《氮的循环》示范课教学设计【高中化学必修1鲁教版】

4/4《氮的循环》教学设计氮的循环（第2课时）教材分析教材分析本课时在氮的循环基础上，继续学习氮循环中重要物质——氨气和铵盐。通过实验探究归纳氨气和铵盐的性质。学习铵盐性质时采用讨论和探究形式，让学生归纳总结氨气的制法和铵根离子的检验方法，并了解它们在生产中的应用问题。这部分的设计充分体现化学是以实验为基础的学科。还可以提高学生的实验动手、分析思考问题、总结归纳知识点的能力。教学目标教学目标【知识与能力目标】氨气的性质；氨气的实验室制法；铵盐的性质氨根离子的检验【过程与方法目标】通过实验探究、讨论探究培养学生分析问题解决问题的能力。【情感态度价值观目标】通过实验让学生体会实验对认识研究物质性质的重要性，培养学生探究创新精神。教学重难点教学重难点【教学重点】氨气、铵盐的化学性质，氨气的实验室制法【教学难点】氨气、铵盐的化学性质，氨气的实验室制法课前准备课前准备多媒体课件，实验等。教学过程教学过程一、氨气1．物理性质色味态密度水溶性无色刺激性气体比空气小极易溶于水(常温常压1∶700)2.化学性质3．氨水的性质(1)成分：H2O、NH3、NH3·H2O、OH－、NHeq\o\al(＋,4)、H＋。(2)弱碱性：①原因：NH3·H2ONH＋4＋OH－，②使红色石蕊试纸变蓝。(3)易分解(用方程式表示)：NH3·H2ONH3↑＋H2O。4．氨的用途(1)氨气易液化，用作制冷剂。(2)用于合成氨、制硝酸、氮肥等。二、铵盐1．概念由铵根离子和酸根离子组成的盐。2．物理性质易溶于水的白色晶体。3．化学性质(1)受热易分解：①NH4Cl受热分解方程式：NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋HCl↑。②NH4HCO3受热分解方程式：NH4HCO3eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O＋CO2↑。(2)与碱的反应：铵盐都能与碱反应生成氨气。固体反应：NH4Cl与NaOH反应的化学方程式为NH4Cl＋NaOHeq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋NaCl＋H2O。溶液中铵盐与强碱反应的离子方程式为(加热)NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O。三、化学氮肥[重点剖析]1．喷泉形成的原理容器内外存在较大的压强差，在这种压强差的作用下，液体迅速流动，通过带有尖嘴的导管喷出来，即形成喷泉。2．使容器内外产生较大的压强差的两类情况(1)容器内气体极易溶于水或易与溶液中的溶质发生化学反应，从而使容器内气压迅速降低，如图A。气体HClNH3CO2、SO2吸收剂水或NaOH溶液水或盐酸NaOH溶液(2)容器内发生化学反应，产生气体。从而使容器内压强迅速增大，促使容器内液体迅速向外流动，形成喷泉。例如，喷雾器、人造喷泉等均是利用了此原理，如图B。A．通过挤压胶头滴管，使氨气溶于水造成烧瓶内压强变小。B．CaCO3与HCl反应，生成CO2气体，使锥形瓶内压强变大。3．做好氨的喷泉实验的关键(1)装置的气密性要好，检验的方法是连接装置后，打开止水夹，将玻璃管下端浸入水中，双手捂紧圆底烧瓶，若玻璃管内有气泡冒出，且松开手后玻璃管内液体回流形成一段稳定液柱，则说明该装置的气密性良好。(2)圆底烧瓶必须保持干燥。(3)圆底烧瓶要尽可能集满气体，若气体量不足，则难以形成喷泉。(4)烧杯内必须装入足量的水，以防止因水的量不足而造成喷泉现象停止或不发生。[特别提醒]用上图A装置进行喷泉实验时，实验成功的关键为：(1)气体和烧瓶要干燥；(2)气体要充满；(3)装置气密性要好。[典例印证][例题1]喷泉是一种常见的自然现象，其产生的原因是存在压强差。图1图2图3(1)制取氨气并完成喷泉实验(图中部分夹持装置已略去)。①用图1装置进行喷泉实验，上部烧瓶已充满干燥氨气，引发水上喷的操作是___________________。该实验的原理是________________。②如果只提供如图2的装置，请说明引发喷泉的方法：_________。(2)利用图3装置，在锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是________。A．Cu与稀盐酸B．NaHCO3溶液与NaOH溶液C．CaCO3与稀H2SO4D．NH4HCO3与稀盐酸(3)在图3锥形瓶中加入酒精，把锥形瓶放入水槽中，水槽中加入冷水后，再加入足量的下列物质，结果也产生了喷泉。水槽中加入的物质可以是________。A．浓硫酸B．食盐C．硝酸钾D．硫酸铜(4)从产生喷泉的原理分析，图1、2是________上部烧瓶内的压强。图3是________下部锥形瓶内气体的压强(均填“增大”或“减小”)。人造喷泉及火山爆发的原理与上述装置图__________原理相似。[解析](1)图1引发喷泉，只需打开止水夹，挤压胶头滴管即可；图2则需先打开止水夹，用热毛巾捂圆底烧瓶，发现有气泡冒出后，移去热毛巾即可。(2)能在锥形瓶内反应产生气体，压强大于圆底烧瓶内压强方可，故应选NH4HCO3和盐酸。其他要么不反应，要么反应不生成气体或产生气体很少。(3)浓H2SO4溶于水放出大量热，使瓶内酒精汽化也会发生喷泉。(4)图1、2导致上部压强减小，图3导致下部压强增大，人造喷泉及火山爆发均与图3原理相似。[答案](1)①打开止水夹，挤压胶头滴管NH3溶于少量水中，使圆底烧瓶内压强减小，烧杯内水喷入圆底烧瓶②打开止水夹，用热毛巾捂住圆底烧瓶至有气泡从水中冒出，移去热毛巾。(2)D(3)A(4)减小增大3只要能使烧瓶内外产生一定的压强差的气体与液体的组合就能产生喷泉。1．如图所示的装置中，烧瓶中充满了干燥气体a，将滴管中的液体b挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，然后打开弹簧夹f，烧杯中的液体b经玻璃管呈喷泉状喷出，最终几乎充满烧瓶。a(干燥气体)b(液体)ANO2水BCO24mol·L－1NaOH溶液CCl2饱和NaCl溶液DNH31mol·L－1盐酸(1)选项______(填“A”“B”“C”或D)为何不满足要求？___________。(2)能形成图示喷泉实验的气体和液体甚多，它们需满足的条件是①____________；②__________。例如______(气体)和____________________(液体)。解析：形成喷泉最根本的原因是瓶内外存在压强差。当烧瓶内气体溶于液体或与之反应时，瓶内气体大量减少，压强降低，外界的大气压将液体压入烧瓶内。如此持续，最后液体将充满烧瓶。B和D中所列物质可完成喷泉实验。NO2气体虽易溶于水，但与水反应产生NO气体：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，会出现“喷泉”现象，但烧杯内的水只会部分进入烧瓶内，不能几乎充满烧瓶；饱和氯化钠溶液几乎不能吸收氯气，所以选项A和C错误。由以上分析可知，当气体极易溶于液体或气体与液体反应(一般无新气体产生)时，即可形成“喷泉”，例如Cl2和NaOH溶液等。答案(1)A、CA中气体与水反应后生成NO，溶液不能几乎充满整个烧瓶；C中气体在液体中的溶解度不大，液体不能几乎充满烧瓶(2)①气体易溶于液体②气体与液体反应(无新气体产生)Cl2NaOH溶液[重点剖析]1．固体中NHeq\o\al(＋,4)检验(1)取少量样品放入研钵中，加入固态碱进行研磨。若闻到有氨的刺激性气味，说明样品中含有NHeq\o\al(＋,4)。(2)取少量样品与碱混合于试管中，然后加热。将湿润的红色石蕊试纸靠近管口，试纸变蓝，说明样品中含有NHeq\o\al(＋,4)；也可将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近管口，若有白烟产生，说明样品中含有NHeq\o\al(＋,4)。2．溶液中NHeq\o\al(＋,4)检验可取少量液体注入试管中，再加入浓的碱液，微热，然后用湿润的红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒放在管口检验。[特别提醒]为使实验现象明显，一般用浓的碱溶液与之反应，且需加热。步骤是①取样，②加浓NaOH溶液，③加热，④使湿润的红色石蕊试纸变蓝或遇蘸有浓盐酸的玻璃棒冒白烟。[典例印证][例题2]为检验一种氮肥的成分，某学习小组的同学进行了以下实验：①加热氮肥样品生成两种气体，其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，另一种气体能使澄清石灰水变浑浊。②取少量该氮肥样品溶于水，并加入少量BaCl2溶液，没有明显变化。由此可知该氮肥的主要成分是()A．NH4HCO3B．NH4ClC．(NH4)2CO3D．NH4NO3[解析]能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体为NH3，能使澄清石灰水变浑浊的气体为CO2，故原铵盐为NH4HCO3或(NH4)2CO3；又由于该铵盐不能与BaCl2反应，只能为NH4HCO3。[答案]A(1)一般通过检验NH3来确定铵盐的存在。NH3是中学阶段接触到的唯一的碱性气体，所以使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体一定是NH3。(2)HCOeq\o\al(－,3)与Ba2＋共存，而COeq\o\al(2－,3)与Ba2＋因生成BaCO3沉淀不能共存。2．试管中盛有白色晶体，检验它是否是铵盐的方法中不可行的是()A．加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口B．加氢氧化钠溶液，加热，将湿润的酚酞试纸放在试管口C．加氢氧化钠溶液，加热，将蘸有浓盐酸的玻璃棒放在试管口D．加氢氧化钠溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口解析：选ANH3可使湿润的酚酞试纸变红，遇浓盐酸生成白烟，使湿润的红色石蕊试纸变蓝；加热铵盐不一定有氨气逸出。[重点剖析]1．反应原理(化学方程式)Ca(OH)2＋2NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。2．实验装置(如图)3．验满方法(1)将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝色，说明氨气已收集满。(2)用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟生成，说明氨气已收集满。4．干燥方法NH3是碱性气体，一般用碱石灰干燥，装置如下：[注意]不能用浓H2SO4、P2O5等酸性干燥剂干燥NH3，也不能用无水CaCl2(中性干燥剂)干燥，因为CaCl2＋8NH3=CaCl2·8NH3。5．收集方法向下排空气法。6．尾气吸收尾气吸收一般用水浸湿的棉花堵在试管口或用如图装置吸收。[特别提醒](1)实验室不能用加热NH4Cl的方法制取NH3，因为生成的NH3和HCl遇冷会重新结合成NH4Cl，无法得到NH3。消石灰不能用NaOH、KOH代替，因为NaOH、KOH具有吸湿性，易结块，不利于NH3的产生，且高温时易腐蚀试管。(2)用浓氨水与NaOH固体(或碱石灰)也可制取NH3；加热浓氨水可制得少量NH3。(3)用试管收集氨气，应在试管口塞上一团疏松的棉花，防止NH3与空气对流。[典例印证][例题3]甲、乙、丙三位同学分别用如图所示三套实验装置及化学药品(其中碱石灰为固体氢氧化钠和生石灰的混合物)制取氨气。请你参与探究，并回答下列问题：(1)三位同学制取氨气的化学方程式为：_______________________。(2)三位同学都用向下排空气法收集氨气，而不用排水法，其原因是________________。A．氨气难溶于水B．氨气极易溶于水C．氨气密度比空气大D．氨气密度比空气小E．氨气密度比水大F．氨气密度比水小(3)三位同学用上述装置制取氨气时，其中有一位同学没有收集到氨气(假设他们的实验操作都正确)，你认为没有收集到氨气的同学是____(填“甲”、“乙”或“丙”)，收集不到氨气的主要原因是______________用化学方程式表示。(4)检验氨气是否收集满的方法是________________。A．闻到有氨气逸出B．棉花被气体冲出C．用湿润的红色石蕊试纸在试管口检验，发现试纸变蓝D．用湿润的蓝色石蕊试纸在试管口检验，发现试纸变红[解析](1)反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2H2O＋2NH3↑。(2)氨气密度比空气小，易溶于水，故用向下排空气法收集。(3)2NH3＋H2SO4=(NH4)2SO4，导致NH3被浓硫酸吸收，故乙收集不到NH3。(4)检验氨气是否收集满可用湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，则氨气已收集满。[答案](1)2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2H2O＋2NH3↑(2)B、D(3)乙2NH3＋H2SO4=(NH4)2SO4(4)C解答图示实验装置制取气体的题目时，注意以下几点：一看发生装置是否有错：①实验是