5.2.1 氮气与氮的氧化物 教学设计-2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

教学内容 5.2.1 氮气与氮的氧化物 教学设计 2024 - 2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册 授课人 某某某 教材分析 （1）本节课的主要教学内容是氮气与氮的氧化物的相关知识。氮气是空气的主要成分之一，氮的氧化物在自然界和人类活动中都有着重要的影响。 （2）本节课介绍了氮气的物理性质、化学性质以及氮的固定的概念和方式。同时详细讲解了一氧化氮和二氧化氮的性质、相互转化以及它们在环境中的作用。学生通过对这些知识的学习，能够理解氮元素在自然界中的循环过程，以及这些物质对环境和人类生活的影响。 （3）通过学习本节课，学生能够掌握氮气与氮的氧化物的相关化学知识，培养观察、分析和解决化学问题的能力。同时，学生能认识到化学与环境、生活的密切联系，增强环保意识和社会责任感，从而在日常生活中更加关注化学物质对环境和健康的影响。 教学目标 （1）宏观辨识与微观探析：能从宏观上认识氮气、一氧化氮和二氧化氮的物理性质和化学性质，从微观角度理解氮分子的结构与氮气稳定性的关系，以及氮的氧化物之间转化的本质。 （2）变化观念与平衡思想：认识到氮气在一定条件下可以发生化学反应，理解氮的氧化物之间的相互转化是一个动态的化学变化过程，能运用化学平衡的思想分析相关化学反应。 （3）证据推理与模型认知：通过实验现象和数据，推理氮气、一氧化氮和二氧化氮的性质，建立氮元素在自然界中循环的模型，加深对氮的化合物知识体系的认知。 （4）科学探究与创新意识：通过设计和进行相关化学实验，培养学生的科学探究能力和创新精神，提高学生的实验操作技能和问题解决能力。 （5）科学态度与社会责任：了解氮的氧化物对环境的影响，培养学生的环保意识和社会责任感，使学生认识到化学在改善环境和人类生活中的重要作用。 教学重难点 （1）重点：氮气的化学性质、氮的固定、一氧化氮和二氧化氮的性质及相互转化，理解氮元素在自然界中的循环过程。 （2）难点：运用化学平衡的思想分析氮的氧化物之间的转化，以及认识氮的氧化物对环境的影响并提出相应的防治措施。 教学资源 （1）化学实验仪器和药品：集气瓶、试管、铁架台、酒精灯、橡皮塞、导管、水槽、氮气、氧气、铜片、浓硝酸、稀硝酸等。 （2）多媒体设备，包括投影仪和电脑，用于展示课件和相关资料。 （3）相关的化学实验视频和图片资料，用于辅助教学。 教学过程 一、复习引入（3分钟） 师：同学们，在之前的学习中，我们已经了解了空气的主要成分。那么，谁能说一说空气中含量最多的气体是什么呢？ （等待1分钟，学生思考） 学生：空气中含量最多的气体是氮气。 师：非常好！氮气在我们的生活中无处不在，但是它的化学性质却比较特殊。今天我们就来深入学习氮气以及氮的氧化物的相关知识。通过这节课，我们可以了解这些物质的性质和它们在自然界中的重要作用。接下来，让我们一起探究《氮气与氮的氧化物》。 二、探究新知（22分钟） 环节一：氮气的性质（8分钟） 教师：首先，我们来了解一下氮气的物理性质。请同学们结合生活经验和之前学过的知识，说一说氮气有哪些物理性质呢？ 学生：氮气是无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水。 教师：非常准确！那氮气的化学性质又是怎样的呢？大家知道氮气在空气中很稳定，这与它的分子结构有关。氮分子由两个氮原子通过三键结合而成，键能很大，所以氮气的化学性质很稳定。但在一定条件下，氮气也能发生化学反应。例如，在高温、高压和催化剂的条件下，氮气可以和氢气反应生成氨气。（教师板书化学方程式：N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃） 学生：这个反应好像在工业上很重要。 教师：没错！这就是工业合成氨的反应，它为农业生产提供了大量的氮肥。另外，在放电或高温的条件下，氮气还能和氧气反应生成一氧化氮。（教师板书化学方程式：N₂ + O₂ 放电 2NO） 教师：通过这两个反应，我们可以看到，氮气在一定条件下是可以发生化学反应的。这种将游离态的氮转化为含氮化合物的过程，我们称之为氮的固定。氮的固定可以分为自然固氮和人工固氮，刚才提到的工业合成氨就是人工固氮的一种方式，而雷电作用下氮气和氧气反应生成一氧化氮则属于自然固氮。 环节二：一氧化氮和二氧化氮的性质（14分钟） 教师：接下来，我们来研究一下一氧化氮和二氧化氮的性质。首先，我们通过实验来制取一氧化氮。在试管中加入适量的铜片，再加入稀硝酸，观察实验现象。（教师进行实验操作） 学生：可以看到有气泡产生，溶液变成蓝色，生成的气体是无色的。 教师：非常好！生成的无色气体就是一氧化氮。这个反应的化学方程式为：3Cu + 8HNO₃(稀) = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O。一氧化氮是一种无色、难溶于水的气体，它很容易和空气中的氧气反应生成二氧化氮。（教师板书化学方程式：2NO + O₂ = 2NO₂） 教师：现在，我们来观察一下二氧化氮的性质。请同学们描述一下二氧化氮的颜色和状态。 学生：二氧化氮是红棕色的气体。 教师：对！二氧化氮不仅颜色明显，而且有刺激性气味，有毒。它还能与水反应生成硝酸和一氧化氮。（教师板书化学方程式：3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO） 教师：我们可以通过一个实验来验证这个反应。将充满二氧化氮的试管倒立在水槽中，观察现象。（教师进行实验操作） 学生：可以看到试管内液面上升，红棕色气体逐渐变为无色。 教师：这就说明二氧化氮和水发生了反应，生成了硝酸和一氧化氮。从这个反应我们可以看出，一氧化氮和二氧化氮之间是可以相互转化的。 三、巩固练习（10分钟） 教师：同学们，我们来做几道练习题，巩固一下刚才所学的知识。 （1）下列关于氮气的说法中，错误的是（ ） A. 氮气是一种无色无味的气体 B. 氮气的化学性质很稳定，不与任何物质反应 C. 氮气可用于制取氮肥 D. 氮气是空气的主要成分之一 （等待学生思考和回答） 学生：答案是B，氮气在一定条件下可以和氢气、氧气等物质反应。 教师：非常正确！ （2）在一定条件下，将等体积的NO和O₂混合，所得混合气体的平均相对分子质量是（ ） A. 30 B. 32 C. 41.3 D. 大于41.3 （学生思考并计算） 学生：先根据化学方程式2NO + O₂ = 2NO₂计算，反应后气体的成分，再计算平均相对分子质量。答案是D。 教师：很棒！说明大家对一氧化氮和二氧化氮的性质掌握得很好。 （3）将盛有12mL NO₂和O₂混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2mL无色气体，则原混合气体中O₂的体积是（ ） A. 1.2mL B. 2.4mL C. 3.6mL D. 4mL （学生分组讨论并计算） 小组代表：我们小组讨论后认为，需要分两种情况讨论，剩余气体可能是氧气，也可能是一氧化氮。经过计算，答案是A和D。 教师：非常好！大家通过讨论和计算，对一氧化氮和二氧化氮与水的反应有了更深入的理解。 四、课堂小结（3分钟） 教师：通过今天的课程，我们学习了氮气与氮的氧化物的相关知识。氮气化学性质稳定，但在一定条件下可以发生化学反应，氮的固定对于自然界的氮循环非常重要。一氧化氮和二氧化氮性质不同，它们之间可以相互转化。希望同学们在今后的学习中，能够进一步理解这些知识，并关注它们在生活和环境中的应用。现在，请大家回顾一下今天所学的内容，谁能总结一下？ 学生：今天我们学习了氮气的性质和氮的固定，还学习了一氧化氮和二氧化氮的性质及它们之间的转化。 教师：总结得很好！希望大家能够在课后继续思考，氮的氧化物对环境有哪些影响，我们应该如何减少它们的排放。 作业设计 （1）完成教材上相关的练习题，加深对氮气与氮的氧化物知识的理解。 （2）查阅资料，了解氮的氧化物在环境中的具体危害以及防治措施，写一篇小短文。 （3）设计一个实验，验证二氧化氮和水反应生成硝酸，下节课和同学们分享。 学科网（北京）股份有限公司 $$