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1、高一化学必修一第四章第三节硫和氮的氧化物一教案高一化学必修一第四章 第三节 硫和氮的氧化物(一)教 案 授课班级课题:第四章 第三节 硫和氮的氧化物(一) 课 时 1、了解二氧化硫的物理性质和用途，掌握二氧化硫的化学性质 知识 2、了解可逆反应的概念，知道SO2的漂白原理 与 教 技能 1、培养学生用新概念重新理解旧知识的能力(可逆反应概念) 学 过程 2、组织学生分组讨论，动手参与，培养学生设计实验、动手实验、观察现 与 象的能力，并根据实验现象得出物质的化学性质。 目 方法 1、结合二氧化硫的组成、结构和性质关系的教学过程，通过学生动手做实情感 的 验，使他们获得新知，从而培养学生对科学研
2、究的态度 态度 2、激发学生透过观察探究本质的兴趣，尊重科学以发展的眼光看待科学 价值观 二氧化硫与水反应 重 点 可逆反应 难 点 第三节 硫和氮的氧化物 一、二氧化硫(sulphur dioxide)和三氧化硫 (一)、硫(sulphur)俗称硫磺。 1、硫的物理性质:淡黄色固体，难溶于水，可溶于酒精，易溶于CS知 ，熔沸点都很低。 2识 2、 硫的化学性质 结 ? 氧化性:与绝大多数金属反应 构 ? 与非金属反应:H+SHS 22 与 ? 还原性:与氧气发生反应 板 ? 自身氧化还原反应 3S+6NaOH=2Na2S+Na2SO +3HO 32书 (二) 二氧化硫 设 1、物理性质:二氧
3、化硫是一种无色、有刺激性气味、有毒、比空气重、计 容易液化、易溶于水的气体。 2、化学性质 可逆反应:在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应，叫可逆反应。 (1) 酸性氧化物-亚硫酐 ? 二氧化硫与水反应 :SO+ HO H2SO3 (亚硫酸) 2 2? 二氧化硫与碱的反应 SO + 2 NaOH = Na2SO + HO ;SO + NaOH = NaHSO 3232 2 SO + 2 NaOH = Na2SO + HO;Na2SO + HO + SO= 2NaHSO 323 2 3 2 2? 与碱性氧化物反应 SO+CaO=CaSO3 2(2) 二氧化硫的氧化性
4、:SO+2HS = 3S? + 2HO 222(3) 二氧化硫的还原性 ? 与卤素单质反应: SO+ Br+ 2 HO = H2SO4?+ 2HBr SO+ Br+ 2 HO = H2SO4?+ 2HBr2 2 2 2 2 2 SO+ Cl+ 2 HO = H2SO4?+ 2HCl SO+ Cl+ 2 HO = H2SO4?+ 2HCl2 2 2 2 2 2 ? 与某些强氧化剂的反应: 2KMnO+ 2HO+ 5SO= K2SO4+2MnSO + 2H2SO 24 2 44催化剂 ? SO2的催化氧化 2SO+O2SO 22 3 加热 (4) 漂白性 (5) 用途:制H2SO ;作漂白剂;杀菌
5、，消毒 4(6) SO2的实验室制法 ? 反应原理:Na2SO + H2SO4= Na2SO +SO?+HO 3422? 制备装置:固体和液体不加热制备气体的装置 3? 净化干燥装置:盛放浓硫酸的洗气瓶 4? 收集方法:向上排空气法或排饱和NaHSO溶液 35? 检验:湿润的蓝色石蕊试纸-变红 湿润的品红试纸-褪色 6? 尾气处理:用NaOH溶液和倒扣漏斗装置防倒吸 (7) SO2的污染 酸雨:空气中SO随雨水下降成为酸雨，pH5.6 X和NOX(三) 三氧化硫 1、物理性质:又名硫酸酐，是一种无色易挥发的晶体，溶沸点都很低。 2、化学性质:具有酸的氧化物的通性，与水反应放出大量的热，具有较强
6、的氧化性。 (四) 硫化氢 1、H2S的物理性质: 无色、有臭鸡蛋气味的气体，密度比空气大，能溶于水，有剧毒。 2、实验室制法: 由强酸制弱酸的原理 FeS + H2SO4 = FeSO4 + HS ? 2FeS + 2HCl = FeCl2 + HS ? 2， 2 FeS + 2H= Fe+ HS ? 2用湿润的Pb(CH3COO)试纸 2Pb(CH3COO) + HS = PbS? + 2CH3COOH 试纸变黑 223、化学性质 (1) 可燃性 点燃 2HS + 3O 2HO ， 2SO 2222 点燃 2HS + O 2HO ，S 222 (2) 还原性:HS + X =2HX +S?
7、(X=Cl、Br、I) 22(4) H2S气体的水溶液-氢硫酸 ? (3) 不稳定性:HS H?+S 22 教学过程 教学方法、手教学步骤、内容 段、师生活动 ,投,当天的空气质量日报 ,讲,请看当天空气质量日报的污染指数及首要污染物、空气质量级 别、空气质量状 (首要污染物有二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒) ,讲,今天我们来共同讨论关于硫、氮及其化合物的问题 ,板书,第三节 硫和氮的氧化物 一、二氧化硫(sulphur dioxide)和三氧化硫 ,投影视频,硫磺的存在形式和硫单质的物理性质 ,讲解并投影小结, 存在形式:游离态:火山口附近或地壳的岩石 化合态:硫化物和硫酸盐，如硫铁矿FeS
8、、黄铜CuFeS、石膏 22(CaSO4?2HO)、芒硝(Na2SO?10H2O) 42,板书,(一)、硫(sulphur)俗称硫磺。 1、硫的物理性质:淡黄色固体，难溶于水，可溶于酒精，易溶于CS ，熔沸点都很低。 2,思考,用何种方法除去沾在试管上的硫单质, 学生举例练习并(用CS 洗涤加热升华法) 总结 2,问,比较活泼的非金属单质，常见化合价为,2，0，4，6，你能 说出其代表物吗,写出你所知道的硫化物 ,投影, 化合-2 0 +4 +6 价 物质 FeS、NaS、H2SO3、S SOSO3、H2SO4、 22类别 HgS、HS Na2SO、NaHSO、Na2SO NaHSO2344
9、3,问,硫单质的处于硫元素的中间价态，那么硫会有哪些化学性质呢, ,讲,硫既有氧化性又有还原性 ,板书,2、 硫的化学性质 ? 氧化性:与绝大多数金属反应 ? ? ,投影,Fe+SFeS Cu+SCu2S (与变价金属生成低价金属) 2Na+S=Na2S (研磨并轻微爆炸) Hg+S=HgS (除去有毒的Hg的方法 ) ? ,板书,与非金属反应:H+SHS 22 ,讲,制得的H2S是一种臭鸡蛋气味的有毒气体，有强还原性。 ,板书,? 还原性:与氧气发生反应 ,投影,硫在空气和氧气中燃烧的视频 实验现象:硫在空气中燃烧发出淡蓝色的火焰，在氧气中燃烧发出蓝紫色的火焰。 点燃 化学方程式:S+O2S
10、O2 ,板书,? 自身氧化还原反应 3S+6NaOH=2Na2S+Na2SO +3HO 32 设问在空气质量报告的各项指标中，有二氧化硫和二氧化氮的指数。 二氧化硫和二氧化氮是什么,空气中有多种物质，为什么要选择这两 种污染物的指数来报告,它们有什么危害,这就是我们这节书所介绍 的内容，今天我们首先来共同讨论关于二氧化硫的问题。 板书(二) 二氧化硫 展示一瓶盛满的二氧化硫集气瓶 学生自己查阅资问 二氧化硫什么颜色,什么状态,有什么气味, 料完成物理性质二氧化硫是无色有刺激性气味的气体。 的学习 问二氧化硫在水中的溶解性怎样呢, 二氧化硫易溶于水。 板书1、物理性质:二氧化硫是一种无色、有刺激
11、性气味、有毒、比空气重、容易液化、易溶于水的气体。 过渡刚了解SO质，下面重点研究SO2的化学性质，看看他到底的物理性2有什么秘密, 板书2、化学性质 引导请大家从理论上及已有的知识推测。如前面第一章学习过物质的分类，SO2属于什么氧化物,分析SO2的化合价，结合第二章的氧化还原知识进行思考。 酸性氧化物与水反应生成酸,可以跟碱或碱性氧化物直接反应, 具有氧化性、还原性因S的化合价为+4价。 引导非常好，那让我们一起通过实验进行验证。 ,投影,二氧化硫可溶性的视频 实验现象: 试管中的水面上升，滴入紫色石蕊试液后，溶液变红。 实验结论: SO 溶于水后形成的溶液显酸性。 2板书(1) 酸性氧化
12、物-亚硫酐 ? 二氧化硫与水反应 :SO+ HO H2SO3 (亚硫2 2酸) ,讲,H2SO3是一种不稳定的二元弱酸，有强还原性，弱氧化性。 引导通过现象，可以得出二氧化硫的水溶液呈酸性。但H2SO不稳3定，容易分解成水和二氧化硫，对于这样的反应，在同一条件下，能同时向两个方向进行的反应，我们称它为可逆反应。 板书可逆反应:在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应，叫可逆反应。 问水电解产生氢气和氧气与氢气和氧气燃烧生成水，这二个反应是可逆反应吗, 不是条件不同 引导二氧化硫与碱的反应怎么样呢,(为操作方便，是加进亚硫酸。) 板书? 二氧化硫与碱的反应 SO + 2
13、 NaOH = Na2SO + HO ;SO + NaOH = NaHSO 3232 2 SO + 2 NaOH = Na2SO + HO;Na2SO + HO + SO= 2NaHS323 2 2 2O 3 ,思考与交流,能否与石灰水反应,有什么现象,方程式如何 向澄清石灰水中通入SO起初会看到沉淀继续通入沉淀2消失 SO + Ca(OH) = CaSO3?+ HO, 22 2SO + Ca(OH) + HO =Ca,HSO, 23 2 2 2SO + Ca(OH) = CaSO3?+ HO,CaSO3 + HO + SO= Ca2 2 2 22,HSO, 3 2问能不能用澄清的石灰水来鉴别
14、SO与CO , 2 2 不能 板书 ? 与碱性氧化物反应 SO+CaO=CaSO3 2,讲,利用这点性质，我们可以解决含硫矿物燃料燃烧排放SO2的问题，可以把生成的SO 最终转化为石膏，称之为钙基固硫 2,过,二氧化硫中的硫处于中间价态，既有氧化性，又有还原性 板书 (2) 二氧化硫的氧化性:SO+2HS = 3S? + 2HO 222,讲,将SO2与H2S气体混合后可看到混浊 ,讲,SO2具有很强的还原性 板书 (3) 二氧化硫的还原性 ? 与卤素单质反应: SO+ Br+ 2 HO = H2SO4+ 2HBr SO+ Br+ 2 HO = H2SO4+ 2HBr2 2 2 2 2 2 SO
15、+ Cl+ 2 HO = H2SO4+ 2HCl SO+ Cl+ 2 HO = H2SO4+ 2HCl2 2 2 2 2 2 ,讲,SO2不仅能与卤素单质发生反应，而且能使酸性高锰酸钾溶液褪色 板书 ? 与某些强氧化剂的反应: 2KMnO+ 2HO+ 5SO= K2SO4+2MnSO + 2H2SO 24 2 44,讲,紫色的酸性KMnO4溶液褪色或变浅。但这并不是SO的漂白性所2 起的作用，是它们之间发生氧化还原反应，漂白是对于有机色质来说，卤水与酸性KMnO4不是有机色质。 ,过,SO2除了可以被溴水、酸性KMnO4溶液氧化外，还可被HNO、3氯气、氧气等强氧化剂氧化。如工业上生产H2SO
16、到以下反应。 就可以用4板书? SO2的催化氧化 催化剂 2SO+O2SO 22 3 加热 ,讲,SO 是无色固体，熔沸点都很低。与水反应生成硫酸，是硫酸的3酸酐，典型的酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性和强氧化性。 ,投影,实验视频:SO2的漂白性。 实验现象:品红溶液褪色，再加热，颜色又复原。 (品红溶液是一种有机红色染料) ,讲,SO2有漂白作用，但漂白后的新物质不稳定，易恢复。 板书(4) 漂白性 ,投影,SO 能跟某些有色物质化合而生成不稳定的物质，该物质易分2解恢复为原有色物质 ,讲,在这里大家需要注意的是SO2的漂白性与氯气和活性炭不同，SO2不能漂白酸碱指示剂。 ,投影小结,常见
17、漂白剂及其原理比较 漂白HClO、Na2O2、O、HO SO 活性炭 3222剂 原理 具有强氧化性，将有色与某些有色物质吸附有色物质 物质氧化成无色 化合成不稳定的无色物质 特点 不可逆，褪色后颜色不可逆，受热或放- 再复原 置一段时间可复原 变化 化学 化学 物理 ,过,我们研究物质的性质的目的是为了能更好地应用它，SO2的这些性质决定有哪些用途呢,请大家总结并回答。 ,讲,SO2在日常生活中有一定用处，工业上常用二氧化硫来漂白纸浆、毛、丝、草帽辫等，此外，二氧化硫还用于杀菌消毒。但它的危害性也非同小可，二氧化硫和某些含硫化合物的漂白作用也被一些不法厂商非法用来加工食品，以使食品增白等。食
18、用这类食品，对人的肝、肾脏等有严重损害，并有致癌作用。 板书(5) 用途:制H2SO ;作漂白剂;杀菌，消毒 4,问,关于酸性氧化物，我们最熟悉的莫过于CO，那么SO2与CO2有2哪些异同呢, ,投影小结, 相同点:都是无色气体且密度大于空气;均为非电解质;都是酸性氧化物 不同点:SO 有刺激性气味，有毒;SO 能使品红退色 22,思考与交流,如何鉴别SO2和CO 呢, 2鉴别SO2用品红溶液看是否褪色 鉴别CO2用澄清石灰水看是否有沉淀生成 但需要注意的是当SO2中混有CO2不影响对SO2的鉴别 但当CO2中混有SO时则需要除去SO 22,思考与交流,如何除去CO2中的SO呢, 2可通过足量
19、溴水(氯水)或酸性KMnO4溶液或饱和NaHCO3溶液(目的是吸收SO )再通过品红(目的是验证SO2是2否被除尽) ,过,根据SO2的性质以及以前学习过的气体制备知识，设计一下SO2在实验室取的装置。 板书 (6) SO2的实验室制法 ? 反应原理:Na2SO + H2SO4= Na2SO +SO?+HO 3422? 制备装置:固体和液体不加热制备气体的装置 3? 净化干燥装置:盛放浓硫酸的洗气瓶 4? 收集方法:向上排空气法或排饱和NaHSO溶液 35? 检验:湿润的蓝色石蕊试纸-变红 湿润的品红试纸-褪色 6? 尾气处理:用NaOH溶液和倒扣漏斗装置防倒吸 ,过,虽然SO2在实际中有一定
20、的应用，但因SO2是有毒气体，是主要大气污染物之一，当空气中含大量SO2，对环境危害极大，请大家观看有关视频。 板书(7) SO2的污染 ,讲,SO2的主要危害是直接危害人体健康而且是酸雨的主要成分 板书酸雨:空气中SO随雨水下降成为酸雨，pHBr IS 2222 离子还原性:ClBrI ,板书,二、二氧化氮(nitrogen dioxide)和一氧化氮 ,问,欲认识两种氮氧化物，我们还要从大家最熟悉的氮气入手，空气中氮气的体积分数为多少, 78% ,讲,自然界中的氮主要以游离态存在于大气中，生物体中蛋白质含有化合态氮，土壤中有硝酸盐，如KNO3、Ca(NO) 等。所以有人说“氮32是生命元素
21、” ,问,工业上用分离液态空气法制氮气的原理和操作。请大家预测氮气的性质活泼与否 通常情况下氮气不活泼不与氧气反应但氮气在一定条件下还可以与氧气反应。 ,板书,1、NO和NO的生成 2,视频实验,N2和O2在放电条件下的反应 放电或 ,板书,N + O 2NO 22高温 2NO + O= 2NO 22实验室制法: Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO)+2NO ?+2HO 32223Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO) +2NO?+4HO 322,问,通过实验观察，NO和NO什么样的物理性质呢,大家推测可能具有2一下。 ,板书,2、物理性质: NO是一种无色、无味、难溶于水的有毒气体。 NO2
22、是一种红棕色、有剌激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水 ,思考与交流,可用什么样的方法收集NO和NO呢 2NO与空气密度相近且与空气中的氧气反应，但NO不溶于水，因此可用排水法收集 NO2溶于水，密度比空气大，故用向上排空气法收集。 ,讲,氮除了-3、0外，其正价从+1到+5，NO和NO典型的氧化是氮较为2物，除此之外，还有N2O，俗称笑气。NO，是亚硝酸的酸酐。NO，2325是硝酸的酸酐。 ,过,那么NO和NO2究竟有哪些化学性质呢,下面让我们一起来探究一下。 ,板书,3、化学性质 ,讲,NO不与水反应，在常温下易与O2化合生成NO2 。 ,板书,(1)NO与氧气反应:2NO，
23、O,2NO 22,讲,NO2在通常状况下，能自身相互结合生成无色的N2O 气体，且4在加热时气体颜色加深 ,板书,(2) NO 的聚合反应:2NO NO 2224 ,讲,NO仅能与氧气反应，但NO 的N处于中间价态，有弱还原性和2强氧化性。NO 具有较强的氧化性，可使湿润的KI淀粉试纸变蓝 2,板书,(3) NO 的氧化性: 24NO +2KI =2NO + 2KNO3 + I 22NO + SO + HO = H2SO4 + NO 222,讲,NO和NO有毒，污染环境，不能直接排放，但可以用碱液进行2尾气吸收。 ,板书,(4) 与碱反应: NO，NO ，2NaOH=2NaNO +HO 222
24、2NO +2NaOH=NaNO3 +NaNO2+HO 22,讲,NO2溶于水，且能与水反应，NO2难被氧气氧化，易与水反应生成HNO 3,板书,(5) NO2与水反应 ,视频实验,NO2溶于水实验 ,板书,3NO+HO=2HNO3+NO 22,思考与交流,NO2是否是硝酸的酸酐呢, 不是因为N的化合价不是+5价 ,思考与交流,俗话说“雷雨发庄稼”，请思考这其中的原理及涉及的可能反应。 空气中氮气和氧气在放电下生成一氧化氮一氧化氮再和氧气反应生成二氧化氮二氧化氮和水反应生成硝酸硝酸与土壤中矿物质作用形成可溶性硝酸盐成为氮肥被植物吸收。 ,思考与交流,在新疆与青海交界处有一山谷，人称“魔鬼谷”，经
25、常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。然而谷内却是牧草茂盛，四季常青，这是为什么,试写出相关反应的化学方程式。 N + O =2NO 222NO，O,2NO 223NO+HO=2HNO3+NO 22,科学探究,现给你一试管预先制好的NO，其他药品和仪器自选。请2你设计实验，要求尽可能多地使NO。并填写教材上的表格 被水吸收2,投影,填写表格并请同学总结 实验步骤 现象 解释(可用化学方程式表示) (1) 将一支充满红棕色气体逐渐3NO+HO=2HNO3+NO 22NO2的试管消失，水位上NO2为红棕色气体，易溶于倒放在盛有升，最后水充满水，NO为无色气体，难溶水的水槽中 整个试管的2/3，于水 无
26、色气体充满试管的1/3(上部) (2) 制取少量氧 2H2O2 =2HO +O? 22气 (3) 将氧气慢慢无色气体变为红2NO+O=2NO 22地通入步骤棕色气体，又变3NO+HO=2HNO3+NO 22(1)的试管中 为无色气体，但气体体积逐渐减小，液面不断上升 ,思考与交流你的实验设,计对工业上生产HNO示,(从原料的充有什么启3分利用，减少污染物的排放等方面考虑) NO2与水的反应可知只有2/3的NO2转化为HNO3而1/3的NO2转化为NO。因此硝酸工业常在吸收反应进行过程中补充一些空气使生成的NO再氧化为NONO2溶于2水又生成HNO3和NO。经地这样多次的氧化和吸收NO2可以比较
27、完全地被水吸收尽可能地转化为HNO 3,讲,工业上循环利用NO制HNO ，那么将NO做为中间产物对方程式3叠加，可得到NO混合气体共同与水反应的方程式 和的2O2,板书,4NO+O+2HO=4HNO3 222,讲,那么，若是把NO和O2反应的产物，再次将两个反应叠加，看到2NO又会得到什么呢,对，可以得到NO和O2的混合气体共同与水反应的方程式 ,板书,4NO + 3O+2HO=4HNO3 22,讲,氮氧化物溶于水的计算是常见的考点，有时需要讨论，并且需要讲究技巧。 ,板书,三、NO、NO和O2的混合气体跟H2O反应的相关计2算 1、NO2溶于水的问题 ,讲,依据原理:3NO+HO=2HNO3
28、+NO，若有气体剩余，应为NO。 22,投影,例1、将20mL NO和NO 的混合气体的试管倒立2于盛有H2O水槽中充分反应后余于气体体积变为10mL求原混合气体中NO和NO 各占多少, 2解法一:设NO体积为x mL，NO2体积为y mL x+y=20 3NO+ HO =2HNO3 + NO 2 23 1 y y/3 x+y/3=10 解之得，x=5 y=15 ,讲,利用差量法可帮助快速解题，可在题中寻找体积差 解法二:设NO2体积为x mL 3NO+ HO =2HNO3 + NO ?V 2 23 1 2 x 20-10=10 x = 15 ,讲,若将NO和O2的混合气体通入水中，会发生反应
29、4NO，3O，22HO,4HNO3 2,板书,2、NO和O2的混合气体通入H2O ,讲,通过方程式分析可知，若NO过量则余下气体为NO，若O2过量则余下气体为O解这类题的关键是分析过量并判断余下气体成份。 ，2,投影,例2、一支试管中充有20mLNO气体倒置于水槽中现向其中通入一定量的O试管内最终有4mL气体则通入O22的体积可能是多少, 解:若最终余下气体的成份为NO，则与水反应的NO为20-4,16mL 4NO，3O，2HO,4HNO3 224 3 16 X X=12 mL 若最终余下气体的成份为O，则20mLNO均与水反应 24NO，3O，2HO,4HNO3 224 3 20 X X=1
30、5mL 此时，通入O2的体积为15+4,19mL ?通入O2的体积可能是12 mL 或19 mL ,点击试题,一定条件下，将等体积的NO和O2混合于一试管中，然后将试管倒立于盛有HO 的水槽中，充分反应后剩余气体的体积与原混2合气体的体积之比是多少, ,讲,若将NO2和O2的混合气体通入水中，会发生反应4NO，O，222HO,4HNO3 2,板书,3、NO2和O体通入H2O 的混合气2,讲,通过这个反应可知，若O2过量则剩余气体为O，但是若NO22过量，则过量的NO2还会和H2O继续反应，则余下气体为NO。 ,投影,例3、在一支容积为30mL的试管内充满NO 和O2的2混合气体把试管倒置于水中充分反应后余5mL则原混合气体中NO2 和O2的体积各是多少, 解:设原混合气体中NO2的体积为x mL ，O2的体积为y mL 则 x + y = 30 若O2过量，则余下5 mL 气体为O2 ,则所有的NO2全部参加反应，而参加反应的O2的体积为(y 5) mL 4 NO + O +2HO = 4HNO3 2224 1 x y-5 x = 4(y-5) 解之得，x = 20 mL y = 10 mL 若NO2过量，则O2全部参加反应，而过量的NO2