资源简介

(共31张PPT)
第二节 氮及其化合物　
第3课时 硝酸
人教版必修第二册
榆次一中 李金虎
学习目标
1．了解硝酸物理性质，利用实验使学生掌握硝酸的化学性质。
2．了解工业硝酸的制备原理，认识硝酸在生产中的应用
学习目标
1．通过实验探究硝酸的性质实验，培养学生“科学探究与创新意识”的学科素养。
2．通过价类二维图研究含氮元素物质转化，培养学生“证据推理与模型认知”的学科素养。
3．通过学习酸雨的形成与防治，培养学生“科学精神与社会责任”的学科素养。
素养目标
情境引入
玻尔是丹麦著名的物理学家，曾获得诺贝尔奖。第二次世界大战中，玻尔被迫离开将要被德国占领的祖国。为了表示他一定要返回祖国的决心，他决定将诺贝尔金质奖章溶解在一种溶液里，装于玻璃瓶中，然后将它放在柜面上。后来，纳粹分子窜进玻尔的住宅，那瓶溶有奖章的溶液就在眼皮底下，他们却一无所知。这是一个多么聪明的办法啊！战争结束后，玻尔又从溶液中还原提取出金，并重新铸成奖章。新铸成的奖章显得更加灿烂夺目，因为，它凝聚着玻尔对祖国无限的热爱和无穷的智慧。
　　那么，玻尔是用什么溶液使金质奖章溶解呢？原来他用的溶液叫王水。王水是浓硝酸和浓盐酸按1：3的体积比配制成的的混和溶液。
玻尔巧藏诺贝尔金质奖章
【科学史话】
教学过程
一、硝酸的物理性质
颜色 气味 状态 溶解性 挥发性
无色 刺激性 液体 与H2O以任意比互溶 易挥发，在空气中形成白雾
教学过程
二、硝酸的化学性质
(1)不稳定性
保存在棕色带有玻璃塞的细口试剂瓶中，置于冷暗处。
思考：
HNO3分解生成的NO2溶于硝酸中。
（1）市售浓硝酸为什么呈黄色？
（2）浓硝酸如何保存？
教学过程
(2)强氧化性
①与不活泼金属反应（如铜）
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
稀硝酸与铜反应：
浓硝酸与铜反应：
实验探究
硝酸与铜反应
教学过程
【思维建模】
（1）常温下， Fe、Al与浓H2SO4或浓HNO3反应，生成了致密的氧化膜，阻止酸与内层金属进一步反应，从而保护了金属，这个过程叫做“钝化”。加热不钝化。
（2）常温下可用铁制品或铝制品盛放浓硝酸，但要注意密封，以防硝酸挥发变稀后与铁、铝反应。
【注意】
教学过程
浓硝酸和浓盐酸的混合物（体积比为1:3）叫做王水，能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。
资料卡片——王水
记忆方法 ：王水：“三言（盐）一笑（硝）”
教学过程
②与非金属反应（如碳）
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋、FeO等还原性物质，如
3SO2＋2NO3－＋2H2O = 3SO42－＋2NO↑＋4H＋、
3Fe2＋＋NO3－＋4H＋ = 3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
③与还原性化合物反应
(2)强氧化性
典例1．
硝酸被称为“国防工业之母”，是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸的性质不相对应的是(　　)
A．浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——酸性和强氧化性
B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性
C．要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性
D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液的红色褪去——强氧化性　
【答案】D
【解析】向滴有酚酞的NaOH溶液中滴入硝酸，溶液红色褪去，利用的是硝酸的酸性。
课堂练习
典例2．
下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是(　　)
　
【答案】D
【解析】①中的碎玻璃不与浓硝酸反应，但仍有红棕色气体产生，说明浓硝酸受热分解产生了二氧化氮和氧气，A正确；②中红热的木炭可能与硝酸发生反应生成了二氧化氮，也可能硝酸受热分解产生二氧化氮，B正确；③中红热木炭未与浓硝酸接触，但产生了二氧化氮，说明浓硝酸具有挥发性，C正确；③的气体产物中检测出CO2，有可能是C与O2反应产生的，D错误。
课堂练习

① ② ③
A.由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体
B.红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸产生了反应
C.由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物
D.③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
课堂练习
将32 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。请回答下列问题：
（1）NO的体积为_______ L，NO2的体积为_______ L。
（2）参加反应的HNO3的物质的量是___________。
（3）待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a mol·L-1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为_________ mol·L－1。
典例3．
[答案]
（1）5.6 5.6 （2）1.5 （3）
教学过程
（1）n(Cu)＝0.5 mol，设混合气体中NO的物质的量为x，NO2的物质的量为y。根据气体在标准状况下的总体积为11.2 L，有：x＋y＝0.5 mol。根据得失电子守恒，有：3x＋y＝(0.5×2) mol。解得x＝0.25 mol，y＝0.25mol。则V(NO)＝V(NO2)＝0.25mol×22.4 L·mol－1＝5.6 L。
（2）参加反应的HNO3分两部分：一部分没有被还原，显酸性，生成Cu(NO3)2；另一部分被还原成NO2和NO，所以参加反应的HNO3的物质的量为0.5 mol×2＋0.5 mol＝1.5 mol。
（3）HNO3在反应中一部分变成气体，一部分以NO3－的形式留在溶液中。变成气体的HNO3的物质的量为0.5 mol。加入NaOH溶液至恰好使溶液中Cu2＋全部转化为沉淀，则溶液中只有NaNO3，其物质的量为10－3aV mol，也就是以NO3－形式留在溶液中的HNO3的物质的量为10－3aV mol。所以
[解析]
教学过程
1. 有关计算的思维模型
金属和硝酸反应
教学过程
2. 计算方法
原子守恒法 HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以硝酸盐的NO形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂，转化为还原产物。这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量
得失电子守恒法 HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量
教学过程
电荷守恒法 HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH－)有：c(NO)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)
离子方程式计算法 金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO在H2SO4提供H＋的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NO进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒
教学过程
三、硝酸的用途
硝化纤维塑料
氮肥
硝酸甘油用于治疗冠心病
化肥、农药、炸药、染料、医药、化学试剂等。
炸药
染料
教学过程
为了吸收更充分，往往同时通入O2
四、硝酸工业制法
思考与讨论：
硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、农药、炸药、染料等。工业上制硝酸的原理是将氨经过一系列反应得到硝酸，如下图所示：
（1）写出每一步反应的化学方程式。
（2）请分析上述反应中的物质类别和氮元素化合价的变化情况，以及每一步反应中含氮物质发生的是氧化反应还是还原反应。
教学过程
三、硝酸工业制法
典例4．
氮及其化合物的转化关系如图所示。
则下列说法不正确的是(　　)
A．路线①②③是工业生产硝酸的主要途径
B．路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径
C．上述所有标号的反应都是氧化还原反应
D．氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2
【答案】D
【解析】氮气和氧气在放电或高温条件下反应生成NO，NO与O2反应生成NO2，氮气与氧气不能直接生成NO2。
课堂练习
典例5．
如图是某元素M的价类二维图，其中X是一种强碱，A为正盐，通常条件下Z是无色液体，D的相对分子质量比E小16，图中呈现了各物质的转化关系。下列说法正确的是(　　)
A．A中只含有离子键
B．B物质可以和Y反应直接转化为E
C．D、E均可以用向上排空气法收集
D．通过氢氧化钠溶液可以除去D中含有的少量E
课堂练习
教学过程
【答案】D
【解析】A为正盐，X是一种强碱，二者反应生成氢化物B，则A为铵盐，B为NH3；B连续与Y反应得到氧化物D与氧化物E，E的相对分子质量比D大16，则Y为O2、C为N2、D为NO、E为NO2，通常条件下Z是无色液体，E与Z反应得到含氧酸F，则Z为H2O、F为HNO3，F与X发生酸碱中和反应得到G为硝酸盐。A为铵盐，属于离子化合物，含有离子键，铵根离子中还含有N—H共价键，故A错误；B为NH3，Y为O2，E为NO2，氨气与氧气反应生成NO，不会直接生成NO2，故B错误；D为NO，NO能够与氧气反应，不能用排空气法收集，故C错误；一氧化氮不与NaOH溶液反应，二氧化氮与氢氧化钠溶液反应，通过氢氧化钠溶液可以除去NO中含有的少量NO2，故D正确。
教学过程
五、酸雨及防治
1．酸雨的成因、危害
2．酸雨的防治
(1)工业废气排放到大气中之前，必须进行适当处理，防止有害物质污染大气。
(2)减少化石燃料的直接燃烧，如脱硫处理。
练习1．
硝酸泄漏让人惶恐，但硝酸是重要的工业试剂，也是化学实验室中最常用的试剂之一，下列有关硝酸的说法不正确的是(　　)
A．HNO3和氯水用棕色试剂瓶保存，原理相同
B．将分别蘸有浓硝酸和浓氨水的玻璃棒相互靠近时，有白烟生成
C．常温下铁和铂都不溶于浓硝酸，原理相同
D．常温下，向浓HNO3中投入Fe片，不会产生大量的红棕色气体
课堂练习
【答案】C
【解析】A项，HNO3和氯水中的HClO见光都易分解，都应避光保存，正确；B项,浓HNO3和浓氨水都具有挥发性，HNO3与NH3化合生成白色固体小颗粒NH4NO，正确；C项,铁在浓硝酸中钝化，而Pt与浓硝酸不反应，原理不同，错误；D项，常温下，向浓HNO3中投入Fe片，发生钝化，不会产生大量的红棕色气体，正确。
练习2．
某实验过程如图所示，则图③的试管中的现象是(　　)
A．无明显现象，因稀H2SO4不与铜反应
B．铜片溶解，产生无色气体，该气体遇到空气不变色
C．铜片溶解，放出红棕色有刺激性气味的气体
D．铜片溶解，产生无色气体，该气体在试管口变为红棕色
课堂练习
【答案】D
【解析】生成的Cu(NO3)2在H2SO4的酸性条件下相当于又有了HNO3，铜片会继续溶解生成NO。
练习3．
依据下图中氮元素及其化合物的转化关系，判断下列说法中不正确的是(　　)
A．X是N2O5
B．可用排空气法收集NO气体
C．工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸
D．从原理上看，NH3可与NO2反应实现NH3→N2的转化
课堂练习
【答案】B
【解析】NO遇空气中的氧气会被氧化为NO2，不可用排空气法收集NO气体，故B错误。。
教堂小结
含氮元素
物质间转化图
氮元素
价类二维图
教堂小结
课后小任务
分小组：
（1）收集资料
以“酸雨”为关键词进行搜索，了解酸雨的形成原因、基本类型、相关危害及预防和治理措施。
（2）测定雨水的pH
根据收集的资料，确定测定雨水pH的过程和方法并进行实践，对结果进行分析和讨论。(可用pH试纸和pH计）
感 谢 倾 听　

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