《改變世界的化學(xué)元素》（第6課時(shí)-硝酸）教案

《改變世界的化學(xué)元素》（第6課時(shí)-硝酸）教案核心素養(yǎng)教學(xué)目標(biāo)在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了已經(jīng)有了元素化合物知識(shí)學(xué)習(xí)的基本方法，預(yù)測(cè)物質(zhì)性質(zhì)、解決實(shí)際問(wèn)題和實(shí)驗(yàn)探究分析的基本能力；另一方面學(xué)生學(xué)習(xí)了氧化還原反應(yīng)、化學(xué)鍵等理論知識(shí)，并且基本形成了“價(jià)類二維觀”的學(xué)科思想；同時(shí)，可以延續(xù)整合硫及其化合物知識(shí)的學(xué)習(xí)方法和經(jīng)驗(yàn)，這些都為本節(jié)課學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。其次，以往由于元素和化合物知識(shí)多、細(xì)、雜的特點(diǎn)，有些同學(xué)只是機(jī)械的記憶，并沒(méi)有形成完整的知識(shí)體系和學(xué)習(xí)方法，并且硝酸氧化性的學(xué)習(xí)具有一定抽象性。所以本節(jié)課以實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，通過(guò)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，豐富學(xué)生元素化合物知識(shí)的學(xué)習(xí)方法和完善知識(shí)體系，使學(xué)生所學(xué)知識(shí)的概括性、融通性和整合性更強(qiáng)讓學(xué)生的能力得到發(fā)展，素養(yǎng)得到升華。（1）了解硝酸的物理性質(zhì)，通過(guò)硝酸的保存和實(shí)驗(yàn)探究知道硝酸的不穩(wěn)定性。（2）結(jié)合銅與濃硝酸、稀硝酸實(shí)驗(yàn)探究，了解硝酸的強(qiáng)氧化性。（3）樹立辯證唯物主義的世界觀，借助不同濃度的硝酸體現(xiàn)不同的性質(zhì)掌握量變、質(zhì)變?cè)?。?）了解硝酸在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用以及對(duì)環(huán)境造成的破壞，通過(guò)對(duì)硝酸“功”與“過(guò)”的探討，引導(dǎo)學(xué)生用辯證的觀點(diǎn)看待問(wèn)題教學(xué)過(guò)程環(huán)節(jié)一：錘煉語(yǔ)言，趣味導(dǎo)入【導(dǎo)入】有這樣一種物質(zhì),它畏光怕熱,深居簡(jiǎn)出；它性格剛烈,脾氣暴躁,好與人爭(zhēng)鋒；它身懷絕技,屢建奇功,是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的功臣,是國(guó)防工業(yè)的脊梁,在它的助推下,無(wú)數(shù)生靈慘遭涂炭；它是酸氏王國(guó)中的三大天王,與另一位天王關(guān)系密切,合體后功力大增,所向披靡,成為水中之王,整個(gè)金屬帝國(guó)無(wú)人能敵；它又俠骨柔情,曾因保護(hù)一枚獎(jiǎng)?wù)露蔀榛瘜W(xué)史上的一段佳話。就讓我們帶著這些疑問(wèn)一同走進(jìn)硝酸的神秘世界。環(huán)節(jié)二：探究硝酸的物理性質(zhì)及其不穩(wěn)定性【展示】教師展示一塊蓋有玻璃片的點(diǎn)滴板，每塊點(diǎn)滴板上滴加一滴濃硫酸和濃硝酸?！咎岢鋈蝿?wù)】同學(xué)們，老師手上的點(diǎn)滴板里分別滴了少量濃硫酸和濃硝酸，請(qǐng)大家打開玻璃，觀察一下兩滴液體，分辨一下哪個(gè)是濃硫酸，哪個(gè)是濃硝酸？【學(xué)生】打開后，冒白煙的是濃硝酸，無(wú)明顯變化的是濃硫酸。因?yàn)闈饬蛩岵灰讚]發(fā)?！窘處煛窟@位同學(xué)把濃硫酸不易揮發(fā)的特性記得很清楚。不揮發(fā)的是濃硫酸，濃硝酸易揮發(fā)，產(chǎn)生的是白霧。大家觀察玻璃片上濃硝酸，你還有什么發(fā)現(xiàn)嗎？【學(xué)生】硝酸無(wú)色……【學(xué)生】好像有刺激性氣味……【教師展示】這是我剛從實(shí)驗(yàn)室取過(guò)來(lái)裝濃硝酸的瓶子。看到這個(gè)瓶子，你獲得哪些信息?【學(xué)生】濃硝酸裝在棕色瓶中，說(shuō)明易見(jiàn)光分解?！疽龑?dǎo)】濃硝酸在光照或加熱的情況下確實(shí)會(huì)分解。我們來(lái)做個(gè)實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)大家觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象預(yù)測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物和化學(xué)方程式。【演示實(shí)驗(yàn)】如圖1，在燒瓶中加入玻璃棉，加熱后用試管滴入濃硝酸【小組1】根據(jù)產(chǎn)生大量紅棕色氣體，方程式：HNO3→NO2↑+H2O【教師】大量紅棕色的氣體是二氧化氮，那么，除了二氧化氮外，還有什么物質(zhì)生成呢？請(qǐng)大家運(yùn)用我們學(xué)過(guò)的哪些思維來(lái)推斷?！緦W(xué)生】這個(gè)反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，可以根據(jù)化合價(jià)升降來(lái)推斷產(chǎn)物。【總結(jié)】我們根據(jù)得失電子守恒和元素原子守恒可推知，硝酸光照或加熱可以生成二氧化氮、氧氣和水?！菊故尽?HNO3====4NO2↑+O2↑+2H2O【過(guò)渡】觀察這個(gè)方程式，借助前面的所學(xué)知識(shí)，二氧化氮、水和氧氣也能化合生成硝酸。那什么時(shí)候硝酸分解？什么時(shí)候化合呢？【師生合作】當(dāng)硝酸保持一定濃度（控制變量）溫度較高時(shí)，硝酸以分解為主，化合為次；溫度較低時(shí)，以化合為主，分解為次?！究偨Y(jié)】分析可知，生成硝酸和硝酸分解，溫度很重要。所以為了長(zhǎng)時(shí)間保存濃硝酸，應(yīng)選擇在棕色瓶中，并置于陰涼處。環(huán)節(jié)三：探究硝酸的強(qiáng)氧化性【教師】同學(xué)們還記得，濃硫酸具有哪些性質(zhì)嗎？【學(xué)生】吸水性、酸性、氧化性……【教師】硝酸也具有酸性，那么硝酸有沒(méi)有氧化性呢？我們這次仍然采用與銅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證硝酸是否具有氧化性?！狙菔緦?shí)驗(yàn)】濃硝酸與銅反應(yīng)：如圖，在橡膠塞側(cè)面挖一個(gè)凹槽，并嵌入下端卷成螺旋狀的銅絲，向試管中加入2ml濃硝酸，并用橡膠塞塞住試管口，使銅絲與硝酸接觸，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。向上拉銅絲，終止實(shí)驗(yàn)?！窘處煛空?qǐng)大家觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以小組為單位談?wù)擃A(yù)測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物，并推選小組代表發(fā)言?！拘〗M1】溶液變成藍(lán)色，說(shuō)明有銅離子產(chǎn)生【小組2】銅絲上出現(xiàn)小氣泡，試管中出現(xiàn)紅棕色氣體……生成了NO2！【教師】濃硝酸與銅反應(yīng)，生成了銅離子和二氧化氮，請(qǐng)大家嘗試寫出化學(xué)方程式【板書】：Cu+4HNO3（濃）==Cu(NO3)2↑+2NO2↑+2H2O【教師】那么銅能不能與稀硝酸發(fā)生反應(yīng)呢？我們就用身邊常見(jiàn)的材料做實(shí)驗(yàn)探究一下?！緦?shí)驗(yàn)材料】銅絲（纏在碳棒上）、奶茶袋（耐高溫耐腐蝕）、注射器，稀硝酸【演示實(shí)驗(yàn)2】在奶茶袋塞子上打兩個(gè)孔，將纏有碳棒的銅絲塞入奶茶袋中，另一端從奶茶袋袋子其中一個(gè)孔中穿出來(lái)。排凈奶茶袋里的空氣，擰緊奶茶袋塞子，用注射劑從另一個(gè)孔中注入稀硝酸到奶茶袋中，水浴加熱奶茶袋，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。將銅絲向外拉使稀硝酸不再與銅絲接觸，用注射器將一部分空氣注入奶茶袋中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。再用注射器將一部分水注入奶茶袋中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。試驗(yàn)結(jié)束后將NaOH注入奶茶袋中，處理尾氣?！拘〗M4】有氣泡生成，奶茶袋膨脹了，溶液變成了藍(lán)色。說(shuō)明有銅離子和無(wú)色氣體生成！【小組5】注入空氣，氣體變成了紅棕色，說(shuō)明產(chǎn)生了二氧化氮！所以之前的無(wú)色氣體是一氧化氮！【小組6】注入水紅棕色氣體消失，是因?yàn)槎趸苡谒?！【教師】大家發(fā)言非常積極，總結(jié)也很到位。從剛才實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象我們可以推斷出，稀硝酸和銅反應(yīng)，生成了一氧化氮和銅離子，請(qǐng)同學(xué)們嘗試寫出方程式?！景鍟?Cu+8HNO3（?。?=3Cu(NO3)2↑+2NO↑+4H2O【設(shè)疑】硝酸具有強(qiáng)氧化性，硝酸濃度不同，與金屬反應(yīng)的產(chǎn)物也不相同。既然硝酸與銅都可以發(fā)生反應(yīng)，為什么可以用鋁罐裝濃硝酸呢？【學(xué)生思考】濃硝酸的強(qiáng)氧化性可以將鋁表面氧化生成一層致密的氧化物薄膜？【教師】這位同學(xué)透過(guò)現(xiàn)象看到了本質(zhì)，即硝酸的強(qiáng)氧化性。有些金屬如鐵、鋁能與稀硝酸或稀硫酸反應(yīng)，但是在常溫下鐵、鋁表面被濃硝酸或濃硫酸氧化，生成了一層致密的氧化物薄膜，這層膜阻止了酸與內(nèi)層金屬的進(jìn)一步反應(yīng)，所以常溫下可以用鐵或鋁制容器來(lái)盛放濃硝酸或濃硫酸。當(dāng)加熱時(shí)，鐵、鋁會(huì)與濃硝酸或濃硫酸發(fā)生反應(yīng)。【教師】硝酸與硫酸相似，都具有強(qiáng)氧化性，那么濃硝酸能不能與碳反應(yīng)呢？【展示】C+4HNO3（濃）=加熱=CO2↑+2NO2↑+2H2O【教師】濃硝酸與濃鹽酸的混合物（體積比為1：3）叫做王水，能使一些不溶于硝酸的金屬如金、鉑等溶解。王水與諾貝爾金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)逻€有一段不得不說(shuō)的故事?！舅夭摹坎柷刹刂Z貝爾金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)碌墓适颅h(huán)節(jié)四：硝酸用途，結(jié)束課堂【素材】硝酸就在我們身邊，它與我們的生活密不可分。【教師】然而二氧化氮分散在大氣中，與二氧化硫一起形成酸雨，損害農(nóng)作物、使土壤、湖泊酸化，還會(huì)加速建筑物、橋梁、電纜的腐蝕，為國(guó)民發(fā)展造成了不可估量的損失。【素材】酸雨危害【升華】硝酸究竟是天使還是魔鬼？硝酸本無(wú)罪,人類欲加之,這是硝酸的困惑,更是人類的反思。學(xué)習(xí)化學(xué)的目的就是要掌握物質(zhì)的性質(zhì),摸清反應(yīng)的規(guī)律,進(jìn)而合理使用物質(zhì),趨利避害,為人類服務(wù),實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。教學(xué)反思導(dǎo)入語(yǔ)言采用擬人手法生動(dòng)活潑且提示了硝酸在社會(huì)生活中的重要作用，引起學(xué)生探究式的興趣，與結(jié)尾處對(duì)硝酸生產(chǎn)應(yīng)用相呼應(yīng)授課過(guò)程中滲透教學(xué)評(píng)價(jià)利用生活材料改良銅與稀硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。原實(shí)驗(yàn)不足之處：原實(shí)驗(yàn)先銅絲與濃硝酸反應(yīng)制備二氧化氮，再稀釋硝酸與銅反應(yīng)制備一氧化氮，一氧化氮為無(wú)色氣體，反應(yīng)現(xiàn)象不明顯，且以試管為反應(yīng)容器可能會(huì)含有氧氣，將一氧化氮氧化為二氧化氮。稀硝酸與銅反應(yīng)較慢，不易觀察現(xiàn)象。以生活中常用材料奶茶袋作為反應(yīng)容器，突出了綠色化學(xué)意識(shí)。奶茶袋可以排凈空氣，使一氧化氮制備不受氧氣干擾，且可以通過(guò)奶茶袋的膨脹證明有氣體產(chǎn)生。利用注射器注入