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氮和磷(第二課時)
[教學目標 ]
1.知識目標
(1)掌握一氧化氮、二氧化氮的性質及相互轉化的關系。
(2)掌握白磷、紅磷的性質以及它們之間的相互轉化關系。了解磷的含氧酸的性質,了解常見的磷酸鹽。
2.能力和方法目標
(1)通過NO2、NO、O2跟水反應的分析,掌握氮的氧化物、氧氣和水反應的有關計算方法。
(2)通過比較白磷、紅磷的結構和性質,提高比較能力,提高判斷同素異形體的能力。通過氮族、氧族和鹵族元素的比較,提高運用元素周期律分析和解決問題的能力。
[教學重點、難點] NO2、NO、O2跟水反應的有關計算。
[教學過程 ]
[復習和引入新課]
復習上節課N2的化學性質,總結氮的氧化物的性質。
[教師提問]你能寫出哪些氮的氧化物的化學式?其中氮元素的價態分別是多少?
氮的氧化物中屬于酸酐的有哪些?
NO和NO2如何轉化?NO2、溴蒸氣怎樣鑒別?
如何收集NO、NO2?
[邊討論邊總結]
(一)二氧化氮跟水的反應
[演示實驗]二氧化氮跟水反應。裝置如下圖所示(一支10mL量筒)。
(1)輕輕搖動量筒,觀察現象(水位逐漸上升,紅棕色逐漸變淺)。
(2)用大拇指按住量筒口,取出量筒倒轉振蕩,再插入水中,觀察現象。(水位迅速上升至量筒容積約 ,剩余 體積的無色氣體)。
(3)將量筒口用橡膠塞塞住,從水中取出量筒,往量筒中滴入紫色石蕊試液,觀察現象(溶液變紅)。
通過以上實驗的分析引出下列問題。
(二)NO2、NO、O2跟反應的計算
分析反應原理:
1.二氧化氮跟水反應:3NO2+H2O=2HNO3+NO
2.二氧化氮、氧氣同時跟水反應:4NO2+O2+H2O =4HNO3
3.一氧化氮、氧氣同時跟水反應:4NO+3O2+H2O =4HNO3
遇到這類計算題時,首先要弄清所涉及的反應原理是哪種情況,再進行計算。如,二氧化氮跟氧氣的混合氣體溶于水時,可能有以下向種情況:
[例題講解]
[例1]將盛有氮氣和二氧化氮混合氣體的試管倒立于水中,經過足夠時間后,試管內氣體體積縮小為原體積的一半,則原混合氣體中氮氣和二氧化氮的體積比是 。
[分析]氮氣跟水不反應,所以可根據“3NO2+H2O=2HNO3+NO”用體積差法進行計算。
答案為:1:3。
[例2]
將容積為50mL的量筒內充滿NO2和O2的混合氣體,倒置量筒在盛滿水的水槽里,足夠時間后,量筒里剩余氣體體積為5mL。則混合氣體中NO2和O2體積比可能是 。
[分析]二氧化氮、氧氣混合氣體例置于水中,最后殘留氣體可能有二種情況,一是氧氣,二是一氧化氮。所以應先假設,再立式計算。
[解答](1)若剩余的5mL氣體是O2,則共有45mLNO2、O2混合氣體跟水反應,根據4NO2+O2+H2O =4HNO3可得出:
V(NO2)= ×45mL=36mL
V(O2)= ×45mL+5mL=14mL
所以,原混合氣體中NO2和O2體積比為18:7。
(2)若剩余的5mL氣體是NO,則NO2、O2混合氣體跟水反應時是NO2過量,過量的NO2再跟水反應。根據反應“3NO2+H2O=2HNO3+NO”可得出,共有15mLNO2過量。
即,在NO2、O2混合氣體跟水反應的過程中共消耗氣體35mL。根據4NO2+O2+H2O =4HNO3可得出:
V(O2)= ×35mL=7mL
V(NO2)= ×35mL+15mL=43mL
所以,原混合氣體中NO2和O2體積比為43:7。
(三)磷
[引導]讓學生閱讀教材中有關磷的內容。
[展示]給學生展示白磷和紅磷樣品,讓學生觀察。再完成“磷的兩種同素異形體性質的比較表”。
[學生總結并填表]
磷的兩種同素異形體白磷和紅磷的比較
白磷
紅磷
分子結構
P4正四面體型,分子晶體
結構復雜,分子晶體
顏色
白色蠟狀固體
暗紅色粉未
密度(g·cm-3)
1.82
2.34
溶解性
不溶于水,易溶于CS2
不溶于水,也不溶于CS2
毒性
劇毒
無毒
著火點
40℃,易自燃
240℃,可燃
還原性
易被氧化,發磷光
不易被氧化
保存
少量保存在水中
貯存在密閉瓶中
相互轉化
隔絕空氣條件下,白磷加熱到260℃可轉化為紅磷,紅磷加熱到416℃以上(升華)可得到白磷。
[演示實驗]
(1)白磷、紅磷的燃燒。
(2)紅磷轉化為白磷。
(3)五氧化二磷的吸水性。
在教師引導下,通過上述實驗現象的觀察和分析,讓學生完成下列反應的化學方程式:
磷在空氣中燃燒:4P+5O2 2P2O5(白煙現象)
磷在氯氣中燃燒:2P+3Cl2 2PCl3
2PCl3+Cl2 2PCl5(白色煙霧現象)
五氧化二磷吸水: P2O5+3H2O H3PO4
磷酸是中強酸,跟堿反應可生成正鹽、一氫鹽、二氫鹽等三類鹽。
教師通過下列來引導學生,讓比較氮族、氧族和鹵族元素的性質差異。
磷(氮族)、硫(氧族)、氯(鹵族)的比較
磷
硫
氯
跟氫氣化合難易程度
很難跟H2直接化合
硫蒸氣在加熱時才能跟H2直接化合
Cl2和H2混合,在光照或點燃情況下迅速反應發生爆炸
氣態氫化物的穩定性
PH3不穩定,?br />
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