2019-2020学年高中化学人教版（2019）必修第二册教案：5．2 氮及其化合物

第五章 化工生产中的重要非金属元素
5.2 氮及其化合物
第1课时
教学设计
1、教学目标
1． 知识与技能
（1） 了解氮的固定及其类型；
（2） 掌握氮气、氨气、氮的氧化物的性质及其应用；
（3） 了解氮的氧化物对大气污染与防治方法。
2． 过程与方法
（1） 培养学生发现问题、分析问题、解决问题的综合能力。
（2） 在构建氮及其化合物等有关知识网络的过程中，学会提炼化学知识的方法。
3． 情感态度与价值观
（1）逐步培养勤于思考，勇于探究的科学品质，严谨求实的科学态度。
（2）培养学生能主动关心与环境保护，资源综合利用等有关的社会热点问题，形成与环境和谐共处，合理利用自然资源的观念。
教学重难点
1.教学重点
氨的性质及制备、氮的氧化物溶于水的计算
2.教学难点
氮的氧化物溶于水的计算
2、教学过程
教学环节 教学内容 设计意图
1.新课导入 【复习】初中我们学过空气中含量最多的是什么？【学生】氮气【师】没错，初中时我们接触过的氨气、氨气、硝酸都含有氮元素，我们本节课具体学习氮及其化合物，了解含氮物质的性质和应用。 设问激发求知欲
2.探索新知 【板书】一、氮气【师】我们先来看看氮原子结构，请同学来填空。【展示PPT】引导学生回答。【学生】氮元素是非金属元素，位于元素周期表的三周期ⅤA 族。氮原子最外层有5 个电子既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。因此，氮原子一般通过 共用电子对与其他原子相互结合构成物质。【师】回答的很好！氮气的物理性质相信大家一定不陌生。请同学来回答。【学生】学生回答【展示PPT】颜色状态气味密度溶解性无色气体无味比空气稍小难溶于水【师】由于氮分子内氮原子间以共价三键结合，断开需要较多的能量，所以通常情况下，氮气的化学性质很稳定。在高温、放电等条件下，氮分子获得足够的能量，使氮氮三键断裂。【展示PPT】N2 + 3Mg Mg3N2 N2 + O2 2NON2 + 3H2 2NH3【师】以前我们经常会听到这样一句话：“雷雨发庄稼”，为什么雷雨天庄稼会长得好呢？这就涉及到氮的固定的知识了，我们一起来学习！【展示PPT】自然界中的氮循环并讲解概念：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫作氮的固定。类型：氮的固定：人工固氮 （如工业合成氨：N2 + 3H2 2NH3）自然固氮（如“雷雨发庄稼”； N2 + O2 2NO→NO2 →HNO3 →硝酸盐，植物生长需要吸收氮元素。生物固氮（如豆科植物的根瘤菌能够将空气中的氮转化为氨）化学模拟生物固氮（利用化学方法模拟固氮酶的作用，在温和条件下将氮转化为氨）【板书】二、氮的氧化物【师】我们需要掌握NO 和 NO2性质。【展示PPT】 NONO2物理性质色、味、态无色、无味气体红棕色气体、刺激性气味毒性有毒水溶性不溶易溶且与水反应化学性质与O2反应2NO + O2 ＝2NO2——与H2O反应——3NO2 + H2O＝2HNO3 + NO与H2O、O2共同反应4NO + 3O2 + 2H2O＝4HNO3 4NO2 + O2 + 2H2O＝4HNO3 氧化性6NO + 4NH3 5N2 + 6H2O6NO2 + 8NH3 7N2 + 12H2ONO2 + SO2 ＝SO3 +NONO2能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 【师】学习了氮的氧化物的性质，下面要讲一下氮的氧化物溶于水的计算问题。无论是单一气体（NO2），还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体通入水中，实质都是二氧化氮和水反应生成一氧化氮，一氧化氮再与氧气反应。那么如果有气体剩余，只能是NO、 O2 ，不能是NO2。分为三种情况：①NO2和O2混合气体溶于水的计算，反应原理为：4NO2 + O2 + 2H2O＝4HNO3 ，根据化学计量数的关系，若V（NO2）:V（O2）< 4:1，则O2过量，剩余气体为O2；若V（NO2）:V（O2）= 4:1，则恰好完全反应，无剩余气体；若V（NO2）:V（O2）>4:1，二氧化氮过量，NO2会与水继续反应生成NO，剩余气体为NO。②NO和O2同时通入水中的计算，反应原理为：4NO + 3O2 + 2H2O＝4HNO3 ，根据化学计量数的关系，若V（NO）:V（O2）< 4:3，则O2过量，剩余气体为O2；若V（NO）:V（O2）= 4:3，则恰好完全反应，无剩余气体；若V（NO）:V（O2）>4:3，NO过量，剩余气体为NO。③NO、NO2、O2混合通入水中，可先将NO和O2转化为NO2，在分情况讨论。也可先将NO2和H2O转化为NO，在按4NO + 3O2 + 2H2O＝4HNO3 情况计算。【师】我们在学硫及其化合物时，讲到酸雨。哪位同学告诉老师形成酸雨的主要原因是什么？【学生】空气中的二氧化硫、氮的氧化物。【师】不错！氮的氧化物是空气污染物之一，由于机动车尾气排放，硝酸厂排放的废气造成。二氧化氮的危害有哪些？【学生】①危害身体健康②酸雨③光化学烟雾【师】回答的很好！如何防治呢？【学生】①调整能源结构，发展清洁能源②改进汽车尾气的处理技术，提高汽车尾气排放标准。③改进煤燃烧技术，研究煤脱硫技术，减少SO2和氮氧化物的排放。【板书】三、氨的性质【师】初中我们接触过氨气，同学们，氨气有哪些物理性质？颜色状态气味特性溶解性无色气体刺激性易液化极易溶于水，（1:700） 【师】大家还需要注意，氨对人的器官有刺激作用，若不慎接触过多，及时吸入新鲜空气和水蒸气，并用大量水清洗。【师】氨能与哪些物质进行反应?【展示PPT】与水反应:NH3 + H2ONH3?H2O NH4+ + OH- 与酸反应:NH3 + HCl ＝ NH4ClNH3 + H2SO4 ＝ (NH4)2SO4 与O2反应 NH3 + 5O2 4NO + 6H2O【师】氨与水反应生成氢氧根，溶液显碱性，所以可用湿润的红色石蕊试纸检验NH3。氨与氯化氢气体反应产生大量白烟。可用浓盐酸检验氨气。氨气与氧气反应生成一氧化氮是工业制硝酸的基础。『思考与讨论』为什么氨的催化氧化反应的产物是NO而不是NO2 ?因为加热时NO2不稳定，易分解为NO和O2,105℃时几乎完全分解，所以产物为NO。【师】我们知道氨极易溶于水，针对这一性质，我们有一个比较有意思的实验。同学们可以动手操作。【展示PPT】喷泉实验实验操作：在干燥的圆底烧瓶里充满NH3，用带有玻璃管和胶头滴管(预先吸入水)的橡胶塞塞紧瓶口。倒置烧瓶，使玻璃管插入盛有水的烧杯中(预先在水里滴入少量酚酞溶液)。打开弹簧夹，挤压胶头滴管，使水进入烧瓶。观察并描述现象， 分析出现这些现象的可能原因。【学生活动】学生进行实验并描述实验现象，归纳结论。现象：烧杯中的溶液由玻璃管进入烧杯，形成喷泉，瓶内液体呈红色。结论：氨极易溶于水，水溶液呈碱性。【师】除了氨还可以用哪些物质做喷泉实验？氯化氢气体与水或氢氧化钠溶液、氨气与水或盐酸、CO2（Cl2、H2S、或SO2）与氢氧化钠溶液、NO2和O2与水。【师】氨有哪些用途？【学生】①氨是氮肥工业、有机合成工业、制造硝酸、铵盐和纯碱的原料。②液氨可做制冷剂。【板书】四、氨的制备【师】如何制备氨？我们有三种方法：【展示PPT】方法一 铵盐与碱共热 实验原理：2NH4Cl + Ca(OH)2 CaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O收集：氨的密度比空气小，且氨易溶于水。可用向下排空气法。 检验：用湿润的红色石蕊试纸（变蓝）或蘸有浓硫酸的玻璃棒（有白烟）接近试管口。净化：装有碱石灰的干燥管，不能用浓硫酸和无氯化钙思考：棉花的作用是什么？防止试管内的NH3与试管外的空气对流，以便收集较为纯净的氨。方法二 浓氨水中加固态碱性物质 原理：向浓氨水中加入固态碱性物质（如：CaO 、碱石灰、NaOH等），消耗浓氨水中的水，同时反应放热，促进氨水分解。方法三 加热浓氨水原理： NH3?H2O NH3 ↑ + H2O 通过探讨交流培养学生的合作意识和表达能力，激发学生对新事物的探究，培养严谨的科学思维方法 培养学生总结归纳、辩证思维的能力
3.小结作业 完成同步练习


四．板书设计
5.2 硫及其化合物
第一课时
一、氮气
二、氮的氧化物
氮的氧化物溶于水的计算
①NO2和O2混合气体溶于水的计算：4NO2 + O2 + 2H2O＝4HNO3
V（NO2）:V（O2）< 4:1 剩余O2
V（NO2）:V（O2）= 4:1 恰好完全反应
V（NO2）:V（O2）> 4:1 剩余NO
②NO和O2同时通入水中的计算：4NO + 3O2 + 2H2O＝4HNO3
V（NO）:V（O2）< 4:3 剩余O2
V（NO）:V（O2）= 4:3 恰好完全反应
V（NO）:V（O2）> 4:3 剩余NO
③NO、NO2、O2混合通入水中
可先将NO和O2转化为NO2，在按上述分情况讨论。
也可先将NO2和H2O转化为NO，在按4NO + 3O2 + 2H2O＝4HNO3 情况计算。
三、氨的性质
四、氨的制备
第五章 化工生产中的重要非金属元素
5.2 氮及其化合物
第2课时
教学设计
3、教学目标
4． 知识与技能
（4） 了解铵盐的性质和用途，掌握铵盐的检验方法；
（5） 认识硝酸的性质，区分金属与浓硝酸、稀硝酸反应的产物；
（6） 利用化学方法解决金属与硝酸反应的计算题。
5． 过程与方法
（3） 培养学生发现问题、分析问题、解决问题的综合能力。
（4） 在构建氮及其化合物等有关知识网络的过程中，学会提炼化学知识的方法。
6． 情感态度与价值观
（1）逐步培养勤于思考，勇于探究的科学品质，严谨求实的科学态度。
（2）培养学生能主动关心与环境保护，资源综合利用等有关的社会热点问题，形成与环境和谐共处，合理利用自然资源的观念。
教学重难点
1.教学重点
铵盐的性质及检验方法、金属与稀、浓硝酸反应、金属与硝酸反应的计算题。
2.教学难点
金属与硝酸反应的计算题
4、教学过程
教学环节 教学内容 设计意图
1.新课导入 【复习】上节课我们学习了氨的制备方法，都有哪些？【学生】铵盐与碱共热、浓氨水中加碱性固体、加热浓氨水【师】没错，对铵盐我们了解多少呢？ 设问激发求知欲
2.探索新知 【板书】一、铵盐【师】氯化铵属于铵盐，所以由NH4+ 和酸根离子构成的化合物就是铵盐。铵盐都易溶于水、都为晶体。【实验】加热氯化铵。 【师】铵盐受热时的现象是升华吗？【学生】不是，如果是升华，器皿中应无物质剩余，而加热后仍有白色物质。【师】这位学生分析的很好！铵盐具有受热分解的性质。【学生活动】写出氯化铵、硫酸铵、碳酸氢铵分解反应的方程式。【师】所有的铵盐受热都会放出氨气吗？不是的，铵盐受热一般会放出氨，但硝酸铵受热到一定温度会爆炸，不生成氨气，生成氮气。【学生活动】写出硝酸铵分解反应的方程式。【师】铵盐可以与碱反应。【学生活动】写出氯化铵、硫酸铵与碱反应方程式。【师】铵盐与碱固体反应不能写离子反应方程式。在溶液中进行，可用。【思考】如何检验铵盐？操作：取待检物少许，向其中加入NaOH溶液，加热，若产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则一定含NH4+。还可用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟生成。则证明样品中含有NH4+【师】氮的化合物还有一种重要的化合物——硝酸。硝酸有哪些性质？【生】物理性质颜色气味状态挥发性水溶性密度无色刺激性液体易挥发与水任意比互溶比水大【师】发烟硝酸：质量分数在98%以上的硝酸。发烟硝酸的“发烟”原因是挥发出的硝酸和空气中的水蒸气形成硝酸小液滴，所以发出的 “烟”实际是“雾” 。【师】硝酸具有酸的通性，稀硝酸能使紫色石蕊试液变红，我们学过硫酸，浓硝酸与浓硫酸一样都具有强氧化性，使紫色石蕊溶液先变红后褪色。也可以与碱、碱性氧化物，某些盐反应。【师】在实验室中，硝酸会保存在棕色试剂瓶中，这是为什么？【生】硝酸见光分解。【师】没错，硝酸的独特的性质——不稳定性，易分解生成二氧化氮，而我们知道二氧化氮是红棕色的气体，所以长期放置的浓硝酸会变黄。【学生活动】写出浓硝酸见光分解的反应。【师】硝酸具有强氧化性，浓硝酸可与大多数金属反应生成二氧化氮气体。稀硝酸与大部分金属反应生成一氧化氮气体，而不是氢气。【学生活动】写出浓、稀硝酸分别与铁、铜反应原理。【强调】1、浓硫酸可使Fe、Al钝化，钝化并非不反应。而是氧化金属的表面形成一层致密的氧化膜，阻止进一步反应。2、过量的铁与稀硝酸反应，先生成Fe(NO3)3，在与Fe反应生成Fe(NO3)2 。【师】硝酸也可与非金属、还原性物质反应。【学生】写出浓硝酸与碳、亚铁离子反应。C + 4HNO3(浓) ＝ CO2 ↑ + 4NO2 ↑ + 2H2O2Fe2+ + 4H+ +NO3- ＝ 3Fe3+ + NO ↑ + 2H2O【师】浓硝酸的用途有哪些？重要的化工原料和化学试剂，在工业上用于制作化肥，农药、炸药和染料等。【总结】HNO3与金属反应的规律：①金属与硝酸反应不生成H2，浓硝酸一般被还原为NO2，稀硝酸一般被还原为NO，极稀的硝酸与Mg、Al、Fe、Zn等反应时，可被还原为NH4NO3，即硝酸越稀，还原产物价态越低。②足量的金属与一定量浓硝酸反应时，随硝酸的浓度降低，产物也会随之改变。【师】金属与硝酸反应会涉及到计算问题：在解决计算问题，我们常用的会有三种方法。原子守恒法：n（反应消耗的硝酸的氮原子）= n（溶液中显酸性的HNO3） + n（NOX）电子守恒法：n （HNO3中氮原子得失电子） = n（金属得失电子）电荷守恒法：HNO3过量时反应后溶液中有（不考虑OH-）：c（NO3-）=c（H+）+ n× c（Mn+）（ Mn+ 代表金属离子） 通过探讨交流培养学生的合作意识和表达能力，激发学生对新事物的探究，培养严谨的科学思维方法 培养学生总结归纳、辩证思维的能力
3.小结作业 完成同步练习


四．板书设计
5.2 硫及其化合物
第一课时
一、氮气
二、氮的氧化物
氮的氧化物溶于水的计算
①NO2和O2混合气体溶于水的计算：4NO2 + O2 + 2H2O＝4HNO3
V（NO2）:V（O2）< 4:1 剩余O2
V（NO2）:V（O2）= 4:1 恰好完全反应
V（NO2）:V（O2）> 4:1 剩余NO
②NO和O2同时通入水中的计算：4NO + 3O2 + 2H2O＝4HNO3
V（NO）:V（O2）< 4:3 剩余O2
V（NO）:V（O2）= 4:3 恰好完全反应
V（NO）:V（O2）> 4:3 剩余NO
③NO、NO2、O2混合通入水中
可先将NO和O2转化为NO2，在按上述分情况讨论。
也可先将NO2和H2O转化为NO，在按4NO + 3O2 + 2H2O＝4HNO3 情况计算。
三、氨的性质
四、氨的制备