高中化学人教版（2019）必修第二册第五章第二节《氮及其化合物》教学设计

第五章《氮及其化合物》教学设计
　　一、教材分析
　　本节课教学内容是人教版高中化学必修第二册第五章《化工生产中的重要非金属元素》第二节内容。氮气、氮氧化物、氨、铵盐、硝酸的性质不仅是本章的重点，也是整个高中阶段元素化合物学习的重点之一。含氮物质间的相互转化涉及高中化学的两大基本反应——氧化还原反应和离子反应。另外，氮氧化物、氨、铵盐和硝酸的相关性质实验及创新、探究考查也是重点和热点，故本节内容的学习有助于培养学生实验创新能力。氮气是参与大气循环的气体，氮氧化物是常见的大气污染物，氨、硝酸是工业生产中重要的化工原料，这些事实决定了本节内容与生产、生活实际紧密联系。由于本节内容知识较为繁杂,仅凭构建系统的记忆模型,很难做到核心素养与氮元素相关知识的衔接,因此应当设计有效的学习方式,建构氮元素“价类”二维坐标图,促进学生的能力提升与素养转化。
　　二、学情分析
　　学生通过对钠及其化合物、铁及其化合物、硫及其化合物知识的学习与总结，已经有了一些分析、解决问题的基本能力。学生对于“价类”二维坐标图已不再陌生，对于氧化还原反应和离子反应的分析判断也已经非常熟悉。大多数学生初步具备了具体问题情境下改进、设计简单实验，预测物质基本性质的能力。学生有能力进行简单的性质框图的设计、实验室制取氨气反应原理的预估和装置的设计，学生已经能够适应实验中遇到问题并能够积极参与问题的讨论，充分实现课堂的主体性。授课中所有开放性问题可以由学生独立思考设计、讨论归纳。教师组织小组间展示、质疑，最终形成统一认识，从而完成创新意识的培养、综合运用所学知识解决实际问题的能力的提升。 "知识本体"为核心的课程改革已经向"素养为主"转变，化学学科核心素养必然贯穿学生化学知识的学习，氮气、氮氧化物、氨、铵盐、硝酸的性质学习为学生再次提供了研究问题、科学探究、全面提升学科素养的学习平台，这一节的学习延续本章第一节硫及其化合物的一些学习方法，继续丰富元素化合物的学习经验，从整体上、更本质地理解物质的性质及相互的转化，在这一节知识的学习中，学生的学科素养得到升华。
　　三、教学目标
　　1.通过学习氮气、氮氧化物、氨、铵盐、硝酸的性质，从本质上理解物质的基本性质，从整体上把握物质的相互转化，使学生掌握知识由零散到系统，并在知识的学习、问题的解决过程中提升素养。
　　2.通过对喷泉实验、氨气的实验室制法、硝酸与铜反应的实验的讨论与改进，更深入地理解实验的原理。
　　3.在实验改进过程中，设计开放式的问题讨论形式，培养学生大胆的创新意识、综合运用所学知识解决实际问题的能力。通过学习中讨论交流， 感受共同学习的快乐，感受从问题的本质出发思考问题的优点。
　　四、教学重点
　　1.氮气、氮氧化物、氨、铵盐、硝酸的性质及氮的化合物间的转化本质。
　　2.实验室制取氨气反应原理和装置的设计、喷泉实验中问题的讨论。
　　3.酸雨的概念。
　　五、教学难点
　　1.二氧化氮的化学性质。
　　2.硝酸的强氧化性。
　　六、教学过程
　　（一）环节一 从微观角度分析氮分子的结构，引出氮气的化学性质，介绍“氮的固定”
　　教师引导：结合空气的成分和分析氮分子的结构，引导学生研究氮气的性质。
　　学生活动：小组形式讨论。
　　[问题情境] 氮气保护技术通常应用于珍贵文物的保存和保护,国内外不乏先例。美国的《独立宣言》就密封在氮气环境中;中国博物馆和中南海毛主席故居纪念馆也是应用氮气保护法;北京房山云居寺“99石经回藏”也是氮气保护的成功典范。
　　从理论上分析，氮元素的最高价氧化物的水化物硝酸是强酸，氮元素的非金属性应该较强。但从结构上分析， N≡N键的键能大，破坏氮分子困难。事实上空气中的氮气很难参加化学反应。氮分子结构确实稳定， 想打开N≡N键使其变成可参与化学反应的氮原子很困难，氮气的化学性质不活泼。但条件具备时如高温、高压、放电等条件下，它也能和一些物质反应，如金属、氢气、氧气等。
　　设计意图：学生已具备一定的元素化合物学习经验，以及物质结构和元素周期律知识。所以在教学中充分利用这一点，从氮气的分子结构特点启发、揭示氮气的化学性质。
　　（二）环节二 大气污染物—氮氧化物有关知识
　　教师引导：俗话说“雷雨发庄稼”，请思考这其中的原理及涉及的可能反应。
　　学生活动1：
　　实验探究：展示一支充满NO的试管（胶塞封好试管口），然后用注射器向其中注入空气，观察气体颜色的变化。
　　实验探究：把一充满的试管（胶塞封好试管口）倒立于水槽中，在水面下拔出胶塞，观察现象。
　　科学探究：
　　学生活动2：小组形式讨论。自行设计实验：如何使尽可能多地被水吸收，画出你设计的实验装置图。
　　学生交流设计方案，并动手做实验，找出两组同学介绍他们的做法。
　　［思考与交流］实验设计对工业上生产的启示？(提示:1原料的充分利用方面，2减少污染物排放，保护环境方面)。
　　【问题情境】在热带雨林一个经常雷雨交加的山谷中, 植被非常茂密。你能解释该山谷植被茂密的原因吗
　　打雷时，空气中氮气和氧气在放电条件下生成一氧化氮，一氧化氮遇到氧气，生成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸，硝酸与土壤中矿物质作用形成可溶性硝酸盐，可溶性硝酸盐作为氮肥被植物吸收。
　　设计意图：学生通过参与问题讨论与实验探究，培养严谨的科学态度和辩证分析问题的能力。
　　（三）环节三 氨和铵盐性质研究
　　教师引导：紧扣“氨和铵盐”主题，创设情境，让学生从生活视角切入对氨的学习，了解化学史实，体会合成氨发展的艰辛历程。引导学生以氮肥的发展变迁和使用为主线，将氨和铵盐性质的学习融入到氮肥的发展和使用的历史脉络之中。
　　【问题情境】
　　氨到底具有怎样的性质既能给人类带来幸福，又能带来灾难？
　　学生活动：实验探究：喷泉实验研究、氨气与氯化氢反应、铵根离子的检验方法讨论、氨气的实验室制法实验设计。
　　设计意图：通过对氨的还原性、与酸反应等的探究，进一步学会科学探究的一般过程和方法；以问题引发学生的学习活动，将知识的学习融合到实际问题的解决过程中，从而实现情境、问题、活动的有效统一。 应用氨和铵盐的性质，解决了氮肥的使用问题。通过氨气的实验室制法实验设计更深入地理解实验的原理。
　　（四）环节四 硝酸性质研究
　　教师引导：从元素组成、元素化合价角度推测硝酸可能有的性质
　　学生活动：
　　实验对比研究：
　　1.铜与等浓度的稀硝酸、硝酸钠溶液反应
　　2.铜和稀硝酸、浓硝酸反应的异同点
　　得出结论；
　　(1) 在酸性条件下,+5价N具有强氧化性。
　　(2)浓度不同，硝酸的还原产物不同。
　　(3)浓硝酸氧化性强于稀硝酸。
　　设计意图：从硝酸溶液中存在的离子入手，采用对比实验的方法，通过层层递进的问题讨论，较好地将宏观现象与微观本质结合，使学生理解硝酸氧化性的本质
　　七、板书设计
　　氮及其化合物
　　实验 — 氮氧化物的相互转化 氨气的实验室制法
　　观察 — 现象
　　分析 — 分子结构、化合价
　　推理 — 反应原理
　　创新 — 仪器改进、循环使用
　　运用 — 合成氨工业、硝酸工业、