高中化学氮及其化合物第一课时教学设计

这是一份高中化学氮及其化合物第一课时教学设计，共8页。教案主要包含了观察、体验，分析、讨论、交流，思考、回答，思考、交流，观察、思考，讨论、回答，实验探究，观察、回答等内容，欢迎下载使用。
教学分析
教学目标
评价目标
通过实验设计与分析,诊断学生对氮及其氧化物性质的理解。
重点、难点
氮的固定、氮氧化物的性质。
教法、学法
情境化教学、问题引导、合作探究。
课时安排
1课时。
教学准备
实验仪器和所需试剂、多媒体、课件。
教学设计
板书设计
第二节 氮及其化合物
第1课时 氮气与氮的氧化物
教学反思
氮气及其氧化物广泛存在并应用于生产、生活,从生产、生活角度出发,本节课利用人工固氮作为依托,创设探究情境,展开讨论,并且在教材实验活动的基础上加以完善,开展教学活动。以结构决定性质、性质决定用途为学习思路,设置问题情境,利用氧化还原反应的价态观和守恒观分析问题,由表及里,层层深入,探讨氮气及其氧化物的性质。与此同时,通过阅读材料,挖掘信息,结合生产实际进行理论探究,充分挖掘化学学科核心素养的价值,培养学生严谨的态度和科学探索的精神,从而激发学生对科学的向往和为科学而努力学习的精神。
本节内容有理论与实际的结合、探究实验、合作学习活动等,把时间和空间更多地留给学生,充分调动了学生的学习热情和学术探讨的积极性。结合生产、生活设计问题情境,能帮助学生培养学习兴趣,紧扣问题,有利于培养学生解决实际问题的能力。与此同时,引导学生体会学科理论的应用价值和实际意义,感受科学技术对人类的巨大贡献。
备课资源
豆科植物根瘤菌的固氮作用
根瘤菌一般是与豆科植物共同生存的,在这个过程中根瘤菌会分泌一些有机的氮到土壤中,因此会将土壤的肥力大大提高,根瘤菌对于豆类的农作物来说,好处非常多。我们都知道土壤中如果含有有机氮的话,是会让植物生长得非常旺盛的。根瘤菌中的钼铁蛋白催化氮气还原为氨气。接着,氨气与根瘤菌内的酸性物质反应,生成铵盐。然后,铵盐在根瘤菌内一系列氨基化酶的作用下变成有机胺,例如氨基酸,侵入植物根皮层的根瘤菌的一部分有机胺和无机铵释放,被植物利用。
虽然空气成分中约有80%的氮,但一般植物无法直接利用,花生、大豆、苜蓿等豆科植物,通过与根瘤菌的共生固氮作用,才可以把空气中的分子态氮转变为植物可以利用的氨态氮。在种子发芽生根后,根瘤菌从根毛入侵根部,在一定条件下,形成具有固氮能力的根瘤,在固氮酶的作用下,根瘤中的类菌体将分子态氮转化为氨态氮,与此同时,每个根瘤就是一座微型氮肥厂,源源不断地把氮输送给植株利用。豆科根瘤菌作物周围的土著根瘤菌数量很少,难以满足作物生长的需要。世界上的豆科作物都需要人工接种根瘤菌剂,根瘤菌剂为农作物生产的氮肥不会有环境污染,不需长途运输,使用过程中没有氮流失,而人工施用化学氮肥流失率往往大于50%。当豆科作物萌发并长出根毛后,根瘤菌受根毛分泌的凝集素的刺激和吸引,大量聚集在根际和根表上。根毛与根瘤菌接触后,首先是细胞壁变软,发生根毛卷曲,然后是细胞壁内陷,根瘤菌随之侵入根毛,直至根的皮层,根瘤菌在皮层大量繁殖并转变为类菌体,此时根部皮层大量增生,形成瘤状组织,最后突出根部形成根瘤,当有效根瘤的剖面呈粉红色时,说明根瘤进入成熟阶段,开始固氮,并向植株提供氮素。人工接种结瘤固氮性能优良的根瘤菌来提高共生固氮效率。
历年高考题荟萃
1.(2021·河北)硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大,但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注。下列说法正确的是( )
A.NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体,是酸雨的主要成因
B.汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5
C.植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料,实现氮的固定
D.工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除
答案:D
解析:本题考查氮氧化物和硫的氧化物的性质、应用及环境污染问题。SO2为无色有刺激性气味的气体,A项错误。汽车尾气中的主要大气污染物为CO、碳氢化合物、氮氧化物、烟尘等,B项错误。氮的固定是将氮由游离态转化为化合态,植物一般利用硝酸盐作为肥料,无法利用NO和NO2,通常大气中不含有NO、NO2,C项错误。工业废气中SO2可采用石灰法进行脱硫,原理为SO2+CaOCaSO3、2CaSO3+O22CaSO4,D项正确。
2.(2020·全国Ⅰ)下列气体去除杂质的方法中,不能实现目的的是( )
答案:A
解析:二氧化硫和硫化氢均能与酸性高锰酸钾溶液反应,不能实现除杂目的,A项错误;HCl易溶于饱和食盐水,而氯气在饱和食盐水中的溶解度较小,可以通过饱和食盐水除去氯气中混有的HCl,B项正确;当通过灼热的铜丝网时,氧气可与铜丝反应,而氮气不反应,可以通过灼热的铜丝网除去氮气中混有的氧气,C项正确;NO2与氢氧化钠溶液反应:2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O,可以通过氢氧化钠溶液除去NO中混有的NO2,D项正确。
3.(2019·江苏)N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物,含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。
(1)N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物,用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为 。
(2)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收,主要反应如下:
NO+NO2+2OH-2NO2-+H2O
2NO2+2OH-NO2-+NO3-+H2O
①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有 (填字母)。
A.加快通入尾气的速率
B.采用气、液逆流的方式吸收尾气
C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤,得到NaNO2晶体,该晶体中的主要杂质是 (填化学式);吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 (填化学式)。
(3)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气,可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同,NO转化为NO3-的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如下图所示。
①在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl-和NO3-,其离子方程式为 。
②NaClO溶液的初始pH越小,NO转化率越高,其原因是 。
答案:(1)2NH3+2O2N2O+3H2O
(2)①BC ②NaNO3 NO
(3)①3HClO+2NO+H2O3Cl-+2NO3-+5H+
②溶液的pH越小,溶液中HClO的浓度越大,氧化NO的能力越强
解析:本题以氮氧化物的处理为载体,考查有关化学方程式或离子方程式的书写。
(1)NH3与O2反应:2NH3N2O,O22O2-,根据得失电子守恒和原子守恒,写出化学方程式:2NH3+2O2N2O+3H2O。
(2)①根据用碱液吸收氢氧化物的原理,为提高NO和NO2的去除率,可采取缓缓通入气体,气、液逆流以及定期补加NaOH溶液的方法。
②从题给离子方程式看,晶体中所含主要杂质为NaNO3;当n(NO2)n(NO)≥1时,NO2、NO可全部吸收,n(NO2)n(NO)