氮及其化合物教學(xué)設(shè)計高一上學(xué)期化學(xué)人教版

第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第2節(jié)氮及其化合物第1課時氮氣與氮氧化物教材分析課程標(biāo)準(zhǔn)分析：《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》對于《氮及其化合物》這節(jié)的要求：（1）內(nèi)容要求：結(jié)合實例認(rèn)識氮及其化合物的多樣性，了解通過化學(xué)反應(yīng)可以探索物質(zhì)性質(zhì)、實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，認(rèn)識物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化在促進(jìn)社會文明進(jìn)步、自然資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)中的重要價值。（2）學(xué)業(yè)要求：①能說明氮及其化合物的應(yīng)用對社會發(fā)展的價值、對環(huán)境的影響，能有意識運用所學(xué)的知識或?qū)で笙嚓P(guān)證據(jù)參與社會性議題的討論；②能列舉、描述、辨識典型物質(zhì)重要的物理和化學(xué)性質(zhì)及實驗現(xiàn)象；③能從物質(zhì)類別、元素價態(tài)的角度，依據(jù)復(fù)分解反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)原理，預(yù)測物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和變化，設(shè)計實驗進(jìn)行初步驗證，并能分析、解釋有關(guān)實驗現(xiàn)象；④能利用典型代表物的性質(zhì)和反應(yīng)，設(shè)計常見物質(zhì)制備、分離、提純、檢驗等簡單任務(wù)的方案，能從物質(zhì)類別和元素價態(tài)變化的視角說明物質(zhì)的轉(zhuǎn)化路徑。教材內(nèi)容分析：本節(jié)選自新人教版選擇性必修二第五章第二節(jié)《氮及其化合物》的第一課時。對于本節(jié)課的內(nèi)容，教材內(nèi)容主要包括：氮氣和氮的固定、一氧化氮和二氧化氮。本節(jié)課的內(nèi)容是學(xué)生高中階段所學(xué)習(xí)的最后一個非金屬元素，也是元素知識的重要內(nèi)容之一。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，可以進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對元素知識的認(rèn)識，在鞏固復(fù)習(xí)氧化還原反應(yīng)基本知識的基礎(chǔ)上，加深對價類二維圖的理解和應(yīng)用。同時，氮元素是我們身邊的重要元素之一，本節(jié)課的內(nèi)容可以利用氮固定和“雷雨發(fā)莊稼”作為載體，通過觀察思考、實驗探究和資料分析認(rèn)識N2、NO和NO2的性質(zhì)、用途。在學(xué)習(xí)過程中了解人類活動對自然界氮循環(huán)和環(huán)境的影響，同時將化學(xué)知識應(yīng)用到實際情景中。同時，在介紹NO和NO2主要的性質(zhì)與應(yīng)用時，不回避對環(huán)境健康帶來的負(fù)面影響，并指出化學(xué)在解決這些問題時可能的方向和作用，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和價值觀，體現(xiàn)新課程標(biāo)準(zhǔn)“關(guān)注人類面臨的與化學(xué)相關(guān)的問題，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感、參與意識和決策能力”的要求；同時加強(qiáng)環(huán)境教育，關(guān)注環(huán)境問題，體現(xiàn)了知識與社會、生活、健康、環(huán)境的聯(lián)系，并將科學(xué)精神和人文精神融合其中。N2、NOx性質(zhì)的學(xué)習(xí)為學(xué)生提供了研究問題、科學(xué)探究全面提升學(xué)科素養(yǎng)的學(xué)習(xí)平臺，這一節(jié)的學(xué)習(xí)延續(xù)本章第一節(jié)硫及其化合物的一些學(xué)習(xí)方法，繼續(xù)豐富元素化合物的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，從整體上、更本質(zhì)地理解物質(zhì)的性質(zhì)及相互的轉(zhuǎn)化，同時通過實驗探究、情景應(yīng)用等多種方式，在學(xué)習(xí)知識的同時更加注重培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。學(xué)情分析優(yōu)勢：①學(xué)生通過初中知識的學(xué)習(xí)，對N2有一定的了解，并且知道空氣中的主要組成氣體是N2和O2，為本節(jié)課內(nèi)容的開展奠定了基礎(chǔ)；②學(xué)生通過對鈉及其化合物、鐵及其化合物、氯及其化合物、硫及其化合物知識的學(xué)習(xí)與總結(jié)，已經(jīng)形成分析和解決基本元素知識問題的能力；③學(xué)生通過硫及其化合物的學(xué)習(xí)，對于“價類”二維坐標(biāo)圖已不再陌生，可以利用價類二維圖進(jìn)行簡單的分析；④通過學(xué)習(xí)時不斷的鞏固和練習(xí)，對于氧化還原反應(yīng)和離子反應(yīng)的分析判斷也已經(jīng)非常熟悉，方程式的書寫對于絕大多數(shù)學(xué)生來說已經(jīng)不存在問題；⑤大多數(shù)學(xué)生初步具備了具體問題情境下設(shè)計簡單實驗，預(yù)測物質(zhì)基本性質(zhì)的能力。授課中所有開放性問題可以由學(xué)生獨立思考設(shè)計、討論歸納。教師組織小組間討論、分析，最終形成統(tǒng)一認(rèn)識，從而完成創(chuàng)新意識的培養(yǎng)、綜合運用所學(xué)知識解決實際問題能力的提升。不足：①學(xué)生對于實驗現(xiàn)象的解釋存在片面性，幾乎不會考慮多種情況的存在，因此本節(jié)課利用N2在雷電條件下生成的NO會迅速和O2繼續(xù)結(jié)合生成NO2，以及NO2和H2O的反應(yīng)，采用數(shù)字化實驗或者實驗探究的方式，通過對數(shù)據(jù)或者現(xiàn)象的分析，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究意識，增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)解釋實驗現(xiàn)象能力； ②學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力比較薄弱，因此本節(jié)課采用“雷雨發(fā)莊稼”、工業(yè)合成氨以及自然界的氮循環(huán)作為知識載體，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力；③本節(jié)課涉及了多次的實驗設(shè)計驗證猜想，對于有些學(xué)生而言具有一定的難度，因此在教學(xué)上對于較難的問題采用了小組討論，互相合作幫助，可以較好地讓每位同學(xué)跟上上課的節(jié)奏。教學(xué)目標(biāo)1．根據(jù)氮的原子結(jié)構(gòu)知識預(yù)測氮的化學(xué)性質(zhì)，能從物質(zhì)的微觀層面理解其組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的聯(lián)系，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定應(yīng)用”的觀念；2．通過觀察實驗分析數(shù)據(jù)，掌握N2、NO和NO2的化學(xué)性質(zhì)，在感受化學(xué)的美妙的同時，增強(qiáng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的能力，提高證據(jù)推理能力；3．通過學(xué)習(xí)探究“氮的固定”、“雷雨發(fā)莊稼”等實際過程，培養(yǎng)自身嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和辯證分析能力，深刻理解化學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境之間的相互關(guān)系，杜絕污染，保護(hù)環(huán)境，增強(qiáng)社會責(zé)任感。教學(xué)重難點教學(xué)重點：N2、NO和NO2的性質(zhì)；教學(xué)難點：NO2和H2O的反應(yīng)教學(xué)思路教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)活動學(xué)生活動設(shè)計意圖Ⅰ氮的分析環(huán)節(jié)1導(dǎo)入(2min)【創(chuàng)設(shè)情境】教師展示2012年零饑餓挑戰(zhàn)以及習(xí)總書記對于糧食的重視，引出肥料特別是氮肥的重要性。同時引導(dǎo)學(xué)生分析初中所接觸到的氮肥主要分為：銨態(tài)氮肥（NH4+）和硝態(tài)氮肥（NO3），以及氮主要以氮氣的形式存在于空氣中，從而引出這節(jié)課的內(nèi)容：將氮氣轉(zhuǎn)化為氮鹽。【思考回顧】*培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感，了解有關(guān)國家發(fā)展的相關(guān)事件；同時培養(yǎng)學(xué)生知識的相互鏈接，將初中所學(xué)習(xí)的知識加以利用。環(huán)節(jié)2氮的分析(8min)【提出問題】引導(dǎo)學(xué)生分析氮的原子結(jié)構(gòu)，思考：1.氮元素可以存在的價態(tài)有哪些？2.氮都可以形成哪些物質(zhì)？【講解】結(jié)構(gòu)不僅僅決定性質(zhì)，同時還決定了價態(tài)和物質(zhì)的類別，這三個對于物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和應(yīng)用都是十分重要的，引出價類二維圖，以及氮常見的存在形式：（指出氮的氧化物不止這兩種，NO和NO2為最常見的。）【講解】+【提出問題】通過化合價的角度，結(jié)合價類二維圖分析，思考該如何將N2轉(zhuǎn)化為肥料的主要成分硝酸鹽？【猜測】將N2氧化為氧化物，再溶于水生成HNO3（或溶于堿），就可以得到NO3?！咎岢鰡栴}】1.用哪個氧化劑進(jìn)行氧化？2.空氣中存在著N2和O2，為什么不反應(yīng)？3.N2為什么穩(wěn)定？試著從結(jié)構(gòu)分析?！局v解】講解N2的電子式、結(jié)構(gòu)式等相關(guān)知識。【思考回答】1.0、3、+52.N2、HNO3、NH3…【思考】在價類二維圖上標(biāo)注各個物質(zhì)的位置?！舅伎蓟卮稹俊舅伎蓟卮稹?.O22.N2穩(wěn)定3.存在三鍵*培養(yǎng)學(xué)生結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的思想，同時利用價類二維圖明確氮各物質(zhì)的分類和化合價，為后續(xù)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。*培養(yǎng)學(xué)生分析物質(zhì)轉(zhuǎn)化的一般思路。*問題的設(shè)置層層遞進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題，解決問題的能力，同時激發(fā)學(xué)生解決問題的興趣。Ⅱ“雷雨發(fā)莊稼”——探究NO、NO2的反應(yīng)環(huán)節(jié)3NO的反應(yīng)(8min)【提出問題】該如何提供能量使N2的三鍵斷裂？【講解】由需要放電引出“雷雨發(fā)莊稼”。【演示實驗】模擬雷雨天氣放電實驗，請學(xué)生觀察現(xiàn)象?！局v解】已知氮的氧化物中只有NO2為紅棕色氣體，其余都為無色。（介紹氮的常見氧化物：NO、NO2）【提出問題】反應(yīng)的整個過程是怎么樣的？寫出對應(yīng)兩種情況的方程式。（引導(dǎo)學(xué)生分析有兩種可能：①直接生成NO2；②先生成NO，再生成NO2）；【講解過渡】由于反應(yīng)這兩個反應(yīng)都需要氧氣的參與，因此設(shè)計數(shù)字化實驗收集氧氣濃度的變化數(shù)據(jù)?！狙菔緮?shù)字化實驗】利用傳感器收集放電前后氧氣濃度的變化數(shù)據(jù)，請學(xué)生進(jìn)行分析，討論得出結(jié)論?！局v解】有兩步反應(yīng)，并且第二步反應(yīng)不需要放電的條件?！舅伎蓟卮稹扛邷亍⒗纂姟居^察回答】生成紅棕色氣體【思考回答】【觀察思考】【分析回答】開始放電，氧氣濃度逐漸減?。煌Ｖ狗烹姾?，氧氣濃度迅速減小。*利用實際例子吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的探究欲望。*培養(yǎng)學(xué)生觀察現(xiàn)象描述現(xiàn)象，根據(jù)現(xiàn)象合理推測的能力。*引導(dǎo)學(xué)生分析實驗現(xiàn)象，進(jìn)行合理的推測。*在教學(xué)中引進(jìn)數(shù)字化實驗，解決了教學(xué)實驗中的難題。*培養(yǎng)學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，分析實驗數(shù)據(jù)，得出實驗結(jié)論的能力。環(huán)節(jié)4NO2的反應(yīng)(10min)【講解過渡】引導(dǎo)學(xué)生觀察價類二維圖，根據(jù)之前的分析生成的氧化物要和水（堿）反應(yīng)生成NO3，但是雷雨發(fā)莊稼的過程中不會有堿的存在，所以只有可能是氧化物和水反應(yīng)，下面來一起觀察NO2能否和H2O反應(yīng)生成NO3?！狙菔緦嶒灐垦菔綨O2和H2O的反應(yīng)，請同學(xué)觀察并描述現(xiàn)象?！咎岢鰡栴}】1.NO2和H2O和水發(fā)生反應(yīng)了嗎？2.為什么液面會停在一定的高度？3.氣體可能是哪個？該如何驗證？（學(xué)生可能會產(chǎn)生比較多的猜想，可以引導(dǎo)他們驗證最容易檢驗的。）【學(xué)生實驗】+【小組討論】（事先準(zhǔn)備吸有一定量NO2的注射器和水）用注射器吸取一定量的水，震蕩后再吸取空氣。請同學(xué)描述現(xiàn)象，得出結(jié)論?！咎岢鰡栴}】1.根據(jù)氧化還原反應(yīng)的特點，反應(yīng)除了生成NO應(yīng)該還生成了哪個物質(zhì)？（有降必有升）并寫出反應(yīng)方程式。2.該如何讓產(chǎn)物只有我們需要的硝酸？（講解工業(yè)生成硝酸提高利用率的辦法）【講解過渡】這就是“雷雨發(fā)莊稼”的整個過程，生成的硝酸會和土壤中的金屬或者氧化物作用變?yōu)橥寥浪枰南鯌B(tài)氮肥。請同學(xué)完成價類二維圖上各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化?！居^察回答】紅棕色氣體消失，液面上升到一定高度停止?！舅伎蓟卮稹?.反應(yīng)2.有不溶于水的無色氣體生成；3.NO、N2…直接通入O2【實驗操作】+【思考回答】無色氣體是NO【思考回答】1.HNO32.①通入氧氣和水，循環(huán)；②按比例反應(yīng)?！净貞涭柟獭?培養(yǎng)學(xué)生觀察實驗、根據(jù)實驗現(xiàn)象得出結(jié)論的能力。*問題環(huán)環(huán)相扣，符合學(xué)生的思考邏輯，一步步引導(dǎo)，讓學(xué)生產(chǎn)生深度思考。*培養(yǎng)學(xué)生的動手操作和小組合作能力。*鞏固氧化還原反應(yīng)的內(nèi)容*利用價類二維圖使學(xué)生更加清楚的明白各類物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化。Ⅲ氮的固定環(huán)節(jié)5合成氨(5min)【提出問題】觀察價類二維圖，除了將N2進(jìn)行氧化生成硝態(tài)氮肥（NO3），還有沒有其它的辦法制備氮肥？【講解】講解合成氨的反應(yīng)條件、重要性以及哈伯和博施對于工業(yè)合成氨的重要貢獻(xiàn)?！咎岢鰡栴}】利用實際的合成氨裝置圖，請同學(xué)分析如此設(shè)計的優(yōu)點?！舅伎蓟卮稹窟€原生成NH3，再生成銨鹽?！舅伎蓟卮稹?引導(dǎo)學(xué)生利用價類二維圖進(jìn)行思考。*利用化學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感。*理論聯(lián)系實際，將化學(xué)知識和實際生產(chǎn)相關(guān)聯(lián)。環(huán)節(jié)6氮的固定(5min)【講解】氮除了可以被H2還原外，還可以于金屬Mg反應(yīng)生成Mg3N2?！咎岢鰡栴}】觀察下面三個方程式，氮的狀態(tài)發(fā)生了怎么樣的改變？【講解】講解固氮的定義以及固氮的分類和除了上述外的固氮方法?！咎岢鰡栴}】不斷的合成氮的化合物，那空氣中游離的氮氣會不會越來越少？【講解】【思考回答】從單質(zhì)轉(zhuǎn)化為化合物?！抉雎牎俊舅伎肌?培養(yǎng)學(xué)生觀察、思考能力。*利用氮的固定將本節(jié)課的兩部分內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，有利于學(xué)生框架的搭建。*利用問題引出氮循環(huán)，對氮循環(huán)進(jìn)行講解。Ⅳ實際情景環(huán)節(jié)7汽車尾氣處理(7min)【提出問題】1.通過固氮知識引出不是所有的固氮反應(yīng)都是被需要的，從而講解汽車尾氣產(chǎn)生的原因。請學(xué)生小組討論，該如何減少汽車尾氣帶來的環(huán)境污染？（引導(dǎo)學(xué)生利用化學(xué)知識思考）2.該采用哪一類物質(zhì)來實現(xiàn)這一過程？【講解】介紹三元催化裝置。（可以將N2和O2在高溫下生成的NO和CO反應(yīng)，生成N2和CO2，從而減少污染。）【總結(jié)】請同學(xué)完善價類二維圖，總結(jié)本節(jié)課的內(nèi)容。【提出問題】學(xué)習(xí)了如何將N2轉(zhuǎn)化為NH3，那如何實現(xiàn)從NH3到銨鹽的轉(zhuǎn)化呢？這是我們下節(jié)課的內(nèi)容?！舅伎加懻摗?.①綠色出行