Giáo án Hóa học Lớp 11 nâng cao - Bài 12: Axit Nitric và muối Nitrat - Lưu Ngọc Hân

BÀI 12: AXIT NITRIC VÀ MUỐI NITRAT I. MỤC TIÊU BÀI DẠY: 1. Kiến thức: HS biết: Cấu tạo phân tử, tính chất vật lí của axit nitric và muối nitrat. Phương pháp điều chế axit nitric trong phòng thí nghiệm và sản xuất axit nitric trong công nghiệp. HS hiểu: Tính chất hóa học của axit nitric và muối nitrat. 2. kĩ năng Rèn luyện kĩ năng viết PTHH của phản ứng oxi hóa khử. 3. Thái độ: Giáo dục HS tính cẩn thận khi dùng hoá chất trong thí nghiệm và tránh gây ô nhiễm môi trường. II. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN Phương pháp đàm thoại, diễn giảng Phương tiện: + Dụng cụ: ống nghiệm, ống hút nhỏ giọt, thìa, kẹp gỗ, giá đỡ, đèn cồn + Hoá chất: dd HNO3đ, loãng, Cu, S. II. TIẾN TRÌNH LÊN LỚP Ổn định lớp Kiểm tra bài cũ Hãy nêu tính chất hóa học của muối amoni, viết PTHH minh hoạ? GV nhận xét và cho điểm 3. Dạy bài mới. NỘI DUNG HOẠT ĐỘNG CỦA GV- HS AXIT NITRIC I. Cấu tạo phân tử CTPT: HNO3 CTCT: Trong phân tử HNO3, nitơ có số oxi hóa cao nhất +5. II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ - Là chất lỏng không màu, bốc khói trong không khí ẩm. - Sôi ở 86oC. - Axit nitric kém bền với nhiệt (cả ánh sang). - Axit nitric tan trong nước theo bất kì tỉ lệ nào. III. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC 1. Tính axit HNO3 là axit mạnh HNO3 → H+ + NO3- - Làm quỳ tím hoá đỏ - Tác dụng với oxit bazơ CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O - Tác dụng với bazơ Ca(OH)2 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + 2H2O - Tác dụng với muối của axit yếu hơn CaCO3 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + CO2↑ + H2O. 2. Tính oxi hóa Axit nitric có tính oxi hóa mạnh a. Với kim loại: HNO3 oxi hoá được hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt) và kim loại bị oxi hóa đến mức cao nhất. + 4HO3, đ → (NO3)2 + 2O2↑ + 2H2O 3 + 8HO3,l → 3(NO3)2 + 2O↑ + 4H2O Nhận xét: Kim loại có tính khử yếu (Cu, Pb, Ag..) + P/ư với HNO3 đặc tạo NO2 + P/ư với HNO3 loãng tạo NO Kim loại có tính khử mạnh (Mg, Zn, Al...) tác dụng với HNO3 loãng tạo N2, N2O hoặc NH4NO3. 8 + 30HO3,l → 8(NO3)3 + 32O + 15H2O 4 + 10HO3,l → 4(NO3)2 + H4NO3 + 3H2O * Al, Fe bị thụ động hóa trong HNO3 đặc nguội. Với phi kim HNO3 đ nóng có thể oxi hóa được nhiều phi kim như C, S, P... +6HO3đ H2O4 + 6O2↑ + 2H2O c. Với hợp chất Khi đun nóng HNO3 oxi hóa được nhiều hợp chất như H2S, HI, SO2, FeO, muối sắt (II)... 3H2 + 2HO3,l 3 + 2O + 4H2O 3O + 10HO3,l → 3(NO3)3 + O + 5H2O IV. ỨNG DỤNG - Là hóa chất cơ bản quan trọng trong nghiên cứu. - Có ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp: sản xuất phân đạm, thuốc nổ, phẩm nhuộm.... V. ĐIỀU CHẾ 1. Trong phòng thí nghiệm: H2SO4 đặc + KNO3 rắn à HNO3 + KHSO4 2. Trong công nghiệp: Sản xuất từ NH3 qua 3 giai đoạn Gđ1: oxi hoá NH3 bằng oxi không khí 2NH3 + 3/2 O2 2NO + 3H2O Gđ 2: oxi hoá NO thành NO2 2NO + O2 → 2NO2 Gđ 3: chuyển hoá NO2 thành HNO3 2NO2 + 1/2O2 + H2O → 2HNO3 B. MUỐI NITRAT I/ Tính chất của muối nitrat: 1. Tính chất vật lý: - Tất cả các muối nitrat đều tan và là chất điện li mạnh. - Ion NO3- không màu. 2. Tính chất hóa học: Các muối nitrat M(NO3)n đều kém bền với nhiệt (M là kim loại ). Sản phẩm phân hủy phụ thuộc vào bản chất cation M. a. M trước Mg: M(NO2)n + O2 VD: 2KNO3 à 2KNO2 + O2 b. M từ Mg đến Cu: MnO2 + NO2 + O2 2Cu(NO3)2 à 2CuO + 4NO2 + O2 c. M sau Cu: M + NO2 + O2 Hg(NO3)2 à Hg + NO2 + O2 à Khi nung nóng M(NO3)2 là chất oxi hóa mạnh 3. Nhận biết ion nitrat: - Trong môi trường axit ion NO3- thể hiện tính oxi hóa mạnh giống HNO3. VD: Dung dịch NaNO3 + dd H2SO4 loãng + Cu à dung dịch màu xanh + khí không màu hóa nâu ngoài không khí. 2Cu + 8H+ + 2NO3- à 3Cu2+ + 2NO + 4H2O 2NO + O2 à 2NO2 không màu màu đỏ nâu à Dùng phản ứng này nhận biết dung dịch muối nitrat. II. Ứng dụng muối nitrat: - Điều chế phân đạm. - Điều chế thuốc súng đen: 75%KNO3, 10%S, 15%C C. Chu trình của nitơ trong tự nhiên Nitơ có trong đất, thực vật, động vật và trong không khí - Tồn tại dạng muối nitrat, muối amoni và dạng tự do - Quá trình chuyển hoá nitơ là chu trình tuần hoàn khep kín Hoạt động 1 (3 phút) GV: Em hãy viết CTPT, CTCT của axit nitric? HS: lên bảng GV: Em hãy xác định số oxi hóa của nitơ? Hoạt động 2 (5 phút) GV: mô tả khi mở nút lọ HNO3 đặc thì thấy bốc khói. Em hãy cho biết tính chất vật lí của axit nitric? HS trả lời GV bổ sung: axit nitric để lâu ngày có màu vàng do NO2 tạo ra tan vào axit. Do đó cần chứa HNO3 trong lọ sẫm màu và để nơi khô mát. Hoạt động 3 (7 phút) GV: HNO3 là axit mạnh. Em hãy viết phương trình điện li ? HS lên bảng. GV : Em hãy nhắc lại tính chất của axit mạnh? HS trả lời GV: em hãy viết PTHH minh hoạ? HS lên bảng. Hoạt động 4 (20 phút) GV nêu vấn đề: tại sao axit nitric có tính oxi hóa? Tính oxi hóa của axit nitric được thể hiện như thế nào? HS: Trong phân tử HNO3, N có số oxi hóa +5 là cao nhất nên trong các p/ư có sự thay đổi số oxi hóa thì số oxi hóa của nitơ chỉ có thể giảm xuống-3, 0, +1, +2, +3, +4. GV xác nhận: như vậy sản phẩm oxi hóa của HNO3 rất phong phú, có thể là NH4NO3, N2, N2O, NO, NO2 là tuỳ vào nồng độ axit và bản chất của chất khử. GV chiếu đoạn phim Cu tác dụng với HNO3 đặc và loãng. GV yêu cầu HS nhận xét hiện tượng và viết PTHH? GV: Kết luận về tính khử của kim loại. GV thông báo nếu là kim loại có tính khử mạnh sẽ cho sản phẩm oxi hoá khác và giới thiệu cách nhận biết sản phẩm. GV: Em hãy cân bằng các p/ư trên? GV giới thiệu về sự thụ động hóa của Al và Fe trong HNO3 đặc nguội và giải thích vì tạo lớp màng oxit bền trên bề mặt. GVchiếu đoạn phim S tác dụng với HNO3đ nóng sau đó cho vào vài giọt dd BaCl2. HS nhận xét hiện tượng và viết PTHH. GV : p/ư cũng tương tự với cacbon, em hãy về nhà viết PTHH? GV: mô tả khi nhỏ dd HNO3 loãng vào dd H2S thấy xuất hiện kết tủa màu trắng đục, khí không màu hóa nâu trong không khí. Em hãy viết PTHH? GV kết luận về tính chất của HNO3 - Tính axit mạnh - Tính oxi hóa mạnh: tác dụng kim loại, phi kim và hợp chất. - Khả năng oxi hóa tuỳ vào nồng độ và bản chất chất khử và nhiệt độ. Hoạt động 4 (3 phút) GV dựa vào SGK và tìm trong thực tế những ứng dụng của HNO3? Hoạt động 5 (10 phút) GV: trong PTN axit nitric được điều chế như thế nào? GV: tại sao phải dùng muối dạng rắn và H2SO4 đặc? HS: vì HNO3 bốc khói tan trong nước GV: hãy cho biết phương pháp sản xuất HNO3 từ NH3 có mấy giai đoạn? GV tóm tắt bằng sơ đồ NH3 à NO à NO2 à HNO3 GV yêu cầu HS viết PTHH của mỗi giai đoạn. GV bổ sung: HNO3 thu được có nồng độ từ 52-68%. để thu được dd có nồng độ cao hơn phải chưng cất với H2SO4đ Hoạt động 6 (15 phút) GV: muối nitrat là muối của axit nitric GV : em hãy nêu tính tan của muối nitrat ? GV : em hãy viết phương trình điện li của Ca(NO3)2, KNO3 ? GV bổ sung ion NO3- không màu nên màu của 1 số dd muối nitrat là màu của cation. GV làm thí nghiệm đun ống 1 : NaNO3 đun ống 2 : Cu(NO3)2 để que đóm cháy lên miệng hai ống nghiệm HS quan sát : ống 1 : que đóm bùng cháy ống 2: que đóm bùng cháy và có khí nâu đỏ GV: để nguội cho nước vào hai ống nghiệm GV yêu cầu HS nhận xét và viết PTHH. GV kết luận về các sản phẩm của p/ư nhiệt phân muối nitrat. Hoạt động 7 (5 phút) GV làm thí nghiệm cho vụn đồng vào dd NaNO3 không màu có thêm vài giọt H2SO4 loãng HS nêu hiện tượng: dd có màu xanh và khí không màu hoá nâu GV: viết PTHH và kết luận. Hoạt động 8 (2 phút) GV: em hãy nêu ứng dụng của mối nitrat? Hoạt động 9(5 phút) GV dùng hình 2.10 GV: trong tự nhiên nitơ có trong đâu? GV: nitơ tồn tại dưới dạng nào? GV: nitơ chuyển hoá trong tự nhiên như thế nào? 4. Củng cố: - Hãy nhắc lại những tính chất của axit nitric? - bằng pp hoá học nhận biết các dung dịch không màu sau: NH4Cl, (NH4)2SO4, NaNO3, NaCl 5. Dặn dò: - Học bài, làm bài tập 2, 4, 6,7 SGK - Chuẩn bị bài luyện tập. IV. RÚT KINH NGHIỆM ......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................