Урок на тему "Взаимодействие азотной кислоты с металлами" (9 класс)

МКОУ Тогучинского района «Тогучинская средняя школа №1»

ТЕМА ЭЛЕКТИВНОГО ЗАНЯТИЯ (2ч): для 9 класса

Взаимодействие азотной кислоты с металлами.

Работу выполнила: В.И. Олейник

Учитель химии

Высшей квалификационной категории

Тогучин 2020 г.

АННОТАЦИЯ К ЭЛЕКТИВНОМУ ЗАНЯТИЮ В 9 КЛАССЕ «ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ С МЕТАЛЛАМИ»

Программа занятия составлена в соответствии с требованиями ФГОС.

Базовая программа предмета не предполагает углубленного изучения особенностей химических свойств азотной кислоты. Решение проблемы возможно на элективных занятиях.

Главная задача учителя этого занятия, создание условий для исследования взаимодействия азотной кислоты с металлами. Учащиеся работают в парах. Все химические реакции проводят в вытяжном шкафу.

Результаты опытов обсуждаются в микрогруппах, затем идет сравнение результатов и подведение итога. Результаты работы оформляются в виде схемы. Для закрепления материала предлагается работа с текстом.

На этом занятии продолжается процесс формирования всех четырех видов УУД:

1.    Личностные.

2.    Регулятивные.

3.    Образовательные.

4.    Коммуникативные.

На данном занятии возникает проблема: азотная кислота окисляет только N⁺⁵ (в разбавленном и концентрированном виде). Этот вопрос решается в индивидуальном порядке с заинтересованными учащимися или в старшей школе.

Актуальность предлагаемого занятия:

учащиеся, изучая свойства кислот, часто делают ошибки, в продуктах взаимодействия азотной кислоты с металлами. Выделяется водород, что в корне не верно. Я часто сталкиваюсь с этим не только на своих занятиях, но и проверяя Олимпиадные задания и задания ОГЭ и ЕГЭ (тренировочные).

Цель: создание условий для развития навыков исследовательской деятельности при изучении темы «Взаимодействие азотной кислоты с металлами».

Задачи: образовательная- расширить знания о свойствах кислот; совершенствовать умения экспериментальной работы, оформление результатов, умение делать выводы.

развивающая-развитие научно-познавательного интереса; формирование навыков самостоятельной работы учащихся; развитие умений сравнивать, делать выводы.

воспитательная-формирование культуры работы с реактивами; воспитывать сотрудничество с учителем и одноклассниками; способствовать развитию грамотной химической речи.

Формируемые УУД

I Личностные: 1. Самоопределение-повысить мотивацию учащихся через химический эксперимент.

2.Смыслообразование-способствовать проявлению интереса к новому; умение использовать имеющиеся знания и личный опыт при изучении химических свойств азотной кислоты.

II Коммуникативные: умение планировать парную и групповую работу на занятии (уроке), умение слушать и понимать речь учителя, одноклассников, обмениваться мнениями при работе.

III Познавательные: формировать цели урока; устанавливать причинно-следственные связи при изучении химических свойств азотной кислоты; выдвигать гипотезу и доказывать её посредством химического эксперимента.

IV Регулятивные: обеспечивают управление познавательной деятельностью посредством постановки целей, планирования, контроля, коррекции своих действий, оценки успешности усвоения.

Оборудование и реактивы.

-штативы, пробирки;

-металлы Fe; Zn; Cu; Ca; Al, растворы кислот-соляной, серной, азотной

индикаторы; метиловый оранжевый, универсальный желтый.

Все опыты проводим в вытяжном шкафу.

Ход занятия:

I организация учащихся

1. Приветствие.

2. Проверка готовности к учебному занятию.

3. Организация внимания.

II Актуализация знаний (опрос по вопросам изученных тем).

1. Дайте определение классу кислот.

2. Назовите, с какими веществами вступают во взаимодействие кислоты.

3. Напишите уравнения реакций молекулярные и ионные (полные и сокращенные).

4. Выполните упражнения, снимающие усталость (физминутка).

5. Выполняется один из опытов, подтверждающий общие свойства кислот.

NaOH + HCl →

NaOH + H₂SO₄ →

NaOH + HCl →

Учащиеся записывают молекулярные и ионные уравнения. Обращают внимание на похожий результат: сокращенное ионное уравнение реакции нейтрализации.

H⁺ + OH^- = H₂O

Опыт 2-ой: растворы всех трех кислот испытывают универсальным индикатором. Результат одинаковый – цвет красно-розовый.

Учащиеся делают вывод: общие свойства кислот обусловлены наличием катиона водорода.

Ребята уже знают, что растворы кислот при взаимодействии с металлами, стоящими до водорода (за исключением щелочных металлов, которые в первую очередь, реагируют с водой) вытесняют его из растворов кислот. И не реагируют с металлами, стоящими в ряду напряжений металлов после водорода.

Предположим, р-р азотной кислоты будет реагировать так же, как и HCl; H₂SO₄. Один из учащихся демонстрирует опыт «Взаимодействие №1 - NiHCl; №2 - H₂SO₄; №3 - HNO₃ c Zn».

В пробирках с HCl и H₂SO₄ выделился водород. Это определили при поджигании содержимого пробирок. В пробирках с соляной и серной кислотами слышится характерный звук сгорании чистого кислорода.

Учащиеся записывают ОВР методом электронного баланса и делают выводы.

В пробирке №3 ничего не происходит. Выделяется бесцветный газ со сладковатым запахом. Возникает проблема: азотная кислота реагирует с металлами, иначе чем другие.

III этап урока. Получение новых знаний.

Учащиеся формируют гипотезу: азотная кислота при взаимодействии с металлами является окислителем за счет N+5.

Постановка цели: экспериментально выяснить, что азотная кислота (как p-p, так и концентрированная) окисляет азотом +5.

План действий:

1.     Используя материал из учебника Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман §27 стр. 93 и сайтом https://chemege.ru/kisloty/ рассмотреть «Взаимодействие HNO₃ с металлами».

2.     Определить методику проведения опытов.

3.     Проделать химические реакции HNO_{3 (конц)} и p HNO₃ с металлами: Fe, Al, Ca, Cu.

4.     Оформить результаты в виде таблицы.

5.     Сформировать выводы.

I.                   В пронумерованные пробирки с р-р HNO₃ (№1, 2, 3, 4) помещаем Ca, Al, Fe, Cu. (опыты проводим в вытяжном шкафу).

II.                В пронумерованные пробирки (№5, 6, 7, 8) с k HNO₃ помещаем Ca, Al, Fe, Cu. (опыты проводим в вытяжном шкафу).

Результат каждого опыта заносим в таблицу.

Исходные вещества	Признаки реакции	Уравнение реакций с позиции ОВР
I. HNO3 p-p
р-р HNO3 + Ca → или HNO3(разб) + Ca	Нет видимых признаков реакции	10HN+5O3+4Ca0→ 4Ca+2(NO3)2 +N-3H4NO3 +H2O Окисл. N+5 +8e  N-3    2   1 Восст.  Ca0  -2e  Ca+2  8   4
р-р HNO3 + Al → или HNO3(разб) + Al	Нет видимых признаков реакции (выделение бесцветного газа, не горящего и не поддерживающего горение)	10Al0+36 HN+5O3 = 10Al(NO3)2 + 3+18H2O 2N+5  +10e      3 Al0  -3e   Al3+    10 HN+5O3 - окислитель за счет N+5  Al0 - восстановитель
р-р HNO3 + Fe → или HNO3(разб) + Fe	Выделение газа без цвета и запаха (железо окисляется Fe+3)	p-p 4 HN+5O3 + Fe0         Fe+3(NO3)3+N+2O + 2H2O Fe0 -3e Fe+3   3    1 N+5 +3 N+2     3    1 HN+5O3  – окислитель за счет N+5
р-р HNO3 + Cu → или HNO3(разб) + Cu	Выделение газа без цвета и запаха	8HN+5O3 +3Cu0         3Cu+2(NO3)2+N+2O + 4H2O
II. HNO3 концентрированный
HNO3(конц) + Ca →	Выделяется газ без цвета. Запах сладковатый	4Ca0+10 HN+5O3         4Ca(NO3)2+5H2O+O  +5H2O Ca0   -2    Ca+2       4   2 H+5 +4e  N+1        2   1 Ca – восстановитель H+5 – окислитель
HNO3(конц) + Al →	HNO3(конц) пассивирует Al
HNO3(конц) + Fe →	Пассивирует Fe
HNO3(конц) + Cu →	Выделение бурого ядовитого газа	4HN+5O3 +Cu0       Cu+2(NO3)2 +2N+4O2  + 2 H2O

Результат опытов и вывода обсуждается в паре, а затем каждая пара учащихся высказывает свое мнение.

Все суждения обобщаются при помощи схемы.

HNO₃

            I (концентрированная)                            II (разбавленная)

 

Fe и Al                                                                    Al до Al(NO₃)₃;  и вода

               (пассивирует)                                   Fe до Fe(NO₃)₃; NO⁺² и вода

              Ca  Соль; вода                              Ca; Соль; вода и еще N^-3H₄NO₃

              (нитрат) и          

                                (веселящий

                                            газ)             Cu; Соль Вода + N⁺²O

               Cu; Соль Вода

                        (нитрат)

                            + NO₂

                      (Бурый ядовитый газ)

Глубина восстановления нитрат иона зависит от концентрации кислоты и положения металла в электрохимическом ряду напряжений металла. Это можно представить в виде следующей схемы:

^-3NH₄+; ; N⁺²O;

Увеличивается концентрация кислоты

Возрастает активность металла

Гипотеза о том, что азотная кислота, как концентрированная, так и разбавленная окисляет своим N⁺⁵.

Водород при взаимодействии кислоты с металлами не выделяется.

IV. Закрепление

Прочтите текст сказки: «Как металлы с азотной кислотой воевали» и выполните задание (после текста).

«Как металлы с Азотной кислотой воевали».

В одной сказочной стране был Город Мастеров. Жили в нем очень трудолюбивые и талантливые жители – металлы. Славился этот город красивыми домами с блестящими на солнце крышами, искусными резными чугунными решетками и оградами. Над городом разносился мелодичный перезвон тысяч колоколов и колокольчиков!

А по соседству с Городом Мастеров было царство герцогини Азотной. Герцогиня считала себя сильной и могущественной. Давно хотелось ей покорить металлы. И решила Азотная пойти войной.

Узнав о надвигающейся беде, металлы решили защищаться! Ведь среди них было немало храбрых рыцарей. А еще у них был проворный разведчик – индикатор. Он узнавал о количестве войск герцогини Азотной и предупреждал металлы.

И вот, настал первый день сражения. Индикатор сообщил, что войска противника немногочисленны, концентрация их слабая. Тогда рыцарь Цинк в цинковых доспехах решил дать отпор кислотному войску. Но, он пал на поле боя. В воздух наполнился странным газом со сладковатым запахом, без цвета. И, хотя товарищам жаль было героя, всех охватил судорожный смех! Металлы, почувствовав опасность, решили отступать. Азотная была несказанно рада. Как легко дается ей победа! Но, на всякий случай она усилила свои отряды, о чем незамедлительно металлам сообщил индикатор.

Настал второй день. На защиту Города Мастеров вышел рыцарь Купрум в сияющих медных доспехах. Но, и он не устоял. А в воздухе появился токсичный газ без цвета и запаха. Опять металлам стало нехорошо, и они отступили!

Герцогиня Азотная подумала, что она непобедима, уже видны были крепостные стены Города Мастеров. Кислотные войска были максимально усилены, и началась осада крепости металлов. Разведчик индикатор доложил, что концентрация войск Азотной очень велика. И тогда рыцарь Аргентум в ослепительных серебряных доспехах решил вступить в бой. Он был храбр и долго сопротивлялся, но герцогиня Азотная задушила его «лисьим хвостом» своей шубы.

У металлов оставалось совсем немного шансов спасти свой город. Тогда рыцарь Аурум в доспехах из чистого золота, сверкающих в лучах осеннего солнца, вышел на бой. Он доблестно сражался, ему даже удалось потеснить кислотные войска. У герцогини Азотной впервые появилось сомнение в победе. Послала она за помощью к своей сестре графине Соляной, просила у нее самые отборные войска. Помощь от Соляной пришла быстро, рыцарь Аурум не смог устоять и погиб! Металлы совсем поуныли, но сдаваться не собирались!

Пришла зима с лютыми морозами. Осада продолжалась. И тут на военный совет металлов пришли рыцари Феррум, Алюминий и Хром. Они сказали, что с наступлением холодов смогут побороться с войсками Азотной кислоты.

И вот в морозный ясный день три доблестных рыцаря вышли на бой. Они разбили войска Азотной на три части и одержали победу!!! Герцогиня была повержена, Город мастеров спасен! Металлы вновь стали жить счастливы!

А герцогиня Азотная, вернувшись домой ни с чем, сильно обиделась.

Провести физминутку для снятия усталости.

Задания к тексту:

1.     Как можно определить степень разбавления кислоты используя индикатор.

2.     Назовите газ, который выделился при взаимодействии азотной кислоты с цинком. Составьте уравнение окислительно-восстановительной реакции используя метод электронного баланса.

3.     Какой газ выделился при «сражении» меди с азотной кислотой.

4.     Запишите его формулу, укажите степень окисления азота в ней.

5.     Запишите формулу оксида азота, который в тексте назван «лисьим хвостом».

6.     Почему «рыцари» Fe, Al, Cr «победили войско» азотной кислоты с наступлением морозной погоды.

7.     Как называется «союз» соляной и азотной кислот.

8.     В какую часть вашей схемы Вы поместите Zn, Cr, Ag.

V. Рефлексия:

1.     Назовите тему сегодняшнего занятия.

2.     Какая была поставлена цель.

3.     Реализована ли цель, что этому способствовало.

4.     С каким настроением Вы уходите с занятия. (😡 или 😐 или 🙂)

Приложение 1. Ответы на вопросы

1.     Степень разбавления кислоты можно определить по интенсивности окраски индикатора.

2.     При взаимодействии азотной кислоты с цинком выделился оксид азота (I) тривиальное название «Веселящий газ». 4Zn⁰+10HN⁺⁵O₃ → 4Zn⁺²(NO₃)₂+  +5H₂O

Восстановитель Zn⁰ – 2e^- → Zn⁺²  8   4

Окислитель        2N⁺⁵+8e^- = 2N⁺¹    2   1

4Zn + 10HNO₃ = 4Zn(NO₃)₂+N₂O + 5H₂O

3.     При взаимодействии меди с HNO₃ выделился оксид азота (II).

4.     N⁺²O – оксид азота (II).

5.     «Лисий хвост» - это NO₂ -  оксид азота(IV).

6.     При низкой температуре HNO_3(конц) пассивирует Fe, Cr, Ni, Co, Al.

7.     С золотом и платиной HNO_3(конц) не реагирует, но «союз» HCl HNO₃ в отношении1 HNO₃ : 4HCl – это царская водка. Золото и платина растворяются.

8.     Ag в первую часть схемы, рядом с Cu. Cr в правую часть, он пассивируется HNO_3(конц). Zn во вторую часть, рядом с Al.

Используемая литература

1.     Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия 9 класс», 2-е изд. - М.: 2016. - 208с.

2.     В. А. Красицкий «Взаимодействие азотной кислоты с металлами», авторская работа. 2009. 18с.

3.     Н. Л. Глинка «Общая химия» 30-е изд., испр. - М.: 2003. - 728с.

4.     http://himege.ru/azotnaya-kislota-stroenie-i-ximicheskie-svojstva/