高中化学第四章非金属及其化合物氨硝酸硫酸时氨教案新人教版必修.docx

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高中化学第四章非金属及其化合物氨硝酸硫酸时氨教案新人教版必修

第四节　氨　硝酸　硫酸

本节的内容选择充分考虑学生已有的知识和含氮、含硫化合物的实际应用。

氮的氧化物和硫的氧化物在前面中已经学习过，学生对氮的氧化物、硫的氧化物的知识已有了一定的基础，在此基础上让学生学习氮的重要化合物——氨、铵盐以及硝酸和硫的重要化合物——硫酸的知识，这不仅是学习非金属元素及其化合物的知识的需要，也是学生获得未来生活和发展所必需的科学素养的需要。

纵观《化学1》的教学模块，本单元安排在最后，承载巩固离子反应、氧化还原反应、物质的量等基本概念等知识的载体作用，同时也使学生对氮元素、硫元素的化合物这部分内容形成完整的知识网络。

训练学习氮元素、硫元素化合物知识的一般方法，为元素族概念的形成、各族元素性质递变规律、元素周期律的形成积累感性材料，是学习元素周期律、元素周期表知识的重要基础。

建议从以下几个线索上来理解和把握本节教材：

（1）要重视基础知识的落实和基本科学方法的培养。

氮是比较典型的非金属，氮及其化合物在日常生活、工农业生产中应用十分广泛，教材对氨及铵盐、硝酸的性质、用途等进行了全面、详细的介绍和分析，同时在学习了有关二氧化硫、三氧化硫性质的基础上认识硫酸的性质及用途，为学生今后学习和研究非金属元素及其化合物的性质提供了方法和研究思路。

因此，在单元内容的学习中，科学方法的学习和化学知识的学习同样重要。

在教学过程中，要精心进行问题设计，引导学生用研究式的学习方式学习和体验研究的一般方法。

（2）高度重视化学实验的教学功能。

（认真规范地做好每一个实验，把学生的思维带入到实验情景当中，对实验操作中的每一个步骤、每一个现象进行详细分析，每一个“为什么”都会激起学生的求知欲望，使学生变得主动且充满乐趣。

）在此过程中，重视对学生思维迁移能力和分析归纳能力的培养。

（3）硫酸和硝酸的性质是本单元内容的重点，也是难点所在，可以把两者的性质进行比较，从中培养学生分析、归纳的能力，且从分析比较、归纳中得出规律。

本节内容的教学分三课时进行，第一课时讲解“氨及铵盐”，在这一课时中，氨与水的反应以及铵盐的性质是重点，在教学过程中，对实验操作中的每一个步骤、每一个现象进行详细分析，激起学生的求知欲望，从而培养学生科学的思维方法；第二课时讲解“硫酸的性质和用途”，在这一课时中重点讲解了有关硫酸的性质，要充分利用对比教学法，可以把浓硫酸的性质与稀硫酸作比较；第三课时讲解“硝酸的性质和用途”，在这一课时中重点讲解了有关硝酸的性质，要充分利用演示实验，把硝酸的强氧化性与浓硫酸的强氧化性作比较。

课时分配

氨气的性质　　　　　1课时

硫酸1课时

硝酸1课时

第一课时　氨

设计思想

化学是一门实验学科，对刚升入高中不久的学生来说，大部分人的抽象思维比较困难，有些学生学得比较呆板，不太会灵活运用所学知识，学习方法上往往更多地习惯死记硬背，不习惯对知识的理解记忆和独立思考，在动手探究能力方面则更差。

为此，本节课的教学主要以史料和新闻报道创设情境，激发学生的学习兴趣和求知欲，充分运用实验探究，层层推进，坚持以人为本的宗旨，注重对学生进行科学方法的训练和科学思维的培养，提高学生的逻辑推理能力以及分析问题、解决问题、总结规律的能力。

教学方法

本节课的教学主要采用“问题—探究”的教学方法，即：

创设问题情境→提出问题→提出假设→实验验证→解决问题→提出新问题……的自主探究学习模式。

在教学中，通过创设问题情境，让学生通过对问题的体验，对问题的探究，去体验和感受知识的发生和发展过程，在整个的教学过程中内化与问题有关的知识，同时培养学生的思维能力和探索精神。

三维目标

知识与技能

1．掌握氨气的物理性质；

2．掌握氨气的化学性质，了解氨气的用途；

3．提高规范操作能力、实验观察能力及分析归纳的思维能力。

过程与方法

1．通过对实验的观察和分析，探究事物本质，体验科学探究的过程，强化科学探究的意识；

2．培养观察能力、思维能力和应用化学实验发现新知识的学习能力。

情感态度与价值观

1．通过学习合成氨方法的发明及其对解决人类粮食的重大贡献，认识化学合成在人类生产和生活中的重要地位，体会科学家对社会进步的推动作用。

2．不断引导学生发挥主观能动性，培养自身认真仔细、严谨求实的科学态度和努力探索的优良品质，并逐步培养其创新精神。

教学重点

1．氨气的化学性质。

2．运用科学的方法、准确的术语、规范的操作来解决实际问题。

教学难点

1．氨水的组成及其碱性。

2．培养透过现象挖掘本质的科学研究能力。

教学准备

充满氨气的圆底烧瓶、水、酚酞溶液、浓氨水、浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸、红色石蕊试纸、热水、脱脂棉、烧杯、集气瓶、双孔胶塞、铁架台、导气管、毛巾、两端开口的长玻璃管、橡皮塞等。

导入新课

合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿和死亡问题，是化学技术对社会发展与进步的巨大贡献之一，化学家有关氨的研究曾获得三次诺贝尔化学奖：

1918年，德国化学家弗里茨·哈伯因为发明合成氨方法而获得诺贝尔化学奖。

哈伯的合成氨方法是人类科技发展史上的一项重大突破，是化工生产实现高温、高压、催化反应的第一个里程碑。

1931年，德国工业化学家卡尔·博施因为改进合成氨方法获得诺贝尔化学奖，博施的主要贡献是改进了哈伯首创的高压合成氨法，找到了合适的氧化铁型催化剂，使合成氨生产工业化，称为“哈伯—博施法”。

2007年10月10日瑞典皇家科学院宣布，德国科学家格哈德·埃特尔因在表面化学研究领域作出开拓性贡献而获得2007年诺贝尔化学奖，格哈德·埃特尔最重要的贡献是合成氨的机理研究。

人类为什么对氨如此地感兴趣？

它具有怎样的性质和用途呢？

今天我们一起来认识它。

推进新课

[板书]第四节　氨、硝酸、硫酸

第1课时氨气的性质

[展示]合成氨工厂图片。

[新闻导课]据新安晚报消息：

一辆装有22吨液氨的槽罐车，在铜陵市某地发生泄漏，槽罐喷出的白色气柱有四五米高，发出的“哧哧”声一里开外就能听到，现场被浓烈的刺激性气味所包围。

事发地点距离长江的直线距离仅500米，很有可能导致长江污染，须及时处置……

[思考与交流]

1．你从这一新闻报道及图片得到什么启示？

2．从报道中你能总结出氨气的哪些性质？

3．如何吸收泄漏而弥漫在空气中的氨气？

[学生讨论]小组讨论后，请一同学小结讨论结果。

[展示]拿出一瓶氨气引导学生从颜色、气味、状态、密度等方面进行归纳，并与以上讨论结果进行对比。

[提出问题]对于有刺激性气味的气体或未知气体应当如何闻其气味？

[学生活动]请学生上讲台演示闻氨气的方法。

[小结]氨气的物理性质：

无色，有刺激性气味的气体，密度小于空气，易液化（因为氨气可液化后放在槽罐车中运输）。

[提出疑问]上述报道的图片中消防队员为什么用水龙头对空中喷洒？

[猜测]是否用水吸收空气中弥漫的氨气呢？

氨气在水中的溶解性如何呢？

下面我们一起来探究这个问题。

[实验探究]氨气喷泉实验。

[学生活动]观察现象，思考氨气还有什么性质？

[现象]形成红色喷泉。

[结论]氨极易溶于水，水溶液显碱性。

[实验分析]水不能充满整个烧瓶，原因可能有哪些？

若某学生用氨做喷泉实验，结果实验失败，请你分析实验失败的可能原因。

[学生回答]可能收集的氨气不纯；可能装置的气密性不好；可能是收集氨气时烧瓶潮湿……

[讲解]1体积的水约溶解700体积的氨气，氨气的水溶液叫做氨水。

实验成功关键：

烧瓶干燥、密封。

[提出问题]刚才喷泉实验中装满水的胶头滴管的作用是什么？

[学生回答]利用氨气极易溶于水的特性来引发喷泉实验。

[实验探究]请同学们思考能否用其他的方法来引发该实验？

[师生共同活动]学生探讨，教师给予适当的指导，小结可行的实验方案，并对可行的实验方案给予肯定表扬，对其中较好的方案大家重点探讨：

（1）方案一：

用热毛巾捂住装满氨气的集气瓶一会儿，使气体受热膨胀把玻璃导管内的空气排掉，这样氨气可接触到玻璃导管下面的水，溶于水后引发喷泉。

（2）方案二：

用冰水浸泡过的毛巾捂住装满氨气的集气瓶一会儿，使气体冷缩后造成的压力差而引发喷泉实验。

[实验验证]在老师的指导下，请两位同学完成方案一的实验。

若有兴趣，课后大家可以在实验室试一试方案二。

[过渡]水是中性的，氨分子也没有氢氧根离子，那么氨水为什么会显碱性呢？

氨水的成分又是什么呢？

[提出问题]氨水有氨气的刺激性气味吗？

说明氨水中有什么微粒？

[学生回答]说明氨水中有氨气分子存在。

[提出问题]氨气溶于水形成氨水的过程，是简单的物理过程吗？

会有怎样的反应发生呢？

[设想推测]

假设NH3不和水反应，只是简单的溶于水，那么溶液中只存在NH3分子和H2O分子，这时溶液应该是中性的。

[实验验证]加紫色石蕊溶液检验溶液的酸碱性。

[现象及结论]石蕊溶液变蓝，表明氨气与水反应后溶液呈碱性。

[学生讨论小结]氨水中的粒子：

NH3、H2O、NH3·H2O、NH

、OH－

[讲解]其中一水合氨很不稳定，受热会分解。

[提出问题]液氨与氨水有何不同？

[学生活动]讨论液氨与氨水的不同，并完成下列表格：

液氨

氨水

物质成分

粒子种类

主要性质

存在条件

[学生活动]根据以上探讨的知识写出氨气与水发生的反应

[拓展]在标准状况下，1L水中溶解700LNH3，所得溶液的密度为0.9g·cm－3，则氨水的浓度为（　　）

A．18.4mol·L－1　　　　　B．20.4mol·L－1

C．34.7%D．52.2%

[学生活动]动手练习。

[解析]氨水的溶质是NH3·H2O，但计算氨水的浓度时，溶质以NH3分子计算。

氨水的物质的量浓度为

mol·L－1＝18.4mol·L－1

氨水质量分数的计算结果为：

34.7%

故选择A、C。

[小魔术]请两位同学上讲台演示，一位同学手拿玻璃棒蘸点浓氨水，另一位同学拿玻璃棒蘸点浓盐酸，然后相互靠近，但不接触，观察现象。

[学生活动]观察现象，写出反应化学方程式。

[现象]两玻璃棒相互靠近时有大量白烟产生。

[实验探究]上述实验有它的不足之处：

由于浓氨水和浓盐酸本身都可以在空气中形成白雾，导致反应后形成的白烟现象不太明显，有学生会误认为这是浓氨水或浓盐酸本身在空气中形成白雾，因而说服力不强。

请同学们来设计一个说服力更强的实验？

[师生共同活动]学生探讨，教师给予适当的指导，小结并肯定可行的实验方案，同时自己给出一种具有参考价值的方案，给学生演示：

取一根两端开口的长玻璃管，一端塞入浸有浓盐酸的脱脂棉，另一端塞入浸有浓氨水的脱脂棉，然后两端用橡皮塞塞紧，仔细观察实验现象。

[问题讨论]上述实验中我们可明显看到一段时间后，在玻璃管中间偏向浓盐酸的一端先出现白烟，然后白烟向两端逐渐扩散。

请问为什么起初偏向浓盐酸的一端先出现白烟呢？

[学生讨论]在教师的提示下，由学生讨论得出答案：

因为分子量小的氨分子扩散的速度快，所以两种气体分子在靠近浓盐酸的一端先相遇产生白烟。

[练习]NH3也可与其他酸发生类似的反应，请同学们动手练习：

NH3＋HNO3===NH4NO3

2NH3＋H2SO4===（NH4）2SO4

[思考]生产Cl2的化工厂常用浓氨水来检查生产设备和管道是否漏气，如有白烟生成，则说明已发生漏气，这是为什么？

[学生猜想]一定是氯气与氨气发生反应后有氨化铵固体小颗粒在空气中呈白烟状，来检查生产设备和管道是否漏气。

[教师解析]反应原理：

3Cl2＋2NH3===6HCl＋N2

HCl＋NH3===NH4Cl。

[过渡]在上述氨气与水、氨气与酸的反应中，氮元素的化合价都没有发生变化，那么它能否发生氧化还原反应呢？

请同学们阅读课本P98～99的思考与交流，讨论、思考下列问题：

[问题1]氮气怎样转化为氨气？

[讲解]前面我们提到过，德国化学家弗里茨·哈伯因为发明合成氨方法而获得诺贝尔化学奖。

那么他是怎样合成氨气的呢？

其实他的方法就是用氮气和氢气为原料，在高温、高压、催化剂的条件下来合成氨气。

N2＋3H2

2NH3

[引申]哈伯合成氨法是人工固氮的重要方法，那么什么是氮的固定？

一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮也是氮的固定吗？

[学生讨论]将游离的氮转变为氮的化合物的方法是氮的固定。

一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮是氮的化合物间的转化，因而不是氮的固定。

[问题2]氨气中氮元素的化合价是多少？

与氧气如何反应？

[学生讨论]氨气中氮的化合价为－3价，在化学反应中它的化合价可以升高，具有还原性。

[问题3]按照课文P98～99的思考与交流讨论工业上制HNO3的流程图，写出各步反应的化学方程式。

N2―→

NO

NO2

HNO3

请同学们课后在作业本上完成上图的各步反应。

[过渡]我们知道物质的性质决定了它的用途，大家能否根据氨气的性质推测氨气可能具有哪些用途？

[学生讨论小结]氨的用途：

因为氨气易液化，故可作制冷剂；

因为氨气极易溶于水，故可制氨水；

因为氨气可与酸反应生成铵盐，故可制氮肥；

因为氨气具有还原性，故可被氧化制硝酸……

1．当氨气发生大面积泄漏时，你认为可采取哪些措施来减少或消除由此带来的危害和损失？

2．通过上网查阅资料进一步了解氨气还有哪些用途？

3．用一充满氨气的烧瓶做喷泉实验，当水充满整个烧瓶后，烧瓶内的氨水的物质的量浓度是（按标准状况下计算）多少？

4.4.1　氨气的性质

1．氨的物理性质

（1）氨是无色气体，有刺激性气味；

（2）易液化；（3）比空气轻；（4）极易溶于水。

2．氨的化学性质

（1）NH3与水的反应：

NH3＋H2O

NH3·H2O

NH

＋OH－

（2）NH3与酸的反应：

NH3＋HCl===NH4Cl、NH3＋HNO3===NH4NO3、2NH3＋H2SO4===（NH4）2SO4

（3）NH3的还原性：

4NH3＋5O2

4NO＋6H2O

3．氨的用途

1．光化学烟雾

大气中的烃和NOx等为一次污染物，在太阳光中紫外线照射下能发生化学反应，衍生种种二次污染物。

由一次污染物和二次污染物的混合物（气体和颗粒物）所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。

NOx是这种烟雾的主要成分，又因其1946年首次出现在美国洛杉矶，因此又叫洛杉矶型烟雾，以区别于煤烟烟雾（伦敦型烟雾）。

这种洛杉矶型烟雾是由汽车的尾气所引起，而日光在其中起了重要作用：

2NO（g）＋O2（g）―→2NO2（g）

NO2（g）

NO（g）＋O（g）

O（g）＋O2（g）―→O3（g）

NO2见光分解成NO和氧原子时，光化学烟雾的循环就开始了。

氧原子会和氧分子反应生成臭氧（O3），O3是一种强氧化剂，O3与烃类发生一系列复杂的化学反应，其产物中有烟雾和刺激眼睛的物质，如醛类、酮类等物质。

在此过程中，NO2还会形成另一类刺激性强烈的物质如PAN（硝酸过氧化乙酰）。

另外，烃类中一些挥发性小的氧化物会凝结成气溶胶液滴而降低能见度。

下列化学方程式表示光化学烟雾的主要成分和产物。

汽车排气＋阳光＋O2（g）―→O3（g）＋NOx（g）＋CO2（g）＋H2O（g）＋有机化合物

CO，NOx，烃　提供能量　　氧化剂　刺激剂

总之，NO，烃的氧化，NO2的分解，O3和PAN等的生成，是光化学烟雾形成过程的基本化学特征，其反应机理极为复杂，至今还在研究之中。

它对大气造成的严重污染不能轻视。

O3、PAN、醛类对动植物和建筑物伤害很大，对人和动物的伤害主要是刺激眼睛和黏膜，及气管、肺等器官，引起眼红流泪、头痛、气喘咳嗽等症状，严重者也有死亡的危险。

O3、PAN等还能造成橡胶制品老化、脆裂，使染料褪色并损坏油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等等。

在发生光化学烟雾时，大气中各种污染物的浓度比晴朗天气要增大五六倍，能见度晴天为11.2km，而烟雾天只有1.6km。

显然，要对石油、氮肥、硝酸等化工厂的排废严加管理，严禁飞机在航行途中排放燃料等，以减少氮氧化物和烃的排放。

现在已研制开发成功的催化转化器，就是一种与排气管相连的反应器，它使排放的废气和外界空气通过催化剂处理后，氮的氧化物转化成无毒的N2，烃可转化成CO2和H2O。

2．氨与氯化氢的反应

氯化氢和氨气反应时生成氯化铵，该反应是一个生成固体且气体体积减小的反应，但过去在演示该反应时，通常只能看到有白烟（NH4Cl）生成。

改进后，不仅能看到白烟的生成，还能感觉到反应的热效应；并从实验现象反映出气体体积的减小。

如图，A、B为两个锥形瓶，A瓶塞为双孔橡皮塞，B瓶塞为单孔橡皮塞，A、B两瓶的瓶塞用一根短的粗玻璃管（10mm×80mm）相连，A瓶塞另一孔插一玻璃导管，在瓶内的一端导管紧扎一气球，另一端和大气连通。

操作时，先在A、B两瓶中分别用向上和向下排空气法收集满氯化氢和氨两种气体，并迅速如图所示安好装置，塞紧两瓶塞。

翻转A、B两瓶，使A瓶在上，B瓶在下，这时，发现B瓶内不断有白烟生成，且越来越浓。

A瓶中的气球慢慢鼓起，直到气球紧贴A瓶内壁，占满A瓶。

用手触摸B瓶外壁，有热乎乎的感觉，说明B瓶内发生的反应能放出热量。

反应开始后，系统内气体不断减少，压强不断降低。

由于扎有气球的导管是和大气连通的，所以气球慢慢鼓起，A瓶中的氯化氢气体被源源不断地排入B瓶。

若A瓶中盛有二氧化硫气体，B瓶中盛有硫化氢气体（尽量使硫化氢气体的体积是二氧化硫的2倍），还可同样很好地演示二氧化硫和硫化氢的反应，反应后，气球同样紧贴A瓶内壁，并有黄色的硫附着在B瓶内壁上。