专题4 硫、氮和可持续发展
第2单元 课时3硝酸的性质
一、学习目标
1.了解硝酸的物理性质和重要用途；
2.掌握硝酸的化学性质――不稳定性和强氧化性；
3.知道工业上氨氧化法制硝酸的反应原理；
4.通过观察浓、稀硝酸与铜反应的实验，培养观察能力、分析和比较能力；5.介绍波尔巧藏诺贝尔金质奖章的故事，对学生进行爱国主义教育。
二、教学重点及难点
硝酸的特性――不稳定性和氧化性；
氨氧化法制硝酸的反应原理。
三、设计思路
由氮元素存在变价引入硝酸内容的教学，接着介绍硝酸的重要用途，引导学生将理论与生产实际联系起来，激发他们学习理论知识的积极性。硝酸性质的教学按照人们认识新事物的一般过程展开，首先通过简单的观察来认识硝酸的物理性质，在通过实验探究的方式，引导学生发现HNO3的特性――不稳定性和强氧化性。在对稀HNO3与铜的反应进行探究的时候，对教材中的实验进行了一定的改进，在一定程度上可以培养学生的创新意识和解决新问题的能力。最后，向学生简单介绍硝酸的工业制法，再一次将理论与实践相结合，从而整理氮元素及其化合物的转化关系，深化本课以及本单元的内容。
四、教学过程
[引入]试分析下列转变关系中氮元素的化合价变化。
NH3→NO→NO2→HNO3
[过渡] 氮元素处于最高价态的硝酸是硝酸型酸雨的有害成分之一，但它在工农业生产中的用途也是非常广泛的。
[板书介绍] 一、硝酸的用途：制氮肥、塑料、炸药、硝酸盐等。（ppt 3）
[过渡] 为了更加科学合理地利用硝酸，我们需要进一步认识它的有关性质。认识一种物质，人们通常从表面入手，不断深入其内部的本质。那我们就先来认识一下硝酸的“表层”性质。
[观察与思考] 打开一瓶浓硝酸的瓶盖，闻其气味，观察其挥发现象。
[板书小结]二、硝酸的物理性质。（ppt 4）
硝酸是无色、有刺激气味的液体，易溶于水，低沸点（83℃），易挥发。常用硝酸密度为 1.503g/cm3， 浓度为69%，15.6mol/L。
[过渡] 在学习了“表层”性质的基础上，下面我们来深入研究硝酸的“深层”性质。
[板书]三、硝酸化学性质（ppt 5～12）
1. 硝酸具有酸的通性：一元强酸 HNO3 = H++NO3-
[讨论] ①久置浓硝酸为什么呈黄色？
[回答] 久置硝酸分解产生的NO2溶于溶液中,使得溶液变黄！
[板书] 2. 硝酸的不稳定性：4HNO3 = O2↑ +2H2O + 4NO2↑
[讨论] ②硝酸应如何保存？
硝酸保存在避光、低温处。
[过渡] 硝酸中的氮元素化合价处于最高价态，我们可以由此推测它只具有氧化性，事实是否如此呢？下面大家通过实验来探究一下。
[板书]（1）硝酸与金属的反应
[实验探究]实验浓、稀硝酸与铜的反应。
[实验计划] ①是否能观察到明显实验现象？
②是否有气体生成，如果有，气体是什么颜色。使生成的气体接触空气，气体颜色是否发生变化。
③溶液颜色有什么变化。
[实验探究1]①浓硝酸与铜反应
现象：铜片溶解,常温下反应剧烈；有红棕色的气体产生；溶液由无色变为蓝色。
反应的化学方程式：
Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O （注：方程式由学生根据反应现象推测归纳后写出）
[实验探究2]②稀硝酸与铜反应
现象：反应缓慢，铜片溶解；有无色的气体产生，气体接触空气时立即变成红棕色；溶液由无色变为蓝色。
反应的化学方程式：
3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
（注：方程式由学生根据反应现象推测归纳后写出）
反应的离子方程式：
3Cu＋8H+ ＋ 2NO3― ＝3Cu2+＋2NO↑＋4H2O
（注：离子方程式由学生当作课堂练习自行写出）
[拓展视野] 常温下，浓硝酸使铁、铝发生“钝化”。
Fe＋HNO3(浓) → 生成致密的氧化膜（钝化）
Al＋HNO3(浓) → 生成致密的氧化膜（钝化）
[追问] 为什么可以用铝槽车装运浓硝酸？
[回答]钝化使金属的化学活动性大大降低，耐腐蚀性大大增强。因此在常温下可以用铝槽车装运浓硝酸。
[板书] （2）浓硝酸能与某些非金属反应。
C + 4HNO3(浓) = CO2 ↑ + 4NO2↑+2H2O
[ppt演示] 氧化还原反应方程式的配平过程。（ppt 10）
[阅读]教材101页，学习氧化还原反应方程式的配平，分析原理，归纳步骤。
[归纳] [板书] 硝酸具有强氧化性。（注：教师在学生归纳下面三条性质之后进行板书）
（1）能与大多数金属反应，但一般不生成氢气。
金属与浓硝酸反应一般生成NO2,与稀HNO3反应一般生成NO。
（2）常温下浓硝酸使铁、铝钝化。
（3）浓硝酸能与某些非金属反应。
[拓展视野] 王水：浓HNO3和浓HCl（体积比1:3）混合物，能使一些不溶于硝酸的金属如Au、Pt等溶解。（ppt 12）
玻尔是丹麦著名的物理学家，曾获得诺贝尔奖。第二次世界大战中，玻尔被迫离开将要被德国占领的祖国。为了表示他一定要返回祖国的决心，他决定将诺贝尔金质奖章溶解在王水里，装于玻璃瓶中，然后将它放在柜面上。后来，纳粹分子窜进玻尔的住宅，那瓶溶有奖章的溶液就在眼皮底下，他们却一无所知。这是一个多么聪明的办法啊！战争结束后，玻尔又从溶液中还原提取出金，并重新铸成奖章。新铸成的奖章显得更加灿烂夺目，因为它凝聚着玻尔对祖国无限的热爱和无穷的智慧。
[发散思维] 在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入KNO3 ，发现铜粉溶解，为什么？（PPT13）
3Cu＋8H+ ＋ 2NO3 - ＝3Cu2+＋2NO↑＋4H2O
[比较学习] 硫酸和硝酸的氧化性规律比较（ppt 14）
[过渡] 如果我们需要大量硝酸用于各种生产活动，那么如何通过工业方法来制取它的呢？
[板书] 四、硝酸的工业制法（ppt 15～16）
[投影]工业上制备硝酸的过程如下：
(1)氨在催化剂的作用下与氧气发生反应，生成一氧化氮；
(2)一氧化氮进一步被氧气氧化成二氧化氮；
(3)用水吸收二氧化氮生成硝酸。
试写出各步反应的化学方程式：
4NH3+5O2 = 4NO+6H2O
2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO
（注：方程式由学生根据反应上述文字过程描述自行写出）
[作业] 教材第102页：练习与实践第2、3题。