硝酸的性质-教学案-(苏教版)

公开课教案化学1专题4硫、氮和可持续发展光照或△§2—3硝酸的性质教学目标1、了解硝酸的物理性质和重要用途；2、掌握硝酸的化学性质——不稳定性和强氧化性；3、知道工业上氨氧化法制硝酸的反应原理；4、通过观察浓、稀硝酸与铜反应的实验，培养观察能力、分析和比较能力；5、介绍波尔巧藏诺贝尔金质奖章的故事，对学生进行爱国主义教育。教学重点及难点硝酸的特性——不稳定性和氧化性；氨氧化法制硝酸的反应原理。教学过程片段1硝酸的性质[播放]新闻图片[展示]观察浓硝酸。[板书]1、硝酸的物理性质：[讲述]⑴纯HNO3是一种无色、易挥发、有刺激性气味的液体，沸点低（83℃），能与水任意比混溶。[讲述]⑵浓HNO3是一种无色液体，质量分数约为69％，密度1.42g·cm–3，物质的量浓度约为16mol·L–1。市售的工业硝酸常因溶有NO2而略显黄色。[介绍]⑶发烟硝酸：质量分数≥98％的硝酸会在空气产生大量的白雾，故称为发烟硝酸。[板书]2、化学性质[板书]⑴强酸性[回忆]初中我们接触过硝酸，知道它是一元强酸，所以在一些反应中它体现其强酸性。例如硝酸跟氧化钙反应、硝酸跟碳酸钙反应、硝酸跟氢氧化钙反应等。[问题导学]浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红后褪色，这是为什么？[实验探究]加热褪色后的溶液，颜色没有恢复，反而变黄。[设问]为什么浓硝酸略显黄色？[板书]⑵不稳定性：4HNO3=======4NO2↑+O2↑+2H2O[讲述]硝酸是一种不稳定的酸，在常温下见光或受热就会发生分解。硝酸的浓度越大，越容易分解。反应生成的NO2溶于浓硝酸中而使浓硝酸略显黄色。因此，硝酸应用棕色瓶细口试剂瓶盛装，并放置于阴冷处。[应用]久置的硝酸常呈黄色，我们可以通过向其中通入空气（或氧气）除去，反应原理：4NO2+O2+2H2O===4HNO3[设问]当然，我们也初步认识到硝酸的强氧化性，它与活泼金属反应但不生成氢气。那么硝酸与金属如何反应？公开课教案化学1专题4硫、氮和可持续发展[实验探究]教材P101“观察与思考”——硝酸的性质实验实验现象结论实验1立即反应，试管中产生红棕色气体，铜片逐渐溶解；在集气瓶中收集到无色气体。铜片与浓硝酸迅速反应，生成NO2；NO2被水吸收转化为NO。实验2产生气泡，试管中上部出现红棕色气体，铜片逐渐溶解；在集气瓶中收集到无色气体。开始时铜片与浓硝酸缓慢反应，生成NO；NO与O2反应转化为NO2。[板书]⑶强氧化性[讲述]无论是浓硝酸还是稀硝酸都是一种氧化性很强的酸，都属于氧化性酸。硝酸几乎能与所有的金属（金、铂等少数金属除外）、许多非金属、许多具有还原性物质（如SO2、SO32–、H2S、HI、I–、S2–、Fe2+等）以及有机物发生氧化还原反应。一般来说，若是浓硝酸参加反应，其还原产物为NO2；若是稀硝酸参加反应，其还原产物为NO。而还原剂一般被氧化成最高价态。[板书]Cu+4HNO3（浓）===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O3Cu+8HNO3（稀）===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O[分析]我们可以从铜片分别与浓硝酸、稀硝酸反应的剧烈程度推测出浓硝酸的氧化能力比稀硝酸要强，即浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，而且硝酸的浓度越大，其氧化性越强。[发散思维]在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入KNO3，发现铜粉溶解，为什么？3Cu＋8H+＋2NO3–====3Cu2+＋2NO↑＋4H2O[问题导学]若铁与足量的硝酸反应，是生成铁盐还是亚铁盐？[回答]是铁盐，因为硝酸是强氧化剂。[讲述]冷的浓硝酸遇铁、铝等要发生钝化作用。所以，可用铝制容器装运浓硝酸。[实验探究]通过实验验证钝化现象的存在。[板书]C+4HNO3（浓）===CO2↑+4NO2↑+2H2OS+6HNO3（浓）===H2SO4+6NO2↑+3H2OP+5HNO3===H3PO4+H2O+5NO2↑[简述]像亚硫酸钠、硫酸亚铁等还原性较强的化合物遇到硝酸都能发生氧化还原反应。[讲述]石蕊试液先变红，后褪色。这说明具有强氧化性的硝酸在一定程度上具有漂白性。[注意]浓硝酸对皮肤、衣物、纸张等都有腐蚀作用，所以使用硝酸（特别是浓硝酸）时，一定要格外小心，注意安全。万一不慎将浓硝酸弄到皮肤上，应立即用大量水冲洗，再用小苏打水或肥皂洗涤。[介绍]硝酸是一种重要的化工原料，常用来制备氮肥、染料、塑料、炸药、硝酸盐等。[拓展延伸]“王水”：根据前面的内容，我们知道金和铂不能溶于硝酸、浓硫酸中，但它们可溶于“王水”公开课教案化学1专题4硫、氮和可持续发展高温、高压催化剂微热中。“王水”是将浓硝酸和浓盐酸按照体积比1∶3混合而成的具有极强氧化性（氧化性强于浓硝酸）的溶液。[化学史话]波尔的故事：玻尔是丹麦著名的物理学家，曾获得诺贝尔奖。第二次世界大战中，玻尔被迫离开将要被德国占领的祖国。为了表示他一定要返回祖国的决心，他决定将诺贝尔金质奖章溶解在王水里，装于玻璃瓶中，然后将它放在柜面上。后来，纳粹分子窜进玻尔的住宅，那瓶溶有奖章的溶液就在眼皮底下，他们却一无所知。这是一个多么聪明的办法啊！战争结束后，玻尔又从溶液中还原提取出金，并重新铸成奖章。新铸成的奖章显得更加灿烂夺目，因为它凝聚着玻尔对祖国无限的热爱和无穷的智慧。片段2硝酸的工业制法[简述]早期工业曾有硝石法、电弧法制硝酸，现代工业上一般都采用氨氧化法制硝酸。[讲述]硝酸的工业制法——氨的催化氧化法制硝酸反应原理：4NH3+5O2========4NO+6H2O（属于放热反应）2NO+O2====2NO2（属于放热反应）3NO2+H2O====2HNO3+NO（属于放热反应）主要设备和生产过程：主要设备生产过程转化器氨氧化成一氧化氮。将氨和净化后的空气按一定比例混合，通人转化器。在转化器中氨和氧气在催化剂的条件下发生反应生成一氧化氮，常用的催化剂为铂（Pt），温度在800℃左右。吸收塔一氧化氮转化成二氧化氮，用水吸收二氧化氮生成硝酸。由反应可看出NO2只有2/3转化为硝酸，为了充分利用原料，节约成本，常在吸收过程中补充一些空气，使生成的NO氧化为NO2，NO2再溶于水生成硝酸和一氧化氮，经过多次循环吸收可以较完全地将NO2转化为硝酸。*蒸馏浓缩：用浓硫酸或硝酸镁作吸水剂进行蒸馏浓缩可得到更浓的硝酸。这种方法可制得96%以上的硝酸溶液。*硝酸工业尾气处理：从吸收塔出来的气体中尚有少量NO和NO2，不能直接排放到空气中，以免造成污染。常用碱液吸收，变废为宝。NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O[拓展延伸]硝酸的实验室制法（反应规律：不挥发性酸制备挥发性酸）用硝酸钠跟浓硫酸反应制取硝酸：NaNO3+H2SO4（浓）====NaHSO4+HNO3↑[注意]实验室制取硝酸的装置中不能用橡皮接头和橡皮塞，而用特制的曲颈甑。这是因为橡胶中含有不饱和的双键，具有还原性，被硝酸氧化而腐蚀。同样，盛装硝酸的试剂瓶不能用橡皮塞。公开课教案化学1专题4硫、氮和可持续发展[问题解决1]鉴别三瓶失去标签的液体：浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸。浓盐酸浓硫酸浓硝酸操作方法1各取少量试液分放于三支试管，分别用玻璃棒蘸取试液滴到湿润的蓝色石蕊试纸上（湿润的试纸先放在点滴板上），再加热。现象变红色→红色不变变红色→变黑色变红色→红色褪去操作方法2各取少量试液分放于三支试管，分别插入铜丝。现象无现象，加热后仍无现象无现象，加热后产生刺激性气体，溶液变蓝色立即反应，产生红棕色气体性质非氧化性酸，具有弱酸性具有酸性、强氧化性、脱水性具有酸性、强氧化性[问题解决2]有关工业制备硝酸的计算[分析]观察教材P102图4-17“工业上制备硝酸的流程”，我们可以发现NO、NO2是循环使用的。我们可以近似地理解在生产过程中氮元素守恒，即满足“NH3~HNO3”的关系。[练习]某化肥厂用氨制备硝酸铵。已知：由氨制NO的产率是96%，NO制HNO3的产率是92%，硝酸跟氨合成硝酸铵。则制取硝酸所用去的氨的质量占总消耗氨的质量分数是多少？（不考虑其他方面的损失）解析：设共用去1mol氨，其中用于制备硝酸所用的氨为xmol，用于合成硝酸铵所用的氨为（1－x）molNH3~HNO3NH3+HNO3~NH4NO31mol1mol1mol1molx×96%×92%y1－xy（x×96%×92%）即有：（1－x）=x×96%×92%解得：x=0.531mol答：制取硝酸所用去的氨的质量占总消耗氨的质量分数为53.1%。