高中化学 第4章 非金属及其化合物 第4节 硫酸、硝酸和氨教案 新人教版必修1

第四节硫酸、硝酸和氨
一、教学设计
硫酸、硝酸是硫、氮元素的最高价氧化物的水化物，是重要的含氧酸，氨是氮的氢化物。

非金属单质、氢化物、氧化物、含氧酸等构成某一非金属元素的知识体系。

在硫、氮元素的知识体系中，比较重要的是氧化物和含氧酸。

硫酸、硝酸既有酸的一些通性，又有它们自己的特性。

氨也有大多数非金属元素的氢化物所具有的性质，同时它又是水溶液呈碱性的惟一气体，而且是大家非常熟悉的物质。

因此，将它们归为一节进行学习。

硫酸、硝酸和氨是重要的基本化工产品。

掌握硫酸、硝酸和氨的性质，可以更好地认识它们在工农业生产和国防中的重要用途。

自然界中氮的循环具有一定的典型性。

因此，本节教科书选择浓硫酸、硝酸的氧化性，氨气的性质和制法，以及自然界中氮的循环为内容，目的是让学生了解这些重要化工产品的主要性质，了解氮的循环对生态平衡的作用。

学生在初中已经学过稀硫酸、稀盐酸的化学性质，也做过浓硫酸吸水的实验。

本节通过“思考与交流”，应用初中化学知识了解硫酸、硝酸具有酸的通性，然后引出浓硫酸和硝酸的氧化性。

氨的性质主要学习氨的水溶性、氨水的碱性，以及氨与酸的反应。

本节内容编排有以下特点：
1.重视知识的建构知识结构由主干知识和基本知识构成，主干知识作支撑。

浓硫酸、硝酸的主干知识是强氧化性，它们能与绝大多数金属起反应，也能与一些非金属起反应，反应的特点是浓硫酸、硝酸中的硫、氮元素被还原，生成硫的氧化物和氮的氧化物。

氨的主干知识是水溶液呈碱性，因此容易与酸反应生成盐。

教科书对于这些主干知识采用实验进行建构，用图示进行加深，用化学反应方程式进行强化。

而对其他一些基本知识，则采用“思考与交流”“资料卡片”等形式来呈现。

2.重视环境教育例如，浓硫酸与铜反应的实验，以往是用铜片与浓硫酸反应，实验时反应不能随意停止，过多的SO2会造成环境污染。

现在改用铜丝与浓硫酸反应，反应一会儿后，拉出铜丝，反应即停止，减少了SO2对环境的污染。

对于自然界中氮的循环，教科书采用图片与问题相结合的形式，旨在通过讨论，让学生认识氮的循环对生态平衡的重要作用。

本节教学重点：浓硫酸、硝酸的氧化性，氨的化学性质。

本节教学难点：浓硫酸、硝酸的氧化性。

教学建议如下：
1.做好实验，充分发挥实验的功能。

实验→观察→分析是本节教学的重要手段与方法。

为取得良好的实验效果，教师要明确实验目的，明确实验观察的重点，使学生通过仔细观察现象，来分析变化的本质。

另外还要强调实验的操作要点及要掌握的实验技能等。

在复习浓硫酸的吸水性、脱水性时可做蔗糖中加浓硫酸的实验，结合教科书图4-27，以激发学生的兴趣。

对于硫酸的氧化性，建议演示实验前设置如下思考题：（1）本实验反应的条件是什么？（2）反应前后溶液及铜片有哪些变化？（3）实验发生后品红溶液（或紫色石蕊溶液）有何变化？由此得出什么结论？盛品红溶液试管口的棉花起什么作用？这样可以使学生带着问题进行观察，加强其对直观现象的认识。

可对铜与浓硫酸反应的实验进行改进（见“活动建议”）。

对于硝酸与铜、非金属的反应，可以适当补充演示实验，但必须控制环境污染问题。

做浓、稀硝酸与铜反应的实验时要选用细长的导线铜丝。

这样既反应快，又便于及时抽出，污染少；选用1∶2的稀硝酸现象较明显，为增强可观察性，可用白纸作衬托。

在做红热的木炭在浓硝酸里燃烧的实验时，要求学生认真观察实验现象，并指出除碳外，硫、磷也能被浓硝酸氧化，至于氧化的产物不要求学生掌握。

要记住王水的组成，可引导学生妙用王水中的“王”字的竖横笔画比，帮助记忆。

对于【实验4-9】，可根据实验现象引导学生分析：（1）烧瓶内为什么会形成喷泉？（2）溶液为什么变成红色？这个实验可以使学生更好地理解氨极易溶于水、且水溶液显碱性的性质。

对于氨与盐酸的反应，也可以用实验进行演示。

2.加强思想方法教育。

讨论浓硫酸和硝酸的性质时，要突出氧化还原的观点，分析反应的特点，从而理解浓硫酸、硝酸的氧化性表现在硫、氮元素价态的变化上。

另外，学生学习了浓硫酸、硝酸的强氧化性后，一定会产生疑问：浓硫酸、稀硫酸中溶质都是H2SO4，为什么性质有如此大的差异？浓硝酸、稀硝酸的氧化性为什么也有比较大的差异？这时要引导学生运用内因与外因的关系进行分析，指出量变会引起质变，加深对自然辩证法的认识。

3.运用比较归纳法进行学习。

浓硫酸、硝酸的氧化性有许多相似的地方，通过比较可以加深理解、方便记忆。

如浓硫酸、硝酸作氧化剂时，都是硫、氮元素被还原；都是浓的溶液氧化性比稀的溶液强；浓硫酸、浓硝酸都能与不活泼金属和一些非金属反应；在常温下，浓
硫酸、浓硝酸都能使铁、铝表面氧化生成牢固的氧化物薄膜，从而阻止酸与内层金属的反应等。

在教学过程中，学生会常常错误地认为：硝酸愈稀被还原的程度愈大，说明硝酸愈稀氧化能力愈强。

对此，要向学生说明，氧化性的强弱是指氧化其他元素的能力，而不是指本身被还原的程度，即不能以还原产物中氮的价态作为衡量标准。

在教学中还可以引导学生归纳氨的特殊性，如氨水的化学式、氨水的酸碱性等。

4.注意教学方式的多样化。

应充分利用各种实物、音像资料，通过观看、阅读、讲解、讨论等多种形式进行教学。

尤其是要注意不断创设问题的情景，引发学生讨论。

还要鼓励学生主动提出问题，质疑释疑等。

二、活动建议
【实验4-8】该实验只有在持续加热时，才有稳定的SO2气流。

反应完毕，冷却后，把试管里的液体慢慢倒入另一支盛有少量水的试管里，可观察到溶液呈现蓝色。

在做这个实验时，试管底部往往会出现黑色沉淀物，溶液也显得发黑，持续加热的时间长一些，颜色可变浅。

由于反应复杂，不宜过多介绍。

此实验也可稍作改进（如图4-1）。

改进后的实验可证明SO2的产生；证明SO2溶液为酸性；证明SO2不能漂白石蕊溶液；强调尾气处理的方法。

现象：浓硫酸与铜在加热时能发生反应，放出能使紫色石蕊溶液变红或使品红溶液褪色的气体。

反应后生成物的水溶液显蓝色。

图 4-1 浓硫酸与铜的反应
【实验4-9】做此实验时应注意：
1.装置要密闭不漏气。

2.圆底烧瓶要干燥。

3.烧瓶里的氨气要充满。

实验中所用的氨气可用以下方法得到：
1.用NH4Cl与Ca(OH)2共热制氨气。

注意首先要检查Ca(OH)2是否变质〔长期存放的Ca(OH)2可能会部分变成CaCO3〕，最好用新制的Ca(OH)2。

为防止生成氨合物，Ca(OH)2要过量，NH4Cl 与Ca(OH)2的质量比以5∶8为宜。

如果用（NH4)2SO4代替NH4Cl，则二者的质量比以1∶1为宜。

如果用粉末状的生石灰代替Ca(OH)2，制得的氨气比较干燥。

2.加热浓氨水制氨气。

在烧瓶中加入2～4 mL浓氨水，加热即可得到氨气。

此法也可用于做喷泉实验。

3.在常温下，用浓氨水与固体烧碱混合制氨气。

方法是：在分液漏斗中加入浓氨水，在锥形瓶中加入少量固体氢氧化钠（约一小药匙），按图4-2所示安装好装置。

将浓氨水慢慢滴入锥形瓶，待冒出较多的气泡时，用向下排气法收集氨气。

实验时要控制好浓氨水的滴入速度，分液漏斗的活塞不要开得太大，以免产生氨气过多而冲开锥形瓶的塞子。

此法的装置和操作都很简便，而且制得的氨气浓度也比较大，做“喷泉”实验效果比较好。

图 4-2 制取氨气
现象：烧杯里的水由玻璃管进入烧瓶，形成喷泉，烧瓶内液体呈红色。

三、问题交流
【思考与交流1】（1）它们都是酸，在水溶液中电离出H+，硫酸和硝酸是含氧酸，盐酸是无氧酸；硫酸是二元强酸，硝酸和盐酸是一元强酸……
（2）在水溶液中都电离出氢离子，HA=H++A-
（3）从盐酸、稀硫酸是非氧化性酸，浓硫酸或硝酸是氧化性酸的角度加以讨论。

【思考与交流2】提示：氮是蛋白质的基本组成元素之一。

所有生物体内均含有蛋白质，所以氮的循环涉及到生物圈的全部领域。

氮是地球上极为丰富的一种元素，在大气中约占79%。

氮在空气中含量虽高，却不能为多数生物体所直接利用，必须通过固氮作用。

固氮作用的两条主要途径，一是通过闪电等高能固氮，形成的氨和硝酸盐，随降水落到地面；二是生物固氮，如豆科植物根部的根瘤菌可使氮气转变为硝酸盐等。

植物从土壤中吸收铵离子（铵肥）和硝酸盐，并经复杂的生物转化形成各种氨基酸，然后由氨基酸合成蛋白质。

动物以植物为食而获得氮并转化为动物蛋白质。

动植物死亡后遗骸中的蛋白质被微生物分解成铵离子（NH4+）、硝酸根离子（NO3-）和氨（NH3）又回到土壤和水体中，被植物再次吸收利用。