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金属与酸的反应教案
教学目标：1，知道常见金属能与稀盐酸、稀硫酸反应
2，记住并能理解、应用金属的活动性顺序表
3，通过实验探究，学习和利用实验认识物质的性质和变化的方法
4,学习运用讨论、比较、分析、归纳等方法对获取的信息进行加工。
重点：1,金属与酸的反应
2，金属活动性顺序表的理解及应用
3，对置换反应的理解及区分
难点:金属活动性顺序表
板书设计金属与酸的反应
常见金属在溶液中的金属活动性顺序
ＫＣa Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H) Cu Hg Ag Pt Au
1，在金属活动性顺序表中,金属的位置越靠前，其活动性就越强,反应越快，现象越明显。
2,排在氢前的金属能与盐酸、稀硫酸反应放出氢气,而排在氢后的金属则不能。
金属+酸—-盐+氢气
（金属:排在氢前，不含钾钙钠；酸：盐酸、稀硫酸)
3，置换反应①单质+化合物——另一种单质+另一种化合物
②属于基本反应类型
③铁单质在发生置换反应时,生成+2价铁盐（即亚铁盐)。
第四节氨硝酸硫酸第二课时浓硫酸和硝酸的氧化性核心素养培养学生能够通过实验现象，并对现象做出客观解释的科学探究素养，以及重视实验尾气处理，提倡环境保护的社会责任。
教学内容人教版高中化学必修一第四章第四节第二课时教材分析硫酸、硝酸是硫、氮元素的最高价氧化物的水化物，是重要的含氧酸，氨是氮的氢化物。
在硫、氮元素的知识体系中，比较重要的是氧化物和含氧酸。
硫酸、硝酸既有酸的一些通性，又有它们自己的特性。
本节主干知识：浓硫酸、硝酸的强氧化性，它们能与绝大多数金属反应，反应的特点是浓硫酸、硝酸中的硫、氮元素被还原，生成硫的氧化物和氮的氧化物。
学情分析学生在初中已经对浓硫酸和硝酸的相关性质有了初步的了解，同时也掌握了浓硫酸和硝酸作为酸所具有的酸的通性，本节课通过学生已有的知识体系建构新的内容，在学习过程中加强对实验步骤，实验现象描述的准确性，并且能够根据现象推测实验产物，写出反应方程式。
教学目的：1.知识目标掌握浓硫酸吸水性、脱水性，浓硫酸和硝酸的氧化性2.能力目标培养观察能力及实验动手能力、形成规律性认识和总结归纳的能力。
3.情感态度价值观（1）培养知识的建构能力的，理解知识结构由主干知识和基本知识构成，主干知识作支撑。
（2）重视实验尾气处理，提倡环境保护的思想。
教学重难点浓硫酸和硝酸的氧化性教学过程设计【提问】硫酸和硝酸都具有酸的通性，具体有哪些？【学生讨论后回答】1、使指示剂变色：使紫色石蕊试液变红2、与碱发生中和反应：3、与碱性氧化物反应4、与盐反应5、与活泼金属反应【思考】实验室里用金属和酸的反应制取氢气时，往往用稀硫酸或盐酸，而不用浓硫酸或硝酸，这是为什么？【学生回答】：性质决定用途，可能是具有某些性质使它们不能制取氨气【新课】浓硫酸的氧化性教师：同学们的猜想是否正确在学习了今天的内容后就知道了，首先来复习浓硫酸的两个特性。
1、吸水性实验室常用做干燥剂。
2、脱水性【演示实验】观看浓硫酸与蔗糖实验视频浓硫酸与蔗糖反应生成了黑色的碳，而产生了气体使它变得疏松多孔（辨析脱水性和吸水性的本质）【提问】反应过程中产生的刺激性气味是什么呢？稀硫酸可以和活泼金属反应制取氢气，而浓硫酸不能制取氢气，下面我们以实验的方法来探究这个问题。
硝酸与金属的有关计算【三维目标】知识与技能：1、了解反应进程中硝酸还原产物的变化，2、学会从与金属反应时硝酸所起作用的角度解有关计算，3、掌握用化合价升降总数相等解氧化还原反应的计算，4、理解硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性。
过程与方法：培养学生学会分析反应过程以及多角度分析解决计算的能力。
情感态度与价值：发展学生学习化学的兴趣，培养学生积极探究的学习习惯和品质。
【计算的技巧】一、利用N守恒计算：溶液中的NO3-和生成的还原产物中N的物质的量之和等于原HNO3的物质的量例1.3.84g（0.06 mol）铜投入到盛有一定量浓硝酸的试管中，当金属铜全部溶解，在标准状态下收集到1.68L（0.075 mol）混合气体时，求参加反应的硝酸的物质的量_______。
练习1.38.4gCu跟适量的浓HNO3反应，Cu全部反应后共收集到气体22.4L(标准状况)，反应中作氧化剂的硝酸与总消耗的HNO3的物质的量比 ( )A、5/11B、6/11C、5/6D、6/5二、利用电子守恒计算：金属转移的电子＝氮元素转移的电子例2.铜和镁的合金4.6g完全溶于浓硝酸，若反应后硝酸被还原只产生4480 mL的NO2气体和336 mL的N2O4气体（都已折算到标准状况），在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为（）A. 9.02gB. 8.51gC. 8.26gD. 7.04g练习2.1.92g铜投入到一定量浓硝酸中，铜完全溶解，生成气体颜色越来越淡，共收集到标准状况下672mL气体，将盛此气体的容器倒扣在水槽中，通入标准状况下一定体积的氧气，恰好使气体完全溶于水，则通入氧气的体积为( )A、504mLB、336mLC、224mLD、168mL三、利用电荷守恒计算:一般应用于硝酸有剩余的反应，反应后存在:n(NO3-) ＝n(H+)+2n(Cu2+)例3、6.4g铜与过量的硝酸（8 mol/L 60mL）充分反应后，硝酸的还原产物有NO、NO2，反应后溶液中所含H+离子为nmol，此时溶液中所含NO3-的物质的量为( )A、0.28 molB、0.31 molC、(n+0.2)molD、(n+0.4)mol【计算的常见题型】1. HNO3+Cu型:n(被还原的硝酸)=n(NO)+n(NO2)n(参加反应的硝酸)= n(NO)+n(NO2)+2n(Cu2+)2.HNO3+H2SO4+Cu或硝酸盐+H2SO4+Cu型:计算原理:3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O例4、在1molKNO3和4molH2SO4的混合稀溶液中,加入1.5molCu粉,充分反应后,生成的气体在标况下的体积约为_________L.3.HNO3与Fe型:计算原理:Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑ +2H2O3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O所得溶质为硝酸铁或硝酸亚铁或混合物例5、含ag硝酸的稀溶液,恰好使5.6gFe粉完全溶解,若有0.25n g HNO3被还原,则n值不可能是A.12.6B.16.8C.18.9D.25.24. Fe、Cu混合与HNO3反应的计算:现有Fe、Cu组成的合金，总物质的量为a mol，其中Cu的物质的量分数为x；研成粉末后，全部投入含bmolHNO3的稀溶液中,微热使其充分反应,且HNO3的还原产物只有NO,试回答下列问题:(1)、随HNO3用量的增加,溶液中的离子和残留固体的成分依次有六种情况,请用粒子符号填写下列空白:(2)、当残留金属离子只有Fe 2+和Cu 2+时,求b 的取值范围(3)、当x=0.5时,若溶液中Fe 2+和Fe 3+的物质的量相等时,在标况共产生672 mL 气体,求a 、b 的值。
专题讲座(十)金属与硫酸和硝酸反应的计算1．反应通式。
M ＋H 2SO 4(浓)―→M(SO 4)n ＋还原产物＋H 2O3M ＋4x HNO 3(稀)===3M(NO 3)x ＋x NO ↑＋2x H 2OM ＋2x HNO 3(浓)= ==M(NO 3)x ＋x NO 2↑＋x H 2Ox 为金属的化合价。
由以上两通式可以看出，稀硝酸与金属反应时，显示氧化性的硝酸占总量的14；浓硝酸与金属反应时，显示氧化性的硝酸占总量的12。
2．还原产物。
浓硫酸―→SO 2浓硝酸―→NO 2稀硝酸―→NO(H NO 3越稀，还原产物的价态越低，如Zn 和很稀的HNO 3反应，还原产物可能是NH 4NO 3)。
3．溶液中的酸。
(1)起氧化性作用的酸转化为气体(NO 、NO 2、SO 2等)，起氧化性作用的酸的物质的量等于生成气体的物质的量。
(2)起酸性作用的酸转移到生成物的盐中，其物质的量可以由阳离子的物质的量求得。
(3)没参加反应的酸，可根据溶液中H ＋的物质的量求得。
4．常用方法。
(1)电子守恒法。
硝酸与金属的反应属于氧化还原反应，N 原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。
(2)原子守恒法。
硝酸与金属反应后，一部分以NO －3的形式存在，一部分转化为还原产物(NO 、NO 2等)，这两部分中氮原子的物质的量与反应消耗的HNO 3中氮原子的物质的量相等。
以Cu 与硝酸反应为例来说明：Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O反应中转移的n (e －)＝2n (Cu)＝n (NO 2)，消耗的n (HNO 3)＝2n [Cu(NO 3)2]＋n (NO 2)。
3Cu ＋8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2＋2NO↑＋4H 2O反应中转移的n (e －)＝2n (Cu)＝3n (NO)，消耗的n (HNO 3)＝2n [Cu(NO 3)2]＋n (NO)。
若还原产物为NO 2和NO 的混合气体，则反应中转移的n (e －)＝2n (Cu)＝n (NO 2)＋3n (NO)，消耗的n (HNO 3)＝2n [Cu(NO 3)2]＋n (NO 2)＋n (NO)。
微专题三硝酸与金属反应的相关计算思维模型(1)硝酸与铜反应浓硝酸与足量的铜反应，开始浓硝酸被还原为NO2，随着反应的进行，浓硝酸变稀，稀硝酸被还原为NO，向反应后的溶液中加稀硫酸，NO－3又被还原为NO。
(2)稀硝酸与铁反应Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；3Fe(过量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
①n(HNO3)n(Fe)≥4，产物为Fe(NO3)3；②n(HNO3)n(Fe)≤83，产物为Fe(NO3)2；③83<n(HNO3)n(Fe)<4，产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2。
计算方法(1)原子守恒法：硝酸与金属反应时，一部分硝酸起酸的作用，以NO－3的形式存在于溶液中，另一部分硝酸作为氧化剂转化为还原产物NO x，NO－3和NO x中氮原子的总物质的量等于反应消耗的硝酸中氮原子的物质的量。
(2)得失电子守恒法：硝酸与金属的反应属于氧化还原反应，硝酸中氮原子得到电子的物质的量等于金属失去电子的物质的量。
(3)电荷守恒法：硝酸过量时，反应后溶液中(不考虑OH－)有c(NO－3)＝c(H＋)＋xc(M x＋)(M x＋代表金属离子)。
(4)离子方程式计算法：金属与硫酸、硝酸的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO－3在硫酸提供H＋的条件下能继续与金属反应，故此类题目应用离子方程式来计算。
先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NO－3进行相关计算，且要符合电荷守恒。
1.足量的铜和含有2.4×10－3 mol硝酸的某浓硝酸完全反应，共收集到标准状况下气体22.4 mL。
参加反应的铜的质量是()A.3.84×10－2 gB.4.48×10－2 gC.4.83×10－2 gD.5.76×10－2 g答案 B解析铜与浓硝酸可能发生的化学方程式：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O,3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
专题讲座(十)金属与硫酸和硝酸反应的计算
1．反应通式。
M ＋H 2SO 4(浓)―→M(SO 4)n ＋还原产物＋H 2O
3M ＋4x HNO 3(稀)===3M(NO 3)x ＋x NO ↑＋2x H 2O
M ＋2x HNO 3(浓)= ==M(NO 3)x ＋x NO 2↑＋x H 2O
x 为金属的化合价。
由以上两通式可以看出，稀硝酸与金属反应时，显示氧化性的硝酸占总量的14；浓硝酸与金属反应时，显示氧化性的硝酸占总量的12。
2．还原产物。
浓硫酸―→SO 2
浓硝酸―→NO 2
稀硝酸―→NO(H NO 3越稀，还原产物的价态越低，如Zn 和很稀的HNO 3反应，还原产物可能是NH 4NO 3)。
3．溶液中的酸。
(1)起氧化性作用的酸转化为气体(NO 、NO 2、SO 2等)，起氧化性作用的酸的物质的量等于生成气体的物质的量。
(2)起酸性作用的酸转移到生成物的盐中，其物质的量可以由阳离子的物质的量求得。
(3)没参加反应的酸，可根据溶液中H ＋
的物质的量求得。
4．常用方法。
(1)电子守恒法。
硝酸与金属的反应属于氧化还原反应，N 原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。
(2)原子守恒法。
硝酸与金属反应后，一部分以NO －3的形式存在，一部分转化为还原产物(NO 、NO 2等)，这两部分中氮原子的物质的量与反应消耗的HNO 3中氮原子的物质的量相等。
以Cu 与硝酸反应为例来说明：
Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O
反应中转移的n (e －)＝2n (Cu)＝n (NO 2)，消耗的n (HNO 3)＝2n [Cu(NO 3)2]＋n (NO 2)。
3Cu ＋8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2＋2NO↑＋4H 2O
反应中转移的n (e －)＝2n (Cu)＝3n (NO)，消耗的n (HNO 3)＝2n [Cu(NO 3)2]＋n (NO)。
若还原产物为NO 2和NO 的混合气体，则反应中转移的n (e －)＝2n (Cu)＝n (NO 2)＋3n (NO)，消耗的n (HNO 3)＝2n [Cu(NO 3)2]＋n (NO 2)＋n (NO)。
5．金属与稀硝酸和稀硫酸的混合酸反应
金属与硝酸和硫酸的混合酸反应时，金属与硝酸反应生成的硝酸盐在酸性条件下，相当于稀
硝酸，金属会继续被NO－3氧化，故计算有关物质的量时，要按离子方程式进行。
例如，Cu与硝酸和硫酸的混合酸反应时，要按离子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO－3===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O进行计算。
一般有以下几种情况：
3Cu ～2NO－3～8H＋被还原的HNO3量被氧化的Cu量
①足量不足足量HNO3总量3
2
n(HNO3)
②不足足量足量2
3
n(Cu) Cu总量
③足量足量不足1
4
n(H＋)
3
8
n(H＋)
由此看出，在不同的情况，HNO3可部分被还原，也可全部被还原，Cu也是可部分或可全部被氧化。
[练习]________________________________________
1．38.4 mg Cu与适量的浓硝酸反应，Cu全部反应后，共收集到22.4 mL气体(标准状况下)，反应消耗的HNO3的物质的量可能是( )
A．1.0×10－3 mol B．1.6×10－3 mol
C．2.2×10－3 mol D．2.4×10－3 mol
答案：C
2．0.3 mol Cu2S跟HNO3溶液恰好完全反应，生成Cu(NO3)2、H2SO4、NO2、NO和H2O，则未被还原的HNO3的物质的量是( )
A．1.0 mol B．1.2 mol
C．0.3 mol D．2.2 mol
解析：根据原子守恒可知，未被还原的HNO3中氮原子的物质的量＝反应后硝酸铜中氮原子的物质的量。
由Cu2S～2Cu(NO3)2得，n[Cu(NO3)2]＝0.6 mol，所以未被还原的HNO3的物质的量是1.2 mol。
答案：B
3．在稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中，加入铜粉。
(1)若将100 mL 2 mol/L HNO3溶液和100 mL 1 mol/L H2SO4溶液混合后，加入19.2 g铜粉，微热，充分反应。
①若忽略溶液体积变化，溶液中c(Cu2＋)＝________mol/L；
②生成气体折合成标准状况下的体积为________L；
③若使铜粉全部溶解，还需加入1 mol/L H2SO4溶液________mL。
(2)若c(SO2－4)＋c(NO－3)＝5.0 mol·L－1。
取200 mL该混合酸，则能溶解铜的最大质量为________ g。
解析：(1)①n (HNO 3)＝0.1 L×2 mol/L＝0.2 mol ，n (H 2SO 4)＝0.1 L×1 mol/L＝0.1 mol ，n (NO －
3)＝n (HNO 3)＝0.2 mol ，溶液中的氢离子既包括硝酸电离的氢离子和硫酸电离的氢离子，所以n (H ＋)
＝0.2 mol ＋2×0.1 mol ＝0.4 mol 。
n (Cu)＝19.2 g 64 g ·mol
－1＝0.3 mol ，则 3Cu ＋ 2NO －3 ＋ 8H ＋===3Cu 2＋＋2NO ↑＋4H 2O
3 mol 2 mol 8 mol
0．3 mol 0.2 mol 0.8 mol
由反应关系可以看出，NO －3过量，H ＋不足，根据H ＋计算生成的铜离子，则生成的n (Cu 2＋)＝0.4 mol ×38＝0.15 mol ，c (Cu 2＋)＝0.15 mol 0.2 L
＝0.75 mol/L 。
②根据①中离子方程式分析可知，生成的NO 是0.1 mol ，折合成标准状况下的体积为2.24 L 。
③根据①中分析可知，完全溶解铜需要0.8 mol H ＋，因此还缺少0.4 mol H ＋，则还需要0.2 mol 硫酸，即还需要200 mL 1 mol/L 硫酸。
(2)反应的离子方程式为3Cu ＋2NO －3＋8H ＋===3Cu 2＋＋2NO↑＋4H 2O ，要使溶解铜的质量最大，则氢离子和硝酸根浓度满足化学计量数关系，即物质的量之比为4∶1，硝酸全部起氧化剂作用，设硫酸浓度为x mol/L ，则硝酸浓度为(5.0－x ) mol/L ，溶液中氢离子浓度为[2x ＋(5.0－x )]
mol/L ，则2x ＋（5.0－x ）5.0－x
＝4，解得x ＝3，硝酸浓度为2 mol/L ，硝酸的物质的量为0.2 L×2 mol/L ＝0.4 mol ，根据方程式可知溶解铜0.6 mol ，质量是0.6 mol ×64 g/mol ＝38.4 g 。
答案：(1)①0.75 ②2.24 ③200
(2)38.4。
