Giáo án Hóa học Lớp 11 nâng cao - Bài 15: Axit Nitric và muối Nitrat

28/10/2005 Tiết pp : 22, 23 Bài 15: Axit nitric và muối nitrat I. Mục tiêu bài học : 1. Về kiến thức : - Hiểu được tính chất vật lí, hóa học của axit nitric và muối nitrat. - Biết phương pháp điều chế axit nitric trong phòng TN và trong CN. 2. Về kĩ năng : - Rèn luyện kĩ năng viết phương trình phản ứng oxh khử và phản ứng trao đổi ion. - Rèn luyện kĩ năng lập luận logic và quan sát nhận xét. II. Chuẩn bị : Gv : Axit HNO3 đặc và loãng; dd axit H2SO4 loãng; dd BaCl2; dd NaNO3; NaNO3 tinh thể; Cu(NO3)2 tinh thể; Cu; S; ống nghiệm; đèn cồn; giá ống nghiệm. Hs : Ôn lại pp cân bằng phản ứng oxh khử. III. Tổ chức hoạt động dạy học: ổn định lớp : Bài mới : Nội dung Hoạt động thầy và trò A. AXIT NITRIC : I. Cấu tạo phân tử: Trong ptử N có số oxh +5 II. Tính chất vật lý: - Axit HNO3 là chất lỏng không màu, bốc khói trong không khí ẩm. - Axit HNO3 dể bị nhiệt hoặc ánh sáng phân hủy. - Axit HNO3 tan vô hạn trong nước. III. Tính chất hóa học : 1) Tính axit: Là axit mạnh, dd HNO3 làm đổi màu quỳ tím, tác dụng bazơ, oxit bazơ, muối. Vd: 2HNO3 + CuO-> Cu(NO3)2 + H2O 2HNO3 + Ca(OH)2-> Ca(NO3)2 + H2O 2HNO3 + CaCO3-> Ca(NO3)2 + H2O + CO2 2) Tính oxi hóa: Là axit có tính oxh mạnh nhất. +5 -3 0 +1 HNO3 có thể bị khử thành NH4NO3, N2, N2O, +2 +4 NO, NO2 a) Với kim loại: Oxi hóa hầu hết các kloại trừ Au và Pt HNO3 đ + M-> M(NO3)n + NO2 + H2O HNO3 l+ M khử yếu ->M(NO3)n+ NO + H2O khử mạnh ->M(NO3)n+ NO, N2O, NH4NO3 + H2O ( n là hóa trị cao nhất và bền của kim loại) Vd: Cu + 4HNO3 đ -> Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 3Cu + 8HNO3 l -> 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O 5Mg + 12HNO3 l -> 5Mg(NO3)2 +N2+6H2O 8Al + 30HNO3 l -> 8Al(NO3)3 +3N2O+15H2O 4Zn +10HNO3 l -> 4Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O Chú ý: - Fe, Al thụ động với HNO3 đặc nguội. b) Với phi kim: HNO3 đặc nóng oxh được 1 số phi kim như C, S, P đến số oxh cao nhất Vd: C +4HNO3 -> CO2 + 4NO2 + 2H2O S + 6HNO3 -> H2SO4 + 6NO2 + 2H2O c) Với hợp chất: HNO3 oxh 1 số hợp chất có tính khử như : FeO, H2S, HI, SO2 3H2S + 2HNO3 -> 3S + 4H2O + 2NO2 3FeO + 10HNO3 -> 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O IV. ứng dụng: Sgk V. Điều chế: 1) Trong PTN: H2SO4 đặc + KNO3, NaNO3 rắn đun nóng. H2SO4 đặc + KNO3 rắn HNO3 + NaHSO4 2) Trong CN: HNO3 được sản xuất qua 3 giai đoạn NH3 NO NO2 HNO3 B. Muối nitrat: I. Tính chất của muối nitrat : 1. Tính chất vật lí: - Tất cả các muối nitrat đều tan và là chất điện li mạnh. - Ion NO3- không màu. 2. Tính chất hóa học: Các muối M(NO3)n đều kém bền bởi nhiệt ( M là kloại). Sản phẩm phân hủy phụ thuộc vào bản chất của cation M. - M trước Mg: M(NO2)n + O2 - M sau Cu: M + O2 + NO2 - M còn lại: Oxt kloại + O2 + NO2 Vd: 2KNO3 -> 2KNO2 + O2 2AgNO3 -> 2Ag + 2NO2 + O2 2Cu(NO3)2 -> 2 CuO + O2 + 4NO2 => Khi nung nóng M(NO3)n là chất oxh mạnh. 3. Nhận biết muối nitrat: Trong môi trường axit ion NO3- thể hiện tính oxh giống HNO3 Vd: dd NaNO3 + H2SO4 loãng + Cu -> dd màu xanh + khí không màu hóa nâu ngoài không khí. 3Cu + 8H+ + 2NO32- -> 3Cu2+ + 2NO + 4H2O 2NO + O2 -> 2NO2 => Dùng pư này nhận biết dd muối nitrat. II. ứng dụng muối nitrat: - Điều chế phân đạm. - Điều chế thuốc nổ đen. II. Chu trình của nitơ trong tự nhiên : Sgk Hoạt động 1 - Hs viết CTCT, xác định số oxh của nitơ. Hoạt động 2 - Gv chuẩn bị một ống nghiệm chứa sẵn axit nitric. Gv mở nút lọ axit, đun nóng nhẹ một chút. Cho Hs quan sát và phát hiện 1 số TCVL của axit nitric. - Gv xác nhận nhận xét của Hs và bổ sung: + Axit HNO3 không bền ngay ở nhiệt độ thường, dưới tác dụng của ánh sáng nó cũng bị phân hủy dần. Khí có màu nâu đỏ là khí NO2. Phản ứng phân hủy : 4HNO3-> 4NO2+O2+2H2O Vì vậy axit HNO3 lâu ngày có màu vàng do NO2 phân hủy ra tan vào axit. + Axit HNO3 tan trong nước theo bất kỳ tỉ lệ nào. Hoạt động 3 - Gv yêu cầu Hs lấy ví dụ về tính axit của axit nitric, viết phương trình phản ứng. - Hs : Làm quỳ tím hóa đỏ, tác dụng với bazơ, oxit bazơ và một số muối. - Gv nêu vấn đề : Tại sao axit nitric có tính oxh ? Tính oxh của axit nitric được biểu hiện như thế nào? - Gv gợi ý: Dựa vào cấu tạo của HNO3 để giải thích. - Hs : Trong ptử HNO3 nitơ có số oxh +5 là số oxh cao nhất của nitơ. Vì vậy trong các pư có sự thay đổi số oxh, số oxh của nitơ chỉ có thể giảm xuống các giá trị thấp hơn : -3, 0, +1, +2, +3, +4. - Gv xác nhận: Như vậy sản phẩm oxh của axit nitric rất phong phú, có thể là : NH4NO3, N2, N2O, NO, NO2. - Gv làm1 số TN để Hs thấy khả năng oxh của HNO3 phụ thuộc vào nồng độ axit và bản chất của chất khử. - Thí nghiệm 1: Gv lấy 2 ống nghiệm, một ống đựng dd axit HNO3 đặc và loãng rồi bỏ vào mỗi ống nghiệm 1 mảnh kim loại đồng. - Hs nhận xét màu sắc khí thoát ra và viết ptpư - Gv: Với các kloại có tính khử mạnh: Zn, Mg, Alsản phẩm oxh của HNO3 có thể là N2O, N2, NH4NO3. - Hs lập các ptpư tương ứng với các hiện tượng đã mô tả. - Gv bổ sung thêm : + Fe và Al thụ động trong dd HNO3 đặc nguội. Gv giải thích cho Hs hiểu được thụ động là gì. + Hỗn hợp gồm 1 thể tích HNO3 đặc và 3 thể tích HCl đặc gọi là cường thủy. Cường thủy hòa tan được cả Au và Pt. Trong khi đó HNO3 đặc nóng không pư được. Gv giải thích nguyên nhân. - Thí nghiệm 2 : Cho mẩu S bằng hạt đậu xanh vào ống nghiệm đựng HNO3 đặc. Sau đó đun nóng nhẹ. Khi pư kết thúc nhỏ vào dd trong ống nghiệm vài giọt BaCl2 . - Hs : Xác định sản phẩm sinh ra và viết pư. Nhận xét : trong pư trên số oxi hóa của nitơ giảm từ +5 xuống +4 số oxh của S tăng từ 0 lên +6 cực đại. - Tương tự như vậy Hs viết ptpư với C của HNO3 đặc. - Gv: Hs quan sát hình vẽ 3.9 Sgk và nhận xét: dầu thông bốc cháy khi tác dụng với HNO3 đặc. Vậy HNO3 phản ứng được với một số hợp chất . - Gv mô tả hiện tượng thí nghiệm: Nếu nhỏ dd HNO3 vào dd H2S thấy xuất hiện kết tủa trắng đục và có khí không màu hóa nâu ngoài không khí. Yêu cầu Hs viết phương trình phản ứng. Tương tự, viết phương trình phản ứng khi cho FeO tác dụng với HNO3. - Gv kết luận: + Axit HNO3 có đầy đủ tính chất của axit mạnh. + Axit HNO3 là chất oxh mạnh, tác dụng với hầu hết các kloại, một số phi kim và hợp chất có tính khử. + Khả năng oxh của HNO3 phụ thuộc nồng độ của axit và độ hoạt động của chất phản ứng với axit và nhiệt độ. Hoạt động 4 Hs dựa vào Sgk và tìm trong thực tế các ứng dụng của HNO3: + Là hóa chất quan trọng trong PTN. + ứng dụng nhiều trong CN: phẩm nhuộm, phân đạm Hoạt động 5 - Hs tìm hiểu Sgk và cho biết trong PTN HNO3 được điều chế như thế nào ? Giải thích ? - Hs tìm hiểu Sgk và cho biết trong PTN HNO3 từ NH3 có mấy giai đoạn ? Viết phản ứng của mỗi giai đoạn ? - Gv nhận xét ý kiến của Hs và yêu cầu Hs tóm tắt các giai đoạn sản xuất HNO3 bằng sơ đồ. được điều chế như thế nào ? Giải thích ? Hoạt động 6 - Hs nghiên cứu Sgk vàcho biết đặc điểm về tính tan của muối nitrat. Viết phương trình điện li của một số muối. - Hs: Tất cả muối nitrat đều tan và điện li mạnh. PT điện li : Ca(NO3) -> Ca2+ + NO3- KNO3 -> K+ + NO3- - Gv bổ sung: ion NO3- không màu và một số muối nitrat dễ bị chảy rửa trong không khí. Hoạt động 7 - Gv làm thí nghiệm: Nhiệt phân NaNO3 ( ống 1 ) và Cu(NO3)2 ( ống 2 ) - Hs quan sát hiện tượng và giải thích. + ở ống 1 thấy có khí thoát ra và làm cho que đóm bùng cháy lên ( khí O2 ) + ở ống 2 thấy có khí thoát màu nâu đỏ bay ra ( NO2) và làm cho que đóm bùng cháy lên ( khí O2). - Gv: Khi ống 2 đã nguội, rót nước vào lắc nhẹ thấy có kết tủa đen. Rót vào một chút H2SO4 loãng thấy dd có màu xanh. Hs giải thích hiện tượng, viết phương trình pư - Hs: Kết tủa đen là CuO, dd có màu xanh là CuSO4. Phương trình pư : 2Cu(NO3)2 -> 2 CuO + O2 + 4NO2 CuO + H2SO4 -> CuSO4 + H2O 2KNO3 -> 2KNO2 + O2 - Gv bổ sung: Nhiệt phân muối nitrat của kim loại đứng trước Mg trong dãy hoạt động hóa học sẽ thu được muối nitric và O2, còn nhiệt phân muối nitrat của kim loại đứng sau Cu sẽ thu được kim loại. Vd: 2AgNO3 -> 2Ag + 2NO2 + O2 Hoạt động 7 - Gv làm thí nghiệm: cho thêm mảnh Cu vào dd NaNO3. Thêm dd H2SO4 vào. - Hs quan sát hiên tượng giải thích : dd đang từ không màu chuyển sang màu xanh, có khí không màu sau đó hóa nâu trong không khí thoát ra. Phương trình pư: 3Cu+8H++2NO32 ->3Cu2++2NO+4H2O 2NO + O2 -> 2NO2 - Gv kết luận: Trong mtrường axit ion NO3- thể hiện tính oxh giống HNO3. Dùng pư này nhận biết dd muối nitrat. Hoạt động 8 - Hs nghiên cứu Sgk tìm hiểu thực tế cho biét muối nitrat có những ứng dụng gì ? - Hs : Điều chế phân đạm. Điều chế thuốc nổ đen. Hoạt động 9 - Tìm hiểu trong tự nhiên nitơ có mặt ở đâu ? Tồn tại ở dạng nào ? Nitơ luân chuyển trong tự nhiên như thế nào - Hs sử dụng Sgk và hình 3.1 để trả lời câu hỏi trên ? Củng cố bài: Gv sử dụng bài tập 2,3 Sgk để củng cố bài. 3. Dặn dò: Về nhà làm các bài tập 2, 3, 4, 5 ,6, 7 Sgk. Tiết sau luyện tập tính chất của nitơ và hợp chất nitơ, về nhà nằm lại các kiến thức thức theo kiến thức cần nắm Sgk và làm các bài tập trong bài luyện tập. 4. Rút kinh nghiệm: Khi làm thí nghiệm Cu tác dụng với HNO3 đặc, để thu được dd có màu xanh cần lấy ít Cu và HNO3 dư, đun nóng nhẹ axit trước rồi mới cho Cu vào. Nên dừng tiết 1 khi hết phần tính chất hóa học.