高三项目式复习：氮的固定 教学设计

高三化学项目式复习：氮的固定 一、项目主题：氮的固定 二、教学目标 （一）核心素养目标 宏观辨识与微观探析：能从宏观角度识别自然界与工业生产中氮的固定现象（如豆科植物固氮、工业合成氨），并从微观角度分析氮气分子结构（N≡N三键）对反应活性的影响，解释不同固氮方式的条件差异。 变化观念与平衡思想：能描述氮的固定过程中物质转化的路径与规律，理解合成氨反应中化学平衡的移动原理，分析温度、压强、催化剂对反应速率与平衡的影响。 证据推理与模型认知：能基于实验现象（如氨气的喷泉实验、NO与O 反应的变色现象）和数据（如不同条件下合成氨的产率），推理氮的固定反应的本质，构建“氮循环—固氮方式—反应条件”的认知模型。 科学探究与创新意识：能针对“如何提高工业固氮效率”“如何减少生物固氮对环境的影响”等实际问题，设计探究方案（如催化剂筛选、反应条件优化），提出创新性思路。 科学态度与社会责任：能结合氮的固定在农业生产、工业生产中的应用，分析合理施用氮肥、控制氮氧化物排放的重要性，树立“绿色化学”与可持续发展的社会责任意识。 （二）学科能力目标 能准确书写氮的固定相关反应方程式，并运用氧化还原反应原理分析电子转移。 能通过实验数据分析氮的固定反应的条件控制策略，解决实际生产中的问题（如平衡产率与反应速率的平衡）。 能运用“价态-类别”二维图梳理氮元素的转化关系，形成元素化合物知识的系统性认知。 三、教学重难点 （一）教学重点 氮的固定方式（生物固氮、自然固氮、工业固氮）的原理与条件差异。 合成氨反应的化学平衡原理及条件优化思路。 氮的固定在氮循环中的作用及对环境的影响。 （二）教学难点 从微观结构理解氮气的稳定性与反应活性的矛盾统一。 构建“反应条件—反应速率—化学平衡—实际生产”的综合分析模型。 基于真实情境设计探究方案，解决氮的固定相关实际问题。 四、教学方法 任务驱动法、实验探究法、小组合作法、模型建构法。 五、教学过程 （一）导入环节：情境创设，任务发布（5分钟） 教师活动： 播放视频：展示豆科植物根瘤菌固氮、雷雨天氮气转化为硝酸、工业合成氨的生产场景，提出问题：“氮气在自然界和工业生产中是如何被‘固定’的？这些过程对人类生活和生态环境有什么影响？” 发布核心任务：“作为化学工程师，你需要为某化肥厂设计一套‘高效、环保的氮气固定方案’，并分析该方案对氮循环和环境的影响。” 学生活动： 观看视频，思考问题，回顾已学的氮的固定相关知识。 明确任务目标，初步思考方案设计的方向（如固氮方式选择、条件控制、环保措施等）。 设计意图：通过真实情境激发学生兴趣，明确复习主题与任务，将化学知识与实际生产、生态环境关联，渗透社会责任素养。 （二）任务驱动1：梳理氮的固定方式，构建认知模型（15分钟） 任务要求：以小组为单位，完成“氮的固定方式对比表”，并基于微观结构解释不同固氮方式的条件差异。 固氮方式 发生场所 反应原理（方程式） 反应条件 微观解释（氮气结构影响） 生物固氮 豆科植物根瘤 N +8H +8e →2NH +H 常温常压，根瘤菌酶催化 氮气分子N≡N三键键能高，酶降低活化能 自然固氮 雷雨天气 N +O =2NO（闪电条件） 高温（闪电）、常压 高温提供能量，破坏N≡N三键 工业固氮 合成氨工厂 N +3H 2NH 高温、高压、催化剂 催化剂降低活化能，高压促进平衡右移 教师引导： 提示学生从“宏观现象—微观结构—反应条件”三个维度分析，引导学生思考“为什么生物固氮能在常温常压下进行，而工业固氮需要高温高压？” 结合氮气分子的电子式（:N N:）和键能数据（946kJ/mol），引导学生理解“氮气稳定性源于N≡N三键，反应活性依赖外界条件提供能量或催化剂降低活化能”。 学生活动： ... ...