2019_2020学年高中化学专题4硫、氮和可持续发展第二单元第3课时硝酸的性质学案苏教版必修.docx

第3课时硝酸的性质核心素养发展目标1.掌握硝酸的重要性质和应用。2.了解硝酸的工业制法。一、硝酸的性质1硝酸的强氧化性(1)与金属铜的反应浓硝酸与铜反应的化学方程式：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O。稀硝酸与铜反应的化学方程式：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。(2)与非金属单质的反应浓硝酸将木炭氧化成二氧化碳的化学方程式：C4HNO3(浓)CO24NO22H2O。浓硝酸将硫氧化成硫酸的化学方程式：S6HNO3(浓)H2SO46NO22H2O。2不稳定性(1)硝酸不稳定，易分解，其化学方程式：4HNO32H2O4NO2O2。(2)实验室中浓硝酸显黄色的原因：浓硝酸分解生成的NO2又溶于硝酸所致。硝酸具有强氧化性(1)能将大多数金属(如铜等)氧化成高价态金属的硝酸盐，浓硝酸生成NO2，稀硝酸生成NO。硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。(2)常温下，浓硝酸能使铁(铝)发生钝化，这是因为浓硝酸将铁(铝)容器表面氧化，形成致密的氧化物薄膜。若在加热条件下，可破坏氧化膜，从而使反应继续进行。(3)王水是浓硝酸和浓盐酸体积比13的混合物，能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。(4)浓HNO3与非金属反应，还原产物一般是NO2，而非金属一般被氧化成最高价氧化物或相应的最高价含氧酸。例1(2018咸阳市高一期末)下列关于硝酸的叙述正确的是()A常温下，浓硝酸可以使金属镁钝化B稀硝酸与活泼金属反应主要放出氢气C浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂D室温下，铜能与浓硝酸反应，不能与稀硝酸反应答案C解析常温下，浓硝酸可以使铁、铝金属发生钝化，而镁不能钝化，A错误；稀硝酸具有强氧化性，与活泼金属反应主要还原产物为含氮元素的物质，不能得到氢气，B错误；浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂，C正确；室温下，铜与浓硝酸、稀硝酸均反应，只是反应的速度及还原产物不同，D错误。例20.3molCu和含1.2molHNO3的浓硝酸，充分反应后，生成NO2的量为()A0.2molB0.6molC小于0.6molD大于0.6mol答案C解析因铜与浓硝酸反应：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O，随着反应的进行，浓硝酸变稀，稀硝酸与铜反应：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，所以放出的NO2小于0.6mol。二、硝酸的工业制法1硝酸工业制备的过程、反应原理及主要设备：2问题思考(1)在工业生产中，NO2溶于水生成的NO不能直接排放到空气中，而是再用过量的空气使其氧化为NO2，再被水吸收，经过多次氧化和吸收，NO2可完全转化为HNO3。也就是从理论上讲，NH3中的氮元素完全转化为HNO3中的氮元素。(2)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(NaOH)来吸收，变废为宝。NONO22NaOH=2NaNO2H2O；2NO22NaOH=NaNO2NaNO3H2O。(1)硝酸工业制法流程图(2)氨及其化合物之间的相互转化关系例3在NH3、HNO3、H2SO4的工业生产中，具有的共同点是()A使用吸收塔设备B使用尾气吸收装置C使用H2作原料D使用催化剂答案D解析NH3的工业生产中不使用吸收塔，也不使用尾气吸收装置；H2SO4的工业生产中不使用H2作原料；D正确，有关反应的化学方程式分别为3H2N22NH3,4NH35O24NO6H2O,2SO2O22SO3。例4下列关于工业制硫酸和硝酸的说法中不正确的是()A工业制硝酸是将NO2溶于水，需要通氧气B工业制硫酸会产生SO2和SO3尾气C工业制硫酸应对SO2进行循环利用D工业制硝酸和硫酸排放的尾气是造成酸雨的主要原因答案D解析工业制硝酸过程中要不断通入氧气，以提高NO、NO2的原料利用率和减少尾气排放，A项正确；工业生产中尾气经过循环利用和处理达标后才允许排放，空气中的SO2主要来自煤燃烧，特别是生活锅炉，尾气处理较差，数量庞大，是形成酸雨的主要原因，D项错误。1下列对于硝酸的认识正确的是()A稀硝酸能使红色石蕊试纸变蓝B硝酸能与碳酸钠反应，但不能生成二氧化碳C硝酸能与金属反应放出氢气D浓硝酸在光照下颜色变黄，说明浓硝酸不稳定答案D解析硝酸具有酸性，能与碳酸钠反应生成二氧化碳气体；稀硝酸不能使红色石蕊试纸变蓝；硝酸具有强氧化性，不能与金属发生置换反应产生氢气；浓硝酸在光照下颜色变黄，其原因是硝酸分解生成二氧化氮溶于硝酸中，说明浓硝酸不稳定。2从降低成本和减少环境污染的角度考虑，制取硝酸铜最好的方法是()A铜和浓硝酸反应B铜和稀硝酸反应C氧化铜和稀硝酸反应D氯化铜溶液和硝酸银溶液反应答案C解析有关反应的化学方程式：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O；3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O；CuO2HNO3(稀)=Cu(NO3)2H2O；CuCl22AgNO3=Cu(NO3)22AgCl；由上述化学方程式可知，制取硝酸铜的最好方法是用氧化铜与硝酸反应，既节约原料(硝酸)，又不污染环境。硝酸银成本太高，不宜用于制取硝酸铜。3铜跟1molL1的硝酸反应，若c(NO)下降0.2molL1，则c(H)下降()A0.2molL1B0.4molL1C0.6molL1D0.8molL1答案D解析铜跟1molL1的硝酸反应的离子方程式为8H2NO3Cu=3Cu22NO4H2O，消耗的H和NO的物质的量之比为8241，它们浓度的变化量之比是41。4实验室中常用铜和稀硝酸反应制取一氧化氮：(1)该反应的化学方程式是_。(2)反应中被还原的元素是_，氧化产物是_(填名称)。(3)氧化剂与还原剂的物质的量之比是_，硝酸所表现的性质是_。答案(1)3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O(2)氮元素硝酸铜(3)23强氧化性和酸性解析铜与稀硝酸反应的化学方程式：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，该反应中氮元素的化合价从5价降为2价，氮元素被还原，硝酸是氧化剂；铜元素的化合价从0价升高为2价，铜为还原剂，氧化产物是硝酸铜；3mol铜失去的电子数与2mol硝酸得到的电子数相同，氧化剂与还原剂的物质的量之比为23，此反应中硝酸既表现其强氧化性，又表现其酸性。5某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验，装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。图中K为止水夹(处于关闭状态)，F是一半空的注射器。请回答有关问题：(1)设计装置A的目的是_。(2)在完成(1)中的“操作”后，将装置B中铜丝插入稀硝酸并微热之，观察到装置B中的现象是_；B中反应的离子方程式为_。(3)装置E和F的作用是_；为实现此作用，其操作方法是_。(4)装置D的作用是吸收多余的氮氧化物，防止污染空气，兼有_的功能。答案(1)产生CO2，赶走装置中的空气，防止因NO与O2反应生成NO2而产生干扰(2)Cu丝表面产生气泡，稀硝酸液面上方仍为无色，溶液变蓝3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O(3)验证NO的生成将注射器中的空气推入E中，若气体变为红棕色则说明生成了NO(4)防止倒吸题组一硝酸的性质1下列关于硝酸的说法不正确的是()A浓硝酸是一种易挥发的液体混合物B浓硝酸在空气中敞口放置，因吸收水蒸气而浓度减小C浓硝酸不稳定，易分解生成二氧化氮、氧气和水D常温下，浓硝酸常保存在棕色试剂瓶中答案B解析浓硝酸是一种易挥发的液体混合物，在空气中敞口放置，其浓度会不断减小；浓硝酸不具有吸水性，浓硝酸不稳定，见光易分解生成二氧化氮、氧气和水，所以浓硝酸常保存在棕色试剂瓶中。2下列关于硝酸的认识中，正确的是()A浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性B浓硝酸与金属反应不产生氢气，而稀硝酸与金属反应可置换出氢气C因常温下铝和铁不与浓硝酸反应，所以浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中D硝酸与金属反应时，只表现出氧化性答案A解析浓、稀硝酸都有氧化性，与金属反应不产生氢气；在与金属反应时，硝酸既表现氧化性又表现酸性；浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中，因为铝和铁在冷浓硝酸中钝化。3将相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是()A反应剧烈程度：两者相同B消耗硝酸的物质的量：前者多，后者少C反应生成气体的颜色：前者浅，后者深D反应中转移的电子总数：前者多，后者少答案B解析同质量的铜分别和过量浓、稀硝酸反应，浓硝酸反应的更剧烈，A错误；铜和浓、稀硝酸反应的方程式分别为4HNO3(浓)Cu=Cu(NO3)22NO22H2O，8HNO3(稀)3Cu=3Cu(NO3)22NO4H2O。产生红棕色气体，产生无色气体，C错误；由于参加反应的铜的质量相同，且两反应中还原剂都是铜，反应后铜的价态又相同，所以反应中转移的电子总数相等，D错误；1molCu和浓硝酸反应消耗4mol硝酸，1molCu和稀硝酸反应消耗mol硝酸，同质量的铜和过量浓硝酸、稀硝酸反应时，消耗的浓硝酸多，B正确。4将2.56g铜和一定量的浓硝酸反应，随着铜的不断减少，反应生成气体的颜色逐渐变浅，当铜反应完毕时，共收集到气体1.12L(标准状况)，则反应中消耗硝酸的物质的量为()A0.05molB1molC1.05molD0.13mol答案D解析有关反应的化学方程式：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O；3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。被还原硝酸的物质的量1.12L22.4Lmol10.05mol，生成硝酸铜的物质的量2.56 g64 gmol10.04 mol，反应共消耗硝酸的物质的量0.05 mol0.04 mol20.13 mol。5等质量的下列物质与足量稀硝酸反应，放出NO物质的量最多的是()AFeOBFe2O3CFeSO4DFe3O4答案A解析根据得失电子守恒，还原剂提供的电子越多，氧化剂硝酸生成的NO的物质的量就越多。1g题述四种物质能提供的电子的物质的量为A项1mol；B项为0；C项1mol；D项1mol(Fe3O4也可以写为Fe2O3FeO)，等质量时提供电子的物质的量最多的为FeO。题组二硝酸盐酸性溶液的强氧化性6将铜粉放入稀硫酸中，加热无明显反应，但加入某盐后，发现铜粉质量逐渐减少，该盐是()A硫酸亚铁B硫酸锌C硝酸钾D氯化钠答案C解析在酸性溶液中，硝酸盐中的NO与H组成HNO3，具有氧化性，能把铜氧化生成硝酸铜和NO，选项C符合题意。7把二氧化硫通入硝酸铁溶液中，溶液由黄色变为浅绿色，但立即又变为黄色，此时若滴入氯化钡溶液，则会产生白色沉淀。在上述一系列变化过程中，最终被还原的是()ASO2BNOCFe3DFe2答案B解析有关反应的方程式：SO22Fe32H2O=2Fe24HSO，3Fe24HNO=3Fe3NO2H2O。此时滴入氯化钡溶液，可生成不溶于稀硝酸的硫酸钡白色沉淀。上述反应中Fe3先被SO2还原成Fe2，Fe2又将NO还原为NO。8实验室有几瓶显酸性的溶液，4位同学选择了其中四瓶测定其中所含的较大浓度的离子，他们的结论一定错误的是()AFe3、Al3、Cl、BrBFe2、Cu2、SO、NOCNa、K、NO、ClDMg2、Cu2、Br、NO答案B解析酸性条件下，NO有强氧化性，而Fe2有还原性，易被氧化为Fe3，不可能大量共存。题组三硝酸性质的相关综合9下列说法正确的是 ()A浓硝酸和浓硫酸都应保存在棕色试剂瓶中BNaOH溶液用带有橡胶塞的试剂瓶保存C工业制得的浓盐酸、浓硝酸通常带有黄色是Fe3所致D铝制或铁制容器可贮运浓硫酸、浓硝酸和浓盐酸这三大强酸答案B解析A项，浓HNO3见光或受热易分解，应保存在棕色试剂瓶中并密封置于阴凉处，浓硫酸应密封置于干燥处，不必保存在棕色瓶中；B项，NaOH易与玻璃中的SiO2反应，不宜用玻璃塞，应用橡胶塞；C项，浓盐酸显黄色，是由于含Fe3，浓HNO3显黄色是由于它分解产生了NO2，NO2又溶于其中的缘故；D项，铁、铝遇冷的浓H2SO4、浓HNO3钝化，但Fe、Al均可与浓盐酸反应。10下列有关实验设计、实验现象和解释或结论都正确的是()选项实验设计实验现象解释或结论A向过量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液溶液呈血红色稀HNO3将Fe氧化为Fe3B常温下将铝和铁放入浓硝酸中钝化铝和铁与浓HNO3不反应C向某溶液中加入CCl4液体分层，下层CCl4显紫色原溶液中存在ID用玻璃棒蘸取浓氨水点到红色石蕊试纸上试纸变蓝色浓氨水呈碱性答案D解析硝酸和铁反应生成硝酸铁，铁过量时，铁和Fe3反应生成亚铁离子，滴入硫氰化钾溶液不呈血红色，A项错；常温下，铝和铁在浓HNO3中生成一层氧化物保护膜，阻止了反应继续进行，不是不发生反应，B项错；原溶液中含有碘单质，不是碘离子，C项错；红色石蕊试纸遇碱变蓝色，D项正确。11某实验过程如下图所示：则试管中的现象是()A无明显现象，因稀H2SO4不与铜反应B铜片溶解，产生无色气体，该气体遇到空气不变色C铜片溶解，放出红棕色有刺激性气味的气体D铜片溶解，产生无色气体，该气体在试管口变为红棕色答案D解析稀HNO3与金属铜反应的实质是3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O。在中，反应完全后溶液中含有NO；而在中，当继续滴入稀H2SO4后，新加入的H和原溶液中的NO可继续与过量的Cu反应放出无色NO气体，NO遇O2后生成红棕色NO2。12.碳跟浓硫酸共热产生的气体X和铜跟浓硝酸反应产生的气体Y同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中(如图装置)，下列有关说法正确的是()洗气瓶中产生的沉淀中有碳酸钡从Z导管出来的气体中无二氧化碳洗气瓶中产生的沉淀是硫酸钡在Z导管口有红棕色气体出现ABCD答案B解析碳与浓硫酸共热产生的X气体为CO2和SO2的混合气体，铜与浓硝酸反应产生的Y气体是NO2，SO2H2ONO2=H2SO4NO，故洗气瓶中产生的是硫酸钡沉淀，Z处逸出的气体中有CO2和NO，NO遇到空气中的氧气生成了红棕色的NO2，二氧化碳不与氯化钡反应，所以没有BaCO3生成。13硝酸铵是一种常用的化肥，其工业生产流程如下，请回答下列问题。(1)写出反应容器B中发生反应的化学方程式：_。(2)吸收塔C中通入空气的目的是_；C、D两个反应容器中发生的反应，属于氧化还原反应的是_(填反应容器代号)。(3)浓硝酸一般保存在棕色试剂瓶里，并放置在阴凉处，用化学方程式解释原因：_。(4)金属铜与稀硝酸反应的离子方程式：_，该反应中稀硝酸表现的性质是_。答案(1)4NH35O24NO6H2O(2)将一氧化氮氧化成二氧化氮C(3)4HNO34NO2O22H2O(4)3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O酸性和氧化性解析由NH4NO3的工业生产流程可知，N2与H2在铁砂网的作用下反应产生NH3，NH3在PtRh合金作用下加热被空气中的O2氧化为NO和水，NO在吸收塔中与O2反应产生NO2，NO2被水吸收得到HNO3和NO。HNO3与NH3作用生成NH4NO3。(1)反应容器B中发生反应的化学方程式为4NH35O24NO6H2O。(2)在吸收塔C中通入空气的目的是将NO氧化成NO2；在C中发生反应：2NOO2=2NO2,3NO2H2O=2HNO3NO。在D中发生反应：HNO3NH3=NH4NO3。前两个反应是氧化还原反应，第三个反应不是氧化还原反应。所以发生氧化还原反应的容器为C。(3)浓硝酸不稳定，光照容易分解，温度越高越容易分解，为防止浓硝酸的分解，常把浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，放在冷暗处。分解的化学方程式为4HNO34NO2O22H2O。(4)硝酸有强氧化性，不仅能把活泼的金属氧化，还能把不活泼的金属如Cu氧化。金属Cu与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O。在该反应中一部分HNO3中的N元素由5价变为2价，得到电子，被还原，表现氧化性，还有一部分HNO3中的N元素的化合价没有变化，提供酸根离子用来形成硝酸盐，起酸的作用，故硝酸的作用是酸性和氧化性。14某兴趣小组设计出下图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”的实验，以探究化学实验的绿色化。(固定装置略去)(1)实验前，关闭活塞b，向试管d中加水至浸没长导管口，塞紧试管c和d的胶塞，加热c，其目的是_。(2)在d中加适量NaOH溶液，c中放一小块铜片，由分液漏斗a向c中加入2mL浓硝酸，c中反应的化学方程式是_。再由a向c中加2mL蒸馏水，c中的实验现象是_。(3)下表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念的最佳方案是_，理由是_。方案反应物甲Cu、浓HNO3乙Cu、稀HNO3丙Cu、O2、稀HNO3答案(1)检查装置气密性(2)