初中化學課件上冊

自然界中的氮循環、氮氣、一氧化氮和二氧化氮

[教學目標]

1.課標要求

(1)掌握氮氣的化學性質（與氧氣、氫氣的反應）

(2)瞭解一氧化氮、二氧化氮的物理性質

(3)掌握一氧化氮與氧氣的反應，二氧化氮與水的反應

(4) 認識氮循環對維持生態平衡的作用

2.三維目標

（1）知識與技能

①瞭解自然界中的氮循環及人類活動對氮循環的影響；

②透過瞭解生物固氮和人工固氮形式，認識N2 、NO 、NO2的性質；

（2）過程與方法

①培養學生蒐集資訊、處理資訊的能力；

②培養學生探究、觀察、總結、分析問題的能力；

（3）情感態度與價值觀

①透過介紹合成氨發展的艱辛歷程，體會從實驗室研究到工業生產的過程，滲透化學與技術關係的教育；

②透過介紹酸雨，光化學煙霧和富營養化等環境問題，瞭解人類活動對氮循環的影響，樹立保護環境的意識。

　[教學分析]

1.教材分析

本節教材是以氮元素在自然界存在的形式爲背景，引發學生聯想自然界中的“閃電”現象，讓學生帶着“閃電時，空氣中的氮氣發生了哪些化學變化？變化過程產生的物質對人類的生活與生產有什麼意義？”等質疑進入自然界中氮循環的學習，並以氮循環中N2 、NO 、NO2、 HNO3、 NH3、銨鹽等重要的物質的性質及相互轉化爲核心知識，同時聯繫環境保護問題，讓學生初步瞭解人類活動對自然界氮循環和環境的影響。教材採用了“從自然界→化學→社會→實驗室→社會生活”教學脈絡，進一步拓寬了學生認識元素與物質的視野，爲今後構建重要的元素及物質的知識網絡奠定重要基礎。

2.學情分析

關於元素化合物的學習，在第1章已經學習了研究物質性質的基本方法和程序，在第3章第1節又學習了碳的多樣性，這是學生已有的基礎知識儲備，另一方面氮及其化合物的知識學生相對陌生，本節以氮在自然界中的循環爲探究的起點，符合學生的認知情況。

　[教學重點、難點]

1.重點：氮氣、氮的氧化物（NO 、NO2）的性質、氮的固定

2.難點: 氮氣、氮的氧化物（NO 、NO2）的性質

[教學方法] 實驗探究法、問題引導法、自主合作法

[教學資源]

1.課標、教材、導學案

2.視聽材料 雷電發莊稼、雷雨視頻

3.相關實驗儀器及藥品：空礦泉水塑料瓶、感應圈、單孔橡皮塞 蒸餾水、紅色石蕊試紙

【教學設計理念】

我們的教學設計應依據新課標的要求，“以生爲本”，落實“提高學生科學素養”的教育宗旨，滲透STS教育，透過在具體的教學、學習活動過程中不斷體驗、內化而形成過程與方法、情感態度與價值觀，並透過教師、學生、個體、羣體、知識技能、實踐能力、創新意識、情感態度等等多元的評價促進學生的自我發展。

因此本課時以“固氮”爲線索，設計以學生爲中心的探究活動，將課堂還給學生。這樣做有兩方面的好處：一是教學內容設計更加連貫和系統，學生對知識的掌握更加深刻，學習效果好。二是學生透過直觀生動的實驗來學習，印象深刻，學習熱情高，能主動思考，課堂氣氛活躍，增強了學生之間合作學習，分析解決問題的能力，體現了新的教育理念。

【教學過程設計】

[情景匯入]

匯入設計一：播放 “閃電”、“雷雨發莊稼”等動畫及幻燈片。並提出問題：閃電是我們生活中司空見慣的現象，爲什麼閃電過後莊稼長勢會更旺，這裏面涉及了那些物質發生了哪些反應？今天我們就一起來研究《氮的循環》這一節內容。

[設計思路]以學生所熟悉的自然界的“閃電”和農諺入手，創設相關問題和情景，讓學生認識到含氮元素的物質廣泛存在自然界，它們之間可以相互轉化，激發學生學習新課的興趣和探究的動機。

匯入設計二：閃電是我們最熟悉的自然現象，讓我們來感受一下！（利用多媒體給學生展示電閃雷鳴的情景——動畫伴聲音），在這電閃雷鳴的雨天，空氣中的氮氣能否發生某些反應，這些反應對我們的生產和生活有什麼實際意義？我們帶着這些疑問來學習本節內容——氮的循環。

[設計思路]從熟悉的自然現象入手，引發思考，聚斂思維，把學生帶入本節課學習的場景中來。

[推進新課]

【問題思考】上節課後老師給大家佈置了以下2項探究任務：請以小組爲單位彙報你們的探究結果。

任務一：預習課本查閱資料，查找爲什麼 “雷雨能發莊稼”？在電閃雷鳴時，氮氣和有關氮的化合物發生了哪些反應？這些反應和生成的物質對人類的生產生活有什麼影響？

任務二： 查找氮循環的資料，小組合作畫出氮循環簡單圖示，並寫出短文，重點說明氮循環中涉及到哪些含氮元素的物質，它們是如何轉化的？

【成果展示】學生彙報展示查閱課本或相關資料所得結論。（也可上黑板演示畫圖，以下是部分小組的氮循環示意圖）

[設計思路]學生能解決的問題一定要讓學生自己解決。透過提前佈置任務讓學生查閱課本資料及聯繫身邊化學，瞭解氮元素在自然界存在形式。讓學生分組交流，培養學生自主探究及小組合作學習意識，讓學生進一步認識到空氣中的氮元素與前一節課學過的碳元素一樣在自然界中能實現循環，爲下面要學習的各種重要物質做鋪墊，也爲日後學生的研究性學習提供素材。

【概括整合】自然界中氮元素存在的形式有兩種：一種是遊離態，如N2；另一種是化合態，如銨鹽、硝酸鹽（如KNO3、NaNO3）、氨、蛋白質等。

【情景匯入】在氮循環中涉及到了較多重要的含氮元素的物質及其變化，下面我們一起來探討這些物質的性質及轉化。

[設計思路]將教學內容自然轉移到第二部分氮循環中的重要物質及其變化

【問題思考】N2在空氣中的體積分數約佔78%，N2與O2一樣，可以說與我們朝夕相處，請同學們談一下對N2的認識。

[設計思路]由於學生在日常生活及初中化學中已經對氮氣的物理性質和化學性質有所瞭解，所以設計這一環節的目的是溫故知新，使學生意識到氮氣的化學性質不活潑，從而激發學生對氮氣性質穩定原因的思考。

【知識支援】氮氣是由氮原子構成的雙原子分子，兩個氮原子間共用三對電子，使每個原子都達到穩定結構。要破壞這種牢固的結合，需要很高的能量。故常溫下，氮氣的化學性質不活潑，很難與其它的物質發生反應。但在一定的條件下，氮氣能與氧氣、氫氣等物質發生反應。下面我們就透過一個實驗來模擬放電條件下氮氣和氧氣的反應。

[設計思路]“結構決定性質”此處把N2的結構做一簡略介紹，目的是幫助學生進一步理解N2性質穩定的原因。此處學生可能較難理解，可以打一個比喻，“一根筷子，三根筷子，哪個更容易斷？學生自然就理解了。

【觀察思考】在一個空礦泉水塑料瓶距瓶底10cm處，對稱地鑽兩個小孔，

然後放在感應圈上，將感應圈的兩根極針透過小孔插入瓶中，使兩根極針成一條直線，

且針尖之間相距0.5cm（如圖），接通電源觀察實驗現象。待礦泉水瓶中產生

紅棕色氣體後，加入蒸餾水振盪，用藍色石蕊試紙檢驗產生的溶液。

【討論互動】請仔細觀察實驗現象，結合前面提到的“閃電”等現象，思考並回答以下兩個問題：

1.爲什麼通電時礦泉水瓶中會產生紅棕色氣體？

2.藍色石蕊試紙顏色爲什麼會變紅？請推測生成的產物是什麼？

[設計思路]自然界中的閃電司空見慣，但在電閃雷鳴之際到底發生了那些化學反應，可能知之者甚少，此處將自然界的現象拿到實驗室中進行模擬實驗，透過演示實驗及問題的提出，培養學生的觀察能力、分析能力及解決問題的能力，讓學生進一步體會化學科學的魅力與作用。

【歸納總結】在放電或高溫的條件下，空氣中的氮氣能與氧氣發生反應，生成一氧化氮，一氧化氮在空氣中很不穩定，易被氧化成二氧化氮，二氧化氮與水反應生成硝酸。

【板書】

① N2+O2 2NO

(NO有毒、無色氣體、難溶於水)

② 2NO+O2=2NO2

（NO2有毒、紅棕色氣體、能與水反應）

③3NO2+H2O=2HNO3+NO

[設計思路]透過對演示實驗或視頻的分析師生一起總結出“雷雨發莊稼”的原因，解決了課前匯入所提出的問題，也解決了這節課的重難點問題。

【概括整合】氮的氧化物都有毒，都是大氣污染物。請比較它們的性質，完成導學案上的表格：

[設計思路]以表格的`形式進一步明確NO、NO2的主要性質，培養學生分析對比的能力。

【情景匯入】植物只能利用化合態的氮，除了閃電等自然方法外，能否用人工的方法把空氣中的氮氣轉化爲植物可吸收的含氮化合物呢？透過大量實驗研究，科學家們發現在一定條件下，氮氣和氫氣可以直接化合生成氨。

[設計思路]此處意在由自然固氮轉到人工固氮。

【自主學習】引導學生閱讀教材P72頁合成氨的反應方程式及《知識點擊》欄目，認識什麼是可逆反應。

【板書】

N2+3H2 2NH3（可逆反應）

[設計思路]指導學生閱讀教材《知識點擊》，讓學生初步認識什麼是可逆反應，爲後續研究化學平衡的移動建立基礎。

【教師點撥】像這樣使空氣中游離態的氮轉化爲化合態的氮的方法叫做氮的固定。

【研究學習】請同學們根據剛纔的講解以及教材內容總結氮的固定的方式。

【概括整合提升】

留給學生一定時間，分組討論、自主概括整合，每個同學都描繪出本節本節所學內容的知識樹圖形，然後全班各組簡交流分享整合，加深認識，提升理念。

[課堂小結]

總結本節課學習中，在知識方面的收穫，在觀念、技能與方法和能力方面的提升。

【課堂評價】

1．在新疆和青海兩省交界處，有一狹長山谷，有時牧民和牲畜進入後，風和日麗的晴天頃刻間會電閃雷鳴，狂風大作,人畜常遇雷擊而倒斃，被當地牧民稱爲“魔鬼谷”。奇怪的是這裏草木茂盛，你知道其中的原因嗎？寫出有關的化學方程式。

2.起固定氮作用的化學反應是

A．N2與H2在一定條件下反應生成NH3 B． 硝酸工廠用NH3氧化制NO

C．雷雨時空氣中的 N2轉化爲NO D．由NH3制碳酸氫銨和硫酸銨

3．在大氣中N2是很有用的，因爲

A．助燃B．稀釋大氣中O2的濃度，使燃燒及腐 敗速度減慢

C．幫助呼吸 D．幫助植物光合作用

4.在NO2與水的反應中，對NO2的描述正確的是

A．既不是氧化劑，又不是還原劑 B．只是氧化劑

C．既是氧化劑，又是還原劑 D．只是還原劑

5.用大試管收集一試管NO2氣體，倒扣在盛水的水槽裏，不久看到試管紅棕色氣體消失，試管裏水面上升至容積的大約2/3處。再往試管裏通入適量的氧氣，又出現紅棕色，接着紅棕色又消失，液麪又上升。試解釋上述現象的原因。