資源簡介

(共31張PPT)
第二節 氮及其化合物　
第3課時 硝酸
人教版必修第二冊
榆次一中 李金虎
學習目標
1．了解硝酸物理性質，利用實驗使學生掌握硝酸的化學性質。
2．了解工業硝酸的制備原理，認識硝酸在生產中的應用
學習目標
1．通過實驗探究硝酸的性質實驗，培養學生“科學探究與創新意識”的學科素養。
2．通過價類二維圖研究含氮元素物質轉化，培養學生“證據推理與模型認知”的學科素養。
3．通過學習酸雨的形成與防治，培養學生“科學精神與社會責任”的學科素養。
素養目標
情境引入
玻爾是丹麥著名的物理學家，曾獲得諾貝爾獎。第二次世界大戰中，玻爾被迫離開將要被德國占領的祖國。為了表示他一定要返回祖國的決心，他決定將諾貝爾金質獎章溶解在一種溶液里，裝于玻璃瓶中，然后將它放在柜面上。后來，納粹分子竄進玻爾的住宅，那瓶溶有獎章的溶液就在眼皮底下，他們卻一無所知。這是一個多么聰明的辦法啊！戰爭結束后，玻爾又從溶液中還原提取出金，并重新鑄成獎章。新鑄成的獎章顯得更加燦爛奪目，因為，它凝聚著玻爾對祖國無限的熱愛和無窮的智慧。
　　那么，玻爾是用什么溶液使金質獎章溶解呢？原來他用的溶液叫王水。王水是濃硝酸和濃鹽酸按1：3的體積比配制成的的混和溶液。
玻爾巧藏諾貝爾金質獎章
【科學史話】
教學過程
一、硝酸的物理性質
顏色 氣味 狀態 溶解性 揮發性
無色 刺激性 液體 與H2O以任意比互溶 易揮發，在空氣中形成白霧
教學過程
二、硝酸的化學性質
(1)不穩定性
保存在棕色帶有玻璃塞的細口試劑瓶中，置于冷暗處。
思考：
HNO3分解生成的NO2溶于硝酸中。
（1）市售濃硝酸為什么呈黃色？
（2）濃硝酸如何保存？
教學過程
(2)強氧化性
①與不活潑金屬反應（如銅）
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
稀硝酸與銅反應：
濃硝酸與銅反應：
實驗探究
硝酸與銅反應
教學過程
【思維建模】
（1）常溫下， Fe、Al與濃H2SO4或濃HNO3反應，生成了致密的氧化膜，阻止酸與內層金屬進一步反應，從而保護了金屬，這個過程叫做“鈍化”。加熱不鈍化。
（2）常溫下可用鐵制品或鋁制品盛放濃硝酸，但要注意密封，以防硝酸揮發變稀后與鐵、鋁反應。
【注意】
教學過程
濃硝酸和濃鹽酸的混合物（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。
資料卡片——王水
記憶方法 ：王水：“三言（鹽）一笑（硝）”
教學過程
②與非金屬反應（如碳）
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋、FeO等還原性物質，如
3SO2＋2NO3－＋2H2O = 3SO42－＋2NO↑＋4H＋、
3Fe2＋＋NO3－＋4H＋ = 3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
③與還原性化合物反應
(2)強氧化性
典例1．
硝酸被稱為“國防工業之母”，是因為它是制取炸藥的重要原料。下列實驗事實與硝酸的性質不相對應的是(　　)
A．濃硝酸使紫色石蕊溶液先變紅后褪色——酸性和強氧化性
B．不能用稀硝酸與鋅反應制氫氣——強氧化性
C．要用棕色瓶盛裝濃硝酸——不穩定性
D．能使滴有酚酞的氫氧化鈉溶液的紅色褪去——強氧化性　
【答案】D
【解析】向滴有酚酞的NaOH溶液中滴入硝酸，溶液紅色褪去，利用的是硝酸的酸性。
課堂練習
典例2．
下述實驗中均有紅棕色氣體產生，對比分析所得結論不正確的是(　　)
　
【答案】D
【解析】①中的碎玻璃不與濃硝酸反應，但仍有紅棕色氣體產生，說明濃硝酸受熱分解產生了二氧化氮和氧氣，A正確；②中紅熱的木炭可能與硝酸發生反應生成了二氧化氮，也可能硝酸受熱分解產生二氧化氮，B正確；③中紅熱木炭未與濃硝酸接觸，但產生了二氧化氮，說明濃硝酸具有揮發性，C正確；③的氣體產物中檢測出CO2，有可能是C與O2反應產生的，D錯誤。
課堂練習

① ② ③
A.由①中的紅棕色氣體，推斷產生的氣體一定是混合氣體
B.紅棕色氣體不能表明②中木炭與濃硝酸產生了反應
C.由③說明濃硝酸具有揮發性，生成的紅棕色氣體為還原產物
D.③的氣體產物中檢測出CO2，由此說明木炭一定與濃硝酸發生了反應
課堂練習
將32 g銅與140 mL一定濃度的硝酸反應，銅完全溶解，產生的NO和NO2混合氣體在標準狀況下的體積為11.2 L。請回答下列問題：
（1）NO的體積為_______ L，NO2的體積為_______ L。
（2）參加反應的HNO3的物質的量是___________。
（3）待產生的氣體全部釋放后，向溶液中加入V mL a mol·L-1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部轉化成沉淀，則原硝酸溶液的濃度為_________ mol·L－1。
典例3．
[答案]
（1）5.6 5.6 （2）1.5 （3）
教學過程
（1）n(Cu)＝0.5 mol，設混合氣體中NO的物質的量為x，NO2的物質的量為y。根據氣體在標準狀況下的總體積為11.2 L，有：x＋y＝0.5 mol。根據得失電子守恒，有：3x＋y＝(0.5×2) mol。解得x＝0.25 mol，y＝0.25mol。則V(NO)＝V(NO2)＝0.25mol×22.4 L·mol－1＝5.6 L。
（2）參加反應的HNO3分兩部分：一部分沒有被還原，顯酸性，生成Cu(NO3)2；另一部分被還原成NO2和NO，所以參加反應的HNO3的物質的量為0.5 mol×2＋0.5 mol＝1.5 mol。
（3）HNO3在反應中一部分變成氣體，一部分以NO3－的形式留在溶液中。變成氣體的HNO3的物質的量為0.5 mol。加入NaOH溶液至恰好使溶液中Cu2＋全部轉化為沉淀，則溶液中只有NaNO3，其物質的量為10－3aV mol，也就是以NO3－形式留在溶液中的HNO3的物質的量為10－3aV mol。所以
[解析]
教學過程
1. 有關計算的思維模型
金屬和硝酸反應
教學過程
2. 計算方法
原子守恒法 HNO3與金屬反應時，一部分HNO3起酸的作用，以硝酸鹽的NO形式存在于溶液中；一部分作為氧化劑，轉化為還原產物。這兩部分中氮原子的總物質的量等于反應消耗的HNO3中氮原子的物質的量
得失電子守恒法 HNO3與金屬的反應屬于氧化還原反應，HNO3中氮原子得電子的物質的量等于金屬失電子的物質的量
教學過程
電荷守恒法 HNO3過量時反應后溶液中(不考慮OH－)有：c(NO)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金屬離子)
離子方程式計算法 金屬與H2SO4、HNO3的混合酸反應時，由于硝酸鹽中NO在H2SO4提供H＋的條件下能繼續與金屬反應，因此此類題目應用離子方程式來計算，先作過量判斷，然后根據完全反應的金屬或H＋或NO進行相關計算，且溶液中要符合電荷守恒
教學過程
三、硝酸的用途
硝化纖維塑料
氮肥
硝酸甘油用于治療冠心病
化肥、農藥、炸藥、染料、醫藥、化學試劑等。
炸藥
染料
教學過程
為了吸收更充分，往往同時通入O2
四、硝酸工業制法
思考與討論：
硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、農藥、炸藥、染料等。工業上制硝酸的原理是將氨經過一系列反應得到硝酸，如下圖所示：
（1）寫出每一步反應的化學方程式。
（2）請分析上述反應中的物質類別和氮元素化合價的變化情況，以及每一步反應中含氮物質發生的是氧化反應還是還原反應。
教學過程
三、硝酸工業制法
典例4．
氮及其化合物的轉化關系如圖所示。
則下列說法不正確的是(　　)
A．路線①②③是工業生產硝酸的主要途徑
B．路線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷電固氮生成硝酸的主要途徑
C．上述所有標號的反應都是氧化還原反應
D．氮氣可在足量的氧氣中通過一步反應生成NO2
【答案】D
【解析】氮氣和氧氣在放電或高溫條件下反應生成NO，NO與O2反應生成NO2，氮氣與氧氣不能直接生成NO2。
課堂練習
典例5．
如圖是某元素M的價類二維圖，其中X是一種強堿，A為正鹽，通常條件下Z是無色液體，D的相對分子質量比E小16，圖中呈現了各物質的轉化關系。下列說法正確的是(　　)
A．A中只含有離子鍵
B．B物質可以和Y反應直接轉化為E
C．D、E均可以用向上排空氣法收集
D．通過氫氧化鈉溶液可以除去D中含有的少量E
課堂練習
教學過程
【答案】D
【解析】A為正鹽，X是一種強堿，二者反應生成氫化物B，則A為銨鹽，B為NH3；B連續與Y反應得到氧化物D與氧化物E，E的相對分子質量比D大16，則Y為O2、C為N2、D為NO、E為NO2，通常條件下Z是無色液體，E與Z反應得到含氧酸F，則Z為H2O、F為HNO3，F與X發生酸堿中和反應得到G為硝酸鹽。A為銨鹽，屬于離子化合物，含有離子鍵，銨根離子中還含有N—H共價鍵，故A錯誤；B為NH3，Y為O2，E為NO2，氨氣與氧氣反應生成NO，不會直接生成NO2，故B錯誤；D為NO，NO能夠與氧氣反應，不能用排空氣法收集，故C錯誤；一氧化氮不與NaOH溶液反應，二氧化氮與氫氧化鈉溶液反應，通過氫氧化鈉溶液可以除去NO中含有的少量NO2，故D正確。
教學過程
五、酸雨及防治
1．酸雨的成因、危害
2．酸雨的防治
(1)工業廢氣排放到大氣中之前，必須進行適當處理，防止有害物質污染大氣。
(2)減少化石燃料的直接燃燒，如脫硫處理。
練習1．
硝酸泄漏讓人惶恐，但硝酸是重要的工業試劑，也是化學實驗室中最常用的試劑之一，下列有關硝酸的說法不正確的是(　　)
A．HNO3和氯水用棕色試劑瓶保存，原理相同
B．將分別蘸有濃硝酸和濃氨水的玻璃棒相互靠近時，有白煙生成
C．常溫下鐵和鉑都不溶于濃硝酸，原理相同
D．常溫下，向濃HNO3中投入Fe片，不會產生大量的紅棕色氣體
課堂練習
【答案】C
【解析】A項，HNO3和氯水中的HClO見光都易分解，都應避光保存，正確；B項,濃HNO3和濃氨水都具有揮發性，HNO3與NH3化合生成白色固體小顆粒NH4NO，正確；C項,鐵在濃硝酸中鈍化，而Pt與濃硝酸不反應，原理不同，錯誤；D項，常溫下，向濃HNO3中投入Fe片，發生鈍化，不會產生大量的紅棕色氣體，正確。
練習2．
某實驗過程如圖所示，則圖③的試管中的現象是(　　)
A．無明顯現象，因稀H2SO4不與銅反應
B．銅片溶解，產生無色氣體，該氣體遇到空氣不變色
C．銅片溶解，放出紅棕色有刺激性氣味的氣體
D．銅片溶解，產生無色氣體，該氣體在試管口變為紅棕色
課堂練習
【答案】D
【解析】生成的Cu(NO3)2在H2SO4的酸性條件下相當于又有了HNO3，銅片會繼續溶解生成NO。
練習3．
依據下圖中氮元素及其化合物的轉化關系，判斷下列說法中不正確的是(　　)
A．X是N2O5
B．可用排空氣法收集NO氣體
C．工業上以NH3、空氣、水為原料生產硝酸
D．從原理上看，NH3可與NO2反應實現NH3→N2的轉化
課堂練習
【答案】B
【解析】NO遇空氣中的氧氣會被氧化為NO2，不可用排空氣法收集NO氣體，故B錯誤。。
教堂小結
含氮元素
物質間轉化圖
氮元素
價類二維圖
教堂小結
課后小任務
分小組：
（1）收集資料
以“酸雨”為關鍵詞進行搜索，了解酸雨的形成原因、基本類型、相關危害及預防和治理措施。
（2）測定雨水的pH
根據收集的資料，確定測定雨水pH的過程和方法并進行實踐，對結果進行分析和討論。(可用pH試紙和pH計）
感 謝 傾 聽　

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