1-3-2 氮的循环解读

高一化学第3章自然界中的元素第2节氮的循环政和一中高一化学备课组陈童芬【教材分析与教法说明】1.知识背景与脉络本节教材是以氮元素在自然界存在的形式为背景，引发学生联想自然界中的“闪电”现象，让学生带着“闪电时，空气中的氮气发生了哪些化学变化？变化过程产生的物质对人类的生活与生产有什么意义？”等质疑进入自然界中氮循环的学习，并以氮循环中N2、NO 、NO2、 HNO3、 NH3、铵盐等重要的物质的性质及相互转化为核心知识，同时联系环境保护问题，让学生初步了解人类活动对自然界氮循环和环境的影响。

教材采用了“从自然界→化学→社会→实验室→社会生活”教学脉络，进一步拓宽了学生认识元素与物质的视野，为今后构建重要的元素及物质的知识网络奠定重要基础。

2.3.教学方法：交流研讨法、观察思考法、实验引导法、归纳法。

4.课时安排（3课时）：第1课时氮在自然界中的循环及氮的固定第2课时氨铵盐第3课时硝酸的性质、应用及人类活动对自然界氮循环及环境的影响【教学目标】1.知识与技能目标（1）了解自然界中的氮循环及人类活动对氮循环的影响；（2）通过了解生物固氮和人工固氮形式，认识N2、NO 、NO2的性质；（3）通过观察思考活动，认识NH3、铵盐的性质及铵态氮肥的使用问题；（4）通过观察思考活动，认识 HNO3的性质。

2.过程与方法目标（1）培养学生通过观察实验现象，总结分析物质性质的能力；（2）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思想。

3.情感态度与价值观目标（1）通过介绍合成氨发展的艰辛历程，体会从实验室研究到工业生产的过程，渗透化学与技术关系的教育；（2）通过介绍酸雨，光化学烟雾和富营养化等环境问题，了解人类活动对氮循环的影响，树立保护环境的意识。

【教学重点与对策】教学重点是氮气、氮的氧化物（NO 、NO2）、氨、铵盐和硝酸的性质；对策是联系自然界“闪电”等现象，结合课堂实验探究，导出氮循环中重要的物质及其性质。

【教学难点与对策】教学难点：硝酸的氧化性及氮元素化合价的转变；对策是通过复习前面教材第2章学过的氧化还原概念及反应特征，分析硝酸在反应过程氮元素化合价由高到低作为突破口解决难点。

【教学媒介及教学素材】相应教学媒体、课件；相关实验仪器及药品仪器:集气瓶若干、带铁夹及铁圈的铁架台、酒精灯、园底烧瓶、带玻璃管和胶头滴管的双孔橡皮塞，试管若干、试管夹、烧杯、玻璃棒、空矿泉水塑料瓶、感应圈、单孔橡皮塞、镊子、胶头滴管等；药品：酚酞试液、浓氨水、浓盐酸、氢氧化钠溶液、氯化铵固体、碳酸氢铵固体、红色石蕊试纸、浓硝酸、稀硝酸、铜丝、铁片、锌片、铝片等。

第1课时氮在自然界中的循环及氮的固定【教学过程设计】【板书】（结合播放幻灯片4）①N2+O22NO(NO有毒、无色气体、难溶于水)②2 NO+O2= 2 NO2（NO2有毒、红棕色气体、能与水反应）③3NO2+H2O = 2HNO3+NO【板书】（结合播放幻灯片4）【过渡】植物只能利用化合态的氮，除了闪电等自然方法外，能否用人工的方法把空气中的氮气转化为植物可吸收的含氮化合物呢？通过大量实验研究，科学家们发现在一定条件下，氮气和氢气可以直接化合生成氨。

【指导阅读】引导学生阅读课本P72页合成氨反应方程式及《知识点击》栏目，认识得什么是可逆反应。

【板书】N2+3H22NH3（可逆反应）【讲述】像这样同时向正反两个方向进行的反应称为可逆反应。

在可逆反应的化学方程式中用“”代替“=”。

人们把像这样使空气中游离态的氮转化为化合态的氮的方法叫做氮的固定。

综上所述：【板书】高能固氮（如闪电）自然固氮氮的生物固氮（如豆科植物）固定工业固氮（如氨的合成）人工固氮仿生物固氮通过交流讨论，得出由N2→NO →NO2→HNO3的相关的三个反应方程式（配合老师一道完成方程式的书写）。

阅读、思考。

获取氮的固定概念等知识、并进行归纳比较。

通过交流讨论，培养学生的思维能力。

利用教材《知识点击》栏目资源，指导阅读，让学生初步认识得什么是可逆反应，为后续研究化学平衡的移动建立基础。

引导学生对知识的归纳，加深对氮固定的理解。

6分钟6分钟【课时1训练】1.下列几种固氮方式中属于人工固氮的有（）A. 闪电时空气中的氮气转化为一氧化氮B.豆科作物根瘤菌将氮气转化为化合态氮C. NO与O2反应制备NO2D.由 N2与3H2在一定条件下反应合成NH32.空气中含有大量的氮气和氧气，但在通常情况下氮气和氧气和睦相处，并不发生反应，原因在于氮气很稳定。

下列用途中，与氮气的稳定性无关的是( )A. 充入粮仓中贮存粮食B. 充入灯泡中保护钨丝C. 工业合成氨时需要高温、高压和催化剂D. 氮气和氢气反应生成氨气3．氮是蛋白质的基本组成元素之一，所有生物体均含有蛋白质，氮循环涉及生物圈的全部领域，以下关于氮的生物体的吸收途径正确的是( )①氮在大气中高达78%，可被生物体直接利用②通过高能固氮可将空气中游离的氮转化为化合态的氮，而被植物所吸收③所有植物都具有生物固氮作用，其根部的根瘤菌可使氮气转变成硝酸盐而被作物吸收④动物以植物为食而获得氮并转化为动物蛋白⑤动植物死亡后，遗骸中的蛋白质被微生物分解成NH4+、 NO3-、NH3，又回到土壤和水中，被植物再次吸收A．①⑤B．③⑤C．②④⑤D．②④①4.现有两个集气瓶它们分别盛装O2与NO气体，你怎样通过最简单的方法将它们区别开？【课时1训练答案】1.D 2.D 3.C 4.打开集气瓶，置露在空气中，若瓶中气体会迅速变成红棕色的则是NO气体，不变色的是O2。

★附教学设计（第页）★氮循环示意简图（一）氮循环示意简图（二）第 1 课时板书设计第3章自然界中的元素第2节氮的循环一、氮在自然界中的循环1.存在：一种是游离态，另一种是化合态。

2、基本过程及示意分析（见上附图，通过幻灯片播放展示）3.循环途径(通过幻灯片播放展示)二、氮循环中的重要物质及其变化1、氮气与氮的固定①N2+O22NO(NO有毒、无色气体、难溶于水)②2 NO+O2= 2 NO2（NO2有毒、红棕色气体、能与水反应）③3NO2+H2O = 2HNO3+NON2+3H22NH3（可逆反应）高能固氮（如闪电）自然固氮氮的生物固氮（如豆科植物）固定工业固氮（如氨的合成）人工固氮仿生物固氮【参考资料】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。

第2课时氨铵盐【投影】③溶解性：极易溶于水且能快速溶解，在常温常压下１体积水能溶解700体积的氨气。

【交流探讨】①烧瓶中的溶液为什么会变红?②氨溶解于水仅是简单的溶解过程吗？【教师评价】教师注意引导学生，并评价学生答案。

【结论】氨气极易溶于水，氨气溶于水后形成一种使酚酞试液变红的碱性溶液－氨水。

指出氨水就是氨气的水溶液。

【点拨】氨气不仅极易溶于水，还能与水发生反应。

氨气与水反应生成的一水合氨（NH3·H2O），是一种弱碱，在水中只有少部分电离为NH4+和 OH-。

【板书】氨的化学性质：①与水反应：NH3 + H2O NH3·H2O （可逆反应）NH3·H2O NH4++ OH-（可逆过程）NH3 + H2O NH3·H2O NH4++ OH-【设问】氨水中存在哪些微粒？【说明】教学过程应指出两个可逆反应符号的含义，强调氨气与水反应生成的一水合氨（NH3·H2O）不宜写成NH4 OH。

并补充说明NH3·H2O很不稳定，常温下就会分解，加热可促使分解和挥发（NH3·H2O NH3↑ + H2O ）。

【过渡】氨气是一种碱性气体，它能否与酸发生反应呢？【实验探索】［演示实验2］氨和氯化氢的反应－“空瓶生烟”【强调】引导学生注意观察实验现象，并强调指出借助“白烟”生成，可用于氨气的检验。

【设问】回答下列4点问题（可借助多媒体投影）：①由[演示实验2]的现象，你能解释“空瓶生烟”现象吗？若将浓盐酸用浓硝酸、浓硫酸代替，会观察到同样的现象吗？②氨除了能与盐酸反应外还能与硫酸、硝学生思考分析、讨论、回答问题。

分析思考、回答问题（答：存在NH3 、H2O、NH3·H2O NH4+、OH-微粒）领悟、记忆，学会书写氨与水反应方程式以及氨分解的化学方程式。

观察实验现象，针对教师提出的几个“设问”回答问题，并书写氨分别与硫酸、硝酸反应的化学方程式，并完成书本P74页的实验记录表格所需填写内容。

设问提示：①从三种酸是否有挥发性考虑；②从能否反应的角度考虑；③从挥发性和碱性考虑；利用溶液的颜色变化，让学生感悟到有新物质——碱性物质生成，从而认识到氨溶解于水不仅仅是一个简单的溶解过程，还伴随着化学变化产生。

通过设问，让学生了解氨水的成分。

通过实验观察及其一些开放性问题的设置，培养学生的发散思维。

12分钟酸反应吗？若能，请写出化学反应方程式。

能否用浓硫酸作氨的干燥剂？③氨水为何不大量用作化肥？④氨中氮元素的化合价是-3，请从化合价的角度分析，氨还可能具有什么性质？它可能与哪些物质反应？【分析】分析下列反应中根据元素化合价变化判断氧化剂与还原剂【板书】4 NH3 + 5O2 4NO + 6H2O氧化剂还原剂【过渡】由于氨水易挥发，不易运输，因此氨水不大量用作化肥，而是常将氨制成各种固态的铵盐加以使用，如何科学的使用铵态氮肥呢？要解决这一问题，下面我们要了解铵态氮肥的主要成分——铵盐的主要性质。

【板书】（2）铵盐（NH4+）【实验探索】结合课本中3个实验演示。

［演示实验3］取少量氯化铵固体放在试管中加热。

［演示实验4］取少量碳酸氢铵固体放在试管中加热，并将生成的气体通入新制的石灰水中。

［演示实验5］在试管中加入少量氯化铵固体，再滴加适量的10%氢氧化钠溶液，加热，并将湿润的红色石蕊试纸贴在玻璃棒上靠近试管口，观察现象。

【强调】上面的［演示实验5］可用于铵盐的检验。

【交流讨论】可用多媒体投影下列要讨论的问题：①铵盐具有哪些物理、化学性质？②铵盐与碱溶液反应的本质是什么？③铵态氮肥能否与碱性物质（如草木灰）混合使用？碳酸氢铵固体如何保存？【分析、归纳、投影】师生一道分析交流后进行归纳（下列归纳小结可通过多媒体投影）★铵盐的物理性质：白色，易溶于水的晶体。

★铵盐的化学性质：④从“元素处于最低价态时，具有还原性”考虑，推测氨可能会于氧气、氯气等氧化性物质反应。