高中化學(xué) 第4章 非金屬及其化合物 第4節(jié) 硫酸、硝酸和氨教案 新人教版必修1

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1、 第四節(jié) 硫酸、硝酸和氨 一、教學(xué)設(shè)計(jì) 硫酸、硝酸是硫、氮元素的最高價(jià)氧化物的水化物，是重要的含氧酸，氨是氮的氫化物。非金屬單質(zhì)、氫化物、氧化物、含氧酸等構(gòu)成某一非金屬元素的知識(shí)體系。在硫、氮元素的知識(shí)體系中，比較重要的是氧化物和含氧酸。硫酸、硝酸既有酸的一些通性，又有它們自己的特性。氨也有大多數(shù)非金屬元素的氫化物所具有的性質(zhì)，同時(shí)它又是水溶液呈堿性的惟一氣體，而且是大家非常熟悉的物質(zhì)。因此，將它們歸為一節(jié)進(jìn)行學(xué)習(xí)。 硫酸、硝酸和氨是重要的基本化工產(chǎn)品。掌握硫酸、硝酸和氨的性質(zhì)，可以更好地認(rèn)識(shí)它們?cè)诠まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防中的重要用途。自然界中氮的循環(huán)具有一定的典型性。因此，本節(jié)教科書(shū)選擇濃硫

2、酸、硝酸的氧化性，氨氣的性質(zhì)和制法，以及自然界中氮的循環(huán)為內(nèi)容，目的是讓學(xué)生了解這些重要化工產(chǎn)品的主要性質(zhì)，了解氮的循環(huán)對(duì)生態(tài)平衡的作用。 學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)過(guò)稀硫酸、稀鹽酸的化學(xué)性質(zhì)，也做過(guò)濃硫酸吸水的實(shí)驗(yàn)。本節(jié)通過(guò)“思考與交流”，應(yīng)用初中化學(xué)知識(shí)了解硫酸、硝酸具有酸的通性，然后引出濃硫酸和硝酸的氧化性。氨的性質(zhì)主要學(xué)習(xí)氨的水溶性、氨水的堿性，以及氨與酸的反應(yīng)。 本節(jié)內(nèi)容編排有以下特點(diǎn)： 1.重視知識(shí)的建構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)由主干知識(shí)和基本知識(shí)構(gòu)成，主干知識(shí)作支撐。濃硫酸、硝酸的主干知識(shí)是強(qiáng)氧化性，它們能與絕大多數(shù)金屬起反應(yīng)，也能與一些非金屬起反應(yīng)，反應(yīng)的特點(diǎn)是濃硫酸、硝酸中的硫、氮元素被還原，生

3、成硫的氧化物和氮的氧化物。氨的主干知識(shí)是水溶液呈堿性，因此容易與酸反應(yīng)生成鹽。教科書(shū)對(duì)于這些主干知識(shí)采用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行建構(gòu)，用圖示進(jìn)行加深，用化學(xué)反應(yīng)方程式進(jìn)行強(qiáng)化。而對(duì)其他一些基本知識(shí)，則采用“思考與交流”“資料卡片”等形式來(lái)呈現(xiàn)。 2.重視環(huán)境教育例如，濃硫酸與銅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，以往是用銅片與濃硫酸反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)時(shí)反應(yīng)不能隨意停止，過(guò)多的SO2會(huì)造成環(huán)境污染?，F(xiàn)在改用銅絲與濃硫酸反應(yīng)，反應(yīng)一會(huì)兒后，拉出銅絲，反應(yīng)即停止，減少了SO2對(duì)環(huán)境的污染。對(duì)于自然界中氮的循環(huán)，教科書(shū)采用圖片與問(wèn)題相結(jié)合的形式，旨在通過(guò)討論，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)氮的循環(huán)對(duì)生態(tài)平衡的重要作用。 本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)：濃硫酸、硝酸的氧化性，氨的化學(xué)

4、性質(zhì)。 本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)：濃硫酸、硝酸的氧化性。 教學(xué)建議如下： 1.做好實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的功能。實(shí)驗(yàn)→觀(guān)察→分析是本節(jié)教學(xué)的重要手段與方法。為取得良好的實(shí)驗(yàn)效果，教師要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，明確實(shí)驗(yàn)觀(guān)察的重點(diǎn)，使學(xué)生通過(guò)仔細(xì)觀(guān)察現(xiàn)象，來(lái)分析變化的本質(zhì)。另外還要強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的操作要點(diǎn)及要掌握的實(shí)驗(yàn)技能等。 在復(fù)習(xí)濃硫酸的吸水性、脫水性時(shí)可做蔗糖中加濃硫酸的實(shí)驗(yàn)，結(jié)合教科書(shū)圖4-27，以激發(fā)學(xué)生的興趣。 對(duì)于硫酸的氧化性，建議演示實(shí)驗(yàn)前設(shè)置如下思考題：（1）本實(shí)驗(yàn)反應(yīng)的條件是什么？（2）反應(yīng)前后溶液及銅片有哪些變化？（3）實(shí)驗(yàn)發(fā)生后品紅溶液（或紫色石蕊溶液）有何變化？由此得出什么結(jié)論？盛品紅溶液試管

5、口的棉花起什么作用？這樣可以使學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)行觀(guān)察，加強(qiáng)其對(duì)直觀(guān)現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)?？蓪?duì)銅與濃硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)（見(jiàn)“活動(dòng)建議”）。 對(duì)于硝酸與銅、非金屬的反應(yīng)，可以適當(dāng)補(bǔ)充演示實(shí)驗(yàn)，但必須控制環(huán)境污染問(wèn)題。做濃、稀硝酸與銅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)要選用細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)線(xiàn)銅絲。這樣既反應(yīng)快，又便于及時(shí)抽出，污染少；選用1∶2的稀硝酸現(xiàn)象較明顯，為增強(qiáng)可觀(guān)察性，可用白紙作襯托。在做紅熱的木炭在濃硝酸里燃燒的實(shí)驗(yàn)時(shí)，要求學(xué)生認(rèn)真觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并指出除碳外，硫、磷也能被濃硝酸氧化，至于氧化的產(chǎn)物不要求學(xué)生掌握。要記住王水的組成，可引導(dǎo)學(xué)生妙用王水中的“王”字的豎橫筆畫(huà)比，幫助記憶。 對(duì)于【實(shí)驗(yàn)4-9】，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象引

6、導(dǎo)學(xué)生分析：（1）燒瓶?jī)?nèi)為什么會(huì)形成噴泉？（2）溶液為什么變成紅色？這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生更好地理解氨極易溶于水、且水溶液顯堿性的性質(zhì)。對(duì)于氨與鹽酸的反應(yīng)，也可以用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行演示。 2.加強(qiáng)思想方法教育。討論濃硫酸和硝酸的性質(zhì)時(shí)，要突出氧化還原的觀(guān)點(diǎn)，分析反應(yīng)的特點(diǎn)，從而理解濃硫酸、硝酸的氧化性表現(xiàn)在硫、氮元素價(jià)態(tài)的變化上。另外，學(xué)生學(xué)習(xí)了濃硫酸、硝酸的強(qiáng)氧化性后，一定會(huì)產(chǎn)生疑問(wèn)：濃硫酸、稀硫酸中溶質(zhì)都是H2SO4，為什么性質(zhì)有如此大的差異？濃硝酸、稀硝酸的氧化性為什么也有比較大的差異？這時(shí)要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用內(nèi)因與外因的關(guān)系進(jìn)行分析，指出量變會(huì)引起質(zhì)變，加深對(duì)自然辯證法的認(rèn)識(shí)。 3.運(yùn)用比較歸納法進(jìn)

7、行學(xué)習(xí)。濃硫酸、硝酸的氧化性有許多相似的地方，通過(guò)比較可以加深理解、方便記憶。如濃硫酸、硝酸作氧化劑時(shí)，都是硫、氮元素被還原；都是濃的溶液氧化性比稀的溶液強(qiáng)；濃硫酸、濃硝酸都能與不活潑金屬和一些非金屬反應(yīng)；在常溫下，濃硫酸、濃硝酸都能使鐵、鋁表面氧化生成牢固的氧化物薄膜，從而阻止酸與內(nèi)層金屬的反應(yīng)等。在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生會(huì)常常錯(cuò)誤地認(rèn)為：硝酸愈稀被還原的程度愈大，說(shuō)明硝酸愈稀氧化能力愈強(qiáng)。對(duì)此，要向?qū)W生說(shuō)明，氧化性的強(qiáng)弱是指氧化其他元素的能力，而不是指本身被還原的程度，即不能以還原產(chǎn)物中氮的價(jià)態(tài)作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。在教學(xué)中還可以引導(dǎo)學(xué)生歸納氨的特殊性，如氨水的化學(xué)式、氨水的酸堿性等。 4.注意教學(xué)方

8、式的多樣化。應(yīng)充分利用各種實(shí)物、音像資料，通過(guò)觀(guān)看、閱讀、講解、討論等多種形式進(jìn)行教學(xué)。尤其是要注意不斷創(chuàng)設(shè)問(wèn)題的情景，引發(fā)學(xué)生討論。還要鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)提出問(wèn)題，質(zhì)疑釋疑等。 二、活動(dòng)建議 【實(shí)驗(yàn)4-8】該實(shí)驗(yàn)只有在持續(xù)加熱時(shí)，才有穩(wěn)定的SO2氣流。反應(yīng)完畢，冷卻后，把試管里的液體慢慢倒入另一支盛有少量水的試管里，可觀(guān)察到溶液呈現(xiàn)藍(lán)色。 在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，試管底部往往會(huì)出現(xiàn)黑色沉淀物，溶液也顯得發(fā)黑，持續(xù)加熱的時(shí)間長(zhǎng)一些，顏色可變淺。由于反應(yīng)復(fù)雜，不宜過(guò)多介紹。 此實(shí)驗(yàn)也可稍作改進(jìn)（如圖4-1）。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)可證明SO2的產(chǎn)生；證明SO2溶液為酸性；證明SO2不能漂白石蕊溶液；強(qiáng)調(diào)尾氣處理

9、的方法。 現(xiàn)象：濃硫酸與銅在加熱時(shí)能發(fā)生反應(yīng)，放出能使紫色石蕊溶液變紅或使品紅溶液褪色的氣體。反應(yīng)后生成物的水溶液顯藍(lán)色。 圖 4-1 濃硫酸與銅的反應(yīng) 【實(shí)驗(yàn)4-9】做此實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意： 1.裝置要密閉不漏氣。 2.圓底燒瓶要干燥。 3.燒瓶里的氨氣要充滿(mǎn)。 實(shí)驗(yàn)中所用的氨氣可用以下方法得到： 1.用NH4Cl與Ca(OH)2共熱制氨氣。注意首先要檢查Ca(OH)2是否變質(zhì)〔長(zhǎng)期存放的Ca(OH)2可能會(huì)部分變成CaCO3〕，最好用新制的Ca(OH)2。為防止生成氨合物，Ca(OH)2要過(guò)量，NH4Cl與Ca(OH)2的質(zhì)量比以5∶8為宜。如果用（NH4)2SO4代替NH4

10、Cl，則二者的質(zhì)量比以1∶1為宜。如果用粉末狀的生石灰代替Ca(OH)2，制得的氨氣比較干燥。 2.加熱濃氨水制氨氣。在燒瓶中加入2～4 mL濃氨水，加熱即可得到氨氣。此法也可用于做噴泉實(shí)驗(yàn)。 3.在常溫下，用濃氨水與固體燒堿混合制氨氣。方法是：在分液漏斗中加入濃氨水，在錐形瓶中加入少量固體氫氧化鈉（約一小藥匙），按圖4-2所示安裝好裝置。將濃氨水慢慢滴入錐形瓶，待冒出較多的氣泡時(shí)，用向下排氣法收集氨氣。實(shí)驗(yàn)時(shí)要控制好濃氨水的滴入速度，分液漏斗的活塞不要開(kāi)得太大，以免產(chǎn)生氨氣過(guò)多而沖開(kāi)錐形瓶的塞子。此法的裝置和操作都很簡(jiǎn)便，而且制得的氨氣濃度也比較大，做“噴泉”實(shí)驗(yàn)效果比較好。 圖

11、4-2 制取氨氣 現(xiàn)象：燒杯里的水由玻璃管進(jìn)入燒瓶，形成噴泉，燒瓶?jī)?nèi)液體呈紅色。 三、問(wèn)題交流 【思考與交流1】（1）它們都是酸，在水溶液中電離出H+，硫酸和硝酸是含氧酸，鹽酸是無(wú)氧酸；硫酸是二元強(qiáng)酸，硝酸和鹽酸是一元強(qiáng)酸…… （2）在水溶液中都電離出氫離子，HA=H++A- （3）從鹽酸、稀硫酸是非氧化性酸，濃硫酸或硝酸是氧化性酸的角度加以討論。 【思考與交流2】提示：氮是蛋白質(zhì)的基本組成元素之一。所有生物體內(nèi)均含有蛋白質(zhì)，所以氮的循環(huán)涉及到生物圈的全部領(lǐng)域。氮是地球上極為豐富的一種元素，在大氣中約占79%。氮在空氣中含量雖高，卻不能為多數(shù)生物體所直接利用，必須通過(guò)固氮作用。固氮

12、作用的兩條主要途徑，一是通過(guò)閃電等高能固氮，形成的氨和硝酸鹽，隨降水落到地面；二是生物固氮，如豆科植物根部的根瘤菌可使氮?dú)廪D(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}等。植物從土壤中吸收銨離子（銨肥）和硝酸鹽，并經(jīng)復(fù)雜的生物轉(zhuǎn)化形成各種氨基酸，然后由氨基酸合成蛋白質(zhì)。動(dòng)物以植物為食而獲得氮并轉(zhuǎn)化為動(dòng)物蛋白質(zhì)。動(dòng)植物死亡后遺骸中的蛋白質(zhì)被微生物分解成銨離子（NH4+）、硝酸根離子（NO3-）和氨（NH3）又回到土壤和水體中，被植物再次吸收利用。 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375