学年高一化学必修一教学案32份 苏教版30.docx

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学年高一化学必修一教学案32份苏教版30

第三课时　硝酸的性质

1．谚语“雷雨发庄稼”涉及到哪些反应？

写出反应的化学方程式。

提示：

N2＋O22NO

2NO＋O2===2NO2

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

2．浓H2SO4显示强氧化性的特点是什么？

分别写出浓H2SO4与Cu、C反应的化学方程式。

提示：

硫酸中＋6价硫被还原，还原产物一般为SO2

Cu＋2H2SO4（浓）CuSO4＋SO2↑＋2H2O

C＋2H2SO4（浓）CO2↑＋SO2↑＋2H2O

3．NH3为什么具有还原性？

写出其发生催化氧化反应的化学方程式。

提示：

氨中氮元素呈－3价，为氮元素的最低价，因此具有还原性。

4NH3＋5O24NO＋6H2O

[新知探究]

探究1　硝酸的物理性质

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；

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

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

解析：

选A　浓硝酸见光或受热易分解，故应避光保存。

[新知探究]

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。

[成功体验]

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

解析：

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

化学方程式

氧化剂

还原剂

4NH3＋5O24NO＋6H2O

O2

NH3

2NO＋O2===2NO2

O2

NO

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

NO2

NO2

N2＋O22NO

O2

N2

（2）氮气　4NH3＋6NO5N2＋6H2O

[新知探究]

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。

答案：

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。

[成功体验]

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

解析：

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

解析：

（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。

答案：

（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