2019-2020年高考化學 第四節(jié) 氨 硝酸 硫酸 第3課時教案.doc

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2019-2020年高考化學 第四節(jié) 氨 硝酸 硫酸 第3課時教案 三維目標 知識與技能 1.了解硝酸的物理性質(zhì)及保存方法。 2.理解硝酸的強酸性。 3.掌握硝酸的不穩(wěn)定性、強氧化性和制取硝酸的原理。 過程與方法 1.學會全面觀察、分析、設(shè)計實驗，提高觀察、實驗、探索、思維和自學能力。 2.通過探究硝酸的性質(zhì)，培養(yǎng)學生的動手、動腦和運用知識的能力、觀察能力。 情感、態(tài)度和價值觀 1.通過掌握濃、稀硝酸性質(zhì)的差異，使學生進一步理解量變引起質(zhì)變的規(guī)律，幫助學生樹立起辯證唯物主義的世界觀。 2.了解工業(yè)制硝酸中尾氣的危害及處理方法，增強學生環(huán)保意識。 3.通過介紹化學家的故事，使學生樹立熱愛科學、尊重科學的品質(zhì)，激發(fā)學生學習的興趣。 教學重點 硝酸的不穩(wěn)定性和強氧化性 教學難點 硝酸的強氧化性 教具準備 多媒體、試管、試管夾、無色透明氣球、銅片、濃（?。〩NO3、酒精燈、膠頭滴管 教學過程 導入新課 （用多媒體展示故事內(nèi)容——玻爾巧藏諾貝爾金獎?wù)拢? 丹麥有位叫玻爾的科學家，37歲時他獲得了1922年的諾貝爾獎。第二次世界大戰(zhàn)期間，玻爾被迫離開即將被德軍占領(lǐng)的祖國，為了表示他一定要返回祖國的決心，他決定將諾貝爾獎?wù)铝粼趯嶒炇?。玻爾把金獎?wù)氯芙庠谑⒂型跛脑噭┢坷?。后來，納粹分子竄入玻爾實驗室，那個試劑瓶就在他們的眼皮底下，他們卻一無所知。戰(zhàn)爭結(jié)束后，玻爾從王水中把金還原出來，并重新鑄成獎?wù)?。玻爾配制王水的主要組成之一是“硝酸”。 師：本節(jié)課我們就要共同學習另外一種重要的強酸——硝酸。硝酸是我們中學常見的三大強酸之一，那么它具有酸的通性應在情理之中，除此以外，硝酸會不會也像硫酸一樣也有自身某些特性呢？通過今天的學習，我們就會對硝酸有一個更全面的認識。 ［展示］打開一瓶濃HNO3，觀察白霧，倒入試管少許觀察顏色、狀態(tài)、扇聞氣味。 師：通過觀察，發(fā)現(xiàn)濃硝酸有哪些物理性質(zhì)？ 生：無色、易揮發(fā)、有刺激性氣味。 師：那么除以上性質(zhì)外，硝酸還有哪些物理性質(zhì)呢？ ［小材料］純硝酸是無色、易揮發(fā)、有刺激性氣味的液體，密度為1.502 7 gcm-3，沸點83 ℃，98%以上的濃硝酸在空氣中由于揮發(fā)出HNO3而產(chǎn)生“發(fā)煙”現(xiàn)象，通常叫發(fā)煙硝酸，常用濃硝酸的質(zhì)量分數(shù)大約為69%。 (學生閱讀材料了解硝酸的物理性質(zhì)。請一位學生代表口述) 師： 剛才認識了硝酸的物理性質(zhì),硝酸有什么化學性質(zhì)呢? ［板書］（二）硝酸的強氧化性 1.硝酸的強酸性：HNO3====H++ ［探究1］HNO3可以電離出H+，具有酸的通性，濃HNO3和稀HNO3遇石蕊試液分別有什么現(xiàn)象呢? ［學生動手實驗］濃HNO3遇石蕊試液卻是先變紅后褪色，且濃HNO3、稀HNO3和金屬反應均不產(chǎn)生H2。這都與HNO3的特殊性質(zhì)有關(guān)。 ［探究2］濃HNO3、稀HNO3和金屬反應是否有H2產(chǎn)生呢？ ［學生動手實驗］濃HNO3與稀硫酸和金屬鐵反應（生：前者不產(chǎn)生H2，稀硫酸和金屬鋅反應有大量H2逸出） 師：為什么硝酸會產(chǎn)生這些現(xiàn)象呢？這說明HNO3有什么化學性質(zhì)呢？ ［板書］2.硝酸的強氧化性 師：鐵、鋁在濃H2SO4中為什么會產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象？（生：強氧化性） 師：鐵、鋁在濃HNO3中同樣會產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，因為濃HNO3也有強氧化性。 師：濃H2SO4與不活潑金屬如銅反應有何條件？（生：濃H2SO4氧化不活潑金屬需加熱）。那么，硝酸氧化不活潑金屬情況又如何？ ［探究3］濃硝酸、稀硝酸分別與Cu反應有什么現(xiàn)象呢？硝酸有酸性，能否與金屬反應放出氫氣？ （視頻材料）濃硝酸、稀硝酸分別與Cu反應 師：從這段視頻材料中，你觀察到了什么現(xiàn)象呢？ ［學生實驗］對照視頻材料的操作，請完成濃硝酸、稀硝酸分別與Cu反應的實驗，并把現(xiàn)象記錄下表。 ［改進方案］實驗前，準備好與試管配套的事先已系上塑料袋的帶導管的膠塞。實驗時，向盛有銅片的試管中加入濃、稀硝酸后，立即塞上上述已準備好的膠塞（如圖所示），可觀察到銅片與濃、稀硝酸反應的現(xiàn)象，生成的氣體進入塑料袋。 反應現(xiàn)象 產(chǎn)物 濃硝酸+Cu 1.Cu片：有大量氣泡產(chǎn)生 2.溶液顏色：無色變?yōu)榫G色 3.氣體顏色：紅棕色 4.反應劇烈程度：劇烈 5.觸摸容器外壁：很熱 Cu(NO3)2、NO2和H2O 稀硝酸+Cu 1.Cu片：有氣泡產(chǎn)生 2.溶液顏色：無色變?yōu)樗{色 3.氣體顏色：無色(打開止水夾后)無色變?yōu)榧t棕色 4.反應劇烈程度：緩慢 5.觸摸容器外壁：溫熱 Cu(NO3)2、NO和H2O ［板書］（1）與金屬反應：（引導學生討論反應的化學方程式，并板書） Cu＋4HNO3(濃)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Cu＋8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 師：濃硝酸與活潑金屬反應是否也劇烈？ ［學生實驗］濃硝酸+鋁片 師：鈍化原理：鐵、鋁與冷的濃硫酸或濃硝酸，表面被氧化為牢固的氧化物薄膜，阻止酸與內(nèi)層金屬進一步反應。 ［小結(jié)］鐵、鋁與冷的濃硫酸或濃硝酸常溫下發(fā)生鈍化。 師：濃硝酸的運輸和貯存可用何種材料制的容器？（生：鐵質(zhì)容器或鋁質(zhì)容器） 師：除金、鉑等少數(shù)金屬外，硝酸幾乎能與所有金屬反應；當濃硝酸與濃鹽酸按體積比為1∶3混合時，就配制成玻爾的“王水”溶液，王水的氧化性比濃硝酸強，可以溶解金、鉑等不溶于硝酸的金屬。 （要求學生記住王水的組成，可引導學生妙用王水中的“王”字的豎橫筆畫比，幫助記憶） 師：比較濃硫酸的性質(zhì)，濃硝酸能否與非金屬反應？ ［板書］（2）與非金屬反應 （視頻材料）濃硝酸與C、S反應 師：對照濃硫酸的性質(zhì)，你能否寫出濃硝酸與C、S反應的化學方程式？ ［學生練習］ C＋4HNO3(濃)====CO2↑＋4NO2↑＋2H2O S＋6HNO3(濃)====H2SO4＋6NO2↑＋2H2O 師：從剛才硝酸與金屬及非金屬的反應及產(chǎn)物情況，你能夠得到的結(jié)論是什么呢？硝酸濃度與還原產(chǎn)物有什么關(guān)系呢？ 生：討論硝酸的有關(guān)反應特點，找一名同學匯報討論結(jié)果，其他同學補充完善。 （多媒體）歸納學生討論的結(jié)果，硝酸的反應規(guī)律有： ①除Au、Pt等少數(shù)金屬外，硝酸幾乎可以氧化所有的金屬。 ②常溫下Fe、Al等金屬在濃HNO3中發(fā)生鈍化。 ③硝酸越濃，其氧化性越強。如稀HNO3可使石蕊試液變紅，而濃HNO3可使石蕊試液先變紅后褪色。 ④一般來說，活潑金屬與HNO3反應不生成H2，濃HNO3的還原產(chǎn)物為NO2，稀HNO3的還原產(chǎn)物為NO。活潑金屬與極稀HNO3反應時，還原產(chǎn)物復雜，可為NO、N2O、NH4NO3等。 ⑤非金屬單質(zhì)可被HNO3氧化為最高價氧化物或其含氧酸。 ⑥王水（濃HNO3和濃鹽酸按體積比1∶3配制）具有更強的氧化性，能溶解Au、Pt。 師：（強調(diào)）反應物或條件不同，硝酸的還原產(chǎn)物發(fā)生變化：NO2、HNO2、NO、N2O、N2、NH3。 如：4Zn+10HNO3====4Zn(NO3)2+N2O↑+5H2O 師：(設(shè)疑)有人認為：“比較濃硝酸和稀硝酸的還原產(chǎn)物的化合價，濃HNO3中的氮從＋5價降為＋4價而稀HNO3中的氮從＋5價降為＋2價，從化合價變化可以判斷稀硝酸的氧化性比濃硝酸強?！边@種看法是否正確？為什么？ 生：（提示）從濃硝酸、稀硝酸分別與Cu反應的條件和劇烈程度分析。 師：（展示）一瓶呈黃色的濃硝酸，啟發(fā)學生思考為什么久置的濃HNO3呈黃色？硝酸應該如何保存呢？ ［板書］3.硝酸的不穩(wěn)定性 ［演示］濃HNO3加熱分解 （根據(jù)現(xiàn)象分析生成物，引導學生寫出化學方程式） 生：4HNO32H2O+4NO2↑+O2↑ 師：濃HNO3在保存的時候能否用橡皮塞或軟木塞呢，為什么？ 生：不能，這與濃HNO3的強氧化性有關(guān)。 ［小結(jié)］濃HNO3顯黃色原因：分解生成的NO2溶于HNO3。 保存方法：放于棕色瓶中，置于陰涼處，不能用橡皮塞和軟木塞。 ［閱讀材料］硝酸用途：硝酸是一種重要的化工原料，可用于制造炸藥、染料、塑料、硝酸鹽等；在實驗室里，它是一種重要的化學試劑。 ［例題剖析］ （例1）同溫同壓下，在3支相同體積的試管中分別充有等體積混合的2種氣體，它們是①NO和NO2，②NO2和O2，③NH3和N2?，F(xiàn)將3支試管均倒置于水槽中，充分反應后，試管中剩余氣體的體積分別為V1、V2、V3，則下列關(guān)系正確的是( ) A.V1＞V2＞V3 B.V1＞V3＞V2 C.V2＞V3＞V1 D.V3＞V1＞V2 師：大家可以討論本題的解題關(guān)鍵是什么？應該如何解決呢？ 生：我認為關(guān)鍵是這三種情況下可能發(fā)生的化學反應是什么。 應該重視的是溶液中氣體的體積變化。 （請同學互相交流彼此的認識，促進共同提高） 教師精講：①NO不與H2O反應，設(shè)原有NO、NO2各3體積，則由反應3NO2+H2O====2HNO3+NO知3體積的NO2與H2O反應后，變?yōu)?體積的NO，此時剩余NO的總體積與原來氣體的體積比為4∶6。②由反應4NO2+O2+2H2O====4HNO3可知等體積的NO2與O2混合溶于水時O2過量，若二者皆為4體積，則剩余3體積氧氣，與原來總體積的比為3∶8。③N2不與水反應，NH3與H2O完全反應，氣體剩余體積為原來的一半。顯然有V1＞V3＞V2。 答案：B ［深化拓展］根據(jù)氣體中氮原子、氧原子守恒關(guān)系分析討論：將NO2、NO的混合氣體與O2同時通入水中，恰好完全溶解時應滿足怎樣的比例關(guān)系？ 答：將NO2、NO的混合氣體與O2同時通入水中，發(fā)生的總反應是：4NO2+O2+2H2O====4 HNO3，4NO+3O2+2H2O====4HNO3。由此分析可知恰好完全反應時，三種氣體中n(N)∶n(O)=2∶5。 （例2）將3.20 g銅跟50.0 mL 10.0 mol L－1的HNO3溶液充分反應，還原產(chǎn)物為NO和NO2。若反應后溶液中有x mol H+，則此時溶液中含的物質(zhì)的量為( ) A.mol B.(x+0.1) mol C.2x mol D.0.1x mol 師：這是一道有關(guān)氧化還原反應的問題，涉及了計算，大家可以討論本題的解題關(guān)鍵是什么，應該如何解決。 生：我認為關(guān)鍵是要明確這兩種情況下可能發(fā)生的化學反應是什么，另外，到底生成多少NO和NO2，可以通過列方程組解決。列方程組解決太麻煩，可以通過氧化還原反應中電子的得失守恒和反應后溶液中的電荷守恒來解決。 師：很好，可否說一說你的思路呢？（引導學生充分表達自己的看法，讓其他同學參與討論，暢所欲言） 教師精講：因n(Cu)==0.05 mol，n(HNO3)=5010-3 L10 molL-1=0.05 mol，由反應Cu+4HNO3(濃)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O及3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑ +4H2O可知HNO3過量，則c(H+)>>c(OH－)；又根據(jù)反應后的溶液中正負電荷守恒，2n(Cu2+)+n(H+)=n()+n(OH－)，由于c(H+)>>c(OH－)，所以，n()=2n(Cu2+)+n(H+) =20.05 mol+x mol=(x+0.1) mol。 答案：B （例3）銅與濃硝酸反應和銅與稀硝酸反應的產(chǎn)物不同，實驗現(xiàn)象也不同。 (1)某課外活動小組為了證明并觀察到銅與稀硝酸反應的產(chǎn)物為NO，設(shè)計了如圖所示的實驗裝置。請你根據(jù)他們的思路，選擇下列藥品，完成該實驗，并敘述實驗步驟。 藥品：稀硝酸、稀鹽酸、Zn粒、CaCO3固體 步驟：①檢查裝置的氣密性； ②_______________；③_______________；④_______________；⑤_______________； ⑥用注射器向試管內(nèi)推入氧氣(或空氣)。 (2)推入氧氣或空氣的目的是_____________________________________________。 (3)分別將等質(zhì)量的銅片與等體積均過量的濃硝酸、稀硝酸反應，所得到的溶液前者呈綠色，后者呈藍色，某同學提出這可能是由Cu2+濃度差異引起的，你同意這種看法嗎？_________(填“同意”或“不同意”)，原因是___________；另一同學提出溶液呈“綠色”是Cu2+與NO2混合的結(jié)果，請你設(shè)計一個實驗證明(簡述實驗方案和實驗現(xiàn)象)。 師：這是一道涉及化學實驗的方案設(shè)計和評價的問題，對能力的要求比較高，大家可以互相討論本題的解題思路是什么？應該如何利用題給信息解決實驗設(shè)計問題呢？ 生：我認為關(guān)鍵是要明確實驗的目的是什么，可能通過發(fā)生什么化學反應來實現(xiàn)，然后由化學反應確定需要選擇的藥品和儀器裝置，從而探討實驗的步驟。本題的解題關(guān)鍵首先要明確兩個化學反應的比較，然后要注意把信息用好。 師：太棒了。（引導學生充分表達自己的看法，讓其他同學參與討論，暢所欲言） 教師精講：本題主要考查硝酸的性質(zhì)(強氧化性)、化學實驗等知識應用及在實驗中探索發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。 答案：(1)②向試管中加入一定量的CaCO3固體 ③向試管中倒入過量的稀HNO3，并迅速蓋上帶銅絲和導管的橡皮塞 ④待反應完全后，將右邊導管插入試管內(nèi)接近液面 ⑤將銅絲插入到溶液中 (2)檢驗生成的NO氣體 (3)不同意 銅片質(zhì)量相同，溶液體積相同，生成的Cu2+濃度相同 加熱綠色溶液，有紅棕色氣體產(chǎn)生，溶液變成藍色 ［課堂小結(jié)］ 總結(jié)本節(jié)課的內(nèi)容：1.了解硝酸的物理性質(zhì)及保存方法。 2.理解硝酸的強酸性。 3.掌握硝酸的不穩(wěn)定性、強氧化性和制取硝酸的原理。 板書設(shè)計 （二）硝酸的強氧化性 1.硝酸的強酸性：HNO3====H++ 2.硝酸的強氧化性 （1）與金屬反應： Cu＋4HNO3(濃)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Cu＋8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 鐵、鋁與冷的濃硫酸或濃硝酸常溫下發(fā)生鈍化。 （2）與非金屬反應： C＋4HNO3(濃)====CO2↑＋4NO2↑＋2H2O S＋6HNO3(濃)====H2SO4＋6NO2↑＋2H2O 3.不穩(wěn)定性 4HNO32H2O+4NO2↑+O2↑ 活動與探究 1.用哪些方法可以區(qū)分濃硝酸與稀硝酸？（學生分組課后討論、歸納總結(jié)） 2.請通過上網(wǎng)查詢有關(guān)硝酸的資料和社會調(diào)查，了解硝酸有哪些主要用途，這些用途分別涉及硝酸的哪些物理、化學性質(zhì)并互相交流。 3.去硝酸廠參觀硝酸的生產(chǎn)流程，了解硝酸生產(chǎn)的相關(guān)知識：如原料、貯存、運輸、銷售等知識。 隨堂練習 1.下列反應屬于氮的固定的是（ ） A.空氣在雷電作用下產(chǎn)生NO B.NO和O2生成NO2 C.銅與濃硝酸反應產(chǎn)生NO2 D.NH4Cl與Ca(OH)2反應生成NH3 答案:A 2.銅鋅合金的顏色酷似金的顏色，所以近來用銅鋅合金制成的假金元寶欺騙行人的事件屢有發(fā)生。要檢驗市面上的金首飾是否為純金或者真金，可取樣品與一種試劑進行反應，根據(jù)現(xiàn)象即可判斷，所取的試劑是( ) A.硫酸 B.王水 C.鹽酸 D.硝酸 答案:D 3.對于硫酸和硝酸的比較中，下列敘述不正確的是（ ） A.冷的濃硫酸和濃硝酸都可以用鋁、鐵的容器盛裝 B.濃硫酸和濃硝酸都具有很強的腐蝕性、脫水性 C.稀硫酸和稀硝酸都具有氧化性 D.硫酸和硝酸都是重要的化工原料 答案:B 4.亞硝酸（HNO2）參加反應時，既可作氧化劑，也可作還原劑。當它作還原劑時，可能生成的產(chǎn)物是( ) A.NH3 B.N2 C.N2O3 D.HNO3 答案:D 5.將銅片投入到稀硫酸中，銅片不溶，加入下列試劑后，可使銅片溶解的是( ) A.稀鹽酸B.硫酸鈉晶體C.硝酸鈉晶體D.氯化鐵晶體 答案:CD 6.利用下列各組中物質(zhì)制備和收集少量氣體，能采用右圖實驗裝置的是（ ） ①鋅和稀硫酸 ②濃硫酸和濃鹽酸 ③過氧化鈉和水 ④亞硫酸鈉和硫酸 ⑤銅和稀硝酸 A.②③④ B.④⑤ C.②④ D.全部 答案:A 7.將32.64 g銅與140 mL一定濃度的硝酸反應，銅完全溶解產(chǎn)生的NO和NO2混合氣體在標準狀況下的體積為11.2 L。試計算： （1）NO的體積為多少？ （2）NO2的體積為多少？ 解：設(shè)混合氣體中NO的物質(zhì)的量為a，NO2的物質(zhì)的量為b。 （1）4HNO3（濃）＋Cu====Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O 隨著反應的進行，硝酸的濃度逐漸減小，進行下列反應 （2）8HNO3（稀）＋3Cu====3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O 由兩個反應方程式中NO2與Cu、NO與Cu的計量關(guān)系，及已知數(shù)據(jù)可列方程組： a＋b＝① ＋② 解①②兩個方程，得：a＝0.26 mol b＝0.24 mol 所以，NO的體積：0.26 mol22.4 L mol－1＝5.8 L NO2的體積：0.24 mol22.4 L mol－1＝5.4 L