遼寧省凌海市高中化學(xué) 第3章 自然界中的元素 第2節(jié) 氮的循環(huán)（第1課時）學(xué)案魯科版必修1.doc

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第2節(jié)　氮的循環(huán) 第1課時　自然界中氮的循環(huán)、氮氣、氮的氧化物 課堂合作探究 問題導(dǎo)學(xué) 一、NO、NO2的性質(zhì)實驗 活動與探究1 實驗操作 實驗現(xiàn)象 化學(xué)方程式 思考與交流 1．在持續(xù)通入氧氣的情況下能否使上述試管內(nèi)液面不斷上升，直至試管完全被液體充滿？若能，需要通入多少體積的氧氣？ 2．若試管內(nèi)開始時充滿NO氣體，要使NO盡可能被水吸收，需要通入多少體積的O2? 1．NO2和O2同時通入水中時，其反應(yīng)是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,2NO＋O2===2NO2，總反應(yīng)為4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。 V(NO2)∶V(O2) 2．NO和O2同時通入水中時，其反應(yīng)是2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，總反應(yīng)為4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。 V(NO)∶V(O2) 3．4NO2＋O2和4NO＋3O2從組成上看均相當(dāng)于2個N2O5，即總反應(yīng)式都與N2O5＋H2O===2HNO3等效。這不僅是記憶上述1、2兩式的方法，也為上述問題的解決提供了新的思路，即利用混合氣體中的N、O原子個數(shù)比進行分析判斷：N(N)∶N(O) 二、氮的氧化物溶于水的計算 活動與探究2 如圖所示，將盛滿等體積的NO和NO2混合氣體的試管倒置在水槽中，請回答： (1)試管內(nèi)的現(xiàn)象如何？ (2)液面上升的高度占試管容積的多少？ 遷移與應(yīng)用 將12 mL NO2和O2的混合氣體通入足量的水中，充分反應(yīng)后剩余氣體2 mL(氣體均在相同狀態(tài)下測定)求原氣體中各氣體的體積是多少？ 1．氮氧化物溶于水的計算有以下三種類型： (1)NO和NO2的混合氣體溶于水時，其反應(yīng)是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO?？衫脷怏w體積變化的差值進行計算。V剩＝V(NO)原＋V(NO2)。 (2)NO2和O2同時通入水中時，根據(jù)4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3進行計算。 (3)NO和O2同時通入水中時，根據(jù)4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3進行計算。 2．氮氧化物溶于水的產(chǎn)物分析： 氮的氧化物與O2混合通入水中，剩余氣體只可能是NO或O2，不可能是NO2，因為過量的NO2會與水反應(yīng)生成NO；所得溶液的溶質(zhì)為HNO3。 當(dāng)堂檢測 1．發(fā)射衛(wèi)星的運載火箭，其推進劑引燃后發(fā)生劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生大量高溫氣體從火箭尾部噴出。引燃后產(chǎn)生的高溫氣體主要是CO2、H2O、N2、NO，這些氣體均為無色，但在衛(wèi)星發(fā)射現(xiàn)場看到火箭噴出大量紅煙，產(chǎn)生紅煙的原因是(　　) A．高溫下氮氣遇空氣生成NO2 B．CO2與NO反應(yīng)生成CO和NO2 C．NO與空氣生成NO2 D．NO和H2O反應(yīng)生成H2和NO2 2．如下圖所示，試管中盛裝的是紅棕色氣體(可能是混合物)，當(dāng)?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r，試管內(nèi)水面上升，但不能充滿試管，當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升，經(jīng)過多次重復(fù)后，試管內(nèi)完全被水充滿，原來試管中盛裝的氣體不可能是(　　) A．N2與NO2的混合氣體 B．O2與NO2的混合氣體 C．NO與NO2的混合氣體 D．NO2一種氣體 3．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，在一不規(guī)則的玻璃容器內(nèi)充滿NO2氣體后，將其倒置于水槽中，假設(shè)容器中的物質(zhì)不擴散至容器外，則充分反應(yīng)后容器中所得溶液的物質(zhì)的量濃度近似為(　　) A．1.0 molL－1 B．0.045 molL－1 C．0.020 molL－1 D．0.12 molL－1 4．氮氧化物進入大氣后，不僅會形成硝酸型酸雨，還可能形成光化學(xué)煙霧，因此必須對含有氮氧化物的廢氣進行處理。 (1)用氫氧化鈉溶液可以吸收廢氣中的氮氧化物，反應(yīng)的化學(xué)方程式如下： 2NO2＋2NO＋4NaOH===4NaNO2＋2H2O① 2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O② 在反應(yīng)①中，氧化劑是________，還原劑是________。 在反應(yīng)②中，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為________。 (2)汽車尾氣中含有CO和NO，消除這兩種物質(zhì)對大氣污染的方法是安裝催化轉(zhuǎn)化器，使它們發(fā)生反應(yīng)生成對大氣無污染的物質(zhì)。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________。 (3)在一定條件下氨氣亦可用來將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無污染的物質(zhì)。寫出氨氣和二氧化氮在一定條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________。 答案: 課堂合作探究 【問題導(dǎo)學(xué)】 活動與探究1：試管中的紅棕色氣體逐漸變成無色氣體，同時水會進入試管，最后水充滿整個試管的2/3體積左右　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　無色氣體先變?yōu)榧t棕色氣體，后又變?yōu)闊o色氣體，試管內(nèi)液面繼續(xù)上升　2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 思考與交流：1.解析：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO① 2NO＋O2===2NO2② ①2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 故NO2與O2以4∶1的體積比混合，與足量的水反應(yīng)就可以完全轉(zhuǎn)變成硝酸。 答案：能，NO2與O2以4∶1的體積比混合，與足量的水反應(yīng)就可以完全轉(zhuǎn)變成硝酸。 2．解析：2NO＋O2===2NO2① 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO② ①3＋②2得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 故NO與O2以4∶3的體積比混合，與足量的水反應(yīng)就可以完全轉(zhuǎn)變成硝酸。 答案：NO與O2以4∶3的體積比混合，與足量的水反應(yīng)就可以完全轉(zhuǎn)變成硝酸。 活動與探究2： 解析：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　ΔV 3 2 試管液面上升的高度為＝＝。 答案：(1)試管內(nèi)的紅棕色氣體逐漸變成無色氣體，試管內(nèi)液面上升。 (2) 遷移與應(yīng)用：解析：剩余2 mL氣體可能是O2或NO。 (1)若剩余氣體為O2，根據(jù)化學(xué)方程式4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 可知參加反應(yīng)的NO2的體積為10 mL＝8 mL 參加反應(yīng)的O2的體積為10 mL＝2 mL 原混合氣體中NO2為8 mL，O2為4 mL。 (2)若剩余氣體為NO，根據(jù)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知剩余NO2的體積為6 mL 根據(jù)4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可以計算出參加反應(yīng)的O2的體積為6 mL＝1. 2 mL，NO2的體積為6 mL＝4.8 mL，故原混合氣體中NO2為10.8 mL，O2為1.2 mL。 答案：剩余氣體為O2時，原混合氣體中NO2為8 mL，O2為4 mL；剩余氣體為NO時，原混合氣體中NO2為10.8 mL，O2為1.2 mL。 【當(dāng)堂檢測】 1．C　解析：N2和O2不能直接反應(yīng)生成NO2，A不正確；NO不能和CO2、H2O反應(yīng)，B、D選項不正確；NO在空氣中能被氧氣氧化為NO2，NO2是紅棕色氣體。 2．A　解析：如果氣體是N2與NO2的混合氣體，則水不會充滿整個試管，因為N2不溶于水；如果是NO2(或O2和NO2的混合氣體)，發(fā)生反應(yīng)：4NO2＋2H2O＋O2===4HNO3，水會充滿試管；如果是NO與NO2的混合氣體，通入O2會發(fā)生反應(yīng)4NO2＋2H2O＋O2===4HNO3和4NO＋2H2O＋3O2===4HNO3，而使水充滿試管。 3．B　解析：設(shè)容器的體積為V，則充分反應(yīng)后容器中所得溶液的物質(zhì)的量濃度為：c＝＝ molL－1。 4．答案：(1)NO2　NO　1∶1 (2)2NO＋2CON2＋2CO2 (3)6NO2＋8NH37N2＋12H2O