名校优质公开课《氮气和氮的固定》课堂实录教学过程听课的教学点评精品
人教版高中化学必修第二册精品课件 第5章 第2节 第1课时 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮
复后,试管被水充满。对原试管中盛装的气体的说法正确的
是(
)。
A.可能是N2与NO2的混合气体
B.一定是NO与NO2的混合气体
C.可能是NO与NO2的混合气体
D.只可能是NO2一种气体
答案:C
解析:试管内气体为红棕色,故一定含有NO2,也可能含有NO,
瓶NO气体。
(1)打开弹簧夹,推动针筒活塞,使O2进入烧瓶。关上弹簧夹,
首先观察到烧瓶中的现象为
,
产生此现象的化学方程式为
。
(2)轻轻摇动烧瓶,观察到烧瓶中的现象为
①
;
②
。
产生此现象的化学方程式为
。
答案:(1)烧瓶中气体颜色由无色变为红棕色
2NO+O2══2NO2
(2)①烧瓶中红棕色气体又变为无色
4NO + 3O2+2H2O
4HNO3
4
3
mn
(m- )∶n=4∶3,解得
m∶n=8∶3。
NO。
解法Ⅱ(得失电子守恒法):从整个反应过程看,NO 与 O2 混合后
+
溶于水是氧化还原过程,故得失电子数相等,在该过程中, O
+
-
HN ,则有(m- )×3=n×2×2,解得 m∶n=8∶3。
H O3,
解法Ⅲ(原子守恒法):由题意知反应后所得溶液为 HNO3 溶液,而
总反应式与 N2O5+H2O
2HNO3 等效,据此可知参加反应的 NO 和
O2 中,N 与 O 原子数之比一定为 2∶5,即 N(N)∶N(O)=2∶5,得
2024年人教版高中化学同步精品讲义(必修二)第04讲 5.4氮气和氮氧化物(含答案解析)
第1课时 氮气和氮氧化物1．了解氮的固定和自然界中氮的循环。
2．了解氮气的主要化学性质。
3．认识氮氧化物的性质与转化。
一、氮气与氮的固定 1．氮元素的原子结构和性质(1)氮元素的原子结构氮元素位于元素周期表的第二周期第ⅤA 族，氮原子最外层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。
氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。
(2)氮元素在自然界中的存在①游离态：主要以氮气分子的形式存在于空气中，约占78%（体积分数）。
②化合态：存在于动植物体内的蛋白质中，土壤、海洋的硝酸盐和铵盐中。
2．氮气的性质(1)物理性质通常情况下，氮气是无色、无味的气体，密度比空气的稍小，难溶于水。
(2)化学性质氮分子内两个氮原子间以共价三键(N ≡N)结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定，通常情况下很难与其他物质发生化学反应，但在高温、放电等条件下，氮气也可以与镁、氧气、氢气等物质发生化合反应。
写出氮气与下列物质反应的化学方程式。
①金属镁：N 2＋3Mg=====点燃Mg 3N 2，氮气表现氧化性； ②氢气：N 2＋3H 2高温、高压催化剂2NH 3，氮气表现氧化性；③氧气：N 2＋O 2=======放电或高温2NO ，氮气表现还原性。
(3)用途①氮气常用作保护气，如焊接金属、填充灯泡、保存食品等。
②氮气是合成氨、制硝酸的重要原料。
③液氮可用作制冷剂，应用于医学、科技等领域。
3．氮的固定(1)含义：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。
(2)分类：①自然固氮：大自然通过闪电释放能量将氮气转化为含氮的化合物（高能固氮），或者通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化为氨（生物固氮）。
②人工固氮：工业合成氨。
二、一氧化氮和二氧化氮1．一氧化氮、二氧化氮的物理性质氧化物颜色状态气味水溶性NO无色气态无味难溶NO2红棕色气态刺激性气味与水反应2．一氧化氮、二氧化氮的相互转化操作一：在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，观察颜色，然后吸入5 mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器。
氮气和氮的固定教案
氮气和氮的固定教案教学目标：1. 了解氮气的基本概念和制取方法2. 了解氮的固定过程和作用3. 掌握氮的固定方法和应用教学重点：教学方法：1. 讲授法，通过教师的讲解和演示，让学生对知识点建立起正确的基础概念。
2. 示范法，通过实验演示展示方法，让学生能够掌握实验操作技能。
3. 讨论法，通过在课堂上提出问题，讲解知识点，促进学生思考，激发学习兴趣。
教学准备：1. PPT课件2. 实验器材3. 教材4. 氧化铜、铜条、氨水、熔融钾氢氧化物、氢氧化铁教学过程：一、引入（5分钟）今天我们要学习氮气的制取和氮的固定。
在学习之前，我们先来讲解一下什么是氮。
氮是一种化学元素，符号为N，原子序数为7。
氮在空气中的含量为78%。
氮气是一种无色、无味、无毒的气体，具有高稳定性和惰性。
氮气的制取方法有哪些？请同学们想一想。
二、正文（30分钟）氮气的制取方法主要有两种：一种是通过分离空气来制取氮气，另一种是通过分解氨水来制取氮气。
(1)分离空气制氮气空气中的氮、氧和其他气体的含量不同，可以通过分离来制取氮气。
分离空气的方法有常压吸附法、变压吸附法和低温分离法等。
(2)分解氨水制氮气氨水是一种含氮物质，可以通过加热分解产生氮气和水蒸气。
氨水的分解需要使用熔融钾氢氧化物或氢氧化铁作为媒介。
氮是一种大气中广泛存在的元素，但其无法被植物直接利用。
氮在大气中主要以分子形式存在，因为氮分子N2是一种高度稳定的化合物，植物无法将其利用。
这就需要进行氮的固定过程，将氮转变为植物可以利用的形式。
(1)氮的固定氮的固定是指将空气中的氮转化为植物可以利用的形式。
氮的固定主要有两种形式——生物固定和非生物固定。
生物固定：指通过植物或一些微生物将空气中的氮固定成氨或硝酸盐等，变成植物可以直接吸收的形式。
这是一个自然的过程。
非生物固定：指通过人工手段将空气中的氮转变为植物可以利用的化合物，例如合成氨法。
(2)氮的作用氮是植物生长过程中的重要元素，它可以合成蛋白质、核酸和其他生物分子，对植物的生长和发育起着至关重要的作用。
氮气及氮的固定++课件-2024学年高一下学期化学人教版(2019)必修第二册
高能固氮 自然固氮
人工固氮
合成氨
生物固氮 仿生固氮
自然固氮
氮的固定 分类
人工固氮
高能固氮(雷雨或者火山喷发) 生物固氮(如豆科植物的根瘤菌固氮) 合成氨(工业上合成氨)
仿生固氮(某些金属有机化合物可起到根瘤菌作用)
4.自然界中氮的循环
大 根瘤菌
生物
气
转化
中
微生物
3
分解
的 放电
降水
氮
小结:
-3
为什么氮气可以作为保护气？
4、N2的用途
合成硝酸
粮食
合成氨 制氮肥 冷冻剂
氮气 低温环境
灯泡 焊接
（大气：N2及少量的NH3、NO、NO2）
NH3
NO、NO2
NO、NO2
雷电作用 产生NO
人工合成 根瘤菌固氮 NH3
酸雨HNO3
NO经氧化等转化
铵盐或者氨
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
动物遗体或 者排泄物
亚硝酸盐 硝化作用
植物吸收产生蛋白质
（2）氮气跟氧气的反应
现象： 开动抽气缓慢抽气后，干燥管C处仍是无色 的。在容器D中看到的颜色是红棕色。
方程式： N2+O2 放电 2NO 2NO＋O2 2NO 2
（3）氮气跟某些金属的反应
镁在氮气中燃烧比在氧 气中燃烧剧烈程度差。
方程式为：
3Mg＋N2 点燃 Mg3N 2（微黄色 ）
Mg3N2 + 6H2O ＝3Mg(OH)2↓+ 2NH3↑ 氮气还可跟Li、Ca、Sr、Ba等金
2.氮元素的最高价态为+5，最低价态为-3。
科学的光芒——拉瓦锡独具慧眼，发现氮气
1774，拉瓦锡在发现氧的著名实验中，经过科学 的分析后，得出了反映事物本质的结论：空气是由两种 气体组成，一种是能够帮助燃烧和呼吸的气体。另一种 是不能帮助燃烧和呼吸的气体（这就是卢瑟福发现的 “浊气”、舍勒发现的“浊空气”、普利斯特里发现的 “吸饱了燃素的空气”、卡文迪许发现的“窒息的空 气”），命名为氮，意思是“无益于生命”，拉瓦锡拭 净了蒙在这一元素上的尘灰，人们终于科学地认识了空 气的基本组成。
5.2.1 氮气与氮的固定教学设计
第五章化工生产中重要的非金属元素5.2 氮及其化合物第1课时氮与氮的氧化物一、教学目标：1.知识与技能（1）通过分析氮的原子结构，推断含氮物质可能的化学特性，理解结构与性质的关系；（2）了解氮的固定和自然界中氮的循环；2.过程与方法通过实验探究，了解一氧化氮与氧气反应、二氧化氮与水反应等性质，感受化学变化的奇妙。
3.情感态度与价值观（1）从氮的氧化物的类别及氮的化合价的角度认识氮的氧化物是的主要性质、用途，培养学生宏观辨析的能力；（2）结合真实情境中的应用实例或通实验探究，熟知氮的氧化物溶于水的反应，培养学生科学探究的化学核心素养。
二、教学重难点重点：根据氮的结构分析氮可能具有的性质。
难点：NO、NO2的化学性质三、教学过程一、氮原子的结构教师设问：画出氮原子的结构示意图，分析氮的原子结构，推断含氮物质可能的化学特性。
学生活动：思考交流分析书写。
教师讲述：氮元素位于元素周期表的第二周期、第V A族。
氮原子的最外电子层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。
因此，氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。
课堂投影展示：自然界的氮元素分布。
拓展学生视野。
二、氮气教师讲述：氮气的物理性质。
强调液氮沸点低。
关联液氮的用途。
设计意图：拓展学生视野。
教师设问：为什么氮气的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学反应，画出氮气的电子式并分析？学生活动：思考交流分析书写相关内容。
学生展示交流结果，教师评价。
教师讲述：由于氮分子内两个氮原子间以共价三键（）结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学反应，无法被大多数生物体直接吸收。
三、氮的固定教师讲述：氮的固定----将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。
学生活动：想一想：氮是自然界各种生物体生命活动不可缺少的重要元素，自然界是怎样通过氮的循环为生物体提供氮元素的呢？教师讲述分析：自然界中氮的循环。
7.1氮的固定(教案)-2024-2025学年高一化学同步备课系列(苏教版2019必修第二册)
7.1 氮的固定一、教学目标1.能从分子结构的角度认识氮气的化学稳定性，熟知氮气与镁、氧气、氢气的化学反应及其条件。
了解氮的固定。
2.能从物质类别和氮元素的化合价认识氮氧化物的性质与转化，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。
二、教学重点及难点重点 氮的固定、一氧化氮和二氧化氮的性质及转化；难点 一氧化氮和二氧化氮的性质及转化。
三、教学方法实验探究法、讲授法、讨论法四、教学工具PPT 、视频五、教学过程【导入】展示氮气的存在及膜分离技术。
氮气是一种宝贵的资源。
【问】谈谈你对氮气的认识。
性质和应用方面。
【生】性质：无色、无味、气体、难溶于水、化学性质不活泼。
应用：做氮肥、食品保护气、致冷剂。
【问】氮气为什么化学性质不活泼？【生】氮原子核外有五个电子，两个氮原子以氮氮三键相连，破坏氮气分子中氮氮三键需要很大能量，所以氮气分子很稳定，通常情况下氮气与大多数物质很难发生化学反应。
【问】氮气的电子式和结构式是什么？··N ⋮⋮N ··【讲述】氮气虽然稳定，通常情况下很难与其他物质发生反应。
在一定条件下氮气也可以和一些物质发生化学反应。
【展示】氮气和镁的反应视频①金属镁：N 2＋3Mg=====点燃Mg 3N 2，氮气表现氧化性； ①氢气：N 2＋3H 2高温、高压催化剂2NH 3，氮气表现氧化性；①氧气：N 2＋O 2=====放电2NO ，氮气表现还原性。
这种将空气中游离态的氮转化成含氮化合物的过程为氮的固定，简称固氮。
分类 氮的固定⎩⎪⎨⎪⎧ 自然固氮⎩⎪⎨⎪⎧ 高能固氮N 2＋O 2=====放电2NO 生物固氮豆科植物根瘤菌固氮人工固氮⎩⎪⎨⎪⎧ 合成氨N 2＋3H 2高温、高压催化剂2NH 3仿生固氮【问】俗话说的“雷雨发庄稼”有什么化学原理？【展示】雷雨发庄稼过程动画【生】化学原理为：N 2＋O 2=====放电2NO ，2NO+O 2===2NO 2，3NO2+H2O===2HNO3+NO 。
5.2.1氮气与氮的固定教学设计2023-2024学年高一下学期化学人教版(2019)必修第二册
5.题目：解释氮的固定的过程，并说明如何通过化学反应将氮气转化为化合态氮。
答案：氧化还原反应在氮的固定中起到重要作用。在氮的固定过程中，氮气分子中的氮原子被氧化或还原，形成化合态氮。氧化还原反应中，氮气分子中的氮原子失去或获得电子，从而形成化合态氮。这种电子转移过程使得氮气分子中的氮原子从稳定状态转变为活跃状态，从而可以参与生物体的代谢过程。
4.题目：解释氮的固定技术在农业生产中的应用，并说明其意义。
-生物固定：利用根瘤菌将大气中的氮转化为植物可利用的氮。
-大气固定：通过植物的光合作用将大气中的氮转化为有机物。
板书设计要求：
-目的明确，突出氮的固定的核心概念和过程。
-结构清晰，分为氮气与氮的固定的基本概念、氧化还原反应的应用、氮的固定在农业生产中的应用等部分。
-简洁明了，使用关键词和图示，避免冗长的文字。
教学资源
软硬件资源：
1.教室内的多媒体设备，包括投影仪和计算机。
2.化学实验室，用于进行实验和观察氮的固定过程。
3.化学试剂和实验仪器，用于实验操作。
课程平台：
1.学校提供的教学管理系统，用于发布课程资料和作业。
2.在线学习平台，提供相关的学习资源和练习题。
信息化资源：
1.教学PPT和演示文稿，用于呈现课程内容和重点难点。
强调氮气与氮的固定在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用氮气与氮的固定。
布置课后作业：让学生撰写一篇关于氮气与氮的固定的短文或报告，以巩固学习效果。
关于“氮气和氮的固定”的教学反思
元素化合物教学设计的行动研究——“氮气和氮的固定”的教学设计探索乔敏张毅强北京师范大学化学系、太原五中行动研究的早期探讨者勒温（Kurt Lewin）指出，行动研究是“将科学研究者与实际工作者的智慧和能力结合起来解决某一实际问题的一种方法。
”在他看来，行动研究课题来自实际工作者的需要，研究在实际工作中进行。
教师行动研究是教师对自己的思想、信念、知识及其实践进行有目的、有系统、批判性研究的方式，是提升自身教育实践理性，拓展专业自主，获得专业成长的过程。
元素化合物知识是化学学科中重要内容，元素化合物教学是中学化学教学中的重要组成部分，也是中学化学教师研究的重点，过去已有很多优秀的教学设计。
但这类内容的教学是否只能遵循结构——性质——用途的单一模式？在新的课程观念的倡导下：如何在元素化合物教学中体现“以学生发展为本”的教育理念，落实“提高学生科学素养”的教育宗旨，渗透STS教育，最终促使学生的自我发展，仍是值得我们探讨的。
时值2005年8月在天津举行“华北地区高中化学优质课观摩评比暨教学探讨会”，我们选择了现行高中化学教材第二册第一章第一节“氮和磷”的第一课时作为教学内容。
在整个准备的过程中应用行动研究的理论作为指导，分别从学科中心、社会中心、活动中心进行了教学设计、教学实践和教学反思。
1 教材分析高中第二册第一章教材在章引言中介绍了氮族元素的相似性和递变规律。
在这之前高一已介绍过原子结构、元素周期律的知识，氧族元素、碳族元素等元素化合物的知识，学生对于运用理论指导元素化合物知识学习的方法已经有了一定的了解。
所以本章没有将这部分内容单独编节，而是作为章引言介绍。
而第一节的主要内容包括两部分。
一是氮气，包括：氮气的物理性质，氮分子的结构，氮气的化学性质，氮氧化物的污染，氮气用途；二是磷，包括：磷的化学性质，磷的同素异形体白磷、红磷的区别与转化。
通常第一课时包括氮族元素和氮气两部分内容。
2 教学设计思路的探索2．1 第一次教学设计——以学科知识为核心2．1．1 教学设计方案开始我们进行了常规的、以体现知识间内在联系为核心的教学设计：收获：以学科知识为核心展开教学，注重知识的系统性、逻辑性，教师容易控制课堂。
5.2.1氮气与氮的固定-教学设计-2023-2024学年高一下学期化学人教版(2019)必修第二册
（四）巩固练习（预计用时：5分钟）
随堂练习：
随堂练习题，让学生在课堂上完成，检查学生对氮气与氮的固定的掌握情况。
鼓励学生相互讨论、互相帮助，共同解决氮气与氮的固定问题。
错题订正：
针对学生在随堂练习中出现的氮气与氮的固定的错误，进行及时订正和讲解。
② 氮的固定方法
- 生物固氮：植物和微生物将大气中的氮固定为植物可吸收的形式
- 工业固氮：哈柏-博施法，将氮气转化为氨，进而转化为肥料和化工原料
③ 氮的固定反应
- 生物固氮反应：植物和微生物体内的固氮酶将氮气还原为氨
- 工业固氮反应：氮气和氢气在催化剂的作用下转化为氨
④ 氮的固定意义
- 农业生产：提供植物生长所需的氮肥，提高农作物产量
在阅读拓展材料的过程中，学生可以关注以下几个方面的知识点：
1. 氮循环的基本原理和不同类型的氮固定过程，理解氮的固定的重要性。
2. 氮肥的作用和施用技术，了解氮肥对农业生产的影响。
3. 氮氧化物对环境的影响和环境保护措施，认识到氮氧化物控制的重要性。
4. 工业固氮技术的应用和发展，了解工业固氮技术在化学工业中的应用。
1. 《氮循环与氮固定》：介绍氮循环的基本原理，包括生物固氮、工业固氮和大气固氮等不同类型的氮固定过程。
2. 《氮肥的作用与施用技术》：探讨氮肥在农业生产中的重要性，以及不同类型的氮肥及其施用技术。
3. 《氮氧化物与环境保护》：讨论氮氧化物对环境的影响，以及相关的环境保护措施。
4. 《工业固氮技术的应用与发展》：介绍工业固氮技术的原理、应用和发展前景。
引导学生分析错误原因，避免类似错误再次发生。
（五）拓展延伸（预计用时：3分钟）
5.2.1氮气及氮的固定 教案 2022-2023学年高一下学期化学人教版(2019)必修第二册
氮气及氮的固定一.教学目标1.1素养目标：1.通过了解自然界中与生命相关的氮循环，建立元素守恒观念，体会化学与自然的密切联系。
2.通过对人工固氮路径的探究，了解氨、铵盐、一氧化氮、二氧化氮的性质，认识并实现氮及其化合物之间的转化，构建物质转化的一般思路。
3.能够理解氮的固定对人类生存的重要意义，明确合成氨工业对社会发展的价值。
1.2知识目标：1.通过分析氮的原子结构，推断含氮物质化学性质及其特性，理解结构与性质的关系。
2.氮气与氮的固定二.教学重点与难点：重点：氮气的化学性质、氮的固定难点：氮气的氧化性与还原性知识探究与落实思路及设计学生活动教师活动课前准备：预习氮气与氮的固定，结合之前已经掌握的非金属元素的学习方法，对氮及其化合物展开学习。
导入新课：谚语“雷雨发庄稼”的原因是什么？【视频展示】科普“雷雨发庄稼”新知学习：一、氮元素的“位—构—性”位置：氮元素位于元素周期表中第二周期、第ⅤA族结构：氮原子结构示意图为最外层有5个电子性质：既不容易得到3个电子，也不容易失去电子，因此一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。
二、自然界中氮元素的存在形式1.游离态：N2，大气中，体积分数约为78%2.化合态：动植物体内、土壤和水体中三、氮气物理性质（1）视频介绍，了解氮气填写导学案总结原因阅读教材P11充分体现学生在课堂中的主体作用归纳氮气的物理性质和用途请学生回答、点评评价、归纳板书讲述PPT展示物理性质：无色、无味的气体，密度与空气接近，难溶于水用途：氮气用途广泛，工业上，氮气是制硝酸、含氮化合物和氮肥的重要原料，含氮化合物也是重要的化工原料，氮气还用作保护气，在医学上，液氮常用于医疗麻醉。
四、氮气化学性质结构式：1.结构。
电子式：氮氮三键键能大，分子结构稳定。
所以N2的化学性质很稳定，难以与其他物质发生化学反应，也无法被大多数生物体直接吸收。
2.化学性质（1）常温下，氮气不活泼，性质稳定。
《氮的固定》 说课稿
《氮的固定》说课稿尊敬的各位评委老师：大家好！今天我说课的题目是《氮的固定》。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析《氮的固定》是高中化学必修第二册第五章第一节的内容。
氮元素是生命活动中不可或缺的重要元素，氮的固定在自然界和人类的生产生活中都具有极其重要的意义。
本节课在教材中的地位举足轻重，它不仅是对前面元素周期表、化学键等知识的巩固和应用，也为后续学习氮的化合物的性质和用途奠定了基础。
通过对氮的固定的学习，学生能够更加深入地理解物质的转化和化学变化的本质，培养学生的宏观辨识与微观探析素养。
二、学情分析学生在之前的学习中已经了解了氮元素的存在形式以及氮的氧化物等相关知识，具备了一定的化学基础知识和实验探究能力。
但对于氮的固定这一较为抽象的概念，学生理解起来可能存在一定的困难。
此外，高中生已经具备了一定的逻辑思维能力和抽象思维能力，但在将微观粒子的变化与宏观现象联系起来方面还需要进一步的培养和提高。
三、教学目标基于以上对教材和学情的分析，我制定了以下教学目标：1、知识与技能目标（1）了解氮的固定的概念、分类和主要方式。
（2）掌握工业合成氨的反应原理和工艺流程。
（3）能够解释自然界中氮的固定现象。
2、过程与方法目标（1）通过实验探究和分析，培养学生的观察能力、实验操作能力和数据分析能力。
（2）通过对氮的固定相关问题的讨论和思考，培养学生的思维能力和创新能力。
3、情感态度与价值观目标（1）让学生感受到化学与生活、生产的密切联系，激发学生学习化学的兴趣。
（2）培养学生的环保意识和可持续发展观念。
四、教学重难点1、教学重点（1）氮的固定的概念和分类。
（2）工业合成氨的反应原理。
2、教学难点（1）如何理解氮的固定的微观过程。
（2）培养学生从化学视角分析和解决实际问题的能力。
五、教法与学法1、教法为了突破教学重难点，实现教学目标，我主要采用了以下教学方法：（1）讲授法：讲解氮的固定的概念、分类和工业合成氨的反应原理等重点知识，使学生形成系统的知识体系。
第04讲氮气与氮的固定一氧化氮和二氧化氮(学生版)高一化学精品讲义(人教版2019)
第04讲 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮课程标准课标解读1．了解氮的固定及其类型，认识其在生产中的意义。
2．了解氮气的主要性质，认识合成氨在氮的循环及农业生产中的重要意义。
3．了解氮氧化物的主要性质。
1．能从物质类别和元素化合价的角度，预测氮气及氮的氧化物的性质及转化。
2．通过二氧化氮与水反应的实验探究，认识科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动。
知识点01 氮气与氮的固定1．氮元素 （1）结构①在元素周期表中的位置：第____周期、第____族 ②氮原子结构示意图：________________③构成物质：一般通过________与其他原子相互结合构成物质。
（2）自然存在：主要以________的形式存在于空气中。
2．氮气（1）结构：结构式为________，电子式为________。
（2）物理性质：____色、____味、____溶于水，密度与空气相近，约占空气体积的____。
（3）化学性质①稳定性：通常情况下很稳定，难与其他物质反应，原因是氮氮三键键能很大。
②与氢气反应：____________________ ③与氧气反应：____________________ ④与金属镁反应：____________________3．氮的固定（1）含义：将大气中________的氮转化为____________的过程叫做氮的固定。
（2）分类：【即学即练1】下列叙述与氮的固定无关的是（ ）。
A ．工业合成氨B ．工业上将氨转化为硝酸和其他含氮化合物C ．豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为含氮化合物D ．电闪雷鸣的雨天，空气中的氮气会与氧气发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收知识点02 NO 和NO 2的性质1．物理性质及毒性（1）一氧化氮：____色____味气体，密度比空气____，____溶于水，____毒。
（2）二氧化氮：____色气体，有________气味，密度比空气____，易液化，____溶于水，____毒。
化学优质课公开课氮气与氮的固定一氧化氮和二氧化氮
任务
素养脉络
随堂检测
课堂篇素养提升
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任务
素养脉络
随堂检测
课堂篇素养提升
2.氮的氧化物溶于水的有关定量关系 (1)相关反应原理
3NO2+H2O === 2HNO3+NO① 2NO+O2 === 2NO2② 由方程式①×2+②得:4NO2+O2+2H2O === 4HNO3③ 由方程式①×2+②×3得:4NO+3O2+2H2O === 4HNO3④
气体体积减小,液面不断上升。发生反应:2NO+O2 === 2NO2, 3NO2+H2O === 2HNO3+NO。
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任务
素养脉络
随堂检测
课堂篇素养提升
3.当液体充满整个试管时,通入的O2与原试管内的NO2体积之比是 多少?写出总反应的化学方程式。 提示:当液体充满试管时,NO2和通入的O2恰好完全反应生成HNO3,
2.N2的密度与空气相差不大,不可采用排空气法收集,可用排水法收 集。
3.氮元素的原子结构示意图:
,一般通过3个共价键与
其他原子结合。
-2-
知识铺垫
必备知识
一、氮气与氮的固定 1.自然界中的氮元素
正误判断
课前篇素养初探
2.氮气的化学性质 (1)稳定性:通常情况下氮气难与其他物质发生化学反应,无法被大 多数生物体直接吸收。 【微思考1】为何氮气的化学性质很稳定? 提示:氮分子内两个氮原子之间以共价三键结合,断开该化学键需 要较多的能量。
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课堂篇素养提升
任务
素养脉络
随堂检测
氮的氧化物溶于水的有关计算
问题探究
名校优质公开课《氮气及氮的固定》课堂实施教学记录教学设计精品
使学 生初步建 立起利用 氧化还原 原理进行 固氮的思 想。
小结： 从以上的分析我们可以看出：N2 中 N 元素处于 0 价，所以 N2 应该既具 有氧化性，又具有还原性。固氮的过 程正是利用了 N2 这样的性质，可以分
还原性
氧化性
探究“一 场雷雨一 场肥”的 化学反应 原理
（1）刚才问题的焦点集中在了 讨论得出结论：
学生探究
有无氮氧化物生成，现在让我们先认
（1）NO 是无色气体、NO2 是红棕 真相的兴
识两种常见的氮氧化物：展示 NO、NO2。 色气体；
趣
这两种气体都是有毒的。NO 有什么性
无色 NO 遇 O2 变成红棕色；
质呢？它能否在空气中稳定存在
NO2
呢？NO 与 O2 的反应。
或者地域的局限，这些氮元素不可能
按照植物的需要及时的被吸收，那么
除了 N2 被氧化的过程，是否可以通过
其他途径来实现固氮呢？
讲解：
研究表明：氮气和氢气能够在高
温、高压、催化剂的条件下合成氨。
这是一个可逆反应。
板书： N2 + 3H3 高温、高压2NH3
催化剂
合成氨
与自然界本身存在的雷电固氮 不同，合成氨是通过人工方式进行的 固氮。（引导看合成氨厂的图片）产 生的 NH3 一大部分用于化肥的生产。
O2 又变成红棕色；生成的水溶液显
NO2
酸性。
H+
（3）N2、O2 在放电情况下，先生
成无色气体、然后变成红棕色；
NO
NO2
写出化学方程式： 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO N2 + O2 放=电 2NO
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课堂实录：
1.以“一场雷雨一场肥”作为问题驱动，激发学生的学习兴趣
乔老师在课开始时给同学们播放了一段关于“一场雷雨一场肥”的录像，并解释说：往往在电闪雷鸣的雨天之后，植物的长势会变得非常好，就像是给庄稼施了一场肥一样。
学生对此很感兴趣，也产生了很多疑问。
乔老师引导过渡,“那么雷雨产生的肥料，它的成分是什么？又是如何生成的呢？”这节课让我们带着这些问题一同进入“氮气和氮的固定”的学习。
2.师生共同讨论固氮的概念和反应的理论基础
乔老师结合氮元素对生命的价值，给出氮的固定的概念。
并引导学生分析：“既然“固氮”是要将N
2
转化为化合态的氮元素，那么请大家回忆，你知道哪
些含氮元素的化合物呢？“学生举例：有NO、NO
2、HNO
3
、硝酸盐、NH
3
、铵盐等。
乔老师进一步引导同学们思考：“将氮元素从游离态转变为化合态，以化学反应类型的角度来看，这个的过程应属于什么反应呢？如何从这一角度对固氮的过程加以理论分析呢？”学生自然的从氧化还原反应原理的角度分析：氮气转化为硝酸盐是氮元素化合价升高，被氧化的过程；而氮气转化为铵盐的过程则是氮元素化合价降低，被还原的过程。
乔老师进一步总结：从以上的分析我们可以看
出：N
2中N元素处于0价，所以N
2
应该既具有氧化性，又具有还原性。
固氮的过
程正是利用了N
2
这样的性质，可以分别通过氮气被氧化或被还原这两条途径来
实现。
3.探究“一场雷雨一场肥”的化学反应原理
乔老师过渡提问：那么“一场雷雨一场肥“与“氮的固定”有何关系呢？请大家根据我们之前的讨论大胆的猜测：雷雨所产生肥料的成分可能是什么？它又是如何生成的呢？前后四人小组抓紧时间碰个头，给大家1分钟时间讨论。
学生在简单讨论之后发表看法：“一场雷雨一场肥”可能是一个固氮的过程，这
种氮肥很可能是以NO
3
-的形式被吸收，但大家对氮气转化为硝酸盐的过程产生了不同的看法：
O2、H2O
3
乔老师进一步引导：那么雷雨固氮的过程到底是怎样的？这其中有无氮氧化物生成？氮氧化物又如何转化为硝酸盐？看来在真理探究的道路上，只有大胆的猜测是不够的，好在化学这门学科是以实验为基础的，让我们通过实验来探究事实的真相。
实验前提出要求：请同学认真观察实验、并及时在记录表上记录实验现象。
（1）展示NO、NO
2。
这两种气体都是有毒的。
NO有什么性质呢？它能否在空气
中稳定存在呢？NO与O
2
的反应。
（2）NO
2又具有怎样的化学性质呢？NO
2
与水反应
（3）雷雨固氮过程中是否有氮氧化物产生呢？看“模拟雷雨放电”录象。
实验后提出要求：请大家根据刚才观察的实验现象，以小组讨论的形式得出
结论，写出有关化学方程式；并综合所有实验现象和结论，讨论雷雨固氮所经历的过程.
学生们认真观察，及时记录，并展开热烈的讨论。
乔老师走到学生中间倾听
学生的看法，给与学生必要的引导。
学生发言：展示投影——活动记录表，汇报讨论结果。
乔老师小结：科学实验证明，雷雨天所谓“一场雷雨一场肥”就是在放电的
条件下，实现了氮气单质被氧化成氧化物再转化为含氧酸和含氧酸盐的氮的固定的过程。
体现了N 2的还原性。
4. 介绍“人工固氮——合成氨”的反应原理和重要意义
乔老师过渡：全世界每年的雷电固氮量大约有4——5亿吨。
但遗憾的是由
于时间或者地域的局限，这些氮元素不可能按照植物的需要及时的被吸收，那么除了N 2被氧化的过程，是否可以通过其他途径来实现固氮呢？
教师讲解：研究表明：氮气和氢气能够在高温、高压、催化剂的条件下合成
氨。
这是一个可逆反应。
N 2 + 3H 3 2NH 3 合成氨
与自然界本身存在的雷电固氮不同，合成氨是通过人工方式进行的固氮。
（引
导看合成氨厂的图片）产生的NH 3一大部分用于化肥的生产。
而正是由于化肥的
使用才使人类真正摆脱了靠天吃饭的束缚，使每亩地的粮食产量大幅度提高，这样地球才能够养活50多亿人口。
5.探究氮气稳定的原因
乔老师引导分析：以上我们从氮气被氧化、氮气被还原这两条途径认识了固
氮的两种过程，不知道大家是否注意到：氮元素由游离态向化合态的转变都需要非常严格的条件，为什么固氮的过程如此困难呢？请你结合化学键的观点以小组讨论的形式分析为什么固氮的过程非常困难呢？
学生结合活动记录表讨论，交换意见得出结论：N 2分子是两个N 原子通过3
对共用电子对（ ）结合而成的，分子中存在的 很牢固，使 断裂需要很高的能量，所以表现出氮气很难与氢气、氧气反应。
乔老师利用一组数据比较说明氮分子很稳定：科学证明：拆开1mol 需要945.8kJ 能量，拆开1molCl —Cl 键只需要247kJ 的能量。
所以N 2很稳定，
只有在一定条件下才能和其他物质反应。
6.介绍生物固氮
乔老师调动学生转换思路：氮气结构的稳定导致了固氮的困难，就在人类耗
费大量精力和能源合成化肥的同时，科学家们却惊奇的发现：实际上氮气被还原为铵盐的过程自然界早已存在，而且在常温常压下就能进行。
大家听说过“生物固氮”吗？
学生畅所欲言：大豆、蚕豆等豆科作物根部的根瘤菌中存在固氮酶，能在常
温常压下把空气中的氮气转变为氨。
教师进一步鼓励学生：与合成氨相比，生物固氮的优越性是不言而喻的。
模
拟生物固氮正是目前科学研究的前沿。
有兴趣的同学可以课下查阅资料，进一步做了解。
高温、高压
催化剂
7.利用氮气的用途对本节知识进行整合，总结
乔老师作整体性总结：这节课我们讨论了氮的固定的过程，而这一过程的研究也是对氮气结构、性质的学习。
由于氮气在结构上存在氮氮间的共价三键所以在常温下很稳定。
但在一定条件，氮气也可与氧气、氢气反应，实现被氧化和被还原的固氮过程。
你知道或者你能推测出氮气具有哪些用途吗？
学生根据这节课所学内容指出：氮气能做保护气，通过合成氨制化肥、硝酸等化工产品，液氮可做冷冻剂等。
乔老师引导学生将用途与氮气的结构和性质相联系，很好的复习、整合了知识内容。
结课：今天我们学习了氮气和氮的固定，你有些什么样的收获呢？课下请同学们就知识内容，将氮气的结构、性质、用途以及氮的固定的过程进行整合、归纳。
当然除了知识内容，你在学习方法上、情感上有什么体验也可写入“我的收获”中。
作为作业，请同学们独立完成活动三。
对“氮气和氮的固定”公开课的评价
给我们的启示：
1、“氮气和氮的固定”公开课不同于以往的元素化合物的教学模式，它通过“固氮”这样一个主题，将这节课的知识内容进行了有机的整合，并且将科学探究的过程、方法和关注“化学与社会”的情感教育贯穿其中，使学生在活动中学，在思考中学，在生活中学。
这样一个创新性的教学范例使我们重新认识：元素化合物的教学不是一成不变的，它可以是丰富多彩的、创新的，甚至是个性的。
2、在对本节课核心内容“一场雷雨一场肥”的活动探究中：通过理论支持——大胆预测——实验探究——讨论分析这一系列有层次、有梯度的研究过程，多素材、多维度的帮助学生构建知识。
实验部分的设计增加了简单、明了的教师演示和多媒体录像，加强了学生的感受性和探究的可信度。
3、在细节的处理上：关于板书和PPT之间的关系，这堂课的PPT做得恰到好处，利用PPT 展示了一些录像、图片、试验，且又不完全依赖于PPT，本课的重点知识又在黑板上得到了很好地展现，这样两者结合的课堂紧凑，饱满。
活动记录表的使用不仅是教师评价学生学习的有效手段，更重要的是促进全部的学生动起来。
我们还能做什么：
1、从课堂上来看：同学们的积极性还不算高，似乎要老师点一下，同学才动一下。
为什么会出现这种情况？特殊的公开课情境是一方面原因，但更重要的是：深入的研究学生学习的心理，分析学生对问题的本源性认识，多问为什么，多让学生说。
教师在这些方面可以作更进一步的尝试。
2、本节课在课堂上引入了演示实验，能否实现学生实验呢？时间所限、污染所限、装置所限可能都是问题，有无设置的必要也可以进一步讨论。
3、“模拟雷雨放电”的实验无法说明有一氧化氮生成，课堂如何处理？对于不同基础的学生又如何处理？值得我们思考！
4、从整章的内容来看，氮元素的循环贯穿其中。
“氮气和氮的固定”这节课为我们提供了有益的点的尝试，那么能否由点到面，将“氮的循环”这一更大的主题扩展到整个章的教学中去，需要广大一线教师的创造热情和付诸实践！。