Конспект урока по Химии «Азотная кислота строение, свойстваи применение» 9 класс

Открытый урок по химии в 9 классе по теме:

« Азотная кислота строение, свойстваи применение».

Учитель МКОУ СОШ с.п. Кара-Суу Жабоева Раиса Муратовна

Цели урока: изучить строение и свойства азотной кислоты, отметить ее особенности взаимодействия с металлами, рассмотреть способы получения и применение азотной кислоты.

Задачи:

Обучающие : продолжить формирование умений записывать уравнения реакций, характеризующих свойства азотной кислоты.

Развивающие : применять полученные знания на практике и оценивать результаты выполненных действий.

Воспитательные : воспитание положительного отношения к знаниям, инициативности, способности преодолевать трудности для достижения цели.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование и реактивы: азотная кислота (конц.), медь, спиртовка, цинк, азотная кислота (разб.), серная кислота (конц.), нитрат натрия_(р-р).

Содержание и ход урока.

I. Организационный момент.

II. Актуализация знаний, умений, навыков.

Фронтальный опрос.

  Блиц – опрос.

1.Элемент, который находится под порядковым номером 7 –

2.Общее число электронов у атома азота –

3. Число неспаренных электронов атомов элементов подгруппы азота –

4.Степень окисления азота в азотной кислоте —

5. Степень окисления азота в аммиаке –

6.В молекуле азота связь –

7. В молекуле аммиака связь –

8. 3 – 10% — раствор аммиака называется …

9. «Азот – непременная составная часть живых организмов». Речь идет о простом веществе или химическом элементе?

10. в составе воздуха азот —      %

11. Аммиак при нормальных условиях – это …

12. Оксид азота (II) образуется в атмосфере …

13. Оксид азота (II) – это …

14. В лаборатории оксид азота (II) получают …

15. В промышленности оксид азота (II) получают …

16. При окислении оксида азота (II)  образуется …

17. Оксид азота (IV) – это …

18. Почему вовремя грозы почва обогащается азотом?

19.В лаборатории  оксид азота (IV) получают …

20. В промышленности оксид азота (IV) получают …

III. Формирование новых знаний, умений, навыков.

1. HNO₃

2. Mr (HNO₃) = 63

3. M (HNO₃) = 63г/моль

4. Физические свойства.

Азотная кислота – одноосновная сильная кислота,  бесцветная жидкость с резким раздражающим запахом. Азотную кислоту с концентрацией 97 -99% называют дымящей, с концентрацией 58 – 60% — концентрированной. Плотность азотной кислоты 1,4 г/см³. Азотная кислота – сильный окислитель. Дымящая азотная кислота способна поджечь скипидар, другие органические вещества.

Азо́тная кислота́ (HNO₃), — сильная одноосновная кислота. Твёрдая азотная кислота образует две кристаллические модификации смоноклинной и ромбической решётками.

Азотная кислота смешивается с водой в любых соотношениях. В водных растворах она практически полностью диссоциирует на ионы. Образует с водой азеотропную смесь с концентрацией 68,4 % и t_кип120 °C при атмосферном давлении. Известны два твёрдых гидрата: моногидрат (HNO₃·H₂O) и тригидрат (HNO₃·3H₂O).

Исторические сведения

Методика получения разбавленной азотной кислоты путём сухой перегонки селитры с квасцами и медным купоросом была, по видимому, впервые описана трактатах Джабира(Гебера в латинизированных переводах) в VIII веке. Этот метод с теми или иными модификациями, наиболее существенной из которых была замена медного купоросажелезным, применялся в европейской и арабской алхимии вплоть до XVII века.

В XVII веке Глаубер предложил метод получения летучих кислот реакцией их солей с концентрированной серной кислотой, в том числе и азотной кислоты из калийной селитры, что позволило ввести в химическую практику концентрированную азотную кислоту и изучить её свойства. Метод Глаубера применялся до начала XX века, причём единственной существенной модификацией его оказалась замена калийной селитры на более дешёвую натриевую (чилийскую) селитру.

Во времена М. В. Ломоносова, азотную кислоту называли крепкой водкой.

Промышленное производство, применение и действие на организм

Азотная кислота является одним из самых крупнотоннажных продуктов химической промышленности.

Производство азотной кислоты

Современный способ её производства основан на каталитическом окислении синтетического аммиака на платинородиевых катализаторах  (процесс Оствальда) до смеси оксидов азота (нитрозных газов), с дальнейшим поглощением их водой

4NH₃ + 5O₂ (Pt) → 4NO + 6H₂O

2NO + O₂ → 2NO₂

4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃.

Концентрация полученной таким методом азотной кислоты колеблется в зависимости от технологического оформления процесса от 45 до 58 %. Впервые азотную кислоту получили алхимики, нагревая смесь селитры и железного купороса:

4KNO₃ + 2(FeSO₄ · 7H₂O) (t°) → Fe₂O₃ + 2K₂SO₄ + 2HNO₃↑ + NO₂↑ + 13H₂O

Чистую азотную кислоту получил впервые Иоганн Рудольф Глаубер, действуя на селитру концентрированной серной кислотой:

KNO₃ + H₂SO₄(конц.) (t°) → KHSO₄ + HNO₃↑

Дальнейшей дистилляцией может быть получена т. н. «дымящая азотная кислота», практически не содержащая воды.

5. Химические свойства.

а) Общие свойства

1. Действие на индикаторы

2. Диссоциация

    HNO₃ = H⁺ + NO₃^—

3. Взаимодействие с основными и амфотерными оксидами

    2HNO₃ + BaO = Ba(NO₃)₃ + H₂O

    6HNO₃ + AI₂O₃ = 2AI(NO₃)₃ + 3H₂O

4. Взаимодействие с основаниями

    HNO₃ + NaOH = NaNO₃ + H₂O

5. Взаимодействие с солями

    2HNO₃ + K₂CO₃ = 2KNO₃ + H₂O + CO₂

б) Специфические свойства

1. Взаимодействие с металлами

  Концентрированная и разбавленная азотная кислота взаимодействуют

  со всеми металлами, расположенными до и после водорода, кроме      

  золото и платины. При взаимодействии азотной кислоты с металлами

  водород не выделяется:

    Zn + 2HNO₃ = Zn(NO₃)₂ + H₂

а в зависимости от концентрации выделяются следующие вещества:

1). 4HNO_3(k) + Zn = Zn(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

2). 8HNO_3(p) + 3Zn = 3Zn(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

3). 10HNO_3(p)   + 4Zn = 4Zn(NO₃)₂ + N₂O + 5H₂O

4). 12HNO_3(p)  + 5Zn = 5Zn(NO₃)₂   + N₂ + 6H₂O

5). 10HNO_3(p) + 4Zn = 4Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

6). 2HNO_3(k) + Ag = AgNO₃ + NO₂ + H₂O

7). 4HNO_3(p) + 3Ag = 3AgNO₃ + NO + 2H₂O

Все приведенные выше уравнения отражают только доминирующий ход реакции. Это означает, что в данных условиях продуктов данной реакции больше, чем продуктов других реакций, например, при взаимодействии цинка с азотной кислотой (массовая доля азотной кислоты в растворе 0,3) в продуктах будет содержаться больше всего NO, но также будут содержаться (только в меньших количествах) и NO₂, N₂O, N₂ и NH₄NO₃.

Единственная общая закономерность при взаимодействии азотной кислоты с металлами: чем более разбавленная кислота и чем активнее металл, тем глубже восстанавливается азот:

увеличение концентрации кислоты  увеличение активности металла

2. Разложение на свету или при нагревании

    4HNO₃ = 4NO₂ + O₂ + 2H₂O

3. Взаимодействие с неметаллами

             6HNO_3(k) + S = H₂SO₄ + 6NO₂ + 2H₂O

             5HNO_3(p)  + 3P + 2H₂O = 3H₃PO₄ + 5NO

Продукты взаимодействия железа с HNO₃ разной концентрации

С золотом и платиной азотная кислота, даже концентрированная не взаимодействует. Железо, алюминий, хром холодной концентрированной азотной кислотой пассивируются. С разбавленной азотной кислотой железо взаимодействует, причем в зависимости от концентрации кислоты образуются не только различные продукты восстановления азота, но и различные продукты окисления железа:

Азотная кислота окисляет неметаллы, при этом азот обычно восстанавливается до NO или NO₂:

и сложные вещества, например:

Некоторые органические соединения (например амины и гидразин, скипидар) самовоспламеняются при контакте с концентрированной азотной кислотой.

6.Получение

а) в промышленности:

   4NO₂ + O₂ + 2H₂O = 4HNO₃

б) в лаборатории:

  NaNO_3(тв) + H₂SO_4(k)  = NaHSO₄ + HNO₃

7.Применение

— для получения красителей

— для получения лекарственных препаратов

— для получения полимеров

— при производстве фотопленки

— для получения взрывчатых веществ

— для производства минеральных удобрений.

Соли азотной кислоты

 Соли азотной кислоты называются нитратами. Нитраты калия, кальция, натрия, аммония называют селитрами. Нитраты – это твердые кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде. Нитраты при нагревании разлагаются.

а) нитраты металлов, стоящих в ряду напряжений левее магния:

2NaNO₃ = 2NaNO₂ + O₂

б) нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений между магнием и медью:

4Al(NO₃)₃ = 2Al₂O₃ + 12NO₂ + 3O₂

в) нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений правее ртути:

2AgNO₃ = 2Ag + 2NO₂ + O₂

г) нитрат аммония:

NH₄NO₃ = N₂O + 2H₂O

Нитраты в водных растворах практически не проявляют окислительных свойств, но при высокой температуре в твердом состоянии нитраты — сильные окислители, например:

Fe + 3KNO₃ + 2KOH = K₂FeO₄ + 3KNO₂ + H₂O — при сплавлении твердых веществ.

Цинк и алюминий в щелочном растворе восстанавливают нитраты до NH₃:

Соли азотной кислоты — нитраты — широко используются как удобрения. При этом практически все нитраты хорошо растворимы в воде, поэтому в виде минералов их в природе чрезвычайно мало; исключение составляют чилийская (натриевая) селитра и индийская селитра (нитрат калия). Большинство нитратов получают искусственно.

Качественная реакция на нитрат-  ион  NO₃^—

   Для определения нитрат ионов NO₃^— в пробирку помещают немного исследуемого вещества, добавляют медных стружек, приливают концентрированную серную кислоту и нагревают:

           NaNO₃ + H₂SO_4(k) = NaHSO₄ + HNO₃

           4HNO₃ + Cu =Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

Выделение бурого газа свидетельствует о наличии нитрат-  ионов.

IV. Рефлексивно-оценочный этап

— А сейчас ребята, чтобы проверить, насколько вы усвоили новую тему, прошу вас выполнить следующий тест.

Тест

В а р и а н т  1

1. Какой ряд чисел соответствует распределению электронов по энергетическим уровням в атоме азота?

1) 2, 8, 1; 2) 2, 8, 2; 3) 2, 4; 4) 2, 5.

2. Закончите уравнения практически осуществимых реакций:

1) HNO₃ (разб.) + Cu  … ;

2) Zn + HNO₃ (конц.)  … ;

3) HNO₃ + MgCO₃  … ;

4) CuO + KNO₃  … .

3. Укажите, какое уравнение иллюстрирует одну из стадий процесса промышленного производства азотной кислоты.

1) 4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O;

2) 5HNO₃ + 3P + 2H₂O = 3H₃PO₄ + 5NO;

3) N₂ + O₂ = 2NO.

4. Отрицательная степень окисления проявляется азотом в соединении:

1) N₂O; 2) NO; 3) NO₂; 4) Na₃N.

5. Взаимодействие медной стружки с концентрированной азотной кислотой приводит к образованию:

1) NO₂; 2) NO; 3) N₂; 4) NH₃.

В а р и а н т  2

1. Значение высшей валентности азота равно:

1) 1; 2) 2; 3) 5; 4) 4.

2. Запишите возможное взаимодействие концентрированной азотной кислоты со следующими металлами: натрий, алюминий, цинк, железо, хром.

3. Выберите вещества, являющиеся сырьем для производства азотной кислоты:

1) азот и водород;

2) аммиак, воздух и вода;

3) нитраты.

4. Концентрированная азотная кислота не реагирует с:

1) углекислым газом;

2) соляной кислотой;

3) углеродом;

4) гидроксидом бария.

5. При взаимодействии очень разбавленной кислоты с магнием образуется:

1) NO₂; 2) NO; 3) N₂O; 4) NH₄NO₃.

Ответы на тесты

В а р и а н т  1.

1 – 4;

2.

1) 8HNO₃ (разб.) + 3Cu = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O;

2) Zn + 4HNO₃ (конц.) = Zn(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O;

3) 2HNO₃ + MgCO₃ = Mg(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O;

3 – 1; 4 – 4; 5 – 1.

В а р и а н т  2.

1 – 4;

2.

Na + 2HNO₃ (конц.) = NaNO₃ + NO₂ + H₂O,

Zn + 4HNO₃ (конц.) = Zn(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O;

3 – 2; 4 – 1; 5 – 4.

Обменяйтесь своими тетрадями с соседом по парте и проверьте правильность выполнения теста. Подсчитайте количество правильных ответов, результаты занесите в оценочный лист.

Домашнее задание. Прочитать по учебнику «Химия-9» (Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. М.: Просвещение, 2013) § 21, повторить конспект урока и схему взаимодействия кислоты с металлами.