5.2氮及其化合物 教学设计 2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

《氮及其化合物》微课 版本 人教版 年级 高一 学科 高中化学 视频长度 8分钟 微课名称 氮及其化合物 教学目标 1.通过对氮元素“位-构-性”的分析，认识氮元素在自然界中的存在形式，了解氮的固定的常用方法和意义。 2.根据实验掌握NO和NO₂的主要理化性质及相互转化的关系。 3. 通过讨论氮循环、氮肥、环境污染等问题，学习运用化学知识解决实际问题的思路。 教学重难点 重点：清楚氮气的物理性质和化学性质 难点：掌握NO和NO₂的主要理化性质及相互转化的关系 教学过程 内 容 时间 1、 导入 教师： 同学们大家好，欢迎来到化学微课课堂，今天我们一起学习人教版高中化学必修二第五章第二节《氮及其化合物》。 杜甫曾在《春夜喜雨》中留下名句：“好雨知时节，当春乃发生”为我们描绘了一副雨后复苏的美好景象。但不知道大家有没有注意过，在电闪雷鸣的雨后，植物往往都会生长得特别茂盛。其实这个规律很早就被我们聪明的祖先发现，并留下著名的谚语：雷雨发庄稼。那为什么会产生这种神奇的现象呢？还有浩瀚的宇宙、汽车尾气排放 “这些现象都与哪种元素密切相关？现在就请大家带着这些问题和老师一起进入今天的学习。 30秒 二、新授讲解 （一）观察现象，清楚氮气的物理性质和化学性质 教师：现在请同学们观察讲台上这一瓶氮气，它的颜色和状态是怎么样的？闻一闻它的气味是怎样的？ 学生：无色无味的气体 教师：由于氮分子内两个氮原子间以共价三键结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定，但在一定条件下（高温，放电）可以与氧气，氢气发生反应 教师：同学们观察一下上面两个方程式中氮元素的变化有哪些共同点？ 学生：氮元素都是从游离状态变成化合态 教师：非常棒，我们将空气中游离的氮转化为含氮化合物的过程称为氮的固定，简称固氮。氮是生物的重要组成元素，正是由于氮元素的循环，我们地球上的生命才能够生机勃勃，因此固氮非常重要。我们常用的固氮方式有两种，一种是人工固氮，另一种是自然固氮：大自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮的化合物，或者通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化。 7分钟 （二）看实验视频，掌握NO和NO₂的主要理化性质及相互转化的关系 教师：“雷雨发庄稼”的秘密其实就和固氮息息相关，老师先给大家一个小提示，空气中的主要成分是氮气和氧气，而放电属于极端条件，往往可以使通常情况下难以反应的化学物质发生化学反应。下面我们看一个实验：通电情况下氧气和氮气的反应。 教师：氮气和氧气在放电情况下会先生成无色气体，然后无色气体又变成红棕色。通过实验我们可以看到氮气和氧气在放电条件下是可以发生反应的，反应生成的红棕色气体就是NO₂。 学生：老师，NO₂和雷雨发庄稼有什么关系呢？ 教师:你这个问题非常好，要解决这个问题，我们就得先学习NO和NO₂的性质。讲台左边的无色气体是NO，右边的红棕色气体是NO₂。NO无色无味却有剧毒，不慎大量吸入就会像吸入一氧化碳一样使人窒息死亡，但极微量的NO却可以作为药物舒张血管。NO₂同样具有毒性，此外还有刺激性气味和标志性的红棕色。 教师： 同学们看课本上实验5-5注射器中NO吸入5ml水，注射器内无明显变化，由此可见NO难溶于水，与水不反应。如果再快速吸入10ml空气，无色气体变为红棕色，红棕色气体又变为无色，那请同学们思考一下气体的变化过程是怎样的呢？ 学生：过程是NO变为NO₂又变为NO。 教师：对的，这个的化学反应过程是： 工业上也主要是利用这一原理制取硝酸 教师：现在请大家和老师一起想象一幅画面，在一个雷电交加的雨夜，氮分子与氧分子在闪电的助力下激烈碰撞，一个又一个的NO分子应运而生。它们迅速与空气中的氧气结合转化为 NO₂，而二氧化氮分子在被雨水浸湿后，边转化为了硝酸，电离出数以亿万的硝酸根离子滴落大地，哺育人间，这其实就是雷雨发庄稼的秘密。 教师：但是在我们的生活中汽车尾气的过量排放，工业化生产导致了空气中SO₂和氮氧化物排放过多，当含有SO₂和氮氧化物的大气遇到降水事件时，这些气体溶解于雨滴或雪中，通过化学反应转化为硫酸和硝酸，导致降水的pH值降低，形成酸雨。酸雨能够使土壤中的酸性增强，导致土壤中铝、汞等重金属的溶解度增加。这些有毒物质可以被植物吸收，影响植物生长，甚至导致植物死亡。当酸雨流入湖泊、河流和地下水时，会降低水体的pH值，影响水生生物的生存环境。酸化的水体会毒害鱼类和其他水生生物，尤其是那些对酸碱度敏感的物种，如某些种类的昆虫、贝类和两栖动物。为了减轻酸雨带来的负面影响，采取措施减少SO₂和氮氧化物的排放至关重要。这包括推广使用清洁能源、提高工业废气处理效率、加强交通领域的环保管理等方面的努力。同时，植树造林和恢复受损生态系统也是缓解酸雨危害的重要策略之一。 （3） 练一练，巩固知识 教师： 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，剩余2mL无色气体。求原混合气体中NO₂和O₂的体积各是多少毫升？（所有气体体积均在相同条件下测定） 学生1：总反应：4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃ 剩余O₂ 设参加反应的O₂体积为V(O₂)，则按比例参加反应的NO₂体积为4V(O₂)。 根据总反应：4NO₂ ~ 1O₂ ~ ΔV(减少) = 5体积 (4NO₂ + 1O₂ 反应后消失)，实际减少体积：12mL - 2mL = 10mL 设减少的体积对应5份，则1份为10mL / 5 = 2mL。 故参加反应的NO₂体积 = 4 * 2mL = 8mL 参加反应的O₂体积 = 1 * 2mL = 2mL 原O₂总体积 = 参加反应的O₂ + 剩余的O₂ = 2mL + 2mL = 4mL原NO₂体积 = 8mL 答案：NO₂: 8mL, O₂: 4mL 教师：就只有这一种情况吗？还有没有同学再补充一下？ 学生2：情况2：剩余NO (说明NO₂过量) 过量NO₂与水反应：3NO₂ + H₂O → 2HNO₃ + NO 设剩余NO为2mL (由过量NO₂产生)。 根据反应，产生2mL NO需要过量的NO₂体积 = 3 * 2mL = 6mL。 则参加4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃ 反应的混合气体体积 = 12mL - 6mL = 6mL。 按比例，这6mL气体中，NO₂占4份，O₂占1份，共5份。 故1份体积 = 6mL / 5 = 1.2mL。 参加主反应的NO₂体积 = 4 * 1.2mL = 4.8mL 参加主反应的O₂体积 = 1 * 1.2mL = 1.2mL 原NO₂总体积 = 主反应消耗的NO₂ + 过量的NO₂ = 4.8mL + 6mL = 10.8mL 原O₂体积 = 1.2mL 但10.8mL + 1.2mL = 12mL 符合总量。 答案： NO₂: 10.8mL, O₂: 1.2mL 教师：计算的非常正确，屏幕前的你都计算正确了吗？ 3、 结尾 教师： 亲爱的同学们，通过这节课的学习，我们通过实物展示法、实验法等方法进行探究，知道了雷雨发庄稼的秘密，并意识到过量的氮氧化物会对人的健康和环境产生危害。所以，我们不仅要学好这些知识，理解氮在自然界中的循环与转化过程，更要树立环保意识，认识到科学与可持续发展的紧密联系。希望同学们课后能继续思考：我们如何在保障粮食安全的同时，保护好我们的生态环境？今天的课就到这里，谢谢大家！ 30秒 学科网（北京）股份有限公司 $