硝酸教案2 公開(kāi)課教學(xué)設(shè)計(jì)

第三章第二節(jié)第三課時(shí)硝酸1．學(xué)習(xí)重點(diǎn)記住硝酸的物理性質(zhì)。掌握并能靈活運(yùn)用硝酸的化學(xué)性質(zhì)。掌握實(shí)驗(yàn)室制取硝酸的方法。掌握工業(yè)上氨催化氧化制硝酸的反應(yīng)原理，常識(shí)性了解其主要生成過(guò)程。了解NO和NO2對(duì)環(huán)境的污染及其防治方法。2．難點(diǎn)聚焦物理性質(zhì)純凈硝酸是無(wú)色、易揮發(fā)，有刺激性氣味的液體，密度比水大。因?yàn)樗木w為分子晶體，所以它的熔沸點(diǎn)較低。因?yàn)橄跛岱肿訛閺?qiáng)極性分子，所以它能以任意比溶于水。常用濃硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大約是69%。98%以上的濃硝酸叫“發(fā)煙硝酸”。濃硝酸為揮發(fā)性酸，打開(kāi)瓶蓋露置于空氣中，瓶口上方觀察到白霧?；瘜W(xué)性質(zhì)硝酸溶于水發(fā)生完全電離：HNO3=H++NO3-，常用濃硝酸中，硝酸也是以離子形成存在于水溶液中，因此硝酸具有酸的通性。硝酸是一種強(qiáng)酸，除具有酸的通性外還有它本身的特性。硝酸的不穩(wěn)定性4e4HNO3△2H2O+4NO2↑+O2↑或光照硝酸的濃度越大越易分解，溫度越高分解越快，光越強(qiáng)分解越快。為了防止硝酸的分解，必須把它盛在棕色瓶里密封貯放在黑暗而且溫度低的地方。常用濃硝酸略帶黃色，是因?yàn)樯俨糠窒跛岱纸舛a(chǎn)生的NO2氣體溶解在硝酸中的緣故。如果將濃硝酸加熱分解產(chǎn)生的氣體收集起來(lái)再溶于水時(shí)，該混合氣可被水完全吸收，無(wú)殘留氣體。這是因?yàn)槭占降臍怏w中=4:1溶于水時(shí)，發(fā)生反應(yīng)：4NO2+O2+2H2O=4HNO3，恰好均被完全吸收。硝酸的氧化性硝酸是一種很強(qiáng)的氧化劑，不論稀硝酸還是濃硝酸都有氧化性。硝酸越濃氧化性越強(qiáng)。同濃度的硝酸溫度越高氧化性越強(qiáng)。硝酸能氧化除Pt、Au之外的絕大多數(shù)金屬，還能氧化許多非金屬（如碳、硫、磷），及具有還原性的物質(zhì)（如H2S、Na2SO3、SO2、HBr、HI、Fe2+、Sn2+，松節(jié)油、鋸未等）。如：銅、汞、銀等不活潑金屬與濃硝酸劇烈反應(yīng)，一般認(rèn)為生成硝酸鹽和二氧化氮而與稀硝酸反應(yīng)通常需加熱，產(chǎn)生金屬硝酸鹽和一氧化氮，在反應(yīng)中硝酸均既表現(xiàn)氧化性又表現(xiàn)酸性。Cu+4HNO3（濃）=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O……①3Cu+8HNO3（?。?Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O…②上述兩反應(yīng)均可用離子方程式表示為：Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O3Cu+4H++2NO3-=2Cu3++2NO↑+4H2O值得注意的是切不可以還原產(chǎn)物的價(jià)態(tài)來(lái)判斷硝酸氧化性的強(qiáng)弱，必須肯定濃硝酸氧化性強(qiáng)于稀硝酸氧化性。同時(shí)必須切實(shí)知道反應(yīng)中作為氧化劑的硝酸的物質(zhì)的量等于產(chǎn)生氣體（氮的氧化物）的物質(zhì)的量，即使產(chǎn)生NO2和NO的混合氣體亦是如此。反應(yīng)①可用作實(shí)驗(yàn)室制取NO2氣體，用平底燒瓶分液漏斗、雙孔塞組合實(shí)驗(yàn)裝置，由于反應(yīng)劇烈，可控制滴加濃硝酸的速率控制產(chǎn)生NO2的速率，只能用向上排空氣法收集NO2氣體，多余的NO2氣體可用堿液吸收。該制取應(yīng)在通風(fēng)櫥中進(jìn)行。反應(yīng)②可作為實(shí)驗(yàn)室制取NO的反應(yīng)，裝置選擇固+液△氣的裝置，只能用排水法收集。鋁、鐵遇冷的濃硝酸產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，即濃硝酸將它們表面氧化成一層薄而致密的氧化物薄膜、阻止了進(jìn)一步反應(yīng)的緣故。鐵在過(guò)量的濃硝酸中加熱發(fā)生反應(yīng)為：Fe+6HNO3（濃）△Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O過(guò)量的鐵在稀硝酸中發(fā)生反應(yīng)為：3Fe+8HNO3（稀）△3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O活潑金屬跟稀硝酸反應(yīng)，由于金屬的強(qiáng)還原性，還原產(chǎn)物較為復(fù)雜。例如：4Mg+10HNO3（?。?4Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O。王水（濃硝酸和濃鹽酸體積比）能使Pt、Au溶解。碳、硫、磷等非金屬單質(zhì)在熱而濃的硝酸中劇烈反應(yīng)：C+4HNO3（濃）△CO2↑+4NO2↑+2H2OS+6HNO3（濃）△H2SO4+6NO2↑+4H2OP+5HNO3（濃）△H3PO4+5NO2↑+H2OP4+20HNO3（濃）△4H3PO4+20NO2↑+4H2O某些還原性的化合物能被硝酸氧化：3Na2SO3+2HNO3（稀）=3Na2SO4+2NO↑+H2O3H2S+2HNO3=3S+2NO+4H2O2NaBr+4HNO3（?。?NaNO3+2NO2↑+Br2↑+H2O6KI+8HNO3（稀）=6KNO3+I2+2NO↑+4H2O三、硝酸的工業(yè)制法（氨的催化氧化法）氨氧化生成一氧化氮兩個(gè)階段一氧化氮氧化生成二氧化氮，二氮化氮被水吸收而生成硝酸反應(yīng)方程式：4NH3（氣）+5O2（氣）催化劑4NO（氣）+6H2O（氣）+907KJ2NO（氣）+O2（氣）=2NO2（氣）+113kJ3NO2（氣）+H2O（液）=2HNO3（液）+NO（氣）+136KJ設(shè)備：氧化爐、吸收塔吸收劑：水或稀硝酸濃縮劑：硝酸鎂或濃硫酸尾氣吸收劑：氫氧化鈉溶液。（NO+NO2+NaOH=2NaNO2+H2O）注意點(diǎn)：在吸收反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中補(bǔ)充一些空氣，使吸收生成的NO再氧化為NO2，NO2溶于水又生成HNO3和NO，經(jīng)過(guò)多次的氧化和吸收，二氧化氮可以完全地被水吸收，能夠盡可能多地轉(zhuǎn)化為硝酸。因此起始物和反應(yīng)終產(chǎn)物物質(zhì)的量間關(guān)系為：1molNH3轉(zhuǎn)化1molHNO3。3．例題精講例1、片與定量的濃HNO3作用，當(dāng)收集到NO2和NO氣體共時(shí)（標(biāo)準(zhǔn)狀況），金屬銅恰好全部作用。則反應(yīng)中消耗HNO3_______mol被還原的HNO3________mol，轉(zhuǎn)移電子________mol。解析：ne=nCu×2=×2==×2+=答案：、、。例2、現(xiàn)有下列三個(gè)方案用于制取硝酸銅，要求：①不污染環(huán)境②原料利用率高。請(qǐng)對(duì)下列三個(gè)方案加以評(píng)價(jià)。方案一：用銅屑與濃硝酸作用。方案二：用銅屑與中等濃度的硝酸作用，生成的NO和NO2氣體用NaOH吸收。方案三：先將銅屑在空氣中灼熱，使其完全氧化，再用硝酸溶解上述產(chǎn)物。解析：方案一的制備反應(yīng)為：Cu+4HNO3（濃）△Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。制備1molCu(NO3)2需4molHNO3，反應(yīng)放出的NO2未處理，對(duì)環(huán)境有污染。方案二的制備除含方案一反應(yīng)外還有反應(yīng)：3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，制備1molCu(NO3)2需～4molHNO3。反應(yīng)放出的NO2和NO可基本被吸收，對(duì)環(huán)境污染較小。方案三的制備反應(yīng)也有兩個(gè)：2Cu+O2△2CuO,CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O，制備1molCu(NO3)2需2molHNO3，對(duì)環(huán)境的污染也較小。答案：由上綜合分析可知，方案三最合理。例3、在鋅跟稀硝酸反應(yīng)時(shí)，若參加反應(yīng)的鋅與消耗的硝酸的物質(zhì)的量之比為1:時(shí)，則被還原的HNO3和未被還原的HNO3的物質(zhì)的量之比為A、2:5B、1:4C、1:5D、解析：Zn與HNO3的物質(zhì)的量比為1:即4:10。則：4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+N2O↑+5H2O……①4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+NH4NO3↑+3H2O……②按反應(yīng)①=1:4，按反應(yīng)②=1:9答案：BD。例4、工業(yè)上由氮?dú)庵频冒睔?，氨再?jīng)催化氧化最終制得硝酸，如用去標(biāo)準(zhǔn)狀況下560m3空氣中的氮?dú)猓ò碞2占空氣體積的4/5計(jì)算），則理論上可制得12mol/L的硝酸多少立方米（設(shè)反應(yīng)過(guò)程中氮損失16%）？解析：生成硝酸的體積為VN22NH32HNO312V×103L·m-3×12mol/LV=2.8m答：理論上可制得L的硝酸。例5.同溫同壓下，兩個(gè)等體積的干燥圓底燒瓶中分別充滿(mǎn)：①NH3，②NO2，進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)。經(jīng)充分反應(yīng)后，瓶?jī)?nèi)溶液的物質(zhì)的量濃度為（）A.①＞②B.①＜②C.①=②D.不能確定解析:可先設(shè)燒瓶容積為1L,則NH3瓶中水充滿(mǎn)整個(gè)燒瓶,NO2瓶中水充滿(mǎn)燒瓶的2/3,如在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定,則氨水的物質(zhì)的量濃度為c=,HNO3溶液物質(zhì)的量濃度為c=。參考答案：C例6.從某些性質(zhì)看，NH3與H2O相當(dāng)，NH4+與H3O+，NH2—與O2—都有相當(dāng)關(guān)系，下列有關(guān)方程式不正確的是（）NH4Cl+KNH2