高中化学第四章非金属及其化合物第四节氨硝酸硫酸第3课时硝酸学案新人教版.docx

第三课时硝酸课标要求1了解硝酸的酸性。2掌握稀硝酸、浓硝酸的强氧化性。3了解硝酸的重要用途。1硝酸具有不稳定性和强氧化性。2稀HNO3的还原产物是NO，与铜反应的化学方程式为3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，浓HNO3的还原产物是NO2，与铜、木炭反应的化学方程式分别为Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O，C4HNO3(浓)CO24NO22H2O。3铁、铝在常温下，遇到浓HNO3发生钝化，这体现了浓硝酸的强氧化性。 1挥发性硝酸越浓越易挥发。2强氧化性(1)与金属的反应除Au、Pt以外的绝大多数金属都能与硝酸反应。常温下，冷的浓硝酸能使Fe、Al钝化。与铜反应(写出化学方程式)浓硝酸：Cu4HNO3(浓)Cu(NO3)22NO22H2O；稀硝酸：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。(2)与非金属反应木炭与浓硝酸反应的化学方程式为C4HNO3(浓)CO24NO22H2O。(3)王水组成：浓硝酸和浓盐酸的混合物，体积比13。性质：能使不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。3不稳定性(1)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。4用途硝酸用途广泛，是制炸药、染料、塑料的原料，也是化学实验室的必备试剂。特别提醒碱性、中性条件下，NO无氧化性，但在酸性条件下，NO能表现出强氧化性。将铜片置于两支具支试管的底部(见下图)。通过分液漏斗分别加入2 mL浓、稀硝酸。问题思考1两支具支试管中观察到的实验现象是否完全相同？反应中浓硝酸、稀硝酸起什么作用？提示：不相同。加入浓硝酸的具支试管中出现的现象是铜片表面产生气泡，铜片溶解，溶液变蓝，具支试管上部空间无色变红棕色。加入稀硝酸的具支试管出现的现象是铜片表面产生气泡，铜片溶解，溶液变蓝，具支试管上部空间气体由无色变红棕色，后又变成无色。两支具支试管中浓、稀硝酸既表现出氧化性，又表现出酸性。2如何证明集气瓶里的气体是NO?提示：向集气瓶中通入少量O2(或空气)，气体颜色由无色变为红棕色，说明集气瓶中收集的气体是NO。3分析两支具支试管中发生反应的氮元素的价态变化，思考硝酸的浓度对还原产物有何影响？提示：反应中，浓硝酸的还原产物是NO2，稀硝酸的还原产物是NO，即硝酸的浓度越低，还原产物的价态越低。硝酸的强氧化性1本质HNO3中的5价氮元素具有很强的得电子能力。2规律(1)硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。(2)还原剂一般被氧化成最高价态。3具体表现(1)硝酸与金属的反应除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属。如3Ag4HNO3(稀)=3AgNO3NO2H2O。活泼金属与HNO3反应不生成H2，HNO3的浓度不同，还原产物不同。常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化。(2)硝酸与非金属的反应反应规律：非金属单质浓硝酸最高价氧化物或其含氧酸NO2H2O。反应举例：C4HNO3(浓)CO24NO22H2O。(3)硝酸与还原性化合物的反应硝酸的强氧化性还表现在可以氧化具有还原性的化合物或离子，如HI、HBr、SO2、Fe2、FeO、Br、I、S2、SO等均能被HNO3氧化。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)浓硝酸在常温下与Fe、Al均不发生反应()(2)常温下，Cu与浓硝酸、稀硝酸均能发生氧化还原反应()(3)铜和稀硝酸反应中HNO3既体现了氧化性，又体现了酸性()(4)浓盐酸和浓硝酸按体积比13组成王水()(5)稀硝酸与铜反应不能放出H2，但与Zn、Fe等反应能放出H2()2下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是()A使石蕊溶液变红B与铜反应放出NO气体，生成Cu(NO3)2C与Na2CO3反应放出CO2气体，生成NaNO3D与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2解析：选BA项，HNO3只表现酸性；B项，Cu与稀硝酸反应时，部分起酸的作用生成Cu(NO3)2，部分作氧化剂被还原为NO；C项，2HNO3Na2CO3=CO2H2O2NaNO3，HNO3只表现强酸性；D项，HNO3将S氧化为H2SO4，自身被还原为NO2，在该反应中HNO3只表现强氧化性。金属与硝酸反应的计算方法(1)电子守恒法硝酸与金属反应属于氧化还原反应，氮原子得到的电子总数等于金属原子失去的电子总数。(2)原子守恒法硝酸与金属反应时，反应前HNO3中的NO一部分仍以NO的形式存在，一部分转化为还原产物，这两部分中N的物质的量之和与反应消耗的HNO3中N的物质的量相等。若HNO3过量还存在如下关系：n(总HNO3)n(与金属离子结合的NO)n(还原产物NOx)n(剩余HNO3)。(3)利用离子方程式计算硝酸与硫酸混合液跟金属的反应，当金属足量时，不能用HNO3与金属反应的化学方程式计算，应用离子方程式计算，因为生成的硝酸盐中的NO与硫酸电离出的H仍能继续与金属反应，如3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O。138.4 mg铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部作用后，共收集到22.4 mL(标准状况)气体，则反应消耗的硝酸的物质的量可能是()A1.0103 molB1.6103 molC2.2103 mol D2.4103 mol解析：选C浓硝酸适量，在反应过程中浓度变小，实际上发生了两个反应：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O,3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，反应消耗的HNO3包括起酸性作用和起氧化性作用的两部分，前者反应后以Cu(NO3)2形式存在，后者被还原后生成NO2、NO气体，从两个方程式看出：Cu2HNO3(酸)Cu(NO3)2，HNO3(氧化剂)NO2(或NO)，所以反应消耗的HNO3的物质的量为：21.2103 mol1103 mol2.2103mol。2一定质量铜和适量的浓硝酸反应，随着反应的进行，所生成的气体颜色逐渐变浅，当铜反应完毕后，共收集到11.2 L气体(标准状况)，将该气体与0.325 mol O2混合溶于水，恰好无气体剩余。则反应中消耗硝酸的物质的量()A1.2 mol B1.1 molC1.8 mol D1.6 mol解析：选C收集到11.2 L气体(标准状况)，为0.5 mol，将该气体与0.325 mol O2混合溶于水，恰好无气体剩余，说明生成的有NO和NO2，设NO为x mol，则NO2为(0.5x) mol，根据4NO3O22H2O=4HNO3,4NO2O22H2O=4HNO3可得x0.325，解得x0.4,0.5x0.1，又根据3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO2H2O，两式可知，0.4 mol NO消耗硝酸为1.6 mol,0.1 mol NO2消耗硝酸为0.2 mol，共消耗硝酸为1.8 mol。三级训练节节过关1下列反应中，硝酸只表现氧化性的是()AZnHNO3(稀)BMg(OH)2HNO3(稀)CCHNO3(浓)DCuHNO3(浓)解析：选C硝酸中N得到电子，元素化合价降低，生成气体，则表现硝酸的氧化性，有硝酸盐生成，则表现硝酸的酸性，据此解答。A项，锌与稀硝酸反应生成NO和硝酸锌和水，表现了硝酸的氧化性和酸性；B项，Mg(OH)2与硝酸反应生成硝酸镁，只体现了硝酸的酸性；C项，C与浓硝酸反应生成CO2、NO2和水，只体现了硝酸的氧化性；D项，铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、NO2和水，硝酸既表现氧化性又表现酸性。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，只表现出氧化性解析：选A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在通风橱中进行下列实验：步骤现象Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色Fe表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止下列说法中不正确的是()A中气体有无色变红棕色的化学方程式为2NOO2=2NO2B中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应C对比、中现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3D红棕色气体的成分是NO2解析：选C中由于稀硝酸有强的氧化性，与铁发生氧化还原反应，硝酸得到电子被还原变为NO，气体为无色，当遇到空气时，发生反应：2NOO2=2NO2，气体变为红棕色的NO2，A正确；在中浓硝酸有强的氧化性，在室温下遇铁、铝会使金属表面氧化产生一层氧化物薄膜，对内层金属起保护作用，从而防止金属的进一步反应，即发生钝化现象，因此不能进一步反应，这恰好说明浓硝酸的氧化性比稀硝酸强，B正确；C错误。4将红热固体单质甲投入显黄色的溶液乙中，剧烈反应产生混合气体A，A在常温下不与空气反应，根据下图所示的变化关系填空。(1)甲是_，乙是_，丙是_。(填化学式)(2)混合气体A的主要成分是_。(3)气体B是_，蓝色溶液是_。(4)甲与乙反应的化学方程式为_。(5)若将气体A依次通过盛有澄清石灰水和Ba(OH)2溶液的洗气瓶，发现气体经过石灰水时颜色消失，并无沉淀生成，气体通过Ba(OH)2溶液时，产生白色沉淀，写出通过石灰水洗气瓶时发生反应的化学方程式：_。解析：常温下与丙单质反应生成蓝色溶液，只能是铜与HNO3反应。气体A与水反应生成HNO3，A中含有NO2，又知A是红热固体单质甲投入显黄色的溶液乙中，剧烈反应产生混合气体，可知甲是木炭，乙是浓HNO3，丙是铜，A中含有NO2、CO2，B是NO。答案：(1)C浓HNO3Cu(2)NO2、CO2(3)NOCu(NO3)2(4)C4HNO3(浓)4NO2CO22H2O(5)3NO2H2O=2HNO3NO,2HNO3Ca(OH)2=Ca(NO3)22H2O1关于硝酸的说法正确的是()A硝酸电离出的H，能被Zn、Fe等金属还原成H2B浓HNO3与浓HCl按31的体积比所得的混合物叫王水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CA项，硝酸能电离出H，但氧化性NOH，H不能被Zn、Fe等金属还原成H2，错误；B项，浓HNO3与浓HCl按13的体积比所得的混合物叫王水，错误；C项，硝酸与金属反应时，主要是5价的氮元素得电子，正确；D项，常温下，向浓HNO3中投入Fe片，发生钝化，不会产生大量的红棕色气体，错误。2下列关于浓硝酸和浓硫酸的叙述中正确的是()A常温下都可用铝制容器贮存B露置在空气中，容器内酸液的质量都减轻C常温下都能与铜较快反应D露置在空气中，容器内酸液的浓度都增大解析：选A浓H2SO4吸水增重，B错误；浓H2SO4常温下与Cu不反应，C错误；浓H2SO4吸水、浓HNO3挥发都会使酸液的浓度减小，D错误。3从经济效益和环境保护的观点出发，由铜制取硝酸铜最适宜的方法是()ACu与浓HNO3Cu(NO3)2BCu与稀HNO3Cu(NO3)2CCuCuO稀HNO3,Cu(NO3)2DCuAgNO3Cu(NO3)2解析：选CA项，生成的NO2会造成大气污染，不正确；B项，生成的NO也会造成大气污染，不正确；C项，生成等量的硝酸铜所用的原料少比较经济，又不会对环境造成污染，正确；D项，硝酸银成本较高，同时硝酸银会对环境造成一定的污染，主要是重金属污染，不正确。4下列反应中，硝酸既表现酸性，又表现氧化性的是()AFe(OH)2跟稀硝酸反应BFe2O3跟稀硝酸反应CCuO跟稀硝酸反应DAl(OH)3跟稀硝酸反应解析：选AA项，硝酸具有强氧化性，Fe(OH)2具有还原性，因此Fe(OH)2跟稀硝酸反应后生成硝酸铁和一氧化氮，既表现酸性，又表现氧化性，正确；B项，Fe2O3跟稀硝酸反应不能发生氧化还原反应，错误；C项，CuO跟稀硝酸反应，不能发生氧化还原反应，错误；D项，Al(OH)3跟稀硝酸反应，不能发生氧化还原反应，错误。5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氯化钠解析：选C在酸性溶液中，硝酸盐具有氧化性，能把铜氧化生成硝酸铜和NO，选项C符合题意。60.3 mol Cu和含1.2 mol HNO3的浓硝酸，充分反应后，生成NO2的量为()A0.2 mol B0.6 molC小于0.6 mol D大于0.6 mol解析：选C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0.6 mol。7将1.92 g铜粉与一定量的浓硝酸反应，当铜粉完全反应时收集到气体1.12 L(标准状况下)。则所消耗硝酸的物质的量是()A0.12 mol B0.11 molC0.09 mol D0.08 mol解析：选B铜与HNO3反应时，消耗的HNO3转变为Cu(NO3)2和氮的氧化物(NO2或NO)。n(Cu)0.03 mol；n(气体)0.05 mol；所以共耗HNO3的物质的量n(HNO3)0.03 mol20.05 mol0.11 mol。8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：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O、3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。反应消耗的HNO3包括起酸性作用和氧化剂作用两部分，前者反应后以Cu(NO3)2形式存在，后者被还原后生成NO2、NO气体，从两反应式看出：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，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中的NO组成，为(a0.2)mol。9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反应方程式为_。(3)待反应停止后，再加入少量25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，其原因是_。(4)若将12.8 g铜跟一定量的浓硝酸反应，铜消耗完时，共产生5.6 L(标准状况)气体。则所消耗的HNO3的物质的量为_，其中显氧化性的硝酸的物质的量为_。解析：随着反应的进行，硝酸的浓度不断减小，反应结束前实质上是铜与稀硝酸的反应。反应停止后再加稀H2SO4，溶液中的NO在酸性条件下，又相当于稀HNO3与铜反应。答案：(1)Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O铜片逐渐变小，溶液颜色变成绿色，并有红棕色气体产生(2)3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O(3)溶液中有硝酸根离子，加入稀硫酸后增加了溶液中氢离子的浓度，发生反应：3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O(4)0.65 mol0.25 mol10为了证明稀硝酸与铜反应的气体产物是NO，某同学设计了如下实验装置和实验方案。实验步骤：(1)关闭K1，打开K2，向试管中加石灰石，通过分液漏斗向其中加入一定的稀硝酸，则加入石灰石的作用是_，反应的化学方程式是_。(2)将铜丝插入稀硝酸中，微热大试管。该步反应的离子方程式是_。(3)充分反应后，打开开关K1，通过气囊鼓入空气，可以观察到烧瓶中_，证明稀硝酸与铜反应的气体产物是NO。(4)NaOH溶液的作用_。解析：(1)关闭K1，打开K2，向试管中加石灰石，通过分液漏斗向其中加入一定量的稀硝酸，则加入石灰石的作用是石灰石与稀硝酸反应生成CO2，把装置中的氧气排尽，防止干扰反应现象的判断，反应的化学方程式是CaCO32HNO3=Ca(NO3)2CO2H2O。(2)将铜丝插入稀硝酸中，发生反应产生硝酸铜、NO和水，该步反应的离子方程式是3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O。(3)充分反应后，打开开关K1，通过气囊鼓入空气，可以观察到烧瓶中无色气体变成红棕色，证明稀硝酸与铜反应的气体产物是NO。(4)NO、NO2是大气污染物，由于它们可以与NaOH溶液反应产生盐，因此可以防止大气污染。答案：(1)石灰石与稀硝酸生成CO2，把装置中的氧气排尽CaCO32HNO3=Ca(NO3)2CO2H2O(2)3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O(3)无色气体变成红棕色气体(4)尾气处理，以免气体污染环境1已知3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，则下列说法不正确的是()ACu作还原剂，HNO3作氧化剂BHNO3在该反应中只有部分表现出了氧化性C每生成22.4 L(标准状况)NO有3 mol电子转移D如果有8 mol HNO3被还原，则生成了2 mol NO解析：选D由反应方程式知，8 mol HNO3参加反应，生成2 mol NO，则被还原的HNO3为2 mol。2一定质量的铜分别与足量的稀硝酸和浓硝酸完全反应，在相同条件下用排水法收集反应产生的气体，下列叙述正确的是()A硝酸浓度越大，硝酸被还原之后的生成物的价态越低，对应的硝酸的氧化性越弱B硝酸浓度不同，生成Cu(NO3)2的物质的量不同C硝酸浓度越大，产生的气体越少D两者用排水法收集到的气体体积相等解析：选D硝酸的浓度越大氧化性越强，故A错误；等量的Cu与酸反应，生成Cu(NO3)2的物质的量相同，故B错误；等量的Cu与酸反应，浓硝酸反应生成气体多，故C错误；因3NO2H2O=2HNO3NO，最终收集气体均为NO，由电子守恒可知，收集NO的体积相等，故D正确。3证明浓HNO3的氧化性比浓H2SO4的氧化性强的事实是()A浓硝酸加热能放出氧气B浓HNO3跟浓盐酸可配制成王水CHNO3跟金属反应可生成价态不同的氧化物D浓HNO3跟铜剧烈反应且不需加热解析：选DA项，浓硝酸加热能放出氧气只说明硝酸不稳定，错误；B项，浓HNO3跟浓盐酸可配制成王水，只说明王水的性质，错误；C项，根据生成产物的价态无法判断氧化性的强弱，错误；D项，浓HNO3跟铜剧烈反应且不需加热，浓硫酸需要加热，能够说明浓HNO3的氧化性比浓H2SO4的氧化性强。4.木炭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(如图所示装置)，下列有关说法不正确的是()A洗气瓶中产生的沉淀是碳酸钡B在Z导管出来的气体中有二氧化碳C洗气瓶中产生的沉淀是硫酸钡D在Z导管口有红棕色气体出现解析：选AX为SO2、CO2的混合物；Y为NO2，Z导管口：3NO2H2O=2HNO3NO、2NOO2=2NO2。5往两支分别装有浅绿色的Fe(NO3)2和FeSO4溶液的试管中分别逐滴加入稀盐酸时，溶液的颜色变化应该是()A前者基本没有改变，后者变棕黄色B前者变棕黄色，后者也变棕黄色C前者变棕黄色，后者基本没有改变D前者、后者都基本没有改变解析：选CFe2和NO、SO在溶液中可以大量共存，但加入盐酸后，NO在酸性条件下表现出强氧化性，把Fe2氧化成Fe3，溶液由浅绿色变成棕黄色。SO与H在水溶液中不能结合成浓硫酸，不能把Fe2氧化成Fe3，溶液颜色基本没变。6如图表示Cu与HNO3反应的量的关系，哪一点表示铜与稀HNO3反应中被还原的HNO3与Cu的量的关系()解析：选ACu与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，由方程式可知参加反应的硝酸只有被还原，故被还原的HNO3与Cu的关系为：3Cu2HNO3(还原)。79.7 g Cu和Zn的合金与足量的稀硝酸反应，还原产物只有NO气体，其体积在标准状况下为2.24 L。将溶液稀释为1 L，测得溶液的c(H)0.1 molL1，此时溶液中NO的浓度为()A0.3 molL1 B0.4 molL1C0.2 molL1 D0.6 molL1解析：选Bn(NO)0.1 mol，转移电子的物质的量为0.1 mol30.3 mol，n(CuZn)0.3 mol20.15 mol，nCu(NO3)2nZn(NO3)20.15 mol，其中所含n(NO)0.3 mol，溶液的c(HNO3)c(H)0.1 molL1，其中含n(NO)0.1 mol，溶液中NO的总浓度为0.4 molL1。8足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、NO的混合气体，这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 molL1 NaOH溶液至Cu2恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是()A60 mL B45 mLC30 mL D15 mL解析：选A由题意分析反应过程中的转化关系：HNO3Cu,NO2、NOO2(H2O),HNO3由此可知Cu失去的电子总数等于O2得到的电子总数，2Cu4e,O2，则n(Cu)2n(O2)0.15 mol。根据Cu22NaOH得n(NaOH)2n(Cu)，故V(NaOH)0.06 L60 mL。9图甲、乙、丙均为验证铜和浓硝酸反应的装置：(1)甲、乙、丙三个装置中共同发生的化学方程式是_。(2)和甲装置相比，乙装置的优点是_，_。(3)为了进一步验证NO2和水的反应，某学生设计了丙装置。实验时先关闭活塞_，再打开活塞_，才能使NO2气体充满试管；当气体充满试管后，将铜丝提起与溶液脱离。欲使烧杯中的水进入试管，应该