硝酸 教学设计

教学设计
课题 合成氮肥原料的重要化合物——硝酸
课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□
教学内容分析
本节内容主要包括：氮及氮的固定、一氧化氮和二氧化氮、氨和铵盐、硝酸、酸雨及其防治。本课时主要研究硝酸化学性质。工业制硝酸的生产原理为载体，应用氧化还原反应原理，设计含氮化合物的转化，使学生认识到从一种原料转化成多种产品，路径之一是通过氧化还原反应改变主要元素的化合价，提升“变化观念”等学科核心素养。教材编入“酸雨及其防治”内容以及“测定雨水的pH”的研究与实践活动，综合运用硫和氮及其化合物的相关知识，寻求证据参与社会性议题的讨论，分析硫酸工业、合成氨工业对社会发展的价值和对环境的影响，有意识地渗透资源合理利用和环境保护的意识。
学习者分析
学生已养成比较重视结论(如方程式，产物类型，反应现象……)，对过程、方法注意不够，不善于探究。学生已经具备了“盐酸”和“硫酸”的基本知识，因而在学习过程中，学生会运用模仿、比较等方法，通过实物和实验现象观察，发现问题，提出假说，实施探究。但在遇到硝酸与金属反应时，产生的气体和颜色变化有些特别而复杂，显得不同于盐酸和稀硫酸，也不和浓硫酸一样，学生会感到困惑。因此引导的重点应放在探究化学性质上，对物理性质则放在仔细观察、确切表达、原因分析上。
学习目标确定
学习目标 通过物质类别和价类二维图，预测硝酸的主要化学性质 通过实验探究验证硝酸主要的化学性质 3、通过硝酸的酸性，引出由硝酸制取硝酸盐 4.通过价类二维图，归纳总结硝酸的用途
学习重点难点
硝酸的强氧化性
学习评价设计
通过硝酸和铜的反应实验，了解硝酸的化学性质，同时要了解硝酸的工业制取原理；对于硝酸，要掌握硝酸的强氧化性，由于浓度的不同，导致生成物不同。 通过硝酸的工业生产原理，认识到工业生成就在我们身边，要学会理论知识和生产的结合，通过理论和生产的结合激发学生学习化学的兴趣。 通过对用硝酸合成氮肥原料——硝酸盐途径的解锁，培养学生物质之间转化的模型构建能力 激发学生透过现象探究本质的兴趣，尊重科学，认真学习科学的学习方法；通过参与探究过程，培养自身严谨的科学态度和辩证分析能力
学习活动设计
教师活动学生活动环节一：环节一：工业制硝酸的方法教师活动1 依据氮元素的价类二维图，寻找以氮气和氨气制取硝酸的两种途径？。 2.工业上制硝酸的原理是将氨经过一系列反应得到硝酸，如下图所示： 学生活动1 1找出以氮气和氨气制取硝酸的两种途径 2.依据教材P16工业制硝酸的流程图，分析生产中选择氨气催化氧化法制NO的原因，同时书写流程中每一步反应的化学方程式，并判断每一步反应中含氮物质发生的是氧化反应还是还原反应。活动意图说明： 以制备一氧化氮为线索，引出氨气的催化氧化反应。 对比用氮气制备一氧化氮，提出优化实验路线的理念。 掌握工业制备硝酸的方法环节二：硝酸的不稳定性和强氧化性教师活动2 1.依据氮元素价—类二维图及物质类别角度预测硝酸的性质 演示实验：（1）浓、稀硝酸与铜的反应 【想一想】浓硝酸与铜片反应产生的红棕色气体是什么 无色气体是什么，如何验证呢 通过这组实验我们可以得出硝酸确实具有强氧化性。 【板书】2.强氧化性 【写一写】化学方程式如何书写呢 请写出铜与浓硝酸、稀硝酸反应的化学方程式、离子方程式并判断出反应中的氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物。 【议一议】请大家认真观察这两组方程式思考以下两个问题: (1)在硝酸与铜的反应中,体现了硝酸的哪些性质 (2)浓硝酸、稀硝酸与 Cu 反应的中稀硝酸中氮元素的化合价降低较多,说明稀硝酸氧化性比浓硝酸强，对吗 【想一想】铜与浓硝酸可以剧烈反应，那么比铜更活泼的铁、铝与浓硝酸反应是不是更剧烈呢 演示实验：浓硝酸与金属铝的反应 【总结】常温下，铁、铝遇浓硝酸钝化,形成一层致密的氧化膜阻止继续反应。 【学以致用】由于铁、铝在常温下遇浓硝酸钝化,在实际生产中我们能用铁制或铝制容器储存或运输浓硝酸。 【过渡】下面我们来总结一下金属与硝酸的反应 ①硝酸能与大部分金属反应(除了铂、金) 金属单质+HNO3(浓)---高价硝酸盐 +NO +H2O 金属单质+HNO3(稀)---高价硝酸盐 +NO+H2O ②硝酸无论浓稀都表现出强氧化性，又表现出酸性; ③硝酸中起氧化作用是+5 价氮元素; ④硝酸的浓度越大，其氧化性越强。 ⑤常温下，铁、铝遇浓硝酸钝化 【提出问题】铂、金与浓硝酸都不反应，那有没有能溶解铂、金的物质呢 我们来看一个历史故事。 玻尔巧藏“诺贝尔金质奖章”的故事 【过渡】我们每一位同学都应该像玻尔一样有一颗爱国之心。 认真阅读:玻尔巧藏诺贝尔金质奖章-------玻尔是丹麦的物理学家，曾获得诺贝尔奖。二战中，玻尔被迫离开祖国，他决定将诺贝尔金质奖章溶解在一种溶液里，装于玻璃瓶中。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。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---它凝聚着玻尔对祖国无限的热爱和无穷的智慧。 【追问】同学们知道能溶解金质奖章的这种溶液是什么吗 王水是浓硝酸和浓盐酸按体积比为1∶3混合得到的混合物。能使不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。 【过渡】既然硝酸有很强的氧化性，那它能不能和非金属单质反应呢 大家可以回忆一下在学习浓硫酸时，我们做过一个黑面包实验，其中我们学习到:浓硫酸可以和碳反应。由此我们可以推断:浓硝酸是否也可以和碳反应。 【观看视频】 这个反应中我们可以看到+5价的氮全部转化为+4 价,所以硝酸只起氧化性作用。 由于硝酸具有强氧化性它还可以与一些具有还原性的化合物或离子反应如:碘离子、硫离子、亚硫酸根离子、亚铁离子等。将他们氧化为最高价态。 追问：硝酸除了具有酸性和强氧化性，还具有什么性质呢？ 【图片展示】 问题一　久置的浓硝酸为何呈黄色？ 问题二　如何保存硝酸？ 硝酸具有强氧化性，对皮肤、衣物等有腐蚀作用，使用时应注意安全 【板书】不稳定性 学生活动2 物质类别角度：酸的通性 2.化合价角度：氧化性 3.通过实验验证硝酸与金属反应的产物，分析硝酸在反应中体现的性质 4.实验现象1:浓硝酸与铜能剧烈反应，放出红棕色的气体，铜不断溶解，溶液变成绿色。 实验现象2:铜与稀硝酸反应较缓慢，溶液变成蓝色，生成无色的气体 化学方程式:Cu+4HNO3(浓) ＝Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O Cu+4H++2NO3- ＝Cu2++2NO2↑+2H2O 化学方程式:3Cu+8HNO3（稀）= 3Cu(NO3)2+ 2NO↑+4H2O 3Cu+8H++2NO3-= 3Cu2++ 2NO↑+4H2O (1)强氧化性、酸性。 (2)不对。浓硝酸氧化性比稀硝酸强，与Cu反应时浓硝酸反应更剧烈。 注意：氧化性强弱和得电子能力有关与数目无关。 思考问题，认真观看实验视频 回答:铁和浓硝酸在常温下钝化，在加热条件反应产生红棕色气 认真聆听，做笔记 5.常温下，浓硝酸遇铁、铝钝化 王水 现象：剧烈反应，产生红棕色气体C+4HNO3(浓)===CO2↑+4NO2↑+2H2O 硝酸分解生成的NO2溶于硝酸中 4HNO3 == 4NO2↑+O2↑+2H2O 盛放在棕色试剂瓶里，并贮放在黑暗且温度低的地方 活动意图说明 1.通过实验，掌握硝酸的化学性质。 2.让学生深刻的认知到化学知识对社会发展的价值，从而激发学生的社会 责任感。 3.强化学生对相关反应方程式的书写和认识。 4.为下一课时制备氮肥做知识铺垫。环节三：硝酸的用途教师活动3 【用途】作为三大强酸之一硝酸不仅在我们实验室有很大的应用，在生产生活的很多领域都可以看到它的身影:硝酸是一种重要的化工原料,常用来制造氮肥、染料、燃料、塑料、药物、炸药 【图片展示】硝酸的用途等。学生活动3： 环节四：课堂小结引导学生自己总结归纳本节课所学知识，书写不同价态的氮物质之间的转化关系图 学生活动4 学生总结
板书设计
合成氮肥原料的重要化合物——硝酸 一、硝酸的工业制法： 二．硝酸的化学性质： 1.不稳定性 2.氧化性 ①Cu与浓硝酸的反应: Cu+4HNO3(浓) ＝Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O Cu+4H++2NO3- ＝Cu2++2NO2↑+2H2O ②Cu与稀硝酸的反应 3Cu+8HNO3（稀）= 3Cu(NO3)2+ 2NO↑+4H2O 3Cu+8H++2NO3-= 3Cu2++ 2NO↑+4H2O ③与非金属的反应C+4HNO3(浓)== =CO2↑+4NO2↑+2H2O 三．硝酸的用途：
作业与拓展学习设计
1.铜粉放入稀硫酸中,加热后无明显变化,但加入某盐一段时间后,发现铜粉质量减少,则该盐不可能是(　　) A.FeCl3 B.NaCl C.KNO3 D.Cu(NO3)2 2.对于反应3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,以下叙述正确的是 A.氧化剂和还原剂的物质的量之比为8∶3 B.被还原的HNO3和起酸性作用的HNO3的物质的量之比为2∶3 C.生成1 mol NO气体转移的电子数为3NA(NA为阿伏加德罗常数的值) D.该反应中Cu(NO3)2为氧化产物,H2O为还原产物 3.工业上用洗净的废铜屑作原料来制备硝酸铜。为了节约原料和防止污染环境，宜采取的方法是(　　) A．CuCu(NO3)2 B．CuCuOCu(NO3)2 C．CuCu(NO3)2 D．CuCu(NO3)2 4.为证明稀硝酸与铜反应产物中气体为NO，设计如图实验 (实验过程中活塞2为打开状态)，下列说法中不正确的是(　　) A．关闭活塞1，加入稀硝酸至液面a处 B．在装置左侧稍加热可以加快稀硝酸与铜的反应速率 C．通过关闭或开启活塞1可以控制反应的进行 D．反应开始后，胶塞下方有无色气体生成，但不能证明该气体为NO 5.某实验过程如图所示，则图③的试管中的现象是(　　) A．无明显现象，因稀H2SO4不与铜反应 B．铜片溶解，产生无色气体，该气体遇到空气不变色 C．铜片溶解，放出红棕色有刺激性气味的气体 D．铜片溶解，产生无色气体，该气体在试管口变为红棕色 6．下列实验现象或操作不能达到相应实验目的的是（ ） 选项实验目的实验现象或操作A验证浓硫酸的脱水性 将浓硫酸滴加到蔗糖上，蔗糖变黑，体积膨胀，放出有刺激性气味的气体B验证Fe3+具有氧化性向FeCl3溶液中加入过量铁粉，溶液由黄色变为浅绿色C验证浓硝酸可被炭还原为NO2将炽热的木炭加入浓硝酸中，有红棕色气体产生D验证NH3具有还原性将NH3通过灼热的CuO，黑色固体变为红色
7.经检测，某工业废水显酸性，且废水中含有大量的Na+、Cu2+、Cl-、NO3-，下列哪一种离子可能大量存在于该废水中（ ） A．OH- B．SO42- C．Fe2+ D．Ag+ 8.为了证明稀硝酸与铜反应的气体产物是NO，某同学设计了如下实验装置和实验方案。 实验步骤： (1)关闭K1，打开K2，向试管中加石灰石，通过分液漏斗向其中加入一定的稀硝酸，则加入石灰石的作用是______________________________________，反应的化学方程式是______________________________________________。 (2)将铜丝插入稀硝酸中，微热试管。该步反应的离子方程式是______________。 (3)充分反应后，打开开关K1，通过气囊鼓入空气，可以观察到烧瓶中________，证明稀硝酸与铜反应的气体产物是NO。 (4)NaOH溶液的作用是_____________________________________________。
特色学习资源分析、技术手段应用说明
1.构建氮元素的价类二维图：激发学生的兴趣和求知欲 2演示实验：锻炼了学生观察实验能力，增加了课堂趣味性 3.实验视频：让学生更清晰的观察实验
教学反思与改进
本节课采用氮肥对粮食的产量和质量的重要性引课，引起学生的学习兴趣。用魔术贯穿始终，前后呼应，提高了学生的学习兴趣，体现了课堂的完整性。 硝酸在本章中有着承上启下的重要作用，采用创新实验的教学方法帮助了学生深刻理解记忆硝酸的强氧化性。实验采用微型仪器，方便了学生操作，体现出绿色环保的科学理念。采用类比浓硫酸的学习方法帮助了学生快速找到对应的学习模式。有利于学生突破重难点。 不足之处，应该加强学生的小组竞争，更加突出新课堂教学模式。可以采用小组积分模式加强小组之间的竞争合作，提高学生的学习积极性，体现学生的课堂主体地位。