資源簡介

第五章《氮及其化合物》教學設計
　　一、教材分析
　　本節課教學內容是人教版高中化學必修第二冊第五章《化工生產中的重要非金屬元素》第二節內容。氮氣、氮氧化物、氨、銨鹽、硝酸的性質不僅是本章的重點，也是整個高中階段元素化合物學習的重點之一。含氮物質間的相互轉化涉及高中化學的兩大基本反應——氧化還原反應和離子反應。另外，氮氧化物、氨、銨鹽和硝酸的相關性質實驗及創新、探究考查也是重點和熱點，故本節內容的學習有助于培養學生實驗創新能力。氮氣是參與大氣循環的氣體，氮氧化物是常見的大氣污染物，氨、硝酸是工業生產中重要的化工原料，這些事實決定了本節內容與生產、生活實際緊密聯系。由于本節內容知識較為繁雜,僅憑構建系統的記憶模型,很難做到核心素養與氮元素相關知識的銜接,因此應當設計有效的學習方式,建構氮元素“價類”二維坐標圖,促進學生的能力提升與素養轉化。
　　二、學情分析
　　學生通過對鈉及其化合物、鐵及其化合物、硫及其化合物知識的學習與總結，已經有了一些分析、解決問題的基本能力。學生對于“價類”二維坐標圖已不再陌生，對于氧化還原反應和離子反應的分析判斷也已經非常熟悉。大多數學生初步具備了具體問題情境下改進、設計簡單實驗，預測物質基本性質的能力。學生有能力進行簡單的性質框圖的設計、實驗室制取氨氣反應原理的預估和裝置的設計，學生已經能夠適應實驗中遇到問題并能夠積極參與問題的討論，充分實現課堂的主體性。授課中所有開放性問題可以由學生獨立思考設計、討論歸納。教師組織小組間展示、質疑，最終形成統一認識，從而完成創新意識的培養、綜合運用所學知識解決實際問題的能力的提升。 "知識本體"為核心的課程改革已經向"素養為主"轉變，化學學科核心素養必然貫穿學生化學知識的學習，氮氣、氮氧化物、氨、銨鹽、硝酸的性質學習為學生再次提供了研究問題、科學探究、全面提升學科素養的學習平臺，這一節的學習延續本章第一節硫及其化合物的一些學習方法，繼續豐富元素化合物的學習經驗，從整體上、更本質地理解物質的性質及相互的轉化，在這一節知識的學習中，學生的學科素養得到升華。
　　三、教學目標
　　1.通過學習氮氣、氮氧化物、氨、銨鹽、硝酸的性質，從本質上理解物質的基本性質，從整體上把握物質的相互轉化，使學生掌握知識由零散到系統，并在知識的學習、問題的解決過程中提升素養。
　　2.通過對噴泉實驗、氨氣的實驗室制法、硝酸與銅反應的實驗的討論與改進，更深入地理解實驗的原理。
　　3.在實驗改進過程中，設計開放式的問題討論形式，培養學生大膽的創新意識、綜合運用所學知識解決實際問題的能力。通過學習中討論交流， 感受共同學習的快樂，感受從問題的本質出發思考問題的優點。
　　四、教學重點
　　1.氮氣、氮氧化物、氨、銨鹽、硝酸的性質及氮的化合物間的轉化本質。
　　2.實驗室制取氨氣反應原理和裝置的設計、噴泉實驗中問題的討論。
　　3.酸雨的概念。
　　五、教學難點
　　1.二氧化氮的化學性質。
　　2.硝酸的強氧化性。
　　六、教學過程
　　（一）環節一 從微觀角度分析氮分子的結構，引出氮氣的化學性質，介紹“氮的固定”
　　教師引導：結合空氣的成分和分析氮分子的結構，引導學生研究氮氣的性質。
　　學生活動：小組形式討論。
　　[問題情境] 氮氣保護技術通常應用于珍貴文物的保存和保護,國內外不乏先例。美國的《獨立宣言》就密封在氮氣環境中;中國博物館和中南海毛主席故居紀念館也是應用氮氣保護法;北京房山云居寺“99石經回藏”也是氮氣保護的成功典范。
　　從理論上分析，氮元素的最高價氧化物的水化物硝酸是強酸，氮元素的非金屬性應該較強。但從結構上分析， N≡N鍵的鍵能大，破壞氮分子困難。事實上空氣中的氮氣很難參加化學反應。氮分子結構確實穩定， 想打開N≡N鍵使其變成可參與化學反應的氮原子很困難，氮氣的化學性質不活潑。但條件具備時如高溫、高壓、放電等條件下，它也能和一些物質反應，如金屬、氫氣、氧氣等。
　　設計意圖：學生已具備一定的元素化合物學習經驗，以及物質結構和元素周期律知識。所以在教學中充分利用這一點，從氮氣的分子結構特點啟發、揭示氮氣的化學性質。
　　（二）環節二 大氣污染物—氮氧化物有關知識
　　教師引導：俗話說“雷雨發莊稼”，請思考這其中的原理及涉及的可能反應。
　　學生活動1：
　　實驗探究：展示一支充滿NO的試管（膠塞封好試管口），然后用注射器向其中注入空氣，觀察氣體顏色的變化。
　　實驗探究：把一充滿的試管（膠塞封好試管口）倒立于水槽中，在水面下拔出膠塞，觀察現象。
　　科學探究：
　　學生活動2：小組形式討論。自行設計實驗：如何使盡可能多地被水吸收，畫出你設計的實驗裝置圖。
　　學生交流設計方案，并動手做實驗，找出兩組同學介紹他們的做法。
　　［思考與交流］實驗設計對工業上生產的啟示？(提示:1原料的充分利用方面，2減少污染物排放，保護環境方面)。
　　【問題情境】在熱帶雨林一個經常雷雨交加的山谷中, 植被非常茂密。你能解釋該山谷植被茂密的原因嗎
　　打雷時，空氣中氮氣和氧氣在放電條件下生成一氧化氮，一氧化氮遇到氧氣，生成二氧化氮，二氧化氮和水反應生成硝酸，硝酸與土壤中礦物質作用形成可溶性硝酸鹽，可溶性硝酸鹽作為氮肥被植物吸收。
　　設計意圖：學生通過參與問題討論與實驗探究，培養嚴謹的科學態度和辯證分析問題的能力。
　　（三）環節三 氨和銨鹽性質研究
　　教師引導：緊扣“氨和銨鹽”主題，創設情境，讓學生從生活視角切入對氨的學習，了解化學史實，體會合成氨發展的艱辛歷程。引導學生以氮肥的發展變遷和使用為主線，將氨和銨鹽性質的學習融入到氮肥的發展和使用的歷史脈絡之中。
　　【問題情境】
　　氨到底具有怎樣的性質既能給人類帶來幸福，又能帶來災難？
　　學生活動：實驗探究：噴泉實驗研究、氨氣與氯化氫反應、銨根離子的檢驗方法討論、氨氣的實驗室制法實驗設計。
　　設計意圖：通過對氨的還原性、與酸反應等的探究，進一步學會科學探究的一般過程和方法；以問題引發學生的學習活動，將知識的學習融合到實際問題的解決過程中，從而實現情境、問題、活動的有效統一。 應用氨和銨鹽的性質，解決了氮肥的使用問題。通過氨氣的實驗室制法實驗設計更深入地理解實驗的原理。
　　（四）環節四 硝酸性質研究
　　教師引導：從元素組成、元素化合價角度推測硝酸可能有的性質
　　學生活動：
　　實驗對比研究：
　　1.銅與等濃度的稀硝酸、硝酸鈉溶液反應
　　2.銅和稀硝酸、濃硝酸反應的異同點
　　得出結論；
　　(1) 在酸性條件下,+5價N具有強氧化性。
　　(2)濃度不同，硝酸的還原產物不同。
　　(3)濃硝酸氧化性強于稀硝酸。
　　設計意圖：從硝酸溶液中存在的離子入手，采用對比實驗的方法，通過層層遞進的問題討論，較好地將宏觀現象與微觀本質結合，使學生理解硝酸氧化性的本質
　　七、板書設計
　　氮及其化合物
　　實驗 — 氮氧化物的相互轉化 氨氣的實驗室制法
　　觀察 — 現象
　　分析 — 分子結構、化合價
　　推理 — 反應原理
　　創新 — 儀器改進、循環使用
　　運用 — 合成氨工業、硝酸工業、

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