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[教学设计]氨 硝酸 硫酸

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第一课时

教学目标:

1.探究氨和铵盐的性质、用途;

2.学会氨的实验室制法。

教学重点:氨和铵盐的化学性质

教学难点:实验室制氨的化学反应原理

    教学仪器:烧杯、烧瓶、铁架台、滴管、导管、玻璃棒、试管、酒精灯、酚 酞试液、棉花、试管夹、NH3、HCl、NH4Cl、Ca(OH)2

教学过程:

    [新闻导课]杭州市一制冷车间发生液氨泄漏 :

 2004年4月20日上午10时,杭州市一制冷车间发生氨气泄漏事件,整个厂区是白茫茫的一片,方圆数百米,空气中弥漫着一股浓烈的刺激性气味,进入厂区呼吸都感到困难。厂区内寒气逼人。市消防中心接到报案后立即制定方案,出动上百名消防队员,十余量消防车…。

 简要介绍合成氨发展史

[问题]

1、为什么在液氨泄漏时工厂里会寒气逼人?

2、如何吸收弥漫在空气中的大量氨气?

3、被围困在污染区的群众怎样做才能保证不吸入氨气?

[板书]    一、   氨  

1、NH3的物理性质:

[展示]一瓶氨气:无色,有刺激性气味,密度<空气,易液化,可作致冷剂。

[实验4-8]  成功关键:烧瓶干燥、密封。

     现象:形成红色喷泉。

 结论:氨极易溶于水,水溶液显碱性。

 [ 讲解]:1体积的水约溶解700体积的氨气,氨的水溶液叫做氨水。

[板书] 在通常状况下,氨是无色气体,有刺激性气味,比空气轻。氨易液化,极易溶于水。

    [过渡]氨的水溶液是碱性的,但其中的水是中性的,氨分子也没有氢氧根离子。氨水为什么会显碱性呢?

[板书]2、氨的化学性质:

(1)NH3与水的反应:

[分析]   NH3+H2O   NH3・H2O NH4++OH-

     NH3+H2O   NH4++OH-

     其中一水合氨很不稳定,受热会分解。

     NH3・H2O     NH3↑+H2O

[板书] NH3+H2O   NH3・H2O NH4++OH-

[思考]:分析NH3溶于水存在的过程,讨论氨水中的成分:分子             、离子                 。

[板书](2)NH3与酸的反应:

    [ 演示实验]氨与氯化氢反应

    [观察]现象:大量白烟生成。

[思考]:生产Cl2的化工厂常用浓氨水来检查生产设备和管道是否漏气,如有白烟生成,则说明已发生漏气,这是为什么?

[板书]化学方程式: NH3+HCl=NH4Cl

NH3也可与其它酸反应,例:NH3+HNO3=NH4NO3、 2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4

[讲解] NH3在一定条件下可于O2、NO、NO2等发生氧化还原反应。

[板书](3)NH3与O2的反应:    4NH3+5O2    4NO+6H2O

[演示实验]实验室制取氨气:

[板书]3、NH3的实验室制法:  

 [讲解]原理:在实验室里常用铵盐和碱加热的方法来制取NH3。 仪器:固+固加热(同制氧气);收集:排空气法。

[板书]2NH4Cl+Ca(OH)2   CaCl2+2NH3↑+2H2O  仪器:固+固加热(同制氧气);收集:排空气法。

   [提问]:

1 能否用浓硫酸干燥NH3?

2 能否使用NH4HCO3、NH4NO3?为什么?

3 使用碱石灰代替消石灰有什么优点?

[过渡]氨与酸反应形成氨盐,我们下面分析铵盐的性质

[板书]4、铵盐

[讲述]铵盐是铵根离子(NH4+)和酸根离子组成的化合物。铵盐都是晶体,能溶于水。

[板书]主要化学性质:

(1)铵盐受热易分解:

[实验]加热NH4Cl观察现象,是否升华?

[板书]化学方程式: NH4Cl   NH3↑+HCl↑、   NH3+HCl= NH4Cl

    NH4HCO3     NH3↑+H2O+CO2 ↑

    [讲解]铵盐能与碱反应放出氨气,例:

   (NH4)2SO4+2NaOH   Na2SO4+2NH3↑+2H2O

[板书](2)铵盐与碱的反应:(NH4)2SO4+2NaOH   Na2SO4+2NH3↑+2H2O

[强调]这个性质是一切铵盐的共同性质,实验室可利用这个性质来检验

NH4+的存在。

[注意事项]:

实验条件:浓溶液或固体,加热。

较稀溶液中铵根离子的检验方法:先浓缩,后检验。

[板书]5.NH3的用途:

[讲述]可用于氮肥工业及其他化工产业上(如:制纯碱),制冷剂。

[思考交流]自然界中氮的循环:

[讨论]:向饱和的NaCl溶液中通入足量的NH3后,再通入足量的CO2,发现有NaHCO3晶体析出,为什么?

    [小结]:总结本节课的内容。

[作业]

 

附板书计划:

一、   氨  

1、氨的物理性质: 在通常状况下,氨是无色气体,有刺激性气味,比空气轻。氨易液化,极易溶于水。

2、氨的化学性质:

(1)NH3与水的反应: NH3+H2O   NH3・H2O NH4++OH-

(2)NH3与酸的反应:NH3+HCl=NH4Cl  NH3+HNO3=NH4NO3、

2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4

(3)NH3与O2的反应:    4NH3+5O2    4NO+6H2O(工业上制硝酸)

3、NH3的实验室制法:  

2NH4Cl+Ca(OH)2   CaCl2+2NH3↑+2H2O  仪器:固+固加热(同制氧气);收集:排空气法。

4、氨盐

(1)铵盐受热易分解:

NH4Cl   NH3↑+HCl↑、   NH3+HCl= NH4Cl

NH4HCO3     NH3↑+H2O+CO2 ↑

(2)铵盐与碱的反应:(NH4)2SO4+2NaOH   Na2SO4+2NH3↑+2H2O

5、氨的用途

 

第二课时

 

教学目标:

1.巩固稀硫酸的性质;探究浓硫酸的特性及强氧化性;

2.培养学生的实验观察、分析思维能力。

3.对学生进行“现象与本质”“量变与质变”等辩证唯物主义观点的教育

4.通过实验研究,激发学生的学习兴趣,培养学生严谨求实、勇于创新的科学品质

教学重点、难点:浓硫酸的强氧化性。

教学方法: 启发式。

教学辅助手段: 投影。

教学过程

[新闻导课]今年1月29日、2月23日,清华大学机电系四年级学生刘海洋先后两次用火碱、浓硫酸将北京动物园的五只熊烧伤,其中一头黑熊双目失明。这一故意残害动物的事件经媒体披露后,引起了公众的强烈愤慨!同时,“高材生为何会犯如此低级错误?一个‘好学生’为什么没有必然成为一名好公民”的疑问也引发了社会各界广泛的讨论与深入的思考。

[沉思]刘海洋为何用浓硫酸残害黑熊?浓硫酸又具有哪些重要性质?

 [复习投影] 描述下列的实验(见附图)现象,并说明稀H2SO4的性质。

[练习]有关反应的离子方程式:

Zn+H2SO4---         Zn+2H+ = Zn2++H2↑

NaOH+H2SO4-----     OH-+H+ = H2O

Fe2O3+H2SO4----      Fe2O3+6H+ = 2Fe3++3H2O

BaCl2+H2SO4---       Ba2++ SO42― = BaSO4↓

[设问]实验室制氢气时选用稀硫酸或盐酸,而不用浓硫酸和硝酸,为什么?

[板书] 第四节      硫酸、硝酸和氨

二、硫酸和硝酸的氧化性

[引言] 浓硫酸和稀硫酸在性质上有什么区别呢?

[提问]实验室制取氯化氢,为什么用浓硫酸与固体食盐共热?利用浓硫酸什么性质?

[学生回答]难挥发性。

[板书](一)硫酸的氧化性

 1.浓硫酸的特性

(1)难挥发性―制挥发性酸

[提问]在实验室里常用浓硫酸干燥气体,利用浓硫酸的什么性质?

[板书] (2)吸水性

[思考] 因为浓硫酸难挥发,所以将一瓶浓硫酸敞口放置在空气中,其浓度、质量都不发生变化,这样说对吗?

[演示实验] 蔗糖炭化:将一定量的蔗糖放入小烧杯中,加入浓硫酸。

 

 

[学生观察] 现象:①蔗糖由白→黑;

②生成的黑色物质呈面包状;

③闻一闻有刺激性气味。

[教师启发]解释现象:①浓H2SO4与蔗糖(C12H22O11)作用,按水分子的组成脱去蔗糖分子中的H、O,生成C和H2O。

[板书] (3)脱水性

现象本质:

[分析] 蔗糖炭化现象:②③黑色物质疏松多孔(学生答有气体),气体是怎么形成的,生成的是什么气体?

[讲解] 浓硫酸使蔗糖脱水炭化后,又吸水放热,使其继续被浓H2SO4氧化。

[板书] 2、强氧化性

  [实验4-9] 铜与浓硫酸反应,并检验生成的气体?

 [观察现象] ①固:红→黑

②液:无→棕黑→蓝色

③气:无色有刺激性气味,使酸性KMnO4溶液退色;使品红溶液退色。

[板书](1)Cu+2H2O4(浓)Cu(SO4)2+O2↑+2H2O

[引导分析] (1)铜片变黑,黑色物质是什么?怎么生成的?

(2)怎样鉴别生成的气体?教师要启发不能用澄清石灰水鉴别。

[思考] 回答在上述反应中:

(1)氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物各是什么物质?

(2)反应物的物质的量之比?还原剂与氧化剂物质的量之比?

(3)浓硫酸在反应中的作用?

[讲解] 在金属活动顺序表中,Cu是H之后较不活泼的金属元素,稀硫酸不能与Cu反应。实验证明,浓硫酸能把金属活动顺序表中H之后的金属(除Pt,Au)氧化成金属硫酸盐,浓硫酸本身被还原生成SO2。

[练习] 写出浓硫酸与汞反应、与银反应的化学方程式。

[教师启发] Cu,Hg,Ag是H之后的较不活泼的金属,那么H之前的金属是否就更容易被浓H2SO4氧化呢?

[板书]氧化大多数金属:生成物中金属显高价,同时生成二氧化硫。

  [讲述] 常温Al,Fe钝化。学生阅读课文有关内容。教师启发钝化在实际中的应用:铝铁容器盛装浓硫酸。

[分析]蔗糖炭化中的刺激性气味?

[板书](2)氧化某些非金属如C,S,P等(浓硫酸的还原产物一般为二氧化硫)。

C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O

   2H2SO4(浓)+S====3SO2↑+2H2O

   [教师] 浓硫酸具有强氧化性,能氧化某些非金属,又能氧化大多数金属,那么能否氧化具有还原性的化合物呢?如实验室为什么不用浓H2SO4制取及干燥H2S?

[板书] (3)氧化某些还原性化合物

     2NaI+H2SO4(浓)===Na2SO4+I2+SO2↑+2H2O

H2S+H2SO4(浓)==S↓+SO2+2H2O

[问题] 实验证明:浓H2SO4的特性,稀硫酸都没有;稀H2SO4的性质,浓H2SO4不完全具有。为什么浓、稀H2SO4性质有这么大差别呢?让我们一起分析。

[师生共同分析]上述反应中浓H2SO4的氧化性由其分子中什么原子引起?稀H2SO4  也具有氧化性,两者相比有何差别?可举例说明。

浓H2SO4的氧化性由其分子中S(+6)(最高价)引起。稀硫酸也有氧化性,如Zn+2H+====Zn2++H2↑,由H+表现,而Cu+H2SO4(稀)不反应。可见,H+的氧化性比S的氧化性弱且还原产物不同。

[小结]略

[作业]

 

第三课时

教学目标:

1、探究硝酸的物理性质和化学性质(酸性、强氧化性、不稳定性)。

2、通过学生实验手段,培养学生的实验能力、观察能力、分析能力。

    3、在浓硝酸和稀硝酸的对比学习中,渗透“量变和质变”的辨证规律。

4、通过介绍化学家的故事,使学生树立热爱科学,尊重科学的品质,激发学生学习的兴趣。

教学重点:硝酸的不稳定性和强氧化性

教学难点:硝酸的强氧化性

教学过程:

[故事导入]    玻尔巧藏诺贝尔金奖章

    丹麦有位叫玻尔的科学家,37岁时他获得了1922年的诺贝尔奖。第二次世界大战期间,玻尔被迫离开即将被德军占领的祖国,为了表示他一定要返回祖国的决心,他决定将诺贝尔奖章留在实验室。玻尔把金奖章溶解在盛有王水的试剂瓶里。后来,纳粹分子窜入玻尔实验室,那个试剂瓶就在他们的眼皮底下,他们却一无所知。战争结束后,玻尔从王水中把金还原出来,并重新铸成奖章。而玻尔配制王水的主要组成之一是“硝酸”。

[板书] (二)硝酸的强氧化性

    [设疑]硝酸有酸性,能否与金属反应放出氢气?

[演示]浓硝酸与Cu反应

[讲解]从实验现象“红棕色气体生成”判断生成物中是N02而非H2。进一步从氧化还原反应说明反应的本质是+5价的氮得电子能力比H+1强。

[学生实验]比较浓硝酸、稀硝酸分别与Cu反应

[记录并讨论]

 

反  应  现  象

产    物

 

 

浓硝酸+Cu

1、Cu片:有大量气泡产生

2、溶液颜色:无色变为绿色

3、气体颜色:红棕色

4、反应剧烈程度:剧烈

5、触摸容器外壁:很热

 

 

  Cu(NO3)2、NO2和H20

 

 

稀硝酸+Cu

1、Cu片:有气泡产生

2、溶液颜色:无色变为蓝色

3、气体颜色:无色

(打开止水夹后)无色变为红棕色

4、反应剧烈程度:缓慢

5、触摸容器外壁:温热

 

 

  Cu(NO3)2、NO和H20

[板书]1、与金属反应:

             Cu +4HN03(浓)=Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H20

3Cu +8HN03(稀) 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H20 

[讲述]除金、铂等少数金属外,硝酸几乎能与所有金属反应;当浓硝酸与浓盐酸按体积比为1:3混合时,就配制成玻尔的“王水”溶液,王水的氧化性比浓硝酸强,可以溶解金,铂等不溶于硝酸的金属。

 [设问]比较浓硫酸的性质,浓硝酸能否与非金属反应?

[练习]与非金属反应: C+HNO3(浓)  S+HNO3(浓)  P+HNO3(浓)

[板书]2、与非金属反应:

C+4HNO3(浓)=CO2↑+4NO2↑+2H2O

  S+6HNO3(浓)=H2SO4+6NO2↑+2H2O

P+5HNO3(浓)=H3PO4+5NO2↑+H2O

[提问]硝酸与哪些金属及非金属反应?产物是什么?硝酸浓度与还原产物有什么关系?

[小结] 反应规律:

①除Au、Pt等少数金属外,硝酸几乎能氧化所有的金属。

   ②常温下Fe、Al等金属在浓HNO3中发生“钝化”。

   ③硝酸越浓,其氧化性越强。如稀HNO3可使石蕊试纸变红,而浓HNO3可使石蕊试液先变红后褪色。

④一般来说,活泼金属与HNO3反应不生成H2,浓HNO3的还原产物为NO2,稀HNO3的还原产物为NO。活泼金属与极稀HNO3反应时,还原产物复杂,可为NO、N2O、NH4NO3等。

⑤非金属单质可被HNO3氧化为最高价氧化物或其含氧酸。

⑥王水(浓HNO3和浓HCl按体积比1:3配制)具有更强的氧化性,能溶解Au、Pt。

    [强调]反应物或条件不同,硝酸反应产物发生变化:NO2、HNO2、NO、N2O、N2、NH3。

      如:4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+N20+5H2O

    [板书]注意:4Zn+10HNO3(稀)=4Zn(NO3)2+N20+5H2O

[设疑]浓硝酸与活泼金属反应是否也剧烈?

[学生实验]浓硝酸十铝片

[讲解]钝化原理:铁、铝与冷的浓硫酸或浓硝酸,表面被氧化为牢固的氧化物薄膜,阻止酸与内层金属进一步反应。

[板书]3、铁、铝与冷的浓硫酸或浓硝酸常温下发生钝化。

[提问]浓硝酸的运输和贮存可用何种物质制的容器?

 [展示]一瓶呈黄色的浓硝酸,问为什么呈黄色?

[板书] 4、不稳定性

          光照   

   4HN03   ==  2H20+ 4NO2↑+ 02↑

 [提问]硝酸应如何贮存?

[设疑]有人认为,“比较浓硝酸和稀硝酸的还原产物的化合价,浓HN03中的氮 从+5降为+4,而稀HN03,中的氮从+5价降为+2,从化合价变化可以判断稀硝酸的氧化性比浓硝酸强。”这种看法是否正确?为什么?

   [提示]从浓硝酸、稀硝酸分别与Cu反应。剧烈程度分析。

[讲述]硝酸用途 :硝酸是一种重要的化工原料,可用于制造炸药、染料、塑料、硝酸盐等;在实验室里,它是一种重要的化学试剂。

[小结]略

[作业]

 

 

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