2024-2025學(xué)年高中化學(xué) 主題1 空氣資源 氨的合成 課題1 空氣的分離教案 魯科版選修2

2024-2025學(xué)年高中化學(xué)主題1空氣資源氨的合成課題1空氣的分離教案魯科版選修2學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級(jí)授課地點(diǎn)教具教學(xué)內(nèi)容2024-2025學(xué)年高中化學(xué)，主題1“空氣資源”，課題1“空氣的分離”教案，選用魯科版選修2教材。本節(jié)課主要圍繞以下內(nèi)容展開：

1.空氣組成及其性質(zhì)

-氮?dú)?、氧氣、氬氣等成分的體積分?jǐn)?shù)

-空氣的物理與化學(xué)性質(zhì)

2.空氣分離方法

-液化分離法

-分子篩吸附法

-變壓吸附法

3.氨的合成原理

-氮?dú)馀c氫氣的化學(xué)反應(yīng)

-哈柏-博世工藝

-氨的物理與化學(xué)性質(zhì)

4.氨在工業(yè)與生活中的應(yīng)用

-農(nóng)業(yè)肥料

-石化工業(yè)

-環(huán)保領(lǐng)域

5.空氣資源與環(huán)境保護(hù)

-空氣污染與防治

-空氣資源的可持續(xù)利用

本節(jié)課將結(jié)合教材內(nèi)容，以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生掌握空氣分離及氨的合成原理，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和資源利用觀念。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生以下學(xué)科核心素養(yǎng)：

1.科學(xué)探究與思維方法：通過學(xué)習(xí)空氣分離及氨的合成原理，使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)操作技能，培養(yǎng)實(shí)證意識(shí)，提高解決問題的能力。

2.實(shí)踐與應(yīng)用能力：將理論知識(shí)與實(shí)際生產(chǎn)、生活相結(jié)合，學(xué)會(huì)分析空氣資源利用中的問題，提高實(shí)踐操作能力。

3.綠色環(huán)保意識(shí)：了解空氣污染與防治措施，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注環(huán)境保護(hù)，樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念。

4.創(chuàng)新與拓展：鼓勵(lì)學(xué)生探索新型空氣分離技術(shù)和氨的合成方法，激發(fā)創(chuàng)新思維，拓展學(xué)科視野。

5.團(tuán)隊(duì)合作與溝通：通過小組討論、實(shí)驗(yàn)合作，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，提高溝通表達(dá)能力。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

（1）空氣分離方法：掌握液化分離法、分子篩吸附法、變壓吸附法等空氣分離技術(shù)的基本原理和操作要點(diǎn)。

舉例：講解液化分離法時(shí)，強(qiáng)調(diào)氮?dú)馀c氧氣的沸點(diǎn)差異是分離的關(guān)鍵。

（2）氨的合成原理：理解哈柏-博世工藝中氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)生成氨的化學(xué)方程式，以及反應(yīng)條件、催化劑等影響因素。

舉例：講解哈柏-博世工藝時(shí)，闡述高溫、高壓、催化劑等條件對(duì)提高氨合成產(chǎn)率的重要性。

（3）氨的應(yīng)用領(lǐng)域：了解氨在農(nóng)業(yè)、石化工業(yè)、環(huán)保等方面的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐與應(yīng)用能力。

舉例：介紹氨在農(nóng)業(yè)中作為氮肥的使用，以及氨在環(huán)保領(lǐng)域脫硝技術(shù)的應(yīng)用。

2.教學(xué)難點(diǎn)

（1）空氣分離技術(shù)的原理與操作：學(xué)生對(duì)空氣分離技術(shù)原理的理解和實(shí)驗(yàn)操作的掌握。

突破方法：通過動(dòng)畫、實(shí)驗(yàn)演示等方式，直觀展示空氣分離過程，幫助學(xué)生理解原理，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)操作練習(xí)。

（2）氨的合成反應(yīng)條件及優(yōu)化：學(xué)生對(duì)高溫、高壓、催化劑等反應(yīng)條件的理解和優(yōu)化方法的掌握。

突破方法：結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)案例，講解反應(yīng)條件對(duì)氨合成產(chǎn)率的影響，引導(dǎo)學(xué)生探討優(yōu)化方案。

（3）環(huán)境保護(hù)與空氣資源利用：培養(yǎng)學(xué)生從源頭減少污染、提高資源利用率的觀念。

突破方法：通過案例分析、小組討論等方式，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到環(huán)境保護(hù)與空氣資源利用的重要性，激發(fā)學(xué)生的責(zé)任感。

（4）實(shí)踐操作中的安全與注意事項(xiàng)：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程中，對(duì)安全意識(shí)和注意事項(xiàng)的掌握。

突破方法：強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)安全意識(shí)，明確實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過程中的監(jiān)督與指導(dǎo)。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：

-確保每位學(xué)生都備有魯科版選修2教材，提前布置學(xué)生預(yù)習(xí)本章內(nèi)容，了解空氣的分離和氨的合成基礎(chǔ)知識(shí)。

-教師準(zhǔn)備教案、PPT等教學(xué)輔助材料，以便于課堂講解和展示。

2.輔助材料：

-收集與空氣分離、氨的合成相關(guān)的圖片、圖表、視頻等多媒體資源，以便于課堂展示和講解。

-準(zhǔn)備空氣分離和氨合成的動(dòng)畫演示，幫助學(xué)生直觀理解相關(guān)原理。

-搜集實(shí)際生產(chǎn)中空氣分離和氨合成應(yīng)用的案例，以便于課堂討論和分享。

3.實(shí)驗(yàn)器材：

-準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所需的空氣分離裝置、氣體收集瓶、溫度計(jì)、壓力計(jì)、催化劑等實(shí)驗(yàn)器材。

-確保實(shí)驗(yàn)器材的完整性和安全性，提前進(jìn)行設(shè)備檢查和調(diào)試。

-準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)操作指南和注意事項(xiàng)，指導(dǎo)學(xué)生正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。

4.教室布置：

-根據(jù)教學(xué)需要，將教室劃分為講解區(qū)、實(shí)驗(yàn)操作區(qū)、小組討論區(qū)等。

-講解區(qū)：配置多媒體設(shè)備，方便教師展示PPT、視頻等教學(xué)資源。

-實(shí)驗(yàn)操作區(qū)：設(shè)置實(shí)驗(yàn)臺(tái)，確保實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生有足夠的空間進(jìn)行操作。

-小組討論區(qū)：布置桌椅，便于學(xué)生進(jìn)行小組討論和交流。

5.其他資源：

-準(zhǔn)備課堂互動(dòng)道具，如答題器、卡片等，增加課堂趣味性和互動(dòng)性。

-準(zhǔn)備課堂評(píng)價(jià)表，便于教師對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行觀察和評(píng)價(jià)。教學(xué)實(shí)施過程1.課前自主探索

-教師活動(dòng)：提前布置預(yù)習(xí)任務(wù)，提供學(xué)習(xí)資源，設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)思考題。

-學(xué)生活動(dòng)：根據(jù)預(yù)習(xí)任務(wù)，閱讀教材，觀看教學(xué)視頻，完成預(yù)習(xí)思考題。

-教學(xué)方法：自主學(xué)習(xí)、問題驅(qū)動(dòng)。

-教學(xué)手段：教材、預(yù)習(xí)視頻、預(yù)習(xí)思考題。

-教學(xué)資源：魯科版選修2教材、多媒體資源。

-作用和目的：激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，為課中學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

舉例：教師設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)思考題，如“空氣分離的原理有哪些？氨的合成反應(yīng)條件是什么？”引導(dǎo)學(xué)生有針對(duì)性地預(yù)習(xí)。

2.課中強(qiáng)化技能

-環(huán)節(jié)一：導(dǎo)入新課

-教師活動(dòng)：通過生活實(shí)例引入空氣分離和氨的合成主題，激發(fā)學(xué)生興趣。

-學(xué)生活動(dòng)：積極參與討論，分享生活實(shí)例。

-教學(xué)方法：案例導(dǎo)入、討論法。

-教學(xué)手段：多媒體展示、生活實(shí)例。

-教學(xué)資源：圖片、視頻等。

-作用和目的：讓學(xué)生了解新課背景，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

-環(huán)節(jié)二：新課講解

-教師活動(dòng)：詳細(xì)講解空氣分離方法、氨的合成原理，結(jié)合動(dòng)畫、實(shí)驗(yàn)演示等手段。

-學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)真聽講，記錄重點(diǎn)知識(shí)，參與實(shí)驗(yàn)操作。

-教學(xué)方法：講授法、實(shí)驗(yàn)法。

-教學(xué)手段：PPT、動(dòng)畫、實(shí)驗(yàn)器材。

-教學(xué)資源：教材、PPT、實(shí)驗(yàn)器材。

-作用和目的：突破教學(xué)重難點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力。

-環(huán)節(jié)三：課堂討論

-教師活動(dòng)：組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，引導(dǎo)學(xué)生探討空氣分離和氨合成在實(shí)際應(yīng)用中的問題。

-學(xué)生活動(dòng)：積極參與小組討論，分享觀點(diǎn)。

-教學(xué)方法：小組討論、問題驅(qū)動(dòng)。

-教學(xué)手段：卡片、答題器。

-教學(xué)資源：案例、討論題目。

-作用和目的：培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

3.課后拓展應(yīng)用

-教師活動(dòng)：布置課后作業(yè)，推薦相關(guān)閱讀資料，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課后拓展。

-學(xué)生活動(dòng)：完成課后作業(yè)，閱讀相關(guān)資料，進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)。

-教學(xué)方法：自主學(xué)習(xí)、閱讀法。

-教學(xué)手段：課后作業(yè)、閱讀資料。

-教學(xué)資源：教材、網(wǎng)絡(luò)資源。

-作用和目的：鞏固課堂知識(shí)，拓展學(xué)生視野，提高學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力。

舉例：課后作業(yè)可以包括實(shí)驗(yàn)報(bào)告、小論文等，閱讀資料可以是關(guān)于空氣分離和氨合成新技術(shù)、環(huán)保領(lǐng)域的文章。知識(shí)點(diǎn)梳理1.空氣組成及其性質(zhì)

-空氣主要由氮?dú)?、氧氣、氬氣和二氧化碳等氣體組成，各自的體積分?jǐn)?shù)。

-氮?dú)獾幕瘜W(xué)惰性，氧氣的氧化性，氬氣的稀有性。

-空氣的物理性質(zhì)，如密度、溫度、壓力等。

2.空氣分離方法

-液化分離法：利用不同氣體組分的沸點(diǎn)差異進(jìn)行分離。

-分子篩吸附法：利用分子篩對(duì)不同氣體分子的吸附能力差異進(jìn)行分離。

-變壓吸附法：通過壓力變化控制吸附與解吸附過程，實(shí)現(xiàn)氣體分離。

3.氨的合成原理

-氮?dú)馀c氫氣的化學(xué)反應(yīng)方程式：N2+3H2→2NH3。

-哈柏-博世工藝：高溫、高壓、催化劑條件下的氨合成過程。

-催化劑的作用：提高反應(yīng)速率，降低活化能。

4.氨的物理與化學(xué)性質(zhì)

-氨的物理性質(zhì)：無色、有刺激性氣味的氣體，易液化。

-氨的化學(xué)性質(zhì)：堿性，與酸反應(yīng)生成銨鹽，參與氧化還原反應(yīng)等。

5.氨在工業(yè)與生活中的應(yīng)用

-農(nóng)業(yè)領(lǐng)域：作為氮肥，提供植物生長(zhǎng)所需的氮元素。

-石化工業(yè)：作為原料，生產(chǎn)硝酸、尿素、銨鹽等化學(xué)品。

-環(huán)保領(lǐng)域：用于脫硝、凈化氣體等環(huán)保技術(shù)。

6.空氣資源與環(huán)境保護(hù)

-空氣污染物的來源、危害及防治措施。

-空氣資源的可持續(xù)利用，節(jié)能減排，綠色生產(chǎn)。

-生態(tài)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)。

7.實(shí)驗(yàn)操作技能

-空氣分離實(shí)驗(yàn)的基本操作，如氣體的收集、凈化、分離等。

-氨的合成實(shí)驗(yàn)操作，如反應(yīng)物的準(zhǔn)備、反應(yīng)條件的控制等。

-實(shí)驗(yàn)安全注意事項(xiàng)，如防護(hù)措施、事故處理等。

8.科學(xué)探究與思維方法

-提出問題：如何高效分離空氣中的氣體組分？氨的合成反應(yīng)條件如何優(yōu)化？

-收集證據(jù)：通過實(shí)驗(yàn)、資料查詢等方法，獲取相關(guān)證據(jù)。

-解釋與結(jié)論：分析證據(jù)，得出空氣分離和氨合成的基本原理。

-反思與評(píng)價(jià)：評(píng)估實(shí)驗(yàn)方法、結(jié)果的可靠性，探討改進(jìn)措施。板書設(shè)計(jì)①空氣資源與分離方法

-空氣組成：N2、O2、Ar、CO2

-分離方法：液化分離、分子篩吸附、變壓吸附

②氨的合成原理與應(yīng)用

-合成反應(yīng)：N2+3H2→2NH3

-哈柏-博世工藝：高溫、高壓、催化劑

-氨的應(yīng)用：農(nóng)業(yè)、石化、環(huán)保

③環(huán)境保護(hù)與資源利用

-空氣污染：防治措施、綠色生產(chǎn)

-資源利用：節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展

板書設(shè)計(jì)說明：

1.采用序號(hào)標(biāo)注，突出重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)，便于學(xué)生抓住課堂核心內(nèi)容。

2.使用簡(jiǎn)潔明了的詞句，避免冗長(zhǎng)的解釋，有利于學(xué)生快速理解和記憶。

3.板書布局合理，條理清晰，突出教學(xué)重難點(diǎn)。

4.板書設(shè)計(jì)具有藝術(shù)性和趣味性，如使用不同顏色、圖形等，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。

5.結(jié)合實(shí)際案例，將理論知識(shí)與生活實(shí)際相結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐意識(shí)。重點(diǎn)題型整理題型一：簡(jiǎn)答題

問題：請(qǐng)簡(jiǎn)述空氣分離的常用方法及其原理。

答案：

（1）液化分離法：利用不同氣體組分的沸點(diǎn)差異，通過壓縮和冷卻使氣體液化，然后蒸發(fā)分離。

（2）分子篩吸附法：利用分子篩對(duì)不同氣體分子的吸附能力差異，實(shí)現(xiàn)氣體分離。

（3）變壓吸附法：通過壓力變化控制吸附與解吸附過程，實(shí)現(xiàn)氣體分離。

題型二：計(jì)算題

問題：在哈柏-博世工藝中，若氮?dú)夂蜌錃獾某跏寄柋葹?:3，求在最佳反應(yīng)條件下，氨的合成產(chǎn)率。

答案：根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式N2+3H2→2NH3，理論上氮?dú)夂蜌錃獾哪柋葹?:3時(shí)，氨的產(chǎn)率為100%。但在實(shí)際生產(chǎn)中，由于反應(yīng)不完全，產(chǎn)率會(huì)有所下降。

題型三：實(shí)驗(yàn)題

問題：設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證氨的堿性。

答案：

實(shí)驗(yàn)步驟：

1.將少量氨氣通入試管中。

2.加入幾滴酚酞指示劑。

3.觀察溶液顏色變化。

結(jié)果：酚酞溶液由無色變?yōu)榉奂t色，表明氨氣具有堿性。

題型四：分析題

問題：分析空氣污染對(duì)環(huán)境和人類健康的危害，并提出相應(yīng)的防治措施。

答案：

危害：

1.對(duì)人體健康造成危害，如呼吸系統(tǒng)疾病、心血管疾病等。

2.植物生長(zhǎng)受損，生態(tài)系統(tǒng)破壞。

3.大氣能見度降低，影響交通安全。

防治措施：

1.嚴(yán)格控制工業(yè)廢氣排放，提倡清潔生產(chǎn)。

2.發(fā)展新能源，減少化石能源使用。

3.加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測(cè)，完善法律法規(guī)。

題型五：應(yīng)用題

問題：氨在農(nóng)業(yè)中作為氮肥的應(yīng)用有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？

答案：

優(yōu)點(diǎn)：

1.氨含有高氮，能提供植物生長(zhǎng)所需的氮元素。

2.氨易溶于水，能迅速被植物吸收利用。

3.與其他氮肥相比，氨的氮損失較低。

缺點(diǎn)：

1.氨具有揮發(fā)性和腐蝕性，對(duì)作物和土壤有一定影響。

2.氨的儲(chǔ)存和運(yùn)輸條件要求較高，需注意安全。

3.氨肥施用不當(dāng)可能導(dǎo)致土壤酸化。

補(bǔ)充說明：

1.在解答題型一時(shí)，可結(jié)合教材中的圖示和實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行說明。

2.對(duì)于題型二，可引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)平衡和實(shí)際生產(chǎn)中的影響因素。

3.在題型三中，實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果要與教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相符，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)安全。

4.在題型四的回答中，可結(jié)合教材中關(guān)于空氣污染的內(nèi)容，提出具體的防治措施。

5.對(duì)于題型五，可對(duì)比其他氮肥的優(yōu)缺點(diǎn)，探討氨在農(nóng)業(yè)中的合理應(yīng)用。作業(yè)布置與反饋1.作業(yè)布置

-完成課后習(xí)題，包括簡(jiǎn)答題、計(jì)算題、實(shí)驗(yàn)題、分析題和應(yīng)用題。

-題型涵蓋空氣分離方法、氨的合成原理、氨的應(yīng)用、空氣污染與防治措施等知識(shí)點(diǎn)。

-鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行思考，提高分析問題和解決問題的能力。

-作業(yè)布置量適中，避免過多，以免增加學(xué)生負(fù)擔(dān)。

2.作業(yè)反饋

-及時(shí)批改學(xué)生的作業(yè)，對(duì)學(xué)生的完成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。

-指出作業(yè)中存在的問題，如概念不清、計(jì)算錯(cuò)誤、實(shí)驗(yàn)步驟不完整等。

-給出針對(duì)性的改進(jìn)建議，幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)能力。

-鼓勵(lì)學(xué)生提問，解答他們?cè)谧鳂I(yè)中遇到的疑惑。

-定期組織作業(yè)講評(píng)，總結(jié)共性問題，進(jìn)行集中講解和輔導(dǎo)。

3.反饋方式

-書面反饋：在學(xué)生的作業(yè)上批注，給出評(píng)語和建議。

-口頭反饋：課堂上針對(duì)作業(yè)中的問題進(jìn)行講解和討論。

-個(gè)別輔導(dǎo)：針對(duì)個(gè)別學(xué)生的問題進(jìn)行一對(duì)一輔導(dǎo)。

4.作業(yè)評(píng)價(jià)

-評(píng)價(jià)學(xué)生的作業(yè)完成情況，包括正確率、解題思路、實(shí)驗(yàn)操作等。

-鼓勵(lì)學(xué)生相互評(píng)價(jià)，提高他們的評(píng)價(jià)能力和批判性思維。

-定期總結(jié)作業(yè)情況，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)步和存在的問題。

5.作業(yè)改進(jìn)

-根據(jù)學(xué)生的作業(yè)反饋，調(diào)整教學(xué)方法和策略，以更好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

-鼓勵(lì)學(xué)生參與作業(yè)改進(jìn)過程，讓他們成為學(xué)習(xí)的主人。

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