安徽省懷遠(yuǎn)縣包集中學(xué)高中化學(xué) 3.2氮的循環(huán)學(xué)案 魯科版必修.doc

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安徽省懷遠(yuǎn)縣包集中學(xué)高中化學(xué)魯科版必修1：3.2氮的循環(huán)學(xué)案一、課標(biāo)研讀：1、通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解氮及其重要化合物的主要性質(zhì)；2、認(rèn)識(shí)氮及其化合物在生產(chǎn)中的應(yīng)用和對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。二、考綱解讀：1、N2、氮的氧化物、NH3、銨鹽、HNO3的主要性質(zhì)及應(yīng)用；2、氮的氧化物對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響。三、教材分析氮及其化合物是高中化學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容，是學(xué)生在中學(xué)階段所學(xué)習(xí)的元素化合物知識(shí)的重要組成本分。這部分內(nèi)容如氮的固定、氮肥，以及人們?cè)诶煤镔|(zhì)過(guò)程中對(duì)環(huán)境造成的影響等，與生產(chǎn)生活有著密切的聯(lián)系。氮及其化合物的重要性質(zhì)也是高考的熱點(diǎn)之一。重點(diǎn)：1、N2、氮的氧化物、NH3、銨鹽、HNO3的主要性質(zhì)； 2、培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)分析物質(zhì)性質(zhì)的能力，并使他們初步體會(huì)物質(zhì)的濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物的影響，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)中變量控制的重要性。難點(diǎn)：1、氮的氧化物的重要性質(zhì)； 2、硝酸的氧化性。四、教學(xué)策略1、通過(guò)閃電這一自然現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生思考自然界中的含氮物質(zhì)；通過(guò)自然界中的氮的循環(huán)，使他們了解氮循環(huán)的基本過(guò)程，認(rèn)識(shí)氮循環(huán)過(guò)程中的重要物質(zhì)。2、通過(guò)了解生物固氮和人工固氮形式，使學(xué)生認(rèn)識(shí)氮?dú)庠谝欢l件下能夠與氧氣、氫氣發(fā)生反應(yīng)，并且了解氮的固定的相關(guān)知識(shí)，如什么是氮的固定、氮的固定主要有哪些形式；了解氮的兩種氧化物：一氧化氮和二氧化氮的顏色、狀態(tài)、溶解性，一氧化氮與氧氣的反應(yīng)，二氧化氮與水的反應(yīng)，了解自然界中形成硝酸的過(guò)程。3、通過(guò)觀察思考活動(dòng)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)氨氣的溶解性，氨氣與水的反應(yīng)，以及氨的還原性，如氨能夠與氧氣發(fā)生反應(yīng)；通過(guò)認(rèn)識(shí)銨鹽的受熱分解、銨鹽與堿的反應(yīng)，認(rèn)識(shí)銨態(tài)氮肥的使用問(wèn)題，了解它們?cè)谏a(chǎn)中的應(yīng)用。4、認(rèn)識(shí)硝酸的強(qiáng)氧化性。5、通過(guò)了解人類活動(dòng)對(duì)氮的循環(huán)的影響，使學(xué)生知道酸雨、光化學(xué)煙霧和富營(yíng)養(yǎng)化等環(huán)境問(wèn)題，了解如何減少氮氧化物的排放，樹立環(huán)境保護(hù)的意識(shí)。第一課時(shí)一、自然界中氮的循環(huán)1、氮在生物圈中的循環(huán)空氣中的氮植物蛋白動(dòng)物蛋白人體內(nèi)的氮細(xì)菌的分解作用氨、銨鹽、硝酸鹽無(wú)機(jī)氮2、人類的活動(dòng)對(duì)氮在自然界中循環(huán)的影響人類通過(guò)化學(xué)方法將空氣中的氮轉(zhuǎn)化為氨，再根據(jù)需要將氨轉(zhuǎn)化成各種含氮化合物，某些含氮化合物參與氮的循環(huán)?；剂先紵⑸趾娃r(nóng)作物的枝葉燃燒所產(chǎn)生的含氮化合物通過(guò)大氣進(jìn)入陸地和海洋，參與氮的循環(huán)。二、氮循環(huán)中的重要物質(zhì)1、氮?dú)猓?）物理性質(zhì)氮?dú)馐且环N無(wú)色、無(wú)味的氣體，難溶于水。（3）氮的固定定義：使空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的方法叫做氮的固定，簡(jiǎn)稱固氮。固氮類型：氮的固定自然固氮人工固氮仿生固氮高能固氮生物固氮合成氨2、一氧化氮和二氧化氮（1）物理性質(zhì)名稱一氧化氮二氧化氮顏色、狀態(tài)無(wú)色氣體紅棕色氣體氣味刺激性氣味溶解性難溶易溶毒性有毒有毒（2）化學(xué)性質(zhì)一氧化氮的化學(xué)性質(zhì)： 2NO+O2=2NO2說(shuō)明：a：NO與O2不共存； b：實(shí)驗(yàn)室只能用排水法收集NO二氧化氮的化學(xué)性質(zhì)：3NO2+H2O=2HNO3+NO說(shuō)明：a：該反應(yīng)是N元素之間進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)； b：工業(yè)制取硝酸的原理； c：常用差量法進(jìn)行計(jì)算； d：實(shí)驗(yàn)室收集NO2只能使用向上排空氣法。二氧化氮能使多種織物褪色，損壞多種織物和尼龍制品，對(duì)金屬和非金屬材料也具有腐蝕性。練習(xí)：1、充滿NO2氣體的試管倒立于盛滿水的在水槽中，充分反應(yīng)后，剩余氣體約占試管體積的幾分之幾？2、將20ml充滿NO2和NO混合氣體的試管倒立于盛滿水的水槽中，充分反應(yīng)后，剩余氣體的體積變?yōu)?0ml，求原混合氣體中NO2和NO的體積各為多少？（3）氮的氧化物與環(huán)境保護(hù) 光化學(xué)煙霧硝酸型酸雨【重點(diǎn)精講】1、NO2和O2的同時(shí)通入水中相關(guān)反應(yīng)的判斷與計(jì)算涉及到的化學(xué)反應(yīng)：3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO + O2 =2NO2 可應(yīng)用關(guān)系式：4NO2 + O2 +2H2O = 4HNO3討論如下：NO2和O2的體積比發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)剩余氣體= 414NO2 + O2 +2H2O = 4HNO3無(wú) 414NO2 + O2 +2H2O = 4HNO33NO2+H2O=2HNO3+NONO練習(xí)：充滿NO2和O2的混合氣體的量筒倒置于水中，充分反應(yīng)后，保持氣體壓強(qiáng)不變，水進(jìn)入到量筒體積的一半處停止了，則原混合氣體中NO2和O2的體積比是多少？2、NO和O2同時(shí)通入水中相關(guān)反應(yīng)的判斷與計(jì)算 涉及到的化學(xué)反應(yīng)：2NO + O2 =2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO 可應(yīng)用關(guān)系式：4NO + 3O2 +2H2O = 4HNO3 討論如下：NO和O2的體積比發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)剩余氣體= 434NO + 3O2 +2H2O = 4HNO3無(wú) 434NO + 3O2 +2H2O = 4HNO3NO練習(xí)：一定條件下將等體積的NO和O2的混合于一試管中，然后將試管倒立于盛有水的水槽中，充分反應(yīng)后，剩余氣體是什么？剩余氣體與原混合氣體的體積比是多少？第二課時(shí)3、氨與銨態(tài)氮肥（1）氨物理性質(zhì)：無(wú)色、有刺激性氣味的氣體；密度比空氣??；極易溶于水且能快速溶解，常溫、常壓下，1體積水中能溶解約700體積氨氣。【噴泉實(shí)驗(yàn)】課本P76 實(shí)驗(yàn)裝置圖：引發(fā)實(shí)驗(yàn)的操作：擠壓膠頭滴管，打開止水夾，使少量水進(jìn)入燒瓶。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：形成噴泉，且燒瓶?jī)?nèi)液體呈紅色。（為什么會(huì)形成噴泉？）實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵：a：裝置氣密性良好（如何檢查該裝置的氣密性？） b：燒瓶干燥。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：氨氣極易溶于水，且與水反應(yīng)生成了使溶液顯堿性的物質(zhì)。化學(xué)性質(zhì)：與水的反應(yīng)： NH3 + H2O NH3 H2ONH4+ + OH-說(shuō)明：氨氣是唯一能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)色的氣體。與HCl氣體的反應(yīng)：NH3 + HCl = NH4Cl （課本P77實(shí)驗(yàn)）與酸的反應(yīng)：2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4高溫催化劑4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O與氧氣的反應(yīng)： （工業(yè)制硝酸的重要反應(yīng)之一）（2）銨鹽物理性質(zhì)：銨鹽都是易溶于水的白色固體。NH4HCO3 NH3 +CO2 +H2O化學(xué)性質(zhì)： 不穩(wěn)定，受熱易分解：NH4Cl NH3 + HCl （課本P78實(shí)驗(yàn)） NH4+ + OH- NH3+H2O與堿反應(yīng)，生成氨氣： （應(yīng)用于銨根離子的檢驗(yàn)）說(shuō)明：注意氨鹽與堿反應(yīng)的化學(xué)方程式和離子方程式的寫法。【難點(diǎn)精講】液氨、氨水、一水合氨的比較液氨氨水一水合氨物質(zhì)類別NH3NH3、NH4+、NH3 H2O、H2O、OH-、H+NH3 H2O所含粒子純凈物混合物純凈物氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法：2NH4Cl+Ca(OH)2 2 NH3 +CaCl2+2H2O 實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)室制取及收集氨氣裝置圖固 + 固 氣 實(shí)驗(yàn)裝置：干燥劑：堿石灰收集方法：向下排空氣法驗(yàn)滿方法：濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙（變藍(lán)）；用玻璃棒蘸取濃鹽酸靠近試管口（白煙）。尾氣處理：用水吸收討 論：用水吸收氨氣時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象，如何防止這一現(xiàn)象的發(fā)生？【跟蹤練習(xí)】制取氨氣并完成噴泉實(shí)驗(yàn)（圖中夾持裝置均已略去）。氨氣水圖1圖2寫出實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的化學(xué)方程式： 。收集氨氣應(yīng)使用 法，要得到干燥的氨氣可選用 做干燥劑。用圖1裝置進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)，上部燒瓶已裝滿干燥氨氣，引發(fā)水上噴的操作是 。該實(shí)驗(yàn)的原理是 。如果只提供如圖2的裝置，請(qǐng)說(shuō)明引發(fā)噴泉的方法。第三課時(shí)4、硝酸（1）物理性質(zhì)及用途： 純凈的硝酸是無(wú)色、易揮發(fā)、有刺激性氣味的液體， 硝酸是一種重要的化工原料，可用于制造炸藥、染料、塑料和硝酸鹽等。（2）化學(xué)性質(zhì)a：強(qiáng)酸性：具有酸的通性 使指示劑變色：與堿中和反應(yīng)：與堿性氧化物反應(yīng)：與活潑金屬反應(yīng)不產(chǎn)生H2：與鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)：b：不穩(wěn)定性：濃硝酸見光或受熱分解，一般保存在帶玻璃塞的棕色試劑瓶里，放置在陰涼處。4HNO3 4NO2 + O2 + 2H2O受熱或見光Cu + 4HNO3（濃）= Cu(NO3)2 + 4NO2 + 2H2Oc：強(qiáng)氧化性：（從氧化還原的角度分析各化學(xué)方程式）與金屬的反應(yīng)：3Cu + 8HNO3（?。? 3Cu(NO3)2 + 4NO + 4H2OFe + 4HNO3（?。? Fe(NO3)3 + NO + 2H2O濃硝酸蘸有氫氧化鈉溶液的棉花稀硝酸銅片濃硝酸蘸有氫氧化鈉溶液的棉花稀硝酸鐵片【實(shí)驗(yàn)探究】說(shuō)明：由于硝酸具有強(qiáng)氧化性，對(duì)皮膚、衣物、紙張等都有腐蝕性，所以使用硝酸（特別是濃硝酸）時(shí)，一定要格外小心，注意安全，萬(wàn)一不慎將濃硝酸弄到皮膚上，應(yīng)立即用大量水沖洗，再用小蘇打水或肥皂水洗滌。在做濃硝酸與銅片、鐵片反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)是，加入濃硝酸后，立即用蘸有NaOH溶液的棉花封住試管口，防止有毒氣體NO、NO2污染空氣。硝酸能于除Pt、Au、Ti外幾乎所有的金屬反應(yīng)。常溫下，濃硝酸使某些金屬如Al、Fe發(fā)生鈍化。C + 4HNO3（濃）= CO2 + 4NO2 + 2H2O與非金屬的反應(yīng)：與其它還原性物質(zhì)的反應(yīng)：3Fe2+ + NO3 + 4H+ = 3Fe3+ + NO + 2H2O【知識(shí)小結(jié)】硝酸與其它物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)的一般規(guī)律是：一般濃硝酸的還原產(chǎn)物為NO2，稀硝酸的還原產(chǎn)物為NO硝酸與金屬反應(yīng)時(shí)，既表現(xiàn)氧化性，也表現(xiàn)酸性；而與非金屬反應(yīng)時(shí)，硝酸只表現(xiàn)出氧化性，判斷酸在反應(yīng)中是否表現(xiàn)出酸性時(shí)，一般看生成物中是否有相應(yīng)的鹽生成。在分析硝酸的還原產(chǎn)物時(shí)，往往還需考慮隨著反應(yīng)的進(jìn)行，硝酸濃度的變化?！净A(chǔ)演練】1、實(shí)驗(yàn)室不需用棕色試劑瓶保存的試劑是A、濃硝酸 B、濃硫酸 C、硝酸銀 D、氯水2、為了除去鍍?cè)阡X表面的銅鍍層，可選用的試劑是A、濃硝酸 B、稀硝酸 C、鹽酸 D、氫氧化鈉溶液【能力拓展】在100ml某混合液中，HNO3和H2SO4的物質(zhì)的量濃度分別是0.4mol/L和0.1mol/L。向該溶液中加入1.92g銅粉，加熱，充分反應(yīng)后，所得溶液中Cu2+的物質(zhì)的量濃度為多少？（假設(shè)反應(yīng)前后溶液體積不變）三、人類活動(dòng)對(duì)氮循環(huán)和環(huán)境的影響1、固氮及影響（1）活化氮：NH4+和NO3-是自然界中活化氮的主要形態(tài)。氮?dú)馐嵌栊缘?，通過(guò)固氮而活化?；罨獢?shù)量增加，破壞全球生態(tài)平衡影響問(wèn)題溫室效應(yīng)水體污染酸雨（2）（3）NOx的污染氮的氧化物中，一氧化氮和二氧化氮是最主要的空氣污染物。污染源：化石燃料的燃燒和植物體的焚燒，工業(yè)廢氣、廢水、生活污水的排放，農(nóng)田土壤及動(dòng)物排泄物中含氮化合物的轉(zhuǎn)化。污染水體污染大氣污染光化學(xué)煙霧；氮氧化物在紫外線作用下與碳?xì)浠衔锇l(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生一種有毒的煙霧。酸雨：NOx排入大氣中后，與水反應(yīng)，生成硝酸和亞硝酸，隨雨雪降到地面。水體富營(yíng)養(yǎng)化2、對(duì)生產(chǎn)中氮氧化物污染的防治（1） 控制進(jìn)入自然界的有害物質(zhì)的數(shù)量，例如：堿液吸收法。（2） 增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)有害物質(zhì)的吸收能力，例如：保護(hù)森林、植樹造林，促進(jìn)全球氮的良性循環(huán)。