氮元素單質(zhì)和化合物

 

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)技能:通過(guò)對(duì)氮元素單質(zhì)和化合物“結(jié)構(gòu)―性質(zhì)―應(yīng)用”及“性質(zhì)―存在―制備”關(guān)系的復(fù)習(xí),認(rèn)識(shí)非金屬元素單質(zhì)和化合物“結(jié)構(gòu)―性質(zhì)―應(yīng)用”及“性質(zhì)―存在―制備”的依存關(guān)系。

能力培養(yǎng):通過(guò)對(duì)氮元素單質(zhì)和化合物“結(jié)構(gòu)―性質(zhì)―應(yīng)用”及“性質(zhì)―存在―制備”關(guān)系的分析與討論,訓(xùn)練學(xué)生對(duì)已有知識(shí)進(jìn)行分析綜合、歸納演繹的邏輯思維能力;通過(guò)對(duì)非金屬元素單質(zhì)和化合物“結(jié)構(gòu)―性質(zhì)―應(yīng)用”及“性質(zhì)―存在―制備”依存關(guān)系的探索,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用已有的化學(xué)概念和原理認(rèn)識(shí)新事物的能力以及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。

科學(xué)思想:通過(guò)對(duì)氮元素單質(zhì)和化合物“結(jié)構(gòu)―性質(zhì)―應(yīng)用”及“性質(zhì)―存在―制備”關(guān)系的認(rèn)識(shí),使學(xué)生更加熱愛科學(xué)、相信科學(xué)和崇尚科學(xué),感悟到科學(xué)的魅力。

科學(xué)品質(zhì):通過(guò)對(duì)非金屬元素單質(zhì)和化合物“結(jié)構(gòu)―性質(zhì)―應(yīng)用”及“性質(zhì)―存在―制備”依存關(guān)系的逐步認(rèn)識(shí),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的優(yōu)良品質(zhì)。

科學(xué)方法:通過(guò)對(duì)非金屬元素單質(zhì)和化合物“結(jié)構(gòu)―性質(zhì)―應(yīng)用”及“性質(zhì)―存在―制備”依存關(guān)系的研究,指導(dǎo)學(xué)生用模型或假說(shuō)的方法進(jìn)行化學(xué)學(xué)科研究,學(xué)習(xí)對(duì)事物的現(xiàn)象與本質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化以及科學(xué)抽象的研究方法。

重點(diǎn)、難點(diǎn)    認(rèn)識(shí)非金屬元素單質(zhì)和化合物“結(jié)構(gòu)―性質(zhì)―應(yīng)用”及“性質(zhì)―存在―制備”的依存關(guān)系。培養(yǎng)學(xué)生分析綜合、歸納演繹的邏輯思維能力。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的優(yōu)良品質(zhì),使學(xué)生感悟到科學(xué)的魅力。指導(dǎo)學(xué)生用模型或假說(shuō)的方法進(jìn)行化學(xué)學(xué)科研究,學(xué)習(xí)對(duì)事物的現(xiàn)象與本質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化以及科學(xué)抽象的研究方法。

教師活動(dòng)

教師活動(dòng)

【復(fù)習(xí)提問】請(qǐng)你按下表要求填入你所知道的含有氮元素的物質(zhì)的化學(xué)式:

學(xué)生活動(dòng)

再現(xiàn)、討論后得到:

【引入】這節(jié)課我們以氮元素單質(zhì)和化合物為例,復(fù)習(xí)非金屬元素單質(zhì)和化合物“結(jié)構(gòu)―性質(zhì)―應(yīng)用”及“性質(zhì)―存在―制備”之間的依存關(guān)系。

【板書】

一、“結(jié)構(gòu)―性質(zhì)―應(yīng)用”的依存關(guān)系

【投影】請(qǐng)用上述轉(zhuǎn)化關(guān)系中物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)方面的知識(shí),探討解決下列化學(xué)問題的方法和途徑:

試題詳情

1.氮?dú)饧s占空氣體積的4/5,為什么金屬鎂在空氣中燃燒,主要生成氧化鎂?

試題詳情

2.“等電子體”之間具有某些相似的化學(xué)性質(zhì);瘜W(xué)家還常用“等電子體”來(lái)預(yù)測(cè)某些物質(zhì)的結(jié)構(gòu),例如:NH4+、CH4之間即為“等電子體”的關(guān)系,請(qǐng)你分析一下具備什么條件,方可稱為“等電子體”?

(討論時(shí)引導(dǎo)學(xué)生從組成、構(gòu)成與結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行分析)

試題詳情

3.當(dāng)前城市空氣質(zhì)量惡劣的重要原因是汽車尾氣的超標(biāo)排放,你能否應(yīng)用氮元素單質(zhì)和化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系,設(shè)計(jì)除去汽車尾氣中的CO和氮氧化物(如NO、NO2等)的理論構(gòu)想?其中包括:確定無(wú)害化過(guò)程及其產(chǎn)物和選擇無(wú)害化試劑及反應(yīng)條件等。

【思考】

(1)將有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為什么物質(zhì)即可完成無(wú)害化過(guò)程?

(2)應(yīng)依據(jù)什么化學(xué)原理完成無(wú)害化過(guò)程?

(3)完成無(wú)害化過(guò)程中,無(wú)害化試劑的選擇原則是什么?

(4)對(duì)無(wú)害化過(guò)程反應(yīng)條件的確定原則是什么?

(5)寫出無(wú)害化過(guò)程的化學(xué)方程式。

思考后回答:性質(zhì)方面的原因是:氧氣的氧化性強(qiáng)于氮?dú);結(jié)構(gòu)方面的原因是:氮分子中氮原子間具有三條共價(jià)鍵。

思考分析:互為“等電子體”應(yīng)滿足的條件是:

(1)在微粒的組成上:微粒所含原子數(shù)目相同;

(2)在微粒的構(gòu)成上:微粒所含電子數(shù)目相同;

(3)在微粒的結(jié)構(gòu)上:微粒中原子的空間排列方式相同。

討論并確定:

(1)無(wú)害化過(guò)程應(yīng)為:

①CO→CO2;

②NO→N2;

試題詳情

③NO2、N2。

(2)分析:對(duì)①應(yīng)加入氧化劑;對(duì)②、③應(yīng)加入還原劑。

(3)討論:選擇氧化劑和還原劑的原則:

①尾氣中的其他成分;

②無(wú)毒無(wú)害、成本適度的其他物質(zhì)。

(4)對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行選擇:

①反應(yīng)條件最好應(yīng)為常溫、常壓。

②對(duì)常溫、常壓不能進(jìn)行的反應(yīng),應(yīng)適當(dāng)?shù)剡x擇催化劑,使其在常溫、常壓下進(jìn)行。

(5)經(jīng)反復(fù)探討確定下列理論構(gòu)想:

試題詳情

①2CO+2NO 2CO2+N2;

(選NO是因?yàn)椋核浅跫?jí)有害物質(zhì))

試題詳情

②6NO+4NH3 6H2O+5N2;

試題詳情

③6NO2+8NH3 12H2O+7N2。

試題詳情

 

試題詳情

4.硝酸與金屬反應(yīng)的還原產(chǎn)物與硝酸的濃度和金屬的活潑性有密切的關(guān)系,可以是N2O、NO2(N2O4)等,又已知這些氮氧化物均可與銅發(fā)生反應(yīng):

試題詳情

你能否設(shè)計(jì)一個(gè)可以確定硝酸與金屬反應(yīng)的還原產(chǎn)物的實(shí)驗(yàn)裝置模型?

【設(shè)問】此裝置系統(tǒng)應(yīng)包含幾個(gè)大部分?

思考回答:應(yīng)該包含三個(gè)大部分――金屬與硝酸反應(yīng)的部分、氮氧化物與銅反應(yīng)的部分和氮?dú)怏w積的確定部分。

【追問】根據(jù)金屬與硝酸反應(yīng)物的狀態(tài)及反應(yīng)條件,應(yīng)選擇何種裝置?

若反應(yīng)速率太小,應(yīng)采取什么對(duì)策?

應(yīng)選擇固-液反應(yīng)的裝置。

給反應(yīng)容器加熱。

加熱應(yīng)考慮什么因素?選擇什么方式?

加熱應(yīng)防止硝酸分解;所以,加熱方式應(yīng)是微熱,如水浴加熱。

如果反應(yīng)產(chǎn)物中含有NO,你認(rèn)為此裝置的設(shè)計(jì)有沒有問題,應(yīng)該如何完善?

如果反應(yīng)產(chǎn)物中含有NO,會(huì)與裝置中空氣里的氧氣發(fā)生反應(yīng),導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果錯(cuò)誤。應(yīng)該在金屬與硝酸反應(yīng)之前排凈裝置中的空氣。

用什么方法排凈空氣?怎樣改進(jìn)裝置的設(shè)計(jì)?

可以用CO2排凈裝置中的空氣,在金屬與硝酸反應(yīng)的裝置前添加一個(gè)CO2發(fā)生器。

根據(jù)金屬與硝酸反應(yīng)的反應(yīng)物的性質(zhì)及反應(yīng)條件,判斷產(chǎn)物氣體的成分除氮的氧化物以外還可能有什么?其對(duì)后續(xù)反應(yīng)有無(wú)干擾?應(yīng)如何凈化??jī)艋b置的位置是什么?

還可能有水蒸氣和CO2。水蒸氣的存在可能干擾氮氧化物與銅的反應(yīng)(如:NO2與H2O反應(yīng)生成HNO3,HNO3會(huì)和Cu反應(yīng),再生成氮氧化物);CO2的存在可能使氮?dú)怏w積的測(cè)量產(chǎn)生誤差。可以用濃硫酸干燥除去水蒸氣,其裝置應(yīng)放在氮氧化物與銅的反應(yīng)的裝置之前;用NaOH溶液除去CO2,其裝置放在氮?dú)怏w積測(cè)量的裝置之前。

選擇什么裝置完成氮氧化物與銅的反應(yīng)?

用加熱的硬質(zhì)試管。

銅選擇什么形態(tài)?原因何在?怎樣防止銅粉被氣流揚(yáng)起?

用銅粉,反應(yīng)接觸面積大,使氮氧化物與銅的反應(yīng)更為完全。在硬質(zhì)試管兩端填入玻璃棉。

如何測(cè)量N2的體積?

用量氣裝置。

師生共同探討后確定下列實(shí)驗(yàn)裝置模型:

試題詳情

【引導(dǎo)】通過(guò)上述化學(xué)問題的探討,能否歸納“結(jié)構(gòu)―性質(zhì)―應(yīng)用”的依存關(guān)系?

歸納:

試題詳情

【過(guò)渡】不僅“結(jié)構(gòu)―性質(zhì)―應(yīng)用”有這樣的依存關(guān)系,而且“性質(zhì)―存在―制備”也有依存關(guān)系。

【投影】請(qǐng)用物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)方面的知識(shí),探討解決下列化學(xué)問題的方法和途徑:

試題詳情

【板書】二、“性質(zhì)―存在―制備”依存關(guān)系

1.空氣的成分在一定時(shí)期內(nèi)基本上是固定不變的。其中N2與O2含量基本穩(wěn)定的實(shí)質(zhì)是否相同?

(討論中引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系其它學(xué)科的知識(shí)內(nèi)容)

討論后回答:實(shí)質(zhì)是不同的。N2是由于分子中三個(gè)共價(jià)鍵,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,導(dǎo)致性質(zhì)穩(wěn)定,通常不易與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的緣故;O2是化學(xué)性質(zhì)比較活潑的物質(zhì),其在通常狀況下,也可與許多物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。而自然界的一些其他變化中又可產(chǎn)生O2,如光合作用等。在自然界O2的消耗速率和O2的生成速率大致相等,達(dá)成動(dòng)態(tài)平衡,導(dǎo)致空氣中O2的含量基本保持不變。

試題詳情

2.如果實(shí)驗(yàn)室想獲得少量純凈的N2,有哪些可能的途徑?

(提示學(xué)生用空氣并不方便)。

思考后可提出三種方案:

試題詳情

試題詳情

用氣體備氣體,會(huì)使制得的氣體不純);

試題詳情

【討論】在這些途徑中,最可行的途徑是哪一種?

討論后得出結(jié)論:

試題詳情

銨鹽。

試題詳情

NO2,而很少得到N2。

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途徑。

【追問】具體應(yīng)選擇什么物質(zhì)之間的反應(yīng)合適?

判斷:

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銨鹽選擇NH4Cl最保險(xiǎn)(因?yàn)椋绻麨榱颂岣叻磻?yīng)速率需要加熱,其受熱分解的產(chǎn)物不復(fù)雜)。

試題詳情

酸鹽,最簡(jiǎn)單的是NaNO2。

【追問】此反應(yīng)的原料應(yīng)是什么狀態(tài)?

回答:應(yīng)用溶液之間的反應(yīng),而不用固體之間的反應(yīng)(防止在反應(yīng)需要加熱時(shí)銨鹽分解)。

【介紹】實(shí)驗(yàn)室制取少量純凈的氮?dú),確實(shí)使用的是飽和NaNO2與NH4Cl之間的反應(yīng)。此反應(yīng)需加熱,但反應(yīng)開始后要立即移開酒精燈。請(qǐng)寫出化學(xué)方程式(啟發(fā)學(xué)生考慮此反應(yīng)是放熱反應(yīng))。

【設(shè)問】請(qǐng)從N2的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)方面解釋此反應(yīng)為什么是放熱反應(yīng)?

思考并書寫:

NaNO2+NH4Cl=NaCl+N2↑+2H2O+Q

【啟發(fā)】通過(guò)以上化學(xué)問題的討論與解決,你認(rèn)為“性質(zhì)”、“存在”、“制備”三方面有什么關(guān)系?

討論并解釋:生成N2時(shí)要形成三個(gè)共價(jià)鍵,所以N2的能量要低于NaNO2與NH4Cl,多余的能量以熱的形式釋放出來(lái),所以,此反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

討論后歸納:

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【作業(yè)】北京練習(xí)冊(cè),化學(xué)總復(fù)習(xí)非金屬部分的練習(xí)。

 

精選題

 

試題詳情

1.試應(yīng)用“等電子體”的知識(shí),寫出下列微粒的“等電子體”的化學(xué)式______。

(1)N2H62+

(2)CO32-

(3)NO2+

(4)C2O42-

(5)N2

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2.實(shí)驗(yàn)室用飽和NaNO2與NH4Cl溶液反應(yīng)制取純凈的氮?dú)猓瑢?shí)驗(yàn)裝置如圖3-11所示:試回答:

試題詳情

(1)裝置中A部分的分液漏斗與蒸餾燒瓶之間連接的導(dǎo)管所起的作用是______(填寫編號(hào))。

A.防止NaNO2飽和溶液蒸發(fā)

B.保證實(shí)驗(yàn)裝置不漏氣

C.使NaNO2飽和溶液容易滴下

(2)B部分的作用是______。

A.冷凝

B.冷卻氮?dú)?/p>

C.緩沖氮?dú)饬?/p>

(3)加熱前必須進(jìn)行的一個(gè)操作步驟是______;加熱片刻后,即應(yīng)移去酒精燈,以防止反應(yīng)物沖出,其原因是______。

(4)收集N2前必須進(jìn)行的步驟是(用文字說(shuō)明)______,收集最適宜的方法是(填寫編號(hào))______。

A.用排氣法收集在集氣瓶中

B.用排水法收集在集氣瓶中

C.直接收集在排凈空氣的球膽或塑料袋中

試題詳情

3.實(shí)驗(yàn)室合成氨裝置如右圖所示:

試回答:

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(1)裝置甲的作用是:

①__________________________;

②__________________________;

③__________________________。

(2)從乙處導(dǎo)出的氣體是______,檢驗(yàn)產(chǎn)物的簡(jiǎn)單化學(xué)方法是_____________。

試題詳情

4.實(shí)驗(yàn)室用氨氣還原氧化銅的方法測(cè)定銅的近似原子量,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:

試題詳情

3CuO+2NH3 N2+3Cu+3H2O

(1)如果選用測(cè)定反應(yīng)物CuO和生成物H2O的質(zhì)量(mCuO、mH2O)的方法進(jìn)行測(cè)定,請(qǐng)用如圖3-13所示的儀器設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案,并回答下列問題:

試題詳情

①儀器的連接順序?yàn)開_____(用字母編號(hào)表示,儀器可重復(fù)使用)。(D)中濃硫酸的作用是______。實(shí)驗(yàn)完畢時(shí),觀察到(A)中的現(xiàn)象是______。

②列出計(jì)算Cu的原子量的表達(dá)式______________。

③下列情況使測(cè)定結(jié)果偏大的是______________。

A.CuO未全部還原為Cu

B.部分CuO受潮

C.CuO中混有Cu

D.部分CuO被還原為Cu2O

(2)如果仍采用上述儀器裝置,其它方案可選用測(cè)定的物理量有________。

A.m(CuO)、m(Cu)

B.m(N2)、m(H2O)

C.m(Cu)、m(H2O)

D.m(H2O)、m(NH3)

 

答 

 

試題詳情

1.(1)C2H6           (2)NO3-

(3)CO2             (4)N2O4        (5)CO或C22-

試題詳情

2.(1)C (2)A (3)檢查系統(tǒng)的氣密性;此反應(yīng)為放熱反應(yīng)。(4)排凈系統(tǒng)中的空氣;C

試題詳情

3.(1)①干燥氣體;②使兩種氣體充分混合;③觀察氣泡,以調(diào)節(jié)H2、N2的氣流速度(注:只要求在三項(xiàng)中寫出任意兩項(xiàng))。

試題詳情

(2)NH3、H2、N2的混合物;用蘸有濃鹽酸的玻璃棒放在導(dǎo)管口,有白煙生成。

試題詳情

4.(1)①(B)(C)(A)(C)(D);吸收未反應(yīng)的NH3,防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入(C)中;固體由黑色變?yōu)榱良t色。

試題詳情

③A  C  D

(2)A  C

 

試題詳情


同步練習(xí)冊(cè)答案