Конспект урока химии по теме Азотная кислота

Тема урока. Азотная кислота.

Цели: изучить свойства азотной кислоты, отметить ее особенности взаимодей­ствия с металлами. Рассмотреть применение азотной кислоты.

Задачи: учащиеся должны уметь записывать уравнения реакций, характеризующих химические свойства азотной кислоты; знать особенности взаимодействия НNОз с металлами; уметь записывать ионные уравнения, окислительно-восстановительные процессы, составлять электронный баланс; называть области применения азотной кислоты и ее солей.

Оборудование: пробирки, пробиркодержатели, спиртовки

Вещества: растворы азотной кислоты (конц. и разб.), медь, оксид меди (II), гидроксид натрия, карбонат натрия, скипидар, белая шерстяная нитка.

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Мотивация

- Сегодняшний урок я предлагаю начать с просмотра фотографий.

(фотографии улыбающихся людей)

- Какие эмоции у вас вызывают эти фотографии?

- Психологи утверждают, что созерцание картин спокойного моря и лиц улыбающихся людей снимает стресс. Не знаю, на сколько это верно, но в нашей ситуации попробовать все-таки стоит.

- Эпиграфом сегодняшнего урока я выбрала слова китайской пословицы:

«Я слышу - я забываю, я вижу - я запоминаю, я делаю - я понимаю».

Подумайте до конца урока, почему именно эти слова стали эпиграфом на нашем уроке. В конце урока мы снова к ним вернемся.

- работа 1 учащегося с электронной таблицей: «Характеристика азота»

III. Подготовка к восприятию нового материала.

А начнём урок с рубрики «Знаете ли Вы, что…»

- Это вещество было описано арабским химиком в VIII веке Джабиром ибн Хайяном (Гебер) в его труде «Ямщик мудрости», а с ХV века это вещество добывалось для производственных целей.

- Благодаря этому веществу русский учёный В.Ф. Петрушевский в 1866 году впервые получил динамит.

- Это вещество - прародитель большинства взрывчатых веществ (например, тротила, или тола).

- Это вещество является компонентом ракетного топлива, его использовали для двигателя первого в мире советского реактивного самолёта БИ - 1.

- Это вещество в смеси с соляной кислотой растворяет платину и золото, признанное «царём» металлов. Сама смесь, состоящая из 1-ого объёма этого вещества и 3-ёх объёмов соляной кислоты, называется «царской водкой».

Какому же веществу будет посвящён сегодняшний урок? (самоопределение деятельности)

Формулируем тему урока «Азотная кислота».

Перед вами план урока.

• Строение молекулы азотной кислоты

• Физические свойства HNO3

• Химические свойства HNO3

• Применение азотной кислоты

Каковы же будут цели урока: изучить свойства азотной кислоты (цель формулируют учащиеся)

Задачи урока: вы должны уметь записывать уравнения реакций, характеризующих химические свойства азотной кислоты; знать особенности взаимодействия НNОз с металлами; уметь записывать ионные уравнения, окислительно-восстановительные процессы, составлять электронный баланс; называть области применения азотной кислоты и ее солей.

IV. Изучение нового материала.

1. Строение молекулы азотной кислоты.

Химику, окончившему институт много лет назад, задали вопрос: «Почему в азотной кислоте степень окисления азота равна +5, а валентность 4?

«Быть такого не может, это ошибка! Валентность азота равна 5!» - подумал он, но промолчал.

И в самом деле, какова валентность азота в азотной кислоте?

Степень окисления азота в HN0₃ действительно равна +V. Ва­лентность же - это число образуемых азотом ковалентных связей, ина­че говоря - число электронных пар, обеспечивающих связывание ато­ма азота с соседними атомами в молекуле. Электронная конфигурация атома N такова:

[N]: 1s²2s²2p¹2p¹2p¹

Он содержит три неспаренных р-электрона и пару s-электронов, ко­торая практически никогда не разъединяется при образовании связей. Поэтому атом азота может образовать три химические связи по обменно­му (равноценному) механизму при простом перекрывании атомных орбиталей и еще одну связь - по донорно-акцепторному механизму, когда атом азота N предоставляет электронную пару, а атом-партнер по хими­ческой связи - свободную атомную орбиталь.

Получается всего четыре связи, следовательно, максимальная ва­лентность азота равна четырем.

2. Физические свойства азотной кислоты: бесцветная гигроскопичная жидкость, имеет резкий запах, «дымит» на воздухе, неограниченно растворяется с водой.

- демонстрация растворения азотной кислоты в воде (проверяем датчиком температуры: выделяется небольшое количество теплоты по сравнению с серной кислотой)

t кип. азотной кислоты = 86°С. Растворы азотной кислоты хранят в банках из темного стекла, т. к. она разлагается на свету. Безводная азотная кислота имеет жёлтую окраску, эту окраску ей придаёт оксид азота N0_2:

4HN⁺⁵0₃ = 4N⁺⁴0₂ + 2Н₂0 + 0₂

N⁺⁵+1е =N⁺⁴

20^2- -4ё =0₂°

4N⁺⁵ + 20^2- = 0₂° + 4N⁺⁴

Обращаем внимание учеников на выделение кислорода при разложе­нии кислоты. Проведём небольшой демонстрационный эксперимент для доказательства образования 0₂. В фарфоровую чашечку нальём не­большое количество подогретой концентрированной азотной кислоты, пипеткой добавим немного скипидара, он вспыхнет.

«Химический кислотный ожог»

Как известно, кислоты являются едкими веществами. Азотная кислота - не исключение.

Воздействие азотной кислоты на организм человека

Предложите вариант оказания первой медицинской помощи при ожоге раствором азотной кислоты. (Вспомните знания из раздела «Организм человека» курса биологии.) Каким из веществ (раствором NaOH, раствором NaHCO3, кристаллами лимонной кислоты) вы нейтрализуете кислоту, чтобы не было сильного ожога?

Как юный талантливый химик объясните правомерность ваших действий, обеспечивающих нейтрализацию кислоты на кожных покровах.

Проверьте правильность вашего совета, используя информацию «Помоги себе сам» в сборнике инструкций по охране труда в кабинете химии.

При попадании на кожу:

1. Промыть поверхность кожи обильной струёй воды.

2. Кислота реагирует с солями, значит, место ожога нужно обработать раствором питьевой соды - гидрокарбоната натрия NaНСО3, который находится в аптечке

3. Нейтрализацию кислоты щёлочью проводить нельзя, т.к. щёлочь может вызвать дополнительный химический ожог.

Лимонная кислота не только не смягчит ожог, а усилит его, т.к. кислота с кислотой не реагирует.

А если кислота попадёт в глаза или желудочно-кишечный тракт, то как оказать первую помощь? (чтение информации на слайде)

При ожогах глаз: промыть большим количеством воды, наложить светозащитную повязку и обратиться к врачу.

При попадании в ЖКТ: промыть желудок большим количеством воды, дать слабительное и активированный уголь, выпить молоко, вызвать скорую помощь.

Итак, азотная кислота - сильная кислота, при работе с ней необходимо соблюдать осторожность и всегда помнить слова сатирика николаевской эпохи Козьмы Пруткова "Всегда держись начеку". Азотная кислота - это опасное вещество.

3. Химические свойства HN0_3.

Азотная кислота - сильная кислота и должна проявлять все свойства этого класса соединений: взаимодействие с основными и амфотерными оксидами, основаниями, солями.

Давайте проверим, характерны ли эти свойства для раствора азотной кислоты. Вы будете работать в группах. Проведите опыты согласно инструкции, составьте соответствующие уравнения реакций в молекулярном и ионном виде и сделаете выводы о свойствах азотной кислоты.

Затем один представить от группы расскажет нам о своих наблюдениях и напишет соответствующие уравнения реакций на доске:

1 группа - взаимодействие HN0₃ с оксидами металлов,

2 группа - взаимодействие HN0₃ с основаниями,

3 группа - взаимодействие HN0₃ с солями.

Инструктаж по технике безопасности:

1. Осторожно работаем с растворами кислот и щелочей.

2. Используем реактивы в минимальных количествах.

3. Оставляем рабочее место в порядке.

- Лабораторная работа №16 «Свойства азотной кислоты».

Инструктивная карта «Химические свойства азотной кислоты»

Опыт 1. Взаимодействие азотной кислоты с оксидом меди (II).

Внесите в пробирку небольшое количество оксида меди (II) и прилейте азотную кислоту. Пробирку нагрейте в пламени спиртовки. Что наблюдаете? Напишите уравнение происходящей реакции в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

Сделайте вывод: с какими оксидами взаимодействует азотная кислота?

Опыт 2. Взаимодействие азотной кислоты с гидроксидом натрия.

В пробирку налейте небольшое количество гидроксида натрия, добавьте фенолфталеин. Что наблюдаете? Почему? Прилейте в пробирку раствор азотной кислоты до исчезновения окраски. О чем это свидетельствует? Напишите уравнение происходящей реакции в молекулярном и ионно-молекулярном виде. Как называется эта реакция?

Сделайте вывод: с какими основаниями взаимодействует азотная кислота?

Опыт 3. Взаимодействие азотной кислоты с гидроксидом меди (II).

Получите гидроксид меди (II). Для этого к раствору сульфата меди (II) прилейте раствор гидроксида натрия. В пробирку с осадком добавьте азотную кислоту. Что наблюдаете? Напишите уравнения происходящих реакций в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

Сделайте вывод: с какими основаниями взаимодействует азотная кислота?

Опыт 4. Взаимодействие азотной кислоты с карбонатом натрия.

В пробирку налейте 1 мл раствора карбоната натрия и добавьте азотную кислоту. Что наблюдаете? Почему? Напишите уравнение происходящей реакции в молекулярном и ионно-молекулярном виде. К какому типу относится эта реакция?

Сделайте вывод: с какими солями взаимодействует азотная кислота?

- работу учащихся контролируют учитель и ученик-лаборант.

Учащиеся составляют уравнения реак­ций у доски, дают названия полученным соединениям, определяют тип реакции:

1) взаимодействие с основными оксидами

CuO + 2HNO₃ Cu(NO₃)₂ + H₂O

CuO + 2H⁺ + 2NO₃^- Cu²⁺ + 2NO₃^- + H₂O

CuO + 2H⁺  Cu²⁺ + H₂O

2) взаимодействие с основаниями

HNO₃ + NaOH  NaNO₃ + H₂O

H⁺ + NO₃^- + Na⁺ + OH^- Na⁺ + NO₃^- + H₂O

H⁺ + OH^- H₂O

3) вытесняет слабые кислоты из их солей

2HNO₃ + Na₂CO₃ 2NaNO₃ + H₂O + CO₂­

2H⁺ + 2NO₃^- + 2Na⁺ + СO₃^2- 2Na⁺ + 2NO₃^- + H₂O + CO₂­

2H⁺ + СO₃^2- H₂O + CO₂­

4. Особые свойства азотной кислоты:

- Как реагируют металлы с растворами кислот?

Металлы, стоящие в ряду активности до водорода, вытесняют его из кислот. Металлы, стоящие после водорода из кислот его не вытесняют, т. е. не взаимодействуют с кислотами, не растворя­ются в них.

Но HN0₃ - особенная кислота и с металлами реагирует по-особому.

Отметим 2 особенности:

1) Ни один металл никогда не выделяет из азотной кислоты водо­род. Выделяются разнообразные соединения азота (возможные с.о. от +4 до -3. Наиболее часто выделяются N⁺⁴ 0₂, N⁺²0, N₂⁺¹0, N₂°, N^-3H₃.

2) С азотной кислотой реагируют металлы, стоящие до и после во­дорода в ряду активности.

Продукт восстановления зависит от положения металла в ряду актив­ности и от условий проведения реакции (концентрация кислоты, темпе­ратура).

Проведём окисление меди азотной кислотой (конц.) - в вытяжном шкафу.

В пробирку с концентрированной азотной кислотой осторожно добавим несколько тонких кусочков медной проволоки. Реакция идет без нагрева­ния, учащиеся наблюдают изменение цвета раствора и выделение крас­но-бурого газа N0₂.

Cu° + H⁺N⁺⁵0₃^-2 _(конц) → Cu⁺²(N0₃)₂ + N⁺⁴0₂ + Н₂0

Сu⁰ -2е = Сu⁺²

N⁺⁵+ 1е=N⁺⁴

Cu° + 2N⁺⁵ = Сu⁺² + 2N⁺²

Сu + 4HN0₃ = Cu(N0₃)₂ + 2NO + 2Н₂0

При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с медью выделя­ется другой оксид азота - N0 (бесцветный). Учащиеся вспоминают, что N0 при комнатной температуре способен превращаться в N0₂.

Сu⁰ + H⁺N⁺⁵0₃^-2 _paзб) → Cu⁺²(N0₃)₂ + N⁺²0 + Н₂0

Cu°-2е = Cu⁺²

N⁺⁵ + 3ё = N⁺²

3Cu° + 2N⁺⁵ = 3Cu⁺² + 2N⁺²

3Cu + 8HN0₃ = 3Cu(N0₃)₂ + 2N0 + 4H₂0

Вывод:

Чем выше активность металла, тем дальше (глубже) идет восстановление азота (вплоть до низшей с.о. -3) - работа со схемой «С.О. азота»

Разбавлен­ная кислота восстанавливается глубже, чем концентрированная (для од­ного и того же металла).

HN0₃ не взаимодействует с Аu, Pt. Также конц. HN0₃ пассивирует следующие металлы: Al, Fe, Be, Cr, Ni, Pb и др. (за счет образо­вания плотной оксидной пленки), поэтому азотную кислоту перевозят в алюминиевых цисцернах.

Однако, при разбавлении азотной кис­лоты данные металлы в ней растворяются.

4HN0_3(pаз6)+ Fe = Fe(N0₃)₃ + NO + 2H₂0

5. Действие азотной кислоты на органические ве­щества:

- опускаем в азотную кислоту белую шерстяную нитку → наблюдаем жёлтое окрашивание (ксантопротеиновая реакция) - качественная реакция на HN0₃. Такое же жёлтое пятно появится на коже, если неосторожно обращаться с азотной кислотой.

III. Закрепление изученного материала.

Согласны ли вы со следующими суждениями:

• Азотная кислота является сильной кислотой.

• Азотная кислота взаимодействует только с растворимыми основаниями.

• Азотная кислота разлагается на свету.

• Соли азотной кислоты - нитриты.

• Азотная кислота взаимодействует только с металлами, стоящими до водорода в ряду активности металлов.

• Азотная кислота пассивирует алюминий.

Вывод.

Итак, ребята. Азотная кислота - важнейшее неорганическое соединение. Она идет на получение азотных удобрений, взрывчатых веществ, красителей, пластмасс, искусственных волокон, в фотографии - при подкислении некоторых тонирующих растворов.

А вот в 1845г. швейцарский химик Христиан Фридрих Шенбайн, уже прославивший себя открытием озона, проводил опыты в своей домашней лаборатории. Разлив смесь азотной и серной кислот, он вытер лужицу хлопчатобумажным фартуком и повесил его сушить над печкой. Как только фартук высох, раздался не сильный взрыв и ... Но это совсем другая история и я расскажу её вам на следующем уроке.

А пока обратите еще раз внимание на наш эпиграф. Подходят ли слова этой китайской пословицы к нашему уроку? Почему?

Оценки за урок.

IV. Домашнее задание:

1. §27, упр. 2.

2. Творческое задание с правом выбора - вы можете подготовить кроссворд по теме «Азотная кислота», компьютерную презентацию или реферат.

V. Рефлексия.

Ответьте на вопросы:

1. Мне было комфортно на уроке.

2. Я много узнал нового.

3. Это мне пригодится в жизни.

4. Я приняла активное участие в обсуждении темы.

5. Мне это не интересно.

VI. Подведение итогов.

Учитель:

Жизнь на самом деле состоит

Из невероятных комбинаций.

Если все Отечество грустит,

Не переставайте улыбаться!

Это, разумеется, не путь

Вовремя остановить ошибки.

Но ведь должен, должен кто-нибудь

Просто так дарить свою улыбку!

- Спасибо вам за урок и хорошего вам настроения!

Лабораторная работа №16

Инструктивная карта «Химические свойства азотной кислоты»

1 группа. Взаимодействие азотной кислоты с оксидом меди (II).

Внесите в пробирку небольшое количество оксида меди (II) и прилейте азотную кислоту. Пробирку нагрейте в пламени спиртовки. Что наблюдаете? Напишите уравнение происходящей реакции в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

Сделайте вывод: с какими оксидами взаимодействует азотная кислота?

2 группа. Взаимодействие азотной кислоты с гидроксидом натрия.

В пробирку налейте небольшое количество гидроксида натрия, добавьте фенолфталеин. Что наблюдаете? Почему? Прилейте в пробирку раствор азотной кислоты до исчезновения окраски. О чем это свидетельствует? Напишите уравнение происходящей реакции в молекулярном и ионно-молекулярном виде. Как называется эта реакция?

Сделайте вывод: с какими основаниями взаимодействует азотная кислота?

3 группа. Взаимодействие азотной кислоты с карбонатом натрия.

В пробирку налейте 1 мл раствора карбоната натрия и добавьте азотную кислоту. Что наблюдаете? Почему? Напишите уравнение происходящей реакции в молекулярном и ионно-молекулярном виде. К какому типу относится эта реакция?

Сделайте вывод: с какими солями взаимодействует азотная кислота?

Характеристика азота:

0 - электронная формула -

1 - атомная масса -

2 - радиус атома -

2 - радиус иона -

6 - содержание в земной коре

7 - плотность -

7 - год открытия

8 - степень окисления в соединениях -

9 - температура плавления -

9 - температура кипения -

13 - количество изотопов -