硝酸的性质

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名称 硝酸的性质
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文件大小 30.7KB
资源类型 教案
版本资源 鲁科版
科目 化学
更新时间 2012-09-20 13:56:02

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文档简介

硝酸的性质(第三课时)
肥城市第六高级中学 罗玉华
【教材分析】
在初中已经介绍过关于酸的通性的知识,本节是在此基础上进一步介绍有关硝酸的性质。重点是向学生介绍硝酸的不稳定性和强氧化性。硝酸的不稳定性可以通过学生观察硝酸的保存让学生分析得出,而硝酸的强氧化性则是通过学生自己进行实验探究来认识。对于硝酸与金属的反应,还可以通过让学生分析反应中氮元素的化合价的变化和得失电子,使学生理解反应的本质。在硝酸知识的探究过程中学生的观察能力、动手能力及思维能力都可以得到进一步的提高。本课时实验较多,大多数实验是试管操作,可以调动学生的积极性,由学生演示,以提高学生的观察能力和动手能力,一些实验现象也可以由学生来分析,充分体现以学生为主体的课堂教学。
【教学设计】
1、教学目标
知识与技能:(1)了解硝酸的物理性质及保存方法,理解硝酸的强酸性。(2)掌握硝酸的不稳定性、强氧化性。
过程与方法:(1)学会全面观察、分析、设计实验,提高观察、实验、探索、思维和自学能力。(2)通过探究硝酸的性质,培养学生的动手、动脑和运用知识的能力。
情感、态度与价值观:通过掌握浓、稀硝酸性质的差异,使学生进一步理解量变引起质变的规律,帮助学生树立起辩证唯物主义的世界观。
2、重点难点
重点:硝酸的不稳定性和强氧化性
难点:硝酸的强氧化性
教具准备:多媒体、试管、试管夹、无色透明气球、铜片、浓HNO3、稀HNO3、酒精灯、胶头滴管
3、教学过程
【导入新课】(用多媒体展示故事内容——玻尔巧藏诺贝尔金奖章)解说词:丹麦有位叫玻尔的科学家,37岁时他获得了1922年的诺贝尔奖。第二次世界大战期间,玻尔被迫离开即将被德军占领的祖国,为了表示他一定要返回祖国的决心,他决定将诺贝尔奖章留在实验室。玻尔把金奖章溶解在盛有王水的试剂瓶里。后来,纳粹分子窜入玻尔实验室,那个试剂瓶就在他们的眼皮底下,他们却一无所知。战争结束后,玻尔从王水中把金还原出来,并重新铸成奖章。玻尔配制王水的主要组成之一是“硝酸”。
老师:本节课我们共同学习一种重要的强酸——硝酸。硝酸是我们中学常见的三大强酸之一。根据已有认识,你们认为硝酸具有哪些性质呢?
学生:硝酸具有酸的通性,可以与碱反应生成盐和水,与碱性氧化物反应生成盐和水,与某些盐(如K2CO3)反应生成另一种盐和酸,与活泼金属反应放出H2。
老师:硝酸具有酸的通性应在情理之中,我们能不能结合硫酸的学习来体会一下这种预测是否完全正确呢?通过今天的学习,我们就会对硝酸有一个更全面的认识。
【展示】打开一瓶浓HNO3,观察现象。倒入试管少许,观察颜色、状态、闻气味。
老师:你发现浓硝酸有哪些物理性质?浓硝酸还有哪些物理性质呢?
学生:纯硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。
老师:常用硝酸的质量分数约为69%,98%以上的硝酸叫“发烟硝酸”。
【板书】硝酸及其应用
1、硝酸的物理性质
纯硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体,密度为1.502 7 g·cm-3,沸点83 ℃,98%以上的浓硝酸在空气中由于挥发出HNO3而产生“发烟”现象,通常叫发烟硝酸,常用浓硝酸的质量分数大约为69%。
【新知探究】硝酸的不稳定性。
老师:刚才大家看到硝酸的保存是放在棕色试剂瓶中的,说明什么问题?硝酸有什么化学性质呢
学生:要保存在棕色试剂瓶中的物质一般是容易分解的,说明硝酸不稳定。
老师:硝酸见光或受热都容易分解,而且浓度越大越容易分解。盛硝酸的试剂瓶中通常会变黄色,就是因为硝酸分解产生的二氧化氮又溶于硝酸的缘故。
【板书】2、硝酸的化学性质
(1)不稳定性
4HNO32H2O+4NO2↑+O2↑
【学生实验1】在盛浓硝酸的试管中滴加石蕊试液,微热,观察现象。
学生:变红后微热,红色会消失。
老师:通过现象,说明了什么问题?
学生:硝酸具有酸的通性,可以使石蕊变红;褪色是因为硝酸的强氧化性。
老师:通过浓硫酸的强氧化性,你怎样正确理解硝酸具有酸的通性呢?
学生:硝酸与一些还原性的物质反应时,应体现出硝酸的强氧化性。它可能与活泼金属反应不生产H2;也可能与不活泼金属如Cu反应。
老师:大家的推理有道理,那么又如何设计实验呢?
【学生实验2】改进教材实验:铜与浓硝酸、稀硝酸反应。实验前,准备好与试管配套的事先已系上塑料袋的带导管的胶塞。实验时,向盛有铜片的试管中加入浓、稀硝酸后,立即塞上上述已准备好的胶塞(如图所示),观察现象。
学生:
反应物 反应现象 产物
Cu +浓硝酸 ①Cu片:有大量气泡产生;②溶液颜色:无色变为绿色;③气体颜色:红棕色;④反应剧烈程度:剧烈;⑤触摸容器外壁:很热 Cu(NO3)2、NO2和H2O
Cu+稀硝酸 ①Cu片:有气泡产生;②溶液颜色:无色变为蓝色;③气体颜色:(打开胶塞)试管上方变为明显的红棕色;④反应剧烈程度:缓慢;⑤触摸容器外壁:温热 Cu(NO3)2、NO和H2O
老师:为什么硝酸会产生这些现象呢?这说明HNO3与其他强酸有什么不同的化学性质呢?
学生:铜溶解且红棕色的气体是二氧化氮,说明放出的不是氢气而是NO或NO2。
【板书】2.硝酸的化学性质
(2)酸的通性
HNO3=H++ NO3—
(3)强氧化性
与不活泼金属反应:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
老师:在上述反应中,浓硝酸与铜反应N元素得到1个电子,而稀硝酸与铜反应N元素得到3个电子,能否由此说明稀硝酸的氧化性比浓硝酸强?为什么?
学生:不能。因为浓硝酸和铜反应比稀硝酸剧烈,另外氧化性强弱取决于得失电子的难易而不是多少。
老师:浓H2SO4与不活泼金属如铜反应有何条件?
学生:浓H2SO4氧化不活泼金属需加热。
老师:浓硝酸与活泼金属Fe、Al在常温下如何反应?
【学生实验3】教材实验:铁放入浓硝酸。
学生:无明显现象。
老师:铁、铝在浓H2SO4、浓HNO3中都会产生钝化现象,说明硝酸具有什么性质?
学生:浓HNO3具有强氧化性。
老师:常温下,铁、铝等金属在浓硝酸中要发生钝化现象。这也是因为硝酸的强氧化性,它使金属表面生成一层致密的氧化物保护膜阻止反应的进一步进行。硝酸如何储存与运输?
学生:铁或铝制容器。
老师:硝酸可以氧化大多数的金属(除了金、铂等)。同时硝酸还可以氧化一些非金属元素。你能否根据所学知识,推理浓硝酸、稀硝酸与碳的反应?
学生:C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O
老师:该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为多少?
学生:氧化产物是CO2,还原产物是NO2,它们的物质的量之比为1∶4。
老师:硝酸可以与金属、非金属反应,那么硝酸在反应中所起什么作用?
学生:与金属反应体现硝酸的强氧化性和酸性,与非金属反应仅体现硝酸的强氧化性。
【板书】与非金属单质反应:C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O
老师:硝酸的强氧化性还表现在可以氧化一些具有还原性的物质,如硫化氢、碘化氢等。
从刚才硝酸与金属及非金属的反应及产物情况,你能够得到的结论是什么呢?硝酸浓度与还原产物有什么关系呢?
【多媒体展示】硝酸的反应规律有:
①除Au、Pt等少数金属外,硝酸几乎可以氧化所有的金属。
②常温下Fe、Al等金属在浓HNO3中发生钝化。
③硝酸越浓,其氧化性越强。如稀HNO3可使石蕊试液变红,而浓HNO3可使石蕊试液先变红后褪色。
④一般来说,活泼金属与HNO3反应不生成H2,浓HNO3的还原产物为NO2,稀HNO3的还原产物为NO。活泼金属与极稀HNO3反应时,还原产物复杂,可为NO、N2O、NH4NO3等。
⑤非金属单质可被HNO3氧化为最高价氧化物或其含氧酸。
老师:从以上可看出,浓、稀硝酸性质差异、反应条件的不同、产物的复杂性,说明量变可引起质变。今后中我们还会接触类似的例子,大家要注意体会。
【思考】对于以下反应,体现了硝酸的哪些性质?
①Fe+6HNO3(浓) Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O;②S+6HNO3(浓)=H2SO4+6NO2↑+2H2O;
③P+5HNO3(浓)=H3PO4↑+5NO2↑+H2O ; ④CaO+2HNO3=Ca(NO3)2+H2O;
⑤6HI+2HNO3(稀)=3I2+2NO↑+4H2O; ⑥Na2CO3+2HNO3=CO2↑+2NaNO3+H2O
学生:④⑥体现了硝酸的酸性;①体现了硝酸的强氧化性和酸性;②③⑤体现了硝酸的强氧化性。
老师:从以上反应进一步说明了硝酸是一种强氧化性酸,氧化性的强弱又与酸的浓度有关。
【小结】这节课有哪些收获?还存在哪些问题?
老师:我们重点学习了硝酸的重要性质:不稳定性和强氧化性,同时注意硝酸的强氧化性是由+5价的氮来体现的,而不是H+,所以硝酸一般与任何金属反应是不会放出氢气的。
【板书】硝酸及其应用
1.物理性质
2.化学性质
(1)不稳定性
4HNO32H2O+4NO2↑+O2↑
(2)酸的通性
(3)强氧化性
①与金属反应:
Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
铁、铝与冷的浓硫酸或浓硝酸常温下发生钝化。
②与非金属反应:
C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O
【问题探究】现有铜、稀HNO3、浓HNO3要制备硝酸铜,请设计最合理的流程来制取。
学生1:利用铜与浓硝酸制取硝酸铜:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
学生2:利用铜与稀硝酸制取硝酸铜:3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
学生3:先将铜在空气流中加热,使其变为氧化铜,再将氧化铜加入稀硝酸中:2Cu+O22CuO;CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O
老师:同学们设计的方案有三种,哪种流程更合理呢?
学生:第三种更合理。生产相同的硝酸铜所消耗的硝酸量最少,从而节约原料又能防止污染空气。
老师:分析得很好。在设计实验的过程中要树立“绿色化学”思想,尽量减少或彻底消除使用和生产有害物质,提高原子的利用率,力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳。
【作业】
1.用哪些方法可以区分浓硝酸与稀硝酸?
2.请通过上网查询有关硝酸的资料和社会调查,了解硝酸有哪些主要用途,这些用途分别涉及硝酸的哪些物理、化学性质并互相交流。
3.铜与浓硝酸反应和铜与稀硝酸反应的产物不同,实验现象也不同。某课外活动小组为了证明并观察到铜与稀硝酸反应的产物为NO,设计了如图所示的实验装置。请你根据他们的思路,选择下列药品:稀硝酸、稀盐酸、Zn粒、CaCO3固体,完成该实验,并叙述实验步骤。
【课后反思】
转变学生的学习方式是新课程改革的基本要求。通过灵活的教学极大程度地培养学生的自主学习、合作学习和探究学习。本节课一个明显的特征就是将有关概念、理论应用于物质性质的探究中,有利于知识的活化与升华。尤其硝酸的强氧化性以物质的分类、氧化还原反应理论为指导,以实验探究为手段,给学生以更大的思维扩展空间,真正发展了学生的思维能力、实践应用能力和创新能力。