高中化學(xué)人教版 (2019)必修 第二冊氮及其化合物第三課時教學(xué)設(shè)計

這是一份高中化學(xué)人教版 (2019)必修 第二冊氮及其化合物第三課時教學(xué)設(shè)計，共9頁。教案主要包含了觀察、體驗，討論、交流，思考、回答，分組實驗，演示實驗，思考、討論，觀察、分析，驗證實驗等內(nèi)容，歡迎下載使用。
教學(xué)分析
教學(xué)目標(biāo)
評價目標(biāo)
通過實驗探究與分析,診斷學(xué)生對硝酸性質(zhì)的理解。
重點、難點
硝酸的化學(xué)性質(zhì)。
教法、學(xué)法
情境化教學(xué)、問題引導(dǎo)、自主學(xué)習(xí)、合作探究。
課時安排
1課時。
教學(xué)準(zhǔn)備
實驗儀器和所需試劑、多媒體、課件。
教學(xué)設(shè)計
續(xù) 表
板書設(shè)計
第二節(jié) 氮及其化合物
第3課時 硝酸 酸雨及其防治
教學(xué)反思
本節(jié)課采用的是以探究實驗為主的多種學(xué)習(xí)方法相結(jié)合的教學(xué)方式。以學(xué)生自主學(xué)習(xí)、交流、討論為出發(fā)點設(shè)置教學(xué)情境,激發(fā)學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)學(xué)生自主、合作、探究學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)的能力,展示學(xué)科思想,培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)。首先從自學(xué)成果的交流、討論出發(fā),設(shè)計教學(xué)情境,接著通過實物展示,進行直觀經(jīng)驗教學(xué),喚起學(xué)生感觀意識,激發(fā)學(xué)生的求知欲望,將學(xué)生精力集中到課堂;其次從直接經(jīng)驗出發(fā),逐步引導(dǎo)學(xué)生進行推測、假設(shè)、設(shè)計方案、實驗驗證等一系列科學(xué)探究活動,對新知識進行探究性學(xué)習(xí)。在探究過程中突出變廢為寶、組裝微型實驗儀器,把“觀察與思考”轉(zhuǎn)化為“活動與探究”,由理論到實踐,引領(lǐng)學(xué)生進入一個充滿活力的生成式課堂,體驗獲取知識的成就感與科學(xué)的價值意義。整個課堂教學(xué)中始終以學(xué)生為主體,重視創(chuàng)新精神、實踐能力和環(huán)保意識的培養(yǎng),提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和社會責(zé)任感。
備課資源
汽車尾氣污染與三元催化凈化器
在我國人們對汽車的保有量數(shù)字龐大,汽車使用過程產(chǎn)生的尾氣對環(huán)境有極大的影響。汽車排放的尾氣,除空氣中的氮氣和氧氣以及燃燒產(chǎn)物CO2、水蒸氣為無害成分外,其余均為有害成分。汽車發(fā)動機排放的尾氣中一部分毒性物質(zhì),是由于燃料不完全燃燒產(chǎn)生的。燃油不能很好地與氧氣化合燃燒,必定生成大量的CO、碳氫化合物和煤煙。另一部分有毒物質(zhì),是由于燃燒室內(nèi)的高溫、高壓而形成的氮氧化合物(NOx)。
然而上述的CO是一種無色、無味、有毒的氣體,它不易與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而成為大氣成分中比較穩(wěn)定的組成部分,能停留2~3年。當(dāng)人們吸入過多的CO后,CO可與血液中的血紅素結(jié)合,阻礙血液吸收氧氣和輸送氧氣而中毒死亡。它引起的公害稱為汽車尾氣第一排氣公害。
碳氫化合物中,特別是烯烴在大氣上空,在太陽光紫外線作用下,會與二氧化氮等發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成臭氧、醛等煙霧狀物質(zhì),刺激人們的喉、眼、鼻等黏膜。它不僅危害人類與動物,而且使生態(tài)環(huán)境遭到破壞,嚴重影響農(nóng)作物的生長,使農(nóng)業(yè)減產(chǎn),同時還具有致癌作用,它成為汽車尾氣排放的第二公害。
NOx是NO及NO2的總稱,其中NO與血液中的血紅素的結(jié)合能力比CO還強,容易使人們中毒而死亡。NO2是一種紅棕色的有毒氣體,有特殊刺激性臭味,損害人的眼睛和肺部。它是產(chǎn)生酸雨和引起氣候變化、產(chǎn)生煙霧的主要原因,是汽車尾氣的排放公害之一。
汽車尾氣排放的顆粒物,一般是由直徑為0.1~40 μm的多孔性炭粒構(gòu)成。它能黏附SO2及苯芘等有毒物質(zhì),有臭味,對人們呼吸道極為有害(顆粒度較大的炭粒能迅速沉淀,不易從肺部排出)。此外,鉛化合物、硫化合物等也為有害成分。
為了控制汽車的廢氣污染,降低一氧化碳、黑煙及其他有毒氣體的排放,觸媒轉(zhuǎn)化器一直是降低有害廢氣排放的最有效方法。貴金屬原子通過產(chǎn)生各種不同的過渡反應(yīng)使整體反應(yīng)的活化能降低,進而提高廢氣轉(zhuǎn)化成一般無害氣體的反應(yīng)概率,而觸媒本身在化學(xué)反應(yīng)后仍然保持原來的狀態(tài)。在工業(yè)廢氣應(yīng)用中,這是觸媒轉(zhuǎn)化器和傳統(tǒng)排煙過濾器的最大差異,有良好的使用壽命,也避免了長期使用后阻塞的可能性。在觸媒轉(zhuǎn)化器的化學(xué)反應(yīng)中,發(fā)動機工作時,尾氣經(jīng)排氣管進入催化器,其中氮氧化物與尾氣中的一氧化碳、氫氣等還原劑在催化作用下分解成氮氣和氧氣;而碳氫化合物和一氧化碳分別與廢氣中殘存的氧氣及前一反應(yīng)生成的氧氣在催化作用下充分氧化,生成二氧化碳和水蒸氣。由于三元催化器中催化劑是蜂窩結(jié)構(gòu),蜂窩表面涂有催化材料,與廢氣的接觸表面積非常大,所以其凈化效率很高。經(jīng)測試,當(dāng)發(fā)動機的空燃比(即空氣和燃料的比例)處在接近理論空燃比附近時,三元催化劑可將90%的碳氫化合物和一氧化碳及70%的氮氧化物同時凈化掉。因為可以同時凈化三種污染物,因此這種催化器被稱為三元催化凈化器。
歷年高考題薈萃
1.(2020·江蘇)下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的敘述正確的是( )
A.室溫下,Na在空氣中反應(yīng)生成Na2O2
B.室溫下,Al與4.0 ml·L-1NaOH溶液反應(yīng)生成NaAlO2
C.室溫下,Cu與濃硝酸反應(yīng)放出NO氣體
D.室溫下,Fe與濃硫酸反應(yīng)生成FeSO4
答案:B
解析:A項,室溫下Na在空氣中與O2反應(yīng)生成Na2O,加熱時Na與O2反應(yīng)得到Na2O2,錯誤;B項,Al與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,正確;C項,室溫下Cu與濃硝酸反應(yīng)生成NO2,錯誤;D項,在室溫下Fe遇濃硫酸發(fā)生鈍化,生成致密的氧化物薄膜,錯誤。
2.(2018·全國Ⅱ)研究表明,氮氧化物和二氧化硫在形成霧霾時與大氣中的氨有關(guān)(如下圖所示)。下列敘述錯誤的是( )
A.霧和霾的分散劑相同
B.霧霾中含有硝酸銨和硫酸銨
C.NH3是形成無機顆粒物的催化劑
D.霧霾的形成與過度施用氮肥有關(guān)
答案:C
解析:霧和霾的分散劑均為空氣,A項正確;根據(jù)題目信息,硝酸銨和硫酸銨均為無機顆粒物,是形成霧霾的因素之一,B項正確;氨氣分別和硝酸、硫酸生成硝酸銨和硫酸銨,是形成無機顆粒物的反應(yīng)物,C項錯誤;過度施用化肥會導(dǎo)致空氣中氨的含量增加,促進了無機顆粒物中硝酸銨、硫酸銨含量的增加,D項正確。
3.(2017·北京)下述實驗中均有紅棕色氣體產(chǎn)生,對比分析所得結(jié)論不正確的是( )
A.由①中的紅棕色氣體,推斷產(chǎn)生的氣體一定是混合氣體
B.紅棕色氣體不能表明②中木炭與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng)
C.由③說明濃硝酸具有揮發(fā)性,生成的紅棕色氣體為還原產(chǎn)物
D.③的氣體產(chǎn)物中檢測出CO2,由此說明木炭一定與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng)
答案:D
解析:圖①中產(chǎn)生的紅棕色氣體應(yīng)為NO2和O2的混合氣體,原因是灼熱的碎玻璃促進了硝酸的分解,A項正確;圖②中的氣體可能是紅熱的木炭促進了硝酸分解生成的,也可能是木炭與濃硝酸反應(yīng)生成的,B項正確;圖③中,由于紅熱的木炭沒有插入濃硝酸中,但仍有紅棕色氣體產(chǎn)生,說明濃硝酸具有揮發(fā)性,生成的紅棕色氣體NO2為還原產(chǎn)物,C項正確;圖③中氣體產(chǎn)物中的二氧化碳也可能是硝酸分解產(chǎn)生的O2與紅熱的木炭反應(yīng)生成的,D項錯誤。
4.(2015·全國Ⅰ)我國清代《本草綱目拾遺》中記敘無機藥物335種,其中“強水”條目下寫道:“性最烈,能蝕五金……其水甚強,五金八石皆能穿滴,惟玻璃可盛。”這里的“強水”是指( )
A.氨水B.硝酸C.醋D.鹵水
答案:B
解析:該強水能溶解五金,說明具有酸性和強氧化性,且不與玻璃反應(yīng),則該物質(zhì)為硝酸,即B項正確。
課標(biāo)要求
素養(yǎng)要求
1.利用氧化還原觀點和對比的方法分析反應(yīng)特點。
2.通過實驗探究和問題討論的過程,使學(xué)生初步掌握實驗研究的方法。
3.通過學(xué)習(xí)認識酸雨的形成與防治。
4.通過分析濃度對硝酸氧化性的影響,認識硝酸的用途。
1.科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。
2.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識。
主題
教學(xué)過程
設(shè)計意圖
評價維度
教師活動
學(xué)生活動
課題引入
硝酸與鹽酸、硫酸都是常見的工業(yè)原料,有著非常重要的用途,請結(jié)合課前搜集的資料完成自主學(xué)習(xí)。
【觀察、體驗】
激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,了解學(xué)習(xí)硝酸的重要性。
學(xué)習(xí)準(zhǔn)備。
自主學(xué)習(xí)
1.硝酸有哪些用途?
2.工業(yè)上如何制備硝酸?體現(xiàn)了含氮物質(zhì)的什么化學(xué)性質(zhì)?
【討論、交流】
1.①與氨反應(yīng)制造硝酸銨化肥;②金屬清洗劑;③制農(nóng)藥、炸藥、染料等。
2.
體現(xiàn)了N2的氧化性,NH3、NO的還原性,NO2既有還原性,又有氧化性。
從學(xué)生自主學(xué)習(xí)的結(jié)果出發(fā),將學(xué)生精力集中到課堂上,體會化學(xué)的科學(xué)價值。
交流互動。
知識回顧
結(jié)合學(xué)習(xí)過的酸,推測硝酸有哪些化學(xué)性質(zhì)?試舉例說明,屬于離子反應(yīng)的寫出離子方程式。
【思考、回答】(1)使酸堿指示劑變色:硝酸能使紫色石蕊溶液變紅;(2)與活潑金屬反應(yīng)放出氫氣;(3)與堿發(fā)生中和反應(yīng):H++OH-H2O;(4)與堿性氧化物反應(yīng):2H++CuOCu2++H2O;(5)與某些鹽反應(yīng):2H++CO32?H2O+CO2↑。
引導(dǎo)學(xué)生用分類的思想掌握同類物質(zhì)的共性,為探討硝酸的性質(zhì)做鋪墊。
積極思考。
一、硝酸
的性質(zhì)
【過渡】同學(xué)們對硝酸的用途總結(jié)得非常全面,并且對硝酸的化學(xué)性質(zhì)做出了預(yù)測,那么硝酸是否具有這樣的性質(zhì),又是哪些性質(zhì)決定了它有如此廣泛的用途呢?今天我們來探究學(xué)習(xí)硝酸。
【引導(dǎo)】現(xiàn)在有一瓶硝酸,請同學(xué)們自己取樣,認真觀察,說出你看到的硝酸具有什么物理性質(zhì)?

【分組實驗】
通過觀察、聞味等手段,以小組合作的方式,互相交流,彼此補充,形成對硝酸物理性質(zhì)的全面認識。
【回答】硝酸是無色液體,易揮發(fā),具有刺激性氣味。

將課堂交給學(xué)生,以學(xué)生的學(xué)習(xí)為中心,培養(yǎng)合作學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)的能力。
交流互動。
積極回答。
主題
教學(xué)過程
設(shè)計意圖
評價維度
教師活動
學(xué)生活動
一、硝酸
的性質(zhì)
【設(shè)問】有的同學(xué)注意到了,盛放硝酸的試劑瓶是棕色的,這是什么原因呢?如何設(shè)計實驗來驗證呢?
【追問】我們在前面已經(jīng)學(xué)過NO、NO2等氮的氧化物是大氣污染物,在實驗過程中我們應(yīng)該注意哪些問題?如何操作?
【演示實驗】現(xiàn)在老師按照同學(xué)們設(shè)計的實驗方案組裝實驗儀器進行實驗,同學(xué)們注意觀察實驗現(xiàn)象、寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。
【講解】硝酸不穩(wěn)定,易分解產(chǎn)生NO2,這也是久置的硝酸呈黃色和硝酸在陰暗低溫條件下保存的原因。
【實驗Ⅰ】請根據(jù)現(xiàn)有的儀器、藥品設(shè)計實驗驗證硝酸的酸性。
實驗
操作
現(xiàn)象
結(jié)論或
解釋
1
向稀硝酸中滴加少量紫色石蕊溶液
2
向濃硝酸中滴加少量紫色石蕊溶液
【追問】濃硝酸為什么會使紫色石蕊溶液先變紅后褪色?請同學(xué)們進行合理的聯(lián)想與推理,并設(shè)計相應(yīng)的實驗方案。
【引導(dǎo)】現(xiàn)在同學(xué)們根據(jù)假設(shè)設(shè)計方案進行實驗,分析解釋所產(chǎn)生的實驗現(xiàn)象的原因。
【實驗Ⅱ】探究硝酸的漂白原理。
1.加熱褪色的滴有紫色石蕊溶液的濃硝酸。
【思考、討論】推測:原因可能是硝酸不穩(wěn)定,易分解。
設(shè)計實驗:加熱硝酸,觀察現(xiàn)象。
【思考、回答】應(yīng)注意尾氣處理,防止大氣污染。
操作方法:在導(dǎo)管末端管口加一個氣球來收集尾氣,若是NO2氣體,可以用NaOH溶液吸收。
【觀察、分析】實驗現(xiàn)象:硝酸分解產(chǎn)生紅棕色氣體,溶液呈黃色。
結(jié)論:硝酸具有不穩(wěn)定性。
化學(xué)方程式:4HNO32H2O+4NO2↑+O2↑。
【討論】方案原理:硝酸應(yīng)能使紫色石蕊溶液變紅。
【驗證實驗】
1.溶液變紅 稀硝酸有酸性
2.溶液先變紅后褪色 濃硝酸有酸性和漂白性
【聯(lián)想推理】
假設(shè)1:與二氧化硫類似,濃硝酸與石蕊形成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)。
假設(shè)2:與次氯酸類似,濃硝酸具有強氧化性。
【討論】設(shè)計實驗方案:
假設(shè)1對應(yīng)的實驗方案:將褪色的溶液加熱,觀察是否恢復(fù)紅色。
假設(shè)2對應(yīng)的實驗方案:將銅與濃硝酸反應(yīng),證明濃硝酸是否有強氧化性。
【分組實驗、討論、展示】
1.溶液沒變紅而是變黃。溶液沒變紅,說明假設(shè)1不成立,溶液變黃,說明硝酸不穩(wěn)定,分解產(chǎn)生了紅棕色的NO2。
培養(yǎng)學(xué)生推理探究的能力。
培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識。
用實驗進行論證,感受實驗科學(xué)的嚴謹性。
使學(xué)生產(chǎn)生困惑,形成認知沖突。設(shè)計對比實驗,查找物質(zhì)間的共性與差異,有利于培養(yǎng)學(xué)生運用分類的思想和辯證的思維分析問題,由認知沖突激起學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)興趣。
積極思考。
認真規(guī)范。
交流合作。
積極思考。
主動交流。
一、硝酸
的性質(zhì)
2.銅與濃、稀硝酸的反應(yīng)。
實驗步驟:(1)把內(nèi)置一小段銅絲的一次性注射器直接插入小藥瓶的膠塞,吸取0.5 mL濃硝酸(或稀硝酸),拔出后立即將針尖插入膠塞,以防漏液。觀察并記錄現(xiàn)象。(2)拿去膠塞,再往針筒里吸蒸餾水至2.5 mL(注意與前者反應(yīng)劇烈程度的比較),插上膠塞,觀察并記錄現(xiàn)象。(3)把針筒倒立,拿去膠塞,往針筒里吸入適量空氣,觀察并記錄現(xiàn)象。(4)最后,往針筒里吸入2.5 mL的氫氧化鈉溶液,將針尖插入膠塞。
實驗
銅與濃硝
酸反應(yīng)
銅與稀硝
酸反應(yīng)
現(xiàn)象
反應(yīng)產(chǎn)物
化學(xué)方程式
氧化性
【引導(dǎo)】結(jié)合氮元素的化合價,探討硝酸的氧化性或還原性。
【講解】硝酸是一種強氧化性酸,而且因量變引起質(zhì)變,濃度增大,氧化性增強。硝酸能與多數(shù)金屬(金、鉑除外)反應(yīng),但要注意的是硝酸與金屬反應(yīng)并不產(chǎn)生H2,通常是生成NO2或NO。因此我們最初根據(jù)酸的通性推測硝酸與活潑金屬反應(yīng)產(chǎn)生氫氣是錯誤的。
【提問】我們前面提到的硝酸的哪些用途是由它的強氧化性決定的?
【追問】濃硝酸的氧化性很強,為什么運輸濃硝酸時還是用鐵罐車和鋁槽車運輸?
2.
銅與濃硝
酸反應(yīng)
銅與稀硝
酸反應(yīng)
反應(yīng)迅速,產(chǎn)生大量紅棕色氣體,溶液逐漸變?yōu)樗{色,銅逐漸溶解
反應(yīng)較慢,產(chǎn)生無色氣體,針筒上部逐漸變成紅棕色,溶液逐漸變藍,銅逐漸溶解
Cu(NO3)2、
H2O、
NO2
Cu(NO3)2、
H2O、
NO
Cu+4HNO3(濃)
Cu(NO3)2+
2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3
3Cu(NO3)2+
2NO↑+ 4H2O 、
2NO+O2
2NO2
濃、稀硝酸都有氧化性,且氧化性的強弱:濃硝酸>稀硝酸

結(jié)論:硝酸具有強氧化性,假設(shè)2成立。
【思考回答】金屬清洗劑。
【閱讀】教材第15頁。
與濃硫酸類似,常溫下,鐵、鋁的表面被濃硝酸氧化,生成了一層致密的氧化物薄膜,這層薄膜阻止了酸與內(nèi)層金屬的進一步反應(yīng)。
化學(xué)實驗不僅對學(xué)生有很大的誘惑力,而且現(xiàn)象直觀、真切、說服力強。用回收處理的一次性針筒和帶膠塞密封的藥瓶,變廢為寶,進行實驗改進,激活學(xué)生的思維,讓學(xué)生在親身體驗中獲得新知識,提高分析并解決問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生實事求是的實驗探究精神,培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和創(chuàng)新精神。
引導(dǎo)學(xué)生用氧化還原的觀點看待化學(xué)反應(yīng)和物質(zhì)性質(zhì),運用內(nèi)因與外因的關(guān)系進行分析,指出量變會引起質(zhì)變,加深對自然辯證法的認識。
聯(lián)系已學(xué)知識,閱讀尋找答案,強化認識,體會化學(xué)知識的應(yīng)用價值。
二、酸雨
及其防治
【引導(dǎo)】到目前我們學(xué)習(xí)了硫酸、硝酸的性質(zhì)和它們的重要用途,再請大家通過閱讀材料和教材,了解它們是如何在我們的生存空間中形成的?又會對我們的環(huán)境產(chǎn)生什么影響?我們應(yīng)該怎樣進行防治?
【閱讀、討論】
酸雨形成:工業(yè)廢氣以及汽車尾氣中的硫、氮氧化物轉(zhuǎn)化為硫酸、硝酸。
(1)硫酸型酸雨:
①SO2→SO3→H2SO4;
②SO2→H2SO3→H2SO4。
(2)硝酸型酸雨:(NO→)NO2→HNO3。
危害:酸雨能直接損傷農(nóng)作物,破壞森林和草原,使土壤、湖泊酸化,還會加速建筑物、橋梁、工業(yè)設(shè)備、運輸工具和電纜的腐蝕。
防治措施:
(1)調(diào)整能源結(jié)構(gòu),積極開發(fā)新能源;
(2)對煤進行脫硫;
(3)種植樹木;
(4)加強廢氣的回收處理;
(5)改進汽車尾氣的處理技術(shù),控制尾氣排放。
讓學(xué)生學(xué)以致用,從化學(xué)走向生活,使學(xué)習(xí)與生活緊密相連。理論聯(lián)系實際,通過對現(xiàn)實問題的剖析,提高學(xué)生分析并解決問題的能力,培養(yǎng)環(huán)保意識和綠色化學(xué)思想,體會化學(xué)的科學(xué)價值,培養(yǎng)社會責(zé)任意識。
課堂總結(jié)
學(xué)習(xí)方法、學(xué)科思想、科學(xué)精神。
【反思回顧】用分類的思想、對比的方式,通過實驗探究,從氧化還原的角度認識硝酸的特性。
學(xué)后反思,落實知識點和學(xué)習(xí)方法,培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。從知識及方法層面進行總結(jié),培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)意識和科學(xué)精神。
布置作業(yè)
1.完成學(xué)案【核心素養(yǎng)專練】。
2.請課下查閱資料,了解酸雨防治的具體措施,形成調(diào)查報告。
①
②
③