1、鲁科版化学必修1第3章 自然界中的元素【教材分析与教法说明】1.知识背景与脉络本节教材是以氮元素在自然界存在的形式为背景，引发学生联想自然界中的“闪电”现象，让学生带着“闪电时，空气中的氮气发生了哪些化学变化？变化过程产生的物质对人类的生活与生产有什么意义？”等质疑进入自然界中氮循环的学习，并以氮循环中N2 、NO 、NO2、 HNO3、 NH3、铵盐等重要的物质的性质及相互转化为核心知识，同时联系环境保护问题，让学生初步了解人类活动对自然界氮循环和环境的影响。教材采用了“从自然界化学社会实验室社会生活”教学脉络，进一步拓宽了学生认识元素与物质的视野，为今后构建重要的元素及物质的知识网络奠定重
2、要基础。自然固氮：高能固氮（闪电）、生物固氮人工固氮：合成氨、仿生物固氮氮的固定氮的循环人类活动对自然界氮循环及环境的影响自然界的闪电现象氨、铵盐铵盐硝酸氮气氮循环中重要的物质及性质2.知识框架3.教学方法：交流研讨法、观察思考法、实验引导法、归纳法。4.课时安排（3课时）：第1课时 氮在自然界中的循环及氮的固定第2课时 氨 铵盐第3课时 硝酸的性质、应用及人类活动对自然界氮循环及环境的影响【教学目标】1.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
3、氮肥的使用问题；（4）通过观察思考活动，认识 HNO3的性质。2.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。3.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。【 教学重点与对策】教学重点是氮气、氮的氧化物（NO 、NO2）、氨、铵盐和硝酸的性质；对策是联系自然界“闪电”等现象，结合课堂实验探究，导出氮循环中重要的物质及其性
4、质。【 教学难点与对策】教学难点：硝酸的氧化性及氮元素化合价的转变；对策是通过复习前面教材第2章学过的氧化还原概念及反应特征，分析硝酸在反应过程氮元素化合价由高到低作为突破口解决难点。【教学媒介及教学素材】相应教学媒体、课件；相关实验仪器及药品仪器:集气瓶若干、带铁夹及铁圈的铁架台、酒精灯、园底烧瓶、带玻璃管和胶头滴管的双孔橡皮塞，试管若干、试管夹、烧杯、玻璃棒、空矿泉水塑料瓶、感应圈、单孔橡皮塞、镊子、胶头滴管等；药品：酚酞试液、浓氨水、浓盐酸、氢氧化钠溶液、氯化铵固体、碳酸氢铵固体、红色石蕊试纸、浓硝酸、稀硝酸、铜丝、铁片、锌片、铝片等。第1课时 氮在自然界中的循环及氮的固定【教学过程设计
5、】 师 生 活 动设计意图说明及教学中可能出现的情况预计时间教 师 活 动学 生 活 动【引言】上次课后老师给大家布置了2项任务：任务1.预习课本查阅资料，查找为什么 “雷雨能发庄稼”？在电闪雷鸣时，氮气和有关氮的化合物发生了哪些反应？这些反应和生成的物质对人类的生产生活有什么影响？任务2. 查找氮循环的资料，小组合作画出氮循环简单图示，并写出短文，重点说明氮循环中涉及到哪些含氮元素的物质，它们是如何转化的？本节课老师要检查并落实同学们完成任务情况。【投影】 先播放 “闪电”、“雷雨发庄稼”等动画及幻灯片。【落实任务1.】引导学生观看、思考、交流。聆听、思考，明确学习任务。先观看“闪电”、“
6、雷雨发庄稼”的媒体动画等，思考任务1提出的问题，预测“氮气和有关氮的化合物发生了哪些反应？”等，并展开讨论。在预习课本、查阅资料的基础上，以学生所熟悉的自然界的“闪电”入手，创设相关问题和情景，让学生认识到含氮元素的物质广泛存在自然界，它们之间可以相互转化，使他们对新课的学习产生兴趣。6分钟【新课导入】通过上面的讨论与交流，大家已经初步认识到含氮元素的物质广泛存在自然界，它们之间在一定条件下可以相互转化，并可预测自然界中存在氮的循环，本节课我们将要对氮在自然界中怎样进行循环展开学习与讨论。【板书】 第2节 氮的循环一、氮在自然界中的循环1.氮在自然界中的存在【师问】氮元素在自然界存在形式形式有
7、几种？举例说明。结论：一种是游离态，另一种是化合态。2、自然界中的循环的基本过程及示意图【播放】可结合课本70页（图322）播放幻灯片【落实任务2.】 下面请各小组准备，请推荐两位同学交流发言，展示本组成果氮循环简单图示，并进行必要的说明。本部分内容是在学生课前预习、查找氮循环的资料，并通过小组合作画出简单氮循环图示为前提基础上进行教学的。【教师评价】经过师生共同交流，教师评价，最后由教师通过媒体小结播放下列示意图（见后面附图）。新课导入，明确下一步的学习目标。【生答】自然界中氮元素存在的形式有两种：一种是游离态，如N2；另一种是化合态，如铵盐、硝酸盐（如KNO3、NaNO3）、氨、蛋白质核酸
8、等。【小组交流、展示成果】选取二个小组，每个小组各派一位同学作为代表在课堂上交流发言，并用实物投影仪展示本小组合作画出氮循环简单图示，其他同学观看、聆听、准备评价。 交流发言、展示氮循环简单图示完毕，其他小组同学可一起参与探究评价，相应成果课后以科技小报的形式展示或收录到学生成长档案袋中交给老师。通过学生查阅课本资料及联系身边化学，了解氮元素在自然界存在形式。让学生分组交流，培养学生自主探究及小组合作学习意识，让学生进一步认识到空气中的氮元素与前一节课学过的碳元素一样在自然界中能实现循环，为日后学生的研究性学习提供素材。9分钟3、 氮在自然界中的循环途径引导学生阅读课本71页提供的信息。【师生
9、一道归纳】结合教材,播放幻灯片8，氮在自然界中的循环有以下途径：(见右3条途径)【过渡】在氮循环中涉及到了较多重要的含氮元素的物质及其变化，下面我们一起来探讨这些物质的性质及转化。【板书】二、氮循环中的重要物质及其变化1、氮气与氮的固定【讲述】 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，氮气能与氧气、氢气等物质发生反应。（播放幻灯片9、10、）【演示实验】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
10、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（如图），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。【设问】请你结合前面提到的“闪电”等现象，回答两个“为什么”？（见右）【分析】 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。【师生一道归纳】途径：（1）在自然界中把空气中的氮气转化为氮的化合物：豆科植物根瘤菌把氮气转化变为硝酸盐等含氮化合物；在放电的条件下与氧气结合生成氮氧化物并随降雨进入水体及土壤中。（2）化石燃料燃烧、
11、森林及农作物枝叶燃烧所产生的氮氧化物，通过大气进入陆地和海洋进入氮的循环。(3)人类通过化学方法把氮气转化为氨，再进一步转化为其它氮的化合物实现氮转化的循环。聆听，思考，获取知识。认真观察实验现象，结合前面提到的“闪电”等现象，思考并回答以下两个问题：1.为什么通电时矿泉水瓶中会产生红棕色气体？2.蓝色石蕊试纸颜色为什么会变红？请推测生成的产物是什么？通过学习，让学生了解氮在自然界中的循环的3条主要途径，进一步培养学生的阅读能力及捕获知识的能力。将自然界的现象拿到实验室中进行模拟实验，通过演示实验及问题提出，培养观察实验能力、分析能力及解决问题的能力，让学生进一步体会化学科学的魅力与作用。5
12、分钟6分钟和【板书】（结合播放幻灯片4） N2+O2 2NO (NO有毒、无色气体、难溶于水) 2 NO+O2 = 2 NO2 （NO2有毒、红棕色气体、能与水反应） 3NO2+H2O = 2HNO3+NO【板书】（结合播放幻灯片4）【过渡】植物只能利用化合态的氮，除了闪电等自然方法外，能否用人工的方法把空气中的氮气转化为植物可吸收的含氮化合物呢？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。【指导阅读】 引导学生阅读课本P72页合成氨反应方程式及知识点击栏目，认识得什么是可逆反应。【板书】N2+3H2 2NH3（可逆反应）【讲述】像这样同时向正反两个方向进行的反应
13、称为可逆反应。在可逆反应的化学方程式中用“ ”代替“=”。 人们把像这样使空气中游离态的氮转化为化合态的氮的方法叫做氮的固定。综上所述：【板书】 高能固氮（如闪电） 自然固氮 氮的 生物固氮（如豆科植物）固定 工业固氮（如氨的合成） 人工固氮 仿生物固氮通过交流讨论，得出由N2NO NO2 HNO3 的相关的三个反应方程式（配合老师一道完成方程式的书写）。阅读、思考。获取氮的固定概念等知识、并进行归纳比较。通过交流讨论，培养学生的思维能力。利用教材知识点击栏目资源，指导阅读，让学生初步认识得什么是可逆反应，为后续研究化学平衡的移动建立基础。引导学生对知识的归纳，加深对氮固定的理解。6分钟6分钟
14、【知识拓展】结合播放幻灯片11、12、13。【讨论】1、现给你一试管二氧化氮，其它药品和仪器自选，根据上述反应，请你设计实验，要求尽可能多的使二氧化氮被水吸收。【分析】将NO2和O2混和气体同时通入水中发生了哪些反应？（通过幻灯片播放下列关系式与问题）3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 2NO + O2 = 2NO2 4 NO2O22H2O 4HNO3（完全吸收）说明：反应中NO2只吸收2/3体积，通人氧气发生的反应可使NO得到循环利用；将2 + 3 = 同理可推出： 4 NO3O22H2O 4HNO32.你的设计对工业上生产硝酸有什么启示？（从原料的充分利用，减少污染物的排放等方
15、面考虑。）【概括整合】 引导学生按知识框架课后进行梳理。【作业布置】P80-3、【课时1训练】分析、讨论。思考，回答问题。【概括整合】由 学生课后完成。通过知识拓展，让学生了解到工业生产中，一氧化氮可循环利用，树立“节约原料，减少污染物的排放”的“绿色化学”意识，并为以后与“硝酸”有关的方程式计算铺垫基础，实现知识的螺旋上升。培养学生的归纳能力。6分钟1分钟【课时1训练】1.下列几种固氮方式中属于人工固氮的有（ ）A.闪电时空气中的氮气转化为一氧化氮 B.豆科作物根瘤菌将氮气转化为化合态氮C. NO与O2反应制备NO2 D. 由 N2与3H2在一定条件下反应合成NH32. 空气中含有大量的氮气
16、和氧气，但在通常情况下氮气和氧气和睦相处，并不发生反应，原因在于氮气很稳定。下列用途中，与氮气的稳定性无关的是( )A. 充入粮仓中贮存粮食B. 充入灯泡中保护钨丝C. 工业合成氨时需要高温、高压和催化剂D. 氮气和氢气反应生成氨气3氮是蛋白质的基本组成元素之一，所有生物体均含有蛋白质，氮循环涉及生物圈的全部领域，以下关于氮的生物体的吸收途径正确的是( )氮在大气中高达78%，可被生物体直接利用通过高能固氮可将空气中游离的氮转化为化合态的氮，而被植物所吸收所有植物都具有生物固氮作用，其根部的根瘤菌可使氮气转变成硝酸盐而被作物吸收动物以植物为食而获得氮并转化为动物蛋白动植物死亡后，遗骸中的蛋白质被微生物分解成NH4+、 NO3-、NH3，又回到土壤和水中，被植物再次吸收ABCD4.现有两个集气瓶它们分别盛装O2与NO气体，你怎样通过最简单的方法将它们区别开？【课时1训练答案】1.D 2.D 3.C 4.打开集气瓶，置露在空气中，若瓶中气体会迅速变成红棕色的则是NO气体，不变色的是O2。
