5.2.1一氧化氮与二氧化氮 教学设计 （无答案）2022-2023学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

一氧化氮与二氧化氮教学设计
一、教材分析
本节是人教版第五章第二节氮及其化合物的第2课时，根据物质类别研究氮的化合物，一氧化氮、二氧化氮的性质及相互转化，并以工业制硝酸的生产原理为载体，应用氧化还原反应原理，设计含氮化合物的转化，以此构建合成化学物质的思维模型，提升“变化观念”等学科核心素养，最后探究氮氧化物对环境的危害和NO的生理作用，了解化学对社会发展的价值和对环境的影响，有意识地渗透资源合理利用和环境保护的意识。
《普通高中化学课程标准(2017版2020年修订)》对本节的要求：结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解氮及其重要化合物的主要性质，认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。结合实例认识金属、非金属及其化合物的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。其情景素材建议为：“雷雨发庄稼”；氮的循环与氮的固定；工业合成氨、工业制硫酸（或硝酸）；氮肥的生产与合理使用；氯气、氨气等泄漏的处理；酸雨的成因与防治；汽车尾气的处理。
教学目标与核心素养
【教学目标】
1.通过实验探究，了解NO与O2反应、NO2与水反应等性质，感受化学变化的奇妙。
2.了解氮氧化物对环境的危害，增强环保意识，培养社会责任感。
3.了解NO的生理作用，培养学生辩证看待物质的思维。
【核心素养】
宏观辨识与微观探析：能从物质类别和元素价态的视角研究氮元素及其化合物的性质，形成“结构决定性质”的观念。能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。
变化观念：能认识物质是运动和变化的，知道化学变化需要一定的条件，并遵循一定规律；能多角度、动态地分析化学变化，运用化学反应原理解决简单的实际问题。
证据推理与模型认知：具有证据意识，能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理加以证实或证伪；建立观点、结论和证据之间的逻辑关系。知道可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，建立认知模型，并能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。
科学态度与社会责任：具有安全意识和严谨求实的科学态度，深刻认识化学对创造更多物质财富和精神财富、满足人民日益增长的美好生活需要的巨大贡献；具有节约资源、保护环境的可持续发展意识，从自身做起，形成简约适度、绿色低碳的生活方式；能对与化学有关的社会热点问题作出正确的价值判断，能参与有关化学问题的社会实践活动。
教学重点 一氧化氮、二氧化氮的化学性质
教学难点 含氮化合物的转化
课前准备 多媒体、注射器、NO
教学过程
【新课引入】
多媒体播放党的二十大关于粮食增产的新闻报道。评：关注祖国的各个方面，点出思政元素
【过渡】粮食的增产离不开化肥的使用，作为重要的一种化肥，氮肥是如何生产的呢？
NH4+NO3-
【师】由N2怎样转化为NH4+ NO3- ？
【过渡】让我们先来看一下自然界中肥料。大气中的氮在雷电作用下最终变为硝酸盐被植物吸收，我们知道，在雷电作用下，N2和O2生成NO，NO最终如何变为硝酸盐的呢？它具有怎样的性质呢？本节课让我们一起来探究氮氧化物的性质。
我们先来一起完成一个魔术小实验，同学们注意观察现象，并基于宏观现象做出合理的假设，并通过分析推理加以证实。
【演示实验】
操作1：用注射器向NO集气瓶中注入空气评：能否换成带橡胶塞的大试管、两支；此处加做一个NO水溶性
操作2：用注射器继续向NO集气瓶中注入蒸馏水，振荡
【分析推理】学生描述实验现象，完成分析推理，并完成化学方程式。
【师】小结，多媒体投影。
评：点出思政要素，尊重事实，科学是严谨的
一氧化氮和二氧化氮
1、物理性质（反思：气味说明，可仅操作闻的方法）
物质 颜色 状态 气味 毒性 水溶性
NO 无色 气体 无味 有毒 溶于水
NO2 红棕色 气体 刺激性气味 有毒 溶于水
2、化学性质 2NO + O2= 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
反思：如何知道生成物是HNO3+ NO，这里可深入探讨结论：在一定条件下，NO与NO2可以相互转化。
【过渡】以N2为主要原料（其他试剂任选）设计氮肥NaNO3的合成路线
【生】小组讨论，得出结论。
【师】投影总结思维建模：物质类别的变化 非金属单质→氧化物→酸→盐合成化学物质设计方法：确定需要合成的物质的类别，依据物质变化规律设计合成路线，无化合价变化的，根据复分解反应寻找转化原理；有化合价变化的，根据氧化还原反应寻找转化原理。
【过渡】化肥给农作物带来丰收的同时，化肥生产过程中产生了有毒气体NO与NO2。
【多媒体投影】
资料：氮氧化物对环境的污染
(1)光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。
(2)酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。
(3)破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。
(4)NO与血红蛋白结合使人中毒。
【师】如何防止和减少NO、NO2带来的危害呢？有哪些措施？
请同学们分析价类二维图，设计可能的转化方案。
【生】小组讨论，选取代表，汇报成果。
【师】对结果进行评价，小结反思：最好学生互评，学生总结后老师完善和补充
【多媒体投影】防止和减少NO、NO2带来的危害的措施。
1、工业及工厂废气用碱液吸收 2NO2＋2NaOH ==== NaNO2＋NaNO3＋H2O NO2＋NO＋2NaOH ==== 2NaNO2＋H2O
2、在汽车尾气中安装三相催化剂可消除CO和NO的污染 2CO+2NO2 ==== 2CO2+N2
评：点出思政元素 努力学习，为国分忧
【多媒体投影】NO在治疗疾病中的突出应用。硝化甘油，患有动脉硬化的病人，因血块堵住了动脉的血管，血肌供氧量的减少，引起胸部的疼痛，有时甚至导致心肌梗塞。服用硝化甘油，就是提供了NO，扩大了心肌血管，增大了血流量。伊格纳罗博士和他的两位工作伙伴(芬奇戈特博士、穆拉博士）成功发现氧化氮（国内称一氧化氮）是一种可以传递信息的气体，它可以通过细胞薄膜(membrane)，去调节另一细胞的功能；他们的发现，开创生物系统(biological systems)信息传递的新理论。正是这一重大发现和对氧化氮的研究使伊格纳罗博士获得1998年诺贝尔生物医学奖。
评：点出思政要素 对立统一，事物的两面性
【生】小结这节课的收获。（反思：从知识、能力、思政态度）
【师】评价，小结。
【课堂练习】
1、二十四节气是中国历法的独特创造，四月农谚“雷雨肥田”“雨生百谷”描述的都是节气谷雨。下列元素在自然界中的转化与“雷雨肥田”有关的是（ ）
A.K B.N C.P D.C
2、据研究，NO广泛分布于生物体内各组织中，可将积存在血管壁上的脂肪、胆固醇带走，被称为“血管清道夫”。下列关于NO的叙述正确的是(　　)
A．一氧化氮是一种红棕色气体
B．常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合
C．一氧化氮可由氮气和氧气在放电条件下直接化合得到
D．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集
3、NO中混有少量的NO2，正确的除去方法为( )
A.通过盛有浓H2SO4的洗气瓶
B.通过盛有无水CaCl2的干燥管
C.先通过盛有浓H2SO4的洗气瓶，然后再通过盛有水的洗气瓶
D.先通过盛有水的洗气瓶，然后再通过盛有浓H2SO4的洗气瓶
【课后讨论】
根据价类二维图，讨论还有哪些氮氧化物尾气处理方法，讨论处理方法的可行性，并在网上查阅相关资料。
【多媒体投影】
视频：党的二十大报告解读—推动绿色发展，促进人与自然和谐共生
【板书设计】略
【教学反思】
一、联系实际，凸显化学立德树人的功能价值。本节课，从人们关心的粮食安全问题入手，将化学与环境、合成氨的发展历史、我国在仿生固氮领域的成就融入课堂，让学生在学习过程中真切感受到化学的巨大作用。本节课结尾回归党的二十大报告提出的“推动绿色发展，促进人与自然和谐共生”的主题，落实科学精神与社会责任的核心素养，实现立德树人的目标。
二、问题驱动，关注学生。思维进阶教学设计，从身边熟悉的自然界中氮循环的认识切入，逐步呈现氮循环中涉及的主要物质，通过“物质间相互转化如何实现”的问题，引发学生的思考，进而构建“价-类”二维图，从化合价变化的视角分析物质之间的转化，实现对物质的认识的深化，实现了学生认识的进阶。
三、巧设情境，实现核心素养的提升。本教学设计，设置了自然界中氮循环和高氮化肥硝酸铵的合成设计的情境。将“变化观念”和“模型认知”的核心素养融入其中。通过合成路线的设计，帮助学生初步建立“逆合成”的思想。通过对合成中“物质间有化合价变化的转化和无化合价的转化”分别从“物质类别和氧化还原的视角”寻求转化方式，建立物质间转化的思维模型。有效落实了核心素养提升的目标。
点评：本节课从人们关心的粮食安全问题入手，视频播放二十大有关粮食增产的报道，提出粮食的增产离不开化肥的合理使用，让学生在学习过程中真切感受到化学对推动人类社会发展的巨大作用。在教学过程中，先从身边熟悉的自然界中氮循环的认识切入，逐步呈现氮循环中涉及的主要物质，通过实验探究一氧化氮和二氧化氮的性质，在初步认识一氧化氮和二氧化氮性质的基础上，设置了硝态氮肥硝酸钠的合成设计的情境，引发学生的思考。通过合成路线的设计，帮助学生初步建立“逆合成”的思想，引导学生分别从“物质类别”和“氧化还原”的视角寻求转化方式，建立物质间转化的思维模型，实现对物质的转化的认识的深化，进而构建“价-类”二维图，实现了学生认识的进阶，将“变化观念”和“模型认知”的核心素养融入其中，有效落实了核心素养提升的目标。随后，联系实际，以资料的形式介绍了氮氧化物带来的环境问题，让同学们依照“价-类”二维图探究、小组讨论如何防止和减少氮氧化物带来的环境问题，同学们提出了可能的转化途径及转化思路。紧接着，介绍了NO的生理学功能，将化学与环境、社会责任、事物具有两面性，辩证看待事物等思政元素融入课堂，突出化学课程中的思政元素，凸显化学立德树人的功能价值。最后，本节课结尾回归党的二十大报告提出的“推动绿色发展，促进人与自然和谐共生”的主题，引导学生努力学习，积极探索，以执着的信念、优良的品德、丰富的知识、过硬的本领，担负起历史重任，创造美好的未来，落实科学态度与社会责任的核心素养，实现立德树人的目标