2019高中化学专题4第二单元第三课时硝酸的性质讲义苏教版.docx

硝酸的性质1谚语“雷雨发庄稼”涉及到哪些反应？写出反应的化学方程式。提示：N2O22NO2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NO2浓H2SO4显示强氧化性的特点是什么？分别写出浓H2SO4与Cu、C反应的化学方程式。提示：硫酸中6价硫被还原，还原产物一般为SO2Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2OC2H2SO4(浓)CO2SO22H2O3NH3为什么具有还原性？写出其发生催化氧化反应的化学方程式。提示：氨中氮元素呈3价，为氮元素的最低价，因此具有还原性。4NH35O24NO6H2O新知探究探究1硝酸的物理性质纯硝酸是一种无色、易溶于水、具有刺激性气味的液体，工业硝酸的质量分数约为69%，常因溶有少量NO2而略显黄色。 探究2硝酸的化学性质和用途(1)具有强酸的通性：电离方程式为：HNO3=HNO。(2)不稳定性：见光或受热易分解，化学方程式为：4HNO32H2O4NO2O2。(3)强氧化性：常温下浓硝酸能使Fe、Al等金属钝化。与大多数金属(Pt、Au除外)反应。浓、稀硝酸与铜反应的实验探究。操作现象结论(用化学方程式表示)溶液中有气泡产生，具支试管中充满红棕色气体，小试管中为无色气体Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O；3NO2H2O=2HNO3NO溶液中有气泡产生，具支试管、小试管中气体均为无色3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O与非金属(C、S、P等)反应：浓HNO3与木炭加热时反应的化学方程式为：C4HNO3(浓)CO24NO22H2O。能与许多还原性化合物反应：如SO2、Na2SO3、KI、FeCl2等。(4)硝酸的用途：重要的化工原料，常用来制造氮肥、染料、塑料、炸药、硝酸盐等。必记结论(1)浓、稀HNO3的氧化性表现在NO中，5价氮原子在反应中得到电子，被还原，其还原产物为氮的低价化合物，如NO2、NO、NH等。(2)与浓H2SO4不同，即使是浓硝酸也完全电离，HNO3=HNO，溶液中存在两种氧化性离子：NO、H，在此条件下氧化性：NOH，即只要存在NO，H不能被还原，不论浓、稀HNO3，不论在金属活动性顺序中H前面的，还是H后面的金属反应，均不能产生H2。(3)溶液中若存在NO、H，即相当于稀HNO3，具有稀HNO3的性质。成功体验1关于硝酸的说法正确的是()ACu可以溶解在稀硝酸中并生成H2B浓HNO3不能与非金属单质反应C硝酸与金属反应时，主要是5价的氮元素得电子D常温下，向浓HNO3中投入Fe片，会产生大量的红棕色气体解析：选CCu与稀HNO3反应生成NO不产生H2，A项错误，浓HNO3可以与非金属单质反应，B项错误，常温下，Fe遇浓HNO3钝化，不会产生大量NO2，D项错误。2(好题共享选自鲁科版教材P83T1)在实验室里，储存在棕色瓶中的试剂是()A浓硝酸B浓盐酸C浓硫酸 D氯化钠解析：选A浓硝酸见光或受热易分解，故应避光保存。新知探究探究工业制备硝酸的生产阶段和尾气处理(1)硝酸工业制法的生产阶段氨氧化生成一氧化氮：将氨和净化后的空气按一定比例混合，通入转化器。在转化器中氨和氧气在催化剂的条件下发生反应生成一氧化氮，化学方程式为：4NH35O24NO6H2O，此反应为放热反应。硝酸的生成：一氧化氮氧化生成二氧化氮，二氧化氮在吸收塔中被水吸收生成硝酸，化学方程式为：2NOO2=2NO2,3NO2H2O=2HNO3NO。由反应可看出NO2只有转化为硝酸，为了充分利用原料，节约成本，常在吸收过程中补充一些空气，使生成的NO再次氧化为NO2，NO2再溶于水生成硝酸和一氧化氮，经过多次循环吸收可以较完全地将NO2转化为硝酸。(2)硝酸工业尾气处理从吸收塔出来的气体中尚有少量NO和NO2，不能直接排放到空气中，以免造成污染。常用碱液吸收，变废为宝，如：NONO22NaOH=2NaNO2H2O；2NO22NaOH=NaNO2NaNO3H2O。成功体验3工业制硝酸和工业制硫酸的设备中，相同的设备是()A接触室B沸腾炉C吸收塔D转化器解析：选C工业制硫酸的三个设备是接触室、沸腾炉和吸收塔，而工业制硝酸的三个设备是转化器、热交换器和吸收塔，所以二者相同的设备是吸收塔。4(好题共享选自鲁科版教材P84T2)工业上硝酸的制备和自然界中硝酸的生成既有相同的地方，又有区别。路线是工业生产硝酸的主要途径，路线、是雷电高能固氮过程中硝酸的生成途径。(1)写出各变化的化学方程式；如果属于氧化还原反应，指出其中的氧化剂和还原剂。(2)硝酸生产过程中排放出来的一氧化氮是大气污染物之一。目前有一种治理方法，是在400左右且有催化剂存在的情况下，用氨把一氧化氮还原成无色无毒气体_(填名称)直接排入空气中，有关反应的化学方程式为_。答案：(1)化学方程式氧化剂还原剂N23H22NH3N2H2续表化学方程式氧化剂还原剂4NH35O24NO6H2OO2NH32NOO2=2NO2O2NO3NO2H2O=2HNO3NONO2NO2N2O22NOO2N2(2)氮气4NH36NO5N26H2O新知探究教材版本苏教版教材实验设计人教版教材实验设计实验原理Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O 3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O设计该实验时，需要注意以下几个方面：1.进行对照实验，对比Cu与浓、稀硝酸反应的现象。2.控制反应的快慢，即控制有毒气体的产量。3.防止污染空气，注意实验安全。实验装置实验药品铜片、浓硝酸、蒸馏水实验步骤将铜片置于具支试管的底部；通过分液漏斗加入2 mL浓硝酸；将产生的气体通入倒置于水槽里充满水的集气瓶中；从分液漏斗向试管中加入5 mL水，稀释硝酸，继续收集产生的气体。现象或结论铜与浓硝酸剧烈反应生成红棕色NO2和Cu(NO3)2；铜与稀硝酸缓慢反应生成无色NO和Cu(NO3)2创新发掘1.分液漏斗的作用是什么？2.实验中产生的气体能否对环境造成污染？3.怎样验证集气瓶中气体的成分？个性评点元素化合物的性质实验要注意：实验装置要简单、易操作；要注意防污染；要注意节省药品，如苏教版用水吸释浓硝酸；对照实验要同时进行，现象才更明显。答案：1.(1)向试管加入试剂；(2)控制反应物加入的量，控制反应的进行。2气体全部收集，不会对环境造成污染。3用导管接入盛放O2的集气瓶，无色气体变红棕色。成功体验5双选(广东高考)下列实验现象预测正确的是()A实验：振荡后静置，上层溶液颜色保持不变B实验：酸性KMnO4溶液中出现气泡，且颜色逐渐褪去C实验：微热稀HNO3 片刻，溶液中有气泡产生，广口瓶内始终保持无色D实验：继续煮沸溶液至红褐色，停止加热，当光束通过体系时可产生丁达尔效应解析：选B、D实验 ：Br2能与NaOH溶液反应，上层溶液颜色变浅，A项错误；实验 ：浓硫酸使蔗糖脱水炭化，生成的SO2气体能使酸性 KMnO4溶液紫色褪去、CO2从溶液中逸出，B项正确；实验 ：铜与稀HNO3微热，反应生成NO，在广口瓶中NO与O2接触生成红棕色的NO2，C项错误；实验：Fe(OH)3胶体可产生丁达尔效应，D项正确。6(北京高考)某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图装置进行实验(夹持仪器已略去)。实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。可选药品：浓硝酸、3 mol/L稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳。已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO2反应。2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O(1)实验应避免有害气体排放到空气中。装置、中盛放的药品依次是_。(2)滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后_。(3)装置中发生反应的化学方程式是_。(4)装置的作用是_，发生反应的化学方程式是_。(5)该小组得出的结论所依据的实验现象是_。(6)实验结束后，同学们发现装置中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个实验来判断两种看法是否正确，这些方案中可行的是(选填序号字母)_。a加热该绿色溶液，观察颜色变化b加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化c向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化d向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化解析：(1)根据装置特点和实验目的，装置收集NO，装置中盛放NaOH溶液吸收NO2，因为要验证稀硝酸不能氧化NO，所以装置中应该盛放稀硝酸。(2)由于装置中残存的空气能氧化NO而对实验产生干扰，所以滴加浓硝酸之前需要通入一段时间CO2赶走装置中的空气，同时也需将装置中导管末端伸入倒置的烧瓶内防止反应产生的NO气体逸出。(3)Cu与浓HNO3反应生成Cu(NO3)2、NO2、H2O：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O。(4)装置中盛放蒸馏水，使NO2与H2O反应生成NO：3NO2H2O=2HNO3NO。(5)NO通过稀HNO3溶液后，若无红棕色NO2产生，说明稀HNO3不能氧化NO，所以盛放稀HNO3装置的液面上方没有颜色变化即可说明之。装置中盛放的是浓HNO3，若浓HNO3能氧化NO则装置液面的上方会产生红棕色气体。(6)要证明是Cu(NO3)2浓度过高或是溶解了NO2导致装置中溶液呈绿色，可设计将溶解的NO2赶走(a、c方案)再观察颜色变化，也可在Cu(NO3)2浓溶液中通入NO2进行比较观察反应后的颜色变化(d方案)，确定是否是因溶有NO2引起的。方案b中由于Cu(NO3)2和溶解在其中的NO2浓度均可发生变化，无法确定是哪一种因素引起的。答案：(1)3 molL1稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液(2)通入CO2一段时间，关闭弹簧夹，将装置中导管末端伸入倒置的烧瓶内(3)Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O(4)将NO2转化为NO3NO2H2O=2HNO3NO(5)装置中液面上方气体仍为无色，装置中液面上方气体由无色变为红棕色(6)a、c、d关键语句小结1硝酸为无色、易挥发、易分解的强酸。2浓、稀HNO3都具有强氧化性，浓HNO3的还原产物一般为NO2，稀HNO3的还原产物一般为NO。3浓、稀HNO3与Cu反应，浓HNO3与碳反应的化学方程式分别为：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O，3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，C4HNO3(浓)CO24NO22H2O。4工业制HNO3的反应为4NH35O24NO6H2O；2NOO2=2NO2；3NO2H2O=2HNO3NO。1表现(1)浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红，后褪色但稀硝酸只能使石蕊溶液变红。(2)与非金属单质C、S、P等在加热条件下反应，非金属元素被氧化到高价态的氧化物或含氧酸。(3)金属与HNO3反应一般不生成H2，浓HNO3一般被还原为NO2，稀HNO3一般被还原为NO，极稀HNO3可被还原生成NH4NO3。(4)在利用HNO3的酸性时，要考虑它的强氧化性。如FeO与稀硝酸反应时的化学方程式是3FeO10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3NO5H2O，而不是FeO2HNO3(稀)=Fe(NO3)2H2O。(5)硝酸与铁反应时的产物：(6)浓硝酸与Cu反应时，若Cu过量，反应开始时浓硝酸的还原产物为NO2，但随着反应的进行，硝酸浓度变小，其还原产物为NO，最终得到NO2与NO的混合气体。(7)注意NO在离子共存问题的判断中的特殊性。在水溶液中，NO本无氧化性，但当水溶液中有大量H存在时，NO就表现出强氧化性，如在有H、NO存在的溶液中就不能存在Fe2、S2、I、SO、Br等还原性离子。2规律(1)温度越高，硝酸浓度越大，其氧化性越强。(2)与硝酸反应时，还原剂一般被氧化成最高价态。例1在浓硝酸中放入铜片：(1)开始反应的化学方程式为_，实验现象为_。(2)若铜有剩余，则反应将要结束时的化学方程式为_。(3)若将12.8 g铜跟一定量的浓硝酸反应，铜消耗完时，共产生气体5.6 L(标准状况下)。则所消耗硝酸的物质的量是_。解析：(1)在浓硝酸中放入铜片，开始反应的化学方程式为：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O(2)铜跟浓硝酸反应时，随着反应的进行，硝酸浓度不断减小，故反应最后阶段发生的是铜与稀HNO3的反应。(3)产生的5.6 L气体是NO2和NO的混合气体。根据N原子守恒可算出被还原的HNO3的物质的量，再根据Cu的量可算出显酸性的HNO3的物质的量Cu反应后转化为Cu(NO3)2，故显酸性的HNO3的物质的量应为Cu的物质的量的2倍。消耗HNO3的总物质的量起酸作用的HNO3的物质的量被还原(起氧化剂作用)的HNO3的物质的量。铜的物质的量为：0.2 mol，起酸作用的HNO3的物质的量为：0.2 mol20.4 mol，NO2和NO的总物质的量为：0.25 mol，则起氧化剂作用的HNO3总物质的量为0.25 mol，故总共所消耗的硝酸的物质的量为：0.4 mol0.25 mol0.65 mol。答案：(1)Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O铜片逐渐溶解，溶液逐渐变蓝色，有红棕色气体产生(2)3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O(3)0.65 mol(1)硝酸氧化性的强弱是指硝酸分子中N原子得电子能力的强弱，而不是得电子数的多少。(2)在有关硝酸参与的反应中，当有低价态含氮产物生成时，表现硝酸的氧化性；当有硝酸盐生成时，表现硝酸的酸性。在例1(1)中再加入少量稀硫酸，会产生什么样的现象？为什么？解析：反应停止后，反应体系中有：Cu、Cu2、NO，加入稀硫酸后，H2SO4电离出 H，又“生成了HNO3”，故又会有Cu溶解。答案：Cu又会溶解，铜片上产生气泡；加入稀H2SO4后，H2SO4电离出H，与原溶液中的NO构成强氧化性条件硝酸与金属反应计算的四个守恒、一个关系、一个技巧：1四个守恒(1)得失电子守恒：金属失电子的物质的量n(NO2)3n(NO)。(2)氮原子守恒：n(HNO3)总n(HNO3)余xnM(NO3)xn(NO2)n(NO)。(3)电荷守恒：反应后溶液中c(NO)c(H)xc(Mx)。(4)若向反应后溶液中加入NaOH溶液恰好使Mx沉淀完全，此时溶质为NaNO3，则存在n(Na)n(NO)n(HNO3)总n(NO)n(NO2)。2一个关系起酸性作用的HNO3的物质的量是与HNO3反应的金属物质的量和金属所带电荷数的乘积，可表示为n(HNO3)酸性xn(Mx)，即反应中转移的电子的物质的量。3一个技巧利用离子方程式计算，如果是HNO3和H2SO4混合液跟金属反应，当金属足量时，不能用化学方程式计算，应用离子方程式3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O计算，因为M(NO3)x的NO可借助H2SO4提供的H继续与金属反应。例2将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。请回答：(1)NO的体积为_ L，NO2的体积为_L。(2)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a molL1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为_ molL1。解析：(1)Cu与HNO3反应过程中，Cu作还原剂失去电子等于HNO3作氧化剂得到的电子，即得失电子守恒，有n(Cu)2n(NO)3n(NO2)1，即23，得V(NO)5.8 L，V(NO2)5.4 L。(2)硝酸与Cu反应中，硝酸显酸性和氧化性，其中显氧化性的硝酸全部转化为NO、NO2，显酸性的硝酸和过量的硝酸全部与加入V mL a molL1的NaOH完全反应，当溶液中的 Cu2全部转化为沉淀时，所得溶液为NaNO3溶液，则整个过程中作酸用的硝酸为： n(HNO3)作酸用n(NaOH)V103 La molL1aV103 mol，根据N元素守恒，作氧化剂的硝酸与生成的气体的物质的量相等，则有n(HNO3)被还原n(气体)0.5 mol。n(HNO3)n(HNO3)作酸用n(HNO3)被还原aV103 mol0.5 mol。答案：(1)5.85.4(2)将0.1 mol铜与40 mL 10 molL1 HNO3充分反应后，溶液中含a mol H。由此可知()A生成的气体在标准状况下的体积为4.48 LB生成的气体在标准状况下的体积为1.49 LC被还原的硝酸的物质的量为(0.2a) molD反应后溶液中所含NO的物质的量为0.2 mol解析：选C溶液中含有H，则HNO3过量，在反应过程中变稀，实际上发生了两个反应，反应消耗的HNO3包括起酸的作用和氧化剂作用两部分，前者反应后以Cu(NO3)2形成存在，后者被还原后生成NO2、NO气体，Cu2HNO3(酸)Cu(NO3)2，HNO3(氧化剂)NO2(或NO)，作酸用的硝酸为0.2 mol，生成的气体为NO、NO2的混合气体，溶液中有a mol的HNO3过量，则被还原的HNO3为(0.4a0.2) mol，即生成的气体的物质的量为(0.4a0.2) mol，溶液中的NO由过量的HNO3和Cu(NO3)2中NO组成为(a0.2) mol。课堂双基落实1下列反应中，硝酸既表现了氧化性又表现了酸性的是()AC浓HNO3BCu稀HNO3CCuO浓HNO3 DNaOHHNO3解析：选B浓HNO3与C反应只表现氧化性，与CuO、NaOH反应只表现酸性，与Cu反应生成NO2表现氧化性，生成Cu(NO3)2表现酸性。2通过一步反应不能直接完成的是()N2NO2NO2NONH3NONH3NO2CuCu(NO3)2HNO3NO2A BC D解析：选D要实现N2NO2需经两步：N2NONO2；实现NH3NO2也需两步：NH3NONO2。3有关硝酸化学性质的叙述中，正确的是()A稀硝酸使红色石蕊试纸变蓝B硝酸能与Na2CO3反应，但不生成CO2C硝