Азотная кислота: свойства и реакции,
лежащие в основе производства
9 класс
Цели. Повторить классификацию и свойства оксидов азота, а также общие свойства азотной кислоты в свете теории электролитической диссоциации (ТЭД). Познакомить учащихся с окислительными свойствами азотной кислоты на примере взаимодействия разбавленной и концентрированной кислоты с металлами. Дать понятие о способах получения азотной кислоты и областях ее применения.
Оборудование. На каждом столе перед учащимися план урока, схема взаимодействия азотной кислоты с металлами, набор реактивов, тесты для закрепления изученного материала.
П л а н у р о к а
Оксиды азота.
Состав и строение молекулы азотной кислоты.
Физические свойства азотной кислоты.
Химические свойства азотной кислоты.
Получение азотной кислоты.
Применение азотной кислоты.
Закрепление материала (тест по вариантам).
ХОД УРОКА
Оксиды азота
Учитель. Вспомните и напишите формулы оксидов азота. Какие оксиды называются солеобразующими, какие – несолеобразующими? Почему?
Ученики самостоятельно записывают формулы пяти оксидов азота, называют их, вспоминают азотсодержащие кислородные кислоты и устанавливают соответствие между оксидами и кислотами. Один из учеников записывает на доске (таблица).
Таблица
Сопоставление оксидов азота, кислот и солей
Демонстрационный опыт:
взаимодействие оксида азота(IV) с водой
Учитель. В сосуд с NO 2 приливаем немного воды и взбалтываем содержимое, затем испытываем полученный раствор лакмусом.
Что наблюдаем? Раствор краснеет из-за образовавшихся двух кислот.
2NO 2 + H 2 O = HNO 2 + HNO 3 .
Степень окисления азота в NO 2 равна +4, т.е. она является промежуточной между +3 и +5, которые в растворе более устойчивы, поэтому оксиду азота(IV) соответствуют сразу две кислоты – азотистая и азотная.
Состав и строение молекулы
Учитель. На доске запишите молекулярную формулу азотной кислоты, вычислите ее молекулярную массу и отметьте степени окисления элементов. Составьте структурную и электронную формулы.
Ученики составляют следующие формулы (рис. 1).
Рис. 1. Неверные структурная и электронная формулы азотной кислоты
Учитель. Согласно этим формулам вокруг азота вращается десять электронов, но этого не может быть, т.к. азот находится во втором периоде и максимально на внешнем слое у него может быть только восемь электронов. Это противоречие устраняется, если предположить, что между атомом азота и одним из атомов кислорода образуется ковалентная связь по донорно-акцепторному механизму (рис. 2).
Рис. 2. Электронная формула азотной кислоты.
Электроны атома азота обозначены черными точками
Тогда структурную формулу азотной кислоты можно было бы изобразить так (рис. 3):
Рис. 3. Структурная формула азотной кислоты
(донорно-акцепторная связь показана стрелкой)
Однако опытным путем доказано, что двойная связь равномерно распределена между двумя атомами кислорода. Степень окисления азота в азотной кислоте равна +5, а валентность (обратите внимание) равна четырем, ибо имеются только четыре общие электронные пары.
Физические свойства азотной кислоты
Учитель. Перед вами флаконы с разбавленной и концентрированной азотной кислотой. Опишите физические свойства, которые вы наблюдаете .
Ученики описывают азотную кислоту как жидкость тяжелее воды, желтоватого цвета, с резким запахом. Раствор азотной кислоты без цвета и без запаха.
Учитель. Я добавлю, что температура кипения азотной кислоты +83 °С, температура замерзания –41 °С, т.е. при обычных условиях это жидкость. Резкий запах и то, что при хранении она желтеет, объясняется тем, что концентрированная кислота малоустойчива и под действием света или при нагревании частично разлагается.
Химические свойства кислоты
Учитель. Вспомните, с какими веществами взаимодействуют кислоты? (Учащиеся называют.)
Перед вами реактивы, проделайте перечисленные реакции * и запишите свои наблюдения (реакции записывать надо в свете ТЭД).
А теперь обратимся к специфическим свойствам азотной кислоты.
Мы отметили, что кислота при хранении желтеет, теперь докажем это химической реакцией:
4HNO 3 = 2H 2 O + 4NO 2 + O 2 .
(Учащиеся самостоятельно записывают электронный баланс реакции.)
Выделяющийся «бурый газ» (NO 2) окрашивает кислоту.
Особо ведет себя эта кислота по отношению к металлам. Вы знаете, что металлы вытесняют водород из растворов кислот, но при взаимодействии с азотной кислотой этого не происходит.
Посмотрите на схему у вас на парте (рис. 4), где показано, какие газы выделяются при реакции кислоты различной концентрации с металлами. (Работа со схемой.)
Рис. 4. Схема взаимодействия азотной кислоты с металлами
Демонстрационный опыт:
взаимодействие концентрированной азотной кислоты с медью
Очень эффективна демонстрация реакции азотной кислоты (конц.) с порошком меди или мелко нарезанными кусочками медной проволоки:
Учащиеся самостоятельно записывают электронный баланс реакции:
Получение кислоты
Учитель. Урок будет неполным, если мы не рассмотрим вопрос получения азотной кислоты.
Лабораторный способ: действие концентрированной серной кислоты на нитраты (рис. 5).
NaNO 3 + H 2 SO 4 = NaHSO 4 + HNO 3 .
В промышленности кислоту в основном получают аммиачным способом.
Рис. 5. Для получения азотной кислоты в лаборатории до сих пор
удобно использовать старинную химическую посуду – реторту
Способ получения кислоты из азота и кислорода при температуре свыше 2000 °С (электродуговой) особого распространения не получил.
В России история получения азотной кислоты связана с именем химика-технолога Ивана Ивановича Андреева (1880–1919).
Он в 1915 г. создал первую установку по производству кислоты из аммиака и реализовал разработанный способ в заводском масштабе в 1917 г. Первый завод был построен в Донецке.
Этот метод включает несколько этапов.
1)Подготовка аммиачно-воздушной смеси.
2)Окисление аммиака кислородом воздуха на платиновой сетке:
4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O.
3) Дальнейшее окисление оксида азота(II) до оксида азота(IV):
2NO + O 2 = 2NO 2 .
4) Растворение оксида азота(IV) в воде и получение кислоты:
3NO 2 + H 2 O = 2HNO 3 + NO.
Если растворение проводить в присутствии кислорода, то весь оксид азота(IV) переходит в азотную кислоту.
5) Заключительный этап получения азотной кислоты – очистка газов, выходящих в атмосферу, от оксидов азота. Состав этих газов: до 98% азота, 2–5% кислорода и 0,02–0,15% оксидов азота. (Азот изначально был в воздухе, взятом для окисления аммиака.) Если оксидов азота в этих отходящих газах больше 0,02%, то специально проводят каталитическое восстановление их до азота, потому что даже такие малые количества этих оксидов приводят к большим экологическим проблемам.
После всего сказанного возникает вопрос: а зачем нам нужна кислота?
Применение кислоты
Учитель. Азотную кислоту используют для производства: азотных удобрений, и в первую очередь аммиачной селитры (как ее получают?); взрывчатых веществ (почему?); красителей; нитратов, о которых речь пойдет на следующем уроке.
Закрепление материала
Фронтальный опрос класса
– Почему степень окисления азота в азотной кислоте +5, а валентность четыре?
– С какими металлами азотная кислота не вступает в реакцию?
– Вам нужно распознать соляную и азотную кислоты, на столе три металла – медь, алюминий и железо. Как вы поступите и почему?
Тест
В а р и а н т 1
1. Какой ряд чисел соответствует распределению электронов по энергетическим уровням в атоме азота?
1) 2, 8, 1; 2) 2, 8, 2; 3) 2, 4; 4) 2, 5.
2. Закончите уравнения практически осуществимых реакций:
1) HNO 3 (разб.) + Cu… ;
2) Zn + HNO 3 (конц.) … ;
3) HNO 3 + MgCO 3 … ;
4) CuO + KNO 3 … .
3. Укажите, какое уравнение иллюстрирует одну из стадий процесса промышленного производства азотной кислоты.
1) 4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O;
2) 5HNO 3 + 3P + 2H 2 O = 3H 3 PO 4 + 5NO;
3) N 2 + O 2 = 2NO.
4. Отрицательная степень окисления проявляется азотом в соединении:
1) N 2 O; 2) NO; 3) NO 2 ; 4) Na 3 N.
5. Взаимодействие медной стружки с концентрированной азотной кислотой приводит к образованию:
1) NO 2 ; 2) NO; 3) N 2 ; 4) NH 3 .
В а р и а н т 2
1. Значение высшей валентности азота равно:
1) 1; 2) 2; 3) 5; 4) 4.
2. Запишите возможное взаимодействие концентрированной азотной кислоты со следующими металлами: натрий, алюминий, цинк, железо, хром.
3. Выберите вещества, являющиеся сырьем для производства азотной кислоты:
1) азот и водород;
2) аммиак, воздух и вода;
3) нитраты.
4. Концентрированная азотная кислота не реагирует с:
1) углекислым газом;
2) соляной кислотой;
3) углеродом;
4) гидроксидом бария.
5. При взаимодействии очень разбавленной кислоты с магнием образуется:
1) NO 2 ; 2) NO; 3) N 2 O; 4) NH 4 NO 3 .
| Ответы на тесты В а р и а н т 1. 1 – 4; 1) 8HNO 3 (разб.) + 3Cu = 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O; 2) Zn + 4HNO 3 (конц.) = Zn(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O; 3) 2HNO 3 + MgCO 3 = Mg(NO 3) 2 + CO 2 + H 2 O; 3 – 1; 4 – 4; 5 – 1. В а р и а н т 2. 1 – 4; Na + 2HNO 3 (конц.) = NaNO 3 + NO 2 + H 2 O, Zn + 4HNO 3 (конц.) = Zn(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O; 3 – 2; 4 – 1; 5 – 4. |
* Например, можно предложить ребятам проделать следующие лабораторные опыты.
1) В пробирку с раствором азотной кислоты добавьте лакмус и постепенно добавляйте раствор гидроксида натрия. Наблюдения запишите.
2) Положите в пробирку немного мела, добавьте разбавленную азотную кислоту.
3) Положите в пробирку немного оксида меди(II), добавьте разбавленную азотную кислоту. Какого цвета раствор? Зажмите пробирку в держателе и погрейте. Как изменяется цвет раствора? О чем говорит изменение цвета? – Прим. ред .
Конспект урока по химии.9 класс.
Тема: «Азотная кислота, ее свойства».
Задачи:
-
расширить знания учащихся о химических свойствах азотной кислоты и составление электронных балансов в окислительно-восстановительных уравнениях.
- продолжить совершенствование умений составления химических уравнений и навыков самостоятельной работы учащихся; умений сравнивать; продолжить работу по развитию коммуникативных способностей ребят и навыков сотрудничества;
- формирование культуры работы с реактивами.
Оборудование: Растворы азотной кислоты, химические стаканчики, яйцо, монеты, фарфоровая чашечка, щипцы.
Ход урока:
1.Организационный момент
Здравствуйте, ребята, садитесь!
Мы на прошлых уроках разобрались с вами почему азот, фосфор, мышьяк и т.д. входят в одну подгруппу (что у них общего и чем отличаются), изучили аммиак, оксиды азота и сам азот. На сегодняшнем уроке мы продолжим знакомится с соединениями подгруппы азота.
2.Актуализация знаний учащихся.
Объяснительный диктант:
3. Изучение новой темы.
Изучение новой темы начинаем со сказки, прослушав ее, вы назовете тему урока.
«Она родилась в самой волшебной, самой удивительной стране – химической лаборатории. Ее папа – оксид азота (IV), был мужчина злого нрава и носил прозвище «Лисий хвост». Ее мама была простой спокойной женщиной и звали ее Вода. Она появилась маленькая и бесцветная и дали ей красивое женское имя – Кислота, а от отца она унаследовала фамилию Азотная». Назовите тему урока.
Тема урока: «Азотная кислота»
Сегодня нам необходимо изучить состав и строение молекулы, физические и химические свойства азотной кислоты.
Состав и строение молекулы азотной кислоты:
1)формула азотной кислоты - .
2) графическая формула азотной кислоты.
Валентность азота равна IV, а степень окисления + 5.
Это одноосновная кислородосодержащая кислота.
Физические свойства.
Бесцветная жидкость, более концентрированная – желтого цвета от избытка оксида азота (IV). Плотность кислоты , температура кипения + 86 градусов, температура замерзания - 41 градус.
Получение.
На производстве:
NH 3 NO NO 2 HNO 3
1.Контактное окисление аммиака до оксида азота (II)
4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O
2.Окисление оксида азота (II) до оксида азота (IV)
2NO+O 2 = 2NO 2
3.Адсорбция (поглощение) оксида азота (IV) водой при избытке кислорода.
4NO2 + 2H2O + O2 = 4HNO3
В лаборатории азотную кислоту получают действием концентрированной серной кислоты на нитраты при слабом нагревании.
NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3
Химические свойства.
Вспомним, какие свойства характерны для кислот (изменяют цвет индикатора, взаимодействуют с металлами, оксидами металлов, основаниями и солями).
Азотная кислота – сильная кислота, степень диссоциации ее = 1.
Докажем, что азотная кислота является одной из сильных кислот.
Опыт 1. С яйцом
В раствор азотной кислоты помещаем яйцо. Начинается бурная реакция. Оставляем на некоторое время.
1)Взаимодействие с оксидом меди (II), оксидом алюминия
2HNO3 + CuO = Cu(NO3)2 + H2O
2H+ + 2NO3– + CuO = Cu2+ + 2NO3– + H2O
2H+ + CuO = Cu2+ + H2O
6HNO3 + Al2O3 = 2Al(NO3)3 + 3H2O
6H+ + 6NO3– + Al2O3 = 2Al3+ + 6NO3– + 3H2O
6H+ + Al2O3 = 2Al3+ + 3H2O
2) Взаимодействие с гидроксидом натрия и гидроксидом цинка
HNO3 + NaOH = NaNO3 + H2O
H+ + NO3– + Na+ + OH– = Na+ + NO3– + H2O
H+ + OH– = H2O
2HNO3 + Zn(OH)2 = Zn(NO3)2 + 2H2O
2H+ + 2NO3– + Zn(OH)2 = Zn2+ +2NO3– + 2H2O
2H+ + Zn(OH)2 = Zn2+ + 2H2O
3) Взаимодействие с карбонатом аммония и силикатом натрия
2HNO3 + (NH4)2CO3 = 2NH4NO3 + CO2 + H2O
2H+ + 2NO3– + 2NH4+ + CO22– = 2NH4+ +2NO3– + CO2 + H2O
2H+ + CO22– = CO2 + H2O
2HNO3 + Na2SiO3 = ↓H2SiO3 + 2NaNO3
2H+ + 2NO3– + 2Na+ + SiO32– = ↓H2SiO3 + 2Na+ + 2NO3–
2H+ + SiO32– = ↓H2SiO3
Активные кислоты вытесняют слабые летучие или
Нерастворимые кислоты из растворов солей.
Таким образом, азотная кислота – сильная кислота, обладает общими свойствами всех кислот.
Кроме этого обладает специфическими свойствами. Азотная кислота в степени окисления +5 – сильный окислитель. Значит, она может уменьшить свою степень окисления.
Ни один металл никогда не выделяет из азотной кислоты
водород. Выделяются разнообразные соединения азота:
N +4 O 2 , N +2 O, N 2 +1 O, N 2 0 , N –3 H 3 (NH 4 NO 3)
2. С азотной кислотой реагируют металлы, стоящие до и после водорода в ряду активности.
3. Азотная кислота не взаимодействует с Au, Pt
4. Концентрированная азотная кислота пассивирует металлы:
Al, Fe, Be, Cr, Ni, Pb и другие (за счет образования плотной
оксидной пленки). При нагревании и при разбавлении азотной кислоты данные металлы в ней растворяются.
Опыт №2 – «очищение монет» (проводится строго под вытяжным шкафом). Обратить внимание обучающихся на газ – «лисий хвост» (вернутся к сказке).
Составьте уравнение реакции взаимодействия концентрированной азотной кислоты с ртутью. Рассмотрите реакцию с т. зр. ОВР.
Работа обучающихся у доски.
4HN +5 O 3 + Hg 0 = Hg +2 (NO 3) 2 + 2N +4 O 2 + 2H 2 O
N +5 + 1e → N +4 1 2
Hg 0 – 2e → Hg +2 2 1
HNO 3 (за счет N +5) – окислитель, процесс восстановления;
Hg 0 – восстановитель, процесс окисления.
Рассмотрите превращения в свете ОВР (все реакции пишут обучающиеся у доски с точки зрения ОВР)
1) HN +5 O 3(конц.) + Cu 0 = Cu +2 (NO 3) 2 + N +4 O 2 + H 2 O
N +5 + 1e → N +4 1 2
Cu 0 – 2e → Cu +2 2 1
2) HN +5 O 3(разб.) + Cu 0 = Cu +2 (NO 3) 2 + N +2 O + H 2 O
N +5 + 3e → N +2 3 2
Cu 0 – 2e → Cu +2 2 3
Взаимодействие азотной кислоты с неметаллами
Окисляет неметаллы до соответствующих кислот.
Концентрированная (более 60%) азотная кислота восстанавливается до NO 2 , а если концентрация кислоты (15 – 20%), то до NO.
Расставьте в схемах коэффициенты методом электронного баланса.
4HNO 3 + С → СO 2 + 2 H 2 O + 4 NO 2
N +5 + 1e → N +4 1 4
С 0 – 4e → С +4 4 1
C – восстановитель, процесс окисления
5HNO 3 + P → H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O
N +5 + 1e → N +4 1 5
P 0 – 5e → P +5 5 1
HNO 3 (за счет N +5) – окислитель, пр. восстановления
5HNO 3 + 3P + 2H 2 O → 3H 3 PO 4 + 5NO
N +5 + 3e → N +2 3 5
P 0 – 5e → P +5 5 3
HNO 3 (за счет N +5) – окислитель, пр. восстановления
P – восстановитель, процесс окисления
При работе с азотной кислотой необходимо соблюдать правила по технике безопасности. При попадании кислоты на кожу – кожа желтеет.
Применение азотной кислоты
Производство азотных и комплексных удобрений.
Производство взрывчатых веществ
Производство красителей
Производство лекарств
Производство пленок нитролаков, нитроэмалей
Производство искусственных волокон
Как компонент нитрующей смеси, для траления металлов в металлургии
Соли азотной кислоты
Нитраты – белые кристаллические вещества. Сильные электролиты, в
растворах полностью диссоциируют на ионы. Вступают в реакции обмена.
Нитрат калия (калиевая селитра)
Бесцветные кристаллы Значительно менее гигроскопична по сравнению с
натриевой, поэтому широко применяется в пиротехнике как окислитель.
Нитрат натрия
Применяется как удобрение; в
стекольной, металлообрабатывающей промышленности; для получения взрывчатых веществ, ракетного топлива и пиротехнических смесей.
Нитрат аммония
Кристаллическое вещество белого цвета. Температура плавления 169,6 °C, при нагреве выше этой температуры начинается постепенное разложение вещества, а при температуре 210°С происходит полное разложение.
При нагревании нитраты разлагаются тем полнее, чем правее в электрохимическом ряду напряжений стоит металл, образующий соль.
Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Co Sn Pb Cu Ag Hg Au
нитрит + О 2 оксид металла + NO2 + O2 Ме + NO 2 + O 2
Составьте уравнения реакций разложения нитрата натрия, нитрата свинца, нитрата серебра.
2NaNO 3 = 2NaNO 2 + O 2
2Pb(NO 3) 2 = 2PbO + 4NO 2 + O 2
2AgNO 3 = 2Ag + 2NO 2 + O 2
Доклад «Интересные факты…»
Азотная кислота по степени воздействия на организм относится к веществам 3-го класса опасности . Её пары очень вредны: пары вызывают раздражение дыхательных путей, а сама кислота оставляет на коже долгозаживающие язвы. При действии на кожу возникает характерное жёлтое окрашивание кожи, обусловленное ксантопротеиновой реакцией.
Смесь двух кислот азотной и соляной в пропорции 1: 3, представляет собой жидкость желтого цвета и обладает уникальной способностью растворять многие благородные металлы (золото, платину), за что получила название «Царской водки».
История
Царская водка впервые описана Псевдо-Гебером , неизвестным алхимиком . Задолго до открытия соляной кислоты в латинских текстах, приписываемых Геберу, изложен способ получения царской водки путём сухой перегонки смеси селитры ,медного купороса , квасцов и нашатыря в стеклянном, хорошо замазанном сосуде, снабженном стеклянной крышкой или колпаком .
В России её называли королевской водкой (М. В. Ломоносов , 1742 г.), царской водкой (М. Парпуа, 1796 г.), селитро-соляной кислотой (В. В. Петров , 1801 г.), азотноводохлорной кислотой (Г. И. Гесс , 1831 г.); известны и другие названия
Свойства.
Представляет собой жидкость жёлто-оранжевого цвета с сильным запахом хлора и диоксида азота . Только что приготовленная царская водка бесцветна, однако быстро приобретает оранжевый цвет .
Царская водка применяется как реактив в химических лабораториях, для очистки стеклянной посуды от следов органических веществ (например, в ЯМР-спектроскопии ), в пробирном анализе благородных металлов и их сплавов, при аффинаже золота и платины , получении хлоридов металлов и другого.
Интересный факт
В нацистской Германии было запрещено принятие Нобелевской премии после того, как в 1935 году премию мира присудили противнику национал-социализма Карлу фон Осецкому . Немецкие физики Макс фон Лауэ и Джеймс Франк доверили хранение своих золотых медалей Нильсу Бору . Когда в апреле 1940 года немцы оккупировали Копенгаген, во избежание возможной конфискации сотрудник Института Нильса Бора химик Дьёрдь де Хевеши растворил эти медали в царской водке (сам Хевеши был удостоен Нобелевской премии по химии в 1943 году). Банка с раствором тетрахлорозолотой кислоты благополучно простояла среди сотен других вплоть до завершения оккупации Дании.
После окончания войны Хевеши выделил золото из раствора и передал его Шведской королевской академии наук и Нобелевскому фонду. Из него изготовили новые медали, которые были возвращены фон Лауэ и Франку
Возвращаемся к опыту с куриным яйцом. Объясняем результат. Пишем уравнение реакции
2HNO3+CaCO3-->Ca(NO3)2+H2O+CO2
4. Закрепление знаний учащихся.
Программированный контроль.
Вариант 1.
а) 
Вариант 2.
1. Укажите какая из схем показывает, что азот является окислителем?
а)
2. Какому молекулярному уравнению реакций соответствует ионное уравнение?
Ответы:
Вариант 1 .
Вариант 2. 5. Домашнее задание: С помощью таблицы «Соли азотной кислоты» (раздаточный материал) напишите реакции разложения: нитрата цинка, свинца, ртути и золота. Учить конспект, параграф 19.Реакции получения азотной кислоты сделать в ОВР.
Библиографический список
1.Солдатова Т.М., Уроки химии. Неметаллы. 9 класс. Солдатова Татьяна Михайловна. – М.: «Планета»,2011 г. - 240 с.
2. ru.wikipedia.org/wiki/Азотная_кислота
Урок № 23
Тема: Азотная кислота и ее соли.
Цель урока: продолжить формирование у учащихся понятия «кислота» на примере
азотной кислоты; создать условия для выявления общих и специфических свойств азотной
кислоты посредством решения экспериментальных задач.
Задачи урока:
- Образовательные:
- расширить и привести в систему знания о свойствах азотной кислоты;
- продолжить совершенствование умений составлять уравнения химических реакций и
написания полных и сокращенных ионных уравнений реакций.
Развивающие:
- продолжить формирование навыков самостоятельной работы учащихся;
- развитие умений сравнивать, делать выводы, читать схемы;
Воспитательные:
- продолжить формирование культуры работы с реактивами;
- воспитывать сотрудничество;
- способствовать развитию грамотной химической речи.
Тип урока: урок усвоения новых знаний.
Методы обучения: частично- поисковый, исследовательский, репродуктивный; словесный
(рассказ, эвристическая беседа); наглядные (презентация, видео опыт); работа с книгой.
Формы работы: фронтальная, работа в парах, групповая, индивидуальная.
Вещества: растворы азотной кислоты, гидроксида натрия, карбоната натрия, сульфата
меди (II), фенолфталеин, оксид меди (II)
Ход урока
I. Организационный момент.(1- 2мин)
- Здравствуйте ребята. Присаживайтесь.. Посмотрите друг на друга, улыбнитесьи
пожелаем друг другу удачи, рабочего настроения, азартного поиска ответов на все
интересующие вас вопросы. И я уверена, что все у нас сегодня на уроке получится.
II. Мотивационно- целевой этап. 1- 2 мин
- Ребята, сегодня утром я обнаружила странное письмо, содержание которого нам
необходимо расшифровать.
Вопрос: Монах - алхимик Бонавентура в 1270 году в поисках универсального
растворителя «алкагеста» решил нагреть смесь железного купороса с селитрой. Сосуд, в
котором была смесь, вскоре наполнился красно- бурым «дымом». Монах в изумлении
застыл, затем убрал огонь и увидел, как в колбу - приёмник стала капать желтоватая
жидкость. Она действовала на все металлы, даже на серебро и ртуть. Алхимики думали,
что сидящий в жидкости рыжий дым является демоном, управляющим одной из стихий
природы –водой. Поэтому жидковатую жидкость называли «крепкой водкой». Это
название сохранилось до времен М. В. Ломоносова. Как сейчас называют это вещество?
Учащиеся: Азотная кислота.
- Значит, какая сегодня тема урока?
Учащиеся: азотная кислота.
- Запишем тему урока в тетрадь. Сегодня 30 ноября тема урока азотная кислота. (СЛАЙД
- А какова формула азотной кислоты?
- А чтобы вы хотели сегодня узнать на уроке? (ответы учащихся)
- Да ребята, сегодня на уроке мы с вами узнаем, какими физическими и химическими
свойствами обладает азотная кислота, как ее получают и где применяют и узнаем какую
особенность имеют соли азотной кислоты
III. Организационно- деятельный этап.
Прежде чем перейти к новой теме повторим домашнее задание.
Выполнить тестовых заданий. (5 - 7 мин)
1.Какой ряд чисел соответствует распределению по энергетическим уровням в атоме
азота? А)2.8.1; Б)2.8.2 ; В) 2.4 ; Г)2.5.
2. Отрицательная степень окисления проявляется азотом в соединении:
O, Б) NO , В) NO
Г) Na
3. Значение высшей валентности азота равно: А) 2. Б) 3 ; В) 5; Г) 4
4.Нашатырь это- : А) раствор аммиака в воде; Б)раствор аммиака в спирте; В) хлорид
аммония; Г) поваренная соль.
5. Степень окисления азота в соединениях N2O5, NH3 соответственно равна
А) +2 и -3; В) +5 и -3;
Б) +5 и +3; Г) - 5 и +3.
6.Верны ли следующие суждения о свойствах азота?
А. Азот бесцветный газ без вкуса и запаха.
Б. Азот легче воздуха
А) верно только А ; В) верны оба суждения;
Б) верно только Б; Г) оба суждения неверны
Повторить некоторые моменты, касающиеся характеристики кислоты. (СЛАЙД 2).20-25
ФРОНТАЛЬНАЯ РАБОТА С КЛАССОМ.
- А какие физические свойства азотной кислоты вы можете перечислить? (ответы
учащихся).
- Верно ребята, азотная кислота это бесцветная жидкость с резким раздражающим
запахом. Кипит при температуре 860С, с водой смешивается в любых соотношениях.
Концентрированная азотная кислота дымящая, разлагаетсяна свету. Обратите внимание
на уравнение реакции, запишите его. А дымящей ее называют потому, что пары ее
образуют с влагой воздуха мелкие капельки тумана. (СЛАЙД 3)
- Ребята, вам известно, что все ранее изученные нами кислотыпроявляли общие
химические свойства. Какие это были кислоты? А с чем они взаимодействовали?
- Тогда у меня к вам такой вопрос. А характерны ли азотной кислоте общие свойства
кислот? Чтобы это выяснить, я предлагаю провести химический эксперимент. Напоминаю
вам, что вы работаете с кислотами и щелочами и необходимо соблюдать правила техники
безопасности при выполнении лабораторного опыта. У вас на партах имеются лотки и
инструкция по выполнению эксперимента, ознакомьтесь с ней.
- После того как вы закончите выполнение химического эксперимента, запишите
соответствующее уравнение реакции в молекулярном и ионном виде, а затем отчитаетесь
о проделанной работе.
(после выполнения опыта, учащиеся защищают свою работуу доски).
- Вы можете сравнить написанные вами уравнения реакцийс уравнениями на доске.
(СЛАЙД 4-7)
- Какой мы можем сделать вывод, исходя из эксперимента. (Ответы учащихся). Давайте
запишем его. (СЛАЙД 8)
- Почему, ребята, азотной кислоте характерны общие свойства кислот?
Учащиеся: общие свойства объясняются наличием в молекулах кислот ионов водорода,
способных замещаться на металл.
- Вопрос: а как изменяет свою окраску лакмус в кислой среде, а фенолфталеин?
- А теперь давайте занесем результаты работы химического эксперимента в оценочный
лист, где есть критерии оценки выполнения работы и поставьте себе соответствующее
количество баллов.
- Ребята, реакцию с какими веществами мы не провели в химическом эксперименте?
Учащиеся: С металлами.
- Конечно, азотная кислота реагирует с металлами, но не так как другие кислоты. Давайте
посмотрим видео опыт реакции взаимодействия концентрированной азотной кислоты с
- Какой признак этой реакции?
Учащиеся: Выделение бурого газа
- А кто догадался, что это за вещество?
Учащиеся: Оксид азота (IV).
- Откуда берется этот газ, ведь до сих пор при взаимодействии разбавленных кислот с
металлами мы наблюдали выделение бесцветного газа, какого? (Водорода). Почему
азотная кислота необычна во взаимодействии с металлами? Разобраться нам в этом
поможет памятка «Взаимодействие азотной кислоты с металлами». (СЛАЙД 9). Она у вас
имеется на партах, возьмите ее и внимательно изучим ее.
Азотная кислота реагирует со всеми металлами, кроме золота и платины. При их
взаимодействии никогда не выделяется водород. Обратите внимание на схему реакции,
запишите ее.
- А теперь с помощью этой памятки составьте, работая в паре одно из уравнений реакции
концентрированной и разбавленной азотной кислоты с медью. Расставьте коэффициенты.
После выполнения на местах этой работы, учащиеся записывают эти уравнения на доске.
- Занесите результаты выполненной работы в оценочный лист.
- Сделаем небольшой вывод: Каким образом взаимодействует азотная кислота с
металлами?
Учащиеся: в разной концентрации азотная кислота реагирует не только с Ме до водорода
в ряду активности металлов, но и с металлами после водорода –медь, серебро; никогда не
образуется водород, продуктами реакций являются нитраты, оксиды азота и вода.
- А теперь, ребята, давайте мы проверим, насколько вы усвоили химические свойства
азотной кислоты и выполним тест из
Разбавленная азотная кислота реагирует с каждым веществом ряда:
А) SiO2, Cu(OH)2, Na2CO3 в) Na2SO4, SO3, CuO
Б) Na2SiO3, Al2O3, Ag г) Na2SO3, P2O5, Cu
- Ребята, ответьте мне на такой вопрос: за счет атома какого химического элемента
азотная кислота является сильным окислителем?
Учащиеся: Азотная кислота сильный окислитель за счет атома азота в с.о. +5
- Поэтому концентрированная азотная кислота и ее растворы требуют большой
осторожности в обращении. Она может воспламенять многие органические вещества, на
коже оставить болезненные язвы, а на одежде дыры. Поэтому поврежденный участок
кожи сразу же следует промыть большим количеством воды и затем нейтрализовать
раствором питьевой соды. (СЛАЙД 11)
Конспект урока по химии 9 класс по учебнику Габриеляна.О.С.
Тема урока. Азотная кислота.
Урок подготовила: Мариева А.Ю.
Цель урока:
Знакомство с историей открытия. Изучение строения молекулы азотной кислоты, ее физических и химических свойств, роли кислоты в жизни человека и ее применение
Задачи урока:
образовательные: - изучить молекулярное и электронное строение молекулы азотной кислоты, рассмотреть физические свойства, изучить химические свойства азотной кислоты (общие с другими кислотами и специфические), Познакомить учащихся с окислительными свойствами азотной кислоты, обратить внимание на применение кислоты;
воспитательные: формировать навыки безопасного обращения с веществами, формировать умение применять полученные знания в быту, воспитывать уверенность в своих силах, настойчивость.
развивающие: развивать умение анализировать, сравнивать, обобщать, делать выводы, грамотно излагать свои мысли. развивать умение и навыки при проведении эксперимента с соблюдением правил техники безопасности, развивать познавательные способности, потребности и интерес у обучающихся
I. Организационный момент (2 мин.) Здравствуйте, садитесь.
(Учитель проверяет готовность учащихся к уроку, организует начало урока. Отмечает отсутствующих.)
II. Опрос-повторение (5 мин.)
Проведение проверки знаний: 3 ученика идут к доске. Остальные учащиеся отвечают на вопросы устно, со своих рабочих мест.
Вопросы - и задания для фронтальной проверки.
1.Характеристика азота по положению в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева
(ответ N располагается в 5группе 2 период.1S22S22p3.p=7, е=7,n=7.)
2.Написать уравнения реакции азота с алюминием и назвать вещество. (ответ 2AI+ N2=2AIN нитрид алюминия)
3.Написать уравнения реакции азота с водородом и назвать вещество.(ответ 3Н2+ N2=2NН3 аммиак)
4.Написать уравнения реакции азота с кислородом и назвать вещество(ответ О2+ N2=2NО оксид азота 2)
5.Какой тип химической связи в молекуле аммиака (ответ водородная).
6 .Написать уравнения реакции аммиака с соляной кислотой и назвать вещество(ответ NН3+HCl=NH4Cl хлорид аммония) (10 минут)
7. Кто и в каком году открыл азот? (Кавендиш Генри в 1772г)
8.Какая степени окисления азота в соединении?(
·3,
·2,
·1, 0, +1, +2, +3, +4, +5.)
III. Мотивационно - ориентировочный этап (5 мин.)
Создание проблемной ситуации
Вводное слово учителя
1. История открытия.(слайд1 и 2) Запишите имя алхимика и дату открытия.(Бонавентура в 1270)
IV. Операционно – исполнительский этап(23 мин.)
2. Записать тему урока Азотная кислота.(слайд 4)
Учитель: Дайте вспомним, какие вещества называются кислотами?
Ученик: Кислоты – сложные вещества, молекулы которых состоят из атомов водорода и кислотного остатка.
Учитель: Вспомним технику безопасности при работе с кислотами.
Ученик: При растворении кислот нужно вливать ее тонкой струйкой в воду и перемешивать стеклянной палочкой.
3 Состав и строение молекулы азотной кислоты (записываем в тетради формулу азотной кислоты)
Дать самостоятельно характеристику (одноосновная, кислородсодержащая, сильная). Определить степень окисления в азотной кислоте и определите вид химической связи.(слайд 5)
4. Физические свойства.(слайд 6) Записываем в тетради.
Азотная кислота бесцветная жидкость, которая «дымится» на воздухе. Концентрированная азотная кислота – желтого цвета от избытка оксида азота (IV). Температура кипения + 86 С.Хорошо растворима в воде.
5 . Химические свойства. (слайд 7)
Учитель: Азотная кислота обладает общими свойствами с другими кислотами и специфическими, которые присуще только ей. (записывают дети в тетради)
Учитель: А какие свойства кислот вы знаете?
Ученик: Кислый вкус, изменение окраски индикатора, взаимодействия с другими веществами
Вспомним общие свойства кислот.(слайд 8)
Запись в тетради:
1. сильные кислоты подвергаются диссоциации HNO3 -> H+ +NO3-
2. Написать реакцию раствора азотной кислоты и оксида меди (II), записать уравнение реакции, определить ее тип.
CuO + 2 HNO3 = Cu(NO3)2 + H2O - реакция ионного обмена,
3 Написать реакцию раствора азотной кислоты с основаниями.
В тетради: KOH+ HNO3=КNO3+Н2О реакция ионного обмена
.
4 Написать реакцию раствора азотной кислоты с солями
2 HNO3 + Na2CO3 = 2 NaNO3 + H2O + CO2 - реакция ионного обмена, необратимая
6 Специфические свойства. (записать в тетради) (слайд 9)
При взаимодействии азотной кислоты любой концентрации с металлами водород никогда не выделяется. Продукты реакции зависят от металла и концентрации кислоты.(Раздается таблица)
Давайте рассмотрим эту таблицу вмести.
7.Учитель: Итак, используя нашу таблицу, напишем уравнения реакции. Азотной кислоты разбавленной с Zn, Cа,Ag. И разобрать уравнение с точки зрения окислительно - восстановительной реакции.
Учитель разбирает первый пример на доске
1)Zn+HNO3(разб.)=Zn(NO3)2+N2+H2O (ответ
Zn0-2е=Zn+2 восстановитель, процесс окисление 2 1 5
5N2 +10е=2N0 окислитель, процесс восстановление 10 5 1
5Zn+12HNO3(разб.)=5Zn(NO3)2+N2+6H2O
Выходят к доске 3 ученика и, используя таблицу, записывает уравнения.
2)Ca+ HNO3(разб.)=NH4NO3+Ca(NO3)2+H2O (ответ
Ca0-2е= Ca+2 восстановитель, процесс окисление 2 1 4
N+5 +8е=N-3 окислитель, процесс восстановление 8 4 1
4Ca+ 10HNO3(разб.)=NH4NO3+4Ca(NO3)2+3H2O
3)Ag+HNO3(разб.) =NO+ AgNO3+H2O
Ag0-1е=Ag восстановитель, процесс окисление 1 3
N+5 +3е=N+2 окислитель, процесс восстановление 3 1
3Ag+4HNO3(разб.)=NO+ 3AgNO3+2H2O
4) И с концентрированной HNO3 .
Na+HNO3=N2O+NaNO3+H2O
Na0-1е= Na+ восстановитель, процесс окисление 1 4
2N+5 +8е=2N+ окислитель, процесс восстановление 4 1
8Na+10HNO3=N2O+8NaNO3+5H2O
Учитель: И с неметаллами азотная кислота будет взаимодействовать.
Записывают в тетради: При взаимодействии с неметаллами образуется кислота, в которой у неметалла высшая степень окисления и продукт по схеме: (слайд 13)
разб. конц.
NO неMe + HNO3 NO2
P+HNO3(к.)=H3PO4+NO2+H2O (дома до делать)
Учитель: Вспомните, почему концентрированная HNO3 на Al, Cr, Fe,Au, Pt не действует?
Ученик: Эти металлы пассивируют, покрывается прочной оксидной пленкой, которая нерастворима в растворах кислот.
Учитель: Как вы думаете, где может применяться азотная кислота?
Ученики: В производстве взрывчатых веществ, удобрений, красок.
(Слайд выводится на доску. И дети сравнивают свои ответы.)
8. Применение азотной кислоты(слайд 15)
производство [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и комбинированных удобрений, -взрывчатых веществ (тринитротолуола и др.),
-органических красителей.
-как окислитель ракетного топлива.
- в металлургии [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] кислота применяют для травления и растворения металлов, а также для разделения [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
9. Закрепление знаний учащихся. Проверь себя (слайд 17)
Степень окисления азота в HNO3 а)-3 б)0 в)+5 г)+4
При хранении на свету HNO3 а) краснеет б) желтеет в) остается бесцветной
При взаимодействии с металлами азотная кислота является: а)окислителем, б)восстановителем, в)и тем, и другим.
Азотная кислота в растворе не реагирует с веществом, формула которого:а) CO2 ; б) NaOH; в) Al(OH)3 ; г) NH3 .
Царская водка- это а)концентрированный спирт б)3 объема HCl и 1 объем HNO3
в) концентрированная азотная кислота самопроверка (слайд №20)
IV. Итог урока: Выводы. 1. Азотной кислоте характерны общие свойства кислот:
реакция на индикатор, взаимодействие с оксидами металлов, гидроксидами, солями более слабых кислот, обусловленные наличием в молекулах иона Н+;
2. Сильные окислительные свойства азотной кислоты обусловлены строением ее молекулы; При ее взаимодействии с металлами никогда не образуется водород, а образуются нитраты, оксиды азота или другие его соединения (азот, нитрат аммония) и вода в зависимости от концентрации кислоты и активности металла;
3. Сильные окислительные способности HNO3 широко применяются для получения различных важных продуктов народного хозяйства (удобрения, лекарства, пластики и т.д.)
Задачи урока:
- Рассмотреть физические свойства азотной кислоты;
- На примере азотной кислоты повторить классификацию и основные свойства кислот в свете ТЭД;
- Познакомить учащихся с окислительными свойствами азотной кислоты;
- Дать представление об областях применения азотной кислоты.
Оборудование и реактивы:
- азотная кислота (конц. и разб.),
- лакмус, оксид меди (II),
- хлорид меди (II),
- гидроксид натрия, карбонат натрия,
- медная проволока,
- химические стаканчики,
- колба.
Ход урока
1. Организационный момент.
Приветствие учащихся. Проверка готовности к уроку. Сообщение темы и цели урока. Ознакомление с планом урока (слайды № 1 -3)
2. Контроль ЗУН.
Учащимся предлагается самостоятельная работа, с целью актуализации знаний по изученным ранее азотсодержащим веществам с последующим обсуждением результатов (слайды № 4-8):
Вариант № 1
Бесцветный газ, плохо растворим в воде, легко соединяется с кислородом воздуха, образуя бурый газ.
2. Расположите соединения азота в порядке возрастания степеней окисления (укажите степени окисления): N 2 , NH 3 , KNO 3 , NO, HNO 2 .
3. Составьте уравнения реакций по схеме. Назовите вещество Х: N 2 -> X -> NH 4 Cl
Вариант № 2
1. Запишите формулу и название соединения азота по его свойствам.
Бесцветный газ с характерным резким запахом, хорошо растворим в воде, легче воздуха.
2. Расположите соединения азота в порядке возрастания степеней окисления (укажите степени окисления): NO 2 , N 2 O, HNO 3 , NH 4 Cl, N 2 O 3 .
3. Составьте уравнения реакций по схеме. Назовите вещество Х: NO 2 -> X -> NH 4 NO 3
3. Формирование новых знаний.
Учитель знакомит учащихся с планом изучения новой темы (слайд № 9):
I. Физические свойства азотной кислоты;
II. Характеристика азотной кислоты;
III. Химические свойства;
IV. Применение.
I. Физические свойства азотной кислоты
Учитель демонстрирует учащимся азотную кислоту, рассказывает о ее физических свойствах и способе хранения. Учащиеся в тетрадях делают соответствующие записи
(слайд № 10):
- Агрегатное состояние - жидкость;
- Цвет - отсутствует;
- Запах - едкий, кислотный;
- Растворимость в воде - хорошая;
- "Дымит" на воздухе;
- "Особые приметы":
при хранении на свету разлагается, приобретая желтоватый оттенок:
4HNO 3 =4NO 2 + O 2 + 2H 2 O
II. Характеристика азотной кислоты
Учитель дает учащимся задание на повторение, с учетом предшествующих внутрипредметных связей: дайте характеристику азотной кислоте, используя основные признаки классификации кислот. После самостоятельного выполнения задания, фронтально обсуждаются результаты
(слайд № 11):
1. По основности:
- одноосновная
- кислородсодержащая
3. По растворимости в воде:
- растворимая
4. По стабильности:
- нестабильная
5. По летучести:
- летучая
6. По степени диссоциации:
- сильная
III. Химические свойства
1. Свойства HNO 3 как электролита.
Учащиеся вспоминают основные общие свойства кислот. Далее учитель последовательно демонстрирует: изменение окраски лакмуса и взаимодействие азотной кислоты с оксидом меди(II), гидроксидом меди(II) (предварительно получив его) и с карбонатом натрия. По ходу демонстрации учащиеся комментируют признаки химической реакции, после чего записывают уравнения проведенных реакций в молекулярном и ионном виде с последующим обсуждением результатов (слайд № 12)
Азотная кислота изменяет окраску индикатора: HNO 3 = H + + NO 3 - (сильный электролит) взаимодействует:
а) с оксидами металлов:
- CuO + 2HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + H 2 O
- CuO + 2H + = Cu 2+ + H 2 O
б) с основаниями:
- Cu(OH) 2 + 2HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O
- Cu(OH) 2 + 2H + = Cu 2+ + 2H 2 O
в) с солями:
2. Окислительные свойства азотной кислоты
Учитель рассказывает об особенностях взаимодействия азотной кислоты с металлами и демонстрирует взаимодействие HNO 3 с медью (используется кусочки медной проволоки). Учащиеся записывают уравнения реакции. Учитель акцентирует внимание на том, что азотная кислота никогда не восстанавливается до водорода. (слайд № 13):
Взаимодействует с металлами:
IV. Применение азотной кислоты.
Обсуждается слайд № 14
Области применения азотной кислоты:
- Производство азотных удобрений;
- Производство взрывчатых веществ;
- Производство красящих веществ;
- Лекарственные препараты;
- Синтез различных химических веществ;
- Полимерные материалы (пластмассы)
4. Закрепление изученного материала.
Учащимся предлагаются вопросы на закрепление слайды № 15 - 16:
1. Выберите, какие из перечисленных свойств характеризуют физические свойства азотной кислоты:
- Твердое агрегатное состояние;
- Хорошая растворимость в воде;
- Отсутствие запаха;
- Желтый цвет;
- Разлагается на свету с выделением азота;
- "Дымит" на воздухе.
2. Назовите вещества, с которыми может реагировать азотная кислота, запишите соответствующие уравнения реакций:
- Ca(OH) 2
- Na 2 SiO 3
3. Азотную кислоту применяют для определения примесей в золотых изделиях. Объясните, чем в ряде случаев обуславливается появление бурого газа и голубого раствора при обработке золота кислотой?
5. Подведение итогов.
Слайд № 17
А) Что я узнал о свойствах азотной кислоты?
Б) Где применяется азотная кислота?
6. Домашнее задание с комментариями.
Слайд № 18
- Выучить параграф 27 (со 2 абзаца);
- Проанализировать записи в тетради;
- Выполнить задания № 3 - 9 стр. 109 (тетрадь с печатной основой).
