Тема урока: « Взаимодействие азотной кислоты с

Управление образования МО Ковылкино
Муниципальное общеобразовательное учреждение
«Ковылкинская средняя общеобразовательная школа № 2»
Межрайонный семинар учителей химии
МО Ковылкино, МО Краснослободск
«Взаимодействие азотной кислоты
с металлами».
(системно-деятельностный подход)
9 класс
Учитель химии:
Шубина Н.П.
г. Ковылкино
2005 г.
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 окислительновосстановительных 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 %.
Дано:
m (Al) = 270 мг.
М= m ;

=
Vпр
Vт
Решение:
; V =V ;
m

270 мг.

(H ) = 0,8
2
хм
2 Аl + 6 H Cl
М = 27 мг/м моль
V (H ) - ?
пр
2
- 1-
2 Al Cl + 3H
3
2
V = 22, 4 мл/моль
m

1. Найти  (Аl) :
(Аl) = т = 270 = 10 ммоль
М
27
2. Найти  ( H ) :
 (Н
= 3 ;  (H ) =  ( АС ) * 3 =
2
2)
 ( АС )
2
2
2
10 * 3
=15
2
ммоль;
3. Найти V (H ):
V (H ) =  * V m = 0,8 * 336 = 268,8 мл.
пр
пр
2
2
Ответ: V (H ) = 268,8 мл.
пр
2
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, находящимися 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 азот в степени окисления + 5 может только присоединять
электроны, восстанавливаясь, поэтому азотная кислота –
окислитель).
Следовательно, водород восстанавливает азотную кислоту,
учащиеся записывают уравнение реакции:
5
+5
+
-3
H NO + 8 H
NH
+3H O
образовался аммиак, почему мы не видим его выделения?
Образовавшийся аммиак реагирует с соляной кислотой:
N H + HCl
NH Cl
3
3
3
2
4
поэтому выделение газа не происходит.
Как доказать, что наше исследование верное?
В растворе присутствуют ионы N H .
Докажите, наличие ионов аммония в растворе.
4
-3 -
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
4 Zn + 10 HNO
-3
4 Zn (NO ) + NH NO + 3 H O
0
3
3
2
3
4
2
разб
_
Zn - 2 е
_
N +8е
Zn
0
5
N
4 о-ния; Zn - в-тель;
2
0
1 в-ния; N - о-тель;
3
5
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 H NO + Zn
+4
Zn ( NO ) + 2 NO
0
3
3
2
+2H O
2
2
конц.
_
N + 1е
_
Zn - 2 е
5
0
N
4
Zn
2
2 в-ния, N - о-тель;
5
1 о-ния, Zn - в-тель;
0
-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 HNO :
-- HNO + Au, Pt, Jr, Rh, Ta
3
3
конц
ирридий
-- HNO +
3
щелочн
щелочнозем.
родий
тантал
N O + нитрат + H O
Mе
2
2
Ме в max.с.о.
конц.
+5
+1
10 HNO + 8 Na
+1
8 Na NO + N O + 5 H O
0
3
3
2
2
конц.
_
5
2N
0
Na
2 N +8 e
_
Na – 1 e
1
1
1 в-ния; N
5
= о-тель
8 о-ния; Na - в-тель
0
Концентрированная азотная кислота образует с остальными
металлами NO
бурый газ с резким запахом, мы это наблюдали
при взаимодействии конц. HNO с цинком.
С помощью мини-справочника выясним, какие продукты
образуются при восстановлении разбавленной кислоты металлами:
2
3
-- HNO не реагирует с теми же металлами
3
разб.
-- HNO +
3
щелочн.
щелочн.
Ме
NH + нитрат + H O
3
разб.
2
Ме в
max.с.о
-5-
+5
0
+1
9 HNO + 8 Na
-3
8 Na NO + NH + 3 H O
3
3
3
2
разб.
_
N +8e
_
Na - 1 e
5
N
Na
0
1 в-ния; N - о-тель
3
5
8 о-ния; K - в-тель
1
0
Азот восстанавливается до минимальной степени окисления.
HNO + остальные
продукты + нитр. Ме + H O
3
разб.
2
разнооб .
Ме
+5
0
в max
с.о.
+3
0
36 H NO + 10 Fe ___ 10 Fe (NO ) + 3 N + 18 H O
3
3
3
2
2
разб.
_
2 N + 10 e
_
Fe - 3 e
5
0
0
N
3 в-ния;
2
Fe
N
5
- о-тель;
10 о-ния; Fe – в-тель;
3
Продукты разнообразны, поэтому можно написать разные
варианты уравнений.
NO + нитрат + H O
HNO + Me
3
разб.
2
после H
+5
0
8 HNO + 3 Cu
3
Me в
max с.о.
+2
+2
3 Cu (NO ) + 2 NO + 4 H O
3
2
2
разб.
N
5
+3e
_
Сu - 2 e
0
N
2 в-ния; N
2
Cu
2
- 6-
5
-- о-тель
3 о-ния; Cu -- в-тель
0
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).
к-ты
щелочные
щелочнозем.
+1
HNO
(конц.)
HNO
-3
( разб.)
NO
3
2
3
2
+2
2
3
4
NO
2
NO; NO ;
N ; NH
( NH NO )
NH
(NH NO )
Au, Pt, Jr, Rh,
Ta
+4
NO
2
3
Ме после Н
+4
N O
3
Ме до H
реакция не идет
Ме
4
3
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 HNO конц. с.о. N
положительно, если HNO разб. то с. о. N есть и отрицательная).
3
3
Вывод:
Чем больше концентрация HNO , 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 ( NO ), при этом образуется
соль металла высшей степени окисления, вода и какой-либо
продукт восстановления HNO ? , но не водород.
3
3
3
- 7-
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: § 26 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.
- 8-