氮肥的生产和使用

氮肥的生产和使用

（苏教版化学1 2014年6月第6版）

程桂香 江苏省新沂市第一中学

一、课程标准、教材分析及学生分析

【课程标准】

1、通过实验了解氮及其化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。

2、讨论：合成氨对提高人类生活质量的影响

3、讨论：自然界中氮循环对维持生态平衡的作用

【教材分析】

《氮肥的生产和使用》是苏教版必修教材化学1专题四第二单元的第二课时，是在学习了常见金属及典型非金属元素（如氯、硫）及其化合物，且具备离子反应、氧化还原等理论知识之后学习的元素化合物知识。通过本节的学习，学生能够进一步学会分析、研究、解决元素化合物知识的方法，这不仅是学习非金属及其化合物知识的需要，也是学生获得未来生活和发展所必须的科学素养的需要。另外，氨的学习还为后面的硝酸学习起铺垫作用，在教材中起到承前启后的作用。那么从教材的安排结构上来看，教材首先介绍了合成氨工业的发展及其重要意义。接着教材又通过设计实验介绍了氨的物理性质以及化学性质。接下来，教材又具体介绍了铵盐的性质。教材最后补充介绍了氮在自然界中的循环。教材的安排顺序体现了从游离态的氮转变为氮肥的整个过程，可以说，这样的安排顺序就很好的体现了教材的内在逻辑与学生认知规律的统一性。

【学生分析】

从学生的角度来看，在知识层面上，学生在初中就已经知道了氮肥对农作物生长所起的作用，并且通过前面的学习，学生已经掌握了铵根离子的检验，具备了基本的氧化还原反应和离子反应的概念，对本节课的学习有较为充足的知识储备。此外，在能力层面上，学生此时已经初步学会了对比、分析、推理、实验的方法，所以本节课应重视学生的自主探究。在心理层面上，学生对化学实验、化学现象兴趣浓厚，有较强的探求欲、表现欲和成就欲，有极大地解决实际问题的热情。

二、教学目标

知识与技能

（1）认识氨、铵盐的性质和用途，知道含氮化合物的应用对社会生产的作用和对自然环境的影响。

   （2）知道氮肥的性能和使用氮肥的注意事项，认识到科学使用化肥的意义。

过程与方法

（1）通过对氨和铵盐性质的探究，学会观察实验，分析实验，并能从实验中获取知识。

（2）通过小组合作的学习方式，能主动与他人进行交流和讨论，清楚地表达自己的观点

（3）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。

情感态度价值观

（1）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，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。

（2）通过小组实验逐步养成自主、合作、探究的态度和习惯，培养实事求是的科学精神。

三、教学重难点

【教学重点】氨气和铵盐的性质和用途

【教学难点】“喷泉”实验的原理及实验现象的分析、归纳。

四、 教学流程图

五、教学过程

【引入】这是一瓶神秘的气体，这是一支美丽的白玫瑰，课前我用酚酞溶液将她浸泡晾干了，现在我把她放进集气瓶中（无变化），取出喷一些蒸馏水（无变化），再把她放进去（立即变成了娇艳的红玫瑰）。是谁让她羞红了脸？

【师】请一位同学来闻一闻这瓶气体的气味，猜一猜这是什么气体？

【生】具有刺激性气味，可能是氨气。

【师】那么是氨气分子使玫瑰花羞红了脸吗？这节课我们将为大家揭开这个秘密。

【设计意图】通过趣味小实验，引起学生的好奇心，激发学生对新知识探究的渴望！

【师】氨气是氮元素的一种重要化合物，氮元素是植物生长所需的重要元素之一。请看图片：中国用占世界7%的土地养活了世界22%的人口，这一奇迹的背后，化肥工业功不可没。

使用氮肥                             没用氮肥

     今天老师给大家带来了一些氮肥样品，请同学们观察一下它们的性状

 这些氮肥根据氮元素的存在形式我们称之为铵态氮肥。

【师】氮肥的分类：

（1）铵态氮肥： 液氨（NH₃）、氨水（NH₃·H₂O ）、NH₄Cl（氯铵）、NH₄HCO₃（碳铵）、(NH₄)₂SO₄（硫铵）、NH₄NO₃（硝铵）。

（2）硝态氮肥：KNO₃。

（3）酰胺态氮肥：尿素CO(NH₂)₂。

【师】铵态氮肥从物质的组成角度可以把它们归为哪一类物质？

【生】铵盐

【师】下面我们就以铵态氮肥为例来认识氮肥的生产和使用。初中课本中我们就学习过铵态氮肥的使用，那么如何科学地使用铵态氮肥？老李遇到了这样两个问题：

问题1.老李种水稻时不仅施了氮肥硫酸铵，还同时使用了自己烧制的草木灰(K₂CO₃)，老刘只施用了硫酸铵，结果到了秋收时发现，自己的产量远不及老刘的，这是为什么呢？

问题2.老李发现自家氮肥——碳酸氢铵(俗称碳铵)，包装破损受潮了，就把它拿出去晒，结果发现却少很多。老李很郁闷，化肥去哪儿了呢？

 你能利用已有的知识从化学的角度帮老李找找原因吗？请写出问题2的化学反应方程式。 

【设计意图】学生在初中已经学习过铵态氮肥的使用，并且也学习过铵根离子的检验，现在让学生知识再现，利用化学知识解决实际问题，深化学科价值观。

【过渡】其他的铵盐也能像碳酸氢铵一样受热分解吗？

【生】活动探究一：

将装有NH₄Cl固体的小试管放在酒精灯火焰上加热1分钟左右，观察现象。

小组内分享实验过程中的现象，思考解释并书写化学反应方程式，汇报交流。

【质疑】大家对这一实验现象和结果有什么疑惑吗？

【生】反应中如果生成了氨气和氯化氢两种气体，为什么在试管中上部内壁上还有白色固体附着？这一白色固体是什么？会不会是氯化铵升华后又冷凝了？

【师】如何检验NH₄Cl固体的分解产物？

【生】思考—小组讨论—设计方案—汇报交流

【师】完善并优化方案，演示实验：氯化铵分解产物的检验。

【设计意图】从质疑实验现象到交流讨论再到设计方案体现课堂教学的生成性，进一步使学生认识到实验对获取化学知识的重要性，从而巩固学生的实验观。

【结论】氯化铵确实发生了分解，只是生成的氨气和氯化氢难分难舍遇冷重新化合又生成氯化铵附在试管内壁。

【生】归纳整理：铵盐的性质

1.与碱反应

2NH₄Cl＋Ca(OH)₂ = CaCl₂＋2NH₃↑＋2H₂O

2.铵盐不稳定，受热易分解

NH₄Cl  = NH₃ ↑ + HCl ↑  

NH₄HCO₃= NH₃↑+H₂O + CO₂↑

【师】不是所有的铵盐受热分解都能产生NH₃。请同学们课后查阅相关资料，拓展视野。

【学以致用】铵态氮肥使用过程中应该注意什么问题？你能为氮肥-碳酸氢铵设计一张使用说明书吗？

【生】思考设计—组内交流—补充完善—汇报展示

【师】对比展示碳酸氢铵的实际说明书，肯定表扬学生。

【设计意图】对知识的迁移并运用于解决问题，是掌握知识的最终目的。

【师】那么如何获得这些铵态氮肥？

【生】回忆前面的演示实验：NH₃＋HCl＝NH₄Cl（冒白烟）

 氨气与酸反应：

NH₃＋HCl＝NH₄Cl（冒白烟）——检验氨气

 2NH₃＋H₂SO₄＝（NH₄）₂SO₄——不能用浓硫酸干燥氨气

【师】一般铵态氮肥都来源于氨气。氨气还有哪些性质？让我们继续探究。

【生】活动探究二：把事先收集有氨气的试管的塞子，换成装有注射器的塞子（注射器中事先吸入滴有酚酞的水），保持试管口竖直向下，用力推动一下注射器的活塞，使少量水进入试管，松开手观察现象。

【师】请各组思考实验现象，并进行解释和整理。

（1）  注射器的活塞为什么会慢慢上升？

（2）  滴有酚酞的水进入试管后为什么会变成红色？

【生】氨气极易溶于水，试管内压强减小，内外形成压强差推动活塞上升；溶液变红说明有碱（OH^－）生成。

【师】那么OH^－是谁提供的？是NH₃？是水？还是？

【生】回忆老师表演的小魔术分析：

氨气极易溶于水 NH₃＋H₂O   NH₃·H₂O NH₄^＋＋OH^－

【师】再观察：红玫瑰又重新变成了白玫瑰，这是为什么？OH^－哪去了？

【生】再探究：

取上述实验中的红色溶液一滴管于小试管中，放在酒精灯火焰上加热，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，观察现象。

   【生】结论：NH₃·H₂O是弱碱且受热易分解

NH₃·H₂O NH₃↑+ H₂O

【师】思考：氨水如何保存？

            氨水作为一种液态氮肥和固态氮肥相比有哪些缺点？使用时需要注意什么问题？

【生】思考—小组讨论—汇报交流

【设计意图】通过一系列探究活动，结合问题引领，让学生对氨气及氨水的性质形成清晰的认识，深化学生的物质转化观和实验观。

【师】通过以上对氨和铵盐的认识，请同学们总结一下氨气具有哪些物理性质和用途。

【过渡】如何获得氨气？

【师】展示：化学史话—工业合成氨。（图片+音频）

由此可见，氨的合成对于氮肥的生产和使用有着极其重要的意义。它是人类科学技术上的一项重大突破，对社会发展与进步作出了巨大贡献！

【设计意图】通过化学史话使学生进一步认识化学和生产生活的紧密联系，认识合成氨对社会的进步与发展所起到的积极作用，以提升学生的化学价值观。

【师】 氮肥是个宝，粮食增产少不了。但是，过度使用氮肥会对生态环境造成一定影响。

【师】 展示图片：氮肥对生态环境的影响

因此我们要科学合理使用化肥，注意维护自然界的生态平衡，只有这样我们才能实现可持续发展。

【设计意图】丰富的图片，能增加教学直观性，激活学生感受性；以境促知、情知交融，培养学生的环保观和可持续发展观。。

【课堂小结】

【课后思考】

1.氨水中含有哪些微粒？与液氨有何区别？

2.根据氨气和铵盐的性质，你能设计出几种实验室制取氨气的实验方案？请分析其优劣。

3.自然界氮是怎样循环的?

  上网查阅资料，写一篇有关氮肥的利与弊的小论文，谈谈你对氮肥的合理生产和使用的认识和建议。

六、 教学设计反思

本节课以铵态氮肥的生产和使用为探究主线和知识载体引领学生去认识和学习铵盐和氨气的性质和用途。 从生产生活实际出发,  使学生在习得相关的化学知识、实验技能和探究方法的同时，认识到自然资源的利用与化学科学密不可分，体现了人与自然和谐共处的重要意义。

1.  教材整合

为了突出教学主线，从认识氮肥，如何科学使用铵态氮肥开始，采用倒叙的方式：铵盐的性质—铵盐的形成—氨气的性质—氨气的合成，在教学过程中不断强化教学主线，通过引导学生设计碳酸氢铵的使用说明书，讨论液态氮肥-氨水的缺点等等，让学生对铵态氮肥的生产和使用形成清晰的认识。最后通过化学史话及图片让学生强化化学价值观和可持续发展观。

2.促进知识的生成和增长

教学设计中从学生的实际出发，充分调动学生已有的知识，并运用到实际问题的解决中。如：碳酸氢铵受热分解，铵态氮肥不能和碱性物质混用，铵根离子的检验。而对于氯化铵的分解实验，很多版本的教材中，都是直接告诉学生氯化铵分解生成氨气和氯化氢，二者又重新化合。但是实验现象并不足以说明这一过程。教学中抓住这一知识模糊区，引导学生质疑，思考交流，设计方案，实验验证，促进知识的生成和增长。让学生在探究过程中体验学习的快乐。强化学生的实验观。

3.实验改进

将喷泉实验由教师演示改为学生分组，让学生参与其中，体验探究的快乐。

本着微型化，封闭化，简单易操作的原则，选择小试管和注射器组合，并在注射器的针尖上加了一段吸管以增强实验效果。

化学教学，首先必须让学生感受到化学学科是有趣的、实用的，以生活中实际问题为载体展开教学，在轻松愉悦的气氛下掌握了相关知识与技能，体验了科学探究的一般方法，引领学生在实验中思考，有效激发同学们的学习激情与从化学视角看现实问题的科学素养。