氮的循环教学设计教案

氮的循环教学设计教案一、教学目标1.知识与技能目标了解氮循环的基本过程，认识氮循环中的重要物质。掌握氮气、一氧化氮、二氧化氮的主要性质，理解氮氧化物对环境的影响。掌握氨的性质、用途及实验室制法，了解铵盐的性质。理解硝酸的氧化性，掌握硝酸与金属反应的特点。2.过程与方法目标通过观察、实验、阅读、讨论等方式获取信息，提高自主学习和合作探究能力。通过分析氮循环中物质的转化关系，培养逻辑思维和归纳总结能力。通过探究实验，培养科学探究能力和创新思维，体验科学研究的过程。3.情感态度与价值观目标认识氮循环对生态平衡的重要性，增强环境保护意识。通过了解化学科学在氮循环研究中的应用，体会化学科学对人类生活和社会发展的贡献，激发学习化学的兴趣。通过实验探究和小组合作，培养严谨的科学态度和团队合作精神。

二、教学重难点1.教学重点氮气、一氧化氮、二氧化氮、氨、铵盐、硝酸的性质。氨的实验室制法。硝酸的氧化性。2.教学难点氮氧化物与氧气、水反应的计算。硝酸的氧化性及其反应产物的多样性。

三、教学方法讲授法、讨论法、实验探究法、多媒体辅助教学法

四、教学过程

（一）课程导入（5分钟）展示自然界中雷电交加的视频画面，引导学生观察闪电过后天空中出现的现象，思考闪电与自然界中的氮循环有什么关系。提问学生是否了解氮在自然界中的存在形式以及氮循环的大致过程。通过这样的方式激发学生的好奇心，引入本节课"氮的循环"的主题。

（二）知识讲解（25分钟）1.氮在自然界中的存在形式通过PPT展示图片，讲解氮在自然界中既有游离态（空气中氮气的体积分数约为78%），又有化合态（如硝酸盐、铵盐、蛋白质等）。2.氮循环的基本过程利用动画演示氮循环的过程，详细讲解在这个过程中涉及到的固氮作用（包括自然固氮和人工固氮）、氨或铵盐的形成、氮氧化物的产生、硝酸盐的形成以及生物体对氮的吸收和利用等环节。强调氮循环对维持生态平衡的重要性，例如植物生长需要氮元素作为肥料，动物通过摄取植物或其他动物获取氮元素来合成蛋白质等生物大分子。

（三）氮气的性质（10分钟）1.物理性质展示一瓶氮气，让学生观察其颜色、状态，并闻其气味，总结氮气的物理性质（无色、无味、气体）。通过对比氮气与空气的密度，讲解氮气的密度略小于空气。2.化学性质讲解氮气分子的结构特点（N≡N键能很大，使得氮气分子结构稳定），由此引出氮气化学性质不活泼。通过实验演示：将镁条在空气中点燃后迅速伸入充满氮气的集气瓶中，观察现象（镁条继续燃烧，生成淡黄色固体），引导学生写出化学方程式：\(3Mg+N_{2}\stackrel{点燃}{=\!=\!=}Mg_{3}N_{2}\)。讲解氮气与氢气在高温、高压、催化剂条件下发生的反应：\(N_{2}+3H_{2}\stackrel{高温、高压、催化剂}{\rightleftharpoons}2NH_{3}\)，这是工业合成氨的重要反应。

（四）氮氧化物的性质（15分钟）1.一氧化氮和二氧化氮的生成通过实验演示：在一支大试管中加入少量铜片，再加入适量浓硝酸，观察现象（剧烈反应，有红棕色气体生成），引导学生写出化学方程式：\(Cu+4HNO_{3}(浓)=\!=\!=Cu(NO_{3})_{2}+2NO_{2}\uparrow+2H_{2}O\)。待反应一段时间后，将试管中的溶液倒入另一支试管中，再向其中加入少量铜片，观察现象（溶液变蓝色，有气泡产生，气体无色），引导学生分析产生无色气体的原因，写出化学方程式：\(3Cu+8HNO_{3}(稀)=\!=\!=3Cu(NO_{3})_{2}+2NO\uparrow+4H_{2}O\)，并强调一氧化氮在空气中迅速被氧化为二氧化氮的性质：\(2NO+O_{2}=\!=\!=2NO_{2}\)。2.一氧化氮和二氧化氮的性质展示收集到的一氧化氮和二氧化氮气体，让学生观察它们的颜色，对比二者的物理性质（一氧化氮是无色气体，二氧化氮是红棕色气体）。通过实验探究二氧化氮与水的反应：将充满二氧化氮的试管倒立于水槽中，观察现象（红棕色气体逐渐消失，水位上升，最后剩余无色气体），引导学生分析发生的反应，写出化学方程式：\(3NO_{2}+H_{2}O=\!=\!=2HNO_{3}+NO\)。进一步提问：若将剩余的无色气体与空气接触，会有什么现象？通过实验演示验证学生的猜想，加深学生对一氧化氮和二氧化氮性质的理解。3.氮氧化物对环境的影响利用图片和视频资料展示酸雨、光化学烟雾等环境问题，讲解氮氧化物是形成这些环境问题的重要污染物。分析氮氧化物形成酸雨和光化学烟雾的化学原理，引导学生认识到环境保护的重要性。

（五）氨的性质与用途（15分钟）1.氨的物理性质展示一瓶氨气，让学生观察其颜色、状态，并闻其气味（无色、有刺激性气味的气体）。通过实验演示：在一支干燥的圆底烧瓶中充满氨气，用带有玻璃管和滴管（滴管里预先吸入水）的塞子塞紧瓶口。倒置烧瓶，使玻璃管插入盛有水的烧杯中，挤压滴管的胶头，观察现象（形成红色喷泉），引导学生分析产生喷泉现象的原因，从而得出氨气极易溶于水的性质（1体积水大约可溶解700体积氨气）。2.氨的化学性质讲解氨与水的反应：\(NH_{3}+H_{2}O\rightleftharpoonsNH_{3}\cdotH_{2}O\rightleftharpoonsNH_{4}^{+}+OH^{}\)，使学生理解氨水显碱性的原因。通过实验演示：在两支试管中分别加入少量浓氨水和酚酞试液，观察现象（溶液变红），再在其中一支试管中加入少量氢氧化钠固体，观察现象（溶液变红更快），引导学生分析氢氧化钠固体对氨水分解平衡的影响，进一步理解氨与水反应的可逆性。讲解氨与氯化氢的反应：用两根玻璃棒分别蘸取浓氨水和浓盐酸，然后将两根玻璃棒靠近，观察现象（产生大量白烟），引导学生写出化学方程式：\(NH_{3}+HCl=\!=\!=NH_{4}Cl\)。3.氨的用途通过PPT展示图片，讲解氨在工业上用于制造氮肥、硝酸、纯碱等，在农业上作为氮肥，在生活中还可用于制冷剂等。

（六）氨的实验室制法（15分钟）1.实验原理讲解实验室用氯化铵和氢氧化钙固体混合加热制取氨气的反应原理：\(2NH_{4}Cl+Ca(OH)_{2}\stackrel{\triangle}{=\!=\!=}CaCl_{2}+2NH_{3}\uparrow+2H_{2}O\)。2.实验装置利用PPT展示实验室制取氨气的实验装置图，讲解实验仪器的选择和连接方法，包括铁架台、酒精灯、大试管、单孔橡皮塞、导管、集气瓶、棉花团等。强调制取氨气的发生装置是固体加热型，与实验室用氯酸钾制取氧气的装置相似。3.收集方法讲解氨气的收集方法：由于氨气密度比空气小，且极易溶于水，所以采用向下排空气法收集氨气，并在收集氨气的试管口塞上一团棉花，防止氨气与空气对流，提高收集到的氨气的纯度。4.验满方法介绍两种验满氨气的方法：一是用湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，则证明氨气已收集满；二是用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若产生白烟，则证明氨气已收集满。5.实验注意事项强调实验过程中的注意事项，如药品的用量、加热的方法、试管口略向下倾斜防止冷凝水倒流炸裂试管等。

（七）铵盐的性质（10分钟）1.铵盐的溶解性通过PPT展示常见铵盐（氯化铵、硫酸铵、硝酸铵等）的图片，讲解铵盐都易溶于水。2.铵盐的热稳定性利用实验演示：在试管中加入少量氯化铵固体，加热，观察现象（试管底部固体逐渐减少，产生有刺激性气味的气体，试管口有白色固体凝结），引导学生分析发生的反应，写出化学方程式：\(NH_{4}Cl\stackrel{\triangle}{=\!=\!=}NH_{3}\uparrow+HCl\uparrow\)，\(NH_{3}+HCl=\!=\!=NH_{4}Cl\)，从而得出铵盐受热易分解的性质。进一步讲解不同铵盐受热分解的情况可能不同，如碳酸氢铵受热分解：\(NH_{4}HCO_{3}\stackrel{\triangle}{=\!=\!=}NH_{3}\uparrow+H_{2}O+CO_{2}\uparrow\)。3.铵盐与碱的反应通过实验演示：在试管中加入少量硫酸铵溶液，再加入氢氧化钠溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸放在试管口，观察现象（试纸变蓝），引导学生写出化学方程式：\((NH_{4})_{2}SO_{4}+2NaOH\stackrel{\triangle}{=\!=\!=}Na_{2}SO_{4}+2NH_{3}\uparrow+2H_{2}O\)，从而得出铵盐与碱共热会产生氨气的性质，这是检验铵根离子的常用方法。

（八）硝酸的性质（20分钟）1.硝酸的物理性质展示一瓶浓硝酸，让学生观察其颜色、状态，并闻其气味（无色、有刺激性气味的液体）。讲解浓硝酸在空气中会产生白雾的原因，是因为浓硝酸具有挥发性，挥发出来的硝酸蒸气与空气中的水蒸气结合形成硝酸小液滴。2.硝酸的化学性质不稳定性通过实验演示：将浓硝酸放在棕色试剂瓶中，置于阳光下照射，观察现象（溶液逐渐变黄），引导学生分析产生这种现象的原因，从而得出浓硝酸受热或见光易分解的性质，写出化学方程式：\(4HNO_{3}\stackrel{\triangle或光照}{=\!=\!=}4NO_{2}\uparrow+O_{2}\uparrow+2H_{2}O\)。强调硝酸应保存在棕色试剂瓶中，并放在阴凉处。强氧化性讲解硝酸的强氧化性是由于硝酸中氮元素处于最高价态（+5价），容易得到电子。通过实验演示：在一支试管中加入少量铜片，再加入适量稀硝酸，观察现象（铜片逐渐溶解，产生无色气体，溶液变蓝色），引导学生写出化学方程式：\(3Cu+8HNO_{3}(稀)=\!=\!=3Cu(NO_{3})_{2}+2NO\uparrow+4H_{2}O\)。待反应一段时间后，将试管中的溶液倒入另一支试管中，再向其中加入少量铜片，观察现象（溶液变蓝色，有气泡产生，气体无色），引导学生分析产生无色气体的原因，写出化学方程式：\(3Cu+8HNO_{3}(稀)=\!=\!=3Cu(NO_{3})_{2}+2NO\uparrow+4H_{2}O\)，并强调一氧化氮在空气中迅速被氧化为二氧化氮的性质：\(2NO+O_{2}=\!=\!=2NO_{2}\)。改变实验条件，在一支试管中加入少量铜片，再加入适量浓硝酸，观察现象（剧烈反应，有红棕色气体生成，溶液变绿色），引导学生写出化学方程式：\(Cu+4HNO_{3}(浓)=\!=\!=Cu(NO_{3})_{2}+2NO_{2}\uparrow+2H_{2}O\)。对比稀硝酸和浓硝酸与铜反应的现象和产物，分析硝酸浓度对反应的影响，总结硝酸与金属反应的特点：硝酸与金属反应一般不生成氢气，而是生成氮的氧化物；浓硝酸的氧化性比稀硝酸强，与金属反应时还原产物一般是二氧化氮，稀硝酸与金属反应时还原产物一般是一氧化氮。通过实验演示：在一支试管中加入少量碳粉，再加入适量浓硝酸，加热，观察现象（剧烈反应，有红棕色气体生成，碳粉逐渐溶解），引导学生写出化学方程式：\(C+4HNO_{3}(浓)\stackrel{\triangle}{=\!=\!=}CO_{2}\uparrow+4NO_{2}\uparrow+2H_{2}O\)，从而得出硝酸能与某些非金属单质反应的性质。3.硝酸的用途通过PPT展示图片，讲解硝酸在工业上用于制造炸药、化肥、染料等，在有机合成中也有广泛应用。

（九）课堂小结（5分钟）引导学生回顾本节课所学内容，包括氮循环的基本过程、氮气、氮氧化物、氨、铵盐、硝酸的性质等重点知识。利用思维导图的形式在黑板上进行总结，帮助学生梳理知识框架，强化记忆。

（十）课堂练习（10分钟）布置适量的课堂练习题，如选择题、填空题、简答题等，内容涵盖本节课的重点知识，让学生在课堂上完成，巩固所学知识。教师巡视指导，及时解答学生的疑问。

（十一）课后作业1.书面作业：布置课本上的课后习题，要求学生认真完成，巩固课堂所学知识。2.拓展作业：让学生查阅资料，了解氮循环与生态环境的关系，写一篇小短文，下节课进行交流分享，培养学生的自主学习能力和信息收集整理能力。

五、教学反思通过本节课的教学，学生对氮的循环以及相关物质的性质有了较为系统的认识。在教学过程中，采用了多种教学方法，如实验探究法、多媒体辅助教学法等，激发了学生的学习兴趣，提高了学生的参与度。实验演示让