資源簡介

教學設計
課程基本信息
學科 化學 年級 高一 學期 春季
課題 氮及其化合物（第一課時）
教學目標
通過化學中研究未知物質性質的思路：預測，實驗，解釋與結論的研究思路，探究氮氣在空氣中轉化為硝酸鹽的過程，掌握氮氣的性質和NO.,NO2的性質 通過氮氣到硝酸鹽的價類二維轉化關系圖，解決汽車尾氣問題，培養學生的環保意識。
教學內容
教學重點： 1.氮氣轉化為二氧化氮 2. 二氧化氮與水反應 教學難點： 1.氮氣轉化為二氧化氮 2. 二氧化氮與水反應
教學過程
情境：氮氣很穩定。植物的營養來自于含氮化合物, 如何把氮氣從游離態轉變為化合態？ 從自然界中去學習： 硝酸鹽 任務：利用所學的化學手段，化學研究思路來探究空氣中的氮氣如何轉化為硝酸鹽？ 活動一：探究氮氣在雷電作用下的反應 實驗：氮氣和氧氣在放電作用下反應的實驗視頻 解釋與結論： 實驗現象：在硬質玻璃管中出現紅棕色氣體 預測：根據反應物我們可以推測這里生成的應該是氮的氧化物？ 資料：常見的氮氧化合物為NO和NO2,其中NO2為紅棕色氣體，NO為無色氣體。 問1：根據以上的實驗現象和資料，請同學寫出化學方程式？ 解釋與結論：第一種情況 N2+2O2 2NO2 第二種情況 N2+O2 2NO 2NO+O2 2NO2 這兩種說法哪一種是正確的呢？ 資料： 利用傳感器技術，測定了反應過程中氧氣濃度的變化和壓強的變化 從中得到以下的數據 圖像數據分析：17-137ｓ放電：O2濃度變小，壓強變化不大 138-195s停止放電：O2濃度和壓強迅速減小 問2：從這兩個現象中我們可以分析得到，這里應該經歷了兩個過程，請同學們寫出化學方程式？ N2+O2 2NO 2NO+O2 2NO2 過渡：在這里我們知道了氮氣和氧氣在雷電作用下最終生成二氧化氮，那二氧化氮是如何轉變成硝酸鹽的呢？ 活動二：探究氮氧化合物如何轉變成硝酸鹽 預測：有同學認為NO2是酸性氧化物，所以它可以與水反應生成硝酸，硝酸再與礦物中的鹽反應生成硝酸鹽 有同學認為二氧化氮如果與水反應生成硝酸就會有化合價的變化，所以他們認為二氧化氮不是酸性氧化物 實驗：二氧化氮與水的反應實驗視頻 解釋與結論：我們發現試管中的紅棕色氣體消失，試管中未充滿水。 試管中紅棕色氣體消失，說明二氧化氮可以與水反應，試管中未充滿水，說明有一種無色的不溶于水的氣體產生？ 問3：根據以上的現象，試著寫一下化學方程式？ NO2 + H2O= HNO3 +？ 這個問號是什么呢？ 預測：在反應過程中二氧化氮中氮的化合價從+4價升高到+5價，根據氧化還原反應的規律，有升必有降，我們可以推測無色氣體的成分。在這里化合價能下降的就只有氮元素和氫元素，所以我們可以推測出無色氣體應該是：氫氣和一氧化氮和氮氣 那到底是哪一種氣體呢？有同學認為可以通過實驗驗證，在無色氣體中通入氧氣，如果變成紅棕色，可見里面是一氧化氮 實驗：二氧化氮與水反應實驗后試管中通入氧氣 解釋與結論：3NO2 + H2O 2HNO3 +NO在這里二氧化氮的化合價有升又有降，既做氧化劑又做還原劑？ 總結：根據以上的探究過程，我們已經知道空氣中的氮氣是如何在雷電作用下產生硝酸鹽的，現在我們總結一下我們所學的內容 在今天的學習中，我們得到了以上的三個化學方程式，氮氣與氧氣反應生成一氧化氮，一氧化氮又生成二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸。除此以外，我們也知道了一氧化氮是一種無色氣體，有毒，不溶于水，二氧化氮是一種紅棕色氣體，有毒，可溶于水，與水反應。。我們再來看第一個化學方程式，氮氣除了在放電條件下與氧氣反應以外，還可以在高溫條件下與氧氣反應。在這個反應氮氣化合價升高做還原劑，那氮氣可以做氧化劑嗎？作為一種非金屬單質，氮氣可以與金屬鎂在點燃條件下生成二氮化三鎂，在這個反應中氮的化合價從0價到負三價。氮氣還可以在高溫高壓下與氫氣反應，生成氨氣，在這個反應中氮的化合價也降低。這三個反應中氮元素從游離態的氮氣到化合態，我們稱之為氮的固定。 N2+3Mg Mg3N2 N2+3H2 2NH3 今天這節課，我們通過化學的研究思路：預測，實驗，解釋結論來探究了空氣中氮氣轉化為硝酸的反應過程，得到了以下這張含氮物質的轉化關系圖， 根據這張圖可以來解決我們生活中的一些問題，比如汽車尾氣問題。汽車在發動的時候會點火會放電，所以汽車尾氣中會有氮氧化物的排出. 問4：這些物質的排出會帶來什么樣的環境問題嗎？ 有同學認為氮氧化合物在空氣中會轉化為硝酸，所以會形成酸雨，有同學說一氧化氮，二氧化氮有毒，所以還會有其他污染。他們會形成光化學煙霧。 問5：知道了會造成污染，我們就要想辦法治理。如何根據這張轉化圖，進行治理 有同學認為把這些氧化物轉化為鹽，氮氧化物中加入氫氧化鈉就可以直接把他們轉化為鹽，實驗室中，我們用這個來吸收氮氧化合物尾氣。而是把他們重新轉化為氮氣，汽車尾氣中還有一氧化碳，一氧化碳具有還原性，科學家就利用這個性質，讓一氧化碳和一氧化氮在催化劑作用下反應，發現可以產生氮氣和二氧化碳。這個反應是在汽車的一個三元催化裝置中完成的，所以這個方法從源頭上解決了氮氧化合物的污染問題。

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