情况处理。
2．原子守恒法
4NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上均相当于2N2O5的组成，都与N2O5＋H2O===2HNO3等效。当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。
n(N)∶n(O)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(＜2∶5 剩余O2,＝2∶5 恰好完全反应,＞2∶5 剩余NO))
3．电子守恒法
NO与O2的混合气体通入水中发生反应：2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，在这当中，存在着NO向NO2转化、NO2向HNO3转化的同时又生成NO的循环反应。但总体来讲，NO→HNO3，N的化合价升高是由于被O2氧化，因此可写出
在氧化还原反应中得失电子数必然相等。
[典例印证]
[例题] 室温时，在容积为a mL的试管中充满NO2气体，然后倒置在水中至管内水面不再上升；再通入b mL O2，则管内液面又继续上升，测得试管内最后剩余气体为c mL，且该气体不能支持燃烧，则a、b、c的关系是( )
A．a＝4b＋3c B．a＝4b＋c
C．a∶b＝4∶1 D．a∶b＝4∶3
[解析] 根据反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，a mL NO2会生成eq \f(a,3)mL NO，通入O2后，最后气体不支持燃烧，故c mL为NO，即与b mL O2反应的NO为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(a,3)－c))mL，根据化学方程式：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(a,3)－c))∶b＝4∶3，整理可得a＝4b＋3c。
[答案] A
氮的氧化物与O2混合通入水中，剩余气体只可能是NO或O2，不可能是NO2，因为过量的NO2会与水反应生成NO，且所形成溶液中的溶质为HNO3。
现有NO2、O2混合气体12 mL，通入足量水中，充分反应后逸出气体2 mL(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积是( )
A．2.2 mL B．2.4 mL C．3 mL D．4 mL
解析：选D (总反应式法)根据有关的反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
设原混合气体中O2的体积为V(O2)，剩余气体可能是O2，也可能是NO。
①若剩余O2，则V剩＝V(O2)－eq \f(1,4)[12 mL－V(O2)]＝2 mL。解得V(O2)＝4 mL，D正确。
②若剩余NO，则V剩＝eq \f(1,3)[12 mL－V(O2)－4V(O2)]＝2 mL。解得V(O2)＝1.2 mL。
教学反思
略。氧化物
N2O
NO
N2O3
NO2
N2O4
N2O5
对应氮的化合价
＋1
＋2
＋3
＋4
＋4
＋5
物质
NO
NO2
颜色、气味、毒性、状态
无色、无味的有毒气体
红棕色、有刺激性气味的有毒气体
水溶性
不溶于水
易溶于水
与氧气反应
2NO＋O2===2NO2
不反应
与水反应
不反应
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
收集方法
排水法
向上排空气法