高二化學教案：《硝酸》教學設計

　　[教學目標]

　　1．知識目標

　　（1）了解實驗室中制硝酸的反應原理、了解工業上氨氧化制硝酸的反應原理。

　　（2）了解王水等的性質。

　　（3）掌握有關硝酸反應的計算

　　2．能力和方法目標

　　（1）通過氨氧化法制硝酸的學習，提高解決實際問題的能力；

　　（2）通過有關硝酸的計算，提高計算能力。

　　3．情感與價值觀目標

　　通過玻爾跟諾貝爾獎的故事，對學生進行受國主義教育。

　　[教學重點、難點] 硝酸的強氧化性的鞏固。

　　[教學過程]

　　[復習鞏固上堂課內容]

　　讓學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，再加熱時會產生褪色現象。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。請分析上述產生這兩現象的化學反應原理。

　　問題2：什么叫“王水”？“王水”的性質上有什么特征？

　　[教師介紹]化學家玻爾巧妙珍藏諾貝爾獎章的故事。讓學生體會，科學家那種強烈的愛國心和科學智慧完美統一。

　　問題2：下面是氮及其化合物間的轉化關系，請寫出其中各步轉化反應的化學方程式：

　　[引入]在上列轉化反應中，找出能用于工業制硝酸一條反應路線。

　　[學生活動]

　　學生討論后，意見逐漸統一到下列兩條反應路線上。

　　反應路線一：N2→NO→NO2→HNO3

　　相應反應的化學方程式為：

　　N2+O2 2NO（屬于吸熱反應）

　　2NO+O2 = 2NO2（屬于放熱反應）

　　3NO2+H2O=2HNO3+NO（屬于放熱反應）

　　反應路線二：NH3→NO→NO2→HNO3

　　4NH3+5O2 4NO+6H2O（屬于放熱反應）

　　2NO+O2 = 2NO2（屬于放熱反應）

　　3NO2+H2O=2HNO3+NO（屬于放熱反應）

　　[引導學生討論]上述兩種反應途徑，哪種更適合用于工業上制取硝酸

　　學生從反應的可能性、原料、能量消耗等各個方面進行討論可得出結論。

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

　　[板書]

　　3．硝酸的工業制法------氨氧化法制硝酸

　　反應原理：

　　4NH3+5O2 4NO+6H2O（屬于放熱反應）

　　2NO+O2 = 2NO2（屬于放熱反應）

　　3NO2+H2O=2HNO3+NO（屬于放熱反應）

　　生產步驟和產要設備：

　　氧化爐：氨氧化成一氧化氮；

　　吸收塔：一氧化氮轉化成二氧化氮，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]實驗室若要制取硝酸，應該選什么作為原料？同學們可以聯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制取硝酸：

　　NaNO3+H2SO4(濃) NaHSO4+HNO3↑

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

　　[引導]硝酸的化學性質比較復雜，有關硝酸的計算問題也比較復雜，下面我們一起來討論一下有關硝酸參加反應的計算問題。

　　5．有關硝酸的計算

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

　　解析：設氨的總的物質的量為1mol，制硝酸所用的氨為xmol，則與硝酸反應的氨為（1-x）mol。根據題意，反應關系為：

　　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量占總消耗氨的質量分數為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生。濾液中滴入氯化鈉溶液無現象，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。求參加反應的鋁的質量。

　　[解析]題中所述的反應關系可表示成如下：

　　再結合溶液中NO3-離子守恒進行整體分析。

　　由于反應前NO3-是以Cu(NO3)2、AgNO3形式存在，反應后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。

　　參加反應鋁粉的質量為2.7g。

　　[鞏固練習]

　　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）不穩定性   （D）揮發性

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

　　（A）加熱蒸發濃縮         　　（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，去塞后再緩緩通入280mLO2，反應恰好完全，且水充滿了燒瓶（所有氣體體積都已折合為標準狀況）。下列敘述正確的是（  ）。

　　（A）總反應為：NO+NO2+O2+H2O=2HNO3

　　（B）總反應為：4NO+8NO2+5O2+6H2O=12HNO3

　　（C）燒瓶中硝酸的物質的量濃度為0.03 mol· L-1

　　（D）燒瓶中硝酸的物質的量濃度為0.045mol· L-1

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

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

　　5．有關物質有如圖1-3-4所示的轉化關系。其中，A的濃溶液與單質B在加熱時才發生反應①，A的稀溶液與足量B在加熱時才發生反應②，D的稀溶液與苯酚溶液混合后呈紫色。據此填空：

　　（1）寫出下列物質的化學式：A_______，D________，E_______。

　　（2）反應④的現象是_______________________；

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

　　（4）A的濃溶液與單質B加熱時能否產生G？為什么？