硝酸的性质 教学案 (苏教版)

光照或△ §2—3 硝酸的性质
教学目标
1、了解硝酸的物理性质和重要用途；
2、掌握硝酸的化学性质——不稳定性和强氧化性；
3、知道工业上氨氧化法制硝酸的反应原理；
4、通过观察浓、稀硝酸与铜反应的实验，培养观察能力、分析和比较能力；
5、介绍波尔巧藏诺贝尔金质奖章的故事，对学生进行爱国主义教育。

教学重点及难点
硝酸的特性——不稳定性和氧化性；氨氧化法制硝酸的反应原理。

教学过程
片段1 硝酸的性质
[播放] 新闻图片
[展示] 观察浓硝酸。

[板书] 1、硝酸的物理性质：
[讲述] ⑴ 纯HNO 3是一种无色、易挥发、有刺激性气味的液体，沸点低（83℃），能与水任意比混溶。

[讲述] ⑵ 浓HNO 3是一种无色液体，质量分数约为69％，密度1.42g ·cm
–3 ，物质的量浓度约为
16mol ·L –1。

市售的工业硝酸常因溶有NO 2而略显黄色。

[介绍] ⑶ 发烟硝酸：质量分数≥98％的硝酸会在空气产生大量的白雾，故称为发烟硝酸。

[板书] 2、化学性质
[板书] ⑴ 强酸性
[回忆] 初中我们接触过硝酸，知道它是一元强酸，所以在一些反应中它体现其强酸性。

例如硝酸跟氧化钙反应、硝酸跟碳酸钙反应、硝酸跟氢氧化钙反应等。

[问题导学] 浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红后褪色，这是为什么？
[实验探究] 加热褪色后的溶液，颜色没有恢复，反而变黄。

[设问] 为什么浓硝酸略显黄色？
[板书] ⑵ 不稳定性：4HNO 3 ======= 4NO 2↑+ O 2↑+ 2H 2O
[讲述] 硝酸是一种不稳定的酸，在常温下见光或受热就会发生分解。

硝酸的浓度越大，越容易分解。

反应生成的NO 2溶于浓硝酸中而使浓硝酸略显黄色。

因此，硝酸应用棕色瓶细口试剂瓶盛装，并放置于阴冷处。

[应用] 久置的硝酸常呈黄色，我们可以通过向其中通入空气（或氧气）除去，反应原理：4NO 2 + O 2 + 2H 2O === 4HNO 3
[设问] 当然，我们也初步认识到硝酸的强氧化性，它与活泼金属反应但不生成氢气。

那么硝酸与金属如何反应？
[实验探究]教材P101“观察与思考”——硝酸的性质实验
[板书] ⑶强氧化性
[讲述]无论是浓硝酸还是稀硝酸都是一种氧化性很强的酸，都属于氧化性酸。

硝酸几乎能与所有的金属（金、铂等少数金属除外）、许多非金属、许多具有还原性物质（如SO2、SO32–、H2S、HI、I–、S2–、Fe2+等）以及有机物发生氧化还原反应。

一般来说，若是浓硝酸参加反应，其还原产物为NO2；若是稀硝酸参加反应，其还原产物为NO。

而还原剂一般被氧化成最高价态。

[板书]Cu + 4HNO3（浓）=== Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O
3Cu + 8HNO3（稀）=== 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O
[分析]我们可以从铜片分别与浓硝酸、稀硝酸反应的剧烈程度推测出浓硝酸的氧化能力比稀硝酸要强，即浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，而且硝酸的浓度越大，其氧化性越强。

[发散思维] 在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入KNO3 ，发现铜粉溶解，为什么？
3Cu＋8H+＋2NO3–==== 3Cu2+＋2NO↑＋4H2O
[问题导学] 若铁与足量的硝酸反应，是生成铁盐还是亚铁盐？
[回答]是铁盐，因为硝酸是强氧化剂。

[讲述]冷的浓硝酸遇铁、铝等要发生钝化作用。

所以，可用铝制容器装运浓硝酸。

[实验探究]通过实验验证钝化现象的存在。

[板书]C + 4HNO3（浓）=== CO2↑+ 4NO2↑+ 2H2O
S + 6HNO3（浓）=== H2SO4 + 6NO2↑+ 3H2O
P + 5HNO3 === H3PO4 + H2O + 5NO2↑
[简述]像亚硫酸钠、硫酸亚铁等还原性较强的化合物遇到硝酸都能发生氧化还原反应。

[讲述]石蕊试液先变红，后褪色。

这说明具有强氧化性的硝酸在一定程度上具有漂白性。

[注意]浓硝酸对皮肤、衣物、纸张等都有腐蚀作用，所以使用硝酸（特别是浓硝酸）时，一定要格外小心，注意安全。

万一不慎将浓硝酸弄到皮肤上，应立即用大量水冲洗，再用小苏打水或肥皂洗涤。

[介绍] 硝酸是一种重要的化工原料，常用来制备氮肥、染料、塑料、炸药、硝酸盐等。

高温、高压
催化剂 微热
[拓展延伸]“王水”：根据前面的内容，我们知道金和铂不能溶于硝酸、浓硫酸中，但它们可溶于“王水”中。

“王水”是将浓硝酸和浓盐酸按照体积比1∶3混合而成的具有极强氧化性（氧化性强于浓硝酸）的溶液。

[化学史话] 波尔的故事：玻尔是丹麦著名的物理学家，曾获得诺贝尔奖。

第二次世界大战中，玻尔被迫离开将要被德国占领的祖国。

为了表示他一定要返回祖国的决心，他决定将诺贝尔金质奖章溶解在王水里，装于玻璃瓶中，然后将它放在柜面上。

后来，纳粹分子窜进玻尔的住宅，那瓶溶有奖章的溶液就在眼皮底下，他们却一无所知。

这是一个多么聪明的办法啊！战争结束后，玻尔又从溶液中还原提取出金，并重新铸成奖章。

新铸成的奖章显得更加灿烂夺目，因为它凝聚着玻尔对祖国无限的热爱和无穷的智慧。

片段2 硝酸的工业制法
[简述] 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。

[讲述] 硝酸的工业制法——氨的催化氧化法制硝酸
反应原理：4NH 3 + 5O 2 ======== 4NO + 6H 2O （属于放热反应） 2NO + O 2 ==== 2NO 2 （属于放热反应）
3NO 2 + H 2O ==== 2HNO 3 + NO （属于放热反应）
主要设备和生产过程：
* 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。

* 硝酸工业尾气处理：从吸收塔出来的气体中尚有少量NO 和NO 2，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。

NO + NO 2 + 2NaOH === 2NaNO 2 + H 2O 2NO 2 + 2NaOH === NaNO 2 + NaNO 3 + H 2O
[拓展延伸] 硝酸的实验室制法（反应规律：不挥发性酸制备挥发性酸）
用硝酸钠跟浓硫酸反应制取硝酸：NaNO 3 + H 2SO 4（浓）==== NaHSO 4 + HNO 3↑
[注意] 实验室制取硝酸的装置中不能用橡皮接头和橡皮塞，而用特制的曲颈甑。

这是因为橡胶中含有不饱和的双键，具有还原性，被硝酸氧化而腐蚀。

同样，盛装硝酸的试剂瓶不能用橡皮塞。

[问题解决1]鉴别三瓶失去标签的液体：浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸。

[问题解决2] 有关工业制备硝酸的计算
[分析] 观察教材P102图4-17“工业上制备硝酸的流程”，我们可以发现NO、NO2是循环使用的。

我们可以近似地理解在生产过程中氮元素守恒，即满足“NH3 ~ HNO3”的关系。

[练习]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：设共用去1mol氨，其中用于制备硝酸所用的氨为x mol，用于合成硝酸铵所用的氨为（1－x）mol NH3 ~ HNO3NH3+ HNO3~ NH4NO3
1mol 1mol 1mol 1mol
x×96%×92% y1－x y（x×96%×92%）
即有：（1－x）= x×96%×92% 解得：x = 0.531mol
答：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%。