Урок " Азотная кислота"

ГКОУ ЦО Самарской области

Урок химии

Азотная кислота

Подготовила

учитель биологии и химии

Карлова М. А.

Цель урока:

• Организовать деятельность обучающихся по изучению химических свойств азотной кислоты с позиции Теории электролитической диссоциации и окислительно-восстановительных реакций (ОВР);

Задачи урока:

• Создать содержательные и организационные условия для дальнейшего формирования умений и навыков самостоятельной работы с реактивами и источниками информации;

• Развивать познавательный интерес к химии, пробуждать желание творчества, умения правильно и красиво формулировать свои мысли;

• Организовать деятельность обучающихся по продолжению формирования умений анализировать и сравнивать факты, выделять главное, разрешать проблемы, возникающие в процессе обучения, делать выводы.

Оборудование и реактивы: ПСХЭ Д.И.Менделеева; электрохимический ряд напряжений металлов; памятка «Окисление металлов азотной кислотой разной концентрации». Раздаточный материал для учеников: азотная кислота (раствор), оксид меди (II), гидроксид натрия (раствор), сульфат меди (II) (раствор), карбонат натрия (раствор), фенолталеин (спиртовой раствор), спиртовка,; для демонстрации учителем: азотная кислота (концентрированная), медные стружки,; оборудование для демонстрации электронной презентации.

Ход урока.

Учитель: Сегодня нам нужно изучить одно очень важное вещество, которое используется для производства комплексных удобрений, лекарств и красителей, но пока я не буду говорить его название, через несколько минут мы узнаем что это за соединение. На повестке урока…(Слайд 1) Прошу поделиться на 4 группы, каждая группа получает задание, обсуждает его, делает расчеты, а затем один учащийся выступает с докладом.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Задания для работы по группам

1 ученик. Описание жидкости в пробирке (бесцветная дымящая жидкость с резким запахом, с помощью индикаторной бумаги установлено, что среда раствора кислая.)

2 ученик. Массовая доля азота. (22,2%)

3 ученик. Формула соединения (слайд 2)

4 ученик. Структурная формула (слайд 3)

5 ученик. История азотной кислоты (слайд 4)

История открытия азотной кислоты.

Азотная кислота имеет длинную историю, восходящую к IX веку. Пepвым, кто пoлyчил aзoтнyю киcлoтy, был apaбcкий aлxимик, имевший пceвдoним Гeбep. Bпepвыe кoнцeнтpиpoвaннaя дымящaяcя aзoтнaя киcлoтa была пoлyчeнa в 1648 гoдy нeмeцким aптeкapeм-aлxимикoм Иoгaннoм Pyдoльфoм Глayбepoм пyтeм пepeгoнки aзoтнoи киcлoты, пoлyчeннoй взaимoдeиcтвиeм cepнoи киcлoты и кaлиeвoй ceлитpы KNO3 B 1763 гoдy M. B. Лoмoнocoв иccлeдoвaл и oпиcaл этoт мeтoд. Texнoлoгия пoлyчeния aзoтнoй киcлoты не мeнялacь дo кoнцa XVIII cтoлeтия. B Poccии в 1910 гoдy былo пoлyчeнo 8100 тонн aзoтнoй киcлoты, a в 1914-м - 18 000 тонн.. B 1776 гoдy Aнтyaн-Лopaн Лaвyaзьe пpивeл дoкaзaтeльcтвa наличия в aзoтнoй киcлoтe киcлopoдa, a в 1826 гoдy Джoзeф Льюиc Гeй-Люccaк, пpoфeccop физики и химии в пapижcкoи Copбoннe и выcшeй Пoлитexничecкoй шкoлe, oпpeдeлил фopмyлy aзoтнoй киcлoты. Гeй-Люccaк тaкжe paзpaбoтaл нeкoтopыe ycoвepшeнcтвoвaния в мeтoдe пoлyчeния aзoтнoй киcлoты.

Учитель: Как вы уже догадались сегодня мы будем изучать азотную кислоту, способы ее получения, свойства, области применения. Проблема 1 (слайд 5, 6)

• Как в нашей лаборатории получить азотную кислоту?

• Предложите способы получений из имеющихся реактивов.

Учащиеся. Предлагают лабораторный способ. NaNO₃ + H₂SO₄ = HNO₃ + NaHSO₄

Учитель. Сегодня на уроке вам предстоит многое выяснить о химических свойствах этого интересного вещества. На пути познания вы столкнетесь с противоречиями, обнаружите удивительные факты. Но, для начала нам необходимо повторить некоторые моменты: 1) Перечислите общие свойства кислот? (называются общие свойства кислот – реакция на индикатор, взаимодействие с металлами, оксидами металлов, основаниями, растворами некоторых солей).

2) Охарактеризуйте азотную кислоту по составу молекулы и силе? (характеризуют HNO₃: одноосновная, кислородсодержащая, сильная).

3) Почему всем кислотам характерны общие химические свойства? (объясняют, что общие свойства кислот объясняются наличием в молекулах кислот протонов водорода, способных диссоциировать в раствор и замещаться на катионы металлов).

Учитель. возникает вопрос: характерны ли азотной кислоте общие свойства? Чтобы это выяснить, я предлагаю провести лабораторные опыты.

Лабораторные исследования (задания по группам): (Повторение ПТБ!). Проведите реакции, которые указаны на слайде 8,9.

1 группа: провести реакцию раствора азотной кислоты и оксида меди (II), записать уравнение реакции, определить ее тип.

Запись в тетради: CuO + 2 HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + H₂O - реакция ионного обмена, необратимая

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

CuO + 2H⁺ = Cu²⁺ + H₂O

2 группа: получить нерастворимое основание Cu(OH)₂; провести реакцию раствора азотной кислоты и гидроксида меди (II); записать уравнение реакции, определить ее тип.

В тетради: CuCl₂ + 2 NaOH = Cu(OH)₂ + 2 NaCl (получение нерастворимого основания)

Cu(OH)₂ + 2 HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2 H₂O - реакция ионного обмена, необратимая

Cu(OH)₂ + 2H⁺ + 2 NO₃^- = Cu²⁺ + 2 NO₃^- + 2 H₂O

Cu(OH)₂ + 2H⁺ = Cu²⁺ + 2 H₂O

Признак реакции – растворение голубого осадка Cu(OH)_2.

3 группа: провести реакцию растворов азотной кислоты и карбоната натрия, записать уравнение реакции, определить ее тип.

В тетради: 2 HNO₃ + Na₂CO₃ = 2 NaNO₃ + H₂O + CO₂ - реакция ионного обмена, необратимая

2 H⁺ + 2NO₃^- + 2 Na⁺ + CO₃ ^2- = 2 Na⁺ +NO₃^- + H₂O + CO₂

2 H⁺ + CO₃ ^2- = H₂O + CO₂

Признак реакции – характерное «вскипание».

Для всех: провести реакцию растворов азотной кислоты и гидроксида натрия в присутствии фенолфталеина, записать уравнение реакции, определить ее тип.

В тетради: HNO₃ + NaOH = NaNO₃ + H₂O - реакция ионного обмена, необратимая

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

H⁺ + OH^- = H₂O

Реакция нейтрализации; в результате раствор щелочи, подкрашенный индикатором, обесцветился.

Учитель. Азотная кислота способна реагировать с органическими веществами. (Слайд)

Учитель. Азотная кислота реагирует с металлами, но не так как другие кислоты.

Д.О Реакция меди с соляной кислотой и азотной кислотой.

Учитель демонстрирует в вытяжном шкафу взаимодействие концентрированной азотной кислоты с медными опилками. У учащихся возникает противоречие: вместо водорода, как при взаимодействии металлов с кислотами, выделяется бурый газ!

Учитель: Ребята чем отличаются эти реакции? (соляная кислота не реагирует с медью) Реакция меди с азотной кислотой называется «лисий хвост». И это еще не все сюрпризы от азотной кислоты!

У учащихся возникают вопросы: почему азотная кислота необычна во взаимодействии с металлами, характерны ли ей другие общие свойства? Разобраться в этом поможет ПАМЯТКА «Окисление металлов азотной кислотой разной концентрации» (приложение 2)

Задание для учеников. Составить уравнения реакции (слайд 12).

1 группа: Реакция разбавленной азотной кислоты с цинком.

4Zn + 10HNO_{3 (разбавл.)}= N₂O + 4Zn(NO₃)₂ + 5H₂O

2 группа: Реакция разбавленной азотной кислоты с железом.

3 группа: Реакция концентрированной азотной кислоты с серебром.

Ag + 2HNO_{3 (конц.)}= AgNO₃ + NO₂ + H₂O

Учитель: Какие особенности взаимодействия азотной кислоты с металлами вы выяснили? Учащиеся отмечают, что в разной концентрации азотная кислота реагирует не только с металлами до водорода в ряду активности металлов, но и с металлами после водорода – медь, серебро и даже золото; никогда не образуется водород, продуктами реакций являются нитраты, оксиды азота и вода.

При анализе записей у ребят снова возникает вопрос: в чем же причина такого необычного «поведения» азотной кислоты?

Учитель: Нам обязательно нужно отгадать эту загадку! Нам поможет уравнение реакции взаимодействия раствора соляной и цинка. (В тетрадях записывается уравнение реакции взаимодействия раствора серной кислоты и цинка.)

Задания: выполнить электронный баланс к уравнениям реакций взаимодействия раствора соляной кислоты с цинком и раствора азотной кислоты с медью;

По окончании работы представители групп записывают результаты на доске, результаты коллективно проверяются. Учащиеся замечают, что в случае с раствором соляной кислоты окислителем является протон водорода, а в случаях с азотной кислотой окислитель - атом азота нитрат-аниона. Вероятно, в этом причина сильных окислительных способностей азотной кислоты?

Учитель: Вы совершенно правы, молодцы! Вот она – причина необычных свойств азотной кислоты. Действительно, атом азота в нитрат-анионе имеет степень окисления +5 (высшую), внешние электроны атома азота оттянуты к другим атомам:

N⁰ …2s²2p³  N⁺⁵ …2s⁰2p⁰.

Поэтому азот стремится восполнить недостаток электронов, взаимодействуя с восстановителями (например, металлами – типичными восстановителями). А вторая причина сильных окислительных способностей азотной кислоты – это ее неустойчивость. При нагревании или даже небольшом освещении концентрированная азотная кислота разлагается: 4 HNO₃ = 4 NO₂ + 2 H₂O + O₂. Образующиеся оксид азота (IV) и кислород тоже очень химически активны.

Хранят ее в склянках темного стекла. Концентрированная азотная кислота и ее растворы требуют большой осторожности в обращении. Она может воспламенять многие органические вещества, на коже может оставить болезненные язвы, а на одежде дыры (слайд 16)

Заключительная часть урока.

Вот мы и нашли ответы на многие вопросы о свойствах азотной кислоты. Большую часть урока вы сами искали истину, думали и рассуждали. Нам осталось подвести итог и записать вывод.

Учащиеся, просмотрев все записи урока, делают коллективный вывод:

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;

3. 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;

4. Сильные окислительные способности HNO₃ широко применяются для получения различных важных продуктов народного хозяйства (удобрения, лекарства, пластики и т.д.)

Учитель: Я благодарю вас за активную работу, за азартный поиск ответов на поставленные вопросы. Желаю творческих успехов в познании!