【教学设计】《氮的循环》（鲁科）3.docx

氮的循环氮的循环（第3课时） 教学目标【知识与能力目标】了解硝酸的物理性质；掌握硝酸的强酸性、热不稳定性及强氧化性；掌握硝酸根离子的检验方法。【过程与方法目标】熟练运用研究物质性质的一般方法：运用观察法等研究物质的物理性质，运用实验法探究物质的化学性质。培养动手实验能力、归纳分析能力。【情感态度价值观目标】通过实验探究，提高学习化学的兴趣；通过学习人类活动对自然界氮的循环及环境的影响，提高热爱生活、热爱化学的情感。 教学重难点【教学重点】硝酸的物理性质化学性质；硝酸根离子的检验。【教学难点】硝酸的强氧化性；硝酸根离子的检验。 课前准备 多媒体课件等 教学过程1、 硝酸1物理性质纯硝酸为无色、有刺激性气味的液体，沸点低，易挥发，在空气中呈“白雾”状，质量分数95%以上的浓硝酸称为“发烟硝酸”。2化学性质(1)酸性：属于强酸，具有酸的通性，如CaCO3与HNO3反应CaCO32HNO3(稀)=Ca(NO3)2CO2H2O。(2)不稳定性：见光或受热易分解，4HNO34NO2O22H2O。光照越强、温度越高、硝酸越浓，越易分解。硝酸分解放出的NO2溶于其中而使硝酸呈黄色。(3)强氧化性：二、人类活动对氮循环和环境的影响1含氮物质的来源及其危害2减少人类活动对氮循环和环境的影响措施(1)控制进入大气、陆地和海洋的有害物质的数量。(2)增强生态系统对有害物质的吸收能力，如保护森林、植树造林等。重点剖析硝酸是强氧化性酸，显强氧化性的是最高价态5价氮元素，反应中N元素得到电子转化为较低价态。1硝酸与金属反应硝酸与金属反应无H2生成，通常情况下，浓硝酸与金属反应生成的主要是NO2，稀HNO3与金属反应生成的主要是NO。(1)硝酸与铜的反应：Cu与浓HNO3反应的现象：反应剧烈，生成红棕色气体，溶液变蓝。Cu与稀HNO3反应的现象：反应较缓慢，放出无色气体，然后又立即变为红棕色，溶液变蓝。(2)硝酸与Fe、Al的反应：Fe、Al等金属在常温下遇浓硝酸发生钝化现象。钝化有新物质生成，是化学变化。稀硝酸与铁反应：反应物量的关系HNO3过量Fe过量恰好反应产物Fe(NO3)3Fe(NO3)2Fe(NO3)3或Fe(NO3)2或二者的混合物2.浓硝酸与非金属反应(1)可将C、S、P等非金属氧化成最高价氧化物或含氧酸。如S6HNO3(浓)H2SO46NO22H2O。(2)一般只有浓HNO3在加热时才与非金属反应。3硝酸与具有还原性的化合物反应硝酸可氧化具有还原性的化合物，如I、Br、SO2、Fe2、S2、SO等。特别提醒(1)硝酸与金属反应时，一般既表现强氧化性，又表现酸性，参加反应的硝酸部分被还原，还有一部分仍以NO形式存在。(2)浓硝酸与金属反应的过程中，浓度逐渐减小，还原产物有可能是NO2和NO的混合物，最终溶液中仍有NO。典例印证例题1将红热的固体单质甲投入黄色的溶液乙中，剧烈反应产生混合气体A，A在常温下不与空气反应，根据下列变化填空： (1)甲是_，乙是_，丙是_。(2)混合气体A的主要成分是_。(3)气体B是_，蓝色溶液是_。(4)甲与乙反应的化学方程式是_。解析气体A与水反应后的溶液与单质丙反应，生成气体B和蓝色溶液，可推知丙为Cu，A中含NO2，A与水反应生成HNO3，所以B为NO；气体A与水反应后的气体通过澄清石灰水得到NO和白色沉淀，联想A是固体甲与黄色溶液乙反应得到的混合气体，可推知甲为碳，乙为浓硝酸，A中含NO2、CO2。答案(1)C浓硝酸Cu(2)CO2和NO2(3)NOCu(NO3)2溶液(4)C4HNO3(浓)CO24NO22H2O浓HNO3与碳反应生成CO2、NO2的混合气体，将混合气体先通入水中，再将气体NO和CO2通入澄清石灰水会产生白色沉淀，但注意如果将CO2和NO2的混合气体通入澄清石灰水不会产生白色沉淀。1某兴趣小组设计出如图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”实验，以探究化学实验的绿色化。(1)实验前，关闭活塞b，试管d中加水至浸没长导管口，塞紧试管c和d的胶塞，加热c，其目的是_。(2)在d中加适量NaOH溶液，c中放一小块铜片；由分液漏斗a向c中加入2 mL的浓硝酸。c中反应的化学方程式是_。再由a向c中加2 mL蒸馏水，c中的实验现象是_。(3)下表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念的最佳方案是_，理由是_。方案反应物甲Cu、浓硝酸乙Cu、稀硝酸丙Cu、O2、稀硝酸解析：(1)连接好一整套装置，关闭分液漏斗活塞，把出气导管液封，加热发生装置，显然是检验装置气密性。(2)铜片与2 mL浓硝酸反应的化学方程式为Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O，再加入2 mL 蒸馏水，硝酸浓度变稀，降低了反应物浓度使反应减慢，同时产物气体由NO2变NO，故装置中气体颜色变浅。(3)从题表中制取硝酸铜的三种方案可以看出丙方案消耗反应物硝酸少(只起酸性作用)且不产生污染性气体NO、NO2等，显然是体现绿色化学的最佳方案。答案：(1)检查装置气密性(2)Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O反应变缓，气体颜色变淡(3)丙耗酸量最少，无污染 重点剖析1一般分析(1)反应通式：MHNO3M(NO3)n还原产物H2O。(2)还原产物：浓HNO3NO2；稀HNO3NO。(3)HNO3的物质的量：起氧化作用的HNO3转化为气体(NO、NO2)时，气体的物质的量等于被还原的酸的物质的量。起酸性作用的HNO3转移到生成物的盐中，可以根据金属阳离子的物质的量求出。没有参加反应的HNO3，可根据溶液中H的物质的量求出。2常见反应浓硝酸与Cu反应时，若Cu过量，反应开始时浓硝酸的还原产物为NO2，但随着反应的进行，硝酸变稀，其还原产物将为NO，最终应得到NO2与NO的混合气体，可利用守恒规律求解有关Cu、HNO3和混合气体之间的量的关系，硝酸与其他金属(过量)反应的情况与此类似。3常用解题方法(1)原子守恒：n(HNO3)n(NO)n(还原产物中氮原子)。(2)电子守恒：硝酸与金属反应属于氧化还原反应，N原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。(3)电荷守恒：Mn和H所带正电荷总数等于NO所带负电荷总数。特别提醒过量的金属与浓HNO3反应后，若向溶液中滴入稀H2SO4，引入的H与NO能与剩余的金属继续反应。典例印证例题2将7.68 g铜与50 mL一定浓度的硝酸恰好完全反应，产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为4.48 L。请回答：(1)NO的体积为_L，NO2的体积为_L。(2)被还原的硝酸的物质的量是_ mol。(3)硝酸的物质的量浓度是_ molL1。(4)欲使铜和硝酸产生的气体收集于一倒置于水槽的容器中，当充入标准状况下O2_L时，使水充满容器。解析n(Cu)0.12 mol，n(NO)n(NO2)0.2 mol。(1)解法一：设n(NO2)x mol，则n(NO)(0.2x) mol，Cu2NO23Cu2NO molx mol(0.2x) mol(0.2x) mol得(0.2x)0.12，解得x0.18 mol，则V(NO2)0.18 mol22.4 Lmol14.032 L，V(NO)(0.20.18) mol22.4 Lmol10.448 L。解法二：CuCu22e0.12 mol0.24 mol eHNO3NO2eHNO3NO3e n(NO2) n(NO2)n(NO) 3n(NO) 由得失电子守恒得：n(NO2)3n(NO)0.24又因n(NO2)n(NO)0.2解得n(NO2)0.18 mol，n(NO)0.02 mol，即V(NO2)4.032 L，V(NO)0.448 L。(2)HNO3被还原生成NO和NO2，故被还原的n(HNO3)n(NO2)n(NO)0.2 mol。(3) 故n(HNO3)2n(Cu)n(NO)n(NO2)20.12 mol0.2 mol0.44 mol，则c(HNO3)8.8 molL1。(4)充入O2后，水充满容器，则O2将NO和NO2氧化又生成HNO3，其过程可表示为：HNO3NONO2，两个相反的过程得失电子数相等。即：2CuO24e012 mol 0.06 molV(O2)0.06 mol22.4 Lmol11.344 L。答案(1)0.4484.032(2)0.2(3)8.8(4)1.344(1)浓HNO3与Cu反应，只要Cu足量，会产生NO2和NO混合气体，作氧化剂的HNO3，一部分HNO3NO2，另一部分HNO3NO，由N原子守恒可知，被还原的n(HNO3)n(NO)n(NO2)。(2)NONO2O2H2OHNO3，电子转移数目与CuCu2转移电子数目相等，所以由电子守恒将O2和Cu建立量的关系。29.7 g Cu和Zn的合金与足量的稀硝酸反应，还原产物只有NO气体，其体积在标准状况下为2.24 L。将溶液稀释为1 L，测得溶液中的c(H)0.1 molL1，此时溶液中NO的浓度为_。解析：n