硝酸物理教案

[教學目標]

1．知識目標

（1）瞭解實驗室中制硝酸的反應原理、瞭解工業上氨氧化制硝酸的反應原理。

（2）瞭解王水等的性質。

（3）掌握有關硝酸反應的計算

2．能力和方法目標

（1）通過氨氧化法制硝酸的學習，提高解決實際問題的能力；

（2）通過有關硝酸的計算，提高計算能力。

3．情感與價值觀目標

通過玻爾跟諾貝爾獎的故事，對學生進行受國主義教育。

[教學重點、難點] 硝酸的強氧化性的鞏固。

[教學過程]

[複習鞏固上堂課內容]

讓學生完成下列各個問題，可以獨立完成，若不能獨立完成也可以相互間進行討論。

問題1：在硝酸溶液中滴加酸鹼指示劑，能使酸鹼指示劑變色，再加熱時會產生褪色現象。在品紅溶液中，通入二氧化硫氣體會褪色，再加熱又會變紅色。請分析上述產生這兩現象的化學反應原理。

問題2：什麼叫“王水”？“王水”的性質上有什麼特徵？

[教師介紹]化學家玻爾巧妙珍藏諾貝爾獎章的故事。讓學生體會，科學家那種強烈的愛國心和科學智慧完美統一。

問題2：下面是氮及其化合物間的轉化關係，請寫出其中各步轉化反應的'化學方程式：

[引入]在上列轉化反應中，找出能用於工業制硝酸一條反應路線。

[學生活動]

學生討論後，意見逐漸統一到下列兩條反應路線上。

反應路線一：N2→NO→NO2→HNO3

相應反應的化學方程式為：

N2+O2 2NO（屬於吸熱反應）

2NO+O2 =2NO2（屬於放熱反應）

3NO2+H2O=2HNO3+NO（屬於放熱反應）

反應路線二：NH3→NO→NO2→HNO3

4NH3+5O2 4NO+6H2O（屬於放熱反應）

2NO+O2 =2NO2（屬於放熱反應）

3NO2+H2O=2HNO3+NO（屬於放熱反應）

[引導學生討論]上述兩種反應途徑，哪種更適合用於工業上製取硝酸

學生從反應的可能性、原料、能量消耗等各個方面進行討論可得出結論。

[教師講授介紹現代工業制硝酸的方法]早期工業曾有硝石法、電弧法制硝酸，現代工業上一般都採用氨氧化法制硝酸。

　　[板書]

3．硝酸的工業製法------氨氧化法制硝酸

反應原理：

4NH3+5O2 4NO+6H2O（屬於放熱反應）

2NO+O2 =2NO2（屬於放熱反應）

3NO2+H2O=2HNO3+NO（屬於放熱反應）

生產步驟和產要設備：

氧化爐：氨氧化成一氧化氮；

吸收塔：一氧化氮轉化成二氧化氮，用水吸收二氧化氮生成硝酸。

蒸餾濃縮：用濃硫酸或硝酸鎂作吸水劑進行蒸餾濃縮可得到更濃的硝酸。這種方法可製得96%以上的硝酸溶液。

[引導]實驗室若要製取硝酸，應該選什麼作為原料？同學們可以聯繫實驗室制氯化氫的方法進行類比。

[板書]

4．硝酸的實驗室製法

實驗室可用硝酸鈉跟濃硫酸反應制取硝酸：

NaNO3+H2SO4(濃) NaHSO4+HNO3↑

注意，一般情況下，該反應不需高温，以使硫酸氫鈉跟硝酸鈉進一步反應（這一點跟實驗室制氯化氫氣體有差異）。

[引導]硝酸的化學性質比較複雜，有關硝酸的計算問題也比較複雜，下面我們一起來討論一下有關硝酸參加反應的計算問題。

5．有關硝酸的計算

例1：某化肥廠用氨製備硝酸銨。已知：由氨制NO的產率是96%，NO制HNO3的產率是92%，硝酸跟氨合成硝酸銨。則製取硝酸所用去的氨的質量佔總消耗氨的質量分數是多少？（不考慮其他方面的損失）

解析：設氨的總的物質的量為1mol，制硝酸所用的氨為xmol，則與硝酸反應的氨為（1-x）mol。根據題意，反應關係為：

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

所以製取硝酸所用去的氨的質量佔總消耗氨的質量分數為53.1%。

題2：在c(NO3-)等於4 mol·L-1的硝酸銅和硝酸銀的100mL混合溶液中，加入一定量的鋁粉，充分反應後過濾，將濾紙上的沉澱乾燥後稱重為24.8g。將此沉澱加入稀鹽酸中無氣體產生。濾液中滴入氯化鈉溶液無現象，後加入過量的稀氫氧化鈉溶液得到沉澱，過濾，加熱，冷卻，稱重為4g。求參加反應的鋁的質量。

[解析]題中所述的反應關係可表示成如下：

再結合溶液中NO3-離子守恆進行整體分析。

由於反應前NO3-是以Cu(NO3)2、AgNO3形式存在，反應後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。

參加反應鋁粉的質量為2.7g。

[鞏固練習]

1．實驗室可以利用硝酸鈉跟濃硫酸加熱製取硝酸，這是利用了硝酸的（ ）。

（A）氧化性 （B）強酸性 （C）不穩定性 （D）揮發性

2．工業上用氨的催化氧化法制取硝酸時，先製成質量分數為50%左右的硝酸，再製成質量分數為96%的濃硝酸，一般採用的方法是（ ）。

（A）加熱蒸發濃縮 （B）加生石灰吸去水分後再過濾

（C）加硝酸鎂後再蒸餾濃縮 （D）加入濃硫酸後再分液

3．在容積為672mL的燒杯裏充滿NO、NO2混合氣體，將其倒立在水槽裏，去塞後再緩緩通入280mLO2，反應恰好完全，且水充滿了燒瓶（所有氣體體積都已摺合為標準狀況）。下列敍述正確的是（ ）。

（A）總反應為：NO+NO2+O2+H2O=2HNO3

（B）總反應為：4NO+8NO2+5O2+6H2O=12HNO3

（C）燒瓶中硝酸的物質的量濃度為0.03 mol· L-1

（D）燒瓶中硝酸的物質的量濃度為0.045mol· L-1

4．某金屬與稀硝酸恰好完全反應生成NO2，消耗金屬和硝酸的物質的量之比為1∶3，則該金屬可能是（ ）。

（A）Cu （B）Ag （C）Al （D）Fe

5．有關物質有如圖1-3-4所示的轉化關係。其中，A的濃溶液與單質B在加熱時才發生反應①，A的稀溶液與足量B在加熱時才發生反應②，D的稀溶液與苯酚溶液混合後呈紫色。據此填空：

（1）寫出下列物質的化學式：A_______，D________，E_______。

（2）反應④的現象是_______________________；

（3）寫出反應②的離子方程式：___________________________________；

（4）A的濃溶液與單質B加熱時能否產生G？為什麼？（結合圖給信息回答）