25（必修2）氮及其化合物教学设计第三课时（教案1）

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《氮及其化合物》第三课时教学设计

课题	《氮及其化合物》第三课时	单元	5	学科	化学	年级	高一
教材 分析	本节教学内容是人教版高中化学必修第二册第五章《化工生产中的重要非金属元素》第二节《氮及其化合物》的第三课时。本节内容是典型的元素化合物知识，这一课时的教学内容主要是硝酸及其化学性质。教材通过浓硝酸的的颜色变化以及硝酸和铜的反应，让我们认识硝酸的化学性质。硝酸是无机酸中一种十分重要的酸，在工业生产中有重要的应用。通过硝酸和铜的反应实验，重点掌握硝酸的强氧化性；而通过硝酸的工业制法，也要认识到硝酸在现代工业中的重要作用。通过硝酸和铜反应实验，进行观察思考,探究认识硝酸的性质、用途。同时也要在在学习过程中，了解人类活动对自然界氮循环和环境的影响。Vwijb4Hj2                                 另外，在硝酸的生产制造过程中，产生了大气污染物。我们要严格遵循新课程标准“关注人类面临的与化学相关的问题，培养学生的社会责任感、参与意识和决策能力”的要求，加强环境教育，关注环境问题，要对我们的社会负责，也要对我们的环境负责。在介绍硝酸的性质与应用时，不止看到化学对我们带来的好处，也要关注化学对我们带来的负面效果。而解决环境问题，最终的还要从化学学科入手，找到解决的根本方法。我们一定要培养学生科学的学习态度和方法，为解决我们的环境问题，尽自己的一份力量。 本节安排了“硝酸”，“思考与讨论”,“酸雨及防治”“阅读课本的研究与实践--------测定雨水的pH”这四部分内容。学生通过学习这部分知识，掌握硝酸的化学性质以及硝酸的工业制法、酸雨形成以及防治。
教学目标与核心素养	宏观辨识与微观探析：通过硝酸和铜的反应实验，了解硝酸的化学性质，同时要了解硝酸的工业制取原理；对于硝酸，要掌握硝酸的强氧化性，由于浓度的不同，导致生成物不同。 证据推理与模型认知：通过硝酸的工业生产原理，认识到工业生成就在我们身边，要学会理论知识和生产的结合，通过理论和生产的结合激发学生学习化学的兴趣。。 科学探究与创新意识：从现象和结构出发，设计探究方案，探究硝酸和铜实验的原理，在探究中互利合作，培养团队精神。 科学精神与社会责任：激发学生透过现象探究本质的兴趣，尊重科学，认真学习科学的学习方法；通过参与探究过程，培养自身严谨的科学态度和辩证分析能力。同时，我们也要注重化学知识在现实生活中的应用，注重理论联系实际。
重点 难点	氨和铵盐的化学性质。

教学过程
教学环节	教师活动	学生活动	设计意图
导入新课	玻尔巧藏诺贝尔金质奖章-------玻尔是丹麦的物理学家，曾获得诺贝尔奖。二战中，玻尔被迫离开祖国，他决定将诺贝尔金质奖章溶解在一种溶液里，装于玻璃瓶中。后来，纳粹分子窜进玻尔的住宅，那瓶溶有奖章的溶液就在眼皮底下，他们却一无所知。战争结束后，玻尔又从溶液中还原提取出金，并重新铸成奖章。新铸成的奖章---它凝聚着玻尔对祖国无限的热爱和无穷的智慧。 这种溶液是什么？？？？
讲授新课	第一节 氮及其化合物 一、硝酸 （1）硝酸的物理性质 ①纯硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体； ②能以任意比溶于水； ③密度比水大，（1.5027g/cm3）； ④沸点低：83℃； ⑤常用浓硝酸的浓度为69％，98％的浓硝酸叫 作“发烟硝酸”。 不稳定性 4HNO3 == 4NO2↑+O2↑+2H2O 问题一　久置的浓硝酸为何呈黄色？ 硝酸分解生成的NO2溶于硝酸中 问题二　如何保存硝酸？ 盛放在棕色试剂瓶里，并贮放在黑暗且温度低的地方 ！！！！硝酸具有强氧化性，对皮肤、衣物等有腐蚀作用，使用时应注意安全 硝酸具有强的氧化性，几乎可以使所有金属（金、铂 除外）氧化而生成硝酸盐。当HNO3与金属反应时，HNO3被还原的程度（即氮元素化合价降低的程度）取决于硝酸的浓度和金属单质还原性的强弱。对于同一金属单质而言，HNO3的浓度越小，HNO3被还原的程度越大，氮元素的化合价降低越多。 （4）【实验5-8】 如图5-14所示，在橡胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝，向两支试管中分别加入2mL浓硝酸和稀硝酸，用橡胶塞塞住试管口，使铜丝与硝酸接触，观察并比较实验现象，向上拉铜丝，停止反应。 ①Cu与浓硝酸的反应 实验现象:浓硝酸与铜能剧烈反应，放出红棕色的气体，铜不断溶解，溶液变成绿色。 反应产物:二氧化氮、硝酸铜和水 化学方程式:Cu+4HNO3(浓) ＝Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O ②Cu与稀硝酸的反应 实验现象:铜与稀硝酸反应较缓慢，溶液变成蓝色，生成无色的气体，遇空气变为红棕色 反应产物:硝酸铜、一氧化氮、水 化学方程式:3Cu+8HNO3（稀）= 3Cu(NO3)2+ 2NO↑+4H2O 思考： ①在上述的两个反应中硝酸都表现出哪些性质。 氧化性和酸性 ②上述两反应中，若有1molCu消耗，则被还 原的硝酸的物质的量分别是多少？ 2mol和2/3mol ③写出上述两反应的离子反应方程式 Cu+4H++2NO3- ＝Cu2++2NO2↑+2H2O 3Cu+8H++2NO3-= 3Cu2++ 2NO↑+4H2O （5）硝酸的化学性质 ① 常温下，浓硝酸使铁、铝等金属钝化（加热时也会发生反应） ②硝酸与金属反应不放出氢气。 ③氧化性：浓硝酸>稀硝酸（均比浓硫酸强） ④一般反应规律为： 金属 + HNO3(浓) → 硝酸盐+ NO2↑+ H2O 金属 + HNO3(稀) → 硝酸盐+ NO↑+ H2O 较活泼的金属：(如Mg、Zn等) + HNO3(极稀) → 硝酸盐 + H2O + N2O↑(或NH3或铵盐等) ⑤变价金属与硝酸反应时 3Fe(过量)＋8HNO3(稀)＝3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O Fe(不足)＋4HNO3(稀)＝Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O ⑥浓HNO3与浓盐酸按体积比1∶3配制而成的混合液叫王水。王水溶解金属的能力更强，能溶解金属Pt、Au。记忆方法 ：“三言（盐）一笑（硝）” ⑦NO3-的检验：晶体或浓溶液与浓硫酸、Cu共热时，若产生红棕色气体则含有NO3- ；若为稀溶液则先浓缩后再检验。 （6）与非金属的反应 将一块红热的木炭投入浓硝酸中 现象：剧烈反应，产生红棕色气体 C+4HNO3(浓)===CO2↑+4NO2↑+2H2O 硝酸：是一元酸、强酸、氧化性酸、低沸点酸、不稳定性酸、易溶性酸。 二、思考与讨论 硝酸是重要的化工原料，用于制话费、农药、炸药、燃料等。工业上制硝酸的原理是将氨经过一系列反应得到硝酸，如下图所示： （1）写出每一步反应的化学方程式。 （2）情分析上述反应中的物质；类别和氮元素化合价的 变化情况，以及每一步反应中含氮物质发生的是氧化反应还是还原反应。       硝酸合成过程装置图 硝酸的工业制法－氨的催化氧化法 N2和H2反应生成氨气 N2+3H2       2NH3，N的化合价由0变为-3， 发生还原反应。 （2）  氨氧化生成一氧化氮------氧化炉 4NH3 + 5O2                  4NO + 6H2O，N的化合价由-3变为+2，发生氧化反应。 （3）一氧化氮的氧化和硝酸的生成-----吸收塔 2NO + O2 = 2NO2（循环使用），N的化合价由+2变为+4，发生氧化反应。 NO2和水反应生成硝酸 3NO2+H2O=2HNO3+NO，氮的化合价由+4变为+5和+2价，既发生氧化反应也发生还原反应。 想一想：尾气包括哪些气体？怎样处理？                        写出有关反应的化学方程式。 尾气中包含NO2和NO气体，所以需要用氢氧化钠溶液来吸收尾气。 NO2 + NO+ 2NaOH = 2NaNO2 + H2O （3）实验室制法 NaNO3 + H2SO4(浓)          NaHSO4 + HNO3↑ 思考1：温度如何控制？ 温度不能太高，否则硝酸会分解。故生成物是NaHSO4 。 思考2：能否采用制氯化氢的装置制硝酸？ 不能，因硝酸蒸汽腐蚀橡胶塞和胶管。 三、酸雨及防治 煤、石油和金属矿物以及机动车在使用过程中，会生成SO2和氮氧化物。他们会引起呼吸道疾病，危害人体健康，甚至致人死亡。 SO2以及氮氧化物在大气中会形成酸雨，正常雨水由于溶解了CO2，pH约为5.6，酸雨的pH小于5.6 酸雨危害很大，能直接损伤农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊算话，加速建筑物、桥梁、手工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。 SO2和NO2都是有用的化工原料，但当他们分散在大气中时，就形成了难以处理的污染物。因此，工业废气排放到大气中之前，必须进行适当处理，防治有害物质污染大气，并充分利用原料。 四、阅读课本的研究与实践--------测定雨水的pH 研究目的：酸雨对环境危害巨大，人们已经采取多种措施来防治酸雨。通过以下活动了解测定雨水pH的方法，认识酸雨的危害，激发保护环境的紧迫感。 研究任务：收集资料并测定雨水的pH. 【结果与讨论】（1）通过测定数据判断降雨是否为酸 雨。若是酸雨，分析形成原因，并提出减轻酸雨危害的建议。 （2)本次实践活动及结果对你有什么启发？撰写研究报告，并与同学讨论。 1.下列关于N2的叙述错误的是（     ） A.N2既可作氧化剂又可作还原剂 B.在雷雨天，空气中的N2和O2可反映生成NO C.氮的固定是将N2转化成含氮的化合物 D.1molN2可与3molH2完全反应生成2molNH3 答案为：D 解析：N2和H2生成氨气的反应时可逆反应，不 能完全转化 在NO2与水的反应中（） A.氮元素的化合价不发生变化          B.NO2只是氧化剂 C.NO2只是还原剂                                  D.NO2既是氧化剂，有事还原剂 答案为：D 解析：3NO2+H2O=2HNO3+NO，反应中NO2的化合价 由+4价变为+5和+2价既是氧化剂又是还原剂。 3.只用一种试剂可将NH4Cl、（NH4)2SO4、NaCl、Na2SO4四种溶液区别开来的是（　　） A. NaOH溶液          B. AgNO3溶液 C. BaCl2溶液            D. Ba（OH）2溶液 答案为：D 解析：A．氯化铵、硫酸铵均与NaOH反应生成氨气，氯化钠、硫酸钠均与NaOH不反应，不能鉴别； B．均与硝酸银反应生成白色沉淀，不能鉴别； C．硫酸铵、硫酸钠均与氯化钡反应生成白色沉淀，氯化铵、氯化钠均与氯化钡不反应，不能鉴别； D．氯化铵、硫酸铵、氯化钠、硫酸钠四种溶液分别与Ba（OH）2溶液反应的现象为：刺激性气体、白色沉淀和刺激性气体、无现象、白色沉淀，现象不同，可鉴别； 4.根据图5-11“氨溶于水的喷泉实验装置”，下列叙述不正确的是（ ） A．该实验说明氨气极易溶于水 B．烧瓶充满氯气，交投滴管和烧瓶中充满浓碱也可能形成喷泉 C．红色喷泉说明氨水有碱性   D．烧杯中换成其他液体无法形成喷泉 答案为：D 解析：喷泉反应的原理是可以快速溶解或者反应形成压强差，所以换成其他液体也可以。 5.工业上用废铜屑作原料制备硝酸铜，下列四种方法中，适宜采用的是哪一种，请从节约原料和污染保护的角度说明原因。 A．Cu + HNO3(浓) → Cu(NO3)2 B．Cu +HNO3(稀) → Cu(NO3)2 C．Cu           CuO            Cu(NO3)2 D．Cu             CuSO4              Cu(NO3)2 答案为：C 解析：根据反应的方程式可知，选项ABD中都能产生大气污染物NO2、NO、SO2，C中没有污染物产生，且原料利用率高，所以正确的答案选C 。 利用图5-14进行铜与硝酸反应的实验 （1）硝酸一般成放在棕色试剂瓶中，请用化学方程式说明其原因______ （2）使用稀硝酸进行实验：反应开始后，铜丝逐渐变细，有气泡产生，溶液变蓝。     ①铜与稀硝酸反应的离子方程式为__________________。     ②实验中观察到试管中的气体略有红棕色，其原因是________（用化学方程式表示） （3）使用浓硝酸进行实验：反应剧烈进行，铜丝逐渐变细，溶液变绿，试管上方出现红棕色气体。 ①铜与浓硝酸反应的化学方程式为_____________________. ②某同学推测反应后溶液呈绿色的原因是NO2在溶液中达到饱和，NO2的饱和溶液呈黄色，硝酸铜溶液呈蓝色，两者混合后呈绿色。他取少量该绿色溶液，向其中加入适量水后溶液为蓝色，可能原因是_________________（用化学方程式表示）。 答案：（1）4HNO3               4NO2 ↑ +O2 ↑ +2H2O （2）①3Cu+8H++2NO3-= 3Cu2++ 2NO↑+4H2O ②2NO + O2 = 2NO2 （3）①Cu+4HNO3(浓) ＝Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O ②3NO2+H2O=2HNO3+NO 7.汽车尾气中含有CO、NO等多种污染物，已成为城市空气的主要污染源。汽油和柴油中基本不含氮元素，那么汽车尾气中的NO是如何产生的？请推测可能的原因，并写出有关反应的化学方程式。 解答：N2+O2              2NO； 8.根据图5-9简单描述氮在自然界的循环过  程，并思考和讨论一下问题。 （1）氮在自然界中主要以哪些形式存在？ （2）人体蛋白质中的氮是从哪里来的？ （3）自然界中有哪些固定氮的途径？ （4）人类的哪些活动参与了氮的循环 解答： （1）氮以化合态的形式存在于多种无机物和有机物中。 （2）从食物中来。 （3）生物固氮,高能固氮,工业固氮。 （4）工业固氮,人的排遗。
课堂小结	一、硝酸的化学性质 ①硝酸的不稳定性 ②浓硝酸和铜的反应 ③稀硝酸和铜的反应 二、硝酸的工业制法     硝酸工业制法的的流程。
板书	硝酸的化学性质 硝酸的工业制法 酸雨及防治 阅读课本的研究与实践--------测定雨水的pH