Geum.ru

Урок: «Взаимодействие азотной кислоты с металлами». 9 класс Цель урока

Вид материалаУрок

Содержание


Ход урока
II. Изучение нового материала
Выполнение опыта: ( тяга !)
Обсуждение опыта и выводы
2. Продукты восстановления азотной кислоты.
Подобный материал:
Урок: «Взаимодействие азотной кислоты с металлами». 9 класс


Цель урока:

Ознакомить учащихся с окислительно-восстановительными

свойствами азотной кислоты на примере взаимодействия ее с

металлами.

Развивать исследовательские навыки учащихся, формировать

системное мышление. Развивать умения решения расчетных задач

на выход продукта реакции.

Закреплять навыки в написании уравнений окислительно-

восстановительных реакций.

Оборудование: 5 % раствор соляной кислоты, азотной кислоты

( конц.), цинк ( гранулы ); раствор гидроксида натрия, лакмусовая

бумага, стаканчик с водой. Штатив – с 6 пробирками, спиртовка,

спички, держатель для пробирок, стеклянная палочка, 2 листа синей

бумаги.

( Опыты проводятся демонстрационно, необходимо их проводить

под тягой ). При работе с концентрированной азотной кислотой

соблюдать правила техники безопасности

Ход урока

I. Решение задачи:

Вычислите объем водорода, полученного при взаимодействии

алюминия массой 270 мг. с раствором соляной кислоты, если

объемная доля выхода водорода равна 80 %.

(Показываю решение задачи)

Итак, при взаимодействии соляной кислоты с алюминием

выделяется 268,8 мл. водорода. Какие вещества образуются при

взаимодействии соляной кислоты с медью?

-- Соляная кислота с медью не взаимодействует. Эта кислота не

окислитель и взаимодействует только с металлами, находящими-

ся в ряду напряжений до водорода.

Сегодня мы с вами изучим, каким образом азотная кислота

взаимодействует с металлами.

II. Изучение нового материала

1.Проблемный опыт:

« Восстановление азотной кислоты водородом »

Цель опыта: поставить проблему, вместе с учащимися

разрешить ее, для предотвращения ошибок в написании уравнений

реакций взаимодействия металлов с азотной кислотой.

Выполнение опыта: ( тяга !)

В 2 пробирки с соляной кислотой поместить по 2 гранулы цинка.

После того как начнется реакция с выделением водорода, в одну

пробирку добавить 1-2 капли концентрированной азотной кислоты.

Учащиеся наблюдают, что выделение водорода в этой пробирке

практически прекращается, но затем через некоторое время

возобновляется.

Обсуждение опыта и выводы:

Эксперимент очень убедительно доказывает, что водород не

только не только не выделяется из азотной кислоты, но и

прекращает выделяться из соляной кислоты, если в растворе

одновременно присутствует азотная кислота.

Почему это происходит?

( такой результат опыта кажется учащимся непонятным, ставит

перед ними проблему ).

С помощью вопросов учителя учащиеся выдвигают

предположения (гипотезы), объясняющие этот, на первый взгляд,

необычный факт.

Водород выделяется при взаимодействии цинка с соляной

кислотой? ( Да)

Куда он девается? (перестает выделяться)

На что затрачивается? ( на восстановление азотной кислоты)

Выделяется сразу молекулярный водород или атомарный?

(Атомарный).

Окислительными или восстановительными свойствами

обладает атомарный водород? (восстановительными).

Азотная кислота? (окислительными).

Почему?

( N5 азот в степени окисления + 5 может только присоединять

электроны, восстанавливаясь, поэтому азотная кислота –

окислитель).

Следовательно, водород восстанавливает азотную кислоту,

учащиеся записывают уравнение реакции:

+5 + - 3

H NO3 + 8 H ----N H3 + 3 H2 O

образовался аммиак, почему мы не видим его выделения?

Образовавшийся аммиак реагирует с соляной кислотой:

N H3 + HCl----- NH4 Cl

поэтому выделение газа не происходит.

Как доказать, что наше исследование верное?

В растворе присутствуют ионы N H 4 .

Докажите, наличие ионов аммония в растворе.

Опыт 2: В чистую пробирку налить 1 мл. раствора, из пробирки

№2 добавить щелочи и нагреть. К отверстию пробирки поднести

при выделении газа смоченную лакмусовую бумагу, она синеет.

Аммиак взаимодействует с азотной кислотой? Да.

Следовательно, при восстановлении азотной кислоты цинком

образуется нитрат аммония. Запишем уравнение реакции

взаимодействия цинка с сильно разбавленной азотной кислотой:

+5 +2 - 3

4 Zn0 + 10 HNO3 ---- 4 Zn (NO3 )2 + NH4NO3 + 3 H2O

разб

_

Zn0 - 2 е --- Zn2 4 о-ния; Zn0 - в-тель;

_

N5 + 8 е ----N3 1 в-ния; N5 - о-тель;

Вывод: Водород не выделяется из азотной кислоты при

взаимодействии с металлами, а так же из растворов других кислот

в присутствии азотной кислоты, потому, что расходуется на

восстановление азотной кислоты.

Почему возобновляется выделение водорода?

Возобновление выделения водорода происходит потому, что

восстановилась вся азотная кислота ( продолжается реакция цинка

с соляной кислотой ). При таком подходе к эксперименту учащиеся

допускают значительно меньше ошибок в записи уравнений

реакций с участием азотной кислоты.

2. Продукты восстановления азотной кислоты.

а) Исследуйте, всегда ли при взаимодействии азотной кислоты с

металлами выделяется аммиак или соли аммония?

Опыт 3: В пробирку с таблеткой цинка добавляется

концентрированная азотная кислота 3-4 капли.

Энергично выделяется бурый газ.

+5 +2 +4

4 H NO3 + Zn0--- Zn ( NO3 )2 + 2 NO2 + 2 H2O

конц.

_

N5 + 1 е---N4 2 в-ния, N5 - о-тель;

_

Zn0 - 2 е ---Zn2 1 о-ния, Zn0 - в-тель;

- 4 -

б) Работа по мини-справочнику:

Работая по мини-справочнику, мы с вами должны выяснить,

есть ли какая-либо закономерность между продуктами

восстановления азотной кислоты и условиями протекания

химических реакций.

Работа по мини-справочнику:

« Взаимодействие кислот с металлами »

идет по строчкам, уравнения реакций учащиеся записывают на

доске.

Концентрированная HNO3 :

-- HNO3 + Au, Pt, Jr, Rh, Ta--------------

конц ирридий родий тантал

-- HNO3 + щелочнозем.+ щелочн Mе --------N2O + нитрат + H2O

конц. Ме в max.с.о.

+5 +1 +1

10 HNO3 + 8 Na 0-------- 8 Na NO3 + N2 O + 5 H2O

конц.

_

2 N5 +8 e -----2 N 1 1 в-ния; N5 = о-тель

_

Na 0– 1 e --------Na1 8 о-ния; Na0 - в-тель

Концентрированная азотная кислота образует с остальными

металлами NO2 бурый газ с резким запахом, мы это наблюдали

при взаимодействии конц. HNO3 с цинком.

С помощью мини-справочника выясним, какие продукты

образуются при восстановлении разбавленной кислоты металлами:

-- HNO3 не реагирует с теми же металлами

разб.

-- HNO3 + щелочн щелочн Ме --------NH3 + нитрат + H2O

разб. Ме в

max.с.о

+5 0 +1 -3

9 HNO3 + 8 Na--------- 8 Na NO3 + NH3 + 3 H2O

разб.

_

N5 + 8 e ---N3 1 в-ния; N5 - о-тель

_

Na0 - 1 e ----Na1 8 о-ния; K0 - в-тель

Азот восстанавливается до минимальной степени окисления.

HNO3 + остальные продукты + нитр. Ме + H2O

разб. Ме разнооб. в max

с.о.

+5 0 +3 0

36 H NO3 + 10 Fe ___ 10 Fe (NO3 )3 + 3 N2 + 18 H2O

разб.

_ 0

2 N5 + 10 e ----- N2 3 в-ния; N 5 - о-тель;

_

Fe0 - 3 e --------Fe3 10 о-ния; Fe – в-тель;

Продукты разнообразны, поэтому можно написать разные

варианты уравнений.

HNO3 + Me NO + нитрат + H2O

разб. после H Me в

max с.о.


+5 0 +2 +2

8 HNO3 + 3 Cu -----3 Cu (NO3 )2 + 2 NO + 4 H2O

разб.

N 5 + 3 e ----N2 2 в-ния; N5 -- о-тель

_

Сu0 - 2 e------ Cu2 3 о-ния; Cu0 -- в-тель

- 6-

Давайте постараемся вывести какую-либо закономерность

между активностью металла и степенью окисления азота, до

которого восстанавливается азотная кислота.

( Работа по мини-справочнику).

Учащиеся работают по мини-справочнику и заполняют таблицу

вместе с учителем на доске (учащиеся в тетрадях).

Ме


к-ты
щелочные

щелочнозем
Ме до H
Ме после Н
Au, Pt, Jr, Rh,

Ta

HNO3

(конц.)
+1

N2O
+4

NO2
+4

NO2


реакция не идет

HNO3

( разб.)
-3

NH3

( NH4 NO3 )
NO; NO2 ;

N2 ; NH3

( NH4 NO3 )
+2

NO



Вывод:

Чем более активен металл, тем меньше степень окисления N в

продукте.

Найдите зависимость степени окисления азота в продукте

реакции от концентрации азотной кислоты.

( работа по таблице, по строчкам, если HNO3 конц. с.о. N

положительно, если HNO3 разб. то с. о. N есть и отрицательная).

Вывод:

Чем больше концентрация HNO3 , тем больше степень

окисления азота в продукте.

Мы выяснили, что азотная кислота – кислота-окислитель.

Кислоты окислители в водном растворе вступают в реакцию

почти со всеми металлами, исключение Au + золото; Pt – платина;

Jr – иридий, Rh – радий; Ta – тантал. В качестве окислителя

выступает анион кислотного остатка ( NO3 ), при этом образуется

соль металла высшей степени окисления, вода и какой-либо

продукт восстановления HNO3? , но не водород.


Каким образом перевозят азотную кислоту?

Концентрированная азотная кислота пассивирует железо и

алюминий. Железо и алюминий покрываются прочной оксидной

пленкой, предохраняющей металл от дальнейшего окисления.

Поэтому азотную кислоту, так же как и серную перевозят в

стальных и алюминиевых цистернах.

Задание на дом: § задача № 6.

Напишите уравнения реакций взаимодействия

концентрированной и разбавленной азотной кислоты с металлами:

I ряд – серебром

II ряд – калием

III ряд - магнием

Разберите эти реакции как окислительно-восстановительные.