高中化學人教版必修1同步教案系列一： 第四章 第4節(jié) 氨、硝酸、硫酸3Word版

第四節(jié) 氨 硝酸 硫酸第3課時教學設(shè)計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┢坷铩：髞?，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)隆２柵渲仆跛闹饕M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(yīng)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 g·cm-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1HNO3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(yīng)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(yīng)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(yīng)（生：前者不產(chǎn)生H2，稀硫酸和金屬鋅反應(yīng)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(yīng)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(yīng)有什么現(xiàn)象呢？硝酸有酸性，能否與金屬反應(yīng)放出氫氣？（視頻材料）濃硝酸、稀硝酸分別與Cu反應(yīng)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(yīng)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(yīng)的現(xiàn)象，生成的氣體進入塑料袋。反應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)物濃硝酸+Cu1.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(yīng)劇烈程度：劇烈 5.觸摸容器外壁：很熱Cu(NO3)2、NO2和H2O稀硝酸+Cu1.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(yīng)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(yīng)：（引導學生討論反應(yīng)的化學方程式，并板書）Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Cu8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2O 師：濃硝酸與活潑金屬反應(yīng)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(yīng)。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(yīng)；當濃硝酸與濃鹽酸按體積比為13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(yīng)？板書（2）與非金屬反應(yīng)（視頻材料）濃硝酸與C、S反應(yīng) 師：對照濃硫酸的性質(zhì)，你能否寫出濃硝酸與C、S反應(yīng)的化學方程式？學生練習C4HNO3(濃)=CO24NO22H2OS6HNO3(濃)=H2SO46NO22H2O 師：從剛才硝酸與金屬及非金屬的反應(yīng)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(yīng)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(yīng)規(guī)律有：除Au、Pt等少數(shù)金屬外，硝酸幾乎可以氧化所有的金屬。常溫下Fe、Al等金屬在濃HNO3中發(fā)生鈍化。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。一般來說，活潑金屬與HNO3反應(yīng)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(yīng)時，還原產(chǎn)物復雜，可為NO、N2O、NH4NO3等。非金屬單質(zhì)可被HNO3氧化為最高價氧化物或其含氧酸。王水（濃HNO3和濃鹽酸按體積比13配制）具有更強的氧化性，能溶解Au、Pt。 師：（強調(diào)）反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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NO和NO2，NO2和O2，NH3和N2?，F(xiàn)將3支試管均倒置于水槽中，充分反應(yīng)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.V1V2V3 B.V1V3V2C.V2V3V1 D.V3V1V2 師：大家可以討論本題的解題關(guān)鍵是什么？應(yīng)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(yīng)是什么。應(yīng)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：NO不與H2O反應(yīng)，設(shè)原有NO、NO2各3體積，則由反應(yīng)3NO2+H2O=2HNO3+NO知3體積的NO2與H2O反應(yīng)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46。由反應(yīng)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38。N2不與水反應(yīng)，NH3與H2O完全反應(yīng)，氣體剩余體積為原來的一半。顯然有V1V3V2。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(yīng)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(yīng)是：4NO2+O2+2H2O=4HNO3，4NO+3O2+2H2O=4HNO3。由此分析可知恰好完全反應(yīng)時，三種氣體中n(N)n(O)=25。（例2）將3.20 g銅跟50.0 mL 10.0 mol· L1的HNO3溶液充分反應(yīng)，還原產(chǎn)物為NO和NO2。若反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)中電子的得失守恒和反應(yīng)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)=50×10-3 L×10 mol·L-1=0.05 mol，由反應(yīng)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(yīng)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+)=2×0.05 mol+x mol=(x+0.1) mol。答案：B（例3）銅與濃硝酸反應(yīng)和銅與稀硝酸反應(yīng)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(yīng)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：檢查裝置的氣密性；_；_；_；_；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(yīng)，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(yīng)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(yīng)來實現(xiàn)，然后由化學反應(yīng)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(yīng)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(yīng)用及在實驗中探索發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。答案：(1)向試管中加入一定量的CaCO3固體 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 待反應(yīng)完全后，將右邊導管插入試管內(nèi)接近液面 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(yīng)：Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Cu8HNO3(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(yīng)：C4HNO3(濃)=CO24NO22H2OS6HNO3(濃)=H2SO46NO22H2O3.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(yīng)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NO2C.銅與濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)生NO2 D.NH4Cl與Ca(OH)2反應(yīng)生成NH3答案:A2.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(yīng)，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:D3.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:B4.亞硝酸（HNO2）參加反應(yīng)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:D5.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:CD6.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（ ）鋅和稀硫酸 濃硫酸和濃鹽酸 過氧化鈉和水 亞硫酸鈉和硫酸 銅和稀硝酸A. B. C. D.全部答案:A7.將32.64 g銅與140 mL一定濃度的硝酸反應(yīng)，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）22NO22H2O隨著反應(yīng)的進行，硝酸的濃度逐漸減小，進行下列反應(yīng)（2）8HNO3（稀）3Cu=3Cu（NO3）22NO4H2O由兩個反應(yīng)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：ab解兩個方程，得：a0.26 mol b0.24 mol所以，NO的體積：0.26 mol×22.4 L· mol15.8 LNO2的體積：0.24 mol×22.4 L· mol15.4 L