氮元素单质和化合物.ppt

氮元素单质和化合物氮元素单质和化合物学习目标：学习目标：知知识识技技能能：通通过过对对氮氮元元素素单单质质和和化化合合物物“结结构构性性质质应应用用”及及“性性质质存存在在制制备备”关关系系的的复复习习，认认识识非非金金属属元元素素单单质质和和化化合合物物“结结构构性性质质应应用用”及及“性性质质存存在在制制备备”的的依依存存关关系系。能能力力培培养养：通通过过对对氮氮元元素素单单质质和和化化合合物物“结结构构性性质质应应用用”及及“性性质质存存在在制制备备”关关系系的的分分析析与与讨讨论论，训训练练对对已已有有知知识识进进行行分分析析综综合合、归归纳纳演演绎绎的的逻逻辑辑思思维维能能力力；通通过过对对非非金金属属元元素素单单质质和和化化合合物物“结结构构性性质质应应用用”及及“性性质质存存在在制制备备”依依存存关关系系探探索索，培培养养应应用用已已有有的的化化学学概概念念和和原原理理认认识识新新事事物物的的能能力力以以及及设设计计实实验验的的能能力力。学习目标：学习目标：科学思想：科学思想：通过对氮元素单质和化合物通过对氮元素单质和化合物“结构结构 性质性质应用应用”及及“性质性质存在存在制备制备”关系的认识，关系的认识，使学生更加热爱科学、相信科学和崇尚科学，感悟到科使学生更加热爱科学、相信科学和崇尚科学，感悟到科学的魁力。学的魁力。科学品质：科学品质：通过对非金属元素单质和化合物通过对非金属元素单质和化合物“结构结构性质性质应用应用”及及“性质性质存在存在制备制备”依存关系的的依存关系的的逐步认识，激发学习兴趣，培养严谨求实的优良品质。逐步认识，激发学习兴趣，培养严谨求实的优良品质。科学方法：科学方法：通过对非金属元素单质和化合物通过对非金属元素单质和化合物“结构结构性质性质应用应用”及及“性质性质存在存在制备制备”的依存关系的的依存关系的研究，学会用模型或假说的方法进行化学学科研究，学研究，学会用模型或假说的方法进行化学学科研究，学习对事物的现象与本质进行转化以及科学抽象的研究方习对事物的现象与本质进行转化以及科学抽象的研究方法。法。重点、难点：重点、难点：重点：重点：认识非金属元素单质和化合物认识非金属元素单质和化合物“结构结构性质性质应用应用”及及“性质性质存在存在制备制备”的依的依存关系。培养学生分析综合、归纳演绎的逻辑存关系。培养学生分析综合、归纳演绎的逻辑思维能力。思维能力。难点：难点：培养学生严谨求实的优良品质，使学培养学生严谨求实的优良品质，使学生感悟到科学的魁力。指导学生用模型或假说生感悟到科学的魁力。指导学生用模型或假说的方法进行化学学科研究，学习对事物的现象的方法进行化学学科研究，学习对事物的现象与本质进行转化以及科学抽象的研究方法。与本质进行转化以及科学抽象的研究方法。请你按下表要求填入你所知道的含请你按下表要求填入你所知道的含有氮元素的物质的化学式有氮元素的物质的化学式:物质类别物质类别化学式或微粒符号化学式或微粒符号单单 质质氧化物氧化物氢化物氢化物含氧酸含氧酸碱碱盐盐络合物络合物有机物有机物N2N2O、NO、N2O3、NO2(N2O4)、N2O5NH3HNO3NH3.H2ONH4+、NO3-、NO2-Ag(NH3)2+C6H5-NO2、C6H7O2(ONO2)3n一、一、“结构结构性质性质应用应用”依存关系依存关系你能否根据已有的元素化合物知识，你能否根据已有的元素化合物知识，熟练写出下列各物质间转化的方程式吗？熟练写出下列各物质间转化的方程式吗？NH3N2NONO2HNO3NH4+NH3H2ONH4NO3Mg3N2N2O4NaNO2AgNO3有机反应有机反应（硝化、酯化）（硝化、酯化）请用上述转化关系中物质结构和 性质方面的知识，探讨解决下列 化学问题的方法和途径：1、氮气约占空气体积的、氮气约占空气体积的4/5，为什么金，为什么金属镁在空气中燃烧，主要生成氧化镁？属镁在空气中燃烧，主要生成氧化镁？性质方面的原因是：氧气的氧化性性质方面的原因是：氧气的氧化性强于氮气；结构方面的原因是：氮分子强于氮气；结构方面的原因是：氮分子中氮原子间具有三个共价键。中氮原子间具有三个共价键。2、“等电子体等电子体”之间具有某些相似的化学之间具有某些相似的化学 性质。化学家还常用性质。化学家还常用“等电子体等电子体”来预测某来预测某 些物质的结构，例如：些物质的结构，例如：NH4+、CH4之间即为之间即为 “等电子体等电子体”的关系，请你分析一下具备什么的关系，请你分析一下具备什么条件，方可称为条件，方可称为“等电子体等电子体”？互为互为“等电子体等电子体”应满足的条件是：应满足的条件是：（1 1）在微粒的组成上：微粒所含原子数目相同；）在微粒的组成上：微粒所含原子数目相同；（2 2）在微粒的构成上：微粒所含电子数目相同；）在微粒的构成上：微粒所含电子数目相同；（3 3）在微粒的结构上：微粒中原子的空间排列）在微粒的结构上：微粒中原子的空间排列方式相同。方式相同。3、当前城市空气质量恶劣的重要原因是、当前城市空气质量恶劣的重要原因是 汽车尾气的超标排放，你能否应用氮元素汽车尾气的超标排放，你能否应用氮元素 单质和化和物之间的转化，设计除去汽车尾单质和化和物之间的转化，设计除去汽车尾 气中的气中的CO和和氮氧化物氮氧化物（如（如NO、NO2等）的理等）的理论构想？其中包括：确定无害化过程及其产物、论构想？其中包括：确定无害化过程及其产物、选择无害化试剂及反应条件等。选择无害化试剂及反应条件等。1 1、无害化过程应为：、无害化过程应为：（1）COCO2；（2）NON2；（3）NO2N22 2、分析：、分析：对（对（1）应加入氧化剂；对（）应加入氧化剂；对（2）、）、（3）应加入还原剂。）应加入还原剂。3 3、讨论：、讨论：选择氧化剂和还原剂的原则：选择氧化剂和还原剂的原则：（1）尾气中的其他成分；）尾气中的其他成分；（2）无毒无害、成本适度的其他物质。）无毒无害、成本适度的其他物质。4 4、对反应条件进行选择：、对反应条件进行选择：（1）反应条件最好应为常温、常压。）反应条件最好应为常温、常压。（2）对常温、常压下不能进行的反应，应适当）对常温、常压下不能进行的反应，应适当地选择催化剂，使其在常温、常压下进行。地选择催化剂，使其在常温、常压下进行。5 5、经反复探讨确定下列理论构想：、经反复探讨确定下列理论构想：（1）2CO+2NO 不放出不放出 2CO2+N2 ；（选（选NO是因为：它是初级在害物质）是因为：它是初级在害物质）（2）6NO+4NH3 =6H2O+5N2（3）6NO+8NH3=12H2O+7N2 （选择（选择NH3是根据是根据“N被氧化，被氧化，NO被还原，被还原，均生成均生成N2的反应原理的反应原理”和和“无毒、无害原则无毒、无害原则”）思考思考（1）将有害物质转化为什么物质即可完成无）将有害物质转化为什么物质即可完成无害化过程？害化过程？（2）应依据什么化学原理完成无害化过程？）应依据什么化学原理完成无害化过程？（3）完成无害化过程中，无害化试剂的选择）完成无害化过程中，无害化试剂的选择原则是什么？原则是什么？（4）对无害化过程反应条件的确定原则是什）对无害化过程反应条件的确定原则是什么。么。（5）写出无害化过程的化学方程式。）写出无害化过程的化学方程式。4、硝硝酸酸与与金金属属反反应应的的还还原原产产物物与与硝硝酸酸的的浓浓度度和和金金属属的的活活泼泼性性有有密密切切的的关关系系，可可以以是是NO、NO、NO（NO）等等，又又已已知知这这些些氮氮氧氧 化化 物物 均均 可可 与与 铜铜 发发 生生 反反 应应：NxOy+y C u yC u O+x/2 N2 你你能能否否设设计计一一个个可可以以确确定定硝硝酸酸与与金金属属反反应应的的还还原原产产物物的的实实验验装装置置模模型型？讨论一讨论一此装置系统应包含几个大部分？此装置系统应包含几个大部分？讨论二讨论二根据金属硝酸反应的反应物的状态及反根据金属硝酸反应的反应物的状态及反应条件，应选择何种装置？应条件，应选择何种装置？讨论三讨论三若反应速率太小，应采取什么对策？若反应速率太小，应采取什么对策？讨论四讨论四加热应考虑什么因素？选择什么方式？加热应考虑什么因素？选择什么方式？讨论五讨论五如果反应物中含有如果反应物中含有NO，你认为此装置的，你认为此装置的设计有没有问题，应该如何完善？设计有没有问题，应该如何完善？讨论六讨论六用什么方法排净空气？怎样改进装置的用什么方法排净空气？怎样改进装置的设计？设计？讨论：讨论：讨讨论论七七根根据据金金属属与与硝硝酸酸反反应应的的反反应应物物的的性性质质及及反反应应条条件件，判判断断产产物物气气体体的的成成分分除除氮氮化化物物以以外外还还可可能能有有多多少少？其其对对后后续续反反应应有有无无干干扰扰？应应如如何何净净化化？净净 化化 装装 置置 的的 位位 置置 是是 什什 么么？讨论八讨论八选择什么装置完成氮氧化物与选择什么装置完成氮氧化物与铜的反应？铜的反应？讨论九讨论九铜选择什么状态？原因何在？铜选择什么状态？原因何在？讨论十讨论十怎样防止铜粉被气流扬起？怎样防止铜粉被气流扬起？讨论十一讨论十一如何测量如何测量N2的体积？的体积？应该包含三个大部分应该包含三个大部分金属与硝金属与硝酸反应的部分酸反应的部分、氮氧化物与铜反应的、氮氧化物与铜反应的部分和氮气体积的确定部分。部分和氮气体积的确定部分。应选择固应选择固-液反应的装置。液反应的装置。给反应容器加热。给反应容器加热。加热应防止硝酸分解；所以加热加热应防止硝酸分解；所以加热方式应是微热，如水浴加热。方式应是微热，如水浴加热。归纳讨论结果：归纳讨论结果：通过上述化学问题的探讨，能否归纳通过上述化学问题的探讨，能否归纳“结构结构性质性质应用应用”的依存关系？的依存关系？二、二、“性质性质存在存在制备制备”的依存关系的依存关系 请用物质结构和性质方面的知识探讨解决请用物质结构和性质方面的知识探讨解决下列化学问题的方法和途径：下列化学问题的方法和途径：1、空气的成分在一定时期内基本上是固定、空气的成分在一定时期内基本上是固定不变的。其中不变的。其中N2和和O2含量基本稳定的实质含量基本稳定的实质是否相同？是否相同？2、如果实验室想获得少量纯净的、如果实验室想获得少量纯净的N2，有哪，有哪些可能的途径？些可能的途径？实实质质是是不不同同的的。N N2 2是是由由于于分分子子中中有有三三个个共共价价键键，结结构构稳稳定定，导导致致性性质质稳稳定定，通通常常不不易易与与其其他他物物质质发发生生化化学学反反应应的的缘缘故故；O O2 2是是化化学学性性质质比比较较活活泼泼的的物物质质，其其在在通通常常状状况况下下，也也可可与与许许多多物物质质发发生生反反应应。而而自自然然界界的的一一些些其其他他变变化化中中又又可可产产生生O O2 2，如如光光合合作作用用等等。在在自自然然界界O O2 2的的消消耗耗速速率率和和O O2 2的的生生成成速速率率大大致致相相等等，达达成成动动态态平平衡衡，导导致致空空气气中中O O2 2的的含含量量基基本本保保持持不不变变。可能提出的三种方案：可能提出的三种方案：（1）用氧化剂氧化）用氧化剂氧化（2）用还原剂还原）用还原剂还原 或或 （其他正价氮元（其他正价氮元素的物质多为气体，而用气体制备气体会使素的物质多为气体，而用气体制备气体会使制得的气体不纯）；制得的气体不纯）；（3）用以上两方案综合，即用）用以上两方案综合，即用 与与 之间之间的氧化还原反应。的氧化还原反应。N+x讨论一讨论一在这些途径中，最可行的途径在这些途径中，最可行的途径是哪一种？是哪一种？讨论二讨论二同化反应最好选择在哪两种价态之间？同化反应最好选择在哪两种价态之间？讨论三讨论三具体应选择什么物质之间的反应合适？具体应选择什么物质之间的反应合适？讨论讨论此反应的原料是什么状态？此反应的原料是什么状态？介绍介绍实验室制取少量纯净的氮气，确实验室制取少量纯净的氮气，确实使用的是饱和实使用的是饱和NaNO2与与NH4Cl之间的之间的反应。此反应需加热引发，但反应开始反应。此反应需加热引发，但反应开始后要立即移开酒精灯。请写出化学反应后要立即移开酒精灯。请写出化学反应方程式。方程式。讨论讨论请从请从N的结构和性质方面解释此反的结构和性质方面解释此反应为什么是放热反应？应为什么是放热反应？通过以上化学问题的讨论与解决，通过以上化学问题的讨论与解决，你认为你认为“性质性质”、“存在存在”、“制备制备”三三 方面有什么关系？方面有什么关系？存在存在 性质性质 制备制备谢谢！再见！