硫酸硝酸的氧化性教学设计.docx

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硫酸硝酸的氧化性教学设计

高中化学必修1第四章第四节

《硫酸和硝酸的氧化性》教学设计方案

第二课时制定者：

秦鑫蕊

（学号：

41007240；学院：

化学化工学院；年级：

2010级化学5班）

[教材分析]

课标对这部分的要求通过实验了解氮、硫非金属及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。

人教版将它放在了经过第三章金属及其化合物、第四章非金属及其化合物前三节的学习，学生已经储备了不少元素化合物的知识，对于氮和硫的氧化物的污染问题也留有深刻印象。

初中学生认识到硝酸是一种强酸，已从物质分类角度了解了酸的通性。

对于氢前金属与盐酸、稀硫酸反应置换出氢气的规律非常熟悉。

这为研究浓硫酸和硝酸的强氧化性打下坚实的物质基础和知识支持。

本节课主要通过实验探究的方式，从氧化还原反应和物质的特性角度去认识和理解硫酸及硝酸的强氧化性，进而引出不同价态的氮元素之间的转化，对以前所学内容的深化和完善。

不仅巩固《化学1》离子反应、氧化还原反应、物质的量等概念，也为《化学2》形成元素概念和元素周期律提供感性材料。

体现了新教材对知识的“螺旋上升”的编排特色。

[教学目标]

知识与技能

（1）巩固稀硫酸的性质，探究硫酸及硝酸的特性及强氧化性，对金属与酸的反应形成更全面的认识；

（2）知道硫酸及硝酸的工业用途，形成氮及其化合物相互转化的知识网络。

（3）培养学生的实验观察、分析思维能力。

过程与方法

（1）通过硫酸与硝酸性质的对比学习，学到类比学习的方法；

（2）通过实验探究，让学生经历发现问题、提出假说、实验验证、解决问题的科学探究历程，学习从现象到本质的推理。

情感态度与价值观

（1）通过不同浓度酸的反应，让学生形成“现象与本质”“量变与质变”等辩证唯物主义观点；

（2）通过实验探究过程，体会到学习的过程是渐进的过程，从而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。

（3）通过硝酸的用途和学以致用，关注化学的运用及科技的发展，建立对化学的认同感。

[主要教学方法]

实验探究法、直观演示法、对比归纳法、集体讨论法。

[重点难点]

重点：

硫酸及硝酸的氧化性

难点：

自主地探究浓硫酸、硝酸的强氧化性的活动

[教学准备]

教师准备：

铁架台、酒精灯、试管、导气管，小烧杯、玻璃棒；

蔗糖固体、品红试液、硝酸钠溶液、硫酸钠溶液、浓硫酸、稀硫酸、稀硝酸、铜丝、氢氧化钠溶液。

学生准备：

预习本节所学内容，并能通过看书提出疑惑的问题；

准备笔记本、书本、笔。

[课前教学效果分析]

对于硫酸的通性，在初中学生已学过，难度并不大。

对于浓硫酸的吸水性和脱水性，在初中学生虽有了解，但比较浅显，浓硫酸的脱水性实验也未做过，二者的区别学生并不是太清楚因此，但通过本节课现场实验演示，学生可直观看到浓硫酸的吸水性、脱水性实验，增加记忆强度。

浓硫酸、硝酸的强氧化性对学生来说是陌生的，而且浓硫酸、硝酸与铜、碳的反应不符合学生原有的知识逻辑，为学生掌握这部分内容增加了困难。

因此这是教学的重点和难点。

但通过试验及引导性思考会对其反应原理有清楚的认识。

硫酸与硝酸的用途很广泛，是重要的化工原料，在工农业生产、科研、有机合成等方面有着重要的应用。

通过学习，可以开阔学生的视野，加强化学与生产生活的联系，激发学生学习化学的兴趣，可补充相关材料。

[教学过程]

1.教学流程图

2.教学过程

教师活动

学生活动

设计意图

[导入]硫酸与硝酸都是重要的化工原料，也是化学实验室里必备的重要试剂。

在工业上可用于制化肥、农药、炸药、燃料、盐类等。

硫酸还可以用于精炼石油、金属加工前的酸洗及制取各种挥发性酸等。

现场利用网络查看相关资料。

[提问]

（1）硫酸、硝酸及盐酸都是酸，它们在组成上有什么特点？

（2）这种特点与酸的通性有什么关系？

用电离方程式表示。

（3）实验室里用金属与酸反应制取氢气时，往往用稀硫酸或盐酸，而不用浓硫酸或硝酸，这是为什么？

[对学生回答总结]组成酸的离子均为氢离子及对应酸根离子。

[板书]

1.稀硫酸及硝酸的通性

使指示剂变色是紫色石蕊试液变红

与活泼金属反应放出氢气（硝酸除外）

与碱发生中和反应：

H++OH-=H2O

与碱性氧化物反应：

2H++CuO=Cu2++H2O

与某些盐反应，生成气体或沉淀

2H++CO32-=H2O+CO2↑

[引言]硫酸与硝酸除了具有酸的通性还具有一些特殊的性质。

[板书]2.浓硫酸

[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]

（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

[练习]请判断：

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。

[提问]滴有浓硫酸的纸（或木条）炭化变黑，体现浓硫酸的什么性质？

[学生回答]腐蚀性

[板书]（3）浓硫酸腐蚀性

[讲解]滤纸（或木条）的主要成份是纤维素，由碳、氢、氧三种元素组成，浓硫酸能把滤纸中的氢、氧元素按水的比例脱去，也就是平常所说的“脱水”。

[提问]浓硫酸的吸水性和脱水性有什么区别？

[学生回答][教师总结]吸水性是指浓硫酸直接与水分子结合。

（吸收现成的水）

脱水性是指浓硫酸将许多有机物中的氢、氧元素按水的组成比例脱去。

（反应生成水）

[演示实验][播放视频]蔗糖炭化：

将一定量的蔗糖放入小烧杯中，用少量水调成

糊状，注入浓硫酸，用玻棒搅拌。

现象：

蔗糖由白变黑；体积膨胀，变成疏松多孔的海绵状的炭并放出有刺激性气味的气体。

[总结]体现了浓硫酸的体现出浓硫酸的腐蚀性和氧化性。

[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；②浓硫酸使蔗糖脱水炭化后，又吸水放热，使C继续被浓H2SO4氧化。

蔗糖由白变黑——物质性质变化

体积膨胀，变成疏松多孔的海绵状——有气体生成

气体有刺激性气味——很可能是含硫气体化合物

在此氧化还原反应中C被氧化，H2SO4被还原，教师用双线桥法标出电子得失。

按照元素守恒原则产物为硫化物，可能为SO2、SO3、H2S。

[板书]（4）氧化性

①与非金属反应，如C，S，P等

2H2SO4（浓）+C=CO2↑+2H2O+2SO2↑

[提问]怎样证明反应产生气体种类？

根据SO2、SO3、H2S的性质，设计实验方案进行检验，这个留作课后作业。

[提问]你觉得硫酸还会氧化哪些物质？

[讲解]今天我们用铜来验证硫酸的强氧化性。

[教师讲解]在一个带导管的胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。

在试管里加入2mL的浓硫酸，盖好胶塞，使铜丝与浓硫酸接触，加热。

把放出的气体通入品红溶液或紫色石蕊试液中。

观察现象。

向上拉铜丝，终止反应，冷却后。

把试管里的液体慢慢倒入称有少量水的另一支试管里，观察溶液颜色。

注：

在学生动手前引导他们注意该实验药品有强腐蚀性、产物有污染，一定做好自我和他人防护。

[讲解][提问]总结现象：

加热能反应，产生的气体能使品红褪色（具还原性），使石蕊溶液变红（显酸性）；溶液稀释后呈蓝色（Cu被氧化为Cu2+）。

[板书]②与金属反应

Cu+2H2SO4（浓）=CuSO4+SO2↑+2H2O

[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。

在这个反应里，浓硫酸氧化了铜（铜从0价升高到+2价），它本身被还原称二氧化硫（硫从+6价降低到+4价）。

浓硫酸是氧化剂，铜是还原剂。

请同学们用单线桥标出电子的转移方向数目，指出氧化剂、还原剂。

（3）氧化某些还原性化合物

2NaI+H2SO4（浓）=Na2SO4+I2↑+SO2↑+2H2O

H2S+H2SO4（浓）=S↓+SO2+2H2O

[小结]由于硫酸的浓度不同（即所含溶质的量不同），导致体现其氧化性的反应情况不同，产物不同（量变引起质变）。

稀硫酸——弱氧化性——（由H+体现）与活泼金属反应，生成H2

浓硫酸——强氧化性——（由+6价S体现）加热时与大多数金属和非金属反应，通常生成SO2

[过渡]硝酸和浓硫酸相似，在与大部分金属或某些非金属反应时也表现出较强的氧化性。

[板书]3、硝酸

（1）硝酸的物理性质：

纯硝酸为无色，有刺激性气味，可溶于水，溶时放热，易挥发，密度比水大。

[讲解]常用的浓硝酸的质量分数大约是69%，质量分数为98%以上的浓硝酸由于挥发的蒸气与空气中的水蒸气形成硝酸而产生“发烟”现象，通常叫做发烟硝酸。

[板书]

（2）硝酸的化学性质

①不稳定性

4HNO3

2H2O+4NO2↑+O2↑

[讲解]浓硝酸一般呈黄色，是因为硝酸分解生成的NO2溶于硝酸的缘故。

[提问]硝酸应如何贮存？

放入棕色瓶中，在阴凉背光，用玻璃塞（不用橡皮塞，酸腐蚀橡皮塞）。

[板书]②与非金属反应，如C，S，P等

4HNO3（浓）+C=CO2↑+4NO2↑+2H2O

[讲解]此反应与浓硫酸与非金属单质碳反应类似，产物生成原理相同。

硝酸浓度越大，氧化性越强。

氧化性：

浓HNO3>稀HNO3

[板书]③与金属反应

[演示实验]将铜丝插入乘有浓硝酸的试管中。

观察实验现象。

[板书]Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O

现象：

反应激烈，产生红棕色气体，溶液由无色变为绿色。

[讲解]既然铜可以与浓硝酸发生氧化还原反应，那么，铜与稀硝酸能不能发生氧化还原反应呢？

起到氧化作用的会是哪一种粒子呢？

[提问]这里有铜丝硝酸钠溶液、稀硫酸、硫酸钠溶液、稀硝酸，

[演示实验]将铜丝插入乘有硝酸钠的试管中，再向其中慢慢滴加稀硫酸。

观察实验现象。

[讲解]现象：

加入硫酸前，试管内并无明显现象，加入硫酸后，反应较缓慢，产生无色气体，逸至试管口变为红棕色，溶液由无色变为蓝绿色。

有上述实验可得，可能与铜丝发生反应的有稀硫酸、硫酸钠溶液、稀硝酸。

[实验演示]将铜丝分别插入乘有稀硫酸、硫酸钠溶液、稀硝酸的试管中，观察实验现象。

现象：

铜丝只与稀硝酸反应。

[讲解]由实验可知铜与稀硝酸可以发生氧化还原反应，起氧化作用的不只是H+或NO3-。

而是HNO3本身。

[板书]3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

[提问]铜与稀硝酸、浓硝酸反应有哪些异同点呢？

这个大家课后总结，并思考这些不同点的原因所在。

[讲解]氮元素是一种能表现多种化合价的元素。

通过学习，我们已经知道，氨（N为-3价）可以被还原成多种价态。

在硝酸中，N为+5价，当硝酸与金属或非金属及某些有机物反应时，反应物或反应条件不同，硝酸被还原得到的产物也不同。

[板书]硝酸中+5价的N得电子，被还原成较低价态的N，如：

NO2、HNO2、NO、N2O、N2、NH3

硝酸越稀，还原产物中N的化合价越低。

[板书]注意：

4Zn+10HNO3（稀）=4Zn（NO3）2+N2O+5H2O

（3）氧化某些还原性化合物

3FeO+10HNO3（稀）=3Fe（NO3）3+NO↑+5H2O

结论：

硝酸具有强的氧化性，能氧化不活泼金属。

除金、铂等少数金属外，硝酸几乎能与所有金属反应。

那什么才能与金反应呢？

[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。

[讲解]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。

（3）浓硝酸、浓硫酸的钝化反应

[讲解]常温下，把铝、铁放在浓硫酸或浓硝酸里无明显变化。

常温下，浓硫酸或浓硝酸能使铁、铝等金属表面生成一层致密的氧化物保护膜，阻止内部金属继续跟硫酸起反应。

此现象称“钝化”。

钝化属于化学变化。

所以，可以用铁、铝制的容器盛装

浓硫酸或浓硝酸。

[提问]此时我们便能回答开课初三个问题中的第三题，实验室里用金属与酸反应制取氢气时，往往用稀硫酸或盐酸，而不用浓硫酸或硝酸？

认真听讲，联想生活。

看大屏幕

思考并小组讨论，并回答问题。

与教师共同总结

回想所学知识，思考并回答问题。

回想所学知识，思考并回答问题。

回想所学知识，思考并回答问题。

回想所学知识，思考并回答问题。

观察试验并思考

思考并回答问题

观察并总结实验现象

认真听讲，记笔记。

补齐其他反应方程式

思考并设计方案

回想，记录问题。

按照教师所提醒的实验步骤，学生分小组进行试验操作，观察实验现象，并思考为什么这样做，为什么选择该仪器而不是其它。

实验现象观察，并能通过想象及反应物猜测出生成物种类。

记笔记，用双线桥法标出电子的转移方向数目，指出氧化剂、还原剂。

思考并进行对比

认真听讲，记笔记。

认真听讲，记笔记。

从细小的知识点联想到实验操作。

补齐其他反应方程式

思考硝酸与金属反应是起到氧化作用的粒子是什么，小组讨论，自主设计实验，解决问题。

认真听讲，好奇，通过实验现象得出推论。

总结找出异同点，便于记忆区分。

认真听讲

对比，思考。

标出各物质N的化合价。

思考问题，认真听讲。

好奇，思考。

认真听讲，汲取有用信息。

认真听讲，做好笔记。

从细小的知识点联想到实验操作及生活。

学生思考，回想，回答问题。

学生进行回答

硫酸及硝酸在生活中的作用的介绍，使学生了解本节知识就在身边，学可以致用。

利用信息化课程资源。

通过提问，让学生回忆对比总结以前所学知识，加深对知识的理解，且便于引出新的知识内容，所谓“温故而知新”。

对稀硫酸及硝酸通性的总结使学生头脑中的知识体系更加完善。

重现已有知识体系

培养学生应用已知化学知识综合解决实际化学问题的能力。

通过回忆已学知识，解释实验现象背后的原理，考查学生掌握情况及知识运用能力。

让学生复习浓硫酸的特性，对其脑海中的知识网络进行归纳总结，使其更有条理，逻辑。

适当扩展知识内容，适应不同学生的认知发展水平。

通过对比，让学生更清楚的认识吸水性和脱水性。

益于记忆及理解其本质。

通过实验复习旧知识，引出所学新知识

通过实验现象宏观感受到物质性质微观理解，全面认识反应原理。

体会实验研究，自觉地根据科学探究程序进行化学实验，并学会用科学探究的方式来分析处理化学实验问题，培养学生实验操作能力，观察能力，分析解决问题的能力。

引导学生从氧化还原观和分类观来预测物质的性质。

为实验探究的进行打下物质基础和提供思路。

学生通过与教师的交流，发现自身不足，教师吸取学生可取之处，一起进步。

通过自己做实验，猜测生成物种类，培养学生实验操作能力，观察能力，分析解决问题的能力。

通过标出标出电子的转移方向数目，指出氧化剂、还原剂。

复习巩固氧化还原反应相关知识。

利用所学的知识进行迁移和提升，并运用于解决实际问题，深化对氧化还原反应的认识。

引导学生思考，了解量变引起质变辩证唯物主义观点。

通过对比，让学生更清楚的认识稀硫酸和浓硫酸的性质。

益于记忆及理解其本质。

扩展知识，照顾不同程度的学生。

潜移默化中培养学生迁移运用知识的能力。

通过与浓硫酸氧化性进行类比学习，将物质种类、物质性质、生成产物种类进行总结，便于学生形成系统模块的记忆。

通过一步步层层递进的实验，验证了硝酸与金属反应是起到氧化作用的粒子是什么。

实现“起氧化作用的不只是H+或NO3-”的概念转变。

设置悬念，激发学生的探究欲望。

通过体验实验探究的基本流程：

确定实验方案、预测实验现象、观察实验现象、验证实验产物、分析实验结果。

通过亲眼证实的实验而得出的结论，在学生脑海里会停留更长时间，甚至是长时记忆。

引导学生比较异同、探寻规律并进行归纳总结，获得氧化性酸与金属单质、具有还原性非金属单质反应的一般规律。

举出特例，增加记忆。

消除“金属与硝酸反应生成的气体不是NO2就是NO”的错误概念。

引发学生思考，激发学生学习兴趣。

赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献

通过诺贝尔化学奖的故事再次引起学生观察实验、学习化学知识的兴趣。

顺利引出王水，合理过渡。

潜移默化中培养学生迁移运用知识的能力。

当堂检验学生学习迁移知识的能力。

前后呼应，让学生会想本节课所得。

[板书设计]

二、硫酸和硝酸的氧化性

1.稀硫酸及硝酸的通性

2.浓硫酸

（1）难挥发性——制挥发性酸

（2）吸水性

（3）腐蚀性

（4）氧化性

①与非金属反应，如C，S，P等

2H2SO4（浓）+C=CO2↑+2H2O+2SO2↑

②与金属反应

Cu+2H2SO4（浓）=CuSO4+SO2↑+2H2O

（3）氧化某些还原性化合物

2NaI+H2SO4（浓）=Na2SO4+I2↑+SO2↑+2H2O

H2S+H2SO4（浓）=S↓+SO2+2H2O

3、硝酸

（1）硝酸的物理性质

（2）硝酸的化学性质

①不稳定性

4HNO3=2H2O+4NO2↑+O2↑

②与非金属反应，如C，S，P等

4HNO3（浓）+C=CO2↑+4NO2↑+2H2O

③与金属反应

Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O

3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

王水：

浓硝酸与浓硫酸体积比为3:

1

④氧化某些还原性化合物

3FeO+10HNO3（稀）=3Fe（NO3）3+NO↑+5H2O

（3）浓硝酸、浓硫酸的钝化反应

[本课总结]

本节课通过硫酸与硝酸氧化性及其特性的学习，对金属与酸的反应形成更全面的认识，理解浓硫酸、硝酸的氧化性表现在硫、氮元素价态的变化上。

通过实验探究NO3-是否具有氧化性，深化认识氧化还原反应发生的条件。

让学生经历发现问题、提出假说实验验证、解决问题的科学探究历程，学习从现象到本质的推理及学习。

[课后拓展练习]

课堂思考题：

浓硫酸与非金属碳单质反应，自主设计方案证明反应产生气体种类。

课后练习：

课本第103~104页习题

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