学年高一化学必修一教学案32份 苏教版30Word格式.docx
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纯硝酸是一种无色、易溶于水、具有刺激性气味的液体,工业硝酸的质量分数约为69%,常因溶有少量NO2而略显黄色。
探究2 硝酸的化学性质和用途
(1)具有强酸的通性:
电离方程式为:
HNO3===H++NO。
(2)不稳定性:
见光或受热易分解,化学方程式为:
4HNO32H2O+4NO2↑+O2↑。
(3)强氧化性:
①常温下浓硝酸能使Fe、Al等金属钝化。
②与大多数金属(Pt、Au除外)反应。
③浓、稀硝酸与铜反应的实验探究。
操作
现象
结论(用化学方程式表示)
溶液中有气泡产生,具支试管中充满红棕色气体,小试管中为无色气体
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O;
溶液中有气泡产生,具支试管、小试管中气体均为无色
3Cu+8HNO3(稀)===
3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
④与非金属(C、S、P等)反应:
浓HNO3与木炭加热时反应的化学方程式为:
C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O。
⑤能与许多还原性化合物反应:
如SO2、Na2SO3、KI、FeCl2等。
(4)硝酸的用途:
重要的化工原料,常用来制造氮肥、染料、塑料、炸药、硝酸盐等。
[必记结论]
(1)浓、稀HNO3的氧化性表现在NO中,+5价氮原子在反应中得到电子,被还原,其还原产物为氮的低价化合物,如NO2、NO、NH等。
(2)与浓H2SO4不同,即使是浓硝酸也完全电离,HNO3===H++NO,溶液中存在两种氧化性离子:
NO、H+,在此条件下氧化性:
NO>
H+,即只要存在NO,H+不能被还原,不论浓、稀HNO3,不论在金属活动性顺序中H前面的,还是H后面的金属反应,均不能产生H2。
(3)溶液中若存在NO、H+,即相当于稀HNO3,具有稀HNO3的性质。
[成功体验]
1.关于硝酸的说法正确的是( )
A.Cu可以溶解在稀硝酸中并生成H2
B.浓HNO3不能与非金属单质反应
C.硝酸与金属反应时,主要是+5价的氮元素得电子
D.常温下,向浓HNO3中投入Fe片,会产生大量的红棕色气体
解析:
选C Cu与稀HNO3反应生成NO不产生H2,A项错误,浓HNO3可以与非金属单质反应,B项错误,常温下,Fe遇浓HNO3钝化,不会产生大量NO2,D项错误。
2.(好题共享·
选自鲁科版教材P83·
T1)在实验室里,储存在棕色瓶中的试剂是( )
A.浓硝酸 B.浓盐酸
C.浓硫酸D.氯化钠
选A 浓硝酸见光或受热易分解,故应避光保存。
探究 工业制备硝酸的生产阶段和尾气处理
(1)硝酸工业制法的生产阶段
①氨氧化生成一氧化氮:
将氨和净化后的空气按一定比例混合,通入转化器。
在转化器中氨和氧气在催化剂的条件下发生反应生成一氧化氮,化学方程式为:
4NH3+5O24NO+6H2O,此反应为放热反应。
②硝酸的生成:
一氧化氮氧化生成二氧化氮,二氧化氮在吸收塔中被水吸收生成硝酸,化学方程式为:
2NO+O2===2NO2,3NO2+H2O===2HNO3+NO。
由反应可看出NO2只有转化为硝酸,为了充分利用原料,节约成本,常在吸收过程中补充一些空气,使生成的NO再次氧化为NO2,NO2再溶于水生成硝酸和一氧化氮,经过多次循环吸收可以较完全地将NO2转化为硝酸。
(2)硝酸工业尾气处理
从吸收塔出来的气体中尚有少量NO和NO2,不能直接排放到空气中,以免造成污染。
常用碱液吸收,变废为宝,如:
NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O;
2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O。
3.工业制硝酸和工业制硫酸的设备中,相同的设备是( )
A.接触室 B.沸腾炉 C.吸收塔 D.转化器
选C 工业制硫酸的三个设备是接触室、沸腾炉和吸收塔,而工业制硝酸的三个设备是转化器、热交换器和吸收塔,所以二者相同的设备是吸收塔。
4.(好题共享·
选自鲁科版教材P84·
T2)工业上硝酸的制备和自然界中硝酸的生成既有相同的地方,又有区别。
路线①②③是工业生产硝酸的主要途径,路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电高能固氮过程中硝酸的生成途径。
(1)写出各变化的化学方程式;
如果属于氧化还原反应,指出其中的氧化剂和还原剂。
(2)硝酸生产过程中排放出来的一氧化氮是大气污染物之一。
目前有一种治理方法,是在400℃左右且有催化剂存在的情况下,用氨把一氧化氮还原成无色无毒气体________(填名称)直接排入空气中,有关反应的化学方程式为_______________________________。
答案:
(1)
化学方程式
氧化剂
还原剂
N2+3H22NH3
N2
H2
续表
O2
NH3
NO
NO2
(2)氮气 4NH3+6NO5N2+6H2O
教材版本
苏教版教材实验设计
人教版教材实验设计
实验原理
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
设计该实验时,需要注意以下几个方面:
1.进行对照实验,对比Cu与浓、稀硝酸反应的现象。
2.控制反应的快慢,即控制有毒气体的产量。
3.防止污染空气,注意实验安全。
实验装置
实验药品
铜片、浓硝酸、蒸馏水
实验步骤
①将铜片置于具支试管的底部;
②通过分液漏斗加入2mL浓硝酸;
③将产生的气体通入倒置于水槽里充满水的集气瓶中;
④从分液漏斗向试管中加入5mL水,稀释硝酸,继续收集产生的气体。
现象或结论
铜与浓硝酸剧烈反应生成红棕色NO2和Cu(NO3)2;
铜与稀硝酸缓慢反应生成无色NO和Cu(NO3)2
创新发掘
1.分液漏斗的作用是什么?
2.实验中产生的气体能否对环境造成污染?
3.怎样验证集气瓶中气体的成分?
个性评点
元素化合物的性质实验要注意:
①实验装置要简单、易操作;
②要注意防污染;
③要注意节省药品,如苏教版用水吸释浓硝酸;
④对照实验要同时进行,现象才更明显。
1.
(1)向试管加入试剂;
(2)控制反应物加入的量,控制反应的进行。
2.气体全部收集,不会对环境造成污染。
3.用导管接入盛放O2的集气瓶,无色气体变红棕色。
5.[双选](广东高考)下列实验现象预测正确的是( )
A.实验Ⅰ:
振荡后静置,上层溶液颜色保持不变
B.实验Ⅱ:
酸性KMnO4溶液中出现气泡,且颜色逐渐褪去
C.实验Ⅲ:
微热稀HNO3片刻,溶液中有气泡产生,广口瓶内始终保持无色
D.实验Ⅳ:
继续煮沸溶液至红褐色,停止加热,当光束通过体系时可产生丁达尔效应
选B、D 实验Ⅰ:
Br2能与NaOH溶液反应,上层溶液颜色变浅,A项错误;
实验Ⅱ:
浓硫酸使蔗糖脱水炭化,生成的SO2气体能使酸性KMnO4溶液紫色褪去、CO2从溶液中逸出,B项正确;
实验Ⅲ:
铜与稀HNO3微热,反应生成NO,在广口瓶中NO与O2接触生成红棕色的NO2,C项错误;
实验Ⅳ:
Fe(OH)3胶体可产生丁达尔效应,D项正确。
6.(北京高考)某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱,按下图装置进行实验(夹持仪器已略去)。
实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2,而稀硝酸不能氧化NO。
由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。
可选药品:
浓硝酸、3mol/L稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳。
已知:
氢氧化钠溶液不与NO反应,能与NO2反应。
2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O
(1)实验应避免有害气体排放到空气中。
装置③、④、⑥中盛放的药品依次是__________________。
(2)滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性,加入药品,打开弹簧夹后__________________。
(3)装置①中发生反应的化学方程式是_________________________。
(4)装置②的作用是_________________________________________,
发生反应的化学方程式是_____________________________________。
(5)该小组得出的结论所依据的实验现象是_______________________。
(6)实验结束后,同学们发现装置①中溶液呈绿色,而不显蓝色。
甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致,而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。
同学们分别设计了以下4个实验来判断两种看法是否正确,这些方案中可行的是(选填序号字母)____________。
a.加热该绿色溶液,观察颜色变化
b.加水稀释该绿色溶液,观察颜色变化
c.向该绿色溶液中通入氮气,观察颜色变化
d.向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体,观察颜色变化
(1)根据装置特点和实验目的,装置⑤收集NO,装置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO2,因为要验证稀硝酸不能氧化NO,所以装置③中应该盛放稀硝酸。
(2)由于装置中残存的空气能氧化NO而对实验产生干扰,所以滴加浓硝酸之前需要通入一段时间CO2赶走装置中的空气,同时也需将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内防止反应产生的NO气体逸出。
(3)Cu与浓HNO3反应生成Cu(NO3)2、NO2、H2O:
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。
(4)装置②中盛放蒸馏水,使NO2与H2O反应生成NO:
3NO2+H2O===2HNO3+NO。
(5)NO通过稀HNO3溶液后,若无红棕色NO2产生,说明稀HNO3不能氧化NO,所以盛放稀HNO3装置的液面上方没有颜色变化即可说明之。
装置④中盛放的是浓HNO3,若浓HNO3能氧化NO则装置④液面的上方会产生红棕色气体。
(6)要证明是Cu(NO3)2浓度过高或是溶解了NO2导致装置①中溶液呈绿色,可设计将溶解的NO2赶走(a、c方案)再观察颜色变化,也可在Cu(NO3)2浓溶液中通入NO2进行比较观察反应后的颜色变化(d方案),确定是否是因溶有NO2引起的。
方案b中由于Cu(NO3)2和溶解在其中的NO2浓度均可发生变化,无法确定是哪一种因素引起的。
(1)3mol·
L-1稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液
(2)通入CO2一段时间,关闭弹簧夹,将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内
(3)Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
(4)将NO2转化为NO 3NO2+H2O===2HNO3+NO
(5)装置③中液面上方气体仍为无色,装置④