氮、硫及其化合物大单元教学设计研究-高中-化学-教学设计

氮、硫及其化合物大单元教学设计研究第一部分教学目标结构化分析唐云刚西安铁一中滨河高级中学【课程标准要求】一、课标对本章内容的要求1.了解氨的物理性质以及氨水显碱性的原因；2.掌握氨的化学性质及氨的实验室制法；3.学会铵盐的性质及NH4＋的检验方法。4.了解硫酸、硝酸的性质；5.掌握浓硫酸的特性：脱水性、吸水性和强氧化性；6.掌握硫酸根离子的检验方法；7.掌握硝酸的强氧化性。二、课程目标1.情感目标：①通过氨的吸收实验及新闻报道养成环保意识；②不断引导学生发挥主观能动性，自行归纳、整理知识线索，交流学习方法，培养创新精神；③通过化学史的学习，理解科学的探索过程，感受科学的创造与伟大，使学生树立热爱科学、尊重科学的品质；④通过掌握浓、稀硝酸，浓硫酸和稀硫酸性质的差异，使学生进一步理解量变引起质变的规律，帮助学生树立起辩证唯物主义的世界观。2.能力目标：①运用对比方法，区别氨和铵的组成、结构、性质，从而培养学习知识的能力；②通过对实验的观察和分析，培养观察能力、思维能力和应用化学实验发现学习新知识的能力；③使学生初步掌握研究物质的方法——结构分析、推测可能的性质、设计实验、观察现像。3.知识目标：①能说出氨的物理性质、氨的化学性质、铵盐的性质及氨的实验室制法；②能描述铵离子的检验方法，能设计实验认识氨的化学性质；③能巩固稀硫酸的性质并拓展浓硫酸的特性及强氧化性；④能说出硝酸的物理性质及保存方法、硝酸的强酸性；⑤能写出硝酸的不稳定性方程式、强氧化性和制取硝酸的原理。第二部分预习资源【操作流程】一、将阅读章节内容阅读五遍完成阅读记录表，一．五读1．通读：阅读课本章节:《氨硝酸硫酸》P97-102，通读并在课本上勾画重点。2。指读：关注：关键名词、定义、现象、图片、小字部分3．拓读：（1）联化学史（后附阅读资料）；（2）联生活（后附阅读资料）；（3）联学术前沿（后附阅读资料）。4。研读：核心知识构建一级结构二级结构5。境读：能将课本中的某些知识与生活情境联系起来概念模型试题知识点1氨的物理性质1．如图所示，夹子开始处于关闭状态，将液体A滴入试管②与气体B充分反应，打开夹子，可发现试管①内的水立刻沸腾了。则液体A和气体B的组合不可能是下列的()A．氢氧化钠溶液、二氧化碳B．水、氨气C．氢氧化钠溶液、一氧化氮D．水、二氧化氮知识点2氨的化学性质2．氨水显弱碱性的主要原因是()A．通常状况下，氨的溶解度不大B．氨水中的NH3·H2O电离出少量的OH－C．溶于水的氨分子只有少量电离D．氨本身的碱性弱知识点3浓硫酸的性质3．下列关于浓硫酸的叙述正确的是()A．浓硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖碳化B．浓硫酸在常温下可迅速与铜片反应放出二氧化硫气体C．浓硫酸是一种干燥剂，能干燥氨气、氢气等气体D．浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属“钝化”知识点4硫酸根离子(SOeq\o\al(2－,4))的检验4．检验某待测溶液中是否含有SOeq\o\al(2－,4)，下列实验方法最合理的是()A．加入稀硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液B．加入盐酸酸化的BaCl2溶液C．先加盐酸酸化，再加BaCl2溶液D．先加稀H2SO4酸化，再加Ba(NO3)2溶液知识点5硝酸的强氧化性5．下列块状金属在常温下，能全部溶于足量的浓硝酸的是()A．AuB．CuC．FeD．Al知识点6NOeq\o\al(－,3)在酸性条件下的强氧化性6．向浅绿色的Fe(NO3)2溶液中逐滴加入稀硫酸时，溶液的颜色变化应该是()A．变浅B．加深C．不变D．变棕黄色自主探究检测1。检验氨气是否收集满的方法是()A．闻到有氨气逸出B．棉花被气体冲出C．用湿润的红色石蕊试纸在试管口检验，发现试纸变蓝D．用湿润的蓝色石蕊试纸在试管口检验，发现试纸变红2．下列各组气体通常情况下能大量共存，并且既能用浓硫酸干燥，又能用碱石灰干燥的是()A．SO2、O2、HBrB．NH3、O2、N2C．NH3、CO2、HClD．H2、CH4、O23．实验室里可按如图所示的装置干燥、储存某气体R，多余的气体可用水吸收，则R是()A．NO2B．HClC．CH4D．NH3第三部分课堂探究资源探究一氨水为什么会显碱性？其主要成分是什么？探究提示：1。我们在九年级化学里学习过氨气，我们是如何检验氨气的呢？2。检验氨气为什么要用湿润的红色石蕊试纸？3。液氨与氨水的区别液氨氨水形成物质分类微粒种类存在条件完成上述探究后，尝试完成下列反应方程式：FeCl3+3NH3·H2O＝；MgCl2+2NH3·H2O＝。探究二我们在实验室该如何制备氨呢？试画出简易装置图。我们如何检验NH4+呢？探究提示：1。回想一下我们在九年级化学里学习过的氮肥，我们是如何区别铵态氮肥和其他氮肥的呢？依据反应物和生成物的性质，我们该如何选择制取装置、收集装置呢？与课本的装置图进行对照，为什么要在收集氨气的试管口放一团棉花呢？4。在九年级化学里我们学习过铵盐都是溶于水的，请写出你所知道的铵盐溶于水时的电离方程式。5。我们是如何检验铵态氮肥的？探究三完成课本P101实验4－9，探究交流下列问题。（1）若按右图装置完成实验，请讨论：①a、b、c三支试管在加热后分别发生什么现象？②写出a试管中反应的化学方程式，指出该反应中的还原剂和还原产物，并用双线桥标出电子转移的方向和数目；分析该反应中浓硫酸的作用有哪些？③若试管a中铜片过量，H2SO4能不能反应完，为什么？④课本实验中把上图铜片换成铜丝，这样改进有什么好处？（2）浓H2SO4可氧化溶解除Pt、Au以外的大多数金属，而铁和铝是活泼金属，为什么在常温下却可以用铁、铝制容器来盛装浓H2SO4？（3）结合已学有关硫酸与金属反应的知识，尝试归纳硫酸与金属反应的不同情况：观察老师演示课本P101“图4－31”中实验，探究、交流下列问题：（1）实验中蔗糖变黑，这体现了浓H2SO4的什么性质？是物理变化还是化学变化？（2）实验中黑色物质为什么会突然膨胀？说明有什么生成？这又体现了浓H2SO4的什么性质？写出此时变化的化学方程式，指出该反应中的还原剂和还原产物，并用单线桥标出电子转移的方向和数目；分析该反应中浓H2SO4的作用有哪些？尝试设计实验方案，依次检验出碳和浓H2SO4加热反应生成的各种产物，在下面画出实验装置图。生成性问题：浓硝酸和稀硝酸能和铜发生反应吗？它们的产物相同吗？浓硝酸和稀硝酸哪个氧化性强？你的判断依据是什么？依据上述一系列的探究，请总结反应条件或反应物浓度不同，对生成物有什么影响。探究提示：1。依据浓硫酸与铜反应的方程式，试写出浓硝酸与铜的反应。它们所需要的反应条件是否相同。我们已经知道氨可以被氧化成多种价态，硝酸中氮元素是几价？它是否可以被还原成不同价态？【课内及时评价】1．下列性质不属于氨气的物理性质的是（）A．易液化 B．极易溶于水C．水溶液显碱性 D．有刺激性气味2。下列各组气体中,在通常情况下既能共存,又能用浓硫酸干燥的是()A。H2、O2、SO2B。CO2、H2S、Cl2C。HCl、HBr、HID。NH3、HCl、CO23。检验铵盐溶液的方法是：将待测物质取出少量，放在试管中，然后（）A．加热，用湿润的红色石蕊试纸置于试管口检验B．加强碱溶液后加热，再滴入无色酚酞试液C．加热，用蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口检验D．加烧碱溶液后加热，再用湿润的红色石蕊试纸置于试管口检验4。在下列变化中，能表明硝酸具有氧化性的是（）A．能使石蕊试剂变红色B．能跟Ag反应生成AgNO3C．能和碳酸钙反应D．能和FeO反应生成Fe(NO3)35。下图是产生和收集气体的实验装置。该装置最适合于()。A．用浓硝酸与Cu反应制取NO2B．用浓盐酸和MnO2反应制取Cl2C．用H2O2溶液和MnO2反应制取O2D．用NH4Cl和Ca(OH)2反应制取NH36。下列对于硝酸的认识中不正确的是（）A．浓HNO3和稀HNO3都具有强氧化性B．铜与HNO3的反应属于置换反应C．金属与HNO3反应一般不产生氢气D．可用铁或铝制的容器盛装浓HNO3第四部分课后学习资源A组基础达标（20分钟50分）1。检验氨气可选用（）A．湿润的蓝色石蕊试纸B．干燥的红色石蕊试纸C．干燥的蓝色石蕊试纸D．湿润的红色石蕊试纸2。检验某未知溶液中是否含SO42－的下列操作中，合理的是（）A．先加硝酸酸化，再加氯化钡溶液 B．先加硝酸酸化，再加硝酸钡溶液C．先加盐酸酸化，再加氯化钡溶液D．先加盐酸酸化，再加硝酸钡溶液ab3。如图所示：烧瓶中充满干燥气体a，将滴管中的液体b挤入烧瓶内，轻轻震荡烧瓶，然后打开弹簧夹，烧杯中的液体呈喷泉状喷出，则a、b可能是（）abA．a为HCl气体，b为H2OB．a为CO2气体，b为浓NaOH溶液C．a为Cl2气体，b为饱和NaCl溶液D．a为Cl2气体，b为浓NaOH溶液4。下列酸在与金属发生反应时，其中的S或N元素的化合价不会发生变化的是（）A．稀硫酸B．稀硝酸C．浓硫酸D．浓硝酸B组技能过关（25分钟50分）1。下列不属于铵盐的共同性质的是（）A．易溶于水B．与苛性钠共热产生NH3C．都是晶体D．受热分解都产生NH32。已知气体的摩尔质量越小，扩散速度越快。右图所示为气体扩散速度的试验，两种气体扩散相遇时形成白色烟环。下列关于物质甲、乙的判断正确的是（）A．甲是浓氨水，乙是浓硫酸B．甲是浓盐酸，乙是浓氨水C．甲是浓氨水，乙是浓盐酸D．甲是浓硝酸，乙是浓氨水3。Fe与硝酸反应随温度和硝酸的浓度不同而产物不同。已知0。2molHNO3作氧化剂时，恰好把0。4molFe氧化为Fe2＋，则HNO3将被还原成（）A．NH4＋B．NOC．N2OD．NO23。实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下：已知实验室可用饱和亚硝酸钠（NaNO2）溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气。（1）从右图中选择制取气体的合适装置：氮气、氢气。（填编号）（2）氮气和氢气通过甲装置，甲装置的作用除了将气体混合外，还有、作用。（3）氨合成器出来经冷却的气体连续通人乙装置的水中吸收氨，（“会”或“不会”）发生倒吸，原因是：。（4）用乙装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，能使铂丝保持红热的原因是：，锥形瓶中还可观察到的现象是：。（5）写出乙装置中氨氧化的化学方程式：。（6）反应结束后锥形瓶内的溶液中含有H＋、OH－、、离子。拓展阅读资料：合成氨工业：过去、现在和未来Haber-Bosch发明的催化合成氨技术创立已经100周年。合成氨工业的巨大成功，改变了世界粮食生产的历史，解决了人类因人口增长所需要的粮食，奠定了多相催化科学和化学工程科学基础。1913年9月9日，世界上第一座合成氨装置投产。之后，合成氨工业迅速发展，到21世纪初，日产合成氨1000t、2000t的装置遍布全球。合成氨成为一个庞大的支柱化学工业。这是人类征服自然的一个划时代的丰碑。Haber、Bosch、Mittasch和Ertl这4位伟大的科学家为合成氨工业的创立和发展作出了巨大的贡献，其中，Haber、Bosch和Ertl分别获得了诺贝尔化学奖。催化合成氨技术在20世纪化学工业的发展中起着核心的作用。在这项伟大的发明过程中，曾遭遇了前所未有的困难，包含着伟大的创造性和光辉的科学思想，体现了当时科学家和企业家的激情，是值得人们回顾和借鉴的。1754年，Briestly用硵砂和石灰共热，第一次制出了氨。1787年，Berthollet提出氨是由氮和氢元素组成的。于是当时的化学家们立即试图通过元素氮和氢合成氨，包括Nernst、Ostwald和Haber等杰出的化学家，以极大的努力专心致力于这个问题的研究，然而却首先遭遇了化学平衡的障碍和争议。因为当时质量作用定律和化学平衡的规律尚未发现。因此，在平衡时氨的浓度究竟有多大，即反应的限度不清楚。在常压下只有在相当低的温度（即低于300℃）时只能生成百分之几的氨，然而，还没有哪种已知的催化剂能在这些条件下加速此反应。如果温度超过600℃，氨分子会发生分解而使氨产量急剧下降。因此，当时许多科学家甚至认为由元素生成氨存在着不可逾越的障碍。正是在这个关键时刻，Haber第一个提出在高压下实现合成氨工业化。正是这种见解为氨的生产建造实验装置提供了基础，实现了工业史上第一个加压催化过程。这是催化工艺发展史上的一个里程碑，它标志着工业催化新纪元的开端。仅在几年之后，相继出现的甲醇合成、费托合成油和在多相催化剂存在下的高压反应技术就成为有机化学领域中的基本实践。但是，单次通过反应器生成的少量氨并不能实现工业规模生产。Haber又提出了一个伟大的设想：采用封闭流程和循环操作工艺技术。这种现在看起来很简单的方法，不仅为工业规模合成氨，还为整个有机化学领域高压下进行的反应提供了真正的基础。Haber的这一想法，抛弃了当时化学科学上流行的静止观点而采用了考虑动力学的动态方法，与热力学平衡概念相对应，引入了另一个相当重要的原理，即用反应速率、时-空产率（space-timeyield）的概念，替代了反应产率。1908年2月，Haber与德国巴登苯胺纯碱公司（BadischeAnilinundSodaFabrik，简称巴斯夫，BASF）达成协议：Haber应使他的结果在BASF公司得到有效的利用，而BASF公司应发展这一过程，达到工业开发的阶段。BASF公司把这个任务交给化学家CarlBosch。Bosch立即认识到他必须着手解决3个主要难题：设计出生产廉价氢和氮的方法；寻找一种高效且稳定的催化剂；开发适用于高压合成氨的设备和材料。1909年3月，Haber发现了Os对合成氨反应显示出优异性能。BASF公司获得了全世界所有Os存货的购买权，总计约100kg，这充分反映了当时企业家的激情。Bosch把寻找高效且稳定的催化剂的任务交给助手AlwinMittasch。1909年2月，Mittasch提出了“获胜的催化剂是多组分体系”的假设，并进行了极大量的系列试验。BASF公司为催化剂的试验制作了各种模型反应器，到1912年初，在约一年半时间内，进行了6500次试验，研究了2500种催化剂。最终发现最好的催化剂被证明是一个多组分的混合物，其组成与Gallivare的磁铁矿相近。这个混合催化剂被证明是如此有效，乃至现在全世界所有的氨催化剂还仍然依据这个原理制造。1911年，CarlBosch设计加工了世界上第一台高压合成氨反应器，它至今依然矗立在BASF合成氨研究所大楼前马路对面的小花圃之中。它是合成氨催化过程历史上的里程碑。1913年9月9日，第一个工业装置开工，氨的日产量为3～5t。在几年之内BASF公司在1911年创办的Oppau工厂发展成巨大的工业联合企业。按照现代的标准，对一个新工艺的发展来说，所用的时间之短，几乎是不可思议的。然而，从第一次在实验室制取氨到工业化生产氨，却整整花了159年时间！合成氨工业的巨大成功，改变了世界粮食生产的历史。据联合国粮农组织（FAO）的统计，化肥对粮食生产的贡献率占40%。Haber-Bosch发明的催化合成氨技术被认为是20世纪催化技术对人类的最伟大的贡献之一。从20世纪初该技术发明到现在，地球上的人口从16亿增长了4.5倍，而粮食的产量却增长了7.7倍。如果没有这项发明，地球上将有50%的人不能生存，我国也不可能以占世界7％的耕地养活占世界21%的人口。然而，2010年全球仍有10多亿人处于饥饿之中。目前，全世界合成氨产量约2.2亿吨，年均销售额超过1000亿美元，是产量第二大的化学品，其中85％用作制造化肥，人均年消耗化肥31.1kg，人体中50%的氮来自合成氨。合成氨生产过程中，消耗能源3.5亿吨，占全球能源供应总量的2%，排放CO2超过4亿吨，占全球CO2排放总量的1.6%。进入21世纪，有人把合成氨称为“夕阳工业”，国外也有人哀叹，固氮化学的前景黯淡。对此，德国Schlögl发表了题为“CatalyticSynthesisofAmmonia-ANever-EndingStory?”的短评，指出氮原子是生物分子的必要成分，是化肥和药物的重要组分，氮也