高中化学-氮的循环教学设计学情分析教材分析课后反思

第3章第2节氮的循环

教学目标

1.知识与技能目标

(1)了解自然界中的氮循环及人类活动对氮循环的影响；

(2)通过了解生物固氮和人工固氮形式，认识N2、NO、NCh的性质；

(3)通过观察思考活动，认识NH3、镀盐的性质及镂态氮肥的使用问题；

(4)通过观察思考活动，认识HNO3的性质。

2.过程与方法目标

(1)培养学生通过观察实验现象，总结分析物质性质的能力；

(2)初步体会物质的浓度对化学反应产物的影响，进一步认识实验中变量控制的思想。

3.情感态度与价值观目标

(1)通过介绍合成氨发展的艰辛历程，体会从实验室研究到工业生产的过程，渗透化学

与技术关系的教育；

(2)通过介绍酸雨，光化学烟雾和富营养化等环境问题，了解人类活动对氮循环的影响，

树立保护环境的意识。

二、重点、难点

重点：氮气、氮的氧化物(NO、NO2)、氨、镂盐和硝酸的性质。

难点：硝酸的氧化性及氮元素化合价的转变。

三、教学方法

实验引导法、探究法、归纳法

四、教学媒介及教学素材

1、教学媒体、课件；

2、相关实验仪器及药品

仪器:集气瓶若干、带铁夹及铁圈的铁架台、酒精灯、园底烧瓶、带玻璃管和胶头滴管的双

孔橡皮塞，试管若干、试管夹、烧杯、玻璃棒、空矿泉水塑料瓶、感应圈、单孔橡皮塞、镶

子、胶头滴管等；

药品：酚酰试液、浓氨水、浓盐酸、氢氧化钠溶液、氯化镂固体、碳酸氢镂固体、红色石蕊

试纸、浓硝酸、稀硝酸、铜丝、铁片、锌片、铝片等。

第1课时

【提问】上次课后给大家布置了一项任务：查找氮循环的资料，小组合作画出氮循环图示,

写出短文。重点说明氮循环中涉及到哪些含氮元素的物质，它们是如何转化的？下面，请

各小组准备交流。

【小组交流】选取二个小组作为代表在课堂上交流，其他小组的成果课后以科技小报的

形式展示或收录到成长档案袋中。

【点评评价】教师点评并做好表现性评价

【过渡】在氮循环中涉及到了较多重要的含氮元素的物质及其变化，下面我们一起来探讨这

些物质的性质及转化。

【板书】1、氮气与氮的固定。

【讲述】氮气是由氮原子构成的双原子分子，两个氮原子间共用三对电子，使每个原子都

达到稳定结构。要破坏这种牢固的结合，需要很高的能量。故常温下，氮气的化学性质不

活泼，很难与其它的物质发生反应。但在一定的条件下，氮气能与氧气、氢气等物质发生

反应。

【演示实验】在一个空矿泉水塑料瓶距瓶底10cm处，对称地钻两个小孔，

然后放在感应圈上，将感应圈的两根极针通过小孔插入瓶中，使2\

------------>

两根极针成一条直线，且针尖之间相距0.5cm（如图），接通电源，―

观察实验现象。待矿泉水瓶中产生红棕色气体后，加入蒸储水，

振荡，用蓝色石蕊试纸检验产生的溶液。.

【结论】在放电或高温的条件下，空气中的氮气能与氧气发生反应，生成一氧化氮，一氧

化氮在空气中很不稳定，易被氧化成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸。

【板书】

放电或用词

N2+O22NO（有毒、无色、难溶于水）

2NO+O2=2NO2（有毒、红棕色、与水反应）

3NO2+H2O=2HNO3+NO

〈讨论〉1、现给你一试管二氧化氮，其它药品和仪器自选，根据上述反应，请你设计实

验，要求尽可能多的使二氧化氮被水吸收。

2、你的设计对工业上生产硝酸有什么启示？（从原料的充分利用，减少污染物的

排放等方面考虑。）

【过渡】植物只能利用化合态的氮，除了闪电等自然方法外，能否用人工的方法把空气中的

氮气转化为植物可吸收的含氮化合物呢？通过大量实验研究，科学家们发现在一定条件下,

氮气和氢气可以直接化合生成氨。

腐遍、腐压

【板书】N2+3H2•倦比别-2NH3（可逆反应）

【讲述】像这样同时向正反两个方向进行的反应称为可逆反应。在可逆反应的化学方程式中

用"“代替“="。=

人们把像这样使空气中游离态的氮转化为化合态的氮的方法叫做氮的固定。综上所述：

【板书】

匕由=［高能固氮

氮的固定｛［生物固氮

、人工固氮

【指导阅读】阅读P74-氨的合成。

【课堂小结】学生自己概括•整合。

【课堂练习】

1、氮的固定有三种途径：生物固氮、自然固氮和工业固氮。指出下列固氮方式各属于

哪种类型。

（1）闪电时氮气转化为一氧化氮。

（2）豆科作物根瘤菌将氮气转化为化合态氮。

（3）在高温、高压和催化剂作用下，氮气和氢气反应合成氨。

2、雷鸣闪电是日常生活中司空见惯的现象。在闪电发生的过程中，空气中的氮气和氧

气直接化合。假设某次雷电放出的能量为L5X107KJ。已知imoQ与Imog化合

时要吸收181KJ的能量，闪电时有1/1OOO的能量用于这一反应。

（1）此次闪电所产生的一氧化氮的物质的量是多少？

（2）此次雷电的生成物相当于给土壤施加了多少千克的尿素［CO（NH2）2］化肥？

第2课时

【复习】高能固氮和工业固氮发生的主要反应有哪些？

【引入】氨是氮循环中的主要物质，它在人类的生产和生活中有着广泛的应用。下面我们一

起来探讨氨和镂态氮肥的主要性质和用途。

【板书】2、氨和镀态氮肥

【学生分组实验1】氨的溶解性实验。

【学生分组实验2】氨和氯化氢的反应。

【交流讨论】用多媒体投影所要讨论的问题：

通过观察实验现象，思考、归纳并回答下列问题:

1、完成下列表格

实验实验现象结论

实验1

实验2

2、通过观察实验现象，你获得了氨的哪些物理性质？是通过什么现象获得的？

3、氨的喷泉实验原理是什么？氨溶解于水仅是简单的溶解过程吗？由什么现象可以说

明？

4、由［演示实验2］的现象，你能得出哪些结论？

5、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。

演示实验2中若将浓盐酸用浓硝酸、浓硫酸代替，会观察到同样的现象吗？

6、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？

7、氨水为何不大量用作化肥？

【归纳板书】学生归纳，老师点评并板书。

一、氨的物理性质：

无色；有刺激性气味的气体；比空气轻；极易溶于水（1：700）»

二、氨的化学性质：

1、与水反应：NH3+H2O-NH3H2O（可逆反应）

+

NH3-H2O-NH4+OH-（可逆过程）

2、与酸反应：NH3+HC1=NH4C1

NH3+HNO3=NH4NO3

2NH3+H2so4=（NH4）2SC）4

催化剂

3、与氧气反应：4NH3+5O2高娱4NO+6H2。

【讲解】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

态的镀盐加以使用，如何科学的使用镀态氮肥呢？要解决这一问题，首先要了解钱态氮肥

的主要成分——镂盐的主要性质。

【学生分组实验3】取少量氯化镂固体放在试管中加热。

【学生分组实验4】取少量碳酸氢镂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。

【学生分组实验5】在试管中加入少量氯化镂固体，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。

【交流讨论】用多媒体投影所要讨论的问题：

通过观察实验现象，思考、归纳并回答下列问题：

1、完成下列表格：

实验实验现象结论及化学方程式

实验1

实验2

实验3

2、镂盐具有哪些物理、化学性质？

3、镀盐与碱溶液反应的本质是什么？

4、怎样合理地储存和施用镂态氮肥？

【归纳板书】学生归纳并板书

三、镂盐的物理性质：白色，易溶于水的晶体。

四、镀盐的化学性质：

加热

1、受热易分解：NH4clNH3t+HClt

加热

NH4HCO3NH3T+co2T+H20

加热

+

2、与碱溶液反应：NH4+OHNH3T+H2O

+

NH4+OH=NH3H2O

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。

【课堂小结】学生整合本节课所学的内容。

【课堂练习】教材P80-811(3)(4)(5)、4(1)

【课外作业】教材P812、3

第3课时

【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，加热钱盐制得

的NH3又不纯，故实验室选择镂盐与碱反应来制得少量氨气。)

【板书】3、氨气的实验室制法。

加热

(1)反应原理：2NH4Cl+Ca(OH)22NH3t+CaCl2+2H2O

(2)发生装置一固体+固昌型

(3)干燥剂——碱石灰或无水CaCL

(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

〈讨论〉：用水吸收氨气时，可能会出现什么现象，如何防止这一现象的发生？

【讲述】工业三酸之一的硝酸是一种重要的化工原料，也是一种重要的化学试剂，下面我

们一起来讨论它的性质。

【板书】五、硝酸及其应用

【实验1】取一瓶浓硝酸，打开瓶盖，小心的扇闻浓硝酸的气味。

【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。

【实验3】将［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。

【交流讨论】用多媒体投影所要讨论的问题：

通过观察实验现象，思考并回答下列问题:

1、完成下列表格：

实验实验现象结论

实验1

实验2

实验3

2、通过实验探究，你对硝酸的氧化性有了哪些认识？

3、浓硝酸通常保存在棕色试剂瓶中，为什么？

4、归纳硝酸的物理、化学性质？

【归纳板书】学生归纳，老师点评并板书

1、物理性质：纯硝酸无色，易挥发，有刺激性气味，熔沸点低，密度比水大。

2、化学性质：

光或热

（1）不稳定性：4HNO32H2O+4NO2T+O2T

（2）强氧化性：（规律：浓硝酸一般被还原为NO2,稀硝酸一般被还原为NO,产物与

硝酸的浓度有关。）

①与金属反应——除金、柏、钛外（常温下，浓硝酸可使铁、铝钝化）

CU+4HNO3（浓）=CU（NO3）2+2NO2T+2H2O

3CU+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NOt+4H2O

②与某些非金属单质（如碳）反应

加热

C+4HNO3（浓）CO2T+4NO2T+2H2。

〈讨论，①通常情况下，浓、稀硝酸作氧化剂时，还原产物有何规律？

②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。

【讲述】掌握物质性质的目的是为了更好的利用物质，二战期间，由于德军即将占领丹

麦，丹麦物理学家，诺贝尔奖获得者玻尔被迫要离开自己的祖国。他坚信以后一定能返

回祖国，决心把心爱的诺贝尔奖章留下。为了不使奖章落入德军之手，他把奖章溶解在

一种溶液中，并存放在瓶子里。丹麦被德军占领后，纳粹分子闯进玻耳家中，连奖章的

影子也没发现。战后，玻耳从溶液中提取出金，又重新铸成了奖章。这种溶液就是王水

（由浓盐酸与浓硝酸按体积比3：1混合而成）。又如食物中的硝酸盐是无毒的，但是在

一些细菌的作用下，会被还原为有毒的亚硝酸盐导致食物中毒。生活中注意不要吃腐烂

的食物，因为这种食物含较多的亚硝酸盐。

【指导阅读】阅读P78-人类活动对自然界氮循环和环境的影响

〈思考>由于人类活动对自然界氮循环的影响而导致的环境问题主要有哪些?

（酸雨、光化学烟雾、富营养化）

【课堂小结】学生自主完成教材第81页的“概括・整合”。

【课堂练习】教材P801（1）（2）

【布置研究性作业】将学生分成若干小组，依据学生兴趣自主选取其中一个课题进行研究,

研究成果将以小组为单位以板报的形式进行交流。

1、如何减少人类活动对自然界中氮循环的影响？

2、如何减少氮氧化物对环境的影响？

3、查阅资料，了解人工固氮的研究方向、成果及研究固氮的意义。

氮的循环

一、教材分析：

【地位作用】

本节选自鲁科版必修一第三章第二节，氮及其化合物是高中化学教学的重要内容，是学

生在中学阶段所学习的元素化合物知识的重要组成部分，本节内容不仅为以后元素周期律和

元素周期表的学习奠定了基础，而且进一步巩固和深化了氧化还原反应、离子反应理论，培

养学生学以致用的能力。同时教材在知识安排上尽量是知识与生生活产相结合，理论与实际

相结合，这有利于激发学生学习化学的兴趣，培养和发展学生的各项能力。体现了“从生活

中走进化学，再用化学去指导生活”的理念

【重点难点】

本节重点是氮气、氨、钱盐和硝酸的性质，难点是对硝酸氧化性的理解和应用。

二、过程分析：

本节包括三部分内容：自然界中氮的循环、氮循环中的重要物质、人类活动对氮循环和

环境的影响，共分三个课时完成。第一课时主要介绍氮的循环、氮气、一氧化氮和二氧化氮；

第二课时主要介绍氨和镀盐的性质；第三课时介绍硝酸和人类活动对氮循环和环境的影响。

第二课时:

.氨与钱盐

对于氨的学习，我充分挖掘课本上观察思考这个栏目，

通过演示喷泉实验，引导学生仔细观察实验现象，思考课本上的问题1,归纳出氨的物

理性质，分析总结出氨和水反应的化学方程式；通过实验2,引导学生仔细观察，思考课本

上的问题2,归纳总结出氨和盐酸反应的方程式，紧接着提出是否可以将盐酸替换成硝酸硫

酸，通过书写相应的离子方程式，提升学生的认识，反应的本质是氨气和氢离子的反应。

引导学生思考课本上的问题3,从化合价的角度，引出氨的催化氧化，完成这部分的

教学。

［过渡］由于氨水易挥发，不易运输，因此常将氨制成各种固态的镀盐加以使用，如何科

学的使用镂态氮肥呢？要解决这一问题,首先要了解镂态氮肥的主要成分一一镂盐的主要性

质。

对于钱盐的教学，我也是充分挖掘课本上的观察思考，演示实验，让学生通过观察实验

现象，分析归纳出镂盐的性质。

通过实验1和2,让学生归纳出钱盐的不稳定性；演示实验2让学生归纳出氯化钱与氢

氧化钠方程式，通过书写相应的离子方程式，归纳出镂盐和碱反应的实质，从而引出氨气的

实验室制法，介绍实验装置。在学生对钱盐的性质了解的基础上，将问题回归到生活上，我

们应当如何合理的储存和使用镂态氮肥？让学生运用所学的知识，去解决这个实际问题，这

样做，不仅培养学生学以致用的能力，同时也使学生体会到化学与生活的密切关系，提高学

生的学习兴趣。

本课时通过学生分组实验，设置必要问题引导学生观察思考，然后由学生讨论、归纳出

氨与镀盐的性质，从而水到渠成的突破重点。

第2课时氨与钱态氮肥

基础练习

1.实验室可以按如图所示的装置干燥、收集气体M,多余的气体可用水吸收，则M是

()

碱石灰

A.NH3B.NOC.Cl2D.N02

2.下列说法中不正确的是（）

A.氨气极易溶于水，所以它是农业上常用的氮肥

B.工业上用压和N2合成氨与自然界中放电时和N2反应都属于氮的固定

C.大型中央空调的制冷剂可用液氨

D.核盐易溶于水，且可与强碱发生复分解反应

3.氯化核和氯化钠可用下列哪一种方法分离（）

A.加入氢氧化钠B.加入AgNOs溶液

C.加热法D.加入一种合适的酸

4.（双选题）下列说法中，不正确的是（）

A.氨水和液氨不同，氨水是混合物，液氨是纯净物

B.氨水中浓度最大的含氮粒子是Nft

C.氨水显碱性是因为氨气电离出少量氢氧根离子

D.氨水不需要保存在棕色试剂瓶中，但需要密封保存

5.（双选题）下列离子方程式正确的是（）

A.硫酸镀溶液与氢氧化领溶液共热：NHr+OH-△NHsf+压0

^^NH3f+H2O

B.氯化镀溶液中加入稀氢氧化钠溶液，加热：NH：+OH-

+

C.氨水与盐酸反应：NH3-H2O+H=NHt+H2O

D.氨水中通入过量二氧化碳：2Na•H2O+CO2=2NHj+CO『+H2O

6.将NH4HCO3置于试管中加热，把产生的混合气依次通过足量的NazOz和浓硫酸，最后

收集到的气体为（）

A.NHaB.C02C.H20D.02

7.若要得到干燥的NB,应选择的干燥剂为（）

A.浓H2sOqB.碱石灰C.CaCl2D.P206

8.甲、乙、丙三位同学分别用如下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：

甲乙丙

（1）三位同学制取氨气的化学方程式为：O

（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（如果他们的实验

操作都正确），你认为没有收集到氨气的同学是（选填“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

（5）三位同学都认为他们的实验装置也可用于加热碳酸氢镀固体制取纯净的氨气，你判

断能够达到实验目的的是（选填“甲”、"乙”或“丙”）。

巩固提高

1.某白色晶体X与浓H£0,共热放出气体Y,与浓NaOH溶液共热放出气体Z,Y、Z相

遇又结合成X,则X可能是()

A.NH4C1B.NaClC.(NHjSOaD.Na2CO3

2.如下图所示，夹子开始处于关闭状态，将液体A滴入试管②与气体B充分反应，打

开夹子，可发现试管①内的水立刻沸腾。则液体A和气体B的组合不可能是下列的()

A.氢氧化钠溶液、二氧化碳

B.水、氨气

C.氢氧化钠溶液、一氧化氮

D.水、二氧化氮

3.A是一种白色晶体，受热分解能生成B、C两种无色气体，C的水溶液与硝酸银溶液

反应产生白色沉淀，A与浓NaOH溶液共热，也能生成气体B。用圆底烧瓶分别收集干燥的

气体B和C,然后将集满气体的烧瓶按如图所示装置组装，挤压滴管的胶头时，可以分别得

到蓝色喷泉和红色喷泉。

请填写下列空白：

(1)A的化学式是。

(2)收集气体B的方法是。

(3)B与C两气体相遇时，观察到的现象是

⑷写出A与浓NaOH溶液共热时发生反应的离子方程式：

第2课时氨与钱态氮肥答案解析

基础练习

1解析：气体可用碱石灰干燥，故C、D两项错误；能用向下排空气法收集气体，故B

项错误；用防倒吸装置吸收，说明在水中溶解度非常大，故A项正确。

答案：A

2解析:在农业中常用氯化铉或硫酸钱做氮肥，由于氨气极易挥发,故不用氨水做氮肥。

答案：A

-

3解析：NaCl和NH4C1两种物质中都含C1,故加AgNOs溶液或加酸都起不到分离的作

用；加入NaOH,只能鉴别NH£1和NaCL但达不到分离的目的；利用镂盐的不稳定性及Na

的化学性质进行分离，应选用加热法。

答案：C

4解析：氨水呈碱性的原因是氨气与水反应生成的一水合氨少量电离产生了氢氧根离子,

故C项错误；溶于水中的氨气大部分以NB-IW形式存在，故B项错误；氨水中的一水合

氨易分解而使氨气挥发，故氨水需要密封保存，但氨水在光照条件下不分解，不需要棕色

试剂瓶盛装，故D项正确。

答案：BC

5解析：A项，正确的离子方程式应为2NHj+S07+Ba2++

20IF^^BaS041+2NH3f+2H2O；D项,.正确的离子方程式应为NH3-H2O+CO2=NH^+HCO「。

答案：BC

6解析：NftHCOs^^^NHat+C02t+H20,混合气体成分为NH3、C02,H20.,通过足量N&O2

时发生反应：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,2Na2Oz+2H2O=4NaOH+()2t,混合气体变成NH3,

02,再通过浓硫酸时82NH3+H2so4=(NH%S04,故最后收集到的气体为O2。

答案：D

7解析：加3是碱性气体，与浓H2SO4、P2O5反应，故A、D两项不符合要求；虽然CaCh

是中性干燥剂，但会吸收NHs生成[Ca(NH3)8]Cb,故C项也不符合要求。

答案：B

8解析：(1)三位同学都是利用了实验室制法制取氨气，反应的方程式都为2NH61+

Ca(0H)2^^CaCl2+2NH3t+2H20o(2)由于氨气极易溶于水中且密度比空气小，故收集氨

气只能用向下排空气法。(3)氨气是一种碱性气体，能被硫酸吸收，故乙收集不到氨气，反

应的方程式为2NH3+H2so4=.=(NH4)2S04。(4)检验氨气常用的方法是用湿润的红色石蕊试纸在

试管口检验，发