1、硝酸教案一、教学目的1、掌握硝酸的化学性质。2、了解实验室制NO2、NO的反应原理3、使学生了解硝酸的用途。二、重点、难点重点：硝酸的氧化性难点：硝酸的氧化性。三、教学过程设计探究问题框架：1、硝酸的物理性质：（直接给出）2、从硫酸得到启示，硝酸有什么化学性质？（引导发现）教师活动学生活动【引入】我们学习了氮元素的单质、氢化物、氧化物，接下来我们学习氮最高价氧化物对应的水化物硝酸。我们首先学习它的物理性质。【板书】第四节硝酸一、物理性质【展示】63%浓硝酸。【展示】发烟硝酸。【讲述】质量分数为98%以上的浓硝酸在空气里由于硝酸的挥发而产生“发烟”现象，通常叫做发烟硝酸。常用浓硝酸的质量分数大约
2、是69。【指导阅读】查硝酸的密度，熔、沸点。查常用浓硝酸中溶质的质量分数及“发烟硝酸”【导入】比较一下硝酸和硫酸的物理性质，找出其不同点：【观察】色、态、气味、掂轻重、打开瓶塞，观察。得出结论：纯硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体，比水重，能溶于水。【观察】空气里挥发而产生“发烟”现象。 挥发性（沸点）物理的量浓度常用浓硝酸易（低）18mol/L常用硫硫酸难（高）12 mol/L【导入】在化学性质上，浓硫酸的特点是具有强氧化性，硝酸是否也如此呢？下面我们学习硝酸的化学性质。根据硫酸的化学性质我们应该从哪几个方面研究硝酸的化学性质。【提示】注意与浓硫酸进行比较。哪一个剧烈。【指导学生实验】【
3、总结】初中我们已经学过硝酸的具有酸的通性，硝酸没有吸水性和脱水性。我们今天主要从氧化性来学习硝酸的特性。【板书】二、硝酸的化学性质1、与金属的反应（1）与不活泼金属反应Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O【回答】酸性、氧化性（与铜、与碳）、吸水性、脱水性，常温下，铁、铝在浓硫酸中钝化【学生通过实验探究浓硝酸的氧化性】【实验：铜与浓硝酸反应】现象：产生红棕色气体。溶液由无色变为绿色。铜在不断溶解。结论：铜和浓硝酸常温下反应剧烈，比铜与浓硫酸反应剧烈，铜与浓硫酸需要加热，铜与浓硝酸反应不需要加热。推测产物，试写反应的化学方程式。【推导】Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)
4、2+2NO2+2H2O【设疑】我们知道稀硫酸不能与不活泼的金属铜反应，稀硝酸能不能与不活动的金属铜反应呢？并与稀硫酸与铜反应进行比较。【指导学生实验】 【总结并板书】3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO2+4H2O【引导总结】浓硝酸与稀硝酸与铜的作用有何不同；硝酸与硫酸氧化性哪一个较强，从哪几个方面表现。【学生实验探究】铜和稀硝酸的反应。现象：产生无色气体。溶液由无色变为蓝色。铜在不断的溶解。无色气体遇空气变红棕色。结论：此无色气体是NO。因为：此气体遇空气变为了红棕色。【推导】3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO2+4H2O【总结】浓硝酸生成NO2、稀硝酸生成
5、NO气体。浓硝酸反应速率快，不需加热，稀硝酸反应速率慢，有时需要加热。浓硫酸与铜反应需要加热，浓硝酸不需加热。稀硫酸与铜不反应，稀硝酸可以反应。可见，硝酸的氧化性比硫酸强。【引导探究】冷浓硝酸与铝、铁活泼金属反应的情况怎样呢？【引导探究】大家回忆，实验室能否用稀硝酸制取氢气？为什么呢？【板书总结】（2）与活泼金属反应在不生成稀硝酸中不生成H2、在浓硝酸中铝、铁钝化。【讲述】除金、铂以外，其余金属全可被其氧化而溶解。【介绍】王水的成分：浓硝酸与浓盐酸的混合物，其体积比为1：3。氧化能力极强，可溶解金和铂。【实验探究】与浓硫酸一样，铝和铁都浓硝酸中钝化，即浓硝酸把它们的表面氧化成一层薄而致密的氧化
6、膜，常温下可以用铝槽车装运浓硝酸。【回答】不能，因为硝酸的氧化性很强， NO3起氧化作用。而不是H起氧化作用。【倾听理解】【引入】请大家用已学知识，推测浓硝酸能否与碳、硫、磷等非金属单质反应？【引导】推测碳与浓硝酸反应的产物，试写反应的化学方程式。【板书】2、与非金属反应【总结】规律：一般生成最高价酸或氧化物、NO2和H2O。【讨论】结论：可以。原因是：硫酸可以氧化单质碳等，所以浓硝酸也应该能氧化碳单质等。【推导】C+4HNO3(浓) 4NO2+CO2+2H2O【讲述】因为硝酸具有强氧化性，对皮肤、衣物、纸强等都有腐蚀作用，所以使用硝酸时，一定要格外小心，注意安全。万一不慎将浓硝酸弄到皮肤上，
7、应立即用大量水冲洗，再用小苏打(NaHCO3)水或肥皂洗涤。【听讲、理解】【展示】利用一瓶久置而发黄的浓硝酸的样品，进行提问为什么发黄。【启发】可能有NO2产生，由于NO2溶于硝酸而变黄。【启发】如果是有NO2生成，那么硝酸的分解产物还必应有什么物质生成？【引导】推测产物，试写反应的化学方程式。【板书】3不稳定性：【提问】硝酸应如何贮存？【分析，讨论】发黄的原因是什么？可能是因为硝酸分解。【探究】在HNO3中，由于氢元素和氮元素都处于最高价，又因NO2的生成，是氮元素的化合价降低了，所以只能是HNO3中，氧元素的化合价升高，因此，可能有氧气生成。【推导】C+4HNO3=CO2 +2NO2+2H
8、2O【回答】避光、阴凉处。【小结】硝酸的特性是强氧化性和不稳定性。共同的特点是由于+5价氮元素得电子，被还原为低价态氮的化合物的缘故。 【课堂练习】1工业上如何贮存和运输大量的浓硝酸2如何洗净一支内壁镀银的试管？写出反应的方程式。3从节约原料，保护环境的角度来分析，要制取一定量的Cu（NO3）2晶体，下列实验设计中最合理的是(1)Cu+浓HNO3(2)Cu+稀HNO3硝酸资料物理性质: 1. 纯硝酸是无色油状液体, 开盖时有烟雾, 挥发性酸. 2. M.p. -42, b.p. 83. 密度: 1.5 g/cm3, 与水任意比互溶. 3. 常见硝酸a%= 63%-69.2% c= 14-16m
9、ol/L. 呈棕色(分析原因) 发烟硝酸. 化学性质: 1. 强腐蚀性: 能严重损伤金属、橡胶和肌肤, 因此不得用胶塞试剂瓶盛放硝酸. 2. 不稳定性: 光或热 4HNO3 = 4NO2 + O2 + 2H2O所以, 硝酸要避光保存.3. 强酸性: 在水溶液里完全电离, 具有酸的通性. 4. 强氧化性: 浓度越大, 氧化性越强. i. 与金属反应: 实验 在两支试管里分别盛有铜片, 向两支试管理再分别加入浓硝酸和稀硝酸.Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O3Cu + 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2OAg + 2HNO3(
10、浓) = AgNO3 + NO2 +H2O3Ag + 4HNO3(稀) = 3AgNO3 + NO + 2H2O硝酸能与除金、铂、钛等外的大多数金属反应.通常浓硝酸与金属反应时生成NO2, 稀硝酸(6mol/L)则生成NO.钝化反应: 常温下浓硝酸可使铁、铝、铬(都可呈+3价金属化合物)表面形成具有保护性的氧化膜而钝化. 而稀硝酸则与它们反应.Fe + 4HNO3(稀) = Fe(NO3)3 + NO + 2H2O王水: 1体积浓硝酸与3体积浓盐酸的混合溶液.可溶解金、铂.Au + HNO3 + 4HCl = HauCl4 + NO + 2H2OM + HNO3(1214mol/L) NO2为
11、主.M + HNO3(68mol/L) NO为主M + HNO3(约2mol/L)N2O为主, M较活泼.M + HNO3( 稀硝酸回答1: 铜和浓硝酸反应生成二氧化氮, 硝酸得1 mol电子, 铜和稀硝酸反应生成一氧化氮, 硝酸得3 mol 电子, 因此,稀硝酸氧化性较强回答2: 浓硝酸的氧化性强于稀硝酸, 因为浓硝酸与铜的反应更剧烈,说明浓硝酸更易得电子.回答: 氧化性还原性的强弱决定于得失电子的难易程度, 和得失电子数的多少无关. 如: 1 mol钠失1 mol电子, 1 mol镁失2 mol电子,显然钠的还原性比镁强; 1 mol氯得1 mol电子, 1 mol硫得2 mol电子, 显
12、然氯的氧化性强于硫。讨论 浓硝酸和浓硫酸的氧化性哪个更强? 回答：浓硝酸和铜室温下剧烈反应，浓硫酸和铜只能在加热条件下反应，由此说明浓硝酸比浓硫酸的氧化性强。设问 不活泼的金属铜能被硝酸氧化，那么比铜活泼的金属铁和铝是否能溶于浓硝酸呢？请大家观看演示实验。演示实验 将铁钉和铝片分别加入到浓硝酸中，观察现象。思考为什么?强调钝化现象在常见金属中只有铁、铝存在，因为它们可生成致密的氧化膜，其它金属一般没有此现象。钝化现象也反映了浓硝酸的强氧化性，稀硝酸不能发生钝化现象。演示实验 铁钉加入到稀硝酸中板书 (3)和金属铁、铝的反应：浓硝酸与铁、铝常温下钝化介绍 工业上常用铝槽车贮存和运输浓硝酸，就是利
13、用铝和浓硝酸钝化的性质。思考观察现象：铁钉和铝片均没有明显的反应。回答: 铁、铝和浓硝酸在常温下反应，表面生成致密的氧化膜，阻止其继续反应，这种现象称为钝化，铁、铝在常温下和浓硫酸反应也有这种钝化现象。倾听观察现象：剧烈反应，有气体产生。笔记知识介绍 王水溶解金、铂的反应 王水：浓硝酸、浓盐酸（体积比1：3）3Pt +4HNO3+18HCl3H2PtCl6+4NO+8H2OAu+ 4HCl+ HNO3 HAuCl4+ NO+ 2H2O过渡 浓硝酸的强氧化性还表现在它能氧化非金属单质碳、硫、磷等板书 (3)与碳反应: 演示实验 将浓硝酸滴在红热的碳上讨论 浓硝酸和碳的反应过程中表现什么性质?观察
14、现象：可观察到碳剧烈反应,生成红棕色NO2气体方程式: C+ 4HNO3 CO2+ 4NO2+ 2H2O回答: 只表现氧化性过渡 硝酸还能氧化某些有还原性的化合物演示实验 碘化钾淀粉溶液中加入稀硝酸板书 (4) 与化合物反应观察现象: 溶液变蓝方程式:6KI+ 8HNO3 6KNO3+ 3I2+ 2NO+ 4H2O演示实验 (1)观察浓硝酸在无色试剂瓶中色态 (2)将浓硝酸微热, 观察现象 板书3. 不稳定性: 见光、受热分解 讨论 硝酸不稳定性的原因是什么？为什么久置的浓硝酸会变黄?观察现象: 浓硝酸在无色试剂瓶中呈黄色加热浓硝酸, 立即产生大量红棕色气体方程式:4HNO3 4NO2+ 2H
15、2O+ O2回答：+5价氮的强得电子能力使硝酸不稳定。硝酸分解生成的二氧化氮溶于其中，使久置的浓硝酸变黄。讨论 实验室应如何保存浓硝酸?回答：用棕色瓶保存，放于阴凉处，避光、避热。小结 硝酸具有强酸性、强氧化性和不稳定性，硝酸和铜反应时，浓硝酸的还原产物一般为NO2，稀硝酸的还原产物一般为NO.倾听讨论 38.4 g铜与适量的浓硝酸反应, 铜全部作用后, 共收集到22.4 L气体(标况), 反应中消耗的硝酸的物质的量可能是: ( ) (A) 1.0 mol (B) 1.6 mol (C) 2.2 mol (D) 2.4 mol答案: C讨论,回答:铜与适量的浓硝酸反应, 还原产物可能为NO2和
16、NO均有, 因此, 此题应利用氮原子来解: 反应中消耗的硝酸, 反应后转变为硝酸铜和氮氧化物Cu(NO3)2中N的物质的量= 238.4/64 molNO2 + NO 中N的物质的量= 22.4/22.4 mol消耗硝酸的量= N的物质的量= 2.2 mol随堂检测 1.下列反应中, 硝酸既表现氧化性, 又表现酸性的是 ( ) A. 氧化铜和稀硝酸 B. 铜和稀硝酸 C. 铜和浓硝酸 D. 碳和浓硝酸 2.某单质能与浓硝酸反应, 若参加反应的单质与硝酸的物质的量比为1:4, 则该元素在氧化产物中的化合价可能为 ( ) A. +1 B. +2 C. +3 D. +4随堂检测答案 1. BC 2.
17、 BD (第二课时) 教师活动 学生活动 引入 介绍硝酸的实验室制法虽然现在在实验室一般不再制备硝酸, 但在十九世纪,这一实验帮助化学家制得硝酸,并开展了许多重要的实验研究.提问 为什么生成物是硫酸氢钠而不是硫酸钠?微热原理: 高沸点酸制低沸点酸NaNO3+ H2SO4 NaHSO4 + HNO3回答: 硝酸受热易分解, 因此,只能微热反应, 故生成物为硫酸氢钠.板书 硝酸的工业制法指导阅读 阅读教材, 了解以下内容. (1)反应原理 (2)主要原料 (3)主要设备 (4)尾气及其处理 (5)制96%浓硝酸的方法阅读,思考(1)反应原理: 氨氧化法催化剂 NH3 NO NO2 HNO34NH3
18、 + 5O2 4NO + 6H2O2NO + O2 2NO2 3NO2 + H2O 2HNO3 + NO(2)主要原料: 氨,空气和水(3)主要设备: 氧化炉, 吸收塔(4)尾气: NO和NO2 处理: 碱液吸收 NO + NO2 + 2NaOH 2NaNO2(5)制96%浓硝酸的方法: 用硝酸镁或浓硫酸为吸水剂, 蒸馏讲解 结合有关工业制硝酸的音像、图片资料，编制计算机多媒体课件，讲解硝酸生产的工艺流程。强调NO的循环使用，提高转化率，减少尾气排放。倾听介绍 亚硝酸钠，常用的工业用盐，其性状同食盐极为类似，在食品工业上常用作防腐剂，但用量过大极容易引起食物中毒，常有此类事件发生。倾听介绍 氮
19、氧化物的污染问题二氧化氮能刺激肺部、抵抗力下降，造成感冒、肺水肿、哮喘等疾病。对儿童来说，二氧化氮可能会造成肺部发育受损。一氧化氮可引起血红蛋白的变性，并对中枢神经系统产生影响。当二氧化氮与碳氢化合物共存于空气中时，经阳光紫外线照射，发生光化学反应，产生一种光化学烟雾，它是一种有毒性的二次污染物。1943年美国洛杉矶，当时该市的200多万辆汽车在排放大量的汽车尾气，在紫外线照射下产生光化学烟雾，大量居民出现眼睛红肿、流泪、喉痛等症状，死亡率大大增加。这就是著名的洛杉矶光化学烟雾事件。 大气中的氮氧化物主要来源于车辆废气、火力发电站和其他工业的燃料燃烧以及硝酸、氮肥、炸药的工业生产过程。因此，通
20、过城市汽车用量的控制及改进汽缸燃烧系统，使用清洁燃料，以及改进可能产生二氧化氮废气的化工工艺，加强尾气的处理综合利用等措施可有效地降低大气中氮氧化物的污染。讨论 氨氧化制硝酸时,将一氧化氮循环使用, 若由氨制一氧化氮的产率为90,由一氧化氮制成硝酸的产率为92,标准状况下224 m3的氨气可制成63的硝酸_kg.答案: 828 kg强调 氨和硝酸的物质的量比为1:1, 损耗计入起始原料.讨论：由于一氧化氮循环使用，理论上NO可完全转化为硝酸 4NO + 3O2 + 2H2O 4HNO3因此，氨和硝酸的物质的量比为1:1 NH3 - HNO3 22.4 L 63 g224103L 90%92%
21、x63%解得: x= 828000 g = 828 kg课堂检测 1. 溶质的质量分数为63%的浓硝酸的密度为1.4 gcm-3, 其物质的量浓度为: _ molL-1, 取V/4 mL这种浓硝酸, 加水稀释至4V mL, 所得溶液的物质的量浓度为: _ molL-1 2.工业上由氨氧化法制硝酸, 再用硝酸和氨反应制得硝酸铵。若由氨转化为硝酸的总转化率为85, 若要制成硝酸铵800 Kg ，问需要消耗氨_ Kg, 氨氧化制硝酸消耗的氨占总耗氨量的_%.课堂检测答案 1. 14, 0.875; 2. 370 ; 54 引入在上列转化反应中，找出能用于工业制硝酸一条反应路线。学生活动学生讨论后，意
22、见逐渐统一到下列两条反应路线上。反应路线一：N2NONO2HNO3相应反应的化学方程式为：N2+O22NO（属于吸热反应）2NO+O2 = 2NO2（属于放热反应）3NO2+H2O=2HNO3+NO（属于放热反应）反应路线二：NH3NONO2HNO34NH3+5O24NO+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）引导学生讨论上述两种反应途径，哪种更适合用于工业上制取硝酸学生从反应的可能性、原料、能量消耗等各个方面进行讨论可得出结论。教师讲授介绍现代工业制硝酸的方法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
23、氧化法制硝酸。板书3硝酸的工业制法-氨氧化法制硝酸反应原理：4NH3+5O24NO+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）生产步骤和产要设备：氧化炉：氨氧化成一氧化氮；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。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。引导实验室若要制取硝酸，应该选什么作为原料？同学们可以联系实验室制氯化氢的方法进行类比。板书4硝酸的实验室制法实验室可用硝酸钠跟浓硫酸反应制取硝酸：NaNO3+H2SO4(浓)NaHSO4+HNO
24、3注意，一般情况下，该反应不需高温，以使硫酸氢钠跟硝酸钠进一步反应（这一点跟实验室制氯化氢气体有差异）。引导硝酸的化学性质比较复杂，有关硝酸的计算问题也比较复杂，下面我们一起来讨论一下有关硝酸参加反应的计算问题。 巩固练习1实验室可以利用硝酸钠跟浓硫酸加热制取硝酸，这是利用了硝酸的（ ）。（A）氧化性 （B）强酸性 （C）不稳定性 （D）挥发性2工业上用氨的催化氧化法制取硝酸时，先制成质量分数为50%左右的硝酸，再制成质量分数为96%的浓硝酸，一般采用的方法是（ ）。（A）加热蒸发浓缩 （B）加生石灰吸去水分后再过滤（C）加硝酸镁后再蒸馏浓缩 （D）加入浓硫酸后再分液3在容积为672mL的烧杯
25、里充满NO、NO2混合气体，将其倒立在水槽里，去塞后再缓缓通入280mLO2，反应恰好完全，且水充满了烧瓶（所有气体体积都已折合为标准状况）。下列叙述正确的是（ ）。（A）总反应为：NO+NO2+O2+H2O=2HNO3（B）总反应为：4NO+8NO2+5O2+6H2O=12HNO3（C）烧瓶中硝酸的物质的量浓度为0.03 mol L-1（D）烧瓶中硝酸的物质的量浓度为0.045mol L-14某金属与稀硝酸恰好完全反应生成NO2，消耗金属和硝酸的物质的量之比为13，则该金属可能是（ ）。（A）Cu （B）Ag （C）Al （D）Fe5有关物质有如图1-3-4所示的转化关系。其中，A的浓溶液与
26、单质B在加热时才发生反应，A的稀溶液与足量B在加热时才发生反应，D的稀溶液与苯酚溶液混合后呈紫色。据此填空：（1）写出下列物质的化学式：A_，D_，E_。（2）反应的现象是_；（3）写出反应的离子方程式：_；（4）A的浓溶液与单质B加热时能否产生G？为什么？（结合图给信息回答）6由二氧化氮、氨、氧气组成的混合气体，在标准状况下占有的体积是22.4L，通过过量的稀硝酸充分吸收后，溶液质量增加了35.8g，气体体积缩小至2.24L（已折算成标准状况）。试通过计算求出原混合气体中各气体的体积分数。7有铜和氧化铜的混合粉末8g，将其全部溶于70mL7 mol L-1的硝酸中，反应中收集到3.36L（标
27、准状况下）气体。反应后用蒸馏水将溶液稀释至100mL，此时溶液中c(H+)=1 mol L-1。再从中取出10mL跟10mL3.6mol L-1的氢氧化钠溶液混合。试通过计算求：（1）析出沉淀的质量。（2）反应后所得溶液的OH-离子的物质的量浓度。参考答案：1D，2C，3BD，4D。5（1）HNO3；Fe(NO3)3；NO2。（2）白色沉淀变成灰绿色，最终为红褐色沉淀。（3）3Fe + 8H+2NO3- = 3Fe2+2NO+4H2O。（4）不能。根据图中反应，NO遇浓硝酸可转化为NO2。6有两种情况。若是NO2过量：O2%=10%，NH3%=20%，NO2%=70%。若是O2过量：NO2%=62.60%，NH3%=11.75%，O2%=25.65%。（提示：把1molNO2、NH3、O2混合气体通过稀硝酸时，氨被全部吸收，NO2、O2则可跟水反应生成HNO3。若是NO2过量，O2全部耗尽，尾气是0.1molNO；若是O2过量，NO2全部耗尽，尾气是0.1molO2）7（1）1.176g。（2）0.1 molL-1。（可根据硝酸根离子守恒进行分析，能够快速计算）