第3节硫和氮的氧化物(1)
教案课题：第四章第三节 硫和氮的氧化物 (一) 授课班级课时教学目的知识与技能1、了解二氧化硫的物理性质和用途，掌握二氧化硫的化学性质2、了解可逆反应的概念，知道SO2的漂白原理过程与方法1、培养学生用新概念重新理解旧知识的能力(可逆反应概念) 2、组织学生分组讨论，动手参与，培养学生设计实验、动手实验、观察现象的能力，并根据实验现象得出物质的化学性质。情感态度价值观1、结合二氧化硫的组成、结构和性质关系的教学过程，通过学生动手做实验，使他们获得新知，从而培养学生对科学研究的态度2、激发学生透过观察探究本质的兴趣，尊重科学以发展的眼光看待科学重 点二氧化硫与水反应难 点可逆反应知识结构与板书设计第三节 硫和氮的氧化物一、二氧化硫 (sulphur dioxide) 和三氧化硫(一)、硫(sulphur)俗称硫磺。1、硫的物理性质： 淡黄色固体， 难溶于水，可溶于酒精， 易溶于 CS2，熔沸点都很低。2、 硫的化学性质 氧化性：与绝大多数金属反应与非金属反应： H2+SH2S 还原性：与氧气发生反应 自身氧化还原反应3S+6NaOH=2Na2S+Na2SO3 +3H2O (二) 二氧化硫1、物理性质：二氧化硫是一种无色、有刺激性气味、有毒、比空气重、容易液化、易溶于水的气体。2、化学性质 可逆反应： 在同一条件下，既能向正反应方向进行， 同时又能向逆反应方向进行的反应，叫可逆反应。(1) 酸性氧化物 -亚硫酐 二氧化硫与水反应：SO2 + H2O H2SO3(亚硫酸 ) 二氧化硫与碱的反应SO2+ 2 NaOH = Na2SO3 + H2O ；SO2+ NaOH = NaHSO3 SO2+ 2 NaOH = Na2SO3 + H2O ；Na2SO3 + H2O + SO2= 2NaHSO3 与碱性氧化物反应SO2+CaO=CaSO3(2) 二氧化硫的氧化性： SO2+2H2S = 3S + 2H2O (3) 二氧化硫的还原性 与卤素单质反应：SO2+Br2+2 H2O = H2SO4+2HBrSO2+Cl2+2 H2O = H2SO4+2HCl 与某些强氧化剂的反应：2KMnO4 + 2H2O+ 5SO2 = K2SO4 +2MnSO4 + 2H2SO4 SO2的催化氧化2SO2+O2 催化剂加热2SO3 (4) 漂白性(5) 用途：制 H2SO4；作漂白剂；杀菌，消毒(6) SO2的实验室制法 反应原理： Na2SO3 + H2SO4= Na2SO4 +SO2+H2O 制备装置：固体和液体不加热制备气体的装置3净化干燥装置：盛放浓硫酸的洗气瓶4收集方法：向上排空气法或排饱和NaHSO3溶液5检验：湿润的蓝色石蕊试纸- 变红湿润的品红试纸 - 褪色6尾气处理：用 NaOH 溶液和倒扣漏斗装置防倒吸(7) SO2的污染酸雨：空气中 SOX和 NOX随雨水下降成为酸雨， pHBr2 >I2>S 离子还原性：Cl 板书二、二氧化氮 (nitrogen dioxide) 和一氧化氮问 欲认识两种氮氧化物，我们还要从大家最熟悉的氮气入手，空气中氮气的体积分数为多少？78% 讲 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”问 工业上用分离液态空气法制氮气的原理和操作。请大家预测氮气的性质活泼与否通常情况下，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 和 NO2的生成视频实验N2和 O2在放电条件下的反应板书 N2 + O22NO 2NO + O2= 2NO2实验室制法：Cu+4HNO3(浓)=Cu (N O3)2+2NO2+2H2O 3Cu+8HNO3(稀)=3C u(N O3)2 +2NO+4H2O问 通过实验观察，NO 和 NO2可能具有什么样的物理性质呢？大家推测一下。板书 2、物理性质：NO 是一种无色、无味、难溶于水的有毒气体。NO2是一种红棕色、有剌激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水思考与交流可用什么样的方法收集NO 和 NO2呢NO 与空气密度相近且与空气中的氧气反应，但 NO 不溶于水， 因此可用排水法收集NO2溶于水，密度比空气大，故用向上排空气法收集。讲 氮除了 -3、0 外，其正价从 +1 到+5，NO 和 NO2是氮较为典型的氧化物，除此之外，还有N2O，俗称笑气。N2O3，是亚硝酸的酸酐。N2O5，是硝酸的酸酐。过那么 NO 和 NO2究竟有哪些化学性质呢？下面让我们一起来探究一下。板书 3、化学性质讲 NO 不与水反应，在常温下易与O2化合生成NO2。板书 （1）NO 与氧气反应： 2NOO22NO2讲 NO2在通常状况下，能自身相互结合生成无色的N2O4气体，且在加热时气体颜色加深板书 (2) NO2的聚合反应： 2NO2N2O4讲 NO 仅能与氧气反应，但NO2的 N 处于中间价态，有弱还原性和强氧化性。 NO2具有较强的氧化性，可使湿润的KI 淀粉试纸变蓝板书 (3) NO2的氧化性：4NO2 +2KI =2NO + 2KNO3 + I2NO2 + SO2 + H2O = H2SO4 + NO 讲 NO 和 NO2有毒，污染环境，不能直接排放，但可以用碱液进行尾气吸收。板书 (4) 与碱反应：NO NO22NaOH=2NaNO2 +H2O 放电或高温2NO2 +2NaOH=NaNO3 +NaNO2+H2O 讲 NO2溶于水，且能与水反应，NO2难被氧气氧化，易与水反应生成 HNO3板书 (5) NO2与水反应视频实验NO2溶于水实验板书 3NO2+H2O=2HNO3+NO 思考与交流NO2是否是硝酸的酸酐呢？不是，因为N 的化合价不是+5 价思考与交流俗话说“雷雨发庄稼”，请思考这其中的原理及涉及的可能反应。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。思考与交流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。N2 + O2 =2NO 2NOO2 2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO 科学探究 现给你一试管预先制好的NO2，其他药品和仪器自选。请你设计实验，要求尽可能多地使NO2被水吸收。并填写教材上的表格投影 填写表格并请同学总结实验步骤现象解释 (可用化学方程式表示) (1) 将 一 支 充 满NO2的 试 管倒 放 在 盛 有水的水槽中红 棕 色 气 体 逐 渐消失，水位上升，最 后 水 充 满 整 个试管的2/3，无色气 体 充 满 试 管 的1/3(上部 ) 3NO2+H2O=2HNO3+NO NO2为红棕色气体，易溶于水， NO 为无色气体，难溶于水(2) 制 取 少 量 氧气2H2O2 =2H2O +O2(3) 将 氧 气 慢 慢地 通 入 步 骤(1)的试管中无 色 气 体 变 为 红棕色气体，又变为无色气体，但气体体积逐渐减小，液2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO 面不断上升思考与交流 你的实验设计对工业上生产HNO3有什么启示？ (从原料的充分利用，减少污染物的排放等方面考虑) NO2与水的反应可知，只有2/3 的 NO2转化为HNO3，而 1/3 的NO2转化为NO。因此，硝酸工业常在吸收反应进行过程中补充一些空气，使生成的NO 再氧化为NO2，NO2溶于水又生成HNO3和 NO。经地这样多次的氧化和吸收，NO2可以比较完全地被水吸收，尽可能地转化为 HNO3讲 工业上循环利用NO 制 HNO3，那么将 NO 做为中间产物对方程式叠加，可得到NO2和 O2的混合气体共同与水反应的方程式板书 4NO2+O2+2H2O=4HNO3讲 那么，若是把NO2看到 NO 和 O2反应的产物，再次将两个反应叠加，又会得到什么呢？对，可以得到NO 和 O2的混合气体共同与水反应的方程式板书 4NO + 3O2+2H2O=4HNO3讲 氮氧化物溶于水的计算是常见的考点，有时需要讨论，并且需要讲究技巧。板书三、 NO2、NO 和 O2的混合气体跟H2O 反应的相关计算1、NO2溶于水的问题讲 依据原理： 3NO2+H2O=2HNO3+NO，若有气体剩余，应为NO。投影 例 1、将 20mL NO 和 NO2的混合气体的试管倒立于盛有H2O水槽中， 充分反应后， 余于气体体积变为10mL，求原混合气体中NO和 NO2各占多少？解法一：设NO 体积为 x mL ，NO2体积为 y mL x+y=20 3NO2 + H2O =2HNO3 + NO 3 1 y y/3 x+y/3=10 解之得， x=5 y=15 讲 利用差量法可帮助快速解题，可在题中寻找体积差解法二： 设 NO2体积为 x mL 3NO2 + H2O =2HNO3 + NO V 3 12 x 20-10=10 x = 15 讲 若将 NO 和 O2的混合气体通入水中，会发生反应4NO 3O22H2O 4HNO3板书 2、NO 和 O2的混合气体通入H2O讲 通过方程式分析可知，若NO 过量则余下气体为NO，若 O2过量则余下气体为O2，解这类题的关键是分析过量并判断余下气体成份。投影 例 2、一支试管中充有20mLNO气体，倒置于水槽中，现向其中通入一定量的O2，试管内最终有4mL气体， 则通入 O2的体积可能是多少？解：若最终余下气体的成份为NO，则与水反应的NO 为 20-416mL4NO3O22H2O 4HNO34 3 16 X X=12 mL 若最终余下气体的成份为O2，则 20mLNO 均与水反应4NO3O22H2O 4HNO34 3 20 X X=15mL 此时，通入O2的体积为15+419mL通入 O2的体积可能是12 mL 或 19 mL 点击试题一定条件下，将等体积的NO 和 O2混合于一试管中，然后将试管倒立于盛有H2O 的水槽中，充分反应后剩余气体的体积与原混合气体的体积之比是多少？讲 若将 NO2和 O2的混合气体通入水中，会发生反应4NO2O22H2O 4HNO3板书 3、NO2和 O2的混合气体通入H2O讲 通过这个反应可知，若O2过量则剩余气体为O2，但是若 NO2过量，则过量的NO2还会和 H2O 继续反应，则余下气体为NO。投影 例 3、在一支容积为30mL 的试管内充满NO2和 O2的混合气体，把试管倒置于水中，充分反应后余5mL，则原混合气体中NO2和O2的体积各是多少？解：设原混合气体中NO2的体积为x mL ，O2的体积为 y mL 则 x + y = 30 若 O2过量，则余下 5 mL 气体为 O2 ,则所有的 NO2全部参加反应， 而参加反应的 O2的体积为 (y 5) mL 4 NO2 + O2 +2H2O = 4HNO34 1 x y-5 x = 4(y-5) 解之得， x = 20 mL y = 10 mL 若 NO2过量，则 O2全部参加反应， 而过量的NO2还会和 H2O 继续反应，余下的 5 mL 气体为 NO，4 NO2 + O2 +2H2O = 4HNO34 1 4y y 则过量的NO2体积为(x-4y) mL 3NO2 + H2O =2HNO3 + NO 3 1 (x-4y) 5 则 x-4y = 15 解之得， x = 27 mL
