高二化學(xué)教案：《硝酸》教學(xué)設(shè)計

　　[教學(xué)目標(biāo)]

　　1．知識目標(biāo)

　　（1）了解實驗室中制硝酸的反應(yīng)原理、了解工業(yè)上氨氧化制硝酸的反應(yīng)原理。

　　（2）了解王水等的性質(zhì)。

　　（3）掌握有關(guān)硝酸反應(yīng)的計算

　　2．能力和方法目標(biāo)

　　（1）通過氨氧化法制硝酸的學(xué)習(xí)，提高解決實際問題的能力；

　　（2）通過有關(guān)硝酸的計算，提高計算能力。

　　3．情感與價值觀目標(biāo)

　　通過玻爾跟諾貝爾獎的故事，對學(xué)生進行受國主義教育。

　　[教學(xué)重點、難點] 硝酸的強氧化性的鞏固。

　　[教學(xué)過程]

　　[復(fù)習(xí)鞏固上堂課內(nèi)容]

　　讓學(xué)生完成下列各個問題，可以獨立完成，若不能獨立完成也可以相互間進行討論。

　　問題1：在硝酸溶液中滴加酸堿指示劑，能使酸堿指示劑變色，再加熱時會產(chǎn)生褪色現(xiàn)象。在品紅溶液中，通入二氧化硫氣體會褪色，再加熱又會變紅色。請分析上述產(chǎn)生這兩現(xiàn)象的化學(xué)反應(yīng)原理。

　　問題2：什么叫“王水”？“王水”的性質(zhì)上有什么特征？

　　[教師介紹]化學(xué)家玻爾巧妙珍藏諾貝爾獎?wù)碌墓适隆Ｗ寣W(xué)生體會，科學(xué)家那種強烈的愛國心和科學(xué)智慧完美統(tǒng)一。

　　問題2：下面是氮及其化合物間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，請寫出其中各步轉(zhuǎn)化反應(yīng)的化學(xué)方程式：

　　[引入]在上列轉(zhuǎn)化反應(yīng)中，找出能用于工業(yè)制硝酸一條反應(yīng)路線。

　　[學(xué)生活動]

　　學(xué)生討論后，意見逐漸統(tǒng)一到下列兩條反應(yīng)路線上。

　　反應(yīng)路線一：N2→NO→NO2→HNO3

　　相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

　　N2+O2 2NO（屬于吸熱反應(yīng)）

　　2NO+O2 = 2NO2（屬于放熱反應(yīng)）

　　3NO2+H2O=2HNO3+NO（屬于放熱反應(yīng)）

　　反應(yīng)路線二：NH3→NO→NO2→HNO3

　　4NH3+5O2 4NO+6H2O（屬于放熱反應(yīng)）

　　2NO+O2 = 2NO2（屬于放熱反應(yīng)）

　　3NO2+H2O=2HNO3+NO（屬于放熱反應(yīng)）

　　[引導(dǎo)學(xué)生討論]上述兩種反應(yīng)途徑，哪種更適合用于工業(yè)上制取硝酸

　　學(xué)生從反應(yīng)的可能性、原料、能量消耗等各個方面進行討論可得出結(jié)論。

　　[教師講授介紹現(xiàn)代工業(yè)制硝酸的方法]早期工業(yè)曾有硝石法、電弧法制硝酸，現(xiàn)代工業(yè)上一般都采用氨氧化法制硝酸。

　　[板書]

　　3．硝酸的工業(yè)制法------氨氧化法制硝酸

　　反應(yīng)原理：

　　4NH3+5O2 4NO+6H2O（屬于放熱反應(yīng)）

　　2NO+O2 = 2NO2（屬于放熱反應(yīng)）

　　3NO2+H2O=2HNO3+NO（屬于放熱反應(yīng)）

　　生產(chǎn)步驟和產(chǎn)要設(shè)備：

　　氧化爐：氨氧化成一氧化氮；

　　吸收塔：一氧化氮轉(zhuǎn)化成二氧化氮，用水吸收二氧化氮生成硝酸。

　　蒸餾濃縮：用濃硫酸或硝酸鎂作吸水劑進行蒸餾濃縮可得到更濃的硝酸。這種方法可制得96%以上的硝酸溶液。

　　[引導(dǎo)]實驗室若要制取硝酸，應(yīng)該選什么作為原料？同學(xué)們可以聯(lián)系實驗室制氯化氫的方法進行類比。

　　[板書]

　　4．硝酸的實驗室制法

　　實驗室可用硝酸鈉跟濃硫酸反應(yīng)制取硝酸：

　　NaNO3+H2SO4(濃) NaHSO4+HNO3↑

　　注意，一般情況下，該反應(yīng)不需高溫，以使硫酸氫鈉跟硝酸鈉進一步反應(yīng)（這一點跟實驗室制氯化氫氣體有差異）。

　　[引導(dǎo)]硝酸的化學(xué)性質(zhì)比較復(fù)雜，有關(guān)硝酸的計算問題也比較復(fù)雜，下面我們一起來討論一下有關(guān)硝酸參加反應(yīng)的計算問題。

　　5．有關(guān)硝酸的計算

　　例1：某化肥廠用氨制備硝酸銨。已知：由氨制NO的產(chǎn)率是96%，NO制HNO3的產(chǎn)率是92%，硝酸跟氨合成硝酸銨。則制取硝酸所用去的氨的質(zhì)量占總消耗氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？（不考慮其他方面的損失）

　　解析：設(shè)氨的總的物質(zhì)的量為1mol，制硝酸所用的氨為xmol，則與硝酸反應(yīng)的氨為（1-x）mol。根據(jù)題意，反應(yīng)關(guān)系為：

　　NH3    ~    HNO3

　　1mol        1mol

　　x×96%×92%    y                 y= x×96%×92%

　　NH3    +    HNO3  ~   NH4NO3

　　1mol        1mol

　　1-x        x×96%×92%

　　即有：（1-x ）= x×96%×92%   解得：x = 0.531mol

　　所以制取硝酸所用去的氨的質(zhì)量占總消耗氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為53.1%。

　　題2：在c(NO3-)等于4 mol·L-1的硝酸銅和硝酸銀的100mL混合溶液中，加入一定量的鋁粉，充分反應(yīng)后過濾，將濾紙上的沉淀干燥后稱重為24.8g。將此沉淀加入稀鹽酸中無氣體產(chǎn)生。濾液中滴入氯化鈉溶液無現(xiàn)象，后加入過量的稀氫氧化鈉溶液得到沉淀，過濾，加熱，冷卻，稱重為4g。求參加反應(yīng)的鋁的質(zhì)量。

　　[解析]題中所述的反應(yīng)關(guān)系可表示成如下：

　　再結(jié)合溶液中NO3-離子守恒進行整體分析。

　　由于反應(yīng)前NO3-是以Cu(NO3)2、AgNO3形式存在，反應(yīng)后NO3-是以Al(NO3)3、Cu(NO3)2形式存在，所以有：

　　m(Al)=（4 mol·L-1×0.1L- ）× ×27g·mol-1=2.7g。

　　參加反應(yīng)鋁粉的質(zhì)量為2.7g。

　　[鞏固練習(xí)]

　　1．實驗室可以利用硝酸鈉跟濃硫酸加熱制取硝酸，這是利用了硝酸的（  ）。

　　（A）氧化性    （B）強酸性   （C）不穩(wěn)定性   （D）揮發(fā)性

　　2．工業(yè)上用氨的催化氧化法制取硝酸時，先制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%左右的硝酸，再制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96%的濃硝酸，一般采用的方法是（   ）。

　　（A）加熱蒸發(fā)濃縮         　　（B）加生石灰吸去水分后再過濾

　　（C）加硝酸鎂后再蒸餾濃縮     （D）加入濃硫酸后再分液

　　3．在容積為672mL的燒杯里充滿NO、NO2混合氣體，將其倒立在水槽里，去塞后再緩緩?fù)ㄈ?80mLO2，反應(yīng)恰好完全，且水充滿了燒瓶（所有氣體體積都已折合為標(biāo)準(zhǔn)狀況）。下列敘述正確的是（  ）。

　　（A）總反應(yīng)為：NO+NO2+O2+H2O=2HNO3

　　（B）總反應(yīng)為：4NO+8NO2+5O2+6H2O=12HNO3

　　（C）燒瓶中硝酸的物質(zhì)的量濃度為0.03 mol· L-1

　　（D）燒瓶中硝酸的物質(zhì)的量濃度為0.045mol· L-1

　　4．某金屬與稀硝酸恰好完全反應(yīng)生成NO2，消耗金屬和硝酸的物質(zhì)的量之比為1∶3，則該金屬可能是（      ）。

　　（A）Cu     （B）Ag       （C）Al        （D）Fe

　　5．有關(guān)物質(zhì)有如圖1-3-4所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系。其中，A的濃溶液與單質(zhì)B在加熱時才發(fā)生反應(yīng)①，A的稀溶液與足量B在加熱時才發(fā)生反應(yīng)②，D的稀溶液與苯酚溶液混合后呈紫色。據(jù)此填空：

　　（1）寫出下列物質(zhì)的化學(xué)式：A_______，D________，E_______。

　　（2）反應(yīng)④的現(xiàn)象是_______________________；

　　（3）寫出反應(yīng)②的離子方程式：___________________________________；

　　（4）A的濃溶液與單質(zhì)B加熱時能否產(chǎn)生G？為什么？