人教版高二化学1—3—2 硝酸（第二课时）导学案

人教版高二化学1—3—2 硝酸（第二课时）导学案

‎ ‎ ‎1—3—2 硝酸（第二课时）‎ ‎ [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。‎ ‎- 5 -‎ ‎ ‎ 反应路线一：N2→NO→NO2→HNO3‎ 相应反应的化学方程式为：‎ N2+O22NO（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+5O24NO+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+5O24NO+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 -‎ ‎ ‎ ‎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 ‎- 5 -‎ ‎ ‎ 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？（结合图给信息回答）‎ ‎6．由二氧化氮、氨、氧气组成的混合气体，在标准状况下占有的体积是22.4L，通过过量的稀硝酸充分吸收后，溶液质量增加了35.8g，气体体积缩小至2.24L（已折算成标准状况）。试通过计算求出原混合气体中各气体的体积分数。‎ ‎7．有铜和氧化铜的混合粉末8g，将其全部溶于70mL7 mol· L-1的硝酸中，反应中收集到3.36L（标准状况下）气体。反应后用蒸馏水将溶液稀释至100mL，此时溶液中c(H+)=1 mol· L-1。再从中取出10mL跟10mL3.6mol· L-1的氢氧化钠溶液混合。试通过计算求：‎ ‎（1）析出沉淀的质量。‎ ‎- 5 -‎ ‎ ‎ ‎（2）反应后所得溶液的OH-离子的物质的量浓度。‎ 参考答案：‎ ‎1D，2C，3BD，4D。‎ ‎5．（1）HNO3；Fe(NO3)3；NO2。（2）白色沉淀变成灰绿色，最终为红褐色沉淀。（3）3Fe + 8H++2NO3- = 3Fe2++2NO↑+4H2O。（4）不能。根据图中反应③，NO遇浓硝酸可转化为NO2。‎ ‎6．有两种情况。若是NO2过量：O2%=10%，NH3%=20%，NO2%=70%。若是O2过量：NO2%=62.60%，NH3%=11.75%，O2%=25.65%。（提示：把1molNO2、NH3、O2混合气体通过稀硝酸时，氨被全部吸收，NO2、O2则可跟水反应生成HNO3。若是NO2过量，O2全部耗尽，尾气是0.1molNO；若是O2过量，NO2全部耗尽，尾气是0.1molO2）‎ ‎7．（1）1.176g。（2）0.1 mol·L-1。（可根据硝酸根离子守恒进行分析，能够快速计算）‎ ‎- 5 -‎