鲁科版（2019）高中化学必修第一册-3.3 氮的循环-教案

氮的循环

 

【教学目标】

一、知识与技能目标

1．了解自然界中的氮循环及人类活动对氮循环的影响；

2．通过了解生物固氮和人工固氮形式，认识N2、NO、NO2的性质；

3．通过观察思考活动，认识NH3、铵盐的性质及铵态氮肥的使用问题；

4．通过观察思考活动，认识HNO3的性质。

二、过程与方法目标

1．培养学生通过观察实验现象，总结分析物质性质的能力；

2．初步体会物质的浓度对化学反应产物的影响，进一步认识实验中变量控制的思想。

三、情感态度与价值观目标

1．通过介绍合成氨发展的艰辛历程，体会从实验室研究到工业生产的过程，渗透化学与技术关系的教育；

2．通过介绍酸雨，光化学烟雾和富营养化等环境问题，了解人类活动对氮循环的影响，树立保护环境的意识。

【教学重难点】

一、知识上重点、难点

重点：氮气、氨、铵盐和硝酸的性质。

难点：硝酸的氧化性。

二、方法上重点、难点

培养学生通过观察实验现象总结分析物质性质的能力，并使学生初步体会物质的浓度对化学反应产物的影响，进一步认识实验中变量控制的重要性。

【教学过程】

新课导入：俗语说“一场雷雨，一场肥”雷电是大家非常熟悉的自然现象。你知道在雷电交加的时候，空气中发生哪些化学反应？这些化学反应和所产生的物质对人类的生产和生活有什么意义？我们通过本节课来了解。

一、自然界中氮的循环

阅读课本内容：氮在自然界中的循环，分析氮在自然界中的循环示意图。从动植物体，自然界中的雷雨放电、人类的活动三方面解析氮在自然界中的循环。

[设问]氮的循环涉及到地球上生物圈的各个方面，那么氮循环中的重要物质有哪些并发生怎样的变化呢？

二、氮循环中物质的性质及物质之间的转化

1．氮的固定

定义：氮的固定：氮气→氮的化合物（氧化物、氢化物）

分类：自然固氮、人工固氮

（1）氮气

提出问题：从原子结构来看氮气应该和氧气的性质类似，但实际情况是N2远不如O2活泼，为什么？（氮气是由氮原子构成的双原子分子，两个氮原子间共用三对电子，使每个原子都达到稳定结构。要破坏这种牢固的结合，需要很高的能量。故常温下，氮气的化学性质不活泼，很难与其它的物质发生反应。但在一定的条件下（高温、放电等），氮气能与氧气、氢气等物质发生反应。）

实验过程：在一个空矿泉水塑料瓶距瓶底10cm处，对称地钻两个小孔，然后放在感应圈上，将感应圈的两根极针通过小孔插入瓶中，使两根极针成一条直线，且针尖之间相距0．5cm，接通电源，观察实验现象。待矿泉水瓶中产生红棕色气体后，加入蒸馏水，振荡，用蓝色石蕊试纸检验产生的溶液。

实验现象：产生电火花，一会儿气体变为红棕色，加入水后变为无色，溶液使石蕊试液变红。

实验结论：在放电或高温的条件下，空气中的氮气能与氧气发生反应，生成一氧化氮，一氧化氮在空气中很不稳定，易被氧化成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸。（自然界雷雨时发生的一系列反应）

化学方程式：

N2+O22NO

（2）氮的氧化物

NO和NO2的性质

	NO	NO2
物理性质	有毒、无色气体、难溶于水	有毒、红棕色气体、溶于水
化学性质	易和氧气反应2NO+O2==2NO2	和水反应3NO2+H2O==2HNO3+NO

（思考讨论）：①现有一试管二氧化氮，将其倒置于盛满水的水槽中，足够长的时间后，有什么现象？反应是否为氧化还原反应？_______________________________

（液面上升大约2/3，气体变为无色，该反应是氧化还原反应）

②若使试管中液面继续上升，可采取什么措施？___________________________________

（你的设计对工业上生产硝酸有什么启示？）（通入氧气可以使气体被完全吸收，不产生污染物）

（3）氨的工业合成

过渡：除了闪电等自然方法外，通过大量实验研究，科学家们发现在一定条件下，氮气和氢气可以直接化合生成氨。

N2+3H22NH3

阅读讨论：人工固氮的重要途径——工业合成氮

教师总结：除了合成氨这种人工固氮方式外，科学家还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。

氮的固定，是以氮气为核心的氮及其化合物之间的转化。将氮气转化为氮氧化物或者氦气，实现了氮元素化合价的升高或降低，体现了氮气的还原性或氧化性；而通电、高温和高压等苛刻的反应条件则表明氮气的化学性质很稳定，其还原性和氧化性皆很弱。

2．氨的转化与生成

（1）氨的物理性质

（无色；有刺激性气味的气体；比空气轻；极易溶于水（1：700））

（2）氨气的转化与生成