安徽省怀远县包集中学高中化学 3.2氮的循环学案 鲁科版必修.doc

安徽省怀远县包集中学高中化学鲁科版必修1：3.2氮的循环学案一、课标研读：1、通过实验了解氮及其重要化合物的主要性质；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。二、考纲解读：1、N2、氮的氧化物、NH3、铵盐、HNO3的主要性质及应用；2、氮的氧化物对环境质量的影响。三、教材分析氮及其化合物是高中化学教学的重要内容，是学生在中学阶段所学习的元素化合物知识的重要组成本分。这部分内容如氮的固定、氮肥，以及人们在利用含氮物质过程中对环境造成的影响等，与生产生活有着密切的联系。氮及其化合物的重要性质也是高考的热点之一。重点：1、N2、氮的氧化物、NH3、铵盐、HNO3的主要性质； 2、培养学生通过观察实验现象总结分析物质性质的能力，并使他们初步体会物质的浓度对化学反应产物的影响，进一步认识实验中变量控制的重要性。难点：1、氮的氧化物的重要性质； 2、硝酸的氧化性。四、教学策略1、通过闪电这一自然现象，激发学生思考自然界中的含氮物质；通过自然界中的氮的循环，使他们了解氮循环的基本过程，认识氮循环过程中的重要物质。2、通过了解生物固氮和人工固氮形式，使学生认识氮气在一定条件下能够与氧气、氢气发生反应，并且了解氮的固定的相关知识，如什么是氮的固定、氮的固定主要有哪些形式；了解氮的两种氧化物：一氧化氮和二氧化氮的颜色、状态、溶解性，一氧化氮与氧气的反应，二氧化氮与水的反应，了解自然界中形成硝酸的过程。3、通过观察思考活动，使学生认识氨气的溶解性，氨气与水的反应，以及氨的还原性，如氨能够与氧气发生反应；通过认识铵盐的受热分解、铵盐与碱的反应，认识铵态氮肥的使用问题，了解它们在生产中的应用。4、认识硝酸的强氧化性。5、通过了解人类活动对氮的循环的影响，使学生知道酸雨、光化学烟雾和富营养化等环境问题，了解如何减少氮氧化物的排放，树立环境保护的意识。第一课时一、自然界中氮的循环1、氮在生物圈中的循环空气中的氮植物蛋白动物蛋白人体内的氮细菌的分解作用氨、铵盐、硝酸盐无机氮2、人类的活动对氮在自然界中循环的影响人类通过化学方法将空气中的氮转化为氨，再根据需要将氨转化成各种含氮化合物，某些含氮化合物参与氮的循环。化石燃料燃烧、森林和农作物的枝叶燃烧所产生的含氮化合物通过大气进入陆地和海洋，参与氮的循环。二、氮循环中的重要物质1、氮气（1）物理性质氮气是一种无色、无味的气体，难溶于水。（3）氮的固定定义：使空气中游离态的氮转化为含氮化合物的方法叫做氮的固定，简称固氮。固氮类型：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）物理性质名称一氧化氮二氧化氮颜色、状态无色气体红棕色气体气味刺激性气味溶解性难溶易溶毒性有毒有毒（2）化学性质一氧化氮的化学性质： 2NO+O2=2NO2说明：a：NO与O2不共存； b：实验室只能用排水法收集NO二氧化氮的化学性质：3NO2+H2O=2HNO3+NO说明：a：该反应是N元素之间进行的氧化还原反应； b：工业制取硝酸的原理； c：常用差量法进行计算； d：实验室收集NO2只能使用向上排空气法。二氧化氮能使多种织物褪色，损坏多种织物和尼龙制品，对金属和非金属材料也具有腐蚀性。练习：1、充满NO2气体的试管倒立于盛满水的在水槽中，充分反应后，剩余气体约占试管体积的几分之几？2、将20ml充满NO2和NO混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，充分反应后，剩余气体的体积变为10ml，求原混合气体中NO2和NO的体积各为多少？（3）氮的氧化物与环境保护 光化学烟雾硝酸型酸雨【重点精讲】1、NO2和O2的同时通入水中相关反应的判断与计算涉及到的化学反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO + O2 =2NO2 可应用关系式：4NO2 + O2 +2H2O = 4HNO3讨论如下：NO2和O2的体积比发生的化学反应剩余气体= 414NO2 + O2 +2H2O = 4HNO3无 414NO2 + O2 +2H2O = 4HNO33NO2+H2O=2HNO3+NONO练习：充满NO2和O2的混合气体的量筒倒置于水中，充分反应后，保持气体压强不变，水进入到量筒体积的一半处停止了，则原混合气体中NO2和O2的体积比是多少？2、NO和O2同时通入水中相关反应的判断与计算 涉及到的化学反应：2NO + O2 =2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO 可应用关系式：4NO + 3O2 +2H2O = 4HNO3 讨论如下：NO和O2的体积比发生的化学反应剩余气体= 434NO + 3O2 +2H2O = 4HNO3无 434NO + 3O2 +2H2O = 4HNO3NO练习：一定条件下将等体积的NO和O2的混合于一试管中，然后将试管倒立于盛有水的水槽中，充分反应后，剩余气体是什么？剩余气体与原混合气体的体积比是多少？第二课时3、氨与铵态氮肥（1）氨物理性质：无色、有刺激性气味的气体；密度比空气小；极易溶于水且能快速溶解，常温、常压下，1体积水中能溶解约700体积氨气。【喷泉实验】课本P76 实验装置图：引发实验的操作：挤压胶头滴管，打开止水夹，使少量水进入烧瓶。实验现象：形成喷泉，且烧瓶内液体呈红色。（为什么会形成喷泉？）实验成功的关键：a：装置气密性良好（如何检查该装置的气密性？） b：烧瓶干燥。实验结论：氨气极易溶于水，且与水反应生成了使溶液显碱性的物质。化学性质：与水的反应： NH3 + H2O NH3 H2ONH4+ + OH-说明：氨气是唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体。与HCl气体的反应：NH3 + HCl = NH4Cl （课本P77实验）与酸的反应：2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4高温催化剂4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O与氧气的反应： （工业制硝酸的重要反应之一）（2）铵盐物理性质：铵盐都是易溶于水的白色固体。NH4HCO3 NH3 +CO2 +H2O化学性质： 不稳定，受热易分解：NH4Cl NH3 + HCl （课本P78实验） NH4+ + OH- NH3+H2O与碱反应，生成氨气： （应用于铵根离子的检验）说明：注意氨盐与碱反应的化学方程式和离子方程式的写法。【难点精讲】液氨、氨水、一水合氨的比较液氨氨水一水合氨物质类别NH3NH3、NH4+、NH3 H2O、H2O、OH-、H+NH3 H2O所含粒子纯净物混合物纯净物氨气的实验室制法：2NH4Cl+Ca(OH)2 2 NH3 +CaCl2+2H2O 实验原理：实验室制取及收集氨气装置图固 + 固 气 实验装置：干燥剂：碱石灰收集方法：向下排空气法验满方法：湿润的红色石蕊试纸（变蓝）；用玻璃棒蘸取浓盐酸靠近试管口（白烟）。尾气处理：用水吸收讨 论：用水吸收氨气时，可能会出现什么现象，如何防止这一现象的发生？【跟踪练习】制取氨气并完成喷泉实验（图中夹持装置均已略去）。氨气水图1图2写出实验室制取氨气的化学方程式： 。收集氨气应使用 法，要得到干燥的氨气可选用 做干燥剂。用图1装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满干燥氨气，引发水上喷的操作是 。该实验的原理是 。如果只提供如图2的装置，请说明引发喷泉的方法。第三课时4、硝酸（1）物理性质及用途： 纯净的硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体， 硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、染料、塑料和硝酸盐等。（2）化学性质a：强酸性：具有酸的通性 使指示剂变色：与碱中和反应：与碱性氧化物反应：与活泼金属反应不产生H2：与盐发生复分解反应：b：不稳定性：浓硝酸见光或受热分解，一般保存在带玻璃塞的棕色试剂瓶里，放置在阴凉处。4HNO3 4NO2 + O2 + 2H2O受热或见光Cu + 4HNO3（浓）= Cu(NO3)2 + 4NO2 + 2H2Oc：强氧化性：（从氧化还原的角度分析各化学方程式）与金属的反应：3Cu + 8HNO3（稀）= 3Cu(NO3)2 + 4NO + 4H2OFe + 4HNO3（稀）= Fe(NO3)3 + NO + 2H2O浓硝酸蘸有氢氧化钠溶液的棉花稀硝酸铜片浓硝酸蘸有氢氧化钠溶液的棉花稀硝酸铁片【实验探究】说明：由于硝酸具有强氧化性，对皮肤、衣物、纸张等都有腐蚀性，所以使用硝酸（特别是浓硝酸）时，一定要格外小心，注意安全，万一不慎将浓硝酸弄到皮肤上，应立即用大量水冲洗，再用小苏打水或肥皂水洗涤。在做浓硝酸与铜片、铁片反应的实验是，加入浓硝酸后，立即用蘸有NaOH溶液的棉花封住试管口，防止有毒气体NO、NO2污染空气。硝酸能于除Pt、Au、Ti外几乎所有的金属反应。常温下，浓硝酸使某些金属如Al、Fe发生钝化。C + 4HNO3（浓）= CO2 + 4NO2 + 2H2O与非金属的反应：与其它还原性物质的反应：3Fe2+ + NO3 + 4H+ = 3Fe3+ + NO + 2H2O【知识小结】硝酸与其它物质发生氧化还原反应的一般规律是：一般浓硝酸的还原产物为NO2，稀硝酸的还原产物为NO硝酸与金属反应时，既表现氧化性，也表现酸性；而与非金属反应时，硝酸只表现出氧化性，判断酸在反应中是否表现出酸性时，一般看生成物中是否有相应的盐生成。在分析硝酸的还原产物时，往往还需考虑随着反应的进行，硝酸浓度的变化。【基础演练】1、实验室不需用棕色试剂瓶保存的试剂是A、浓硝酸 B、浓硫酸 C、硝酸银 D、氯水2、为了除去镀在铝表面的铜镀层，可选用的试剂是A、浓硝酸 B、稀硝酸 C、盐酸 D、氢氧化钠溶液【能力拓展】在100ml某混合液中，HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4mol/L和0.1mol/L。向该溶液中加入1.92g铜粉，加热，充分反应后，所得溶液中Cu2+的物质的量浓度为多少？（假设反应前后溶液体积不变）三、人类活动对氮循环和环境的影响1、固氮及影响（1）活化氮：NH4+和NO3-是自然界中活化氮的主要形态。氮气是惰性的，通过固氮而活化。活化氮数量增加，破坏全球生态平衡影响问题温室效应水体污染酸雨（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气污染物。污染源：化石燃料的燃烧和植物体的焚烧，工业废气、废水、生活污水的排放，农田土壤及动物排泄物中含氮化合物的转化。污染水体污染大气污染光化学烟雾；氮氧化物在紫外线作用下与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生一种有毒的烟雾。酸雨：NOx排入大气中后，与水反应，生成硝酸和亚硝酸，随雨雪降到地面。水体富营养化2、对生产中氮氧化物污染的防治（1） 控制进入自然界的有害物质的数量，例如：碱液吸收法。（2） 增强生态系统对有害物质的吸收能力，例如：保护森林、植树造林，促进全球氮的良性循环。