視頻標(biāo)簽:氮的循環(huán)
視頻課題:高中化學(xué)魯科版必修一第三章第二節(jié) 氮的循環(huán)(第一課時(shí))陜西省 - 榆林
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高中化學(xué)魯科版必修一第三章第二節(jié) 氮的循環(huán)(第一課時(shí))陜西省 - 榆林
第3章 自然界中的元素 第2節(jié) 氮的循環(huán)
一、教材分析 (一)知識(shí)脈絡(luò)
氮及其化合物是元素化合物知識(shí)的重要組成部分。本節(jié)教材通過(guò)閃電這一自然現(xiàn)象,激發(fā)學(xué)生思考自然界中的含氮物質(zhì),通過(guò)自然界中的氮循環(huán),引出氮循環(huán)中的重要物質(zhì)—氮?dú)狻O、NO2、氨、銨鹽、硝酸等,然后通過(guò)觀察思考、實(shí)驗(yàn)探究認(rèn)識(shí)這些重要物質(zhì)的性質(zhì)、用途。在學(xué)習(xí)過(guò)程中了解人類活動(dòng)對(duì)自然界氮循環(huán)和環(huán)境的影響。 (二)知識(shí)框架
(三)新教材的主要特點(diǎn):
從培養(yǎng)學(xué)生終身發(fā)展所必備的知識(shí)和能力出發(fā),重點(diǎn)介紹重要代表物的性質(zhì)與用途,同時(shí)注重培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和綜合分析問(wèn)題的能力。 二.教學(xué)目標(biāo) (一)知識(shí)與技能目標(biāo)
1、了解自然界中的氮循環(huán)及人類活動(dòng)對(duì)氮循環(huán)的影響;
2、通過(guò)了解生物固氮和人工固氮形式,認(rèn)識(shí)N2 、NO 、NO2的性質(zhì);
氮?dú)馀c氮的固定
(氮?dú)獾男?br />
質(zhì),氮的固定)
氮的循環(huán) 氨與銨態(tài)氮肥 硝酸及其應(yīng)用 人類活動(dòng)對(duì)氮循
環(huán)和環(huán)境的影響
(氨的性質(zhì), 銨鹽的性質(zhì))
(硝酸的性質(zhì))
(酸雨、光化學(xué)煙霧、富營(yíng)養(yǎng)化)
3、通過(guò)觀察思考活動(dòng),認(rèn)識(shí)NH3、銨鹽的性質(zhì)及銨態(tài)氮肥的使用問(wèn)題; 4、通過(guò)觀察思考活動(dòng),認(rèn)識(shí) HNO3的性質(zhì)。 (二)過(guò)程與方法目標(biāo)
1、培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,總結(jié)分析物質(zhì)性質(zhì)的能力;
2、初步體會(huì)物質(zhì)的濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物的影響,進(jìn)一步認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)中變量控制的思想。
(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)
1、通過(guò)介紹合成氨發(fā)展的艱辛歷程,體會(huì)從實(shí)驗(yàn)室研究到工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程,滲透化學(xué)與技術(shù)關(guān)系的教育;
2、通過(guò)介紹酸雨,光化學(xué)煙霧和富營(yíng)養(yǎng)化等環(huán)境問(wèn)題,了解人類活動(dòng)對(duì)氮循環(huán)的影響,樹立保護(hù)環(huán)境的意識(shí)。 三、重點(diǎn)、難點(diǎn) (一)知識(shí)上重點(diǎn)、難點(diǎn)
重點(diǎn):氮?dú)狻薄@鹽和硝酸的性質(zhì)。 難點(diǎn):硝酸的氧化性。 (二)方法上重點(diǎn)、難點(diǎn)
培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)分析物質(zhì)性質(zhì)的能力,并使學(xué)生初步體會(huì)物質(zhì)的濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物的影響,進(jìn)一步認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)中變量控制的重要性。 四、教學(xué)準(zhǔn)備 (一)學(xué)生準(zhǔn)備 1、預(yù)習(xí)第二節(jié)-氮的循環(huán)
2、查找氮循環(huán)的資料,小組合作畫出氮循環(huán)圖示,寫出短文。重點(diǎn)說(shuō)明氮循環(huán)中涉及到哪些含氮元素的物質(zhì),它們是如何轉(zhuǎn)化的? (二)教師準(zhǔn)備 1、教學(xué)媒體、課件;
2、補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)。 第1課時(shí)
【復(fù)習(xí)】 1、碳酸鈉、碳酸氫鈉的化學(xué)性質(zhì); 2、C、CO、CO2;碳酸鹽、碳酸氫鹽的相互轉(zhuǎn)化。
【提問(wèn)】上次課后給大家布置了一項(xiàng)任務(wù):查找氮循環(huán)的資料,小組合作畫出氮循環(huán)圖示,寫出短文。重點(diǎn)說(shuō)明氮循環(huán)中涉及到哪些含氮元素的物質(zhì),它們是如何轉(zhuǎn)化的?下面,請(qǐng)各小組準(zhǔn)備交流。
【小組交流】選取二個(gè)小組作為代表在課堂上交流,其他小組的成果課后以科技小報(bào)的形式展示或收錄到成長(zhǎng)檔案袋中。 【點(diǎn)評(píng)評(píng)價(jià)】教師點(diǎn)評(píng)并做好表現(xiàn)性評(píng)價(jià)
【過(guò)渡】在氮循環(huán)中涉及到了較多重要的含氮元素的物質(zhì)及其變化,下面我們一起來(lái)探討這些物質(zhì)的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化。 【板書】1、氮?dú)馀c氮的固定。
【講述】 氮?dú)馐怯傻訕?gòu)成的雙原子分子,兩個(gè)氮原子間共用三對(duì)電子,使每個(gè)原子都達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。要破壞這種牢固的結(jié)合,需要很高的能量。故常溫下,氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑,很難與其它的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。但在一定的條件下,氮?dú)饽芘c氧氣、氫氣等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。
【演示實(shí)驗(yàn)】 在一個(gè)空礦泉水塑料瓶距瓶底10cm處,對(duì)稱地鉆兩個(gè)小孔, 然后放在感應(yīng)圈上,將感應(yīng)圈的兩根極針通過(guò)小孔插入瓶中,使 兩根極針成一條直線,且針尖之間相距0.5cm(如圖),接通電源, 觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。待礦泉水瓶中產(chǎn)生紅棕色氣體后,加入蒸餾水, 振蕩,用藍(lán)色石蕊試紙檢驗(yàn)產(chǎn)生的溶液。
【結(jié)論】 在放電或高溫的條件下,空氣中的氮?dú)饽芘c氧氣發(fā)生反應(yīng),生成一氧化氮,一氧化氮在空氣中很不穩(wěn)定,易被氧化成二氧化氮,二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸。 【板書】 N2+O2
2NO (有毒、無(wú)色、難溶于水)
2NO+O2=2NO2 (有毒、紅棕色、與水反應(yīng)) 3NO2+H2O=2HNO3+NO
<討論>1、現(xiàn)給你一試管二氧化氮,其它藥品和儀器自選,根據(jù)上述反應(yīng),請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),要求盡可能多的使二氧化氮被水吸收。
2、你的設(shè)計(jì)對(duì)工業(yè)上生產(chǎn)硝酸有什么啟示?(從原料的充分利用,減少污染物的排放等方面考慮。)
【過(guò)渡】植物只能利用化合態(tài)的氮,除了閃電等自然方法外,能否用人工的方法把空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為植物可吸收的含氮化合物呢?通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)在一定條件下,氮?dú)夂蜌錃饪梢灾苯踊仙砂薄?nbsp;【板書】 N2+3H2
2NH3 (可逆反應(yīng))
【講述】像這樣同時(shí)向正反兩個(gè)方向進(jìn)行的反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)。在可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式中用“ ”代替“=”。
人們把像這樣使空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮的方法叫做氮的固定。綜上所述: 【板書】
氮的固定
【指導(dǎo)閱讀】 閱讀P74 -氨的合成。 【課堂小結(jié)】 學(xué)生自己概括·整合。 【課堂練習(xí)】 1、
氮的固定有三種途徑:生物固氮、自然固氮和工業(yè)固氮。指出下列固氮
方式各屬于哪種類型。 (1) 閃電時(shí)氮?dú)廪D(zhuǎn)化為一氧化氮。
(2) 豆科作物根瘤菌將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為化合態(tài)氮。
(3) 在高溫、高壓和催化劑作用下,氮?dú)夂蜌錃夥磻?yīng)合成氨。
2、
雷鳴閃電是日常生活中司空見(jiàn)慣的現(xiàn)象。在閃電發(fā)生的過(guò)程中,空氣中
的氮?dú)夂脱鯕庵苯踊稀<僭O(shè)某次雷電放出的能量為1.5107KJ。已知1molO2與1molN2化合時(shí)要吸收181KJ的能量,閃電時(shí)有1/1000的能量用于這一反應(yīng)。
人工固氮
生物固氮高能固氮
自然固氮
(1)此次閃電所產(chǎn)生的一氧化氮的物質(zhì)的量是多少?
(2)此次雷電的生成物相當(dāng)于給土壤施加了多少千克的尿素[CO(NH2)2]化肥?
第2課時(shí)
【復(fù)習(xí)】高能固氮和工業(yè)固氮發(fā)生的主要反應(yīng)有哪些?
【引入】氨是氮循環(huán)中的主要物質(zhì),它在人類的生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。下面我們一起來(lái)探討氨和銨態(tài)氮肥的主要性質(zhì)和用途。 【板書】 2、氨和銨態(tài)氮肥 【演示實(shí)驗(yàn)1】 氨的溶解性實(shí)驗(yàn)。 【演示實(shí)驗(yàn)2】 氨和氯化氫的反應(yīng)。 【交流討論】用多媒體投影所要討論的問(wèn)題: 通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,思考、歸納并回答下列問(wèn)題: 1、完成下列表格
實(shí) 驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 結(jié) 論 實(shí) 驗(yàn)1 實(shí) 驗(yàn)2
2、通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,你獲得了氨的哪些物理性質(zhì)?是通過(guò)什么現(xiàn)象獲得的? 3、氨的噴泉實(shí)驗(yàn)原理是什么?氨溶解于水僅是簡(jiǎn)單的溶解過(guò)程嗎?由什么現(xiàn)象可以說(shuō)明?
4、由[演示實(shí)驗(yàn)2]的現(xiàn)象,你能得出哪些結(jié)論?
5、氨除了能與鹽酸反應(yīng)外,還能與硫酸、硝酸反應(yīng)嗎?若能,請(qǐng)寫出化學(xué)反應(yīng)方程式。演示實(shí)驗(yàn)2中若將濃鹽酸用濃硝酸、濃硫酸代替,會(huì)觀察到同樣的現(xiàn)象嗎?
6、氨中氮元素的化合價(jià)是-3,請(qǐng)從化合價(jià)的角度分析,氨還可能具有什么性質(zhì)?它可能與哪些物質(zhì)反應(yīng)? 7、氨水為何不大量用作化肥?
【歸納板書】 學(xué)生歸納,老師點(diǎn)評(píng)并板書。 一、氨的物理性質(zhì):
無(wú)色;有刺激性氣味的氣體;比空氣輕;極易溶于水(1:700)。
二、氨的化學(xué)性質(zhì): 1、與水反應(yīng):NH3+H2O NH3·H2O (可逆反應(yīng))
NH3·H2O
NH4++OH- (可逆過(guò)程)
2、與酸反應(yīng):NH3+HCl=NH4Cl NH3+HNO3=NH4NO3 2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4 3、與氧氣反應(yīng):4 NH3+5O2
4NO+6H2O
【講解】 由于氨水易揮發(fā),不易運(yùn)輸,因此氨水不大量用作化肥,而是常將氨制成各種固態(tài)的銨鹽加以使用,如何科學(xué)的使用銨態(tài)氮肥呢?要解決這一問(wèn)題,首先要了解銨態(tài)氮肥的主要成分——銨鹽的主要性質(zhì)。 【演示實(shí)驗(yàn)3】取少量氯化銨固體放在試管中加熱。
【演示實(shí)驗(yàn)4】取少量碳酸氫銨固體放在試管中加熱,并將生成的氣體通入新制的石灰水中。
【演示實(shí)驗(yàn)5】在試管中加入少量氯化銨固體,再滴加適量的10%氫氧化鈉溶液,加熱,并將濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙貼在玻璃棒上靠近試管口,觀察現(xiàn)象。 【交流討論】用多媒體投影所要討論的問(wèn)題: 通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,思考、歸納并回答下列問(wèn)題: 1、完成下列表格:
實(shí) 驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 結(jié)論及化學(xué)方程式 實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)2 實(shí)驗(yàn)3
2、銨鹽具有哪些物理、化學(xué)性質(zhì)? 3、銨鹽與堿溶液反應(yīng)的本質(zhì)是什么? 4、怎樣合理地儲(chǔ)存和施用銨態(tài)氮肥? 【歸納板書】 學(xué)生歸納,老師點(diǎn)評(píng)并板書 三、銨鹽的物理性質(zhì):白色,易溶于水的晶體。 四、銨鹽的化學(xué)性質(zhì): 1、受熱易分解:NH4Cl
NH3 ↑+HCl↑
NH4HCO3NH3 ↑ +CO2 ↑ +H2O 2、與堿溶液反應(yīng):NH4++OH-
NH3 ↑+H2O
NH4++OH-= NH3·H2O 保存方法:密封、陰涼通風(fēng)處保存。
施用注意事項(xiàng):不能與堿性物質(zhì)如草木灰等混用;埋在土下以保持肥效。 【課堂小結(jié)】 學(xué)生整合本節(jié)課所學(xué)的內(nèi)容。 【課堂練習(xí)】教材P80-81 1(3)(4)(5)、4(1) 【課外作業(yè)】教材P81 2、3
第3課時(shí)
【復(fù)習(xí)引入】 通過(guò)前面的學(xué)習(xí),你知道通過(guò)哪些方法可以制得NH3?如果實(shí)驗(yàn)室要制得少量NH3,你會(huì)選擇哪種方法?為什么?(由于氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)條件不易獲得,加熱銨鹽制得的NH3又不純,故實(shí)驗(yàn)室選擇銨鹽與堿反應(yīng)來(lái)制得少量氨氣。)
【板書】 3、氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法。 (1)反應(yīng)原理:2NH4Cl+Ca(OH)22 NH3 ↑+CaCl2+2H2O
(2)發(fā)生裝置——固體+固體→型 (3)干燥劑——堿石灰或無(wú)水CaCl2 (4)收集方法——向下排空氣法 (5)驗(yàn)滿方法——濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙 (6)尾氣處理——用水吸收
<討論>:用水吸收氨氣時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象,如何防止這一現(xiàn)象的發(fā)生? 【講述】 工業(yè)三酸之一的硝酸是一種重要的化工原料,也是一種重要的化學(xué)試劑,下面我們一起來(lái)討論它的性質(zhì)。 【板書】 五、硝酸及其應(yīng)用
【實(shí)驗(yàn)1】 取一瓶濃硝酸,打開瓶蓋,小心的扇聞濃硝酸的氣味。
【實(shí)驗(yàn)2】 在兩支試管中各放入一小塊銅片,分別加入少量4mol/L的稀硝酸和14mol/L的濃硝酸,立即用蘸有氫氧化鈉溶液的棉花封住試管口,觀察試管中發(fā)
△
生的現(xiàn)象。
【實(shí)驗(yàn)3】 將[實(shí)驗(yàn)2]中的金屬銅換成金屬鐵進(jìn)行相同的實(shí)驗(yàn),觀察發(fā)生的現(xiàn)象。 【交流討論】用多媒體投影所要討論的問(wèn)題: 通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,思考并回答下列問(wèn)題: 1、完成下列表格:
實(shí) 驗(yàn) 實(shí) 驗(yàn) 現(xiàn) 象 結(jié) 論 實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)2 實(shí)驗(yàn)3
2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究,你對(duì)硝酸的氧化性有了哪些認(rèn)識(shí)? 3、濃硝酸通常保存在棕色試劑瓶中,為什么? 4、歸納硝酸的物理、化學(xué)性質(zhì)?
【歸納板書】 學(xué)生歸納,老師點(diǎn)評(píng)并板書
1、物理性質(zhì):純硝酸無(wú)色,易揮發(fā),有刺激性氣味,熔沸點(diǎn)低,密度比水大。 2、化學(xué)性質(zhì):
(1)不穩(wěn)定性:4HNO3
2H2O+4NO2↑+O2↑
(2)強(qiáng)氧化性:(規(guī)律:濃硝酸一般被還原為NO2,稀硝酸一般被還原為NO,產(chǎn)物與硝酸的濃度有關(guān)。)
①與金屬反應(yīng)——除金、鉑、鈦外(常溫下,濃硝酸可使鐵、鋁鈍化) Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O ②與某些非金屬單質(zhì)(如碳)反應(yīng) C+4HNO3(濃)
CO2↑+4NO2↑+2H2O
<討論>①通常情況下,濃、稀硝酸作氧化劑時(shí),還原產(chǎn)物有何規(guī)律?
②濃硝酸通常被還原為NO2、稀硝酸通常被還原為NO,故相同條件下,稀硝酸的氧化性強(qiáng)于濃硝酸的氧化性,你認(rèn)為這種觀點(diǎn)對(duì)嗎?請(qǐng)闡述你的理由。 【講述】 掌握物質(zhì)性質(zhì)的目的是為了更好的利用物質(zhì),二戰(zhàn)期間,由于德軍即將占領(lǐng)丹麥,丹麥物理學(xué)家,諾貝爾獎(jiǎng)獲得者玻爾被迫要離開自己的祖國(guó)。他堅(jiān)信以后一定能返回祖國(guó),決心把心愛(ài)的諾貝爾獎(jiǎng)?wù)铝粝隆榱瞬皇躬?jiǎng)?wù)侣淙氲萝?br />
之手,他把獎(jiǎng)?wù)氯芙庠谝环N溶液中,并存放在瓶子里。丹麥被德軍占領(lǐng)后,納粹分子闖進(jìn)玻耳家中,連獎(jiǎng)?wù)碌挠白右矝](méi)發(fā)現(xiàn)。戰(zhàn)后,玻耳從溶液中提取出金,又重新鑄成了獎(jiǎng)?wù)隆_@種溶液就是王水(由濃鹽酸與濃硝酸按體積比3:1混合而成)。又如食物中的硝酸鹽是無(wú)毒的,但是在一些細(xì)菌的作用下,會(huì)被還原為有毒的亞硝酸鹽導(dǎo)致食物中毒。生活中注意不要吃腐爛的食物,因?yàn)檫@種食物含較多的亞硝酸鹽。
【指導(dǎo)閱讀】閱讀P78-人類活動(dòng)對(duì)自然界氮循環(huán)和環(huán)境的影響
<思考>由于人類活動(dòng)對(duì)自然界氮循環(huán)的影響而導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題主要有哪些? (酸雨、光化學(xué)煙霧、富營(yíng)養(yǎng)化)
【課堂小結(jié)】 學(xué)生自主完成教材第81頁(yè)的“概括·整合”。 【課堂練習(xí)】 教材P80 1(1)(2)
【布置研究性作業(yè)】 將學(xué)生分成若干小組,依據(jù)學(xué)生興趣自主選取其中一個(gè)課題進(jìn)行研究,研究成果將以小組為單位以板報(bào)的形式進(jìn)行交流。 1、如何減少人類活動(dòng)對(duì)自然界中氮循環(huán)的影響? 2、如何減少氮氧化物對(duì)環(huán)境的影響?
3、查閱資料,了解人工固氮的研究方向、成果及研究固氮的意義。
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