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2019-2020年人教版化學(xué)必修1 第4章第3節(jié) 硫和氮的氧化物 教案（共3課時(shí)） ◆ 教材分析 本單元放在基本實(shí)驗(yàn)和基礎(chǔ)理論、以及第三章金屬及其化合物之后，我認(rèn)為教材這樣的用意有三：通過這些知識(shí)的學(xué)習(xí)，一方面可以形成完整元素及其化合物知識(shí)體系，一方面以元素化合物為載體鞏固離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等基礎(chǔ)知識(shí)，另一方面為元素性質(zhì)的遞變規(guī)律、元素周期表的形成以及化學(xué)反應(yīng)及其能量變化的感性認(rèn)識(shí)積累材料。本單元的化學(xué)學(xué)科知識(shí)體系遵循著:硫——二氧化硫——-氮-——二氧化氮----二氧化硫和二氧化氮對(duì)大氣的污染—學(xué)生可形成對(duì)硫元素和氮元素及其化合物的總體認(rèn)識(shí)，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)了課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本部分教學(xué)內(nèi)容的要求。 ◆ 教學(xué)目標(biāo) 【知識(shí)與能力目標(biāo)】 1、了解SO2的物理性質(zhì)，掌握SO2水溶液酸性，水溶液漂白性等化學(xué)性質(zhì)； 2、了解SO3的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)； 3、進(jìn)一步掌握一氧化氮和二氧化氮的重要性質(zhì)； 4、 熟悉氮在五種不同氧化物中的化合價(jià)； 5、了解酸雨的形成和危害。 【過程與方法目標(biāo)】 1、培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、觀察、分析能力，訓(xùn)練知識(shí)應(yīng)用能力； 2、培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、自學(xué)能力及資料； 3、培養(yǎng)學(xué)生信息處理及科學(xué)抽象能力。 【情感態(tài)度價(jià)值觀目標(biāo)】 1、對(duì)學(xué)生進(jìn)行內(nèi)因與外因辯證統(tǒng)一的教育； 2、通過實(shí)踐活動(dòng)認(rèn)識(shí)保護(hù)環(huán)境的重要性，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)。 ◆ 教學(xué)重難點(diǎn) ◆ 【教學(xué)重點(diǎn)】 1、SO2的化學(xué)性質(zhì)； 2、進(jìn)一步掌握一氧化氮和二氧化氮的重要性質(zhì)。 【教學(xué)難點(diǎn)】 1、SO2的還原性和漂白性； 2、氮的氧化物與水反應(yīng)及其計(jì)算。 ◆ 課前準(zhǔn)備 ◆ NO2溶于水的視頻；二氧化硫漂白性實(shí)驗(yàn)視頻；酸雨危害的相關(guān)資料；NO2溶于水的實(shí)驗(yàn)演示，二氧化硫氣體實(shí)物展示；硫單質(zhì)實(shí)物展示。 ◆ 課時(shí)安排 ◆ 3課時(shí) ◆ 教學(xué)過程 第一課時(shí) 【導(dǎo)入】點(diǎn)擊網(wǎng)頁：zhb.gov.cn/quality/air_s.php3 【學(xué)生活動(dòng)】當(dāng)天空氣日?qǐng)?bào)的污染指數(shù)及首要污染物、空氣質(zhì)量級(jí)別、空氣質(zhì)量狀況。 【實(shí)物展示】粉末狀硫及塊狀硫。 【學(xué)生活動(dòng)】 總結(jié)硫的物理、化學(xué)性質(zhì)：易溶于CS2,微溶于酒精，與鐵生成硫化亞鐵、與銅生成硫化氬銅。 【教師講解】二氧化硫的物理性質(zhì):無色、有刺激性氣味的有毒氣體，密度比空氣大，易溶于水(1∶40)，易液化(－10℃)。 【實(shí)驗(yàn)演示】將一集滿SO2的試管倒置于水槽中，晃動(dòng)、觀察、橡皮塞塞上后，取出水面，用PH試紙測(cè)酸堿性。 【觀察現(xiàn)象】經(jīng)測(cè)量PH<7，說明溶液呈酸性，這是由于SO2溶于水和H2O反應(yīng)生成H2SO3。這同CO2溶于水極為相似，亞硫酸也只能存在于溶液中，很不穩(wěn)定，易分解成SO2和H2O。 【教師總結(jié)】SO2＋H2O H2SO3。 【學(xué)生活動(dòng)】既然SO2是酸性氧化物，它應(yīng)具有酸性氧化物的通性，對(duì)比寫出SO2同NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式。SO2＋2NaO=Na2SO3+H2O； SO2＋NaOH=NaHSO3。 【提問】預(yù)測(cè)將SO2通入澄清石灰水至過量的現(xiàn)象并寫出化學(xué)方程式。 【學(xué)生活動(dòng)】SO2通入澄清使石灰水先渾濁后澄清。SO2+Ca(OH)2==CaSO3↓+H2O；CaSO3+SO2+H2O=Ca(HSO3)2 。 【教師講解】作為酸性氧化物的SO2還可以與堿性氧化物反應(yīng)如SO2+CaO=CaSO3 。 【提問】能用澄清石灰水檢驗(yàn)氣體為CO2還是SO2? 【學(xué)生回答】CO2和SO2均為酸性氧化物，與澄清石灰水反應(yīng)的現(xiàn)象相同，無法鑒別。 【過渡】分析SO2中S的價(jià)態(tài)，推測(cè)它可能具有的性質(zhì)。SO2中S為+4價(jià)，，既可的電子顯氧化性，又可失電子顯有還原性。 【教師講解】SO2具較強(qiáng)的還原性，可被X2、O2、KMnO4、HNO3等許多氧化劑氧化。SO2的還原性應(yīng)表現(xiàn)在它與氧化劑的反應(yīng)上，可通過與O2、KMnO4（H＋）、鹵素單質(zhì)水溶液等氧化劑的反應(yīng)來證明。二氧化硫可以使氯水、溴水、碘水褪色。反應(yīng)的方程式分別為SO2＋Br2＋2H2O=H2SO4＋2HBr；SO2＋I(xiàn)2＋2H2O=H2SO4＋2HI; SO2＋Cl2＋2H2O=H2SO4＋2HCl。 催化劑 △ 二氧化硫可以酸性高錳酸鉀溶液褪色，反應(yīng)的方程式為5SO2＋2KMnO4＋2H2O=K2SO4＋2MnSO4＋2H2SO4。二氧化硫還可以在應(yīng)一定條件下被氧氣氧化，反應(yīng)的方程式為2SO2＋O2 = 2 SO3。 【學(xué)生活動(dòng)】例舉說明SO2的氧化性：SO2＋2H2S=3S↓＋2H2O。2CaSO3+O2=2CaSO4 。 【教師講解】SO2的氧化性較弱，只在少數(shù)反應(yīng)中體現(xiàn)。 【實(shí)驗(yàn)演示】在SO2水溶液中，滴入幾滴品紅溶液，震蕩，觀察顏色變化，加熱試管，再觀察。 【觀察現(xiàn)象】滴入品紅溶液，紅色立刻褪去。加熱后，紅色恢復(fù)。 【教師講解】SO2具有漂白性，但生成的無色物質(zhì)不穩(wěn)定，受熱易分解，使顏色恢復(fù)。值得我們注意的是注意:SO2的漂白具有選擇性，如能漂白品紅，某些指示劑是不能選擇的。 【圖片展示】一些二氧化硫用于漂白的圖片如草帽，書本等。 【提問】能用品紅鑒別CO2和SO2嗎？ 【學(xué)生回答】可以。因?yàn)镾O2具有漂白性性而CO2沒有漂白性。 【學(xué)生活動(dòng)】總結(jié)鑒別CO2和SO2的方法。①1. 用澄清石灰水，CO2和SO2不能用澄清石灰水直接鑒別，現(xiàn)象都是先沉淀后溶解。但是加上氣味的鑒別項(xiàng)可以。例如，無色無味的氣體遇用澄清石灰水先沉淀后溶解可以確定氣體為CO2，無色有刺激性的氣體遇用澄清石灰水先沉淀后溶解可以確定氣體SO2。②利用SO2具有還原性但CO2沒有還原性鑒別CO2和SO2，如能使溴水褪色的是SO2，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色的是SO2。③利用SO2具有漂白性但CO2沒有漂白性鑒別CO2和SO2，如能使品紅褪色的是SO2。 【教師總結(jié)】提醒同學(xué)們注意的是，SO2使溶液褪色的原因不能“張冠李戴”。例如SO2使溴水褪色的是還原性，SO2使酸性高錳酸鉀褪色的是還原性，SO2使品紅褪色的是漂白性。 【教師提問】如何鑒別氣體中既有SO2又有CO2？ 【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】是氣體依次通過盛有品紅溶液、酸性高錳酸鉀溶液，品紅溶液、澄清石灰水的洗氣瓶。第一個(gè)品紅溶液的作用是鑒別是否有SO2，酸性高錳酸鉀溶液的作用是除去氣體中的，SO2第二個(gè)品紅溶液的作用是檢驗(yàn)SO2是否除凈、澄清石灰水的的作用是檢驗(yàn)是否有CO2。若第一個(gè)品紅溶液褪色，第二個(gè)品紅溶液不褪色，澄清石灰水變渾濁則可以正品氣體中既有SO2又有CO2。 【教師講解】比較SO2的漂白性和氯水漂白性的異同。氯水漂白是因Cl2溶于水后產(chǎn)生的HClO有強(qiáng)氧化性，可將有色物質(zhì)氧化成無色物質(zhì)而漂白，實(shí)質(zhì)為氧化還原反應(yīng)，這種漂白效果是永久性的。SO2漂白是因?yàn)樗c有色物質(zhì)反應(yīng)生成一種不穩(wěn)定的無色物質(zhì)，這種無色物質(zhì)見光遇熱易分解，從而使有色物質(zhì)恢復(fù)原色。實(shí)質(zhì)為非氧化還原反應(yīng)，這種漂白結(jié)果是暫時(shí)的。 氯水與二氧化硫漂白性的比較 氯水 二氧化硫 原理 氯水中HClO將有色物質(zhì)氧化成無色物質(zhì) SO2溶于水產(chǎn)生的H2SO3與有色物質(zhì)直接結(jié)合生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì) 實(shí)質(zhì) 氧化還原反應(yīng) 非氧化還原反應(yīng) 效果 永久性 暫時(shí)性 范圍 可漂白大多數(shù)有色物質(zhì)，能使紫色石蕊試液褪色 漂白某些有色物質(zhì)，不能使紫色石蕊試液褪色（石蕊變紅） 【過渡】下面我們學(xué)習(xí)硫的另一種氧化物SO3的性質(zhì)。 【教師講解】SO3的物理性質(zhì)：SO3是無色易揮發(fā)的晶體，熔點(diǎn)為16.8℃，沸點(diǎn)為44.8℃。SO3在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是固體，在常溫常壓下是液體。 【學(xué)生活動(dòng)】根據(jù)SO3的特點(diǎn)預(yù)測(cè)SO3的化學(xué)性質(zhì)。SO3＋H2O＝H2SO4（放出大量熱）；SO3+CaO=CaSO4；SO3+Ca(OH)2=CaSO4+H2O；SO3＋2NaHSO3＝Na2SO4＋2SO2＋H2O（除去SO2中混有的SO3氣體）。 第二課時(shí) 【導(dǎo)入】復(fù)習(xí)二氧化硫的物理化學(xué)性質(zhì)。 【圖片展示】投影：信使分子—NO 三位美國(guó)藥理學(xué)家Robert F. Furchgott，Louis J. Ignarro和Ferid Murad摘取了1998年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。他們發(fā)現(xiàn)“NO是心血管系統(tǒng)的信號(hào)分子”， NO卻在哺乳類動(dòng)物及人類機(jī)體起著廣泛的重要的生物學(xué)作用。 三位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)NO在人體血管內(nèi)具有傳遞信號(hào)的功能。使血管處于持續(xù)的舒張狀態(tài)，血壓降低。NO可抑制VSMC和心肌細(xì)胞增殖，維持其正常的有絲分裂；少量NO有正性心肌收縮力及心輸出量的作用，并抑制白細(xì)胞粘附、浸潤(rùn)而減輕炎癥介導(dǎo)的心肌細(xì)胞壞死，進(jìn)而在心肌缺血再灌注損傷中發(fā)揮細(xì)胞保護(hù)作用。 【教師講解】NO和NO2的物理性質(zhì)。NO是無色無味氣體，有毒，難溶于水，密度略大于空氣，NO用排水法收集，NO是不成鹽氧化物。NO2的物理性質(zhì)：紅綜色氣體，有毒，易溶于水，密度比空氣大，NO2用向上排空氣法收集。 【教師講解】NO與NO2的轉(zhuǎn)化。2NO + O2= 2NO2 【提問】NO暴露在空氣中有何現(xiàn)象？ 【學(xué)生活動(dòng)】NO暴露在空氣立刻變?yōu)榧t棕色的NO2。 【實(shí)驗(yàn)演示】NO2溶于水的實(shí)驗(yàn)。 【觀察現(xiàn)象】現(xiàn)象是：一氧化氮難溶于水；二氧化氮溶于水，氣體體積減少2／3，生成的氣體接觸空氣又變成紅棕色，水溶液滴入石蕊變紅色。 【教師講解】水溶液呈酸性是因?yàn)樯闪讼跛?。NO2溶于水的化學(xué)方程式為3NO2+H2O=2HNO3+NO。 【提問】要求盡可能多的使二氧化氮被水吸收？ 【學(xué)生回答】向試管中通入O2，讓NO與O2的反應(yīng)繼續(xù)溶液水，如此循環(huán)。 【教師講解】通入O2多少能讓水恰好充滿試管沒有任何剩余。計(jì)算的結(jié)論是當(dāng)NO2和O2的比例為4:1時(shí)能讓水恰好充滿試管沒有任何剩余。4NO2+O2+2H2O=4HNO3 。 【教師總結(jié)】若任意比例的NO2和O2混合氣體溶于水會(huì)出現(xiàn)以下三種情況。 >4 NO氣體剩余 V(NO2)/ V(O2) =4 恰好無氣體剩余 <4 O2剩余 【過渡】將NO與O2以多少比例混合讓水恰好充滿試管沒有任何剩余？ 【教師講解】計(jì)算的結(jié)論是當(dāng)NO和O2的比例為4:3時(shí)能讓水恰好充滿試管沒有任何剩余。4NO+3O2+2H2O=4HNO3。 【教師總結(jié)】若任意比例的NO和O2混合氣體溶于水會(huì)出現(xiàn)以下三種情況。 >4/3 NO氣體剩余 V(NO)/ V(O2) =4/3 恰好無氣體剩余 <4/3 O2剩余 【例題】例：50mL裝有NO2和O2的混合氣體的大試管，溶于水后，剩余氣體5mL, 求原混合氣體NO2與O2的比值？ 【學(xué)生回答】若剩余氣體為O2：18:7；若剩余氣體為NO：43:7。 【提問】NO和NO2是HNO3的酸酐(酸性氧化物)嗎？ 【回答】NO和NO2都不是HNO3的酸酐(酸性氧化物)。因?yàn)樗嵝匝趸锱c酸之間的關(guān)系是化合價(jià)一致。HNO3的酸酐應(yīng)該是+5價(jià)的N元素形成的氧化物---N2O5。 【總結(jié)】農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有一句古話:雷雨發(fā)莊稼” 或“一場(chǎng)雷雨一場(chǎng)肥”。用化學(xué)方程式解釋其中的道理。N2+O2 放電2NO；2NO+O2 = 2NO2；3NO2+H2O = 2HNO3+NO。 【練習(xí)】例1、將20mL NO2與NO的混合氣體通入倒立在水槽中盛滿水的玻璃筒（帶刻度）后，筒內(nèi)剩下11mL氣體。求原混合氣體中NO和NO2的體積。 【分析】：NO不溶于水，NO2溶于水并與水反應(yīng)生成HNO3和NO。所以玻璃筒內(nèi)剩下11mL氣體有原混合氣體中NO，也有NO2與水生成的NO。 【練習(xí)】例2. 我國(guó)研制的長(zhǎng)征捆綁式火箭在第一、二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)中用“偏二甲（基）肼”和四氧化二氮作為液體燃料。（1）已知偏二甲（基）肼的相對(duì)分子質(zhì)量為60，其中含碳40%，含氫13.33%，其余為氮； （1）通過計(jì)算寫出偏二甲（基）肼的化學(xué)式： （2）在發(fā)動(dòng)機(jī)中偏二甲（基）肼在四氧化二氮中充分燃燒，寫出該燃燒反應(yīng)的化學(xué)方程式（反應(yīng)中所有的氮元素均轉(zhuǎn)化為N2） 第三課時(shí) 【導(dǎo)入】投影：煤和石油燃燒時(shí)的滾滾濃煙：有關(guān)酸雨危害的記載 【討論】濃煙中主要含哪些有害氣體？汽車尾氣中又含什么有害物質(zhì)？ 【講述】 二氧化硫和二氧化氮為大氣的主要污染物，能直接危害人體健康，引起呼吸道疾病，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使人死亡。煤和石油中含雜質(zhì)硫，在燃燒中將排放酸性氣體 SO2；燃燒產(chǎn)生的高溫尚能促使助燃的空氣發(fā)生部分化學(xué)變化，氧氣與氮?dú)饣?，也排放酸性氣體NOx。它們?cè)诟呖罩袨橛暄_刷，溶解，雨成為了酸雨；這些酸性氣體成為雨水中雜質(zhì)硫酸根、硝酸根和銨離子。 【教師講解】酸雨：pH值小于5.65的雨水叫酸雨。 【投影】酸雨的形成圖片。 【學(xué)生活動(dòng)】根據(jù)圖片寫出形成酸雨的化學(xué)方程式。3NO2+H2O=2HNO3+NO；2SO2+O2=SO3；SO3+H2O=H2SO4。 【投影】酸雨的危害。 SO2是主要的大氣污染物之一，它對(duì)人體的直接危害是引起呼吸道疾病。它還是形成酸雨的罪魁禍?zhǔn)字?，酸雨可謂“空中死神”，已成為全球性的環(huán)境問題。 猖獗的酸雨嚴(yán)重地威脅著地球。據(jù)資料記載，僅在1980年一年內(nèi)，美國(guó)和加拿大就有5萬余人成了酸雨的獵物。比利時(shí)是西歐酸雨污染最為嚴(yán)重的國(guó)家，它的環(huán)境酸化程度已超過正常標(biāo)準(zhǔn)的16倍。在意大利北部，5%的森林死于酸雨。瑞典有15000個(gè)湖泊酸化。挪威有許多馬哈魚生活的河流已被酸雨污染。世界古跡、橋梁受酸雨腐蝕越來越快。號(hào)稱世界最大露天博物館智利復(fù)活島上的石雕人像，正面臨著解體和倒塌的威脅，美國(guó)每年花在修理受損古跡方面的費(fèi)用超過了50億美元。聞名世界，代表我國(guó)古建筑精華的北京漢白玉石雕，近年來也遭到意想不到的損害，故宮太和殿臺(tái)階的欄桿上雕刻著各式各樣的浮雕花紋，50多年前圖案清晰可辨，如今卻大多模糊不清，甚至成光板。我國(guó)江蘇、安徽、湖北、福建、江西、浙江七省的農(nóng)田曾經(jīng)受酸雨影響造成經(jīng)濟(jì)損失一年達(dá)1380多萬元。 【教師講解】酸雨危害：①對(duì)人體健康造成直接危害；②破壞森林、草原和農(nóng)作物；③土壤酸性增強(qiáng)，湖泊酸化，生態(tài)環(huán)境受損；④破壞建筑物。 【教師總結(jié)】酸雨的防護(hù)：①調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，發(fā)展其功能界能源，優(yōu)化能源質(zhì)量，提高能源利用率，減少燃煤產(chǎn)生的二氧化硫和氮氧化物等。②加強(qiáng)環(huán)境管理，強(qiáng)化環(huán)保執(zhí)法，嚴(yán)格控制二氧化硫的排放量。③研究、開發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的二氧化硫治理技術(shù)和設(shè)備。 【投影】汽車尾氣中含有一氧化碳、氧化氮以及對(duì)人體產(chǎn)生不良影響的其他一些固體顆粒，尤其是含鉛汽油，對(duì)人體的危害更大。近幾年我國(guó)汽車保有量急劇增加,汽車排出的有害廢氣是產(chǎn)生大氣污染的主要根源,它不斷破壞著生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,危害著人體健康,損毀著城市形象并進(jìn)而妨礙經(jīng)濟(jì)特別是城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。自2004年7月1日起，在全國(guó)范圍內(nèi)開始實(shí)施相當(dāng)于歐洲2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)家機(jī)動(dòng)車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)第二階段限值（GB18352.2，下簡(jiǎn)稱國(guó)2標(biāo)準(zhǔn)）,新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施標(biāo)志著我國(guó)的機(jī)動(dòng)車污染防治進(jìn)入了一個(gè)新的階段。 【教師講解】歷史上八大公害事件。 ◆ 教學(xué)反思 略。