高中化学第二册第五章评说硫、氮的“功”与“过”5.4化学肥料的主角(第2课时)教案沪科版.doc

5.4 化学肥料的主角（共三课时）第2课时 氨设计思想本课时包括主要内容氨气的分子结构、性质和用途，重点是氨的化学性质。在介绍氨的化学性质时，首先在氮分子结构的基础上，介绍氨的分子结构，这会有助于学生掌握氨的性质。在此基础上又介绍氨与水、氯化氢、氧气的反应。在介绍氨溶于水的过程时，复习可逆反应的知识。同时，在教学过程中，主要采用讨论和实验的形式，让学生观察、分析、思考得出结论，以此培养学生的思维能力，训练学生的科学方法。一、教学目标1知识与技能（1）氨气分子的结构、性质、用途（B）（2）氨水的性质、氨水与液氨的区别（B）2过程与方法通过实验学生的观察、分析和归纳总结，认识研究问题的科学方法；通过氨的结构、性质和用途相互关系的理解，提高推理能力。3情感态度与价值观领略实事求是的科学态度以及喷泉实验现象的美感。二教学重点和难点氨水跟液氨的差异比较；喷泉实验的操作。三教学用品投影仪、氨分子结构比例模型铁架台（带铁圈）、玻璃管、滴管、充满氨气的圆底烧瓶、烧杯、橡皮管、夹子、酒精灯、浓氨水、浓盐酸。四教学流程1流程图1实验引入：“魔术表演” “空瓶生烟”氨与水的反应氨与酸的反应引入氨的化学性质的探究氨与氧气的反应学生活动：氨气的物理性质的探究2演示实验仔细观察（1）实物展示：装满氨气的烧瓶；（2）喷泉实验的探究展示氨分子的结构模型，分析氨的分子结构比较分析：氨水和液氨引导从氧化还原角度分析归纳总结本节内容2流程说明1实验引入：“魔术表演” “空瓶生烟”：课前准备两瓶气体，一瓶为HCl，一瓶为NH3，使两瓶相对(HCl在上)，抽出玻璃片，则浓烟滚滚，立即充满两瓶。2演示实验：用两根玻璃棒分别在浓氨水和浓盐酸里蘸一下，然后将这两根玻璃棒接近。五教学案例1教学过程教学过程教师活动学生活动说明教学引入引入 “魔术表演”：空瓶生烟 课前准备两瓶气体，一瓶为HCl，一瓶为NH3，使两瓶相对(HCl在上)，抽出玻璃片，则浓烟滚滚，立即充满两瓶。 为什么HCl和NH3混合会出现这样的现象呢？通过本节的学习，我们来寻找答案。仔细倾听，引发好奇心，产生探究兴趣。设置情景，激发学生的好奇心和求知欲。氨的物理性质板书二、氨 1、 氨的物理性质实物展示装满氨气的烧瓶设问打开装有碳酸氢铵的化肥袋或在炎热的夏季到一些卫生条件很差的公共厕所，常会闻到一股刺激性气味的气体，有时甚至让人睁不开眼，这是什么气体呢?启发思考比较氨气（NH3）的式量和空气的平均式量，推测氨的密度是比空气的密度大，还是小？教师评价并小结正确。氨的密度确实小于空气的密度，标况下为0.771 gL-1。讲述氨容易液化，常压下冷却至-33.5或在常温加压到700 KPa800 KPa，气态氨就被液化成无色液体，同时放出大量的热。这倒成了氨气的一大优点，因为当液态氨反过来汽化时，就会吸收大量的热，从而使周围物质的温度急剧下降，故液氨是一种很好的致冷剂。认真观察，了解氨气的颜色、状态并得出结论：氨气是无色的气体。学生讨论，指出这就是我们这节课要学习的氨气，并得出氨气有刺激性气味。思考、分析：氨气分子的式量为17，空气的平均式量为29，应该比空气的密度小。培养学生的观察能力，主动探究，激发学生兴趣。培养学生的比较分析能力，认清本质。演示并分析喷泉实验实验演示P26课堂实验：氨的喷泉实验(如图所示连接装置)启发烧瓶内原先装满了氨气，当用滴管挤进去少量水后，烧杯中的水就喷向烧瓶，形成喷泉，试以物理学的角度分析原因。启发那么为什么烧瓶内的压强会很小很低呢？设问这说明什么事实？教师小结经测定，在常温常压下，1体积的水中能溶解约700体积的氨气。引导思考此实验成功的关键是什么? 除了喷泉实验之外，你能否再设计一些实验验证氨气极易溶于水的性质？（做为课后研究性课题）引导小结请同学们根据前边的观察和讲述总结氨的主要物理性质有哪些？板书无色、有刺激性气味、极易溶于水的气体（溶解性：1体积的水中能溶解约700体积），比空气轻，易液化。讲述由于氨对人的眼、鼻、喉等粘膜有刺激作用，接触时应当小心，如果不慎接触过多的氨而感到不适，要及时吸入新鲜空气和水蒸气，并用大量水冲洗眼睛。仔细观察，描述观察到的现象，思考形成喷泉的原因。学生思考：一定是烧瓶内压强远小于大气压强所致。恍然大悟，氨气肯定是溶解到挤进去的那点水中去了，导致烧瓶压强瞬间变得很小。学生思考后回答：氨很易溶于水。学生思考并小结：氨气浓度大、装置密封、烧瓶干燥。学生回忆、思考并小结。激发好奇心。培养实验观察能力。培养逻辑思维能力。激发求知欲。提高分析能力提高分析、归纳小结的能力。强调安全使用化学药品。氨的分子结构过渡在讨论了氨的物理性质之后，再来看看氨的化学性质，但往往结构决定性质，所以先来看一下氨的结构特点。板书2、 氨的化学性质（1）氨的分子结构讲述请用电子式表示氨分子的结构，并让一名学生在黑板上板演。实物展示氨分子球棍模型和比例模型。教师小结经实验测定，氨分子的结构呈三角锥形，氮原子位于锥顶，3个氢原子位于锥底。（氨气分子是极性分子，这是它易溶于水的原因之一）。讲述刚才我们看到喷泉实验的喷泉是什么颜色的？说明了氨溶于水后所形成的溶液显什么性质？一位同学上前板演，其余同学书写电子式。观察分子模型，着重分析氨分子结构特点。学生思考并回答：红色喷泉，说明氨溶于水后所形成的溶液显碱性。培养学生观察分析能力。培养推理、综合运用知识的能力。氨的化学性质板书（2）氨的化学性质氨与水的反应教师分析氨溶于水时，大部分NH3和H2O结合形成一水合氨（NH3H2O），NH3H2O可以部分电离成OH-和NH，因而呈现碱性。NH3H2O也不稳定，受热易分解为NH3和H2O。板书引发思考根据上述反应，请思考氨水中存在哪些微粒？投影表格氨水与液氨（见“板书设计”后“附录”）过渡氨作为一种碱性气体它还能与酸性的氯化氢气体反应，而且它是咱们所学过的常见气体中，能与酸反应生成盐的气体。板书氨与酸的反应演示实验P27页课堂实验：用两根玻璃棒分别在浓氨水和浓盐酸里蘸一下，然后将这两根玻璃棒接近。教师小结（说明此实验与“空瓶生烟”原理一致）白烟是氨气与HCl化合而生成的微小的NH4Cl晶体。由此也可以知道NH3与酸反应的实质是NH3与H+结合生成NH的过程。板书讲述通过NH3和HCl的反应生成氯化铵可知，氨与酸反应的产物应该是对应的铵盐，下边请同学们写出氨与硫酸、硝酸反应的化学方程式。评价讲评板演结果，指出错误或对正确结果予以肯定。板书知识拓展 前边所讨论的氨的性质涉及的反应都是非氧化还原反应，氨中氮元素的化合价没有改变，那么-3价的氮元素是否可以改变呢?在什么情况下可以改变呢?变化时氨表现出氧化性还是还原性?分析小结氨中-3价的氮元素化合价是可以升高的，如在催化剂（Pt）的作用下与氧气发生反应生成NO和H2O，并放出热量。板书氨与氧气的反应（氨催化氧化）讲解这一反应又叫氨的催化氧化（或叫接触氧化）是工业制硝酸中的关键一步，大家课后可以从氧化还原反应的角度分析该反应电子转移的方向、数目，指出氧化剂、氧化产物、还原剂、还原产物。学生思考并小结：存在的微粒主要有NH3、H2O、NH3H2O、NH和OH-，当然还有极少量的H+。仔细观察并记录现象：当两根玻璃棒接近时，产生较多的白烟。书写要求的化学反应方程式，其中一名同学在黑板上板演。学生活动：(思考分析)氨中氮元素为最低价，应该具有还原性，要实现-3价氮元素化合价的升高，就需要提供氧化剂，进一步思考需要哪些氧化剂。培养学生归纳总结能力。激发好奇心。培养实验观察、分析能力。培养学生分析思考问题的能力。小结本节内容小结本节课我们介绍了氨气的分子结构、物理性质和化学性质。这些内容是本节的重点。 作业P34-35页第2、4、5题。师生共同小结：学习本节，应着重了解氨极易溶于水的性质。与酸（H）反应生成铵盐。氨分子中氮元素呈-3价，为氮元素之最低价态，只能被氧化，有催化剂存在时可被空气中的氧气氧化为NO。氨水的成分较复杂。学会总结，将知识及时整理，便于理解。2板书纪录二、氨1、 氨的物理性质无色、有刺激性气味、极易溶于水的气体，比空气轻，易液化。2、 氨的化学性质（1）氨的分子结构：呈三角锥形，极性分子（2）氨的化学性质氨与水的反应氨与酸的反应氨与氧气的反应（氨催化氧化） 3相关链接（1）液氨和氨水的比较液氨氨水物质成分纯净物（非电解质）混合物（NH3H2O为弱电解质）微粒种类NH3分子NH3、NH3H2O、H2O、NH、OH-、H+主要性质不具有碱性具有碱的通性存在条件常温常压下不能存在常温常压下可存在说明：对于氨水来说，尽管溶液中大部分以NH3H2O形式存在，但氨水的溶质仍然是氨，且溶液中NH3H2O、NH3、NH三者的物质的量之和就是溶质氨的物质的量。（2）氨水简介氨水是无色液体，工业和农业用的氨水常因含有铁离子等杂质而显浅黄色。氨水有强烈的刺激性气味，对眼睛黏膜有强烈的刺激性，对伤口有腐蚀性。氨水的密度小于纯水的密度，最浓的氨水中NO3的质量分数为35.28%，密度为0.88 g/cm3。农业用氨水的质量分数一般为20%，折合含氮的质量分数为15%17%。氨水是速效肥，施入土壤后很快被农作物吸收，不会残留有害物质，也不会影响土壤的结构和性质。氨水可以作为追肥和基肥，要深施，不能直接施在作物的茎、叶上，以防烧伤作物。氨水易分解，挥发性很大，在运输、储存和施用等环节中都要注意防止氨的挥发，以减少肥分损失。氨水对多种金属有腐蚀作用，运输、储存容器常用橡皮袋、塑料桶、陶瓷罐或涂沥青的铁桶等。氨水在医疗上用于治疗昏厥和外用消毒等，也是家庭中常用的清洁剂。（3）喷泉实验及其演变中学化学喷泉实验是个难度较大、富有探索意义的课题，同时又是具有重要位置的演示实验。我们以前关注更多的是改进实验装置，以增强实验的成功率和改善实验的演示效果。随着素质教育的深入，综合性课程的开设，研究性学习的开展，我们关注的视角重心应该转向如何进一步挖掘实验的功能，让学生对同一问题进行多角度多方位的思索，从而培养学生的创新精神和实践能力。从这个角度上说，笔者认为，喷泉实验的研究应把关注重心移至探讨喷泉实验形成的原因、成功的关键，列为重要的是依据其实验原理引导学生进行实验的探索、设计、变化出其他形式的“喷泉”，这样做可能更有创新的价值。氯化氢、氨气的喷泉实验氯化氢和氨气的喷泉实验。（见图1）图1喷泉实验装置 操作要点先将带有玻璃管和滴管的塞子上的滴管吸满水后，用弹簧夹夹紧橡皮管待用；用干燥的圆底烧瓶收集满瓶的气体，用上述塞子塞紧。立即倒置烧瓶，把玻璃管放进盛有水的烧杯（氯化氢的喷泉实验滴加紫色或蓝色石蕊试液，氨气的喷泉实验滴加酚酞试液）；挤压胶头，启开弹簧夹，夹在玻璃管上。 实验原理喷泉形成的原因，是由于烧瓶内的气体溶于水后，导致瓶内压强的骤减，与外界大气压强产生很大的压强差所致。气体体积迅速减小是导致压强骤减的直接原因，这是设计喷泉实验的根本所在。 实验改进用一事先钻有绿豆大小圆孔的塑料瓶装事先滴有指示剂的水（水量不超过圆孔处）；塞上套有两个单孔胶塞的直玻璃管；直玻璃管末端套上乳胶头并扎紧，乳胶头用针尖扎小孔；把充满气体的烧瓶倒扣在玻璃管的另一胶塞上，塞紧（见图2）。图2改进的喷泉实验装置实验时，用手指堵住小圆孔，挤压朔料瓶使水从胶头处喷出后，不再挤压，可以明显地看到喷泉现象。 实验演变根据喷泉形成的原因（烧瓶内外有很大的压强差），可以将氯化氢的喷泉实验和甲烷和氯气的反应设计成为简易的喷泉实验，分别见图3和图4。图3改进的HCl喷泉实验图4甲烷和氯气反应的喷泉实验 推广应用对有气体参加且反应后气体体积减小的一类反应均可设计成喷泉实验。例如，氯气与红磷反应，二氧化碳与氢氧化钠反应，乙烯与溴水反应，红磷在氧气中燃烧等。一氧化氮的氧化和二氧化氮的溶解喷泉实验的设计 设计启发用大量筒收集一筒二氧化氮气体，倒扣在盛水的水槽里，一会儿看到量筒里红棕色气体消失，量筒里水面上升再往量筒里通入适量氧气，又出现红棕色，一会儿红棕色又消失，液面又上升 思维启迪：一氧化氮氧化成二氧化氮，二氧化氮溶于水，引起气体颜色的变化，导致压强的减少，能不能将这些过程设计为喷泉实验呢? 实验演变一只500圆底烧瓶，配上双孔橡皮塞，一孔插直玻璃管，直玻璃管下用胶管再连接一段直玻璃管，夹上止水夹B，并把直玻璃管插入盛有紫色石蕊试液的烧杯中；另一孔插直角导管，并用橡皮管和氧源相接，橡皮管上夹上止水夹A（见图5）。图5NO2的喷泉实验实验时，在烧瓶中用排水集气法收集一氧化氮，瓶颈处留下约5mL水。把烧瓶固定在铁架台上，然后打开止水夹A，通入适量的氧气，使一氧化氮几乎完全氧化成二氧化氮，瓶中气体的颜色由无色立即变成棕色，随即夹紧止水夹A。由于二氧化氮易溶于水，使棕色逐渐消失，这时瓶内压强减少，随即打开止水夹B，烧杯中紫色石蕊试液立即被外界大气压压入烧瓶，形成美丽的红色喷泉。当烧瓶内喷泉停止喷水后，再夹紧止水夹B，打开止水夹A，通入适量的氧气。重复上述操作。设计意图：利用喷泉实验的形成原理，将一氧化氮的氧化和二氧化氮的溶解设计成喷泉实验，不仅有利于引导学生学以致用、思维的创新，而且还有助于加深对一氧化氮和二氧化氮的认识。二氧化锰对过氧化氢的催化分解实验 设计启发乙炔的实验室制法与收集装置，通过分液漏斗向烧瓶中的碳化钙滴加饱和食盐水生成乙炔气体，使烧瓶内的压强不断增大，从而把试管中的水排出，收集到乙炔（如图6）。图6实验室制取乙炔 实验演变将双氧水的分解实验设计成喷泉实验设计点拨：氯化氢、氨气的喷泉形成的原因是瓶内压强骤减导致与外界产生压强差，液体由外往里喷。如不给学生思维引导，这会给学生错觉，甚至会产生根深蒂固的思维认识。设计喷泉实验，也可考虑增大瓶内的压强让液体由内向外喷。取二氧化锰2g放在烧杯中，加入少量水，用玻璃棒搅拌成稀糊，并装入分液漏斗中。在装有分液漏斗的广口瓶中装入50mL3%的过氧化氢溶液，打开分液漏斗，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下，迅速分解，瓶内由于氧气的生成使压力骤增，以致将瓶中的水从尖嘴处压出，形成喷泉（如图7）。图7H2O2的分解形成的喷泉金属钠与水的实验（如图8）。图8Na与水的反应形成喷泉氢氧化钠跟二氧化碳的反应深层思索：瓶内外压强的显著差异导致了喷泉现象；也就是说，喷泉是一种外在表现形式，显示的是瓶内外气体压强的差异。那么，是否可以通过其他外在形式来显示压强的变化呢?由喷泉实验的启示，我们将氢氧化钠跟二氧化碳的反应设计成如图9所示的实验。操作：取大试管或20mL100mL的细口瓶，内壁用水润湿，再通入二氧化碳，验满后塞好待用。实验时，打开塞子，把固体氢氧化钠投入（100mL二氧化碳需氢氧化钠约1）。投入后立即将附有针筒、橡皮膜的漏斗、塑料滴管、带气球的玻棒等的塞子塞上，然后摇动瓶子。可见：甲针筒的活塞逐渐推进，乙橡皮膜逐渐向内凹入，丙滴管胶头被大气压力压扁，丁瓶内的气球鼓起。图9NaOH与CO2反应产生压强差的实验六教学反思本课时主要内容为氨气的分子结构、性质和用途。在具体教学中，充分利用了化学模型和化学实验这些重要媒体，安排了展示模型、三个趣味实验（“空瓶生烟”、喷泉实验、蘸浓氨水和浓盐酸的玻璃棒生烟）等，引导学生观察、分析、推理、抽象概括，以加强教学的直观性、生动性、趣味性，并调动学生的学习积极性，以达到提高学生实验、观察、分析、思维及解决问题的能力。