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2019-2020年高中化學(xué) 4.2《生產(chǎn)生活中的含氮化合物》示范教案 蘇教版必修1 一、教學(xué)目標(biāo)的選擇與確立 第一部份，氮氧化物的生產(chǎn)與轉(zhuǎn)化，把相關(guān)化學(xué)變化與自然現(xiàn)象結(jié)合在一起，把科學(xué)技術(shù)應(yīng)用與相應(yīng)的化學(xué)變化所導(dǎo)致的環(huán)境問題結(jié)合在一起。第二部分，氮肥的生產(chǎn)和使用，把化學(xué)技術(shù)的誕生源于人類的需要，呈現(xiàn)給學(xué)生。第三部分，硝酸的性質(zhì)，讓學(xué)生用所學(xué)知識，分析工業(yè)制備HNO3的解流程。上述有別于傳統(tǒng)教材的特色，能讓學(xué)生真切感受到，化學(xué)變化、化學(xué)技術(shù)，就在我們身邊，與我們的生活息息相關(guān)。 ∣ ↓ 1.知識技能部分。 → 下述各種轉(zhuǎn)化關(guān)系NH4+←NH3←N2→NO→NO2→HNO3教學(xué)難度不大。無需 ∣ ↑ 做過多選擇，可以直接從傳統(tǒng)課程中移植過來。處理知識與技能教學(xué)的難度在于，新的課程標(biāo)準(zhǔn)的最高目標(biāo)，是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。因此，知識與技能的教學(xué)就不再是一個孤立的教學(xué)過程了。 2.過程與方法部分。 傳統(tǒng)的課程，一般是純化學(xué)性的實驗技能教學(xué)，主要依據(jù)化學(xué)原理，設(shè)計與完成一個實驗，包括儀器的選擇與安裝，按一個正確步驟完成即可。新的課程標(biāo)準(zhǔn)，則要求學(xué)生理解探究的科學(xué)意義，學(xué)習(xí)基本的探究方法，在這一過程中形成發(fā)現(xiàn)問題的能力與意識。教師可以結(jié)合幾個演示實驗，創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)情景，引導(dǎo)學(xué)生進行發(fā)現(xiàn)與解決問題。 3.情感態(tài)度與價值觀部分。 這一部分教材來源于生產(chǎn)生活中的實例，涉及人類選擇與使用化學(xué)技術(shù)的方法與態(tài)度。從課程標(biāo)準(zhǔn)看，這一部分最為寬泛，不易把握，是傳統(tǒng)化學(xué)課中所沒有的。無論是教師還是學(xué)生，都需要從頭學(xué)習(xí)。在四十五分鐘的短時間內(nèi)，考慮到教學(xué)的時空局限，可以利用多學(xué)科多視角，對相應(yīng)的化學(xué)技術(shù)進行批判性討論。讓學(xué)生感受一個當(dāng)代社會的核心問題，化學(xué)技術(shù)的選擇與應(yīng)用，不是一個純化學(xué)問題。只有把人類社會可持續(xù)發(fā)展，納入人們的視野，才能保證化學(xué)技術(shù)向正確的方向發(fā)展。 一節(jié)課的時間是有限的，教師只能依據(jù)教材，有選擇地去達(dá)成課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，而不是面面俱到。按新課程標(biāo)準(zhǔn)，教學(xué)重點在于把教材與學(xué)生的學(xué)習(xí)、發(fā)展需要結(jié)合起來，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)的過程中，理解化學(xué)技術(shù)從誕生到走向完善，人類所面臨的種種艱難困苦，以及又克服這些難題而積累的智慧。 二、教學(xué)目標(biāo) 1.知識技能部分。 （1）了解氮及其重要化合物的主要性質(zhì)，認(rèn)識其在生產(chǎn)中的應(yīng)用和對生態(tài)環(huán)境的影響。 （2）知道工業(yè)生產(chǎn)硝酸的基本原理。 （3）初步認(rèn)識噴泉實驗，與反應(yīng)的實驗原理與操作步驟。 2.過程與方法部分。 （1）由N的化合物性質(zhì)、轉(zhuǎn)化、應(yīng)用學(xué)習(xí)，進而理解研究氮元素的化學(xué)意義。 （2）通過噴泉實驗，與反應(yīng)的實驗探究，培養(yǎng)問題意識和解決問題的能力。。 3.情感態(tài)度與價值觀部分。 討論氮氣及其化合物的各種應(yīng)用的科學(xué)價值，由此帶來的問題，克服與解決這些問題的途徑。培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感。 對教學(xué)目標(biāo)的后二個部分，教師可以根據(jù)個人的特長，學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進行選擇。 4.教學(xué)重點，氮的各種化合物的性質(zhì)及相互轉(zhuǎn)化，實驗基本技能。 教學(xué)難點，噴泉實驗的工作原理，銅與硝酸反應(yīng)，裝置的選擇與操作過程。 三、教學(xué)主要過程 [板書] 第一課時 氮氧化物的產(chǎn)生及轉(zhuǎn)化 1.[問題情景] 初步介紹人類對、氮的化合物研究成果及應(yīng)用價值，由此而生產(chǎn)的環(huán)境問題（氮氧化物的產(chǎn)生及轉(zhuǎn)化） [問題與探究] 氮元素在地球上主要以存在。非常穩(wěn)定，不易轉(zhuǎn)化為化合物。而動植物生長需要的是化合態(tài)的氮。在人類還無法將轉(zhuǎn)化為化合物之前，自然界如何實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化呢？ [板書]途徑一：雷雨發(fā)莊稼 [實驗探究]濕潤的空氣在放電的條件下的反應(yīng) [板書]結(jié)論： 放電 N2+O2===2NO 2NO+O2===2NO2 3NO2+H2O===2HNO3+NO [問題與討論]如何證明NO2與H2O反應(yīng)的產(chǎn)物中有NO？ [板書]途徑二：生物固氮 [板書]途徑三：含氮礦物風(fēng)化。 [板書]［問題與討論］ （1）、指出上述各種途徑中氮元素是被氧化，還是被還原？ （2）、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要大量氮肥（含氮化合物），上述途徑都不適合人工模擬生產(chǎn)氮肥。給出你的解釋。 2.［情景設(shè)計］ 介紹人類各種工業(yè)活動，帶來的環(huán)境問題，氮肥生產(chǎn)、冶煉金屬、汽車行駛產(chǎn)生大量氧化物進入大氣。由此產(chǎn)生的各種環(huán)境問題。 [背景知識] 汽車尾氣中氮氧化物的產(chǎn)生過程 高溫 N2+O2===2NO 2NO+O2===2NO2 汽車尾氣引發(fā)的光化學(xué)煙霧反應(yīng) 2NO+O2===2NO2 NO2===NO+O O+O2===O3 O3和NO2均對人有強烈的刺激性作用。 [板書]［問題與討論］ （1）、環(huán)境問題是如何出現(xiàn)的？ （2）、產(chǎn)生環(huán)境問題的根源是什么？ （3）、克服環(huán)境問題有哪些途徑？ ［上述問題的參考答案］（1）、人類不當(dāng)使用科學(xué)技術(shù)的結(jié)果。（2）、極力追求商業(yè)利潤。（3）、治理，使用新技術(shù)，改變生活方式，環(huán)境意識教育。 [小結(jié)]由上述討論，可知化學(xué)技術(shù)不是孤立的科學(xué)問題，其是否合理與安全使用，直接影響人類社會的發(fā)展的持續(xù)性。 ［作業(yè)］ 1.收集一試管氣體，倒置于水中。觀察水最終在試管上升的高度，占試管全長的比例。 2.收集各一瓶，利用空氣、水和生石灰來吸收這兩瓶氣體。試寫出相應(yīng)的反應(yīng)式。 [板書] [第二課時 氮肥的生產(chǎn)和使用] 1.［創(chuàng)設(shè)情景］ 氮肥人工合成的途徑、原理、及氮肥對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的意義。 高溫高壓 催化劑 [板書]N2+3H2=======2NH3 NH3 +HCl===NH4Cl 2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4 [板書]［問題與探究］ 研究各種氮肥的性質(zhì)，并由此提出使用注意事項。 [實驗探究] 1、用兩支玻棒分別蘸取濃氨水和濃鹽酸，把兩支玻棒靠近一些。觀察現(xiàn)象。 2、用兩支玻棒分別蘸取濃氨水和濃硫酸，把兩支玻棒靠近一些。觀察現(xiàn)象。 [板書]［證據(jù)與結(jié)論］ ：氨氣易溶于水，溶于水顯堿性。氨水易揮發(fā)，不易運輸，但成本低。氨水應(yīng)在陰涼處保存。雨天、烈日下不宜施用氨態(tài)氮肥。 鹽：固態(tài)，易分解，易溶于水，與堿反應(yīng)，產(chǎn)生而揮發(fā)。比易于保存和運輸，但成本更高。Cl-不被植物吸收，在土壤中積累，影響植物生長。不能在堿性土壤中使用，不能雨天使用。 [板書]［思考討論］ (1)、依據(jù)本單元所學(xué)知識，氮肥在農(nóng)業(yè)上的使用，有可能在哪些地域，什么時候產(chǎn)生環(huán)境問題，人類應(yīng)采取哪些應(yīng)對預(yù)案？ (2)、同等質(zhì)量的氯化銨與硫酸銨，誰的肥效更高？如果你是一個農(nóng)場主，你會怎么選擇購買和使用氮肥？ 2.［實驗探究］噴泉實驗， (1).實驗裝置的工作原理？ (2).溶液變紅色的原因？ (3).噴泉的發(fā)生應(yīng)具備什么條件？ [板書]［思考討論］ （1）、圖4-15裝置，若去掉膠頭滴管，怎樣讓噴泉發(fā)生？ （2）、實驗室制取，并用水吸收時，極易發(fā)生噴泉現(xiàn)象。如何防止這一現(xiàn)象的發(fā)生？ 3.[板書]［實驗探究］ ▲ 加熱分解NH4Cl晶體。 [板書] [結(jié)論] NH4Cl===NH3↑+HCl↑ [思考討論] 可以用加熱分解NH4Cl晶體的方法制取氨氣或氯化氫氣體嗎？ 4.[板書]［實驗探究］ 加熱NH4Cl與Ca(OH)2的固體混合物制取氨氣 [思考討論] （1）此實驗的裝置與實驗室制取H2、O2、CO2等氣體中的哪一種裝置相同？ （2）制取的氨氣中含有什么雜質(zhì)，怎樣除去這些雜質(zhì)？ ▲ [板書]證據(jù)與結(jié)論 2NH4Cl+Ca(OH)2====CaCl2+2NH3↑+2H2O 該實驗與制氧氣相似，氨氣中含有水蒸氣，用堿石灰干燥。 [作業(yè)] （1）、依據(jù)NH3+H2O NH3●H2O、NH3●H2O NH4++OH- ，分析氨水中存在的微粒,使用常用儀器及選擇合適的試劑，檢測你的假設(shè)。 （2）、有濃氨水、濃鹽酸、蒸餾水，儀器任選，比較濃氨水與稀氨水的揮發(fā)性的差別。 [板書] [第三課時 硝酸的性質(zhì)] [創(chuàng)設(shè)情景] 是一種強氧化性的酸，絕大多數(shù)金屬及許多非金屬單質(zhì)能與硝酸反應(yīng).。 ▲ [板書]濃： C+4HNO3==CO2+4NO2↑+2H2O 一般生成氣體。 [板書]稀： 一般生成氣體。 ▲ 另外，見光或加熱也會分解釋放出氣體。4HNO3==4NO2↑+ O2↑+2H2O [板書][問題與探究] 依據(jù)你所學(xué)的知識，選擇不同的試劑和裝置，在實驗室中分別制備與，并比較各自的優(yōu)缺點。 [板書] [證據(jù)與結(jié)論] （1） 適用：固＋液氣體。方法最為簡便。后者反應(yīng)更劇烈，應(yīng)對濃硝酸的滴加予以控制。 ▲ ▲ （2）C+4HNO3==CO2+4NO2↑+2H2O 4HNO3==4NO2↑+ O2↑+2H2O ▲ 適用：固＋液 氣體。方法較為繁鎖，且產(chǎn)物中有雜質(zhì)氣體。 [板書][實驗探究] 依據(jù)以上成果設(shè)計一套完整的裝置，一次完成制取與收集純凈的NO和NO2各一瓶。 [板書][證據(jù)與結(jié)論] （1） 用濃硫酸干燥NO2，用向上排氣法收集NO2。 （2）3NO2+H2O===2HNO3+NO 用濃硫酸干燥NO，用排水法收集NO2。 （3）4NO+3O2+4NaOH===4NaNO3＋2H2O 尾氣吸收 [思考討論] （1）. 利用氧化還原反應(yīng)知識分析下述反應(yīng)中的作用。 ▲ C+4HNO3==CO2+4NO2↑+2H2O （2）.分析下述反應(yīng)，指出濃與稀的氧化性強弱差異，與分子得電子數(shù)有何關(guān)系? [板書] ［結(jié)論］ （1）在中，硝酸只表現(xiàn)為強氧化性。 在中，硝酸既顯為強氧化性又顯酸性。 （2）濃硝酸與銅反應(yīng)更劇烈，顯示出更強的氧化性。一個稀硝酸分子得電子更多，這說明得電子的多少與硝酸的氧化性無關(guān)。 ［作業(yè)］ （1）、完成工業(yè)生產(chǎn)流程途中的化學(xué)反應(yīng)式。對照此圖，分析生產(chǎn)中的尾氣是如何形成的，有哪些有害成分，可用什么試劑吸收？ （2）、計算每一噸液氨，可氧化制得多少噸960/0的商品硝酸？ 【教學(xué)反思】學(xué)生心里都有很強的好奇心和探索未知世界的熱情。新課程的教學(xué)關(guān)鍵，是教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)利于學(xué)生探索、求新的教學(xué)情境，為學(xué)生提供發(fā)現(xiàn)問題和探索規(guī)律的機會，讓學(xué)生在主動求知的過程得以快速成長。