高二化学教案：《硝酸》教学设计

　　[教学目标]

　　1．知识目标

　　（1）了解实验室中制硝酸的反应原理、了解工业上氨氧化制硝酸的反应原理。

　　（2）了解王水等的性质。

　　（3）掌握有关硝酸反应的计算

　　2．能力和方法目标

　　（1）通过氨氧化法制硝酸的学习，提高解决实际问题的能力；

　　（2）通过有关硝酸的计算，提高计算能力。

　　3．情感与价值观目标

　　通过玻尔跟诺贝尔奖的故事，对学生进行受国主义教育。

　　[教学重点、难点] 硝酸的强氧化性的巩固。

　　[教学过程]

　　[复习巩固上堂课内容]

　　让学生完成下列各个问题，可以独立完成，若不能独立完成也可以相互间进行讨论。

　　问题1：在硝酸溶液中滴加酸碱指示剂，能使酸碱指示剂变色，再加热时会产生褪色现象。在品红溶液中，通入二氧化硫气体会褪色，再加热又会变红色。请分析上述产生这两现象的化学反应原理。

　　问题2：什么叫“王水”？“王水”的性质上有什么特征？

　　[教师介绍]化学家玻尔巧妙珍藏诺贝尔奖章的故事。让学生体会，科学家那种强烈的爱国心和科学智慧完美统一。

　　问题2：下面是氮及其化合物间的转化关系，请写出其中各步转化反应的化学方程式：

　　[引入]在上列转化反应中，找出能用于工业制硝酸一条反应路线。

　　[学生活动]

　　学生讨论后，意见逐渐统一到下列两条反应路线上。

　　反应路线一：N2→NO→NO2→HNO3

　　相应反应的化学方程式为：

　　N2+O2 2NO（属于吸热反应）

　　2NO+O2 = 2NO2（属于放热反应）

　　3NO2+H2O=2HNO3+NO（属于放热反应）

　　反应路线二：NH3→NO→NO2→HNO3

　　4NH3+5O2 4NO+6H2O（属于放热反应）

　　2NO+O2 = 2NO2（属于放热反应）

　　3NO2+H2O=2HNO3+NO（属于放热反应）

　　[引导学生讨论]上述两种反应途径，哪种更适合用于工业上制取硝酸

　　学生从反应的可能性、原料、能量消耗等各个方面进行讨论可得出结论。

　　[教师讲授介绍现代工业制硝酸的方法]早期工业曾有硝石法、电弧法制硝酸，现代工业上一般都采用氨氧化法制硝酸。

　　[板书]

　　3．硝酸的工业制法------氨氧化法制硝酸

　　反应原理：

　　4NH3+5O2 4NO+6H2O（属于放热反应）

　　2NO+O2 = 2NO2（属于放热反应）

　　3NO2+H2O=2HNO3+NO（属于放热反应）

　　生产步骤和产要设备：

　　氧化炉：氨氧化成一氧化氮；

　　吸收塔：一氧化氮转化成二氧化氮，用水吸收二氧化氮生成硝酸。

　　蒸馏浓缩：用浓硫酸或硝酸镁作吸水剂进行蒸馏浓缩可得到更浓的硝酸。这种方法可制得96%以上的硝酸溶液。

　　[引导]实验室若要制取硝酸，应该选什么作为原料？同学们可以联系实验室制氯化氢的方法进行类比。

　　[板书]

　　4．硝酸的实验室制法

　　实验室可用硝酸钠跟浓硫酸反应制取硝酸：

　　NaNO3+H2SO4(浓) NaHSO4+HNO3↑

　　注意，一般情况下，该反应不需高温，以使硫酸氢钠跟硝酸钠进一步反应（这一点跟实验室制氯化氢气体有差异）。

　　[引导]硝酸的化学性质比较复杂，有关硝酸的计算问题也比较复杂，下面我们一起来讨论一下有关硝酸参加反应的计算问题。

　　5．有关硝酸的计算

　　例1：某化肥厂用氨制备硝酸铵。已知：由氨制NO的产率是96%，NO制HNO3的产率是92%，硝酸跟氨合成硝酸铵。则制取硝酸所用去的氨的质量占总消耗氨的质量分数是多少？（不考虑其他方面的损失）

　　解析：设氨的总的物质的量为1mol，制硝酸所用的氨为xmol，则与硝酸反应的氨为（1-x）mol。根据题意，反应关系为：

　　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质量占总消耗氨的质量分数为53.1%。

　　题2：在c(NO3-)等于4 mol·L-1的硝酸铜和硝酸银的100mL混合溶液中，加入一定量的铝粉，充分反应后过滤，将滤纸上的沉淀干燥后称重为24.8g。将此沉淀加入稀盐酸中无气体产生。滤液中滴入氯化钠溶液无现象，后加入过量的稀氢氧化钠溶液得到沉淀，过滤，加热，冷却，称重为4g。求参加反应的铝的质量。

　　[解析]题中所述的反应关系可表示成如下：

　　再结合溶液中NO3-离子守恒进行整体分析。

　　由于反应前NO3-是以Cu(NO3)2、AgNO3形式存在，反应后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。

　　参加反应铝粉的质量为2.7g。

　　[巩固练习]

　　1．实验室可以利用硝酸钠跟浓硫酸加热制取硝酸，这是利用了硝酸的（  ）。

　　（A）氧化性    （B）强酸性   （C）不稳定性   （D）挥发性

　　2．工业上用氨的催化氧化法制取硝酸时，先制成质量分数为50%左右的硝酸，再制成质量分数为96%的浓硝酸，一般采用的方法是（   ）。

　　（A）加热蒸发浓缩         　　（B）加生石灰吸去水分后再过滤

　　（C）加硝酸镁后再蒸馏浓缩     （D）加入浓硫酸后再分液

　　3．在容积为672mL的烧杯里充满NO、NO2混合气体，将其倒立在水槽里，去塞后再缓缓通入280mLO2，反应恰好完全，且水充满了烧瓶（所有气体体积都已折合为标准状况）。下列叙述正确的是（  ）。

　　（A）总反应为：NO+NO2+O2+H2O=2HNO3

　　（B）总反应为：4NO+8NO2+5O2+6H2O=12HNO3

　　（C）烧瓶中硝酸的物质的量浓度为0.03 mol· L-1

　　（D）烧瓶中硝酸的物质的量浓度为0.045mol· L-1

　　4．某金属与稀硝酸恰好完全反应生成NO2，消耗金属和硝酸的物质的量之比为1∶3，则该金属可能是（      ）。

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

　　5．有关物质有如图1-3-4所示的转化关系。其中，A的浓溶液与单质B在加热时才发生反应①，A的稀溶液与足量B在加热时才发生反应②，D的稀溶液与苯酚溶液混合后呈紫色。据此填空：

　　（1）写出下列物质的化学式：A_______，D________，E_______。

　　（2）反应④的现象是_______________________；

　　（3）写出反应②的离子方程式：___________________________________；

　　（4）A的浓溶液与单质B加热时能否产生G？为什么？