人教版 (2019)必修 第二册氮及其化合物表格教案设计

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课程基本信息
学科
化学
年级
高一
学期
春季
课题
氮及其化合物（第一课时）
教科书
书 名：普通高中教科书化学必修第二册 教材
出版社：人民教育出版社 出版日期：2020 年 7 月
教学目标
通过化学中研究未知物质性质的思路：预测，实验，解释与结论的研究思路，探究氮气在空气中转化为硝酸盐的过程，掌握氮气的性质和NO.,NO2的性质
通过氮气到硝酸盐的价类二维转化关系图，解决汽车尾气问题，培养学生的环保意识。
教学内容
教学重点：
1.氮气转化为二氧化氮
2. 二氧化氮与水反应
教学难点：
1.氮气转化为二氧化氮
2. 二氧化氮与水反应
教学过程
情境：氮气很稳定。植物的营养来自于含氮化合物,
如何把氮气从游离态转变为化合态？
从自然界中去学习： 硝酸盐
任务：利用所学的化学手段，化学研究思路来探究空气中的氮气如何转化为硝酸盐？
活动一：探究氮气在雷电作用下的反应
实验：氮气和氧气在放电作用下反应的实验视频
解释与结论：
实验现象：在硬质玻璃管中出现红棕色气体
预测：根据反应物我们可以推测这里生成的应该是氮的氧化物？
资料：常见的氮氧化合物为NO和NO2,其中NO2为红棕色气体，NO为无色气体。
问1：根据以上的实验现象和资料，请同学写出化学方程式？
放电
解释与结论：第一种情况
放电
N2+2O2 2NO2
放电
第二种情况
N2+O2 2NO 2NO+O2 2NO2
这两种说法哪一种是正确的呢？
资料：
利用传感器技术，测定了反应过程中氧气浓度的变化和压强的变化
从中得到以下的数据
图像数据分析：17-137ｓ放电：O2浓度变小，压强变化不大
138-195s停止放电：O2浓度和压强迅速减小
问2：从这两个现象中我们可以分析得到，这里应该经历了两个过程，请同学们写出化学方程式？
放电
N2+O2 2NO 2NO+O2 2NO2
过渡：在这里我们知道了氮气和氧气在雷电作用下最终生成二氧化氮，那二氧化氮是如何转变成硝酸盐的呢？
活动二：探究氮氧化合物如何转变成硝酸盐
预测：有同学认为NO2是酸性氧化物，所以它可以与水反应生成硝酸，硝酸再与矿物中的盐反应生成硝酸盐
有同学认为二氧化氮如果与水反应生成硝酸就会有化合价的变化，所以他们认为二氧化氮不是酸性氧化物
实验：二氧化氮与水的反应实验视频
解释与结论：我们发现试管中的红棕色气体消失，试管中未充满水。
试管中红棕色气体消失，说明二氧化氮可以与水反应，试管中未充满水，说明有一种无色的不溶于水的气体产生？
问3：根据以上的现象，试着写一下化学方程式？
NO2 + H2O= HNO3 +？
这个问号是什么呢？
预测：在反应过程中二氧化氮中氮的化合价从+4价升高到+5价，根据氧化还原反应的规律，有升必有降，我们可以推测无色气体的成分。在这里化合价能下降的就只有氮元素和氢元素，所以我们可以推测出无色气体应该是：氢气和一氧化氮和氮气?那到底是哪一种气体呢？有同学认为可以通过实验验证，在无色气体中通入氧气，如果变成红棕色，可见里面是一氧化氮
实验：二氧化氮与水反应实验后试管中通入氧气
解释与结论：3NO2 + H2O 2HNO3 +NO在这里二氧化氮的化合价有升又有降，既做氧化剂又做还原剂？
总结：根据以上的探究过程，我们已经知道空气中的氮气是如何在雷电作用下产生硝酸盐的，现在我们总结一下我们所学的内容
在今天的学习中，我们得到了以上的三个化学方程式，氮气与氧气反应生成一氧化氮，一氧化氮又生成二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸。除此以外，我们也知道了一氧化氮是一种无色气体，有毒，不溶于水，二氧化氮是一种红棕色气体，有毒，可溶于水，与水反应。。我们再来看第一个化学方程式，氮气除了在放电条件下与氧气反应以外，还可以在高温条件下与氧气反应。在这个反应氮气化合价升高做还原剂，那氮气可以做氧化剂吗？作为一种非金属单质，氮气可以与金属镁在点燃条件下生成二氮化三镁，在这个反应中氮的化合价从0价到负三价。氮气还可以在高温高压下与氢气反应，生成氨气，在这个反应中氮的化合价也降低。这三个反应中氮元素从游离态的氮气到化合态，我们称之为氮的固定。
N2+3Mg Mg3N2 N2+3H2 2NH3
今天这节课，我们通过化学的研究思路：预测，实验，解释结论来探究了空气中氮气转化为硝酸的反应过程，得到了以下这张含氮物质的转化关系图，

根据这张图可以来解决我们生活中的一些问题，比如汽车尾气问题。汽车在发动的时候会点火会放电，所以汽车尾气中会有氮氧化物的排出.
问4：这些物质的排出会带来什么样的环境问题吗？
有同学认为氮氧化合物在空气中会转化为硝酸，所以会形成酸雨，有同学说一氧化氮，二氧化氮有毒，所以还会有其他污染。他们会形成光化学烟雾。
问5：知道了会造成污染，我们就要想办法治理。如何根据这张转化图，进行治理
有同学认为把这些氧化物转化为盐，氮氧化物中加入氢氧化钠就可以直接把他们转化为盐，实验室中，我们用这个来吸收氮氧化合物尾气。而是把他们重新转化为氮气，汽车尾气中还有一氧化碳，一氧化碳具有还原性，科学家就利用这个性质，让一氧化碳和一氧化氮在催化剂作用下反应，发现可以产生氮气和二氧化碳。这个反应是在汽车的一个三元催化装置中完成的，所以这个方法从源头上解决了氮氧化合物的污染问题。