28（必修1） 自然界中的氮循环 氮的固定教学设计（2）（教案1）

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第3章物质的性质与转化
3.3.1自然界中的氮循环氮的固定


本节教学内容是鲁教版高中化学必修第一册第三章第三节《氮的循环》的第一课时。该部分的教学内容涉及到氮元素的相关知识和概念，氮的各种重要化合物的相关性质和反应现象，不同氮的化合物的用途。通过研究氮的单质及化合物的性质和用途，可以使我们从物质类别和元素价态的视角认识物质间的转化关系，深化对物质及其变化多样性的认识。本节安排了氮的循环、氮的固定、氮氧化物性质这三部分内容。通过学习这部分知识，学生将学习并掌握氮的氧化物、氮的循环及相关反应；学习并掌握氮的单质和氮氧化物性质；通过本节内容的学习，学生将感受氮元素的多种化合物的不同特性和用途以及氮循环与人类活动关系。


证据推理与模型认知：能一举物质类别和元素价态列举氮元素的典型代表物。能列举、描述、辨识含有氮元素的典型氧化物物质重要的物理和化学性质及实验现象。能用化学方程式、离子方程式正确表示典型物质的主要化学性质。
宏观辨析与微观探析：能从物质类别、元素价态的角度，依据复分解反应和氧化还原反应原理，预测氮及其化合物的化学性质及变化，设计实验进行初步验证，并能分析、解释有关实验现象。能从物质类别和元素价态变化角度说明有关物质的转化路径及氮的循环。能分别根据氮及其化合物的性质，分析实验室、生产、生活及环境中的某些问题，说明妥善保存、合理使用化学品的厂货减方法。
科学态度与社会责任：能说明氮及其化合物的应用对社会发展的价值、对环境的影响。能有意识地运用所学知识或寻求相关证据参与社会性科学议题的讨论。能主动运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题。能运用绿色化学思想分析和讨论化工生产的相关问题。


重点：氮的氧化物性质
难点：不同价态的氮元素转化


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• 知识回顾
  

1.常温常压下，氮气化学性质不活泼，它很难与其他物质发生反应。
2.通常情况下，氮气是无色、无味、难溶于水的气体，密度比空气略小。  
3.在高温、高压、催化剂的条件下，氮气与氢气反应生成氨气。
二、导语
闪电是大家非常熟悉的自然现象。你知道在电闪雷鸣的时候，空气里的氮气、部分含氮化物分别发生了哪些反应吗？这些反应产生了哪些物质？这些物质对于人类的生产和生活有什么意义？俗语说“雷雨发庄稼”，这句话隐含着什么原理？这与我们今天学习的知识有关。
三、讲授新课
出示课件：自然界中氮的存在
活动一：从物质类别列举含氮元素的物质，用化学式将这些物质写出来，并总结氮的存在形式。
单质：氮气（N2）
化合态
气态氢化物：氨气（NH3）
氧化物：一氧化氮（NO、二氧化氮NO2）
酸：硝酸（HNO3、亚硝酸HNO2）
碱：一水和氨（NH3·H2O）
盐：氯化铵（NH4Cl、硝酸铵NH4NO3等）
板书：自然界中氮以游离态和化合态的形式存在。
活动二：从元素化合价角度看：求出上述物质中的氮元素化合价，并在价---类二维图中标注。


板书：
展示课件：自然界中氮的循环
活动三：引导、指导学生阅读教材P106内容，会用语言描述氮的循环。
在自然界中，大豆、蚕豆等豆科植物根部的根瘤菌能把空气中的氮气转变为硝酸盐等含氮化合物。植物的根从土壤中吸收的铵根、硝酸根，经过复杂的生物转化过程形成各种氨基酸，氨基酸最后转化成蛋白质。动物以植物为食物而获得植物蛋白，并将其转化为动物蛋白。动植物遗体中的蛋白质被微生物分解成铵根、硝酸根、氨气，又回到土壤、大气和水体中，被植物再次吸收利用、另外，在放电条件下，空气中少量的氨气与氧气化合生成氮氧化物，这些氮氧化物随降水转化成硝酸等进入土壤和水体中。
板书：
大气中氮气→硝酸盐或含氮化合物→氨基酸→植物蛋白质→动物蛋白质→铵根、硝酸根、氨气→大气、土壤等
氮气、氧气→氮氧化合物→硝酸等→土壤、水体
思考：人类活动影响氮的循环吗？与同伴交流答案。
板书：
氮气→氨→含氮化合物→土壤、大气、水体
化石燃料和农作物秸秆燃烧→氮氧化物→大气、水体、土壤
展示课件：氮的固定
活动四：老师提出问题。学生解答问题
①什么是氮的固定？
②氮的固定有哪些方式？
③生物固氮、闪电固氮、合成氨、仿生固氮你怎么理解？
板书：
①氮的固定概念：将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程
②氮的固定方式：自然固氮（包括生物固氮、闪电固氮）、人工固氮（包括合成氨、仿生固氮）
生物固氮：自然界中一些微生物将空气中氮气通过生物化学过程转化为含氮化合物。
闪电固氮：通过闪电将空气中的氮气转化为含氮化合物。
氨的工业合成：在一定的条件下氮气与氢气可以直接化合生成氨，而氨的水溶液及氨形成的盐含有能被植物吸收的铵态氮。
N2+3H2  <Object: word/embeddings/oleObject1.bin> 2NH3
合成氨作用：
氮气、氢气→氨→化肥→粮食增产
科学家发现某些金属有机化合物可以起到根瘤菌的作用，并以这些金属有机化合物为催化剂实现了常温、常压固氮，即仿生固氮。仿生固氮是当前科学界最为关注的研究课题之一。
展示课件：氮气、氮氧化物性质
活动五;氮气性质
①会描述氮气物理性质吗？

颜色	气味	状态	溶解性	密度

②氮气化学性质


常温下，氮气与氧气反应吗
放电条件下，氮气与氧气反应生成了什么物质？该反应化学方程式是什么？哪一种物质做氧化剂？哪一种物质做还原剂？
板书：

颜色	气味	状态	溶解性	密度
无色	无味	气态	难溶于水	比空气略小

氮气化学性质
氮气在常温下化学性质不活泼，很难与其他物质反应。
在放电条件下
N2+O2<Object: word/embeddings/oleObject2.bin> N0
氮气做还原剂，氧气做氧化剂
活动六：一氧化氮性质
①描述其物理性质。

颜色	气味	状态	溶解性	密度

②


一氧化氮化学性质：一氧化氮与氧气反应的方程式及现象
板书：

颜色	状态	气味	溶解性
无色	气态	无味	难溶于水

一氧化氮化学性质
2NO + O2   =  2NO2（气体由无色变为红色，可用来检验NO存在）
一氧化氮是还原剂，氧气是氧化剂
活动七：二氧化氮性质
①描述物理性质

颜色	状态	气味	溶解性

②化学性质


二氧化氮化学性质
该反应现象及化学方程式是什么？
板书：

颜色	状态	气味	溶解性
红棕色	气态	刺激性	易溶于水

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO→工业制取硝酸
红棕色气体逐渐变为无色
活动八：说一说物质用途
1.二氧化氮有毒
二氧化氮能使多种织物褪色、损坏多种织物和尼龙制品，对金属和非金属材料也有腐蚀作用。
2.一氧化氮用途
在扩张血管、提高免疫力、增强记忆力等方面有着重要作用
作业布置与设计：

	NO	NO2
色	无色	红棕色
味、态	无色、气体	刺激性、气体
水溶性	不溶	易溶 ，与水反应
与氧气		不反应
应用	①传递神经信息的“信使分子” ②比CO更易与血红蛋白结合造成缺氧	使多种织物褪色，损坏多种织物和尼龙制品，对金属和非金属材料有腐蚀作用