新课教学过程第3章第2节氮的循环

第二节氮的循环第一课时氮的循环氮气教学环节教学活动学生活动设计意图通过闪电创设学习情境,引出课题自然界中氮的循环引出氮气到氮元素的化合价变化规律通过化合价变化规律引出固氮及氮的固定两条途径改进探究实验认识NO和NO2性质高能固氮生物固氮合成氨仿生固氮迁移运用所学知识课题总结学生自我评价[播放]闪电的录象[引入]闪电是大家非常熟悉的自然现象。俗话说“一场雷雨一场肥”，雷雨过后，人们发现庄稼的长势非常好，叶子绿油油的，就像刚施了氮肥一样。那么雷雨生成了什么肥料？又是怎样生成的呢？本节课共同学习氮的循环。[指导阅读]氮的循环涉及到地球上生物圈的方方面面，阅读课本思考：⑴自然界中含氮物质之间通过哪些途径进行相互之间的转化？⑵氮的循环过程中会产生哪些重要物质？[大屏幕展示]

天上

人间氮在自然界中循环示意图地下[板书]（学生汇报时有意识根据氮的化合价升降分成两行）

氮氧化物、HNO3、硝酸盐N2

NH3、铵盐[讲述]N2在这个过程中化合价发生了变化，体现出N2既有氧化性又有还原性。氮元素由游离态变为化合态。我们把游离态的氮转化为含氮化合物的过程称为氮的固定。[预测]请同学们根据氮的固定的两条途径及空气中的成分，大胆推测雷雨所产生肥料主要成分是什么，并思考如何产生的。[请评价上述方案][思维深化]刚才同学们交流都认为肥料成分是硝酸盐，但在N2与O2放电条件下的产物是什么出现意见分歧，有两种意见①NO2②NO，产物到底是什么呢？用实验来探究：[实验]认识两种氮的氧化物：⑴展示一瓶NO气体，观察颜色、状态⑵另取一个空的集气瓶与上瓶口对口放置，抽去中间的玻璃片，观察现象⑶取一支盛满NO2的试管，倒扣在水槽中，静置一段时间后，观察现象。取出试管与空气接触，观察现象。⑷向试管中滴加几滴石蕊指示剂，观察现象[提出要求]根据⑶⑷现象及氧化还原反应知识思考NO2溶于水的产物[思维深化]在固氮的过程中N2与O2到底生成了什么NO还是NO2？[播放]模拟雷雨放电Flash动画

[引导学生讨论]结合以上实验和录像能得出什么结论，又有什么疑问？[肯定学生的质疑精神并总结]进一步科学实验证明N2先被氧化成NO接着又被氧化成NO2，最后变成HNO3。[引导思考]请用方程式表示“雷雨发庄稼”的原理。[过渡]上述反应在放电条件下固氮属于高能固氮。由于受到时间、区域的限制，高能固氮生成的氮肥远远不能满足农作物的需要，所以人们采取人工的方法固氮。[引导思考]根据固氮的另一条途径，思考人工固氮的原理。[展示]大屏幕展示合成氨厂的图片[追根寻源]氮气参与的反应条件都很高，为什么固氮如此困难？请阅读课本，从结构上查找原因。[讲述]科学家发现还有一种固氮方式在常温常压下就能进行，即仿生固氮。这种固氮方式有着非常明显的优越性，同学们可以到图书馆查阅资料或上网浏览。1、下列过程属于人工固氮的是（）A、分离液态空气制氮气B、闪电时N2转化为NOC、工业合成氨D、豆科植物根瘤菌固氮2、在新疆和青海两省交界处，有一狭长山谷，有时牧民和牲畜进入后，风和日丽的晴天顷刻间会电闪雷鸣，狂风大作,人畜常遇雷击而倒毙，被当地牧民称为“魔鬼谷”。

奇怪的是这里草木茂盛，你知道其中的原因吗？3．现有一试管二氧化氮，将其倒置于盛满水的水槽中，足够长的时间后，有什么现象？若使试管中液面上升，可采取什么措施？[结课]这节课我们从N2出发，通过学习“氮的固定”，学习了N2、NO、NO2的性质及它们之间的转化，请同学们将本节课内容进行梳理并充分理解掌握。

观看、倾听、思考、进入学习状态

阅读思考、小组交流、汇报结果：⒈主要形式（1）游离态→化合态①是豆科植物根部的根瘤菌，把氮气转变为硝酸盐等含氮化合物；②放电条件下，与氧气结合为氮氧化合物，并随降水进入水体中；③合成氨工厂、汽车发动机都可以将一部分氮气转化成化合态。（2）化合态→游离态：硝酸盐在某些细菌作用下转化成氮气。（3）化合态→化合态：化石燃料燃烧、森林和农作物枝叶燃烧所产生的氮氧化合物通过大气进入陆地和海洋，进入氮循环。2.氮的循环过程中涉及到的主要物质：N2、氮的氧化物、HNO3、硝酸盐、NH3、铵盐1、理论推测：雷雨产生的肥料是什么？如何产生？2、小组讨论：提出假设，汇报总结。

评价上述方案：途径2错误，因为空气中没有氢气

观察、思考、得出结论[讨论结果汇总]肥料产生途径有：

氮氧化物

HNO3

NH3

铵盐⑴NO：无色气体NO2：红棕色气体⑵NO能在空气中与氧气反应生成NO2

观察后回答：现象：水沿着试管上升，气体由红棕色变成无色，与空气接触后变成红棕色。

石蕊试液变红。一些学生得出结论：N2经过NO、NO2最后变成了HNO3。总结NO、NO2物理化学性质也有学生可能会提出疑问：上述实验还是不能确定转变中间是否有NO产生。

[书写]N2+O2放电

2NO

2NO+O2=NO23NO2+H2O=2HNO3+NO[书写]N2+3H2

2NH3

[阅读课本，得出结论]氮气是双原子分子，两个氮原子之间共用3对电子，使每个原子都达到稳定结构。要破坏这种牢固结合，需要很高能量。

学生表现出极大的兴趣请同学们说一说？通过本节课的学习，你学到了什么？（收获，体会，方法，感想．．．．．．）？

通过自然界中大家熟悉的现象和感兴趣的知识作为引入，产生驱动力，激发学生学习的兴趣。

培养学生通过阅读分析、归纳总结的能力为后面讲解固氮的两条途径打下基础

通过问题引导学生思考，培养学生探究问题的素养。

教师及时评价学生方案的闪光点,激励学生大胆参与讨论问题能增强学生表现欲。引导探究NO、NO2的主要的物质性质和化学性质，为后面从实验现象推导出N2在放电条件下与O2生成NO，再转化为NO2做好铺垫

从动画探究中得到结论。掌握N2氧化性N2→NO→NO2→HNO3掌握N2的还原性,培养学生敢于质疑的精神。明确“结构决定性质”。

将课堂延伸到课外，引发学生科学遐想，拓展学生的视野。习题1、2让学生体验学生成功感。通过练习暴露学生学习中的不足，提升学生运用知识能力。使学生所学知识条理化，培养学生归纳总结能力。及时进行自我评价。第二课时氨和铵盐教学过程：师生活动设计意图说明及教学中可能出现的情况预计时间教师活动学生活动【引言】通过上节课的学习我们已经知道工业固氮可以合成氨，氨也是氮循环中的重要物质，它在人类的生产和生活中有着广泛的应用。本节课我们一起来探讨氨和铵态氮肥的主要性质和用途。【板书】2、氨和铵态氮肥（1）氨（NH3）【活动】教师展示一瓶氨气、引导学生观察色、态、密度（与空气相比较）并闻气味。由一位学生按正确方法闻气味。学生独立归纳，得氨气物理性质，教师加以评价肯定。【板书】氨的物理性质【投影】结合幻灯片,归纳氨的物理性质：①色、态、味：无色、有刺激性气味的气体；②密度：在标准状况下，密度为／Ｌ，比空气轻；【过渡与设疑】通过刚才的观察、推测，同学们已知氨气是一种无色、有刺激性气味、比空气轻的气体。对于氨气物理性质的学习我们还必须探究它的水溶解性，氨气能否溶于水，其水溶解性又是如何呢？下面请看老师的一个演示实验。【实验探索】［演示实验1］氨的溶解性实验——“喷泉实验”通过［演示实验1］引导学生注意观察操作步骤，分析原理，现象；【设问】①氨溶于水时为什么会形成“喷泉”?喷泉实验原理是什么？②通过此实验说明氨的水溶性如何？注意引导学生观察实验操作步骤与现象，并通过实验得出结论——极易溶于水，进一步完善氨的物理性质。【投影】③溶解性：极易溶于水且能快速溶解，在常温常压下１体积水能溶解700体积的氨气。【交流探讨】①烧瓶中的溶液为什么会变红?②氨溶解于水仅是简单的溶解过程吗？【教师评价】教师注意引导学生，并评价学生答案。【结论】氨气极易溶于水，氨气溶于水后形成一种使酚酞试液变红的碱性溶液－氨水。指出氨水就是氨气的水溶液。【点拨】氨气不仅极易溶于水，还能与水发生反应。氨气与水反应生成的一水合氨（NH3·H2O），是一种弱碱，在水中只有少部分电离为NH4+和OH-。【板书】氨的化学性质：①与水反应：NH3+H2ONH3·H2O（可逆反应）NH3·H2ONH4++OH-（可逆过程）NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-【设问】氨水中存在哪些微粒？【说明】教学过程应指出两个可逆反应符号的含义，强调氨气与水反应生成的一水合氨（NH3·H2O）不宜写成NH4OH。并补充说明NH3·H2O很不稳定，常温下就会分解，加热可促使分解和挥发（NH3·H2ONH3↑+H2O）【过渡】氨气是一种碱性气体，它能否与酸发生反应呢？【实验探索】［演示实验2］氨和氯化氢的反应－“空瓶生烟”【强调】引导学生注意观察实验现象，并强调指出借助“白烟”生成，可用于氨气的检验。【设问】回答下列4点问题（可借助多媒体投影）：①由[演示实验2]的现象，你能解释“空瓶生烟”现象吗？若将浓盐酸用浓硝酸、浓硫酸代替，会观察到同样的现象吗？②氨除了能与盐酸反应外还能与硫酸、硝酸反应吗？若能，请写出化学反应方程式。能否用浓硫酸作氨的干燥剂？③氨水为何不大量用作化肥？④氨中氮元素的化合价是-3，请从化合价的角度分析，氨还可能具有什么性质？它可能与哪些物质反应？【分析】分析下列反应中根据元素化合价变化判断氧化剂与还原剂【板书】4NH3+5O24NO+6H2O氧化剂还原剂【过渡】由于氨水易挥发，不易运输，因此氨水不大量用作化肥，而是常将氨制成各种固态的铵盐加以使用，如何科学的使用铵态氮肥呢？要解决这一问题，下面我们要了解铵态氮肥的主要成分——铵盐的主要性质。【板书】（2）铵盐（NH4+）【实验探索】结合课本中3个实验演示。［演示实验3］取少量氯化铵固体放在试管中加热。［演示实验4］取少量碳酸氢铵固体放在试管中加热，并将生成的气体通入新制的石灰水中。［演示实验5］在试管中加入少量氯化铵固体，再滴加适量的10%氢氧化钠溶液，加热，并将湿润的红色石蕊试纸贴在玻璃棒上靠近试管口，观察现象。【强调】上面的［演示实验5］可用于铵盐的检验。【交流讨论】可用多媒体投影下列要讨论的问题：①铵盐具有哪些物理、化学性质？②铵盐与碱溶液反应的本质是什么？③铵态氮肥能否与碱性物质（如草木灰）混合使用？碳酸氢铵固体如何保存？【分析、归纳、投影】师生一道分析交流后进行归纳（下列归纳小结可通过多媒体投影）★铵盐的物理性质：白色，易溶于水的晶体。★铵盐的化学性质：①受热易分解NH4ClNH3↑+HCl↑NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O②与碱溶液反应NH4++OH-NH3+H2O（可用于检验铵盐）NH4++OH-=NH3·H2O保存方法：密封、阴凉通风处保存。施用注意事项：不能与碱性物质如草木灰等混用；埋在土下以保持肥效【复习引入】通过前面的学习，你知道通过哪些方法可以制得NH3？如果实验室要制得少量NH3，你会选择哪种方法？为什么？（由于氮气与氢气反应条件不易获得，加热铵盐制得的NH3又不纯，故实验室选择铵盐与碱反应来制得少量氨气。）【投影】★氨气的实验室制备2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O①反应原理（见上反应方程式）②发生装置——固体+固体→型③干燥剂——碱石灰或氢氧化钠④收集方法——向下排空气法⑤验满方法——湿润的红色石蕊试纸⑥尾气处理——用水吸收【概括·整合】播放幻灯片2、氨和铵态氮肥（1）氨（NH3）物理性质：色、态、味、度化学性质：①碱性②还原性实验室制取：用NH4Cl与Ca(OH)2共热（2）铵盐（NH4+）物理性质：色、态、味、度化学性质：①不稳定性②与碱反应（3）铵盐（NH4+）检验【作业布置】教材P814、5、【课时2训练】回忆上节课知识，明确本节课学习目标。认真观察气体的颜色，据氨的相对分子质量其推测密度，并由一位学生作代表用“扇气法”闻气体气味，独立归纳，初步认识氨气物理性质(色、态、味、密度)。认真观察实验现象，思考（提示学生：从瓶内气体溶于水后产生压强差来考虑），并回答老师提出的两个问题。学生思考分析、讨论、回答问题。分析思考、回答问题（答：存在NH3、H2O、NH3·H2ONH4+、OH-微粒）领悟、记忆，学会书写氨与水反应方程式以及氨分解的化学方程式。观察实验现象，针对教师提出的几个“设问”回答问题，并书写氨分别与硫酸、硝酸反应的化学方程式，并完成书本P74页的实验记录表格所需填写内容。设问提示：①从三种酸是否有挥发性考虑；②从能否反应的角度考虑；③从挥发性和碱性考虑；④从“元素处于最低价态时，具有还原性”考虑，推测氨可能会于氧气、氯气等氧化性物质反应。判断反应中的氧化剂与还原剂。观察实验，完成课本表格所需填写内容（记录实验现象，得出实验结论，书写相关化学反应方程式）。师生一道分析交流后进行归纳，学会书写铵盐的分解反应及与强碱反应的化学方程式。学会检验铵盐的方法。思考，回答。交流讨论，联系以前学过的实验室制取气体常用的方法，选择合理方案。认真观看老师播放的“氨气的实验室制备”归纳－见左【投影】学会铵盐的的保存方法。概括整合本节所学内容，并做好课后知识梳理工作。通过观察气体及闻气体气味，让学生独立归纳出氨气物理性质(色、态、味、密度)。通过实验现象的观察及问题的提出，培养学生的观察能力和分析问题的能力。通过设问，让学生了解氨水的成分利用溶液的颜色变化，让学生感悟到有新物质——碱性物质生成，从而认识到氨溶解于水不仅仅是一个简单的溶解过程，还伴随着化学变化产生。联系氧化还原反应相关概念及相关知识点，进行知识迁移应用，实现知识螺旋上升。通过学生对3个不同演示实验的观察，认识铵盐的分解产物，学会检验铵盐的方法。通过实验观察及其一些开放性问题的设置，培养学生的发散思维。提供开放式的问题，让学生选择“实验室制备氨气”的合理方案，培养学生的设计实验能力。通过交流讨论，结合观察实验，导出铵盐性质。学以致用，感受化学与农业的联系。引导学生按本节的核心内容进行概括整合。4分钟6分钟12分钟3分钟6分钟7分钟6分钟1分钟第3课时师生活动设计意图说明及教学中可能出现的情况预计时间教师活动学生活动【复习巩固】通过前两节课的学习，大家已经知道用化学知识来解释这样一句谚语“雷雨发庄稼”，下面请同学们写一写“雷”与“发”过程的相关反应方程式，并推荐一位同学上黑板板书，再由师生共同评价。【新课导入】在上述的“雷”与“发”的变化过程有一种含氮元素的酸——硝酸生成，硝酸它不仅是一种重要的化工原料，也是我们化学实验室常用的一种重要的化学试剂，本节课我们要一起来学习和讨论它的性质与应用。

【板书】3.硝酸及其应用【活动】［实验1］教师展示一瓶浓硝酸、引导学生观察色、态，接着打开瓶盖，由学生小心的扇闻浓硝酸的气味。【指导阅读】指导学生阅读书本77页。【导出、板书】物理性质【投影】结合幻灯片,小结浓硝酸的物理性质。●硝酸的物理性质纯硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体；熔点为－420C,沸点为830C,密度（cm3）比水大，能以任意比溶解于水，质量分数为69%的硝酸为浓硝酸；质量分数为98%以上的硝酸为发烟硝酸。【投影】结合幻灯片，引导学生比较硝酸和硫酸的物理性质，找出不同点。

在练习本上书写相关方程式，并由一位学生上黑板写，师生共同评价。①N2+O22NO②2NO+O2=2NO2③3NO2+H2O=2HNO3+NO

由一位学生浓硝酸的气味，结合观察，描述色、态、味等物理性质。

回顾所学过的硫酸的物理性质，并与硝酸物理性质作比较，找出不同点。

通过复习巩固，为将来学习硝酸的制法做铺垫，同时引发新课的导入。

引导学生用观察法得出硝酸的物理性质。

让学生运用第1章学习过的研究物质的基本方法之一“比较法”来解决问题。5分钟

6分钟附【投影】结合幻灯片，比较硝酸和硫酸的物理性质，找出不同点。

挥发性沸点试剂瓶物质的量的浓度浓硝酸易低棕色14mol/L浓硫酸难高无色18mol/L［演示实验2］在两支试管中各放入一小块铜片，分别加入少量4mol/L的稀硝酸和14mol/L的浓硝酸，立即用蘸有氢氧化钠溶液的棉花封住试管口，观察试管中发生的现象。［演示实验3］将[演示实验2]中的金属铜换成金属铁进行相同的实验，观察发生的现象。【归纳板书或投影幻灯片】●化学性质(1)不稳定性(通常保存在棕色试剂瓶中）4HNO32H2O+4NO2↑+O2↑（2）强氧化性：【规律引导】从分析氮元素化合价变化入手，引出氧化性，指出还原产物与硝酸浓度有关，一般规律是：浓硝酸被还原为NO2，稀硝酸被还原为NO。①与金属反应——除金、铂、钛外（常温下，浓硝酸可使铁、铝钝化）Cu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O②与某些非金属单质（如碳、硫、磷）反应C+4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2OS+6HNO3(浓)H2SO4+6NO2↑+2H2O【归纳】

★通常情况下，浓、稀硝酸作氧化剂时，还原产物规律如下：规律1、与金属反应时，浓硝酸一般被还原为NO2，稀硝酸一般被还原为NO，规律2、与非金属反应时，非金属一般被氧化成最高价酸或氧化物；硝酸被还原生成NO2和H2O。【交流讨论】用多媒体投影幻灯片26讨论下列的问题：①久置的硝酸为什么会发黄？②浓硝酸通常保存在棕色试剂瓶中，为什么？③浓硝酸与稀硝酸氧化性相同吗？它们分别与铜反应时，还原产物是什么？④有人认为浓硝酸通常被还原为NO2、稀硝酸通常被还原为NO，故相同条件下，稀硝酸的氧化性强于浓硝酸的氧化性，你认为这种观点对吗？请阐述你的理由。【教师评价】教师对学生回答的问题进行综合评价。【导出】通过讲述“丹麦物理学家玻尔巧藏诺贝尔奖章”的故事导出“王水”概念。【指导阅读】指导学生阅读P82页－人类活动对自然界氮循