《氮及其化合物-第1课时》示范公开课教学设计【化学人教版高中必修(新课标)】

8/8第2节氮及其化合物第1课时一、教学目标1.通过分析氮的原子结构，推断含氮气可能的化学特性，理解结构与性质的关系。2.了解氮的固定和自然界中氮循环及意义。3.通过实验探究，了解一氧化氮与氧气反应、二氧化氮与水反应等性质，感受化学变化的奇妙。二、教学重难点重点：一氧化氮与氧气反应、二氧化氮与水反应等性质。难点：一氧化氮与氧气反应、二氧化氮与水反应等性质。三、教学准备教学PPT及相关图片、一氧化氮、二氧化氮、50mL注射器、乳胶管、弹簧夹封、蒸馏水等。四、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图环节一创设情境，引入新课【展示】展示图片。【讲述】充足的氮能使植物枝叶茂盛，叶片增大，光合作用增强，促进氨基酸和蛋白质的形成，从而使农作物的产量和产品质量得以提高。植物通过自然固氮可以从空气中获得化合态的氮。【过渡】那什么是自然固氮呢？如何向空气中要氮呢？倾听、理解。利用与学生生活密切相关的情景设计情境激发学生的学习兴趣，使学生产生强烈的求知欲，并体会化学与人类生活的关系。环节二新课讲解氮气与氮的固定【过渡】要想了解这个问题我们要先了解氮气的性质。【布置任务】请同学们完成下列练习。【展示】展示PPT第4页。【总结】氮在元素周期表中位于第二周期，第Ⅵ主族，根据氮原子结构示意图可知，氮原子最外层有5个电子，它既不容易失去电子，也不容易得到电子，一般情况下，它通过共用电子对与其他原子结合。【提问】既然氮原子不容易失去电子，也不容易得到电子，那氮元素在自然界有哪些存在形式呢？【布置任务】阅读课本，并说出氮元素的存在形式。【总结】通过刚才同学们的论述我们知道了，氮元素在自然界中主要以氮气形式存在，还有少部分存在动植物体内的蛋白质中、存在土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。【过渡】在之前我们学习过了氮气的物理性质及氮气的分子结构，那现在老师又有任务布置给大家了。【布置任务】请你回顾氮气的物理性质，并根据氮气分子结构式推测氮气的化学性质。【交流讨论】现在老师指定一名学生说一说他/她的答案，其他同学进行补充。【总结】刚才同学们关于氮气的性质回答的很好。【提问】为什么氮气化学性质稳定呢？【讲述】由于氮气分子内两个氮原子间以共价三键结合，断开化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定，通常情况下很难与其他物质发生反应。【过渡】但是氮气在什么条件下都不能与任何物质发生反应吗？【讲解】当然不是，在高温、放电等条件下，氮气分子获得足够的能量后，氮氮三键断裂，可以和某些物质发生反应。如氮气和氢气在高温、高压及催化剂的条件下，可以和氢气发生生成氨气，这是反应的化学方程式。将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫做氮的固定。【布置任务】氮气还能与镁、氢气等发生化合反应，请同学们写出反应的化学方程式。【展示】PPT展示正确的化学方程式。【讲解】这是反应的化学方程式。同学们要注意化学方程式的条件和配平。【展示】展示PPT。【过渡】刚才我们提到了氮的固定，氮的固定分为两类。【讲解】氮的固定分类为人工固氮和自然固氮。自然固氮：大自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮的化合物，或者通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化成氨，从而实现自然固氮。人工固氮的一种方法就是合成氨；即一定的条件下将氮转化为氨。而仿生固氮是仿照自然生物特殊的方式，通过人工合成、提供所需条件完成生物所特有的固氮功能。【提问】刚才我们了解了氮的固定，那氮在自然界中是如何循环的呢？【展示】展示PPT氮循环示意图。【布置任务】请同学们分组讨论氮在自然界是如何循环的。并分别说下氮循环中哪些含氮物质对人类生产生活有益、哪些对人类生产生活有负作用。【交流讨论】现在老师请一组同学的一名代表发言，其他同学进行补充。【总结】氮的循环：刚才同学们从两方面总结了氮的循环，分别是从游离态到化合态；从化合态到游离态。游离态→化合态：(1)豆科植物根部的根瘤菌把空气中的氮气转变为硝酸盐等含氮化合物。(2)放电条件下，空气中的氮气与氧气化合生成氮的化合物。(3)合成氨工厂、汽车发动机将一部分氮转化为化合态的氮。化合态→游离态：硝酸盐在某些细菌作用下转化为氮气。氮循环的优点和缺点：优点：人工合成氨，不仅为农作物生长提供了必需的氮元素，还为其他化工产品提供了重要的原料。缺点：工业废气、汽车尾气中的氮氧化物会污染大气，工厂废液中的氮元素会对水体造成污染。绘制氮原子结构示意图，并回答问题。倾听理解并记忆。阅读课本，回答问题。一名学生回答，其他学生倾听，并适当补充。回答问题。写出化学方程式。倾听、理解并记忆。自发进行任务分配并进行讨论、总结。探查学生前置知识和预习情况。培养学生阅读能力，总结能力。给学生展示的机会，同时培养学生规范的语言表达能力、思维能力。创设疑问，引起下文。探查学生书写化学方程式的能力。通过讲解让学生明确氮的固定分类及含义。通过分组讨论，提高学生的学习兴趣，培养学生的合作精神，同时有利于学生养成爱思考的习惯并培养学生的自信心。二、一氧化氮和二氧化氮【过渡】氮的化合价有－3价、＋2价、＋3价、＋4价、＋5价，所以氮有很多氧化物，如一氧化氮、二氧化氮、一氧化二氮、三氧化二氮等。我们今天主要来研究一氧化氮和二氧化氮。【布置任务】实验桌上摆放着两瓶气体，分别是一氧化氮和二氧化氮，请同学们小组合作，填写下列表格。【提示】闻气体气味儿时，要注意用手扇闻，使少量的气体飘进鼻口。【交流讨论】好，老师现在指派一名代表填写表格。其他同学可补充。【展示】展示PPT12页。【讲解】这是我们刚才通过实验探究出的两种气体的物理性质。【提问】这两种气体有哪些化学性质呢？【过渡】我们也通过实验来进行探究。【展示】展示PPT13页，实验步骤。【步骤任务】请同学们按照下列步骤完成实验：1.在一支50mL的注射器里充入20mLNO，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，观察现象。2.打开弹簧夹，快速吸入10mL空气后，夹上弹簧夹，观察现象。振荡注射器，再观察现象。【总结】通过这个实验我们知道了在一定条件下，NO与NO2可以相互转化。【步骤任务】请同学们写出以下这两个反应的化学方程式。NO→NO2NO2→NO【组织讨论】我们刚才学习了一氧化氮和二氧化氮的转化，如果要将注射器中的NO充分转化，可以采取什么措施？上述实验对工业生产硝酸有什么启示？【提示】我们可以结合实验5-5中发生的化学反应进行考虑。【展示】展示PPT16页。【总结】实验5-5中发生的两个反应是2NO+O22NO2①3NO2+H2O2HNO3+NO②将方程式①×3+②×2，得到总方程式为：4NO+3O2+2H2O4HNO3从这个方程式我们可以看出，当V(NO)∶V(O2)＜4∶3时，剩余O2；当V(NO)∶V(O2)=4∶3时，恰好完全反应；当V(NO)∶V(O2)＞4∶3时，剩余NO；【展示】PPT17页。【总结】我们还可以从下面这个角度考虑：当通入的气体为NO2和O2混合气体时：发生反应的化学方程式为：3NO2+H2O2HNO3+NO；2NO+O22NO2①×2＋②的总化学方程式为：4NO2+O2+2H2O4HNO3从这个方程式我们可以看出，当V(NO)∶V(O2)＜4∶1时，O2过量，剩余气体为O2；当V(NO)∶V(O2)=4∶1时；恰好完全反应；当V(NO)∶V(O2)＞4∶1时，过量，剩余气体为NO。【过渡】我们之前学习了氧化剂和还原剂，请同学们分析刚才的反应，思考下面这两个问题：1.NO2转化为NO的变化中，NO2只能做氧化剂吗？2.NO和NO2分别采用什么方法收集？【总结】1.NO2处于中间价态，在NO2与水反应转化为NO的同时生成HNO3，NO2既做氧化剂又做还原剂。2.常温下NO能与O2反应，只能用排水法收集。NO2能与水反应生成NO，只能用排空气法收集。【展示】展示表格。【布置任务】请同学们根据刚才所学知识，整理下面这个表格。倾听、理解。分组合作进行探究。分组进行实验。并分别填写实验现象：无明显现象无色气体变为红棕色；红棕色变为无色；活塞内移写出化学方程式。思考并回单问题。倾听并理解。思考并回答问题。NO2既然能做氧化剂又能做还原剂。NO能与O2反应，只能用排水法收集。NO2能与水反应生成NO，只能用排空气法收集。培养学生合作能力、规范操作能力。通过分组实验，培养学生的实验探究能力、合作能力及观察能力。通过让学生书写化学方程式，加深学生的记忆。培养学生分析问题、解决问题的能力。通过总结，让学生明确工业制硝酸时应如何配比反应物，使反应效益达到最大化。利用学过的知识，解决新的问题，培养学生知识迁移能力。环节三拓展延伸【展示】信息分子——NO阅读PPT。拓展学生视野。随堂作业PPT展示做题通过习题巩固本节所学知识。环节四课堂小结展示PPT25页。倾听并理解。帮助学生梳理本节知识，便于学生记忆。五、