2024-2025學(xué)年高中化學(xué) 第一單元 走進化學(xué)工業(yè) 1.2 人工固氮技術(shù)-合成氨教學(xué)實錄2 新人教版選修2

2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第一單元走進化學(xué)工業(yè)1.2人工固氮技術(shù)——合成氨教學(xué)實錄2新人教版選修2課題：科目：班級：課時：計劃1課時教師：單位：一、教學(xué)內(nèi)容本節(jié)課內(nèi)容選自新人教版選修2《化學(xué)與技術(shù)》第一單元“走進化學(xué)工業(yè)”中的“1.2人工固氮技術(shù)——合成氨”。主要講解合成氨的原理、工業(yè)生產(chǎn)流程以及相關(guān)應(yīng)用，讓學(xué)生了解化學(xué)工業(yè)在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生運用化學(xué)知識解決實際問題的能力。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)科學(xué)與工程意識，理解化學(xué)反應(yīng)原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，提升學(xué)生科學(xué)探究能力和實踐操作技能。增強學(xué)生對化學(xué)工業(yè)發(fā)展的關(guān)注，激發(fā)學(xué)生運用化學(xué)知識解決實際問題的熱情，培養(yǎng)社會責(zé)任感和環(huán)保意識。三、學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識：

學(xué)生在進入本節(jié)課之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了化學(xué)的基本概念、原子結(jié)構(gòu)、化學(xué)反應(yīng)原理等基礎(chǔ)知識。他們應(yīng)該能夠理解化學(xué)鍵、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡等概念，并具備一定的實驗操作技能。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

高中學(xué)生對化學(xué)工業(yè)和合成氨技術(shù)表現(xiàn)出一定的興趣，尤其是對化學(xué)在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用。他們的學(xué)習(xí)能力強，能夠通過實驗和理論相結(jié)合的方式理解復(fù)雜概念。學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格多樣，有的學(xué)生偏好通過實驗觀察來學(xué)習(xí)，有的則更傾向于通過理論推導(dǎo)來理解。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

學(xué)生在理解合成氨的原理時可能遇到以下困難：一是對化學(xué)平衡、催化劑等概念的理解不夠深入；二是對工業(yè)生產(chǎn)流程的復(fù)雜性和規(guī)模感到難以把握；三是將理論知識與實際生產(chǎn)相結(jié)合的能力不足。此外，學(xué)生可能對化學(xué)工業(yè)的環(huán)保問題和可持續(xù)性發(fā)展關(guān)注不夠，需要引導(dǎo)他們思考這些問題。四、教學(xué)資源準備1.教材：確保每位學(xué)生都有新人教版選修2《化學(xué)與技術(shù)》第一單元“走進化學(xué)工業(yè)”中的“1.2人工固氮技術(shù)——合成氨”章節(jié)教材。

2.輔助材料：準備與合成氨生產(chǎn)相關(guān)的圖片、流程圖、工業(yè)視頻等多媒體資源，以幫助學(xué)生直觀理解。

3.實驗器材：準備必要的實驗器材，如催化劑樣品、反應(yīng)容器等，以供演示實驗使用。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，確保每組有足夠的空間進行討論；布置實驗操作臺，以便進行小規(guī)模的演示實驗。五、教學(xué)實施過程1.課前自主探索

教師活動：

發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過在線平臺發(fā)布預(yù)習(xí)PPT，包含合成氨的歷史背景、工業(yè)生產(chǎn)流程等，明確預(yù)習(xí)目標(biāo)和要求。

設(shè)計預(yù)習(xí)問題：圍繞合成氨的原理，設(shè)計問題如“什么是氮肥？為什么需要合成氨？”引導(dǎo)學(xué)生思考。

監(jiān)控預(yù)習(xí)進度：通過班級微信群收集預(yù)習(xí)反饋，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進度。

學(xué)生活動：

自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生閱讀預(yù)習(xí)資料，了解合成氨的基本概念。

思考預(yù)習(xí)問題：學(xué)生針對預(yù)習(xí)問題進行思考，記錄疑問。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：學(xué)生通過自主閱讀和思考，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

信息技術(shù)手段：利用在線平臺和微信群，實現(xiàn)資源共享和反饋。

作用與目的：

幫助學(xué)生提前了解合成氨的基本知識，為課堂學(xué)習(xí)做好準備。

2.課中強化技能

教師活動：

導(dǎo)入新課：通過播放合成氨工業(yè)生產(chǎn)的視頻，引出課題，激發(fā)學(xué)生興趣。

講解知識點：講解合成氨的化學(xué)原理，如哈伯法，結(jié)合工業(yè)實際。

組織課堂活動：設(shè)計小組討論，讓學(xué)生分析合成氨過程中的關(guān)鍵步驟。

學(xué)生活動：

聽講并思考：學(xué)生認真聽講，思考老師提出的問題。

參與課堂活動：學(xué)生積極參與小組討論，分享自己的理解。

教學(xué)方法/手段/資源：

講授法：通過講解，幫助學(xué)生理解合成氨的化學(xué)原理。

實踐活動法：通過小組討論，培養(yǎng)學(xué)生的分析和解決問題的能力。

作用與目的：

幫助學(xué)生深入理解合成氨的化學(xué)原理，掌握工業(yè)生產(chǎn)過程。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動：

布置作業(yè)：布置關(guān)于合成氨工業(yè)的案例分析作業(yè)，要求學(xué)生分析其環(huán)境影響。

提供拓展資源：推薦相關(guān)書籍和網(wǎng)站，供學(xué)生深入了解合成氨技術(shù)。

學(xué)生活動：

完成作業(yè)：學(xué)生完成案例分析作業(yè)，鞏固所學(xué)知識。

拓展學(xué)習(xí)：學(xué)生利用推薦資源進行自主學(xué)習(xí)。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：學(xué)生通過完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)，提高自主探究能力。

反思總結(jié)法：學(xué)生通過反思作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)，提升自我評價能力。

作用與目的：

鞏固學(xué)生對合成氨工業(yè)的理解，拓寬知識面。

通過反思總結(jié)，幫助學(xué)生形成批判性思維和自我提升的能力。六、學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.知識掌握：

學(xué)生通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，能夠理解和掌握合成氨的化學(xué)原理，包括氮氣的固定、哈伯法合成氨的過程、催化劑的作用等。學(xué)生能夠描述合成氨工業(yè)的生產(chǎn)流程，了解其主要步驟和關(guān)鍵設(shè)備。此外，學(xué)生對氮肥在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用也有了一定的認識。

2.能力提升：

（1）科學(xué)探究能力：學(xué)生在課堂上通過實驗和討論，學(xué)會了如何設(shè)計實驗、觀察現(xiàn)象、分析數(shù)據(jù)，培養(yǎng)了科學(xué)探究的能力。

（2）問題解決能力：學(xué)生在分析合成氨工業(yè)的過程中，學(xué)會了如何將理論知識應(yīng)用于實際，解決了實際問題。

（3）團隊合作能力：在小組討論和角色扮演活動中，學(xué)生學(xué)會了如何與他人合作，共同完成任務(wù)。

3.思維發(fā)展：

（1）邏輯思維能力：學(xué)生通過分析合成氨的化學(xué)反應(yīng)過程，培養(yǎng)了邏輯思維能力，學(xué)會了從多個角度思考問題。

（2）批判性思維能力：在討論合成氨工業(yè)的環(huán)保問題和可持續(xù)性發(fā)展時，學(xué)生學(xué)會了質(zhì)疑、分析和評估，提高了批判性思維能力。

4.情感態(tài)度與價值觀：

（1）社會責(zé)任感：學(xué)生了解到合成氨工業(yè)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要性，增強了社會責(zé)任感。

（2）環(huán)保意識：在討論合成氨工業(yè)的環(huán)保問題時，學(xué)生認識到了化學(xué)工業(yè)對環(huán)境的影響，提高了環(huán)保意識。

（3）可持續(xù)發(fā)展觀念：學(xué)生了解到合成氨工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展問題，形成了可持續(xù)發(fā)展觀念。

5.實踐應(yīng)用：

學(xué)生在本節(jié)課結(jié)束后，能夠運用所學(xué)知識分析其他化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)過程，如石油化工、醫(yī)藥化工等。此外，學(xué)生還能將合成氨的原理應(yīng)用于日常生活，如理解氮肥對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的作用。

6.自主學(xué)習(xí)能力：

學(xué)生通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)會了如何自主預(yù)習(xí)、自主學(xué)習(xí)和自主總結(jié)。在課后，學(xué)生能夠主動查找資料，拓寬知識面，提高了自主學(xué)習(xí)能力。

7.溝通表達能力：

在小組討論和角色扮演活動中，學(xué)生學(xué)會了如何清晰地表達自己的觀點，傾聽他人的意見，提高了溝通表達能力。七、教學(xué)反思與總結(jié)這節(jié)課下來，我感覺收獲頗豐，但也發(fā)現(xiàn)了一些不足之處，下面我就從教學(xué)反思和總結(jié)兩個方面來談?wù)劇?/p>

首先，關(guān)于教學(xué)反思，我覺得這節(jié)課在教學(xué)方法上還是取得了一些成效的。我嘗試了小組討論和角色扮演的方式，讓學(xué)生在互動中學(xué)習(xí)，這樣的教學(xué)方法激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也讓他們在實踐中學(xué)到了知識。不過，我也發(fā)現(xiàn)了一些問題。比如，在小組討論時，個別學(xué)生參與度不高，可能是因為他們對合成氨的了解不夠，或者是不夠自信。這就需要我在今后的教學(xué)中，更加注重學(xué)生的個體差異，提供更多的個性化指導(dǎo)。

在策略上，我嘗試了多媒體教學(xué)，通過圖片、視頻等形式，讓學(xué)生更直觀地理解合成氨的生產(chǎn)過程。這種教學(xué)方式確實提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，但同時也發(fā)現(xiàn)了一些問題。比如，有些學(xué)生過于依賴多媒體，可能會忽視課本知識的學(xué)習(xí)。因此，我需要在今后的教學(xué)中，平衡好多媒體教學(xué)和課本知識的關(guān)系，讓學(xué)生既能通過多媒體了解知識，又能通過課本深入掌握知識點。

至于管理方面，我覺得我在課堂紀律和課堂氛圍的營造上做得還不夠。有時候，課堂上的討論過于熱烈，導(dǎo)致紀律有些松散。我需要在今后的教學(xué)中，更加注重課堂紀律的維護，同時也要創(chuàng)造一個輕松、活躍的課堂氛圍，讓學(xué)生在愉悅的氛圍中學(xué)習(xí)。

當(dāng)然，也存在一些不足。比如，部分學(xué)生對合成氨工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展問題理解不夠深入，這需要我在今后的教學(xué)中加強這方面的教育。另外，學(xué)生的動手能力還有待提高，我需要在實驗教學(xué)中更加注重學(xué)生的實踐操作。

針對這些問題，我提出以下改進措施和建議：

1.在小組討論中，針對不同學(xué)生的特點，提供個性化的指導(dǎo)，提高學(xué)生的參與度。

2.在多媒體教學(xué)中，注重引導(dǎo)學(xué)生回歸課本，確保學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握。

3.加強課堂紀律管理，同時營造輕松、活躍的課堂氛圍。

4.在教學(xué)中融入可持續(xù)發(fā)展教育，提高學(xué)生對化學(xué)工業(yè)的認識。

5.增加實驗操作環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和實踐能力。八、典型例題講解1.例題：某工廠采用哈伯法合成氨，已知反應(yīng)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)的平衡常數(shù)Kp=2.0×10^5Pa。在某一溫度下，將1molN2和3molH2充入1L的密閉容器中，達到平衡時，測得容器內(nèi)總壓強為1.5×10^5Pa。求該溫度下平衡時NH3的物質(zhì)的量。

解答：首先，根據(jù)平衡常數(shù)Kp的定義，我們有：

Kp=(P(NH3)^2)/(P(N2)*P(H2)^3)

由于容器內(nèi)總壓強為1.5×10^5Pa，我們可以計算出N2和H2的分壓：

P(N2)+P(H2)=1.5×10^5Pa

由于N2和H2的摩爾比為1:3，設(shè)N2的分壓為x，則H2的分壓為3x，因此：

x+3x=1.5×10^5Pa

4x=1.5×10^5Pa

x=3.75×10^4Pa

P(H2)=3x=1.125×10^5Pa

P(NH3)=Kp*P(N2)/P(H2)^3

P(NH3)=2.0×10^5Pa*3.75×10^4Pa/(1.125×10^5Pa)^3

P(NH3)≈1.33×10^4Pa

由于容器體積為1L，我們可以計算出NH3的物質(zhì)的量：

n(NH3)=P(NH3)/RT

其中R為氣體常數(shù)，T為溫度（假設(shè)為標(biāo)準溫度，即273K）。

n(NH3)=1.33×10^4Pa/(8.314J/(mol·K)*273K)

n(NH3)≈0.05mol

2.例題：在合成氨的工業(yè)生產(chǎn)中，使用鐵作為催化劑。某次實驗中，鐵催化劑的質(zhì)量從100g減少到90g，假設(shè)鐵的摩爾質(zhì)量為55.85g/mol，求實驗過程中消耗的鐵的物質(zhì)的量。

解答：消耗的鐵的物質(zhì)的量可以通過以下公式計算：

n(Fe)=(m(Fe初)-m(Fe終))/M(Fe)

其中m(Fe初)為初始鐵的質(zhì)量，m(Fe終)為最終鐵的質(zhì)量，M(Fe)為鐵的摩爾質(zhì)量。

n(Fe)=(100g-90g)/55.85g/mol

n(Fe)=10g/55.85g/mol

n(Fe)≈0.179mol

3.例題：在合成氨的工業(yè)生產(chǎn)中，氫氣和氮氣的摩爾比為3:1。如果反應(yīng)物中氫氣的物質(zhì)的量為4mol，求氮氣的物質(zhì)的量。

解答：由于氫氣和氮氣的摩爾比為3:1，我們可以直接計算氮氣的物質(zhì)的量：

n(N2)=n(H2)/3

n(N2)=4mol/3

n(N2)≈1.33mol

4.例題：在合成氨的工業(yè)生產(chǎn)中，已知反應(yīng)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)的平衡常數(shù)Kc=1.6×10^3。在某一溫度下，將1molN2和3molH2充入1L的密閉容器中，求達到平衡時NH3的濃度。

解答：首先，我們需要將平衡常數(shù)Kc轉(zhuǎn)換為Kp，因為題目中給出的壓強信息。由于Kp=Kc*(RT)^Δn，其中Δn是反應(yīng)的氣體摩爾數(shù)變化，對于這個反應(yīng)Δn=2-(1+3)=-2。

Kp=Kc*(RT)^Δn

Kp=1.6×10^3*(8.314J/(mol·K)*273K)^(-2)

Kp≈0.016Pa

P(NH3)=Kp*P(N2)/P(H2)^3

P(NH3)=0.016Pa*3.75×10^4Pa/(1.125×10^5Pa)^3

P(NH3)≈0.04Pa

c(NH3)=P(NH3)/RT

c(NH3)=0.04Pa/(8.314J/(mol·K)*273K)

c(NH3)≈0.0019mol/L

5.例題：在合成氨的工業(yè)生產(chǎn)中，某工廠使用了一種新型催化劑，該催化劑在相同條件下比傳統(tǒng)催化劑提高了10%的氨產(chǎn)量。如果傳統(tǒng)催化劑在相同條件下能生產(chǎn)10噸氨，求新型催化劑能生產(chǎn)多少噸氨。

解答：新型催化劑提高了10%的氨產(chǎn)量，因此我們可以通過以下公式計算新型催化劑的氨產(chǎn)量：

產(chǎn)量(新型)=產(chǎn)量(傳統(tǒng))*(1+提高百分比)

產(chǎn)量(新型)=10噸*(1+10%)

產(chǎn)量(新型)=10噸*1.1

產(chǎn)量(新型)=11噸

因此，新型催化劑能生產(chǎn)11噸氨。教學(xué)評價與反饋1.課堂表現(xiàn)：

學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)整體積極，能夠認真聽講，積極參與討論。在講解合成氨的化學(xué)原理時，學(xué)生們表現(xiàn)出濃厚的興趣，對于反應(yīng)方程式和催化劑的作用有較好的理解。在課堂提問環(huán)節(jié)，學(xué)生們能夠迅速回答，顯示出對知識的掌握程度較高。

2.小組討論成果展示：

小組討論環(huán)節(jié)中，學(xué)生們能夠圍繞合成氨的生產(chǎn)流程和環(huán)保問題展開深入的討論。每個小組都準備了詳細的討論報告，包括合成氨的原理、工業(yè)生產(chǎn)步驟、催化劑的作用以及環(huán)保措施等。學(xué)生們在展示過程中，表達清晰，邏輯性強，能夠很好地將理論知識與實際應(yīng)用相結(jié)合。

3.隨堂測試：

隨堂測試結(jié)果顯示，學(xué)生對合成氨的基本概念和原理掌握較好，能夠正確回答關(guān)于合成氨反應(yīng)方程式、平衡常數(shù)、催化劑種類等問題。但在一些涉及計算