优化方案2017高中化学 第3章 自然界中的元素 第2节 氮的循环(第3课时)硝酸 人类活动对氮

教学设计“氮的循环”是高中化学必修课程中“主题2 常见的无机物及应用”的内容，是高中一年级全体学生都应学习的化学知识。

该内容教学可安排3 课时。

本节课为第3 课时，教学重点是：硝酸的强氧化性。

一、教学与评价目标1.教学目标（1）通过探究HNO3 的主要化学性质的实验，初步形成基于物质类别、元素价态对物质的性质进行预测和检验的认识模型。

（2）通过含氮物质及其转化关系的认识过程，建立物质性质与物质用途的关联。

（3）通过含氮物质及其转化认识到元素在物质中可以具有不同价态，可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质的相互转化，深化氧化还原反应的认识模型。

（4）通过设计探究方案，运用化学实验等方法进行实验探究，培养学生的合作意识，和安全意识以及严谨求实的科学态度，强化可持续发展意识和“绿色化学”观念。

2.评价目标（1）通过对HNO3 的主要化学性质预测、分析和证明，诊断并发展学生实验探究物质性质的水平（基于经验水平、基于概念原理水平）和认识物质的水平（孤立水平、系统水平）。

（2）通过对HNO3 化学性质的探究实验设计方案的交流和点评，诊断并发展学生物质性质的实验探究设计的水平（孤立水平、系统水平）。

（3）通过对含氮物质转化关系的讨论和点评，诊断并发展学生对物质及其转化思路的认识水平（孤立水平、系统水平）。

（4）通过对人类活动对氮循环和环境的影响的讨论和点评，诊断并发展学生对化学价值的认识水平（学科价值视角、社会价值视角、学科和社会价值视角）。

二、教学与评价思路《氮的循环第 3 课时》教学与评价思路示意图三、教学流程主题一、硝酸II 研讨改进和实施 科学探究与创新意识 证据推理与模型认知 汇报、改进和实施实验方案 发展实验探究物质性质水平I复习和预习模型认知诊断实验探究物质性质和认识物质的水平IV问题解决和展示证据推理与 模型认知 科学态度与社会责任 真实问题解决方案设计和交流， 在线展示改进后方案并相互评价发展问题解决能力和化学价值认识水平III 概括反思和提炼 证据推理与模型认知 宏观辨识与微观探析 讨论、汇报对含 氮物质转化关系的梳理情况发展对物质及其转化的认识思路水平1.从物质分类和化合价的角度总结硝酸的化学性质2.从离子反应的角度分析硝酸的化学性质主题二人类活动对氮循环和环境的影响带着下面的问题，阅读教材P81-82 有关内容：（1）综合评价人类固氮活动的利与弊。

第3章自然界中的元素第2节氮的循环【设计理念】本课教学设计在基于高中化学新课程理念及学生化学学科观念培养的基础上，突出信息技术与高中化学课堂教学设趣激情的整合、信息技术与创设问题情境促进学生自主学习的整合、信息技术与创设实验情境促进学生主动探究实验的整合、信息技术与化学概念教学的整合，通过合理、灵活地运用信息技术和实验探究，激发学生学习热情，促进学生的自主学习、主动探究、主动发展，培养学生的化学学科观念，让高中化学课堂教学简约高效。

【教材分析】本节知识通过对喷泉这一自然现象的分析，激发学习兴趣，培养学生的思考能力和观察分析能力。

结合学生关于氮循环的已有经验，在氮循环的基础上展开其中的主要反应过程，探讨发生的化学反应，以及这些化学反应有那些重要的应用。

通过对氨态氮肥的学习，引导学生关注农业问题，关注农业生产。

教材在知识安排上尽量是知识与生活生产相结合，理论与实际相结合，这有利于激发学生学习化学的兴趣，培养和发展学生的各项能力。

体现了“从生活中走进化学，再用化学去指导生活”的理念。

【学情分析】学生通过熟悉的自然现象的分析，容易激发学习兴趣，而对自然现象引出的化学问题，通过前面学习已经掌握了氮的循环和氮的氧化物，很容易想到应该学习氮的氢化物，通过对氨气性质的学习掌握喷泉实验的原理。

对实验现象的观察与解释，认识铵盐的性质。

从熟悉的化肥入手，引导关注农业生产中的化肥问题。

让化学知识为工农业生产服务。

【教学目标】知识与技能目标1、通过观察实验，认识氨的溶解性，氨与水的反应以及氨与酸的反应；2、通过分析氮元素化合价认识氨的还原性；3、通过亲自动手实验，得出铵盐的化学性质，以及氨的实验室制法；4、通过铵盐的受热分解，铵盐与碱的反应，认识铵态氮肥的施用问题，了解它们在农业生产中的重要应用。

过程与方法1、培养通过观察实验现象，总结分析物质性质的能力；2、通过活动探究，提高实验能力和学习化学的兴趣。

情感态度和价值观通过探究实验，培养学习元素化合物知识的学习方法。

2019-2020年鲁科版高中化学必修1第3章自然界中的元素 第2节氮的循环第3课时教学设计2【教学目标】1. 了解硝酸的物理性质(颜色、状态、气味、密度、沸点、挥发性)；2. 掌握硝酸的热不稳定性，写出其分解反应的方程式；3. 类比浓的硫酸的强氧化性，掌握浓、稀硝酸的氧化性，能够正确书写反应方程式。

4.了解硝酸保存的注意事项；了解硝酸的用途和工业制取硝酸的反应原理。

【教学过程】一、硝酸1．酸性：硝酸是一元强酸，具有挥发性，具有酸的通性。

2．强氧化性(1)与金属反应：①除Au 、Pt 以外的绝大多数金属都能与硝酸反应。

②常温下，冷的浓硝酸能使Fe 、Al 钝化。

③与铜反应(写出化学方程式)：浓硝酸：Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O 。

稀硝酸：3Cu ＋8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2＋2NO↑＋4H 2O 。

(2)与非金属反应：加热时浓硝酸与木炭发生反应：C ＋4HNO 3(浓)=====△CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O 。

(3)王水： ①组成：浓硝酸与浓盐酸，体积比为1∶3。

②性质：能使一些不溶于硝酸的金属如Au 、Pt 等溶解。

3．不稳定性(1)化学方程式：4HNO 3=======光照或△4NO 2↑＋O 2↑＋2H 2O 。

(2)实验室中浓硝酸显黄色的原因：浓硝酸分解生成的NO 2又溶于硝酸所致。

4．用途：硝酸用途广泛，是制炸药、染料、塑料的原料，也是化学实验室的必备试剂。

二、硝酸的强氧化性实验将铜片置于两支具支试管的底部(见下图)。

通过分液漏斗分别加入2 mL 浓、稀硝酸。

A B问题思考：(1)两支具支试管中观察到的实验现象是否完全相同？反应中浓硝酸、稀硝酸起什么作用？【提示】不相同。

加入浓硝酸的具支试管中出现的现象是铜片表面产生气泡，铜片溶解，溶液变蓝，具支试管上部空间无色变红棕色。

加入稀硝酸的具支试管出现的现象是铜片表面产生气泡，铜片溶解，溶液变蓝，具支试管上部空间气体由无色变红棕色，后又变成无色。

高中化学教案氮的循环目标：1. 了解氮在生态系统中的循环过程2. 掌握氮的固定、生物转化、硝化和脱氮过程3. 理解氮对生态系统的重要性先导知识：1. 氮在大气中的含量2. 氮的化合物及其在生物体内的作用3. 氮的供给方式（DNA、蛋白质等）教学步骤：第一步：引入介绍氮在生态系统中的重要性以及氮元素的循环过程第二步：氮的固定1. 讲解氮的固定方式包括生物固定和非生物固定2. 生物固定是通过哪些微生物实现的3. 非生物固定是指哪些方式第三步：氮的生物转化1. 概述氮的生物转化包括氮的互变和氮的腐解等2. 生物转化的过程及其在生态系统中的作用第四步：氮的硝化1. 详细讲解氮的硝化过程2. 解释硝化细菌在氮循环中的重要性第五步：氮的脱氮1. 分析氮的脱氮过程及其影响2. 探讨氮的脱氮过程对生态系统的意义第六步：总结与拓展回顾氮的循环过程，并讨论氮对生态系统的影响和重要性课堂活动：1. 小组讨论：请学生分组讨论氮循环对生态系统的影响2. 实验演示：进行氮元素的固定实验，让学生亲身体验固定过程3. 视频观看：播放相关视频，加深学生对氮循环的理解课后作业：1. 阅读相关资料，进一步了解氮的循环过程2. 撰写一篇短文，总结氮在生态系统中的作用和意义评价方式：1. 课堂表现评价：包括参与讨论、实验表现等2. 作业评价：对学生的写作能力和对氮循环的理解程度进行评价拓展延伸：1. 化学实验：设计氮的生物固定实验，深入了解其固定机制2. 研究文献：阅读相关科学文献，了解氮循环在实际生态系统中的应用教学反思：教师在讲授氮的循环过程时，要结合实际案例和生活中的例子，让学生更加深入地理解氮对生态系统的重要性。

同时，通过教学活动和实验，激发学生对化学知识的兴趣，提高他们的学习积极性。

第3课时硝酸人类活动对氮循环和环境的影响—————————————————————————————————————[课标要求]1．掌握硝酸的物理性质和化学性质。

2．了解人类活动对氮循环的影响，知道酸雨、光化学烟雾和富营养化等环境问题。

3．了解如何减少氮氧化物的排放，树立环境保护意识。

,1．硝酸的四性：强酸性、强氧化性、不稳定性、易挥发性。

2．硝酸性质两标志：(1)硝酸起酸性作用的标志——生成硝酸盐；(2)硝酸氧化性标志——氮元素化合价降低、“钝化”现象。

3．硝酸还原产物两规律：(1)稀硝酸还原产物为NO；(2)浓硝酸还原产物为NO2。

4．氮循环中四大环境问题：酸雨、光化学烟雾、水体富营养化、温室效应。

硝酸人类活动对氮循环和环境的影响1．硝酸的物理性质2．硝酸的化学性质(1)酸的通性①硝酸是强酸，其电离方程式为HNO3===H＋＋NO－3。

②具有酸的通性：能使酸碱指示剂发生颜色变化，能与金属、碱性氧化物、碱、盐发生反应。

(2)不稳定性见光或受热分解的化学方程式为4HNO 3(浓)=====光照或加热4NO 2↑＋O 2↑＋2H 2O 。

[特别提醒] 纯硝酸为无色液体，由于HNO 3分解产生的NO 2又溶于其中，浓硝酸一般呈黄色；向浓硝酸中通入O 2，可以消除其黄色。

(3)强氧化性[特别提醒](1)HNO 3的还原产物：稀HNO 3→NO，浓HNO 3→NO 2。

(2)HNO 3→硝酸盐，表现HNO 3的酸性；HNO 3中N 元素：化合价降低，表现其氧化性，像HNO 3在与金属反应时，酸根部分得电子被还原生成低价非金属化合物而不生成H 2，这种酸称为氧化性酸，常见氧化性酸：浓、稀HNO 3、浓H 2SO 4。

(3)硝酸具有强氧化性，除Pt 、Au 之外，硝酸几乎能与所有金属反应，硝酸与金属反应不产生H 2。

(4)常温下，Fe 、Al 遇浓硝酸钝化是氧化还原反应，并非不反应。

3．硝酸的保存方法为了防止硝酸见光分解，一般将它保存在棕色试剂瓶里，放置在阴凉处，但是试剂瓶不能使用橡胶塞。

自然界中氮的循环、氮气、氮的氧化物[核心素养发展目标] 1.知道自然界中氮循环的基本过程，认识氮循环过程中的重要物质。

2.熟知一氧化氮和二氧化氮的性质，了解自然界中形成硝酸的过程。

一、自然界中氮的循环、氮气 1.自然界中氮的循环 (1)氮的存在形态氮元素⎩⎪⎨⎪⎧以单质的形式存在于空气中以化合物的形式存在于动植物体、土壤和水体中(2)氮在自然界中的循环 ①自然循环②人类活动的影响氮气―――→化学方法NH 3―→氮肥、硝酸等含氮化合物。

燃烧产生的氮氧化物通过大气进入陆地和海洋，参与氮的循环。

2.氮气 (1)物理性质(2)化学性质①写出下列反应的化学方程式：②可逆反应：在相同条件下，能同时向正、反两个方向进行的反应。

在可逆反应的化学方程式中用“”代替“===”。

(3)氮的固定①概念：使空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。

②分类氮的固定⎩⎨⎧自然固氮⎩⎪⎨⎪⎧ 高能固氮生物固氮人工固氮⎩⎪⎨⎪⎧合成氨固氮仿生固氮(1)对氮气性质的理解①通常情况下氮气的化学性质很不活泼，很难和其他物质发生化学反应。

②氮元素有多种变价，N 2中氮元素为0价，处于中间价态，故N 2既有氧化性，又有还原性。

N 2与O 2反应表现还原性，N 2与H 2、Mg 等活泼金属反应表现氧化性。

N 2与Mg 反应：N 2＋3Mg=====点燃Mg 3N 2。

(2)可逆反应的理解①相同条件下正、逆反应同时进行。

②可逆反应体系中，与化学反应有关的各种物质共存。

例1 下列关于N 2性质的叙述中错误的是( ) A.任何物质在氮气中都不能燃烧 B.氮气既具有氧化性，又具有还原性C.将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定D.氮气与氧气在一定条件下反应生成一氧化氮 答案 A解析 活泼金属钠、镁、铝可以在N 2中燃烧。

思维启迪氮气与氧气在放电条件下不能生成二氧化氮，氮气与金属、氢气反应时表现氧化性，氮气与氧气反应时表现还原性。

例2 下列反应起到了固氮作用的是( ) A.工业上N 2与H 2在一定条件下合成NH 3 B.NO 与O 2反应生成NO 2 C.NH 3被O 2氧化成NO 和H 2O D.由NH 3制备化肥NH 4HCO 3 答案 A解析 由定义知，氮的固定是将空气中游离态的氮转化成含氮化合物。

第3章第3节硫的转化【本讲教育信息】一. 教学内容：第3章第2节氮的循环二. 教学目的1. 能简要说明氮循环的基本过程，知道固氮的本质以及生物固氮和人工固氮这两种固氮形式。

2. 了解氮循环过程中的重要物质以及人类活动对氮循环和环境的影响（知道酸雨、光化学烟雾和富营养化等环境问题）3. 能列举含氮元素的单质及其化合物了解氮气、氨气、铵盐及硝酸的主要物理性质和化学性质，的检验方法和氨气的实验室制法，能书写相关反应的化学方程式。

知道NH4三. 教学重点、难点氮气、氨、铵盐和硝酸的性质四. 知识分析空气中的主要物质？植物生长需要的主要元素？（一）氮在自然界中的循环和存在形式1. 氮元素在自然界中的存在形式自然界中氮元素存在的形式一种是游离态，如N2，一种是化合态，如铵盐、硝酸盐、氨、蛋白质等。

2. 氮在自然界中的循环（1）氮在自然界中的循环的基本过程自然界里，空气的氮气转化为植物可以直接吸收含氮化合物的两种主要形式，豆科植物的根瘤菌把N2转化为硝酸盐；闪电使少量N2与O2化合生成NO，随之变为硝酸随降水进入土壤和水体。

植物的根从土壤中吸收铵盐、硝酸盐，经过复杂的生物转化，形成了各种氨基酸，氨基酸最后变成蛋白质。

动物以植物为食而获得植物蛋白，并将其转化为动物蛋白，动物遗体中的蛋白质被微生物分子分解成铵离子、硝酸根和氨，又回到了土壤和水体中，被植物再次吸收利用。

（2）氮循环的重要意义由于存在着氮元素的循环，其他生命元素的循环，以及水的循环，地球的生命才生生不息，生机勃勃。

（二）氮循环的重要物质及其变化1. 氮气（1）物理性质无色无味的难溶于水的气体；密度比空气小，在空气中约占总体积的78%，占其它质量的75%。

（2）分子结构两个氮原子之间的强烈作用，要破坏这种牢固的结合，需要很高的能量。

常温下，N2的化学性质很不活泼，但在高温、放电、点燃等条件下能与O2、Mg、H2等反应。

（3）化学性质①与O2反应：N2+O2＝2NO ②与H2反应：N2+3H2＝2NH3③与Mg的反应：N2+3Mg＝Mg3N2温馨提示：●由于N2的化学性质不活泼，所以N2与其它物质的反应，需特别注意标明条件。

自然界中氮的循环、氮气、氮的氧化物[基础巩固]1．在高温条件下，下列反应难以发生的是( )A ．N 2＋3H 22NH 3B ．N 2＋3Ca===Ca 3N 2C ．N 2＋O 2===2NOD ．N 2――→固氮菌（豆科植物）蛋白质 解析：选D 。

合成氨反应在高温、高压、催化剂的条件下进行；N 2和Ca 在加热条件下即可进行；N 2和O 2在放电或高温条件下能发生反应；豆科植物中N 2的固定是在固氮菌的作用下进行的，高温时，固氮菌会死亡，使反应不能发生。

2．下列反应过程需要加入氧化剂才能实现的是( )A ．N 2―→NH 3B ．N 2―→NOC ．NO 2―→HNO 3D ．NH 3―→NH ＋4 解析：选B 。

加入氧化剂才能实现的反应为氧化反应，即元素化合价升高的反应，注意C 项不加氧化剂就能实现：3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 。

3．实验室制备气体后，在收集气体时，往往根据气体的性质选择不同的收集方法，当小明在实验室制备下列气体时，只能使用排水法收集的是( )A ．HClB ．CO 2C ．NOD ．NO 2解析：选C 。

HCl 极易溶于水，不能用排水法收集，A 错误；CO 2能溶于水，用向上排空气法收集，B 错误；NO 由于能与空气中的O 2反应，故只能用排水法收集，C 正确；NO 2可与水反应，只能用排空气法收集，D 错误。

4．在NO 2被水吸收的反应中，发生还原反应和发生氧化反应的物质，其质量比为( )A ．1∶1B ．1∶3C ．1∶2D ．4∶1解析：选C 。

由反应3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 知，NO 2既发生还原反应，又发生氧化反应，其物质的量之比是 1∶2，所以质量之比也是1∶2。

5．(2016·潍坊高一检测)将一充满NO 的试管倒扣于水槽中，然后向试管中通入一定量的O 2，最后试管中恰好充满水，则通入的O 2与原NO 气体的体积比为( )A ．4∶3B ．3∶4C ．4∶1D ．1∶4解析：选B。

课时1 自然界中氮的循环目标与素养：1.了解氮及其氧化物的主要性质。

(宏观辨识)2.认识氮及其化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。

(社会责任)一、自然界中氮的循环1．氮元素在自然界中的存在形式：游离态和化合态。

2．自然界中氮的循环 3．人类活动的影响(1)氮气――――→化学方法氨气→氮肥、硝酸等含氮化合物。

(2)燃烧反应产生的氮氧化物参与氮的循环。

二、氮气的性质和氮气的固定 1．物理性质颜色 状态 气味 密度水溶性 无色气态无味ρN 2＜ρ空气难溶2.化学性质 (1)N 2与O 2反应打雷时或汽车引擎中发生的反应为N 2＋O 2=====放电2NO 。

(2)N 2与H 2的反应①可逆反应：在相同条件下能同时向正反两个方向进行的反应为可逆反应。

可逆反应的化学方程式用“”代替“===”。

②合成氨的化学反应方程式为。

微点拨：(1)氮分子中两个氮原子之间存在很强的作用力，故N 2性质很稳定。

(2)可逆反应必须满足“两同”：①相同条件；②正反方向同时进行。

3．氮的固定(1)定义：使空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。

(2)分类氮的固定⎩⎪⎨⎪⎧自然固氮⎩⎪⎨⎪⎧高能固氮生物固氮人工固氮⎩⎪⎨⎪⎧合成氨仿生固氮三、氮的氧化物 1．氮的氧化物2(1)物理性质①NO →NO 2：2NO ＋O 2===2NO 2。

②NO 2→NO ：3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 。

微点拨：NO 和NO 2的收集方法 (1)NO 的收集：排水法。

(2)NO 2的收集：向上排空气法。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)化合态的氮元素只显一种价态。

( )(2)N 2在通常状况下与O 2反应生成NO 2。

( ) (3)合成氨反应属于自然固氮中的高能固氮。

( )(4)2H 2O=====通电2H 2↑＋O 2↑和2H 2＋O 2=====点燃2H 2O 属于可逆反应。

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第3课时 硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响树立环境保护意识一、硝酸1．物理性质：纯净的硝酸是____色、易______、有________气味的液体。

2．化学性质预习交流1．实验室应如何保存硝酸？2．久置的浓硝酸为什么常呈黄色？3．在铜与硝酸的反应中，硝酸表现了哪些性质?二、人类活动对自然界氮循环和环境的影响答案:一、1.无 挥发 刺激性2．4HNO 3=====加热或光照4NO 2↑＋O 2↑＋2H 2O 金 铂 钛 铁 铝 钝化 4HNO 3（浓）＋Cu===Cu （NO 3）2＋2NO 2↑＋2H 2O 8HNO 3（稀)＋3Cu===3Cu （NO 3)2＋2NO↑＋4H 2O 4HNO 3（浓）＋C 错误!CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O预习交流：1．答案:将硝酸放在棕色试剂瓶中避光保存且置于阴凉处。

2．答案：硝酸分解产生的二氧化氮气体溶于硝酸而使硝酸呈黄色。

3．答案：铜与硝酸的反应中，硝酸表现了强氧化性和酸性。

二、产生光化学烟雾 形成酸雨 水体富营养化一、硝酸的性质 ： 实验3：1．浓硝酸为什么要放在棕色试剂瓶里且置于冷暗处保存？2．浓硝酸与Cu 、C 的反应中的作用是否相同？3．通常情况下，浓、稀硝酸作氧化剂时，还原产物有何规律？（1）浓硝酸与金属反应时，既表现氧化性，又表现酸性；浓硝酸与非金属反应时，只表现氧化性。