資源簡介

向空氣要面包——氨和銨鹽 教學設計
一. 教材分析：在新課程標準中，“氮及其化合物”屬于必修課程“常見的無機物及其應用”和“化學與社會發展”主題下的內容，在高一化學必修第二冊(2019版)中，是第一章第二節的重要內容。此部分內容承載著幫助學生結合真實情景或實驗探究去了解氮及其化合物的主要性質、物質及其轉化及其在促進社會文明發展中的重要價值，幫助學生構建“價-類”二維圖的認知模型。
二. 學情分析：在學習了氯、硫等非金屬元素的基礎上，有氧化還原反應等相關知識做理論支撐，學生可以構建出“價-類”二維模型，但是缺乏利用模型預測物質性質和物質轉化的能力；對“生物固氮”有所了解，但是缺乏對“人工固氮”的認識；知道氮肥有助于糧食增產，但對氮肥發展史知之甚少，更無法分辨各類氮肥的優劣和使用注意事項。
三. 教學目標
通過如何向空氣中要面包的預測，培養學生初步應用“價-類”模型解決問題；
通過設計噴泉實驗、白煙實驗、氨氣的實驗室制法、銨鹽的性質相關實驗等，提升學生實驗探究能力和證據推理能力；
通過由空氣獲取“面包”過程的研究，使學生感受化學物質及其變化的價值，增強學生對于化學可促進生產發展、化學可幫助我們建設美麗家園的意識。
四. 教學重難點
通過如何向空氣中要面包的預測，培養學生初步應用“價-類”模型解決問題；通過如何獲取氮肥的活動，再次培養學生應用模型解決實際問題的能力。
五. 教學方法
討論法、直觀演示法、創設情境解決實際問題
六. 教學設計思路
本節圍繞氨的性質，將教學過程分為4個教學環節：首先通過如何向空氣要面包的提出，引出工業合成氨；然后圍繞合成氨工廠如何進軍氮肥業，引導學生從問題解決的視角探究氨的水溶性和堿性；在此基礎上引導學生利用“價-類”模型，解決如何制備更優化的硝態氮肥；最后通過實驗探究幫助學生解決銨態氮肥的施用注意事項。
七. 教學流程
教學環節 學習活動 設計意圖
向空氣要面包 怎樣的途徑可以實現向空氣要面包？ 通過小組討論和匯報，評價學生能否從物質價態的角度來思考物質的轉化，幫助學生理解人工固氮的原理和意義。
合成氨工業進軍氮肥業 ①氨氣可以直接做氮肥嗎？ ②氨氣溶于水后可否做氮肥，以上過程是否伴隨化學變化？ ③氨水化肥該如何保存？ ④可利用氨氣制固態氮肥嗎？ ①通過氨的實驗設計和操作，評價學生的實驗探究能力； ②通過氨水能否做氮肥和固態氮肥制備等問題的解決，培養學生問題解決能力； ③通過小組討論，培養學生利用“價-類”二維圖解決實際問題的能力。
銨鹽類氮肥的正確使用 根據銨態氮肥的使用問題，預測銨鹽的性質并設計實驗進行驗證。 通過理論預測、實驗探究提高學生實際問題的解決能力。
硝酸鹽類氮肥的制備 預測氨通過怎樣的路徑可以制備硝酸鹽類氮肥？ 通過小組討論，問題解決，從價態角度解決物質轉化問題。
八. 教學過程
教學環節一：向空氣要面包
教師活動 學生活動 設計意圖
【展示】“如何解決糧食短缺”視頻（19世紀末世界人口激增，造成糧食短缺，故需要氮肥來，增加糧食產量，雖然智利硝石可做氮肥，但儲量有限，所以克魯克斯向全球科學家發起了“向空氣要面包”的號召。） 【提問】如何響應克魯克斯的號召“向空氣要面包”呢？ 【講述】1905年，第一座電弧固氮工廠在挪威建成，氮耗電量巨大，難以推廣。1908年，哈伯在600℃、200個大氣壓、鋨作催化劑的 條件下 合成了氨氣，后以博施為代表的BASF公司團隊解決了合成氨量產問題，1913年第一座合成氨工廠投產使用，哈伯、博施二人分獲1918年、1931年諾貝爾獎。 聆聽。 思考。 預期回答：氧化或還原來固氮。 通過“如何解決糧食短缺”視頻，介紹本節課研究背景，引發學生思考如何“由空氣要面包”。由學生提出氧化、還原法固氮的設想，教師提供背景資料，介紹了電弧法固氮的弊端及“哈伯-博施”合成氨法，提升了學生的科學態度與社會責任核心素養，幫助學生構建氮的固定“價-類”二維模型。
教學環節二：合成氨工廠進軍氮肥業
教師活動 學生活動 設計意圖
【過渡】隨著合成氨產業的發展，擁有該專利的BASF公司 ，急于拓寬市場，想要進軍氮肥業。 【提問】當地農民會購買氨氣直接做氮肥嗎？氨氣是否可溶于水，并伴有何變化？ 【實驗1】氨氣溶于水的噴泉實驗 【過渡】建國初期《如何正確使用氨水化肥》的畫冊（畫冊內容：氨水化肥盛裝在密封的陶罐中且存放在陰冷的環境下） 【任務】根據以上資料，預測氨水可能具有怎樣的性質？ 【小結】氨水在一段時間內為我國的糧食增產作出了卓越貢獻，然而因它易揮發，運輸不便等原因，已逐漸淡出了消費市場。 【提問】氣態的氨氣無法做氮肥，液態的氨水也有弊端，那可如何轉化，制得更優化的氮肥呢？ 【實驗2】氨與鹽酸 儀器：小燒杯、保鮮膜、棉花團、膠頭滴管 操作：在兩個棉花團上分別擠上少量濃鹽酸、濃氨水，迅速蓋上保鮮膜。 交流討論，獲知氨的物理性質（狀態、密度、溶解性等），通過氨與水的實驗獲知此過程中的化學反應。 氨水具有堿性、不穩定性。 氨是堿性氫化物，能與酸反應，成鹽，是固態的。 沿著歷史上氮肥的發展脈絡，介紹了氨水氮肥、銨態氮肥的制備和劣勢，在研究“向空氣要面包”的過程中不斷地通過讓學生設計實驗、進行驗證，來提升學生的科學探究和證據推理能力。
教學環節三：銨鹽類氮肥的正確使用
教師活動 學生活動 設計意圖
【過渡】農民不喜歡使用銨鹽類氮肥，因為在使用過程中常跑氨，與草木灰等堿性肥料共施肥效降低。 【問題】針對以上問題，預測銨鹽可能具有哪些性質？如何設計實驗進行驗證。銨態氮肥使用注意事項？ 【實驗3】加熱銨鹽 操作：1、試管底部鋪入氯化銨固體2、對試管底部的氯化銨加熱，觀察實驗現象。 【實驗5】氯化銨與堿的反應 操作：向盛有少量NH4Cl溶液、(NH4)2SO4溶液的兩支試管中分別加入NaOH溶液并加熱，用鑷子夾取一片濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口。觀察現象，分析現象產生的原因，寫出反應的離子方程式。 【過渡】由上述兩個實驗可以得知，單純加熱銨鹽是無法產生氨氣的，必須同時加熱銨鹽和堿 氨氣的實驗室制法： 銨鹽不穩定分解生成氨氣、銨鹽和堿性物質反應生成氨氣。 試管中部內壁上出現白色固體，聞不到刺激性氣味的氣體。 NH+ 4+OH-===NH3↑+H2O 銨鹽和堿共熱能產生氨氣。 銨態氮肥不能和堿性肥料共施。 通過實驗小結該反應的原理、裝置、尾氣處理等問題。 歷史上，氮肥公司為了降低成本，鼓勵農民群眾使用銨態氮肥，所以針對銨態氮肥施用過程中的問題進行了研究，而本環節就是讓學生體驗科學研究的過程，學生們根據銨態氮肥的施用弊端，預測銨鹽可能具有的性質，設計實驗進行驗證，培養學生的科學研究和證據推理核心素養。
教學環節四：硝酸鹽類氮肥的制備
教師活動 學生活動 設計意圖
【過渡】20世紀初，BASF公司通過銨鹽來搶占氮肥市場，然而，它們的氮肥銷量并不理想，因為當地農民更喜歡使用以前利硝石類的硝酸鹽氮肥。 【提問】如何由氨氣獲取硝酸鹽類氮肥？ 通過“價-類”二維模型，NH3可被氧化為NO- 3，預測O2可充當實現該轉化的氧化劑。 反應原理： 4NH3+5O2===4NO+6H2O 為解決氮肥發展中的瓶頸問題—如何制備硝酸鹽類氮肥，通過問題的設置，讓學生自覺地利用“價-類”二維模型去解決實際問題，通過對物質轉化的大膽預測，實驗驗證，證實了自己預測的準確性，體會到歷史上科學巨匠成功的喜悅。
九. 板書設計
1．氨
(1)物理性質：無色有刺激性氣味的氣體，密度比空氣小，易液化。極易溶于水(1∶700)。
(2)化學性質：
2.銨鹽
(1)物理性質：都是無色或白色晶體，易溶于水。
(2)化學性質a.NH4Cl受熱分解；b.銨鹽與堿溶液反應
十. 課堂測評
1.下列關于氨的敘述中，錯誤的是
A.氨易液化，因此可用作制冷劑
B.氨極易溶于水，因此可用來做噴泉實驗
C.氨極易溶解于水，因此氨水比較穩定(不容易分解)
D.氨溶于水顯弱堿性，因此可使酚酞試劑變為紅色
2.能把Na2SO4溶液、NH4NO3溶液、KCl溶液、(NH4)2SO4溶液這四種無色溶液區分開的一種試劑是(必要時可加熱)
A.Ba(OH)2溶液 B.NaOH溶液
C.NaCl溶液 D.Ba(NO3)2溶液
3.在實驗室里，某學習小組設計了下列制取純凈干燥氨的方案，簡易、可行的方案是
A.加熱氯化銨固體，再通過堿石灰
B.在氮氣和氫氣的混合氣體中加入鐵觸媒，并加熱至500 ℃，再通過堿石灰
C.加熱濃氨水，再通過濃硫酸
D.在生石灰中加入濃氨水，再通過堿石灰
4.NH3是一種重要的化工原料，可以制備一系列物質(如圖)。下列有關表述正確的是
A.無明顯現象，因稀H2SO4不與銅反應
B.銅片溶解，產生無色氣體，該氣體遇到空氣不變色
C.銅片溶解，放出紅棕色有刺激性氣味的氣體
D.銅片溶解，產生無色氣體，該氣體在試管口變為紅棕色
5. 如右圖，利用培養皿探究氨氣的性質。實驗時向NaOH固體上滴幾滴濃氨水，立即用另一表面皿扣在上面。下表中對實驗現象所做的解釋正確的是
選項 實驗現象 解釋
A 濃鹽酸附近產生白煙 NH3與濃鹽酸反應產生了NH4Cl固體
B 濃硫酸附近無明顯現象 NH3與濃硫酸不發生反應
C 氯化物溶液變渾濁 該溶液一定是AlCl3溶液
D 干燥紅色石蕊試紙不變色，濕潤紅色石蕊試紙變藍 NH3是一種可溶性堿
（編寫：姜晗）
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