[教学设计]氨 硝酸 硫酸

 

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^＋ = Zn^2＋＋H₂↑

NaOH+H₂SO₄-----     OH^－＋H^＋ = H₂O

Fe₂O₃+H₂SO₄----      Fe₂O₃＋6H^＋ = 2Fe^3＋＋3H₂O

BaCl₂+H₂SO₄---       Ba²⁺＋ SO₄^2— = 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 ＋4HN0_3(浓)＝Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑+ 2H₂0

3Cu ＋8HN0_3(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]