高中化学-硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响教学设计学情分析教材分析课后反思

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三

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2016.11.21

第3章第2节氮的循环(第三课时)

【教学目标】

知识与技能：

(1)了解硝酸的物理性质；

(2)掌握硝酸的强酸性、热不稳定性及强氧化性；

过程与方法：

熟练运用研究物质性质的一般方法：运用观察法等研究物质的物

理性质，运用实验法探究物质的化学性质。培养动手实验能力、归纳

分析能力。

情感态度与价值观：通过实验探究，提高学习化学的兴趣；通过学习

人类活动对自然界氮的循环及环境的影响，提高热爱生活、热爱化学

的情感。

【重点•难点】硝酸的强氧化性。

【教学方法】实验、合作、探究

【教具准备】药品：浓硝酸、稀硝酸、铜片、铝片、稀盐酸、氢氧

化钠溶液、石蕊试液、硝酸钠溶液。

【教学过程】

【创设情境，导入新课】“空瓶生烟”趣味实验

【教师】我事先在集气瓶中加入了两种液体，同学们知道是什么吗？

【设计意图】承上启下，既复习了氨气的性质，又展现了硝酸的挥发

性，引起学生的兴趣。

[PPT]17世纪德国科学家格劳贝尔最先制取，当时人们称它为“魔

液”；二战时，它和浓盐酸合作帮助丹麦科学家玻尔“隐形”了一枚

诺贝尔金质奖章，使其免落纳粹之手；大家知道它是谁吗？

【教师】它就是我们今天要学习的硝酸。硝酸与盐酸、硫酸一起被人

们称为化学工业的“三大强酸”，它也是我们实验室中必不可少的化

学试剂，其性质更是高中化学要求必须掌握的内容，下面就让我们一

起探究硝酸的性质。

【板书】二、硝酸

【观察思考】观察硝酸溶液外观，回答硝酸有哪些物理性质？

【教师】请同学们观察硝酸外观，总结硝酸的物理性质。

【学生回答】硝酸是无色、有刺激性气味的液体，易溶于水，易挥发。

【图片】“发烟硝酸”，这体现了硝酸的什么性质？

【学生回答】挥发性、易溶于水

【教师】硝酸发的“烟”成分是什么？质量分数95%以上的硝酸为

“发烟硝酸”，常用的浓硝酸质量分数为63%

【教师】通过刚才的观察，大家还发现了什么问题？

【学生】硝酸是用棕色试剂瓶盛放的。

【追问】什么样的试剂需要用棕色试剂瓶盛放呢？

【学生回答】见光易分解的物质。

【教师】硝酸见光或受热易发生分解，变成这样,谁能解释这一现象？

【展示】久置发黄的硝酸，液面上方有红棕色气体。

【探究一】浓硝酸的不稳定性

[PPT]硝酸光照后会发黄，液面上方有红棕色气体

☆红棕色气体是什么物质？

☆为什么会产生这种物质？

☆说明了硝酸的什么性质？

☆从氧化还原反应规律的角度分析可能还有什么产物？

☆试写出化学反应方程式。

【学生】思考并书写方程式

【设计意图】理论联系实际，应用氧化还原理论解决实际问题。

【教师】硝酸应该如何保存？

【设计意图】学以致用

【教师】我们已经知道硝酸是一种强酸，它在水溶液中是怎样电离

的？

【板书】HN03=H'+N03

【设疑】大家预测：将紫色石蕊试液滴加到硝酸中会有什么变化？

【探究二】硝酸的强氧化性

【实验视频】浓硝酸、稀硝酸分别与紫色石蕊试液作用

【提出问题】1.为什么浓硝酸使石蕊变红之后又会褪色？

2.稀硝酸为什么不能使石蕊褪色？

稀硝酸也具有较强的氧化性吗？

【交流研讨】我们可以设计怎样的实验来验证或探究你的预测？

[PPT]可供选择的试剂:

浓硝酸、稀硝酸、铁片、铝片、铜片、FeCL溶液、FeCk溶液、

KSCN溶液、

KNO3溶液、淀粉KI溶液、木炭、稀硫酸、CuSOi溶液

【交流研讨】学生交流后回答问题，汇报实验方案。

【追问】你为什么从这几种还原剂中选择了铜呢？

【回答】铜是金属活动性顺序表中位于氢以后的金属，还原性相对较

弱，用它作还原剂更能体现硝酸的强氧化性。

【点评】这位同学对于该实验的设计作了深入思考，而不是仅仅去记

住课本上的结论，我们在学习中就是要多问几个‘'为什么"，我们对

知识的理解才能更加透彻。

【分组实验】硝酸氧化性实验探究

【学生实验】分组完成实验：铜分别与浓硝酸、稀硝酸的反应；

【学生回答】回答实验现象

【引导质疑】浓硝酸和稀硝酸谁的氧化性更强？根据什么得出这个结

论？你还有什么疑问？请提出来大家讨论。

[PPT]结论：1.浓、稀硝酸均有较强的氧化性

2.浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。

氧化剂的氧化性通常与浓度有关

【思考并回答】试写出铜分别与浓硝酸、稀硝酸反应的化学方程式，

方程式中做氧化剂的硝酸有几摩尔？表现酸性的硝酸有几摩尔？如

何判断？

【教师】根据学生回答整理补充

【过渡】由于硝酸具有强氧化性，它能与除金、钳以外的绝大多数金

属反应，那么在工业上，浓硝酸应该用什么材质的容器储存和运输

呢？

[PPT]图片：用铝制或铁质容器储存或运输浓硝酸

【设疑】铝和铁均比铜活泼，它们难道跟浓硝酸不反应吗？

【学生】铝和铁遇浓硝酸发生钝化

【追问】什么是钝化？

【学生】浓硝酸使铁、铝表面形成致密的氧化膜。保护内部的金属不

再与酸反应

【教师】铁、铝表面形成氧化膜体现了浓硝酸的什么性质？

【学生】强氧化性

【设计意图】让学生认识到：金属与硝酸的反应不仅受到硝酸浓度的

影响，还与金属的性质有关。

【过渡】浓硝酸与非金属单质碳反应情况又如何呢？由于该实验有一

定的危险性并会产生较多有毒气体，我在实验室中完成了这个实验。

请看视频。

【实验视频】碳与浓硝酸的反应。

【学生活动】根据实验现象推测反应产物，写出化学方程式。

【学生总结】总结上述实验现象，书写相关反应方程式。

【过渡】常见的还原剂中还有一类：含有较低价态元素的化合物，如

硫酸亚铁，实验证明也能被硝酸氧化，大家预测稀硝酸的还原产物是

什么？

【设疑】我们总结发现，以上反应中硝酸中的这两种微粒，都是哪种

微粒表现出的氧化性？氢离子的化合价呢？所以硝酸参加反应一般

不生成氢气。那么氢离子在这儿对于N03表现氧化性起到作用了吗？

应该怎样设计实验来证明？

【探究三】NO；的氧化性

【学生活动】设计实验方案

【演示实验】铜与KN03溶液，再滴加稀硫酸。

【学生】描述现象，得出结论：NO「的氧化作用和溶液的酸性有关

【讲解】人们利用硝酸的酸性可以让其与一些无机盐反应制备硝酸盐,

用作化肥，食物中也会含有一些硝酸盐，食物中的硝酸盐无毒，但在

一些细菌的作用下会被还原成有毒的亚硝酸盐，导致食物中毒，我们

应该如何避免这一点呢？一一生活中要注意不要吃腐烂的食物，因为

这种食物含较多量的亚硝酸盐。可见化学来源于生活，又能指导我们

的生活。

硝酸还能与一些有机物反应生产出重要的产品，如药品硝化甘油、

硝酸纤维、染料、炸药等，具体的反应原理等我们学习有机化学的时

候再研讨，有兴趣的同学也可以课下提前学习。

【设计意图】了解硝酸的用途，同时也为以后的学习埋下伏笔。

【过渡】硝酸有如此广泛的用途，在工业上它是如何制备的呢？

【学生回答】硝酸的工业制法。

【过渡】工业合成氨及硝酸工业对人类社会做出了重大贡献，使地球

上越来越少的耕地养活了越来越多的人口，同时硝酸纤维、硝化甘油

等产品也大大提高了我们的生活质量，但是，其中涉及到多种含氮化

合物，会参与到自然界氮的循环之中，对环境产生一定的影响。下面

请结合课本和自己阅读的资料，从以下几个方面谈一下你对“人类活

动对氮循环和环境的影响”的认识。

[PPT]【探究七】1.大气中氮的氧化物的来源

2.居室中氮的氧化物的来源

3.如何减少氮的氧化物及硝酸盐对环境的影响？

【学生活动】小组代表发言

【总结】（1）.减少排放（2）.加强治理；增加吸收

【教师】只要我们增强环保意识，学好化学、用好化学，连化工厂都

可以如此美丽！

[PPT]化工厂图片

【教师】为了彰显化学对于知识进步、社会发展、环境保护的贡献,

联合国指定2011年为国际化学年，其主题就是“化学一我们的生活，

我们的未来"，我相信，只要我们学好化学、用好化学，我们未来的

生活一定会更加美好！

【课堂小结】1.请一位同学总结本节课所学主要内容（知识与技能、

过程与方法、情感态度与价值观）

2.请同学们完成学案中的二维图，择优展示。

【课堂练习】1.下列各种情况中，利用或体现了硝酸的什么性质？

A.酸性B.强氧化性C.挥发性D.不稳定性

(1)常温下可用铝槽车装运浓硝酸()

(2)石蕊试液滴入浓硝酸中，先变红后褪色()

(3)实验室用棕色试剂瓶盛放浓硝酸，并置于冷暗处()

(4)分别蘸有浓硝酸和浓氨水的两只玻璃棒相接近产生白烟

()

2.下列与氮循环无关的生态环境问题是()

A.光化学烟雾B.白色污染

C.水体富营养化D.酸雨

【课下作业】请思考：①一定量的浓硝酸里加入过量的铜会发生哪些

变化？

②反应停止后，如果在溶液中再加入足量稀盐酸会出现什么情况？

学生通过前两章的学习，已经掌握了研究物质性质的方法和程序、

物质的分类、离子反应和氧化还原反应的相关知识，为本节课的学习

奠定了理论基础。同时对硝酸的物理性质以及酸性已经了解，因此本

节课的重点是探究硝酸的氧化性。

1.学生思维发展：引导学生从微粒观思考问题，引导学生得出“硝

酸的氧化性是N03和共同作用的结果”再通过书写化学方程式,

完成从宏观到微观再到符号的转化；小结时利用二维图将“氮的

循环”中重要的物质建立联系。

2.德育效果：通过一系列的探究活动，培养学生严谨的科学态度，

锻炼严密的逻辑思维能力；培养学生树立环保意识，正确理解工业

发展与环境保护之间的关系。

3.课堂练习：当堂练习学生答对率在百分之八十五左右，说明学

生对知识的掌握基本达到了要求。

本教学设计以山东科技版的高中化学系列教材《必修一》为授课

用教材。“硝酸”是教材中的第3章第2节的内容。第一章及第二章

中研究物质性质的方法和程序、物质的分类、离子反应和氧化还原反

应的相关知识，为本节课硝酸氧化性的学习和方程式的书写奠定了理

论基础。本节课是“氮的循环”第三课时一，还承载着将“氮的循环”

中几种重要的物质建立联系，进行总结的意义。同时一“人类活动对氮

的循环的影响”这一问题旨在教育学生树立环保意识，让学生充分认

识到，只要人们能够尊重自然规律，爱护环境，“化学，让我们的生

活更美好”。

第三章第2节氮的循环

第三课时硝酸人类活动对氮循环和环境的影响（学案）

【学习目标】

1.通过研究实际问题，能列举硝酸的主要物理性质和化学性质，能

书写相关反应的化学方程式。

2.会用氧化还原反应的规律分析硝酸的氧化性。

3.从实际事例出发，在学习过程中进一步体会研究物质性质的方法

和程序。

4.根据阅读材料，结合课本，了解人类活动对氮循环和环境的影响

以及预防措施。

【预习导引】

1根据以前的学习，.你已经了解的硝酸的性质有哪些？

2.写出硝酸的电离方程式_______________________________________

3.通过预习，你又了解了硝酸的什么性质？有什么疑问？

【课堂探究】

［观察思考］观察硝酸溶液外观，回答硝酸有哪些物理性质？

【探究一】硝酸久置或光照后颜色容易发黄，液面上方有红棕色气体

生成，它可能是什么物质？为什么会产生这种物质？说明了硝酸的

什么性质？从氧化还原反应规律的角度分析可能还有什么产物？试

写出化学反应方程式。

应用：硝酸应该保存在___________________________

【探究二】浓稀硝酸都有较强的氧化性吗？二者谁的氧化性更强?

可以设计什么实验来验证你的预测？

可供选择的试剂：

浓硝酸、稀硝酸、铁片、铝片、铜片、FeCk溶液、FeCk溶液、KSCN

溶液、KN03溶液、淀粉KI溶液、木炭、稀硫酸、CuSO,溶液

［方法导弓|］如果你预测某物质具有氧化性，就应该寻找具有

的物质与之反应加以验证，上述物质中，符合这一要求的

有O

要证明硝酸具有强氧化性，可选择与反应，理由

是___________________

［小组实验］实验一

实验目的

操作步骤

实验现象

实验结论

化学方程式

实验二

实验目的

操作步骤

实验现象

实验结论

特别提醒：1.实验时一定注意分工合作，

2.描述现象：我看到……说明……；我发现……可能

是

［观察思考］实验三

实验目的

操作步骤

实验现象

实验结论

［思考］1、硝酸有哪些用途？

2、工业上如何合成硝酸？（用箭头标出它们之间的转化关系：

如AfB-C）

【探究三】从以下几个方面谈一谈你对“人类活动对氮循环的影响”

的认识。

1.人工固氮的功与过。

2.含氮化合物对环境有什么影响？

3.氮的氧化物有哪些来源?

4.如何减少人类活动对氮循环和环境的影响?

【小结】联系《氮的循环》前两课时，在下面二维图中填入氮循环中

化合价］

+5•

+4.

-3■

气态氢、物单质氢—物最高去含氧酸~~*物质类.

几种重要的物质（参考课本35页），并用箭头标出它们之间的转化关

系。

【课堂练习】

1.下列各种情况中，利用或体现了硝酸的什么性质？

A.酸性B.强氧化性C.挥发性D.不稳定性

(1)常温下可用铝槽车装运浓硝酸

(2)石蕊试液滴入浓硝酸中，先变红后褪色

(3)实验室用棕色试剂瓶盛放浓硝酸，并置于冷暗处

(4)分别蘸有浓硝酸和浓氨水的两只玻璃棒相接近产生白烟

2.下列与氮循环无关的生态环境问题是()

A.光化学烟雾B.白色污染

C.水体富营养化D.酸雨

【深入思考】

①将过量的铜加入一定量的浓硝酸中会发生什么反应？

②上述反应停止后，如果在溶液中再加入足量稀盐酸会出现什么情

况？

【扩展阅读】1.王水

王水(aquaregia)又称〃王酸〃、〃硝基盐酸"，是一种腐蚀性非

常强、冒黄色雾的液体，是浓盐酸(HC1)和浓硝酸(HN03)按体积比3:1

组成的混合物。它是少数几种能够溶解金(Au)物质的液体之一。

有两位科学家，劳厄和弗兰克，曾获得1914年和1925年的物理

学奖，德国纳粹政府要没收他们的诺贝尔奖牌，他们辗转来到丹麦，

请求丹麦同行、1922年物理学奖得主玻尔帮忙保存。1940年，纳粹

德国占领丹麦，受人之托的玻尔急得团团转。同在实验室工作的一位

匈牙利化学家赫维西(1943年化学奖得主)帮他想了个好主意：将

奖牌放入“王水”(盐酸与硝酸混合液)中，纯金奖牌便溶解了。玻

尔于是将溶液瓶放在实验室架子上，来搜查的纳粹士兵果然没有发现

这一秘密。战争结束后，溶液瓶里的黄金被还原后送到斯德哥尔摩，

按当年的模子重新铸造，于1949年完璧归赵时，当时弗兰克工作的

美国芝加哥市还专门举行了一个隆重的奖牌归还仪式。

2.光化学烟雾

汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物和氮氧化物（NOx）

等一次污染物，在阳光的作用下发生化学反应，生成臭氧（。3）、醛、

酮、酸、过氧乙酰硝酸酯（PAN）等二次污染物，参与光化学反应过

程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象叫做

光化学烟雾。

危害：人和动物受到主要伤害是眼睛和粘膜受刺激、头痛、呼吸

障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等。光化学烟雾还会影

响植物的生长，降低植物对病虫害的抵抗力。导致高产作物的高产性

能消失，甚至使植物丧失遗传能力。

污染源：LNOx（包括NO、NO?等）近70%来自于煤炭和燃油的直

接燃烧，

2.NOx和碳氢化合物的另一个重要来源是内燃机等发动机的尾气,

当燃料在发动机燃烧室里进行燃烧时，由于混合气由化石燃料和空气

组成，而空气中除了外还有更多的因此燃烧高温就使和弗

反应生成NO,。内燃机因为燃烧温度高，因此NO,生成量很大。

预防措施:

(1)改善能源结构。推广使用二次能源，如电等，加强对太阳

能、风能、地热等清洁能源的利用。

(2)推广燃煤电厂烟气脱N技术即废气处理装置。将烟气中的

氮氧化物还原为N2。

(3)推广新型低温燃烧技术，避开NOx易生成区域。

(4).减少交通机械和动力装置尾气的排放，开发新型的尾气处

理装置。

(5)植树造林。实验证明，树木在一定浓度范围内，吸收各种

有毒气体，使污染的空气得以净化。因此应大力提倡植树造林，绿化

环境。

3.水体富营养化

水体富营养化是指由于大量的氮、磷、钾等元素排入到流速缓慢、

更新周期长的地表水体，使藻类等水生生物大量地生长繁殖，使有机

物产生的速度远远超过消耗速度，水体中有机物积蓄，破坏水生生态

平衡的过程。

水体中过量的氮、磷等营养物质主要来自未加处理或处理不完全

的工业废