硝酸的性质 人类活动对氮循环和环境的影响 教学设计

3.3.3 硝酸的性质 人类活动对氮循环和环境的影响

本节教学内容是鲁教版高中化学必修第一册第三章第三节《氮的循环》的第三课时。该部分的教学内容涉及到硝酸的相关知识，硝酸的相关性质和反应现象，不同化合物的用途。通过研究硝酸性质和用途，可以使我们从物质类别和元素价态的视角认识物质间的转化关系，深化对物质及其变化多样性的认识。通过学习这部分知识，学生将学习并掌握硝酸相关反应；学习并掌握硝酸性质；通过本节内容的学习，学生将感受氮元素的多种化合物的不同特性和用途以及氮循环与人类活动关系。

证据推理与模型认知：能一举物质类别和元素价态列举氮元素的典型代表物。能列举、描述、辨识含有氮元素的典型氧化物物质重要的物理和化学性质及实验现象。能用化学方程式、离子方程式正确表示典型物质的主要化学性质。

宏观辨析与微观探析：能从物质类别、元素价态的角度，依据复分解反应和氧化还原反应原理，预测氮及其化合物的化学性质及变化，设计实验进行初步验证，并能分析、解释有关实验现象。能从物质类别和元素价态变化角度说明有关物质的转化路径及氮的循环。能分别根据氮及其化合物的性质，分析实验室、生产、生活及环境中的某些问题，说明妥善保存、合理使用化学品的厂货减方法。

科学态度与社会责任：能说明氮及其化合物的应用对社会发展的价值、对环境的影响。能有意识地运用所学知识或寻求相关证据参与社会性科学议题的讨论。能主动运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题。能运用绿色化学思想分析和讨论化工生产的相关问题。

重点：硝酸性质

难点：硝酸氧化性理解

多媒体

一、知识回顾

1.酸的通性

与指示剂作用：酸能使紫色石蕊溶液变为红色。

与较活泼金属单质反应：金属单质+酸→盐+氢气

与碱性氧化物反应：碱性氧化物+酸→盐+水

与碱反应：酸+碱→盐+水

与盐反应：酸+盐→另一盐+另一酸

二、导语

出示课件，介绍硝酸发展史。

世界发展史

公元八世纪，阿拉伯炼金术士贾比尔·伊本·哈扬(Jabir ibn Hayyan)在干馏硝石的时候发现并制得了硝酸，这是人类关于硝酸最早的记录。同时，他也是硫酸和王水的发现者。1905年，挪威出现了电弧法生产硝酸的工厂，这是历史上最早的硝酸工业化尝试。

1908年，德国建成了以铂网为催化剂的日产能力3吨的硝酸厂

1913年，合成氨问世，氨氧化法生产硝酸开始进入工业化阶段，至今依然是世界上生产硝酸的主要方法。

国内早期发展史

1935年，在中国化学家侯德榜的领导下，中国建成了第一座兼产合成氨、硝酸、硫酸和硫酸铵的联合企业-永利宁厂。

1937年2月，永利宁厂第一次生产出优质的硝酸，但开工不到半年就遇上日本发动侵华战争。由于硝酸与国防工业密切相关，日方多次威逼永利宁厂合作，均遭侯德榜拒绝，因此工厂遭日机轰炸而停产。 1945年8月日本投降后，硝酸生产逐渐恢复，但仍然处于十分落后的状态，在1949年，我国的硝酸生产企业只有两家:永利宁厂和大连化学厂，年产量仅4200吨。

1951年5月，大连化学厂的炼焦、合成氨、硝酸和硫酸等车间的生产得到了全面的恢复，产出了硝酸产品。

1952~1958年之间，我国先后在吉林、兰州、太原等地建成了综合法硝酸装置，其中浓硝酸在1997年之前的几十年里一直蝉联着我国最大装置的桂冠。

三、讲授新课

展示课件：硝酸用途

活动一：老师指导、引导学生从不同例子来说明硝酸用途。

板书：

硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、染料、塑料和硝酸盐等。在实验室里，硝酸是一种重要的化学试剂。

展示课件：硝酸物理性质

活动二：说一说硝酸的物理性质有哪些？什么是发烟硝酸？

板书：纯净的硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体；熔点-42℃，沸点83℃，密度1.5g/cm3，

硝酸质量分数为95%以上的浓硝酸，在空气中挥发出硝酸蒸气会产生“发烟”现象，通常又叫作发烟硝酸。

展示课件：硝酸化学性质

活动三：回忆初中相关知识，举例说明硝酸的通性。

板书：

硝酸属于强酸，具有酸的通性

与指示剂作用：稀硝酸使紫色石蕊溶液变红；浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色

与碱发生中和反应：NaOH+HNO3=NaNO3+H2O

与碱性氧化物反应：CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O

与盐反应：CaCO3+2HNO3=Ca(NO3)2+H2O+CO2↑

活动四：硝酸如何保存？

板书：硝酸不稳定

4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O

硝酸受热或见光分解会产生二氧化氮气体，实验室长期保存硝酸，可使用棕色试剂瓶，并放置在阴凉处。

展示课件：硝酸的强氧化性

活动五：指导学生读课本相关内容，教师做演示实验，并与学生探讨。

实验：在两个装置中各放入一小块铜片，分别加入少量稀硝酸（4mol/L）和浓硝酸（15mol/L），观察发生的现象。将上述实验中的铜片换成铁片进行相同的实验，观察发生的现象。

设计表格

思考：

硝酸与金属反应有什么特点？如何运输硝酸？钝化如何理解？

硝酸与非金属单质如何反应？

板书：

铜与硝酸反应

Cu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

金属+硝酸→高价金属硝酸盐+NO或NO2+水

铁与浓硝酸产生钝化现象。

用铁质或铝质容器盛放冷的浓硝酸

铁与稀硝酸反应

Fe（少量）+4HNO3（稀）=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O

3Fe（过量）+8HNO3（稀）=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O

硝酸具有强氧化性，能与除金、铂、钛以外的大多数金属反应，其还原产物与硝酸的浓度有关。

与非金属单质反应

4HNO3（浓）+C CO2↑+4NO2↑+2H2O

加热条件下，浓硝酸能将碳等非金属单质氧化到最高价态。

展示课件：人类活动对氮循环和环境的影响

活动六：阅读课本内容，思考问题：

活化氮的量大大增加原因是什么？

含氮物质主要来源有哪些？

含氮物质对环境影响是什么？

说出减少人类活动对氮循环和环境的影响措施。

板书

1.活化氮的量大大增加原因

①化石燃料的消耗量急剧增加

②化学合成氮肥的量迅速上升

③豆科植物的栽种面积在扩大

④人类的固氮活动

2.含氮物质主要来源

①化石燃料的燃烧

②植物体的焚烧

③农田土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化

④水体中氮元素来源于工业废水、生活污水、农田灌溉及水产养殖所投入的肥料和饵料

3.含氮物质对环境影响

①形成光化学烟雾

②形成雾霾

③形成酸雨

④造成水体富营养化

4.减少人类活动对氮循环和环境的影响措施

①控制进入大气、土壤和水体中含有氮元素的物质的量

②增强生态系统对含有氮元素的物质的吸收能力

四、作业设计