人教版化学必修一4.4 硫酸和硝酸的氧化性 实用教案设计

硫酸和硝酸的氧化性
一、教学设计思路分析
（一）教材分析与处理
本节教材重点介绍了三种重要化合物的性质:氨、硝酸、硫酸，这些知识虽然在课标中都
是了解的内容，但仍然需要3节课来完成。

教科书所介绍的学习内容主要有：⑴氮的固定；⑵氨的物理性质、化学性质、氨水的成份；⑶氨盐的性质，氨的合成、实验室制法和氨的用途；⑷硝酸的工业制法及强化性；⑸浓硫酸的氧化性及用途。

虽然这些内容仅仅被安排为一节，但其知识点基本上包络了原高中教
学大纲中对氨、硝酸及硫酸的要求。

因此，在教学设计上既要把握其要求在了解层次，还要注意相关知识又是中学生所必备的学科知识，处理好这方面的关系是完成本节教学任务的关键。

在教学过程中要秉承教学与实践相结合的方法充分利用演示实验与学生实验,将理论、应用与结论紧密结合起来,在学生掌握知识的基础上，实现教学的科学化。

在内容编排上，既
重视了知识的构建，又重视了环境教育。

（二）学情分析
知识方面：学生在初中时对氮肥已经有了一定的了解，比如受热易分解，遇碱性物质放出氨气，但对于氨气的性质缺乏系统性掌握。

能力方面：高一学生已经具备一定的观察能力和分析能力，但在对比学习、实验设计和操作方面缺乏训练，而且不会灵活运用所学知识，不习惯对知识的理解记忆和独立思考。

情感方面：通过半年的化学学习，学生有了一定的环保意识，但对于人与自然和谐发展认识不足。

(三) 课题分析
氨、硫酸和硝酸是重要的基本化工产品。

掌握硫酸、硝酸和氨的性质，可以更好地认识它们在工农业生产和国防中的重要用途。

自然界中氮的循环具有一定的典型性。

因此，本节教科书选择浓硫酸、硝酸的氧化性，氨气的性质和制法，以及自然界中氮的循环为内容，目的是让学生了解这些重要化工产品的主要性质，了解氮的循环对生态平衡的作用。

硫酸、硝酸是硫、氮元素的最高价氧化物的水化物，是重要的含氧酸，氨是氮的氢化物。

非金属单质、氢化物、氧化物、含氧酸等构成某一非金属元素的知识体系。

在硫、氮元素的知识体系中，比较重要的是氧化物和含氧酸。

硫酸、硝酸既有酸的一些通性，又有它们自己的特性。

氨也有大多数非金属元素的氢化物所具有的性质，同时它又是水溶液呈碱性的惟一气体，而且是大家非常熟悉的物质。

因此，将它们归为一节进行学习。

为此将本节内容安排为三个课时，第1课时学习氨气的性质和制法；第2课时学习硫酸的性质；第3课时学习硝酸的性质。

通过以上对学生情况及教材的分析，我设计了一下教学重难点和教学思路：
（四）教学设计重点
准确把握教学要求，努力体现以学生为主体的教学思想，采用辅助教学手段，培养学生的环境保护意识及利用化学知识化害为利的科学思想。

化学是一门以实验为基础的学科，通过实验发现物质进行研究也是科学研究的重要方法，因此学生应该掌握实验室制取氨气的方法，但是学生在实验设计和实验操作方面缺乏训练，浓硫酸与硝酸的化学性质定为教学重点。

性质决定用途，氨气重要用途在于制氮肥，制造硝酸，这些用途都是基于氨的化学性质。

硫酸、硝酸均属于三大强酸，生活中应用广泛且要求严格，故将浓硫酸、硝酸的氧化性探究
定为教学难点。

教学重点：
1.浓硫酸与硝酸的化学性质。

教学难点：
1.浓硫酸的氧化性探究。

2. 硝酸的氧化性探究。

二、教学过程
【播放视频】送浓硫酸的槽罐车事故视频
【师】硫酸是重要的化工原料，硫酸的消耗量是衡量一个国家化工发展水平的标志!刚才视频中在用铁槽车装运浓硫酸的过程中，发生了泄漏事故，消防队员怎么办？【生】生石灰中和浓硫酸所以发生事故别忙乱，学了化学都好办！
【师问】今天我们首先从电离方程式对酸进行再认识！请同学们在学案上写出H2SO4、HNO3、HCl的电离方程式
【师问】这三种酸在组成上有什么共同特点？【生】都有H+
【师问】因此，具有酸的？通性？酸有哪些通性呢？
【生】与指示剂作用，与金属反应，与碱发生中和反应，与碱性氧化物反应，与盐反应
【师问】视频中消防队员是利用酸的哪点性质处理浓硫酸的？【生】与碱性氧化物反应【师讲】对！消防队员正是利用了酸与碱性氧化物反应，将危险的浓硫酸转变成盐，才化险为夷的!
【师讲】酸与金属反应产生H2体现H+的什么性质？【生】氧化性（【生】酸性【师问】从氧化还原反应角度？化合价从+1价降为0）
【师问】H+能氧化所有的金属吗？【生】不行，金属活泼顺序表中H之前的金属【师问】稀硫酸能氧化Cu吗？（不行）请同学们做实验进行探究：请同学们在点滴板右上角的Cu丝上滴入3D的稀硫酸，你们看到了什么？（无明显现象）是因为稀硫酸不与Cu反应，即使加热也不反应！【师分析】所以我们得出结论:酸中H+都具有氧化性，能将较活泼金属氧化。

那浓硫酸能否与Cu反应呢？
【师引入】这就是我们今天要一起要探究的内容：硫酸和硝酸的氧化性，请同学们看书P101实验4-9（手写板书硫酸和硝酸的氧化性）
【探究实验1】浓硫酸与Cu的反应:
试剂：浓硫酸、Cu丝、品红溶液、氢氧化钠溶液
仪器：酒精灯、铁架台、铁夹、试管、双孔塞、导管、小试管和烧杯、火柴、烧杯、棉花
【师讲】这是课前事先准备好的整套装置，试管中装的是浓硫酸，插入的是Cu丝，导管连通并且插入的是品红溶液，烧杯中装的是浸有Na2CO3的棉团。

【师】我们对试管进行预热，请大家注意观察变化，主要看装有Cu和浓硫酸的试管中的变化，品红溶液中的颜色变化。

【加热过程中】看品红溶液有什么变化？（有气泡冒出），反应开始了吗?(没有)还没反应，有气泡冒出。

说明什么？试管中浓硫酸已经加热到沸腾了。

【师问】大家观察溶液是什么颜色？【生】蓝色
【师问】说明有什么生成？【生】CuSO4
【师问】即0价Cu升高成+2价，Cu被怎样了？（被氧化）大家看品红有什么变化？【生】褪色
【师问】说明产生的气体是？【生】SO2
【师问】SO2哪来的？【生】浓H2SO4产生的
【师问】即H2SO4中+6价S降为+4价，生成SO2，体现浓H2SO4的什么性质？【生】氧化性（边讲解边板书）H2SO4（浓）+Cu CuSO4+SO2↑请同学们完成反应的化学方程式为
【生】写方程式
【师问】在这个反应中，还原剂是？（Cu）升2价，氧化剂是？（H2SO4）降2价，H2SO4系数为2。

H哪儿去了？（H2O）
【师问】稀硫酸中也有+6价S，为什么稀硫酸加热条件下不能将Cu氧化？而浓硫酸却能氧化Cu呢？我们首先从浓稀H2SO4溶液的主要组成微粒来进行分析。

请同学们完成学案上的第二个表格。

好，同学们，我们前后为一以小组，大家互相讨论一下，然后我请各小组派一位代表来说说你们的分析结果。

【生】自己讨论，完成学案内容
【师问】因为组成不一样所以性质不一样
【师总结】浓硫酸能氧化不活泼的金属Cu，说明H2SO4分子的氧化性强不强？（强）因此我们能得出结论：浓硫酸具有强氧化性！在受热的情况下，浓硫酸能氧化绝大多数活性在H之后的金属.（金属+ H2SO4(浓)
硫酸盐+ SO2↑+ H2O）我们今天讨论H2SO4的氧化性，即重点研究的是H2SO4分子的氧化性，体现氧化性的是H2SO4分子中+6价S元素，而非H+的氧化性。

因为它比H+具有更强的氧化性!
【师回应视屏问】那为什么视屏中还要用铁槽车装运浓H2SO4呢？
【师问】稀H2SO4与Fe反应吗？（反应）刚才我们证实了浓H2SO4的氧化性比稀H2SO4强，那浓H2SO4更容易与Fe反应呀！
【师问】什么原因？请同学们看书102页倒数第二自然段！【生】看书
【师问】什么原因？【生】它的表面被氧化为致密的氧化物薄膜，这层薄膜阻止酸与内层金属的进一步反应！【师讲】我们把这个过程叫做钝化！钝化是物理变化还是化学变化呢？【生】化学变化
【师讲】钝化是因为反应生成致密氧化膜，而阻止继续反应。

钝化是浓硫酸氧化性的特殊表现形式！
【过渡提问】同学们，初中我们学习过实验室制H2，往往用稀硫酸，为什么不用浓硫酸？（浓H2SO4中H2SO4分子氧化性强于H+所以得不到到H2）那为什么硝酸也不能用来制H2呢？是它不与金属反应吗？
【师问】我们首先进行组成分析，稀硝酸在溶液中存在？【生】H+和NO3-
【师讲】而浓HNO3的质量分数在65%~68%，有大量水存在，硝酸完全电离，所以溶液中主要存在的仍然是？【生】H+和NO3-【师】那浓硝酸、稀硝酸是否能与Cu发生反应呢？从组成来看，H+能氧化Cu吗？下面我们继续进行对比探究，这个实验同学们自己完成，请先听我说
【师】大家桌子上是准备好的器材，棕色瓶中装的是浓硝酸，其中一瓶无色试剂瓶中装的是稀硝酸，有一个塑料瓶盖是装的浸有Na2CO3的棉球。

做实验的时候大家分别向第一个凹槽中的Cu丝滴加1D浓硝酸，向第二个凹槽中Cu丝滴加3D稀硝酸，观察现象后考虑到环保请同学们立即盖上瓶盖！完成实验探究后，请同学们把你们观察到的现象记录在学案上，并思考做一定的解释。

好，分组实验开始！
【学生分组实验】（强调浓稀硝酸的量）
【探究实验2】浓硝酸、稀硝酸与Cu的反应
试剂：浓硝酸、稀硝酸、卷成螺旋状的Cu丝、碳酸钠溶液
仪器：碘滴板、饮料瓶盖、棉花
【师问】下面这边组请一位代表，描述你们小组观察到的Cu和稀硝酸实验现象？
【生】试管中Cu与稀硝酸缓慢反应，溶液变蓝（说明什么？），仔细观察Cu丝表面（有气泡放出）
【师问】是什么颜色？【生】无色
【师问】这种气体是氢气吗？【生思考】
【师问】针筒中是老师在相同反应条件下提前收集的该无色气体，现在我们拉一下针筒，送点空气进去，看有什么现象？【生】变为红棕色
【师问】红棕色气体是什么？（NO2）那该无色气体是什么呢？（NO）NO中N是几价？怎么变来的？
【师问】下面组请右边大组的一位代表，描述你们小组观察到的Cu和浓硝酸的现象？
【生】试管中Cu与浓硝酸剧烈反应，溶液变蓝（说明什么？）放出黄色气体（红棕色更准确）该气体是什么？（NO2）NO2中N是几价？怎么变来的？
【师】请大家根据现象写出反应方程式【生】黑板上写方程【师】下面我们再请一位同学总结一下通过这个实验你们的哪些结论？【生】
【师分析小结】浓硝酸、稀硝酸都与Cu发生了反应，说明硝酸的氧化性？（强）从组成分析，体现氧化性的是粒子？（NO3-），体现氧化性的元素是+5价N。

从反应剧烈程度来看，浓HNO3、稀
HNO3的氧化性性谁强？从还原产物来看，硝酸越稀还原产物的价态越低，浓HNO3一般
被还原为？（NO2），稀HNO3一般被还原为（NO）。

【师】大量实验证明：不论浓、稀HNO3都有很强的氧化性，几乎能与除Pt、Au外的所有金属反应。

体现氧化性的是NO3-中+5价N。

但常温下，Fe、Al遇到浓硝酸也和浓硫酸一样会发生钝化。

【师问】同学们现在知道实验室制备氢气为什么不用硝酸了吗？【生】体现氧化性的是NO3-中+5价N 【师讲】体现氧化性的是NO3-中+5价N，即使是活泼金属与硝酸反应也不会产生氢气
【师讲】同学们，HNO3能与Cu反应，那NO3-能与Cu反应吗？我们继续实验探究【生】
请大家在点滴板的右下角滴入3D的KNO3，在中间下面的凹槽中滴入3D稀H2SO4和3D KNO3。

Cu和KNO3有什么现象？Cu和稀H2SO4和KNO3呢？（有气泡产生，溶液缓慢变蓝）这现象和刚才我们观察到的Cu和哪个反应相似？【生】
下面我们一起来分析一下现象背后的原因：还是从微粒角度出发，Cu和稀H2SO4作用时，有哪些微粒？H+反应了吗？（没有）为什么？Cu和KNO3作用时，有哪些微粒？K+能氧化Cu吗？（不行）NO3-能氧化Cu吗？反应发生了吗？（）Cu和稀H2SO4和KNO3作用时，有哪些微粒？反应发生了吗？单独的H2SO4，KNO3都没有反应，为什么混合在一起就反应了呢？请同学们互相交流讨论，得出结果？哪位同学告诉我？K+、NO3-是不能氧化Cu的，但是刚才NO3-也不能将Cu氧化，说明有H+时NO3-才有氧化性，即溶液中酸性条件下的NO3-才有强氧化性！下面请同学们写出此反应的离子方程式！（请大家结合刚才看到的现象来写，和刚才观察到了Cu与稀HNO3反应具有相似的现象！）
【师总结过渡提问】同学们，今天我们通过实验探究、对比分析，你们有什么收获呢？
自己总结，结合大家的智慧，得出你们小组最后的结论
【老师、学生课堂总结】1、通过今天的学习我们知道酸能电离出H+都具有氧化性，能氧化较活泼金属
2、浓硫酸不仅能氧化较活泼金属，而且能氧化部分不活泼金属
3、酸性条件下的NO3-能氧化除Pt、Au外的几乎所有金属，一般情况下，浓硝酸
被还原NO2，稀硝酸被还原为NO。

【老师总结延伸】通过今天的探究我们知道了稀硫酸体现氧化性的是H+，浓硫酸、硝酸体现氧化性的是酸根离子中+6价的S元素和+5价的N元素。

浓硫酸和硝酸具有强氧化性，它们有别于H+的氧化性，比H+的氧化性强！这就是为什么我们不能用浓硫酸和硝酸来制H2的原因！这节课我们探究的是浓硫酸、浓硝酸和金属的反应，在下节课中我们会继续讨论这两种酸与非金属的作用。

通过今天的探究我们我们不仅能正确处理浓硫酸泄漏事故，还能处理生活中很多问题，比如市面上有很多假黄金，那我们如何鉴别真假黄金呢？（对，这些物理方法都是可行的）怎样用化学方法来鉴别呢？这个问题留给同学们课后去思考完成！【师结束】我们今天的课到此结束，下课！谢谢大家!
三、教学板书设计
硫酸和硝酸的氧化性
一、浓硫酸的氧化性
H2SO4（浓）+Cu CuSO4+SO2↑+H2O
二、硝酸的氧化性
4HNO4（浓）+Cu Cu (NO4)2+2NO2↑+2H2O
8HNO4（浓）+3Cu3Cu (NO4)2+2NO2↑+4H2O
Cu+ H++ SO42-
Cu+ K++ NO3-
Cu+ H++ SO42-+ K++ NO3-。