高中化学苏教版 (2019)必修 第二册第一单元 氮的固定教案及反思

这是一份高中化学苏教版 (2019)必修 第二册第一单元 氮的固定教案及反思，共5页。教案主要包含了教学目标，教学重点及难点，教学方法，教学工具，教学过程等内容，欢迎下载使用。
1.能从分子结构的角度认识氮气的化学稳定性，熟知氮气与镁、氧气、氢气的化学反应及其条件。了解氮的固定。
2.能从物质类别和氮元素的化合价认识氮氧化物的性质与转化，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。
二、教学重点及难点
重点 氮的固定、一氧化氮和二氧化氮的性质及转化；
难点 一氧化氮和二氧化氮的性质及转化。
三、教学方法
实验探究法、讲授法、讨论法
四、教学工具
PPT、视频
五、教学过程
【导入】展示氮气的存在及膜分离技术。
氮气是一种宝贵的资源。
【问】谈谈你对氮气的认识。性质和应用方面。
【生】性质：无色、无味、气体、难溶于水、化学性质不活泼。
应用：做氮肥、食品保护气、致冷剂。
【问】氮气为什么化学性质不活泼？
【生】氮原子核外有五个电子，两个氮原子以氮氮三键相连，破坏氮气分子中氮氮三键需要很大能量，所以氮气分子很稳定，通常情况下氮气与大多数物质很难发生化学反应。
N≡N
【问】氮气的电子式和结构式是什么？
【讲述】氮气虽然稳定，通常情况下很难与其他物质发生反应。在一定条件下氮气也可以和一些物质发生化学反应。
【展示】氮气和镁的反应视频
①金属镁：N2＋3Mgeq \(=====,\s\up7(点燃))Mg3N2，氮气表现氧化性；
②氢气：N2＋3H2eq \(,\s\up11(高温、高压),\s\d4(催化剂))2NH3，氮气表现氧化性；
③氧气：N2＋O2eq \(=====,\s\up7(放电))2NO，氮气表现还原性。
这种将空气中游离态的氮转化成含氮化合物的过程为氮的固定，简称固氮。
分类
氮的固定eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(自然固氮\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(高能固氮N2＋O2\(=====,\s\up11(放电))2NO,生物固氮豆科植物根瘤菌固氮)),人工固氮\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(合成氨N2＋3H2\(,\s\up7(高温、高压),\s\d4(催化剂))2NH3,仿生固氮))))
【问】俗话说的“雷雨发庄稼”有什么化学原理？
【展示】雷雨发庄稼过程动画
【生】化学原理为：N2＋O2eq \(=====,\s\up7(放电))2NO，2NO+O2===2NO2，3NO2+H2O===2HNO3+NO。
雨水中的硝酸渗入土壤后与矿物质作用生成硝酸盐，其中的硝酸根离子被植物的根系吸 收，转化为植物生长所需的养料。
【讲述】
以上过程涉及到的NO、NO2是常见的氮氧化合物，我们今天来重点学习一下。
【展示】NO、NO2气体照片
【讲述】
1.一氧化氮、二氧化氮的物理性质
【讲述】NO、NO2二者是可以相互转化的
【展示】两个相关实验视频
【问】请写出相关化学方程式
【生】两个上台板演，其余独立完成。
2NO+O2===2NO2，3NO2+H2O===2HNO3+NO
【讲述】
后者是工业制取硝酸的原理。
【问】NO和NO2分别采用什么方法收集？
【生】常温下NO能与O2反应，只能用排水法收集；
NO2能与水反应生成NO ，故只能用排空气法收集。
【问】NO2转化为NO的变化中，NO2只能作氧化剂吗?
【生】NO2既作氧化剂又作还原剂。
【问】阅读课本P34-拓展视野，总结NO和NO2的其它性质：
【生】共同点：大气中NO和NO2达到一定浓度时都会对人体造成伤害，能引发上呼吸道及肺部疾病。
不同点：NO：极少量的NO有助于促进血管扩张，防止血管栓塞。
NO在调节心脑血管、神经和免疫系统等方面有着十分重要的生物学作用和医学前景。
NO2：在火箭燃料中用作氧化剂；在工业上可以用来制造硝酸。
【问】NO和NO2是酸性氧化物吗？
【生】NO不能和碱反应，所以NO不是酸性氧化物。
2NO2 +2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O，氮元素在反应前后化合价变化了，所以NO2不是酸性氧化物。
【讲述】
氮氧化物与氧气和水反应的计算
①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
②2NO＋O2===2NO2
由方程式①×2＋②得：
③4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
由方程式①×2＋②×3得：
④4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
V(NO2)∶V(O2)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(＝4∶1 恰好完全吸收,4∶1 剩余气体为NO))
V(NO)∶V(O2)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(＝4∶3 恰好完全吸收,4∶3 剩余气体为NO))
例题：1、在一定条件下，将12 mL NO2和O2的混合气体通入足量水中，充分反应后剩余气体2 mL(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积可能为( )
①1.2 mL ②2.4 mL ③3 mL ④4 mL
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
答案 D
2.按如图进行实验，试管内装有12 mL NO，然后间歇而缓慢地通入8 mL O2，下面有关实验最终状态的描述正确的是( )
A．试管内气体呈红棕色
B．试管内气体为无色的NO
C．试管内气体为无色的O2
D．试管内液面上升至充满整个试管
答案 B
三、合成氨
【讲述】
合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就-德国科学家哈伯和博施
【展示】哈伯合成氨的实验装置及和合成氨工厂照片
【总结】N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4_kJ·ml－1
【展示】氮元素在自然界中的循环
氮循环是自然界中一种重要的循环，对生态系统的调节起着重要的作用。为了促进氮的良性循环，我们要注意维护生态平衡，保护森林，植树绿化，增强生态系统对有害物质的吸收能力；不能过度使用含氮化肥以免污染土壤和水体；控制化石燃料燃烧排放的氮氧化物进入大气。
【课堂练习】
1、NO与NO2中氮元素的价态均处于中间价态，则NO与NO2均既有氧化性又有还原性。
(1)NO极易与氧气反应表现________性，化学方程式为____________________；
在一定条件下与氨气发生归中反应生成N2，其化学方程式为_______________________。
(2)NO2可发生自身歧化反应，NO2与H2O的化学方程式为____________，氧化剂和还原剂的物质的量之比为________，NO2与NaOH溶液反应可生成两种盐，其中一种是NaNO3，化学方程式为____________________________。
答案 (1)还原 2NO＋O2===2NO2 4NH3＋6NOeq \(=====,\s\up7(一定条件))5N2＋6H2O
(2)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 1∶2 2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O
【课堂小结】师生一起回顾和总结。
一、氮的固定
1.氮气性质
2.固氮方式分类
二、一氧化氮和二氧化氮
2、NO和NO2的物理性质和化学性质
3、NO和NO2的相互转化
三、合成氨和氮循环
氧化物
颜色
状态
气味
水溶性
毒性
NO
无色
气态
无味
微溶
有毒
NO2
红棕色
气态
刺激性气味
易溶
有毒