第2单元 课时1
生产生活中的含氮化合物
单元分析
一、内容分析
本单元包括3个主题，分别为氮氧化物的产生及转化、氮肥的生产和使用、硝酸的性质。
学生经过一段时间化学的学习，已经初步掌握了元素化合物知识的学习方法，为本单元学习奠定了良好的基础。在本单元的引言中，介绍了氮元素的作用，同时也使学生了解到：人们在认识和利用含氮化合物为人类造福的同时，也会带来了一些负面影响。如，光化学烟雾，硝酸型酸雨，水体的富营养化等，从而使他们认识到合理使用化学物质的重要性。主题1从“氮元素是植物生长的必需元素之一，而空气中大量游离的氮不能被植物直接吸收”这一客观事实出发，引入闪电时氮氧化物的生产。介绍了从N2→NO→NO2→HNO3最后形成硝酸盐这一“雷雨发庄稼”的原理，再以“信息提示”形式呈现NO、NO2这两种重要氧化物的性质和应用，最后联系实际，激励学生进行调查研究，从资源的合理使用，与环境的友好相处，新能源的开发等方面来培养可持续发展的战略思想。该主题的知识体系见下图：
主题2以化学肥料的使用发展过程为线索，系统介绍了从生物固氮（如植物根瘤菌固氮）、自然固氮（如雷电）到人工固氮（合成氮）的过程，人工固氮则从直接使用氨水（但其有挥发性和腐蚀性等弊端）作为肥料发展到利用铵态氮肥、硝态氮肥和尿素。展示了人类从认识自然、利用自然到改造自然的发展历程，培养学生的探索精神和强烈的求知欲望。教材以氨为纽带，先介绍了氨的合成，接着重点介绍了氨的性质。从氨与酸反应生产铵盐的性质转入铵盐性质的学习，再从铵盐的性质出发引导学生了解氮肥的合理使用的重要性。氨气溶于水的教学采用“观察与思考”的形式，既能帮助学生开启化学思维，又有利于突出重点、突破难点。铵盐的性质以“活动与探究”形式呈现，引领学生在实验探究中，获得知识，乐于发现。该主题的知识体系见下图：
主题3主要介绍重要的化工原料—硝酸，首先从介绍硝酸的物理性质入手，再通过“观察与思考”学习硝酸的重要化学性质——氧化性和不稳定性。为了加深对有关化学方程式的理解和记忆，教材以资料卡的形式介绍了氧化还原反应方程式的配平。这样既消除了学生对复杂氧化还原反应配平这一疑难知识的畏惧，又能有效地帮助学生理解和拿握HNO3 的强氧化性，使学生轻松地记住有关反应。硝酸的氧化性是教学的重点，也是难点。教材在处理这部分内容时从实验入手，通过引导学生观察铜跟浓HNO3 和稀HNO3 反应时的不同现象，加深学生对硝酸氧化性的认识及对反应产物的记忆。教材介绍了硝酸的重要用途，以帮助学生将对HNO3 的理论认识与生产生活联系起来，使知识学以致用。最后介绍硝酸的工业生产过程，教材以“问题解决”的形式呈现，既是对前面所学的氮的化合物之间相互转化关系的理解和加深，又使学生很自然地了解了硝酸的制法。该主题的知识体系见下图：
二、目标分析
《高中化学课程标准》对本单元知识的学习提出了如下要求：
(1)通过实验了解氮及其化合物的主要性质；认识其在生产中的作用和对生态环境的影响；初步树立社会可持续发展的思想。
(2)能通过查阅资料和运用所学知识讨论：向大气中排放氮的氧化物的措施，自然界氮循环对维持生态平衡的作用。
根据《课程标准》，在设计本单元的教学时需要关注以下几个方面。
基本要求
1.认识氮的氧化物的性质，了解氨、铵盐、硝酸的性质和用途，知道含氮化合物对社会生产的积极作用和对环境的影响。
2.通过对含氮化合物性质实验的探究，让学生体验实验探究的过程和乐趣。
3.了解氨的合成对氮肥生产的促进作用，知道氮肥的性质，认识科学使用氮肥的意义。
发展要求
1.形成氮及其化合物相互转化的知识网络。
2.全面、系统地了解元素化合物知识，形成元素化合物的知识网络。
不宜拓展
1.二氧化氮和四氧化氮的转化。
2.硝酸与活泼金属反应的还原规律。
三、重点、难点分析
本单元重点介绍了氮氧化物、氨和铵盐、硝酸等含氮化合物的性质和用途。其中，氮氧化物的性质、硝酸的氧化性和科学使用化肥可能会成为学生学习的难点内容。在具体的教学过程中：
1.在进行重点内容的教学之前，可以让学生先了解这些化合物在生产生活中的重要用途，以激发学生的学习兴趣，提高课堂教学效率。在物质性质教学过程中，应重视演示实验的教学作用，让学生在实验过程中，加深对相关知识的理解，并建构一定的知识体系。
2.将氮氧化物性质的学习融入对“雷雨发庄稼”原理的探寻中将有助于学生学习这一知识。
3.浓稀硝酸都有较强的氧化性，在实验探究的基础上，再把它与浓硫酸的强氧化性相比较，有助于学生理解知识，建构知识体系。
4.由于许多来自城镇的学生远离农业生产，缺乏对氮肥的感性认知，有条件的学校可以组织学生参观氮肥厂和农业基地，通过调查和深入生产实际，深切地体会科学使用化肥的意义。
四、实验研究
1.氮气的实验室制法：加热氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠晶体（或饱和溶液）的混合物可制备氮气。在圆底烧瓶上配一双孔橡皮塞，带上一分液漏斗和一短弯导管。烧瓶中放亚硝酸钠晶体（或饱和溶液），饱和氯化铵溶液由分液漏斗滴入，加热烧瓶到85℃ 左右，就有氮气产生。当空气排除后可用排水集气法收集氮气或用橡皮球胆直接收集。因为此反应是放热反应，当反应开始时就应停止加热。化学方程式为：
NaNO2 + NH4 Cl== NH4 NO2 + NaCl
NH4 NO2 = N2 +2H2O
2.氨气溶于水的喷泉实验：
（1）实验成功的关键：装置要密闭不漏气；圆底烧瓶要干燥；烧瓶里的氨气要充满。
（2）实验中氨可用以下方法得到：A、用NH4 Cl 与Ca(OH)2 共热制氨；B、加热浓氨水制氨。在烧瓶中加入2～4 mL 浓氨水，加热即得氨气；C、常温下，用浓氨水与固体烧碱混合制氨。方法是：在分液漏斗中加入浓氨水，在锥形瓶中加入约一小药匙固体氢氧化钠，安装好装置。将浓氨水慢慢滴入锥形瓶，待冒出较多的气泡时，用向下排气法收集氨气。实验时要控制好浓氨水的滴入速度，分液漏斗的活塞不要开得太大，以免产生氨气过多而冲开烧瓶的活塞。此法的装置和操作都很简便，而且制得的氨气浓度也比较大，做“喷泉”实验效果比较好。
3.氮气与氧气放电反应的实验是氮的氧化物的产生及转化教学的关键。由于该实验大约需要10min，教学时在时间上要作好合理的安排。如果生成的氮的氧化物的量不多，实验现象不够明显，建议补充NO2溶于水的实验。
4.氯化铵与氢氧化钙反应的活动与探究，要引导学生根据反应物的特点、反应的条件等对实验方案进行设计，并通过实验加深学生对实验原理的认识，初步学会氨气的检验方法，养成良好的实验习惯。
5.浓、稀硝酸与铜反应的实验，可采用对比实验的方法，通过观察比较两者实验现象的差异，让学生认识浓、稀硝酸性质的差异以及还原产物的不同。有条件的学校可补充浓硝酸的不稳定性及与碳反应的实验。
五、教学建议
1.在总结本专题第一单元学习方法的基础上，有意识地引导学生运用相同的方法学习本单元的内容。
2.通过对氮元素作用的介绍，让学生了解到氮肥、氮氧化物等含氮化合物每时每刻都与我们的生活和生产发生着联系，以激发他们学习本单元内容的兴趣。
3、对氮及其化合物性质的认识宜从氮氧化物污染等社会问题入手，引出对含氮化合物性质的学习，最后强调它们在生产和生活领域中的应用等角度去认识和理解。
4.采用实验探究法进行教学，教师应该利用现有实验室资源进行铵盐的性质、硝酸的氧化性等重要实验，为学生创造更多动手实验的机会，促进他们科学素养的提升。
5.本单元同样关注化学与社会的关系，倡导氮及其化合物对于人类生产生活的积极意义，教师在教学中应引导学生充分认识氨的合成对人类文明的伟大贡献，体现化学科学的重要价值。
6.到本专题止，基本完善了高中必修阶段无机物的知识体系，揭示了相应反应规律，在教学过程中要帮助学生构建元素化合物知识的网络，为《化学2》及后续选修课的学习提供必要的基础。
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