《氮的循环》示范公开课教学设计【高中化学必修1鲁教版】

4/4《氮的循环》教学设计1-3自然界中的元素——氮的循环（第1课时）教学目标教学目标【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的性质课前准备课前准备多媒体课件等。教学过程教学过程一、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\co1(自然固氮\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(高能固氮,生物固氮)),人工固氮\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(合成氨,仿生固氮))))三、氮的氧化物1．不同价态的氮的氧化物氧化物N2ONON2O3NO2N2O4N2O5对应氮的化合价＋1＋2＋3＋4＋4＋52.NO和NO2物质NONO2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[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\co1(＜4∶1O2过量，剩余气体为O2,＝4∶1恰好完全反应,＞4∶1NO2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\co1(＜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\co1(＜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amL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bmLO2，则管内液面又继续上升，测得试管内最后剩余气体为cmL，且该气体不能支持燃烧，则a、b、c的关系是()A．a＝4b＋3cB．a＝4b＋cC．a∶b＝4∶1D．a∶b＝4∶3[解析]根据反应3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，amLNO2会生成eq\f(a,3)mLNO，通入O2后，最后气体不支持燃烧，故cmL为NO，即与bmLO2反应的NO为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\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\co1(\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12mL，通入足量水中，充分反应后逸出气体2mL(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积是()A．2.2mLB．2.4mLC．3mLD．4mL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