[教学目标]
<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />
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:
<?xml:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" />
[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。
反应路线一:N 2 →NO→NO 2 →HNO 3
相应反应的化学方程式为:
N
2
+O
2
2NO+O 2 = 2NO 2 (属于放热反应)
3NO 2 +H 2 O=2HNO 3 +NO(属于放热反应)
反应路线二:NH
3
→NO→NO
2
→HNO
3
4NH
3
+5O
2
2NO+O 2 = 2NO 2 (属于放热反应)
3NO 2 +H 2 O=2HNO 3 +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:
4NH
3
+5O
2
2NO+O 2 = 2NO 2 (属于放热反应)
3NO 2 +H 2 O=2HNO 3 +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:
NaNO
3
+H
2
SO
4
(浓)
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.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HNO 3 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 x mol,则与硝酸反应的氨为(1- x )mol。根据题意,反应关系为:
NH 3 ~ HNO 3
1mol 1mol
x ×96%×92% y y = x ×96%×92%
NH 3 + HNO 3 ~ NH 4 NO 3
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 (NO 3 - )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NO 3 - 离子守恒进行整体分析。
由于反应前NO 3 - 是以Cu(NO 3 ) 2 、AgNO 3 形式存在,反应后NO 3 - 是以Al(NO 3 ) 3 、Cu(NO 3 ) 2 形式存在,所以有:
m(Al)=(4 mol·L
-1
×0.1L-
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、NO 2 混合气体,将其倒立在水槽里,去塞后再缓缓通入280mLO 2 ,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+NO 2 +O 2 +H 2 O=2HNO 3
(B)总反应为:4NO+8NO 2 +5O 2 +6H 2 O=12HNO 3
(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NO 2 ,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)