第3章第2節(jié) 氮的循環(huán)

1、第3章第2節(jié) 氮的循環(huán)曹慧一）知識(shí)脈絡(luò)氮及其化合物是元素化合物知識(shí)的重要組成部分。本節(jié)教材通過閃電這一自然現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生思考自然界中的含氮物質(zhì)，通過自然界中的氮循環(huán)，引出氮循環(huán)中的重要物質(zhì)氮?dú)?、NO、NO2、氨、銨鹽、硝酸等，然后通過觀察思考、實(shí)驗(yàn)探究認(rèn)識(shí)這些重要物質(zhì)的性質(zhì)、用途。在學(xué)習(xí)過程中了解人類活動(dòng)對(duì)自然界氮循環(huán)和環(huán)境的影響。（二）知識(shí)框架（氮?dú)獾男再|(zhì)，氮的固定）氮?dú)馀c氮的固定硝酸及其應(yīng)用氨與銨態(tài)氮肥氮的循環(huán)（硝酸的性質(zhì)）（氨的性質(zhì)，銨鹽的性質(zhì)）人類活動(dòng)對(duì)氮循環(huán)和環(huán)境的影響（酸雨、光化學(xué)煙霧、富營養(yǎng)化）（三）新教材的主要特點(diǎn)： 從培養(yǎng)學(xué)生終身發(fā)展所必備的知識(shí)和能力出發(fā)，重點(diǎn)介紹重要代表物

2、的性質(zhì)與用途，同時(shí)注重培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和綜合分析問題的能力。二教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能目標(biāo)1、了解自然界中的氮循環(huán)及人類活動(dòng)對(duì)氮循環(huán)的影響；2、通過了解生物固氮和人工固氮形式，認(rèn)識(shí)N2 、NO 、NO2的性質(zhì)；3、通過觀察思考活動(dòng)，認(rèn)識(shí)NH3、銨鹽的性質(zhì)及銨態(tài)氮肥的使用問題；4、通過觀察思考活動(dòng)，認(rèn)識(shí) HNO3的性質(zhì)。（二）過程與方法目標(biāo)1、培養(yǎng)學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)分析物質(zhì)性質(zhì)的能力；2、初步體會(huì)物質(zhì)的濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物的影響，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)中變量控制的思想。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)1、通過介紹合成氨發(fā)展的艱辛歷程，體會(huì)從實(shí)驗(yàn)室研究到工業(yè)生產(chǎn)的過程，滲透化學(xué)與技術(shù)關(guān)系的教育；2、通過

3、介紹酸雨，光化學(xué)煙霧和富營養(yǎng)化等環(huán)境問題，了解人類活動(dòng)對(duì)氮循環(huán)的影響，樹立保護(hù)環(huán)境的意識(shí)。三、重點(diǎn)、難點(diǎn)（一）知識(shí)上重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：氮?dú)?、氨、銨鹽和硝酸的性質(zhì)。難點(diǎn)：硝酸的氧化性。（二）方法上重點(diǎn)、難點(diǎn) 培養(yǎng)學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)分析物質(zhì)性質(zhì)的能力，并使學(xué)生初步體會(huì)物質(zhì)的濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物的影響，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)中變量控制的重要性。四、教學(xué)準(zhǔn)備（一）學(xué)生準(zhǔn)備 1、預(yù)習(xí)第二節(jié)-氮的循環(huán)2、查找氮循環(huán)的資料，小組合作畫出氮循環(huán)圖示，寫出短文。重點(diǎn)說明氮循環(huán)中涉及到哪些含氮元素的物質(zhì)，它們是如何轉(zhuǎn)化的？（二）教師準(zhǔn)備1、教學(xué)媒體、課件；2、補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)。 第1課時(shí)【復(fù)習(xí)】 1、碳酸鈉、碳酸氫鈉的化學(xué)性質(zhì)

4、；2、C、CO、CO2；碳酸鹽、碳酸氫鹽的相互轉(zhuǎn)化?！咎釂枴可洗握n后給大家布置了一項(xiàng)任務(wù)：查找氮循環(huán)的資料，小組合作畫出氮循環(huán)圖示，寫出短文。重點(diǎn)說明氮循環(huán)中涉及到哪些含氮元素的物質(zhì)，它們是如何轉(zhuǎn)化的？下面，請(qǐng)各小組準(zhǔn)備交流?！拘〗M交流】選取二個(gè)小組作為代表在課堂上交流，其他小組的成果課后以科技小報(bào)的形式展示或收錄到成長(zhǎng)檔案袋中。【點(diǎn)評(píng)評(píng)價(jià)】教師點(diǎn)評(píng)并做好表現(xiàn)性評(píng)價(jià)【過渡】在氮循環(huán)中涉及到了較多重要的含氮元素的物質(zhì)及其變化，下面我們一起來探討這些物質(zhì)的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化。【板書】1、氮?dú)馀c氮的固定?！局v述】 氮?dú)馐怯傻訕?gòu)成的雙原子分子，兩個(gè)氮原子間共用三對(duì)電子，使每個(gè)原子都達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。要破壞這種

5、牢固的結(jié)合，需要很高的能量。故常溫下，氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，很難與其它的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。但在一定的條件下，氮?dú)饽芘c氧氣、氫氣等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)?！狙菔緦?shí)驗(yàn)】 在一個(gè)空礦泉水塑料瓶距瓶底10cm處，對(duì)稱地鉆兩個(gè)小孔，然后放在感應(yīng)圈上，將感應(yīng)圈的兩根極針通過小孔插入瓶中，使cm（如圖），接通電源，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。待礦泉水瓶中產(chǎn)生紅棕色氣體后，加入蒸餾水，振蕩，用藍(lán)色石蕊試紙檢驗(yàn)產(chǎn)生的溶液?！窘Y(jié)論】 在放電或高溫的條件下，空氣中的氮?dú)饽芘c氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成一氧化氮，一氧化氮在空氣中很不穩(wěn)定，易被氧化成二氧化氮，二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸?！景鍟縉2+O2 2NO (有毒、無色、難溶于水) 2NO+O2=2N

6、O2 （有毒、紅棕色、與水反應(yīng)）3NO2+H2O=2HNO3+NO<討論>1、現(xiàn)給你一試管二氧化氮，其它藥品和儀器自選，根據(jù)上述反應(yīng)，請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，要求盡可能多的使二氧化氮被水吸收。2、你的設(shè)計(jì)對(duì)工業(yè)上生產(chǎn)硝酸有什么啟示？（從原料的充分利用，減少污染物的排放等方面考慮。）【過渡】植物只能利用化合態(tài)的氮，除了閃電等自然方法外，能否用人工的方法把空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為植物可吸收的含氮化合物呢？通過大量實(shí)驗(yàn)研究，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)在一定條件下，氮?dú)夂蜌錃饪梢灾苯踊仙砂?。【板書?N2+3H2 2NH3 （可逆反應(yīng)）【講述】像這樣同時(shí)向正反兩個(gè)方向進(jìn)行的反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)。在可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式中

7、用“ ”代替“=”。人們把像這樣使空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮的方法叫做氮的固定。綜上所述：【板書】氮的固定【指導(dǎo)閱讀】 閱讀P74 -氨的合成。【課堂小結(jié)】 學(xué)生自己概括·整合?！菊n堂練習(xí)】1、 氮的固定有三種途徑：生物固氮、自然固氮和工業(yè)固氮。指出下列固氮方式各屬于哪種類型。（1） 閃電時(shí)氮?dú)廪D(zhuǎn)化為一氧化氮。（2） 豆科作物根瘤菌將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為化合態(tài)氮。（3） 在高溫、高壓和催化劑作用下，氮?dú)夂蜌錃夥磻?yīng)合成氨。2、 雷鳴閃電是日常生活中司空見慣的現(xiàn)象。在閃電發(fā)生的過程中，空氣中的氮?dú)夂脱鯕庵苯踊?。假設(shè)某次雷電放出的能量為107KJ。已知1molO2與1molN2化合時(shí)要吸收1

8、81KJ的能量，閃電時(shí)有1/1000的能量用于這一反應(yīng)。（1）此次閃電所產(chǎn)生的一氧化氮的物質(zhì)的量是多少？（2）此次雷電的生成物相當(dāng)于給土壤施加了多少千克的尿素CO(NH2)2化肥？ 第2課時(shí)【復(fù)習(xí)】高能固氮和工業(yè)固氮發(fā)生的主要反應(yīng)有哪些？【引入】氨是氮循環(huán)中的主要物質(zhì)，它在人類的生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。下面我們一起來探討氨和銨態(tài)氮肥的主要性質(zhì)和用途?！景鍟?2、氨和銨態(tài)氮肥【演示實(shí)驗(yàn)1】 氨的溶解性實(shí)驗(yàn)?！狙菔緦?shí)驗(yàn)2】 氨和氯化氫的反應(yīng)?！窘涣饔懻摗坑枚嗝襟w投影所要討論的問題：通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，思考、歸納并回答下列問題：1、完成下列表格實(shí) 驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié) 論實(shí) 驗(yàn)1實(shí) 驗(yàn)2 2、通過觀察實(shí)

9、驗(yàn)現(xiàn)象，你獲得了氨的哪些物理性質(zhì)？是通過什么現(xiàn)象獲得的？3、氨的噴泉實(shí)驗(yàn)原理是什么？氨溶解于水僅是簡(jiǎn)單的溶解過程嗎？由什么現(xiàn)象可以說明？4、由演示實(shí)驗(yàn)2的現(xiàn)象，你能得出哪些結(jié)論？5、氨除了能與鹽酸反應(yīng)外，還能與硫酸、硝酸反應(yīng)嗎？若能，請(qǐng)寫出化學(xué)反應(yīng)方程式。演示實(shí)驗(yàn)2中若將濃鹽酸用濃硝酸、濃硫酸代替，會(huì)觀察到同樣的現(xiàn)象嗎？6、氨中氮元素的化合價(jià)是-3，請(qǐng)從化合價(jià)的角度分析，氨還可能具有什么性質(zhì)？它可能與哪些物質(zhì)反應(yīng)？7、氨水為何不大量用作化肥？【歸納板書】 學(xué)生歸納，老師點(diǎn)評(píng)并板書。一、氨的物理性質(zhì)：無色；有刺激性氣味的氣體；比空氣輕；極易溶于水（1：700）。二、氨的化學(xué)性質(zhì)：1、與水反應(yīng)：N

10、H3+H2O NH3·H2O （可逆反應(yīng)）NH3·H2O NH4+OH- （可逆過程）2、與酸反應(yīng)：NH3+HCl=NH4Cl NH3+HNO3=NH4NO32NH3+H2SO4=(NH4)2SO43、與氧氣反應(yīng)：4 NH3+5O2 4NO+6H2O 【講解】 由于氨水易揮發(fā)，不易運(yùn)輸，因此氨水不大量用作化肥，而是常將氨制成各種固態(tài)的銨鹽加以使用，如何科學(xué)的使用銨態(tài)氮肥呢？要解決這一問題，首先要了解銨態(tài)氮肥的主要成分銨鹽的主要性質(zhì)?！狙菔緦?shí)驗(yàn)3】取少量氯化銨固體放在試管中加熱?！狙菔緦?shí)驗(yàn)4】取少量碳酸氫銨固體放在試管中加熱，并將生成的氣體通入新制的石灰水中?！狙菔緦?shí)驗(yàn)5】在

11、試管中加入少量氯化銨固體，再滴加適量的10%氫氧化鈉溶液，加熱，并將濕潤的紅色石蕊試紙貼在玻璃棒上靠近試管口，觀察現(xiàn)象。【交流討論】用多媒體投影所要討論的問題： 通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，思考、歸納并回答下列問題：1、完成下列表格：實(shí) 驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論及化學(xué)方程式實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)32、銨鹽具有哪些物理、化學(xué)性質(zhì)？3、銨鹽與堿溶液反應(yīng)的本質(zhì)是什么？4、怎樣合理地儲(chǔ)存和施用銨態(tài)氮肥？【歸納板書】 學(xué)生歸納，老師點(diǎn)評(píng)并板書三、銨鹽的物理性質(zhì)：白色，易溶于水的晶體。四、銨鹽的化學(xué)性質(zhì)：1、受熱易分解：NH4Cl NH3 +HCl NH4HCO3NH3 +CO2 +H2O2、與堿溶液反應(yīng)：NH4+OH- NH3

12、+H2O NH4+OH-= NH3·H2O保存方法：密封、陰涼通風(fēng)處保存。施用注意事項(xiàng)：不能與堿性物質(zhì)如草木灰等混用；埋在土下以保持肥效?！菊n堂小結(jié)】 學(xué)生整合本節(jié)課所學(xué)的內(nèi)容。【課堂練習(xí)】教材P80-81 1（3）（4）（5）、4（1）【課外作業(yè)】教材P81 2、3 第3課時(shí)【復(fù)習(xí)引入】 通過前面的學(xué)習(xí)，你知道通過哪些方法可以制得NH3？如果實(shí)驗(yàn)室要制得少量NH3，你會(huì)選擇哪種方法？為什么？（由于氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)條件不易獲得，加熱銨鹽制得的NH3又不純，故實(shí)驗(yàn)室選擇銨鹽與堿反應(yīng)來制得少量氨氣。）【板書】 3、氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法。（1）反應(yīng)原理：2NH4Cl+Ca(OH)22 NH3 +

13、CaCl2+2H2O（2）發(fā)生裝置固體+固體型（3）干燥劑堿石灰或無水CaCl2（4）收集方法向下排空氣法（5）驗(yàn)滿方法濕潤的紅色石蕊試紙（6）尾氣處理用水吸收<討論>：用水吸收氨氣時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象，如何防止這一現(xiàn)象的發(fā)生？【講述】 工業(yè)三酸之一的硝酸是一種重要的化工原料，也是一種重要的化學(xué)試劑，下面我們一起來討論它的性質(zhì)。【板書】 五、硝酸及其應(yīng)用【實(shí)驗(yàn)1】 取一瓶濃硝酸，打開瓶蓋，小心的扇聞濃硝酸的氣味?！緦?shí)驗(yàn)2】 在兩支試管中各放入一小塊銅片，分別加入少量4mol/L的稀硝酸和14mol/L的濃硝酸，立即用蘸有氫氧化鈉溶液的棉花封住試管口，觀察試管中發(fā)生的現(xiàn)象?！緦?shí)驗(yàn)3

14、】 將實(shí)驗(yàn)2中的金屬銅換成金屬鐵進(jìn)行相同的實(shí)驗(yàn)，觀察發(fā)生的現(xiàn)象?！窘涣饔懻摗坑枚嗝襟w投影所要討論的問題： 通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，思考并回答下列問題：1、完成下列表格：實(shí) 驗(yàn)實(shí) 驗(yàn) 現(xiàn) 象結(jié) 論實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)32、通過實(shí)驗(yàn)探究，你對(duì)硝酸的氧化性有了哪些認(rèn)識(shí)？3、濃硝酸通常保存在棕色試劑瓶中，為什么？4、歸納硝酸的物理、化學(xué)性質(zhì)？【歸納板書】 學(xué)生歸納，老師點(diǎn)評(píng)并板書1、物理性質(zhì)：純硝酸無色，易揮發(fā)，有刺激性氣味，熔沸點(diǎn)低，密度比水大。2、化學(xué)性質(zhì)：（1）不穩(wěn)定性：4HNO3 2H2O+4NO2+O2（2）強(qiáng)氧化性：（規(guī)律：濃硝酸一般被還原為NO2，稀硝酸一般被還原為NO，產(chǎn)物與硝酸的濃度有關(guān)。）與

15、金屬反應(yīng)除金、鉑、鈦外（常溫下，濃硝酸可使鐵、鋁鈍化）Cu+4HNO3（濃）=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO3（?。?3Cu(NO3)2+2NO+4H2O與某些非金屬單質(zhì)（如碳）反應(yīng)C+4HNO3（濃）CO2+4NO2+2H2O<討論>通常情況下，濃、稀硝酸作氧化劑時(shí)，還原產(chǎn)物有何規(guī)律？ 濃硝酸通常被還原為NO2、稀硝酸通常被還原為NO，故相同條件下，稀硝酸的氧化性強(qiáng)于濃硝酸的氧化性，你認(rèn)為這種觀點(diǎn)對(duì)嗎？請(qǐng)闡述你的理由?！局v述】 掌握物質(zhì)性質(zhì)的目的是為了更好的利用物質(zhì)，二戰(zhàn)期間，由于德軍即將占領(lǐng)丹麥，丹麥物理學(xué)家，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者玻爾被迫要離開自己的祖國。他堅(jiān)信以后一定能返回祖國，決心把心愛的諾貝爾獎(jiǎng)?wù)铝粝?。為了不使?jiǎng)?wù)侣淙氲萝娭?，他把?jiǎng)?wù)氯芙庠谝环N溶液中，并存放在瓶子里。丹麥被德軍占領(lǐng)后，納粹分子闖進(jìn)玻耳家中，連獎(jiǎng)?wù)碌挠白右矝]發(fā)現(xiàn)。戰(zhàn)后，玻耳從溶液中提取出金，又重新鑄成了獎(jiǎng)?wù)?。這種溶液就是王水（由濃鹽酸與濃硝酸按體積比3：1混合而成）。又如食物中的硝酸鹽是無毒的，但是在一些細(xì)菌的作用下，會(huì)被還原為有毒的亞硝酸鹽導(dǎo)致食物中毒。生活中注意不要吃腐爛的食物，因?yàn)檫@種食物含較多的亞硝酸鹽?！局笇?dǎo)閱讀】閱讀P78-人類活動(dòng)對(duì)自然界氮