高中課文天工開物教案
發(fā)表時(shí)間:2020-10-21生產(chǎn)生活中的含氮化合物氮氧化物的產(chǎn)生及轉(zhuǎn)化。
第二單元
第1課時(shí)氮氧化物的產(chǎn)生及轉(zhuǎn)化
一、學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.掌握N2、NO和NO2的重要性質(zhì);
2.了解氮氧化物的用途及對(duì)大氣的污染,知道硝酸型酸雨形成的過(guò)程和防治方法。
3.從“雷雨發(fā)莊稼”原理中學(xué)會(huì)推理的科學(xué)方法。
4.通過(guò)比較NO和NO2的性質(zhì)學(xué)會(huì)類比的科學(xué)方法。
5.提高環(huán)保意識(shí),培養(yǎng)愛(ài)護(hù)環(huán)境的態(tài)度,形成與大自然友好相處的情感。
二、教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn):N2、NO、NO2的化學(xué)性質(zhì)及對(duì)環(huán)境的影響。
教學(xué)難點(diǎn):NO2與H2O的反應(yīng)。
三、設(shè)計(jì)思路
在單元內(nèi)容學(xué)習(xí)之前,利用多種方式向?qū)W生展現(xiàn)氮元素對(duì)于人類生產(chǎn)生活的重要性,激發(fā)他們學(xué)習(xí)本單元知識(shí)的濃厚興趣。本課時(shí)教學(xué)內(nèi)容由自然界常見(jiàn)的閃電過(guò)程所引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)入手,用“一分為二”的觀點(diǎn)組織教學(xué)內(nèi)容。氮氧化物的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化產(chǎn)物既可以促進(jìn)植物生長(zhǎng),同時(shí)它也會(huì)引起硝酸型酸雨和光化學(xué)煙霧,而給人類帶來(lái)一定的危害。為了趨利避害,引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)氮?dú)?、一氧化氮和二氧化氮性質(zhì)的基礎(chǔ)上,提出一些解決此類環(huán)境污染問(wèn)題的主要辦法,以提高他們的環(huán)保意識(shí),形成與大自然友好相處的情感。教學(xué)中,用“魔鬼谷”的材料激發(fā)學(xué)生對(duì)“雷雨發(fā)莊稼”原理的探究,從而對(duì)本節(jié)知識(shí)內(nèi)容作一小結(jié)。而“氮氧化物對(duì)環(huán)境的影響”應(yīng)該建立在學(xué)生調(diào)查研究的基礎(chǔ)上,通過(guò)師生之間的討論和“汽車尾氣處理”知識(shí)的拓展,學(xué)生可以形成一定的辯證思想和問(wèn)題解決能力。
四、教學(xué)過(guò)程
[引入]氮是生命的基礎(chǔ),在我們的生產(chǎn)生活中無(wú)處不在,發(fā)揮著不可取代的作用。
[提問(wèn)]氮元素在自然界以什么形式存在?
[回答]以游離態(tài)形式存在于空氣中,以化合態(tài)形式存在于多種無(wú)機(jī)物及有機(jī)物中。
[板書]一、氮?dú)?br>
1.氮元素的存在
[觀察與思考]美麗的閃電除了給我們帶來(lái)的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)上的沖擊,還帶來(lái)了什么?
[板書]2.氮元素的固定
(1)與氧氣反應(yīng):N2+O2=2NO
[視頻]氮?dú)馀c氧氣在通電情況下的反應(yīng)。
[過(guò)渡]游離態(tài)的氮?dú)庵参餆o(wú)法吸收,只有“固定”下來(lái)的化合態(tài)的氮元素經(jīng)過(guò)一定形式的轉(zhuǎn)化,才有可能被植物吸收利用。在這些轉(zhuǎn)化的過(guò)程中,一氧化氮和二氧化氮就是兩種重要的中間產(chǎn)物。
[板書]二、一氧化氮和二氧化氮
1.NO和NO2的物理性質(zhì):
[展示]展示一瓶NO和一瓶NO2,描述其物理性質(zhì)
[小結(jié)]NO:無(wú)色、無(wú)味、微溶于水的有毒氣體。
[辨證思維拓展材料]少量一氧化氮有利于人體健康。
NO2:紅棕色、有剌激性氣味的有毒氣體,密度比空氣大,易液化,易溶于水。
[板書]2.NO和NO2的化學(xué)性質(zhì)
(1)NO不與水反應(yīng),在常溫下易與O2化合生成NO2:
2NO+O2=2NO2
(2)NO2難被O2氧化,易與水反應(yīng)生成HNO3和NO。
3NO2+H2O=2HNO3+NO
[材料分析]在新疆和青海交界處有一狹長(zhǎng)山谷,每當(dāng)牧民和牲畜進(jìn)入后,風(fēng)和日麗的晴天頃刻間電閃雷鳴,狂風(fēng)大作,人畜往往遭雷擊倒下。奇怪的是這里的牧草茂盛,四季常青,被當(dāng)?shù)啬撩穹Q為“魔鬼谷”。請(qǐng)同學(xué)們用簡(jiǎn)單的化學(xué)方程式來(lái)解釋此地牧草茂盛的原因。
“雷雨發(fā)莊稼”的科學(xué)道理:
N2+O2=2NO
2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO
硝酸硝酸鹽
[拓展視野]氮的其它氧化物:
N2O俗名笑氣,是一種麻醉劑;
N2O3是亞硝酸(HNO2)的酸酐;
N2O4是無(wú)色氣體;
N2O5是硝酸的酸酐,是一種白色固體。
[板書]3.氮氧化物的用途:
制氮肥、硝酸等。人體中極少量NO會(huì)促進(jìn)血管擴(kuò)張,防止血管栓塞。
[知識(shí)小結(jié)]氮?dú)饧捌溲趸锏幕瘜W(xué)性質(zhì)
[過(guò)渡]氮氧化物在被人類利用的同時(shí),也給我們的生存環(huán)境帶來(lái)了一定的傷害。我們應(yīng)該怎樣利用所學(xué)的知識(shí)來(lái)對(duì)這些環(huán)境污染問(wèn)題進(jìn)行防治呢?
[板書]三、氮氧化物對(duì)環(huán)境的污染和防治
[閱讀和討論]閱讀教材第97頁(yè),試討論大氣中氮氧化物的來(lái)源、危害和防治方法。
氮肥的生產(chǎn)
[小結(jié)]來(lái)源金屬的冶煉
汽車等交通工具的使用
形成硝酸型酸雨
危害造成光化學(xué)煙霧
破壞臭氧層。
使用清潔能源
防治汽車尾氣轉(zhuǎn)化
化肥、硝酸廢氣處理
其他措施。
[問(wèn)題解決]汽車尾氣(含烴類、CO、NO和NO2等)是城市主要污染源之一,治理的辦法之一是在汽車排氣管裝上催化轉(zhuǎn)化器,使NO或NO2與CO反應(yīng)
生成可參與大氣生態(tài)循環(huán)的無(wú)毒氣體,請(qǐng)用相應(yīng)的化學(xué)方程式來(lái)表示
2CO+NO=2CO2+N2
4CO+2NO2=4CO2+N2
[交流與討論]制硝酸的過(guò)程中發(fā)生了下面的反應(yīng),理論上通過(guò)多次循環(huán)吸收,可使原料充分利用,并減少污染物的排放以保護(hù)環(huán)境。
2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO
試討論NO2或NO與O2以何種物質(zhì)的量比通入水中能恰好被水完全吸收?
4NO2+O2+2H2O=4HNO34NO+3O2+2H2O=4HNO3
[作業(yè)]1.教材第102頁(yè):練習(xí)與實(shí)踐第2(2)題;
2.調(diào)查研究:了解氮氧化物對(duì)環(huán)境的影響。
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氮氧化物的產(chǎn)生及轉(zhuǎn)化
專題四:第二單元生產(chǎn)生活中的含氮化合物
——氮氧化物的產(chǎn)生及轉(zhuǎn)化
【主干知識(shí)】
1、氮?dú)猓簾o(wú)色無(wú)味、難溶于水的氣體??諝庵?8%(體積分?jǐn)?shù))是氮?dú)狻?br>
氮分子(N2)為雙原子分子,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,決定了氮?dú)庑再|(zhì)的穩(wěn)定性,常溫下氮?dú)夂芊€(wěn)定,很難與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),因此,生產(chǎn)上常用氮?dú)庾鞅Wo(hù)氣。但這種穩(wěn)定是相對(duì)的,在一定條件下(如高溫、放電等),也能跟某些物質(zhì)(如氧氣、氫氣等)發(fā)生反應(yīng)。
2、固氮作用:游離態(tài)氮轉(zhuǎn)變?yōu)榛蠎B(tài)氮的方法。
途徑舉例
自然固氮→閃電時(shí),N2轉(zhuǎn)化為NO
N2+O2== 2NO
生物固氮→豆科作物根瘤菌將N2轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮
工業(yè)固氮→工業(yè)上用N2和H2合成氨氣
N2+3H22NH3
3、氮氧化物(NO和NO2):
NONO2
色、態(tài)(常溫下)
氣味
毒性
重要反應(yīng)
氮氧化物對(duì)環(huán)境的污染、危害及防治措施①硝酸型酸雨的產(chǎn)生及危害
②造成光化學(xué)煙霧的主要因素③破壞臭氧層
措施:使用潔凈能源,減少氮氧化物的排放;為汽車安裝尾氣轉(zhuǎn)化裝置;處理工廠廢氣
【典型例題】
1、Murad等三位教授最早提出了NO分子在人體內(nèi)有獨(dú)特功能,近年來(lái)此領(lǐng)域研究有很大進(jìn)展,因此這三位教授榮獲了1998年諾貝爾醫(yī)學(xué)及生理學(xué)獎(jiǎng),關(guān)于NO的下敘述不正確的是()
A、NO可以是某些低價(jià)N物質(zhì)氧化的產(chǎn)物
B、NO不是亞硝酸的酸酐
C、NO可以是某些高價(jià)N物質(zhì)的還原產(chǎn)物
D、NO是紅棕色氣體
【鞏固練習(xí)】
1、下列物質(zhì)不屬于城市空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)的是
A、二氧化硫 B、氮氧化物C、二氧化碳 D、懸浮顆粒()
2、實(shí)驗(yàn)室制備下列氣體,只能用排水法收集的是 ()
A、NO2B、NOC、O2D、H2
3、下列氣體由于能結(jié)合血紅蛋白而引起中毒的是 ()
A、Cl2B、NOC、O2D、CO
4、鑒別NO2和溴蒸汽的方法正確的是()
A、用氫氧化鈉溶液 B、用濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙
C、用硝酸銀溶液D、用蒸餾水
5、美國(guó)醫(yī)學(xué)教授因發(fā)現(xiàn)X物質(zhì)在人體血管系統(tǒng)內(nèi)具有傳送信號(hào)的功能而榮獲1998年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。因此X物質(zhì)被譽(yù)為“生物信使分子”。已知X是一種奇電子數(shù)分子,也是一種污染大氣的無(wú)色氣體且能使血紅蛋白失去攜氧能力。則X是:()
A.COB.HFC.CO2 D.NO
6、起固氮作用的化學(xué)反應(yīng)的是: ()
A.工業(yè)上用氮?dú)夂蜌錃夂铣砂睔釨.一氧化氮與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮
C.氨氣經(jīng)催化氧化生成一氧化氮D.由氨氣制碳酸氫氨和硫酸氨
7、在NO2與水的反應(yīng)中,水: ()
A.是還原劑B.是氧化劑
C.既是氧化劑又是還原劑 D.既不是氧化劑又不是還原劑
8、一定體積下,將等體積的NO和O2的混合氣體置于試管中,并將試管倒立于水槽中,充分反應(yīng)后剩余氣體的體積約為原氣體總體積的 ()
A、B、 C、D、
9、在體積為VL的密閉容器中通入amolNO和bmolO2,反應(yīng)后容器內(nèi)氮原子數(shù)和氧原子數(shù)之比為()
A、B、C、D、
10、在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,將NO2和O2按體積比為4﹕1充滿一個(gè)干燥的燒瓶,將燒瓶倒置于水中,瓶?jī)?nèi)液面上升,最后燒瓶?jī)?nèi)溶液的物質(zhì)的量濃度為()
A、0.045mol/LB、0.036mol/LC、0.026mol/LD、0.030mol/L
題號(hào)12345678910
答案
11、電閃雷鳴是人們司空見(jiàn)慣的自然現(xiàn)象,地球上每年平均發(fā)生315160余次閃電
(1)每當(dāng)雷電交加之際,空氣中可能發(fā)生如下反應(yīng):
①②
③④
12、NO分子因污染空氣而臭名昭著。近年來(lái),發(fā)現(xiàn)少量的NO在生物體內(nèi)許多組織中存在,它有擴(kuò)張血管、免疫、增強(qiáng)記憶的功能,而成為當(dāng)前生命科學(xué)的研究熱點(diǎn),NO亦被稱為“明星分子”。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。
(1)NO對(duì)環(huán)境的危害在于(填以下項(xiàng)目的編號(hào))
A.破壞臭氧層
B.高溫下能使一些金屬被氧化
C.造成酸雨
D.與人體血紅蛋白結(jié)合
(2)在含Cu+離子的酶活化中心中,亞硝酸根離子(NO2-)可轉(zhuǎn)化為NO,寫出Cu+和亞硝酸根離子在酸性水溶液中反應(yīng)的離子方程式:。
13、汽車尾氣(含有烴類、CO、SO2與NO等物質(zhì))是城市空氣的污染源。治理的方法之一是在汽車的排氣管上裝一個(gè)“催化轉(zhuǎn)換器”(用鉑、鈀合金作催化劑)。它的特點(diǎn)是使CO與NO反應(yīng),生成可參與大氣生態(tài)環(huán)境循環(huán)的無(wú)毒氣體,并促使烴類充分燃燒及SO2的轉(zhuǎn)化。
(1)寫出一氧化碳與一氧化氮反應(yīng)的化學(xué)方程式
(2)“催化轉(zhuǎn)換器”的缺點(diǎn)是在一定程度上提高空氣的酸度,其原因是
(3)控制城市空氣污染源的方法可以有
a開發(fā)氫能源b使用電動(dòng)車
c植樹造林d戴上呼吸面具
14、地球外層空間存在臭氧和氧原子,該臭氧層的存在能吸收和阻擋太陽(yáng)的有害強(qiáng)烈紫外線輻射,可是人為的大氣污染物會(huì)破壞臭氧層,如超音速飛機(jī)排放物中的氮氧化物(NO和NO2),它們和O3及O發(fā)生如下反應(yīng):O3+NO=NO2+O2,O+NO2=NO+O2。這兩個(gè)反應(yīng)反復(fù)循環(huán),其總反應(yīng)為:。由此可見(jiàn),氮氧化物在破壞臭氧層的過(guò)程中起了作用。
15、將一充滿NO2和O2混合氣體的試管倒立于水中,若試管容積為10ml,充分反應(yīng)后剩余氣體為1ml,求原混合氣體中NO2和O2的體積各為多少毫升?
生產(chǎn)生活中的含氮化合物硝酸的性質(zhì)
第二單元
第3課時(shí)硝酸的性質(zhì)
一、學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.了解硝酸的物理性質(zhì)和重要用途;
2.掌握硝酸的化學(xué)性質(zhì)——不穩(wěn)定性和強(qiáng)氧化性;
3.知道工業(yè)上氨氧化法制硝酸的反應(yīng)原理;
4.通過(guò)觀察濃、稀硝酸與銅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)觀察能力、分析和比較能力;5.介紹波爾巧藏諾貝爾金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)碌墓适?,?duì)學(xué)生進(jìn)行愛(ài)國(guó)主義教育。
二、教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)
硝酸的特性——不穩(wěn)定性和氧化性;
氨氧化法制硝酸的反應(yīng)原理。
三、設(shè)計(jì)思路
由氮元素存在變價(jià)引入硝酸內(nèi)容的教學(xué),接著介紹硝酸的重要用途,引導(dǎo)學(xué)生將理論與生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系起來(lái),激發(fā)他們學(xué)習(xí)理論知識(shí)的積極性。硝酸性質(zhì)的教學(xué)按照人們認(rèn)識(shí)新事物的一般過(guò)程展開,首先通過(guò)簡(jiǎn)單的觀察來(lái)認(rèn)識(shí)硝酸的物理性質(zhì),在通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究的方式,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)HNO3的特性——不穩(wěn)定性和強(qiáng)氧化性。在對(duì)稀HNO3與銅的反應(yīng)進(jìn)行探究的時(shí)候,對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了一定的改進(jìn),在一定程度上可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和解決新問(wèn)題的能力。最后,向?qū)W生簡(jiǎn)單介紹硝酸的工業(yè)制法,再一次將理論與實(shí)踐相結(jié)合,從而整理氮元素及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系,深化本課以及本單元的內(nèi)容。
四、教學(xué)過(guò)程
[引入]試分析下列轉(zhuǎn)變關(guān)系中氮元素的化合價(jià)變化。
NH3→NO→NO2→HNO3
[過(guò)渡]氮元素處于最高價(jià)態(tài)的硝酸是硝酸型酸雨的有害成分之一,但它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的用途也是非常廣泛的。
[板書介紹]一、硝酸的用途:制氮肥、塑料、炸藥、硝酸鹽等。
[過(guò)渡]為了更加科學(xué)合理地利用硝酸,我們需要進(jìn)一步認(rèn)識(shí)它的有關(guān)性質(zhì)。認(rèn)識(shí)一種物質(zhì),人們通常從表面入手,不斷深入其內(nèi)部的本質(zhì)。那我們就先來(lái)認(rèn)識(shí)一下硝酸的“表層”性質(zhì)。
[觀察與思考]打開一瓶濃硝酸的瓶蓋,聞其氣味,觀察其揮發(fā)現(xiàn)象。
[板書小結(jié)]二、硝酸的物理性質(zhì)。
硝酸是無(wú)色、有刺激氣味的液體,易溶于水,低沸點(diǎn)(83℃),易揮發(fā)。常用硝酸密度為1.503g/cm3,濃度為69%,15.6mol/L。
[過(guò)渡]在學(xué)習(xí)了“表層”性質(zhì)的基礎(chǔ)上,下面我們來(lái)深入研究硝酸的“深層”性質(zhì)。
[板書]三、硝酸化學(xué)性質(zhì)
1.硝酸具有酸的通性:一元強(qiáng)酸HNO3=H++NO3-
[討論]①久置濃硝酸為什么呈黃色?
[回答]久置硝酸分解產(chǎn)生的NO2溶于溶液中,使得溶液變黃!
[板書]2.硝酸的不穩(wěn)定性:4HNO3=O2↑+2H2O+4NO2↑
[討論]②硝酸應(yīng)如何保存?
硝酸保存在避光、低溫處。
[過(guò)渡]硝酸中的氮元素化合價(jià)處于最高價(jià)態(tài),我們可以由此推測(cè)它只具有氧化性,事實(shí)是否如此呢?下面大家通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究一下。
[板書](1)硝酸與金屬的反應(yīng)
[實(shí)驗(yàn)探究]實(shí)驗(yàn)濃、稀硝酸與銅的反應(yīng)。
[實(shí)驗(yàn)計(jì)劃]①是否能觀察到明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象?
②是否有氣體生成,如果有,氣體是什么顏色。使生成的氣體接觸空氣,氣體顏色是否發(fā)生變化。
③溶液顏色有什么變化。
[實(shí)驗(yàn)探究1]①濃硝酸與銅反應(yīng)
現(xiàn)象:銅片溶解,常溫下反應(yīng)劇烈;有紅棕色的氣體產(chǎn)生;溶液由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色。
反應(yīng)的化學(xué)方程式:
Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O(注:方程式由學(xué)生根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象推測(cè)歸納后寫出)
[實(shí)驗(yàn)探究2]②稀硝酸與銅反應(yīng)
現(xiàn)象:反應(yīng)緩慢,銅片溶解;有無(wú)色的氣體產(chǎn)生,氣體接觸空氣時(shí)立即變成紅棕色;溶液由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色。
反應(yīng)的化學(xué)方程式:
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(注:方程式由學(xué)生根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象推測(cè)歸納后寫出)
反應(yīng)的離子方程式:
3Cu+8H++2NO3—=3Cu2++2NO↑+4H2O
(注:離子方程式由學(xué)生當(dāng)作課堂練習(xí)自行寫出)
[拓展視野]常溫下,濃硝酸使鐵、鋁發(fā)生“鈍化”。
Fe+HNO3(濃)→生成致密的氧化膜(鈍化)
Al+HNO3(濃)→生成致密的氧化膜(鈍化)
[追問(wèn)]為什么可以用鋁槽車裝運(yùn)濃硝酸?
[回答]鈍化使金屬的化學(xué)活動(dòng)性大大降低,耐腐蝕性大大增強(qiáng)。因此在常溫下可以用鋁槽車裝運(yùn)濃硝酸。
[板書](2)濃硝酸能與某些非金屬反應(yīng)。
C+4HNO3(濃)=CO2↑+4NO2↑+2H2O
[ppt演示]氧化還原反應(yīng)方程式的配平過(guò)程。
[閱讀]教材101頁(yè),學(xué)習(xí)氧化還原反應(yīng)方程式的配平,分析原理,歸納步驟。
[歸納][板書]硝酸具有強(qiáng)氧化性。(注:教師在學(xué)生歸納下面三條性質(zhì)之后進(jìn)行板書)
(1)能與大多數(shù)金屬反應(yīng),但一般不生成氫氣。
金屬與濃硝酸反應(yīng)一般生成NO2,與稀HNO3反應(yīng)一般生成NO。
(2)常溫下濃硝酸使鐵、鋁鈍化。
(3)濃硝酸能與某些非金屬反應(yīng)。
[拓展視野]王水:濃HNO3和濃HCl(體積比1:3)混合物,能使一些不溶于硝酸的金屬如Au、Pt等溶解。
玻爾是丹麥著名的物理學(xué)家,曾獲得諾貝爾獎(jiǎng)。第二次世界大戰(zhàn)中,玻爾被迫離開將要被德國(guó)占領(lǐng)的祖國(guó)。為了表示他一定要返回祖國(guó)的決心,他決定將諾貝爾金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)氯芙庠谕跛?,裝于玻璃瓶中,然后將它放在柜面上。后來(lái),納粹分子竄進(jìn)玻爾的住宅,那瓶溶有獎(jiǎng)?wù)碌娜芤壕驮谘燮さ紫拢麄儏s一無(wú)所知。這是一個(gè)多么聰明的辦法??!戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后,玻爾又從溶液中還原提取出金,并重新鑄成獎(jiǎng)?wù)?。新鑄成的獎(jiǎng)?wù)嘛@得更加燦爛奪目,因?yàn)樗壑枌?duì)祖國(guó)無(wú)限的熱愛(ài)和無(wú)窮的智慧。
[發(fā)散思維]在稀硫酸中加入銅粉,銅粉不溶解,再加入KNO3,發(fā)現(xiàn)銅粉溶解,為什么?
3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O
[比較學(xué)習(xí)]硫酸和硝酸的氧化性規(guī)律比較
[過(guò)渡]如果我們需要大量硝酸用于各種生產(chǎn)活動(dòng),那么如何通過(guò)工業(yè)方法來(lái)制取它的呢?
[板書]四、硝酸的工業(yè)制法
[投影]工業(yè)上制備硝酸的過(guò)程如下:
(1)氨在催化劑的作用下與氧氣發(fā)生反應(yīng),生成一氧化氮;
(2)一氧化氮進(jìn)一步被氧氣氧化成二氧化氮;
(3)用水吸收二氧化氮生成硝酸。
試寫出各步反應(yīng)的化學(xué)方程式:
4NH3+5O2=4NO+6H2O
2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO
(注:方程式由學(xué)生根據(jù)反應(yīng)上述文字過(guò)程描述自行寫出)
[作業(yè)]教材第102頁(yè):練習(xí)與實(shí)踐第2、3題。
第二單元《生產(chǎn)生活中的含氮化合物》
第二單元《生產(chǎn)生活中的含氮化合物》
【學(xué)海導(dǎo)航】
一、氮?dú)夂偷趸?br>
1.氮?dú)猓簾o(wú)色無(wú)味、難溶于水的氣體??諝庵?8%(體積分?jǐn)?shù))是氮?dú)狻?br>
氮分子(N2)為雙原子分子,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,決定了氮?dú)庑再|(zhì)的穩(wěn)定性,常溫下氮?dú)夂芊€(wěn)定,很難與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),因此,生產(chǎn)上常用氮?dú)庾鞅Wo(hù)氣。但這種穩(wěn)定是相對(duì)的,在一定條件下(如高溫、放電等),也能跟某些物質(zhì)(如氧氣、氫氣等)發(fā)生反應(yīng)。
N2+O22NO
N2+3H22NH3
2.固氮作用:游離態(tài)氮轉(zhuǎn)變?yōu)榛蠎B(tài)氮的方法。
途徑舉例
自然固氮→閃電時(shí),N2轉(zhuǎn)化為NO
生物固氮→豆科作物根瘤菌將N2轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮
工業(yè)固氮→工業(yè)上用N2和H2合成氨氣
3、氮氧化物(NO和NO2):
NONO2
色、態(tài)(常溫下)無(wú)色氣體紅棕色氣體
氣味沒(méi)有氣味刺激性氣味
毒性有毒有毒
重要反應(yīng)2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO
氮氧化物對(duì)環(huán)境的污染、危害及防治措施①硝酸型酸雨的產(chǎn)生及危害
②造成光化學(xué)煙霧的主要因素③破壞臭氧層
措施:使用潔凈能源,減少氮氧化物的排放;為汽車安裝尾氣轉(zhuǎn)化裝置;處理工廠廢氣
氮的氧化物是大氣污染氣體,常用堿液
(NaOH溶液)吸收。
二、氮肥的生產(chǎn)和使用
1、氨的合成:N2+3H22NH3
2、氨氣的物理性質(zhì):
氨氣是無(wú)色、有刺激性氣味的氣體,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,密度是0.771g.L-1,比空氣小。氨易液化,液氨氣化時(shí)要吸收大量的熱,使周圍溫度急劇下降,所以液氨可作致冷劑。
氨極易溶于水,常溫常壓下,1體積水中大約可溶解700體積的氨氣。氨的水溶液稱氨水。計(jì)算氨水的濃度時(shí),溶質(zhì)應(yīng)為NH3。
3、氨的化學(xué)性質(zhì):
(1)氨溶于水時(shí),大部分氨分子和水分子形成一水合氨分子(NH3H2O)。一水合氨分子(NH3H2O)不穩(wěn)定,受熱時(shí)分解為氨氣和水。
NH3+H2ONH3H2O
NH3H2ONH4++OH-
氨水顯弱堿性。
比較液氨與氨水:
名稱液氨氨水
形成氨降溫加壓
液化氨溶于水
物質(zhì)分類純凈物混合物
成分NH3NH3、NH3H2O、H2O、NH4+、OH-、H+
(2)氨具有弱堿性,可以與酸(硫酸、硝酸、鹽酸等)反應(yīng),生成銨鹽。
NH3+H+=NH4+
(3)與氧氣反應(yīng)(具有還原性)
氨氣在催化劑(如鉑等)、加熱的條件下,生成一氧化氮和水,并放出熱量。此反應(yīng)是放熱反應(yīng),是工業(yè)制硝酸的基礎(chǔ)。
4NH3+5O24NO+6H2O
4、銨鹽:由銨離子和酸根離子構(gòu)成的鹽。
如:硫酸銨【(NH4)2SO4,俗稱硫銨,又稱肥田粉】,氯化銨【NH4Cl,俗稱氯銨】,硝酸銨【NH4NO3,俗稱硝銨】,碳酸氫銨【NH4HCO3,俗稱碳銨】,它們都是白色、易溶于水的晶體。銨鹽屬于銨態(tài)氮肥。常用氮肥有硝態(tài)氮肥和尿素【CO(NH2)2】
①銨鹽受熱易分解:
NH4ClNH3+HCl
NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑
②銨鹽能與堿反應(yīng)放出氨氣:
NH4Cl+NaOHNaCl+NH3↑+H2O
▲銨態(tài)氮肥,要避免與堿性肥料混合施用。
5、實(shí)驗(yàn)反思:①噴泉實(shí)驗(yàn)的實(shí)質(zhì)是什么?氨氣為什么可做噴泉實(shí)驗(yàn)?是否只有氨氣才能做該實(shí)驗(yàn)?
②用氯化銨和氫氧化鈣固體混合共熱制氨氣,應(yīng)使用什么實(shí)驗(yàn)裝置?注意哪些問(wèn)題?
三、硝酸:
1、硝酸的工業(yè)制法:氨催化氧化法
原理:4NH3+5O24NO+6H2O
2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO
總反應(yīng)式:NH3+2O2=HNO3+H2O
2、硝酸的物理性質(zhì):
純硝酸為無(wú)色有刺激性氣味的液體,沸點(diǎn)較低(83℃),易揮發(fā),在空氣中遇水蒸氣形成硝酸的小液滴而呈白霧狀。98%以上的濃硝酸稱為“發(fā)煙硝酸”,69%的硝酸溶液稱為濃HNO3。濃HNO3由于HNO3分解產(chǎn)生的NO2溶于硝酸中而一般呈黃色。
3、硝酸的化學(xué)性質(zhì):
(1)不穩(wěn)定性:4HNO34NO2+2H2O+O2
硝酸越濃越易分解,因此濃HNO3應(yīng)存放在棕色試劑瓶中。
(2)強(qiáng)酸性:具有酸的通性。
(3)強(qiáng)氧化性:HNO3中的+5價(jià)N元素處于最高價(jià)態(tài),具有很強(qiáng)的氧化性。
如:Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O
C+4HNO3(濃)=CO2+4NO2+2H2O
鈍化作用:常溫下,濃HNO3使Fe、Al鈍化。
4、氮及其化合物的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化關(guān)系:
NH4NO3NH3HNO3
N2NONO2
5、自然界中氮的循環(huán):
雷電細(xì)菌分解
遺體
固氮
作用遺體
【例題解析】
【例題1】(12分)下圖中,A是一種無(wú)色液體,G是極易溶于水的堿性氣體,Y是胃酸的主要成分,K是不溶于稀硝酸的白色沉淀,反應(yīng)⑤是工業(yè)制X的主要反應(yīng)之一。
請(qǐng)按要求填空:
(1)寫出下列物質(zhì)的化學(xué)式:A:,E:F:,Y:。
(2)反應(yīng)⑤的化學(xué)方程式為:。
(3)1molB通過(guò)反應(yīng)②得到1molF,B中F的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72%,則B的化學(xué)式為:。
分析:解題要尋找突破口,如“G是極易溶于水的堿性氣體”,中學(xué)階段只能是NH3,“Y是胃酸的主要成分”,推知Y是HCl;反應(yīng)⑤是以氨為原料制取X,聯(lián)想工業(yè)制硝酸的原理,可推出C是O2,J是NO,A是H2O,再推知D是H2,E是N2,X是HNO3,I是AgNO3,K是AgCl,H是NO2。反應(yīng)⑤是:4NH3+5O24NO+6H2O,反應(yīng)⑥是:3NO2+H2O=2HNO3+NO。(3)中1molB通過(guò)反應(yīng)②得到Ag和N2,從已知條件出發(fā),B中F的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72%,從而推知F的化學(xué)式為AgN3。
【答案】(12分)(1)H2ON2AgHCl(2)4NH3+5O24NO+6H2O(3)AgN3,
【例題2】汽車尾氣(含有烴類、CO、SO2與NO等物質(zhì))是城市空氣的污染源。治理的方法之一是在汽車的排氣管上裝一個(gè)“催化轉(zhuǎn)換器”(用鉑、鈀合金作催化劑)。它的特點(diǎn)是使CO與NO反應(yīng),生成可參與大氣生態(tài)環(huán)境循環(huán)的無(wú)毒氣體,并促使烴類充分燃燒及SO2的轉(zhuǎn)化。
(1)寫出一氧化碳與一氧化氮反應(yīng)的化學(xué)方程式
(2)“催化轉(zhuǎn)換器”的缺點(diǎn)是在一定程度上提高空氣的酸度,其原因是
(3)控制城市空氣污染源的方法可以有(多選扣分)
a開發(fā)氫能源b使用電動(dòng)車
c植樹造林d戴上呼吸面具
分析:解此題,一方面應(yīng)從反應(yīng)物自身的性質(zhì)入手,汽車尾氣中,CO具有較強(qiáng)的還原性,NO具有較強(qiáng)的氧化性,一定條件下,可能發(fā)生氧化還原反應(yīng);另一方面,應(yīng)緊扣題意,尋找突破口,由“生成可參與大氣生態(tài)循環(huán)的無(wú)毒氣體”,推出生成產(chǎn)物為CO2和N2。
【答案】(1)2CO+2NO2CO2+N2,
(2)SO2轉(zhuǎn)化成SO3,產(chǎn)生硫酸酸霧。
(3)a、b。
【例題3】在下圖裝置中,燒瓶中充滿干燥氣體a,將滴管中的液體b擠入燒瓶?jī)?nèi),輕輕振蕩燒瓶,然后打開彈簧夾f,燒杯中的液體b呈噴泉狀噴出,最終幾乎充滿燒瓶.則a和b分別是()
分析:此題考查形成噴泉的實(shí)驗(yàn),從而了解形成噴泉的實(shí)質(zhì),是要形成內(nèi)外氣壓差。
【答案】(BD)
【例題4】在100mlNaOH溶液中加入NH4NO3和(NH4)2SO4的固體混合物,加熱充分反應(yīng)。右圖表示加入的混合物質(zhì)量和產(chǎn)生的氣體體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的關(guān)系,試計(jì)算:
(1)NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度
(2)當(dāng)NaOH溶液的體積為140mL,固體混合物質(zhì)量是51.6g時(shí),充分反應(yīng)后,生成氣體的體積為多少升?
(3)當(dāng)NaOH溶液體積為180mL時(shí),固體混和物的質(zhì)量為51.6g時(shí),充分反應(yīng)后,生成氣體的體積為多少升?
解析:(1)由圖可見(jiàn):34.4g混合物和100mLNaOH溶液恰好完全反應(yīng)。
n(NaOH)=n(NH3)==0.5mol
c(NaOH)===5.00mol/L
(2)V(NaOH)=140mL完全反應(yīng)所需固體質(zhì)量
==48.16g51.6g,
因固體過(guò)量,所以
V(g)=22.4Lmol-1×5molL-1×0.14L=15.68L
(3)V(NaOH)=180mL完全反應(yīng)所需固體質(zhì)量
==61.92g51.6g,故NaOH過(guò)量,固體51.6g完全反應(yīng),=
V(g)=16.8L
【答案】:(1)5.00mol/L(2)15.68L(3)16.8L。
【習(xí)題精練】
一、選擇題:(每小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確)
1、據(jù)稱2004年冬季將是自1869年人類有氣象觀測(cè)記錄以來(lái)的四大暖冬之最。江蘇氣溫預(yù)計(jì)較常年偏高4~6℃。這與下列各組中的兩種氣體在大氣中的含量都有關(guān)系的是:()
A.SO2、CO2B.NO2、CO
C.CO2、CH4D.NO、O3
2、美國(guó)三位醫(yī)學(xué)教授因發(fā)現(xiàn)X物質(zhì)在人體血管系統(tǒng)內(nèi)具有傳送信號(hào)的功能而榮獲1998年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。因此X物質(zhì)被譽(yù)為“生物信使分子”。已知X是一種奇電子數(shù)分子,也是一種污染大氣的無(wú)色氣體,且能使血紅蛋白失去攜氧能力。則X是:()
A.COB.HFC.CO2D.NO
3、起固氮作用的化學(xué)反應(yīng)的是:()
A.工業(yè)上用氮?dú)夂蜌錃夂铣砂睔?br>
B.一氧化氮與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮
C.氨氣經(jīng)催化氧化生成一氧化氮
D.由氨氣制碳酸氫氨和硫酸氨
4、在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,①HCl②NH3③SO2④NO2分別充滿容積相同的燒瓶做噴泉實(shí)驗(yàn),都獲成功,則生成溶液物質(zhì)的量濃度相同的是:()
A.①②③B.①②③④
C.①②④D.①②
5、在NO2與水的反應(yīng)中,水:()
A.是還原劑
B.是氧化劑
C.既是氧化劑又是還原劑
D.既不是氧化劑又不是還原劑
6、密度為0.91gcm-3的氨水,質(zhì)量百分比濃度為25%(即質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25),該氨水用等體積的水稀釋后,溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為()
A.等于12.5%B.大于12.5%
C.小于12.5%D.無(wú)法確定
7、在NH3、HNO3、H2SO4的工業(yè)生產(chǎn)中,具有的共同點(diǎn)是:()
A.使用吸收塔設(shè)備
B.使用尾氣吸收裝置
C.使用H2作原料
D.使用催化劑
8、工業(yè)廢氣中氮氧化合物是造成污染的主要來(lái)源。為治污,工業(yè)上通常通入NH3與之發(fā)生下列反應(yīng):NOX+NH3→N2+H2O?,F(xiàn)有NO、NO2的混合氣3L,可用同溫同壓下的3.5LNH3恰好使其完全轉(zhuǎn)化為N2,則原混合氣體中NO和NO2的物質(zhì)的量之比:()
A.1:3B.2:1
C.1:1D.1:4
9、限用一種試劑,經(jīng)過(guò)一次性實(shí)驗(yàn)就能鑒別下列四種溶液:Na2CO3、(NH4)2SO4、NH4Cl、KNO3,應(yīng)選用:()
A.AgNO3溶液 B.NaOH溶液
C.Ba(OH)2溶液D.鹽酸
10、InorganicSyntheses一書中,有一如右圖所示的裝置,用以制備某種干燥的純凈氣體。該裝置中所裝的藥品正確的是:()
A.A中裝濃硫酸,B中裝濃鹽酸
B.A中裝濃鹽酸,B中裝濃硫酸
C.A中裝氫氧化鈉濃溶液,B中裝濃氨水
D.A中裝濃氨水,B中裝氫氧化鈉濃溶液
11、對(duì)下列事實(shí)的解釋正確的是:()
A.濃硝酸在光照下變黃,證明硝酸不穩(wěn)定,且產(chǎn)物有紅棕色氣體可溶于濃硝酸
B.向某溶液中加入氯化鋇溶液和稀硝酸,生成白色沉淀,則原溶液一定含有SO42-
C.常溫下,將銅放入濃硫酸中無(wú)明顯變化,說(shuō)明銅在冷的濃硫酸中鈍化
D.氯氣使?jié)駶?rùn)的碘化鉀淀粉試紙變藍(lán),說(shuō)明氯氣可與淀粉反應(yīng)
12、在某100mL混合液中,HNO3和H2SO4的物質(zhì)的量濃度分別是0.4molL-1和0.1molL-1。向該混合液中加入1.92g銅粉,加熱,待充分反應(yīng)后,所得溶液中的Cu2+的物質(zhì)的量濃度(molL-1)是:()
A.0.15B.0.225C.0.35D.0.45
二、填空題:
13.制取氨氣并完成噴泉實(shí)驗(yàn)(圖中夾持裝置已略去)。
⑴寫出實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的化學(xué)方程式:
.
⑵收集氨氣用法,要得到干燥的氨氣可選用作干燥劑。
⑶用圖1裝置進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn),上部燒瓶已裝滿干燥氨氣,引發(fā)水上噴的操作是該實(shí)驗(yàn)的原理是.
⑷如果只提供如圖2的裝置,請(qǐng)說(shuō)明引發(fā)噴泉的方法。
.
14.A、B、C、D均為中學(xué)所學(xué)的常見(jiàn)物質(zhì)且均含有同一種元素,它們之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示(反應(yīng)條件及其他物質(zhì)已經(jīng)略去):
。
(1)若A、D的水溶液均能使?jié)駶?rùn)的藍(lán)色石蕊試紙變紅,且D為強(qiáng)酸,則A、D分別為(填寫化學(xué)式)A:,D:。
寫出A→B轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式:。
(2)若A的水溶液能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán),D的稀溶液能使藍(lán)色的濕潤(rùn)石蕊試紙變紅。則A為,寫出A→B轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式:
15.NO分子因污染空氣而臭名昭著。近年來(lái),發(fā)現(xiàn)少量的NO在生物體內(nèi)許多組織中存在,它有擴(kuò)張血管、免疫、增強(qiáng)記憶的功能,而成為當(dāng)前生命科學(xué)的研究熱點(diǎn),NO亦被稱為“明星分子”。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。
(1)NO對(duì)環(huán)境的危害在于(填以下項(xiàng)目的編號(hào))
A.破壞臭氧層
B.高溫下能使一些金屬被氧化
C.造成酸雨
D.與人體血紅蛋白結(jié)合
(2)在含Cu+離子的酶活化中心中,亞硝酸根離子(NO2-)可轉(zhuǎn)化為NO,寫出Cu+和亞硝酸根離子在酸性水溶液中反應(yīng)的離子方程式:。
(3)在常溫下,把NO氣體壓縮到100個(gè)大氣壓,在一個(gè)體積固定的容器里加熱到50℃,發(fā)現(xiàn)氣體的壓力迅速下降,壓力降至略小于原壓力2/3就不再改變,已知其中一種產(chǎn)物為N2O,寫出上述變化的化學(xué)方程式:。
16.人類也可主動(dòng)地參與氮循環(huán),合成氨工業(yè)就是參與上圖過(guò)程①的手段之一,氮肥的生產(chǎn)和使用促進(jìn)了植物體內(nèi)蛋白質(zhì)和核酸的合成,使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)取得了飛速發(fā)展,以天然氣為原料合成氨是新的生產(chǎn)氮肥的方法,它具有污染小、成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)。其過(guò)程大體如下:
(1)請(qǐng)寫出用天然氣制備氫氣的化學(xué)方程式:
(2)寫出合成尿素[CO(NH2)2]反應(yīng)的化學(xué)方程式:
(3)某工廠以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的含CH489.6%的天然氣100m3為原料經(jīng)過(guò)上述過(guò)程,只生產(chǎn)NH4NO3,不生產(chǎn)尿素,若生產(chǎn)中氮元素?zé)o損失,求最多可制得NH4NO3化肥的質(zhì)量。
17.下圖是銅與稀硝酸反應(yīng)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置圖,請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)銅與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式______
。
(2)I實(shí)驗(yàn)裝置中能否證明銅與稀硝酸反應(yīng)生成的是NO氣體______________(填“能”或“不能”),簡(jiǎn)述理由____________
。
(3)若用Ⅱ?qū)嶒?yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以證明銅與稀硝酸反應(yīng)生成的氣體是NO,則:檢查氣密性的操作是__________________________________
_________________________。
在燒杯中加入一定體積的稀硝酸,打開止水夾,用注射器慢慢抽取干燥管內(nèi)的空氣,稀硝酸沿著干燥管慢慢上升,直到充滿整個(gè)干燥管,停止抽拉注射器,關(guān)閉止水夾,觀察干燥管內(nèi)的現(xiàn)象__________________________________
_______________________________________。反應(yīng)停止后,打開止水夾,用注射器抽取干燥管內(nèi)的氣體(事先已將注射器內(nèi)原有的空氣推出),關(guān)閉止水夾后取下注射器,并抽取一定量的空氣,觀察到的現(xiàn)象是_______________
__。
(4)上述實(shí)驗(yàn)完成后,將注射器內(nèi)的氣體通入到NaOH溶液中,其目的是__________________
_______________。
18.某化肥廠用NH3為原料制取硝酸,再進(jìn)一步制取NH4NO3。已知:由NH3制取HNO3時(shí)的產(chǎn)率為88%;由NH3與HNO3反應(yīng)生成NH4NO3的產(chǎn)率為98%。若用100tNH3制取硝酸銨,則用于制硝酸的氨的質(zhì)量為多少噸?可制得硝酸銨多少噸?
【答案】
一、選擇題:(每小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確)
1、C2、D3、A4、B5、D6、C
7、D8、A9、C10、B11、A12、B
二、填空題:
13.⑴2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O
⑵向下排空氣,堿石灰
⑶打開止水夾,擠出膠頭滴管中的水;氨氣極易溶于水,致使燒瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)迅速減小。
⑷打開止水夾,用手或熱毛巾將燒瓶捂熱,氨氣受熱膨脹,趕出玻璃導(dǎo)管內(nèi)的空氣,使得氨氣與水接觸,即可發(fā)生噴泉現(xiàn)象。
14、(1)A:H2SD:H2SO4
2H2S+3O2==2SO2+2H2O;
(2)A:NH34NH3+5O2==4NO+6H2O
15.(1)C、D。
(2)Cu++NO2-+2H+=Cu2++NO↑+H2O
(3)3NO=N2O+NO2
16.(1)CH4+2H2OCO2+4H2
(2)2NH3+CO2=CO(NH2)2+H2O
(3)426.5Kg
17.(1)3Cu+2NO3–+8H+3Cu2++2NO↑+4H2O
(2)不能,因?yàn)閳A底燒瓶中有空氣,空氣中的氧氣會(huì)與NO反應(yīng)生成NO2,出現(xiàn)紅棕色。
(3)關(guān)閉止水夾,將干燥管放入帶有水的燒杯中,若干燥管內(nèi)的液面比燒杯中的液面低,且過(guò)一段時(shí)間后干燥管內(nèi)的液面位置保持不變,則表明該裝置的氣密性良好。銅片溶解,且表面有無(wú)色氣泡產(chǎn)生,溶液變成藍(lán)色,液面下降。有紅棕色氣體產(chǎn)生。
(4)防止污染環(huán)境。
18、52.7t,218t
生產(chǎn)生活中的含氮化合物氮肥的生產(chǎn)和使用
第二單元
第2課時(shí)氮肥的生產(chǎn)和使用
一、學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.掌握氨及銨鹽的性質(zhì)和用途,了解液氨和氨水的區(qū)別;
2.知道氮肥的性能和使用氮肥的注意事項(xiàng),認(rèn)識(shí)到科學(xué)使用化肥的意義;
3.學(xué)習(xí)觀察法、探究法、類比法等科學(xué)方法;
4.知道氮肥的應(yīng)用對(duì)社會(huì)生產(chǎn)的作用和對(duì)自然環(huán)境的影響;在實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中,享受發(fā)現(xiàn)的快樂(lè)。
二、教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn):氨氣和銨鹽的性質(zhì);
教學(xué)難點(diǎn):“噴泉”實(shí)驗(yàn)的原理,氨水的弱堿性。
三、設(shè)計(jì)思路
氮肥是植物生長(zhǎng)的重要基礎(chǔ),是解決人類吃飯問(wèn)題的重要因素之一。通過(guò)對(duì)“雷雨發(fā)莊稼”(自然固氮)知識(shí)的復(fù)習(xí)和生物固氮方式缺點(diǎn)的討論,從而將本節(jié)內(nèi)容的重點(diǎn)引入人工固氮(合成氮)過(guò)程的教學(xué)中來(lái)。氮肥生產(chǎn)的基礎(chǔ)是氨的合成,即可引入本節(jié)課教學(xué)重點(diǎn)——氨氣性質(zhì)的教學(xué)。其中,氨氣與水和酸的反應(yīng)是教學(xué)的重點(diǎn)。再通過(guò)氨的揮發(fā)性、刺激性氣味等性質(zhì),引導(dǎo)學(xué)生討論氨水作為化肥的缺點(diǎn),在此基礎(chǔ)上引入固態(tài)銨鹽和氮肥知識(shí)的教學(xué)。在學(xué)習(xí)銨鹽知識(shí)的基礎(chǔ)上,師生共同討論科學(xué)使用化肥的方法和意義。
四、教學(xué)過(guò)程
[復(fù)習(xí)引入]回憶“雷雨發(fā)莊稼”的有關(guān)化學(xué)方程式。
[圖片]人類已知的三類基本固氮方式。
[討論]三種固氮方式的優(yōu)缺點(diǎn)。強(qiáng)調(diào)人工固氮的重要意義,引出本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)。
[化學(xué)史話]氮是農(nóng)作物生長(zhǎng)的必須元素,大氣中游離的氮不能被植物直接吸收,通過(guò)生物固氮和自然固氮獲得的氮元素遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足植物生長(zhǎng)的需要。為了提高農(nóng)作物的產(chǎn)量,科學(xué)家們苦苦探索了幾百年。20世紀(jì)初,德國(guó)化學(xué)家哈伯首次用氫氣和氮?dú)夂铣闪税?,奠定了大?guī)模工業(yè)合成化肥的基礎(chǔ)。從此,人類能為植物的生長(zhǎng)提供足夠的氮肥,緩解了地球上有限的耕地資源與龐大的糧食需求之間的矛盾,他也因此獲得了1918年化學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)。
[知識(shí)鏈接]1.合成氨反應(yīng)條件苛刻的原因;
2.哈伯的功與過(guò)。
[板書]一、工業(yè)合成氨
N2+3H22NH3
[過(guò)渡]氨的成功合成在一定程度上解決了人類的吃飯問(wèn)題。要讓這種重要的氣體氮化合物更好地人類服務(wù),我們必須研究它的性質(zhì)。
[板書]二、氨氣
1.氨的物理性質(zhì)
[展示]展示一瓶NH3,觀察其顏色、狀態(tài)、并聞其氣味(注意聞氣味的方法)。
[小結(jié)]氨是無(wú)色、有刺激性氣味的氣體,密度比空氣小,易液化,氨液化的同時(shí)放出大量的熱;液態(tài)氨汽化時(shí)要吸收周圍的熱量,使周圍的空氣迅速變冷(常用作致冷劑)。極易溶于水(體積比1:700)。
[實(shí)驗(yàn)探究1]噴泉實(shí)驗(yàn)。
[觀察與思考]觀察實(shí)驗(yàn)、描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象你能得出什么結(jié)論?
現(xiàn)象:將膠頭滴管中的水?dāng)D入燒瓶,打開止水夾,燒杯中的水沿著導(dǎo)管噴入燒瓶,變成紅色噴泉。
結(jié)論:氨氣極易溶于水,氨氣的水溶液顯堿性。
[討論]上述產(chǎn)生噴泉的原理是什么?
[小結(jié)]膠頭滴管中的水?dāng)D入燒瓶,大量氨氣溶于水使燒杯中氣壓急劇降低,水被吸入燒瓶形成噴泉。
[實(shí)驗(yàn)探究2]氨水的不穩(wěn)定性
現(xiàn)象:
濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙變成藍(lán)色。
結(jié)論:
氨水易揮發(fā),氨氣的水溶液具有堿性。
[板書]2.氨的化學(xué)性質(zhì)
[小結(jié)](1)氨氣與水的反應(yīng)
NH3+H2ONH3H2ONH4++OH-
[討論]氨水中存在哪些微粒?并與液氨進(jìn)行比較。
液氨氨水
物質(zhì)種類
粒子種類
[實(shí)驗(yàn)探究3]NH3與HCl的反應(yīng)
現(xiàn)象:
燒杯中出現(xiàn)白煙。
解釋:
濃氨水、濃鹽酸具有揮發(fā)性,NH3與HCl結(jié)合,有固體NH4Cl生成。
(2)氨氣與酸的反應(yīng)
NH3+HCl=NH4Cl(白煙)
[思考]將實(shí)驗(yàn)3中濃鹽酸換成濃硝酸或濃硫酸現(xiàn)象是否相同?為什么?
NH3+HNO3=NH4NO3(白煙)
2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4
[過(guò)渡提問(wèn)]其實(shí),氨水也可以作為化肥,但現(xiàn)在人們很少用它,大家知道其中的原因嗎?
[回答]氨水中的NH3H2O不穩(wěn)定,容易分解生成氨氣,而揮發(fā)掉促進(jìn)植物生長(zhǎng)的有效成分,降低了肥效。同時(shí),會(huì)發(fā)出來(lái)的氨氣具有刺激性氣味,給使用帶來(lái)很大的不方便。
[追問(wèn)]從前面的探究活動(dòng)中,我們來(lái)思考一下,有沒(méi)有什么方法可以解決這個(gè)問(wèn)題?
[回答]可以將氨氣與酸反應(yīng)轉(zhuǎn)化成固態(tài)銨鹽加以使用。
[過(guò)渡]回答得很好!銨鹽就是目前我們使用最多的固態(tài)氮肥的主要成分,對(duì)銨鹽的性質(zhì)的了解,是科學(xué)使用化肥的基礎(chǔ)。
[板書]三、銨鹽的性質(zhì)
1.受熱分解
[實(shí)驗(yàn)探究4]①進(jìn)行實(shí)驗(yàn),②描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,③寫出化學(xué)方程式。
現(xiàn)象:加熱,試管中產(chǎn)生白煙,試管口重新生成白色固體。
NH4Cl=NH3↑+HCl↑
NH3+HCl=NH4Cl
NH4HCO3=NH3↑+H2O+CO2↑
[拓展視野]由上述反應(yīng)式可以看出,NH4Cl、NH4HCO3受熱都能分解,都有NH3產(chǎn)生,但不是所有的銨鹽受熱分解都能產(chǎn)生NH3。
例如NH4NO3的分解:2NH4NO3=2N2↑+O2↑+4H2O
[板書]2.與堿共熱放出氨氣
[實(shí)驗(yàn)探究5]①進(jìn)行實(shí)驗(yàn),②描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,③寫出化學(xué)方程式。
現(xiàn)象:產(chǎn)生有刺激性氣味的氣體,濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)。
2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O+2NH3↑
[思考與交流]根據(jù)上述性質(zhì),分析討論此性質(zhì)有何應(yīng)用?
(1)銨根離子的檢驗(yàn);
(2)氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法;
(3)避免銨態(tài)氮肥與堿性肥料混合施用。
[板書]3.氮肥簡(jiǎn)介
(1)銨態(tài)氮肥:NH4Cl(氯銨)、NH4HCO3(碳銨)、(NH4)2SO4(硫銨)、NH4NO3(硝銨)。
(2)其他氮肥:硝態(tài)氮肥。如:KNO3。
有機(jī)態(tài)氮肥。如:CO(NH2)2。
[問(wèn)題思考]
1.檢驗(yàn)氨氣是否充滿試管的方法是,觀察到的現(xiàn)象是。
2.能否用濃硫酸干燥氨氣?
答案:1.用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙放到管口試紙變藍(lán)
2.不能因?yàn)榘睔饽芘c硫酸反應(yīng)
[作業(yè)]教材第102頁(yè):練習(xí)與實(shí)踐第1(2)、2(3)題