化工生产中的重要非金属元素（整理与提升）教学设计-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

该高中化学教学设计采用大单元整合模式，以氮、硫及其化合物为核心，通过绘制价-类二维图梳理物质类别与价态转化规律，结合硝酸铵合成路线设计、污染物处理等工业情境，构建“元素-物质-转化-应用”的完整知识网络。 其亮点在于以“价类二维”模型为认知工具，通过比较合成方案、分析脱氯原理等任务培养科学思维，如书写SO₂与Cl₂反应离子方程式强化证据推理能力，落实科学态度与社会责任。分层任务设计帮助学生巩固转化规律，教师可通过情境任务精准把握学情，提升复习效率。

教学设计 课程基本信息 学科 化学 年级 高一 学期 春季 课题 化工生产中的重要非金属元素 整理与提升 教学目标 1.以氮、硫及其化合物相互转化，让学生体会物质转化在实际工业生产中的重要应用。 2.培养学生以“价类二维”视角确立元素化合物的认知模型，体悟社会发展与生态平衡的辩证关系，落实“科学态度与社会责任”。 教学重难点 教学重点： 1. 氮及其化合物的性质及相互转化。 2. 硫及其化合物的性质及相互转化。 教学难点： 1.“价类二维”视角认识物质的变化。 2. 在具体情境中，确定转化原理及方程式的书写。 教学过程 【引入】氮循环平衡 氮元素借助自然的力量实现氮循环平衡，创造了丰富和谐的生态。“人类伟大的印迹”人工固氮技术的出现解除了固氮难题，促进人类文明的发展。 【任务一】 绘制氮的价-类二维图 氮肥是世界化肥生产和使用量最大的肥种，适宜的氮肥施用量对于提高农作物产量、改善农产品质量有着重要作用。按照含氮基团可分为：铵态氮肥、氨态氮肥、硝态氮肥、硝铵态氮肥和酰胺态氮肥。 【任务二】 根据价-类二维图设计一条生产氮肥硝酸铵的合成路线 方案一 放电 N2 + O2 == 2NO 2NO+O2 == 2NO2 3NO2+H2O==2HNO3+NO或4NO2+O2+2H2O==4HNO3 NH3+HNO3==NH4NO3 方案二高温高压 N2 + 3H2 ⇌ 2NH3催化剂 2NO+O2 == 2NO2 3NO2+H2O==2HNO3+NO或4NO2+O2+2H2O==4HNO3 NH3+HNO3==NH4NO3 问题一 哪一种方法更好？ 放电情况下N2可以和O2生成NO、进而生成NO2，但由于耗能大，产量低，成本高，因此不适用于工业生产。 硝酸铵的工业合成流程 问题二 硝酸铵生产过程中产生的主要污染物有哪些？ 废气（NH3，NOx)，废水（氨氮废水和硝氮废水），废渣 【任务三】从价态-类别及物质性质角度分析处理污染物的方法 1. 废气 （1）NH3的处理 根据氨气中氮元素为-3价，极易溶于水且显碱性，可采取催化氧化法和水喷淋吸收法。 （2） NOx的处理 氮氧化物中氮元素显正价，部分氮氧化物能溶于碱液并与之反应，可采取催化还原法和碱液喷淋吸收法。 2. 废水 （1）硝态氮（NO3-）的处理 化学脱氮：活泼金属 (Al、Zn、Fe、合金等 )，硼氢化物，甲酸，氢气，二价铁等废水中铵态氮（游离NH3，NH4+)的处理。 根据氧化还原思想，可写出相应方程式10Fe + 6NO3- + 3H2O == 5Fe2O3+ 6OH- + 3N2↑ （2）铵态氮（游离NH3，NH4+)的处理 氧化法（Cl2或ClO-作氧化剂） 2NH4+ +3HClO == N2↑+5H+ +3Cl- +3H2O（折点加氯法） 问题一 折点加氯工艺中，残余氯应怎样除去？ 提出可加入还原剂，将其还原。 实践证明，加入SO2，能实现余氯的脱除。 问题二 为什么加SO2能实现余氯的脱除？ 【任务四】绘制硫的价--类二维图，分析SO2的可行性 价态角度，同为+4价硫，SO32-和HSO3-也可实现脱除残余氯气。 写出SO2、SO32-、HSO3-脱余氯（Cl2)的离子方程式 SO2 + Cl2 + 2H2O == 4H+ +2Cl- + SO42- SO32- + Cl2 + H2O == 2H+ +2Cl- + SO42- HSO3- + Cl2 + H2O == 3H+ +2Cl- + SO42- 过量SO32-和HSO3-消耗水体中溶解氧，造成水缺氧。达到相同的脱氯目标，SO2工艺的综合成本最低。因其较低的成本和优秀的脱氯效果，SO2被广泛用于城市各类污水厂氯消毒出水脱氯。 【课堂小结】 老师和同学们一起，以氮肥的工业生产流程，生产过程中含氮污染物的处理以及城市污水厂脱氯处理过程含硫还原剂的选择为课题。从元素化合价-物质类别角度梳理总结了氮及其化合物，硫及其化合物的转化规律。感受了物质合成的基本思路。以及氧化还原思想对陌生方程式的书写的重要性。同时，体会了化工生产中，在确保产品质量和生产效率的同时，安全环保也占据重要地位。 学科网（北京）股份有限公司 $