资源简介

教学设计
课程基本信息
学科 化学 年级 高一 学期 春季
课题 硝酸
教科书 书 名：普通高中教科书化学必修第二册教材 出版社：人民教育出版社
教学目标
通过实物展示及实验现象，了解硝酸的物理性质，体会硝酸的不稳定性。 从类别和价态角度，分析硝酸具有的化学性质，通过实验探究、证据推理加深对硝酸强氧化性的理解。 通过创新实验设计，诊断并发展“科学探究与创新意识”的学科核心素养以及绿色化学的环保意识，落实“科学态度与社会责任”。 通过对硝酸的学习，形成研究非金属元素化合物的一般思维模型。 通过对冶炼奥运奖牌的情境线索分析，解决不活泼金属与酸反应的问题，了解硝酸在生活生产中的应用，感知化学与生活的关系、对生产的作用、对社会的影响，体会学科价值。
教学重难点
教学重点： 1.硝酸的强氧化性，掌握浓、稀硝酸参与反应的基本规律，书写相应方程式。 2.不活泼金属与酸反应的方法突破
教学难点： 1.通过对硝酸的学习，形成研究非金属元素化合物的一般思维模型。
教学过程
【引入】变废为宝！废弃电子产品竟能提炼出奥运奖牌？ 大家知道2021年东京奥运会奖牌是如何提炼出来的吗？它竟然来自废旧电子产品。科研人员通过数万吨废旧手机和小型家电，将其中的金、银、铜单质提炼出来，用来铸造奥运奖牌，充分体现了绿色环保和可持续发展的理念。整个过程中用到了硝酸、盐酸、锌等试剂，盐酸和硝酸都属于酸，能电离出氢离子。我们知道盐酸氧化性较弱,不能与金银铜这些不活泼金属反应，那硝酸呢？这是一种什么样的物质，让我们跟着科学家的脚步，走近我们今天的主角——硝酸。 设计意图：摒弃了传统硝酸泄露、环境污染等情境主线，从积极的方面认识硝酸的价值，用硝酸提炼奥运奖牌作为主线贯穿始终，贴近学生生活的同时又激发学生的兴趣，诊断并发展了学生科学态度与正确情感态度价值观。 【环节一】先探氧化性 了解酸溶过程 任务1：根据现象，说一说硝酸的物理性质 通过任务链的形式引导学生积极主动地进行物质性质探究，体现学生在课堂中的主体性地位，同时帮助学生建立清晰的认知思路，由此设置以下3个学生任务：（1）（观察）通过展示浓硝酸实物以及打开瓶塞观察到白雾等现象，总结硝酸的物理性质（2）（预测）通过展示久置的浓硝酸会变黄的图片，预测可能产生的物质，并从得失电子守恒的角度完善化学方程式。（3）（应用）硝酸保存的考量 任务2：从物质类别的角度推测硝酸的化学性质 电子元件加入硝酸后部分物质会发生溶解，请大家从物质类别的角度推测硝酸具有的化学性质。硝酸是一种酸，作为酸的通性，它可以使指示剂变色、能与某些金属氧化物反应、能与某些盐反应、 与碱反应、还能与金属反应，电子元件中的铜单质就被硝酸溶解了，既然氢离子无法跟铜反应、单独硝酸根也无法氧化铜，那硝酸是是如何做到的呢？让我们通过两组创新实验模拟一下铜与浓、稀硝酸的反应。 任务3：从价态变化的角度推测硝酸的化学性质 我们发现，浓、稀硝酸都能与不活泼的铜反应，这是因为在酸性溶液中，NO3-遇到H+ 具有了强氧化性，所以可以通过①增强酸的氧化性实现不活泼金属的溶解。硝酸的氧化性强弱与什么有关？没错，浓度。让我们根据价态变化和现象推测并总结实验。（观察）铜与稀硝酸反应缓慢,有少量气泡产生，溶液变蓝，证明有铜离子生成，无色气体遇氧气变成红棕色，证明铜与稀硝酸常温下缓慢反应生成NO气体。铜与浓硝酸反应剧烈,有大量气泡产生，溶液变绿，液面上产生红棕色气体，证明铜与浓硝酸常温下剧烈反应生成NO2气体。根据得失电子守恒，可以配平化学方程式。能否根据还原产物的价态判断硝酸的氧化性强弱？硝酸与金属反应过程中体现了什么性质？浓硝酸反应后溶液的颜色为何呈绿色呢？通过问题链层层递进，认识氧化性强弱的决定因素是反应的难易程度，与金属反应过程中既有体现酸性，也体现硝酸的氧化性，最后通过猜想-实验-验证得出溶液变绿的原因。总结出硝酸的两条主要性质：1. 与金属反应，稀硝酸的还原产物是NO，浓硝酸的还原产物是NO2；2. Fe、Al在冷的浓HNO3中发生钝化，但能和稀硝酸反应。 设计意图：观察是化学实验中最基础的一个环节，通过观察，使学生能够更为直观认识硝酸的物理性质，基于现象变黄可以很快地联系二氧化氮的红棕色，用已有的经验配平方程式，将性质运用到实际保存，学以致用。学生通过分类方法认识硝酸是一种酸，总结具有酸的通性。在考虑与金属反应时，从课堂开始的氢离子无法与金属反应推测硝酸根的存在使其具有强氧化性。由实验出发建立金属与硝酸反应的完整体系，通过创新性实验的设计，既保证一氧化氮转化成二氧化氮的颜色变化能清晰辨认，也能充分做好密闭、尾气和废液的吸收，体现了绿色化学的理念。 【环节二】 再议还原性 认识溶金原理 活动性排在银之后的铂、金无法被浓硝酸氧化，那如何提取电子元件中的金单质呢？科学家加了另一种试剂——浓盐酸。浓盐酸与浓硝酸按照体积比3:1的方式加入可以将金溶解，我们将这种混合体系叫做王水。王水如何与金反应的呢？ 根据资料卡片显示。反应过程中，HCl电离出氯离子，Au3+与氯离子形成了难电离物质，使金离子从Au表面脱离更容易，因此金单质更容易被硝酸氧化了。所以我们也可以通过②增强金属还原性的方法，实现不活泼金属被氧化。既然浓硝酸具有强氧化性，它除了跟具有还原性的金属能够反应，也能跟还原性稍弱的非金属发生反应。在加热条件下非金属单质转化为最高价氧化物或其含氧酸，硝酸转化为NO2。除了单质，像SO2、Fe2+、S2-、I-、SO32-等这些还原性物质也能和浓、稀硝酸发生反应。得到的含金溶液可以通过加入还原剂比如锌等还原得到单质，类似的，铜离子银离子也能通过置换的方法还原出来。 任务4：从性质的角度推测硝酸的用途 性质决定用途，硝酸作为酸可以反应成盐，用来制作氮肥、制药、合成染料等、还可以用来制备烈性炸药、以及我们今天介绍过的与金属反应来冶炼金属。 设计意图：完成冶炼奖牌的整个过程，从本质的角度能认识王水的特殊性，由一般到特殊，全面总结硝酸的性质。由性质联系用途，认识到硝酸在生产生活中的重要作用，真正感受体会到氮元素作为一种重要的非金属元素。 【环节三】 拓展提升 成果汇总 任务5：从工业生产角度探究金属冶炼过程 利用硝酸冶炼金属的过程中要考虑哪些问题呢？基于绿色化学理念，实际工业生产如何处理污染气体？硝酸的浓度、应从化学反应速率、化学试剂成本、绿色化学等如何考虑这些问题？请大家课后查阅资料，完成硝酸冶炼金属分析项目化学习。 设计意图：以项目化学习的方式课后完成《硝酸冶炼金属分析及展望》的学习报告。以项目任务驱动学生整合、优化学科知识。以真实情境为背景，以学生兴趣为导向，以具有实际应用价值的项目为主题，将所学知识、原理进行融合、应用，通过判断预测类问题、设计验证类问题、分析评价类问题，任务驱动学生进行探究学习充分践行核心素养导向下的学习实践，打破了知识之间的壁垒，实现了知识的结构化。 【环节四】 总结提炼 模型建构 本节课我们从类别、价态的角度介绍了硝酸的化学性质，也从通性到特殊性认识了硝酸的不稳定性，性质决定用途，了解了硝酸在生活生产中的重要作用。大家在今后学习非金属元素对应化合物时也可以采用以上的认识思路。 设计意图：从类别、价态角度认识硝酸的性质，由性质到用途了解了硝酸在生活生产中的重要作用，建构出非金属元素化合物的一般认识思路，为以后其他非金属元素及其化合物的学习做好铺垫。

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