重要的含氮化工原料(第2课时 硝酸)(教案)高一化学(苏教版2019必修第二册)

7.2重要的含氮化工原料
（第2课时）
一、教学目标
1.能从物质类别、氮元素的价态的角度预测分析硝酸的性质，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。

2.了解硝酸对人类发展的贡献。

二、教学重点及难点
重点 硝酸的物理性质和化学性质；
难点 硝酸的化学性质。

三、教学方法
实验探究法、讲授法、讨论法
四、教学工具
PPT 、视频、浓硝酸、稀硝酸、铜、木炭等相关试剂
五、教学过程
【导入】2019年常州硝酸泄漏事件。

【展示】当天新闻报道的文章。

【问】请找出关于硝酸性质的性质的语句
【生】现场弥漫着大量刺鼻的白色酸雾，慢慢的变成红棕色烟雾……多辆消防车和喷雾车在现场喷水
调取石灰、液碱，采取酸碱中和等措施进行处置，防止废酸挥发，浸湿了小苏打或者苏打水溶液的毛巾或者布条封堵。

【讲述】一、硝酸的物理性质
无色、有刺激性气味、液体、密度比水大,溶于水放热、可与水混溶、易挥发
质量分数为69%的硝酸为浓硝酸。

【讲述】二、硝酸的化学性质
【展示】泄漏现场图片。

【问】红棕色烟雾是什么？
【生】NO 2
【问】泄漏当天是白天，附近居民说刚开始红棕色雾不明显，后面太阳出来后就愈发深了。

同学们请思考这个反应条件是什么？除了生成NO 2，还会有哪些生成物？
【生】反应条件是：加热或光照。

根据氧化还原反应的得失电子守恒和元素守恒，生成物应该还有水和氧气。

【问】这个反应的原理是什么？请写出化学反应方程式？
【生】4HNO 3=====△
或光照4NO 2↑＋O 2↑＋2H 2O 。

【问】硝酸在实验室中应如何保存？
【生】放在棕色试剂瓶中避光、低温保存，防止分解。

【讲述】2.硝酸具有酸的通性
HNO 3 = H + + NO 3-
【问】酸的通性体现在哪些方面？
【生】A 、使指示剂变色：
B 、与碱反应：
C 、与碱性氧化物反应：
D 、与某些盐反应：
【讲述】故针对硝酸泄漏，可以调取石灰、液碱，采取酸碱中和等措施进行处置；门窗缝隙用浸湿了小苏打或者苏打水溶液的毛巾或者布条封堵
【问】酸的通性中有酸和金属的反应，硝酸和金属反应吗？
【生】硝酸几乎可以与所有金属反应。

【问】硝酸和金属反应会产生氢气吗？
探究实验1、铜与浓硝酸反应
【展示】铜与浓硝酸反应实验视频或现场做实验
【生】实验现象：溶液变为绿色，生成红棕色气体
Cu+4HNO 3(浓) = Cu(NO 3)2+2NO 2↑+2H 2O
探究实验2、铜与稀硝酸反应
【展示】铜与浓硝酸反应实验视频或现场做实验
【生】实验现象：溶液变为蓝色，生成无色气体
3Cu+8HNO 3(稀) = 3Cu(NO 3)2+2NO ↑ +4H 2O
【总结】3.硝酸具有强氧化性
3.1硝酸几乎可以使所有金属（金、铂 除外）氧化而生成硝酸盐。

注意：
硝酸与金属反应不放出氢气，反应中表现出氧化性和酸性；
一般情况下： 浓硝酸被还原为NO 2 稀硝酸被还原为NO ；
氧化性：浓硝酸>稀硝酸
【问】硝酸和金、铂反应吗？
【展示】二战时期王水史话
【讲述】王水：浓盐酸：浓硝酸体积比3：1，三言（盐）一笑（硝）。

【问】工业生产中生产和贮存硝酸的设备在选材上应选择哪种金属？
【展示】生产硝酸所用的设备材料
【生】均有铝和铁。

【总结】常温下，浓硝酸使铁、铝等金属钝化。

探究实验3、硝酸与非金属反应
【展示】碳与浓硝酸反应实验视频或现场做实验
【生】实验现象：生成红棕色气体。

【总结】3.2浓硝酸能与许多非金属(如碳、硫、磷等) 反应
4HNO 3(浓）+ C = CO 2 ↑ + 4NO 2 ↑ + 2H 2O
硝酸体现强氧化性。

热的浓硝酸可将非金属单质碳、硫、磷等氧化为最高价氧化物或最高价含氧酸。

【问】硝酸还能和哪些物质反应吗？
【生】硝酸具有氧化性，可与还原性物质反应。

【总结】3.3硝酸与还原性化合物反应
硝酸可与如含S 2- 、SO 32- 、Fe 2+ 、I -等的化合物反应。

三、硝酸应用
【展示】硝酸在工农业生产中的应用。

写出上述转化的化学方程式，并指出含氮物质发生的是氧化反应还是还原反应
△N 2＋3H 2高温、高压
催化剂2NH 3，N 2发生还原反应。

△4NH 3＋5O 2=====催化剂
△4NO ＋6H 2O ，NH 3发生氧化反应。

△2NO ＋O 2===2NO 2，NO 发生氧化反应。

△3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO ，NO 2既发生氧化反应，又发生还原反应。

【讲述】四、硝酸与金属反应的相关计算
以Cu与硝酸反应为例
1．原子守恒法
反应前所有的N只存在于HNO3中，反应后含N的物质有HNO3的还原产物(假设有NO2、NO)和Cu(NO3)2，若HNO3过量，则过量HNO3中也含N，则有n(N)＝n(NO2)＋n(NO)＋2n[Cu(NO3)2]＋n(HNO3)剩(N原子守恒)。

2．电子守恒法
反应中失去电子的是参加反应的Cu，Cu－2e－===Cu2＋；得到电子的是被还原的HNO3(假设还原产物为NO2、NO)，NO－3＋e－===NO2、NO－3＋3e－===NO。

根据得失电子守恒，则有2n(Cu)＝n(NO2)＋3n(NO)。

3．离子方程式计算法
金属与硫酸、硝酸的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO－3在硫酸提供H＋的条件下能继续与金属反应，故此类题目应用离子方程式来计算3Cu＋8H＋＋2NO－3===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。

先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NO－3进行相关计算，且要符合电荷守恒。

例题：
1、将19.5 g锌粉与一定量的浓硝酸反应生成硝酸盐、水及气体，当锌粉完全反应时收集到11.2 L NO、NO2混合气(标准状况下)，则所消耗硝酸的物质的量是()
A．1.2 mol B．1.1 mol
C．0.9 mol D．0.8 mol
答案B
2、铜和镁的合金4.6 g完全溶于足量的硝酸后，再加入过量的NaOH溶液，生成9.7 g沉淀，则合金与硝酸反应时，放出的气体可能是()
A．0.2 mol NO
B．0.2 mol NO2和0.05 mol N2O4
C．0.1 mol N2O
D．0.1 mol NO、0.1 mol NO2和0.1 mol N2O4
答案B
【课堂练习】
某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验，装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。

图中K为止水夹(处于关闭状态)，F是一半空的注射器。

请回答有关问题：
(1)设计装置A的目的是_______________________________________________________。

(2)在完成(1)中的“操作”后，将装置B中铜丝插入稀硝酸并微热，观察到装置B中的现象是_______________________________________________________________________；
B中反应的离子方程式为__________________________________________________。

(3)装置E和F的作用是___________________________________________________；
为实现此作用，其操作方法是______________________________________________。

(4)装置D的作用是________________________________________________________。

答案(1)产生CO2，赶走装置中的空气，防止因NO与O2反应生成NO2而产生干扰
(2)Cu丝表面产生气泡，稀硝酸液面上方仍为无色，溶液变蓝3Cu＋8H＋＋2NO－3===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
(3)验证NO的生成将注射器中的空气推入E中，若气体变为红棕色则说明生成了NO
(4)吸收多余的氮氧化物，防止污染空气
【课堂小结】师生一起回顾和总结。

一、硝酸的物理性质
二、硝酸的化学性质
三、硝酸的用途及制备
四、硝酸与金属的相关计算。