（浙江专版）2017-2018学年高中化学 专题4 硫、氮和可持续发展 第二单元 第三课时 硝酸的性质学案 苏教版必修1.doc

第三课时硝酸的性质考试要求1硝酸的性质与用途(/ b)2工业制取硝酸的设备和流程(/ b)3氧化还原反应方程式的配平(/ c) 1浓、稀hno3与cu反应，浓hno3与炭反应的化学方程式分别为：cu4hno3(浓)=cu(no3)22no22h2o，3cu8hno3(稀)=3cu(no3)22no4h2o，c4hno3(浓)co24no22h2o。2在常温下，铁、铝遇到浓hno3 发生钝化。3工业制hno3的反应为4nh35o24no6h2o；2noo2=2no2；3no2h2o=2hno3no。 1.物理性质硝酸是一种无色、具有挥发性的液体，工业硝酸的质量分数约为69%，常因溶有少量no2而显黄色。2化学性质(1)强氧化性常温下使铁、铝钝化。与金属反应(除pt、au以外)：cu与浓hno3反应：cu4hno3(浓)=cu(no3)22no22h2ocu与稀hno3反应：3cu8hno3(稀)=3cu(no3)22no4h2o与非金属反应：c与浓hno3反应：c4hno3(浓)co24no22h2o(2)不稳定性见光或受热分解：4hno32h2o4no2o2硝酸应贮存在避光、低温处。3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。4工业制备(1)氨的催化氧化：4nh35o24no6h2o(2)no氧化成no2：2noo2=2no2(3)no2的吸收：3no2h2o=2hno3no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。在浓、稀hno3中均存在两种氧化性微粒h、no，hno3的强氧化性实质是酸性条件下no中5价氮氧化性h。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。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)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。3将硝酸表现出的性质(代号字母)填在下列各反应操作或现象后：a氧化性b酸性c还原性 d不稳定性(1)久置的浓硝酸变黄色_。(2)用硝酸浸洗附有银的试管_。(3)常温下用铁制或铝制容器贮存、运输浓hno3_。(4)用稀hno3浸洗久置石灰水试剂瓶上的固体_。(5)用cu和稀hno3制no气体_。解析：浓hno3不稳定，见光或受热易分解生成no2，no2又溶于硝酸中而使其显黄色；浓硝酸具有强氧化性，常温下使fe、al金属钝化；与金属cu、ag发生反应，体现硝酸氧化性和酸性。硝酸与caco3反应体现其酸性。答案：(1)d(2)ab(3)a(4)b(5)ab 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=3cu(no3)22no4h2o，cu4hno3=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在实验室里，贮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。2铁或铝遇冷、浓硝酸钝化，这是由于浓硝酸具有()a强酸性b强氧化性c强腐蚀性 d挥发性解析：选b钝化是金属被浓硝酸氧化在表面形成一层致密的氧化膜。3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(如炭)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。4(1)在浓硝酸中放入铜片开始反应的化学方程式为_，实验现象为_。(2)若铜有剩余，则反应后期的化学方程式为_。(3)若铜有剩余，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，原因是_。(4)若将12.8 g铜跟一定量的浓硝酸反应，铜耗完时，共产生气体5.6 l(标准状况)，则所消耗硝酸的物质的量是_。解析：若铜过量，则开始发生的是铜与浓硝酸的反应，随着反应的进行，硝酸浓度不断减小，故反应后期发生的是铜与稀硝酸的反应。n(nox)0.25 mol，则消耗n(hno3)2n(cu)n(nox)20.25 mol0.65 mol。答案：(1)cu4hno3(浓)=cu(no3)22no22h2o溶液由无色变蓝色并有红棕色气体产生(2)3cu8hno3(稀)=3cu(no3)22no4h2o(3)加入稀硫酸后，h2so4电离出的h与原溶液中的no构成hno3又能与过量的cu反应(4)0.65 mol5.某兴趣小组设计出如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。(1)实验前，关闭活塞b，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2 ml浓硝酸。c中反应的化学方程式是_。再由a向c中加2 ml蒸馏水，c中的实验现象是_。(3)下表所示的是制取硝酸铜的三种方案，能体现环保、节约资源原则的最佳方案是_，理由是_。方案反应物甲cu、浓硝酸乙cu、稀hno3丙cu、o2、稀hno3解析：(1)操作是检查装置的气密性。(2)先后发生的是铜与浓、稀硝酸的反应。(3)三种方案的反应分别为甲：cu4hno3(浓)=cu(no3)22no22h2o；乙：3cu8hno3(稀)=3cu(no3)22no4h2o；丙：2cuo22cuo，cuo2hno3=cu(no3)2h2o。三种方案相比，丙方案消耗酸最少，没有污染性气体产生，体现了环保、节约资源的原则。答案：(1)检查装置气密性(2)cu4hno3(浓)=cu(no3)22no22h2o反应变缓，气体颜色变浅(3)丙耗酸量最少，无污染性气体产生1将制取nh3装置的导管口对准下述液滴(不接触液滴)时，可产生白烟的是()a浓硝酸b浓硫酸c稀盐酸 d稀硫酸解析：选a浓硝酸具有挥发性，与氨气反应生成相应的盐，在空气中产生白烟。2一定量的浓硝酸与过量的铜充分反应，生成的气体是()a只有no2 b只有nocno2和no dno2和h2解析：选c随着反应的进行，hno3的浓度降低可能生成no。3下列反应中，硝酸既表现了氧化性又表现了酸性的是()ac浓硝酸 bcu稀硝酸ccuo浓硝酸 dnaohhno3解析：选ba的反应中，硝酸只表现氧化性；b的反应中，硝酸被还原为no，表现氧化性，同时有cu(no3)2生成，又表现酸性；c和d的反应都属于复分解反应，不属于氧化还原反应，硝酸只表现酸性。4cu粉放入稀硫酸中，加热无现象，当加入一种盐后，cu粉质量减小，溶液变蓝，同时有气体生成，此盐是()a氯化物 b硫酸盐c硝酸盐 d碳酸盐解析：选cno在酸性溶液中具有强氧化性，能溶解cu粉。5.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。6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。7向fe(no3)2溶液中滴加稀盐酸，观察到的现象是()a溶液由浅绿色变为黄色b溶液中产生红棕色气体c溶液中产生红褐色气体d无任何现象解析：选a溶液中存在no，这时再加入盐酸相当于提供了氢离子，fe2会被no(h)氧化成fe3，硝酸被还原为no，所以溶液变成黄色，产生无色气体。8下列说法正确的是()a常温下将金属铁放入浓hno3中，fe将被氧化成fe(no3)3b将一定量的铁粉放入hno3中，生成物中fe的存在形式为fe(no3)3c铁与浓hno3反应生成no2，而与稀hno3反应生成no，说明稀hno3比浓hno3的氧化性更强d将一定量的fe放入稀hno3，其产物可能是fe(no3)3，也可能是fe(no3)2或它们的混合物解析：选d常温下浓hno3能使金属铁钝化，a不正确；hno3的氧化性是指hno3的得电子能力，而不以自身氮元素化合物的变化为准，浓hno3的氧化性强于稀hno3，c不正确；hno3与fe反应的产物除与hno3的浓度有关外，还与fe的量有关，若fe过量，则有2fe3fe=3fe2，b不正确，故选d。9如图所示为a、b、c、d、e五种含氮物质相互转化的关系图，其中a、b、c、d常温下都是气体，b为红棕色，写出a、b、c、d、e的化学式和各步反应的化学方程式。(1)各物质的化学式为：a_；b_；c_；d_；e_。(2)各步反应的化学方程式为：ac_；dc_；be_；ec_。解析：b为红棕色气体，是no2，逆推c是no，因此e是硝酸，a 是n2，d是nh3。答案：(1)n2no2nonh3hno3(2) n2o22no4nh35o24no6h2o3no2h2o=2hno3no3cu8hno3(稀)=3cu(no3)22no4h2o10某化学学习小组采用下图所示装置，对浓硝酸与木炭的反应进行探究(已知：4hno3,4no2o22h2o)。请回答下列问题：(1)检查装置气密性后，将燃烧匙中的木炭在酒精灯上加热至红热状态，伸入三口烧瓶中，并塞紧瓶塞，滴加浓硝酸，可观察到三口烧瓶中气体的颜色为_，产生该气体的化学方程式是_。(2)装置c中盛有足量ba(oh)2溶液，炽热的木炭与浓硝酸反应后可观察到c中出现白色沉淀，该白色沉淀为_(填化学式)。(3)装置b的作用是_。(4)装置d中收集到了无色气体，部分同学认为是no，还有部分同学认为是o2。下列对该气体的检验方法合适的是_。a敞口观察装置d中集气瓶内气体的颜色变化b将湿润的蓝色石蕊试纸伸入集气瓶内，观察蓝色石蕊试纸是否变红c将带火星的木条伸入集气瓶中，观察木条是否复燃如果d中集气瓶中收集的无色气体是氧气，则氧气的来源是_。解析：(1)装置a中发生的是浓硝酸和木炭的反应，生成no2、co2、h2o，三口烧瓶中显示的是no2的红棕色。(2)no2、co2通入ba(oh)2溶液分别生成ba(no3)2和baco3，由于ba(oh)2溶液足量，故溶液为碱性环境，baco3不溶解以沉淀形式析出。(3)为防止装置c中酸性气体溶解速率太快而导致c中溶液进入三口烧瓶，装置b应为防倒吸装置。(4)no与足量o2反应生成红棕色的no2，a正确；no和o2均不具有酸性，b错误；o2能使带火星的木条复燃，而no不能，c正确。装置a中木炭除与浓硝酸的反应外，硝酸不稳定，部分浓硝酸还会发生分解：4hno3,4no2o22h2o。答案：(1)红棕色c4hno3(浓)4no2co22h2o(2)baco3(3)防倒吸(4)ac浓硝酸的分解1下列对于硝酸的认识不正确的是()a浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性b铜与硝酸的反应属于置换反应c金属与硝酸反应一定不产生氢气d可用铁或铝制品盛装浓硝酸解析：选b硝酸是强氧化性酸，且浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，a正确；铜不论与浓硝酸还是与稀硝酸反应都不发生置换反应，b错误；因为硝酸是强氧化性酸，金属与硝酸反应均不产生氢气，c正确；铁或铝遇冷浓硝酸钝化，故可用铁或铝制品盛装浓硝酸，d正确。2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，后者少解析：选b由于浓硝酸的氧化性强，故其反应更剧烈，a不正确；由cu4hno3(浓)=cu(no3)22no22h2o，cuhno3(稀)=cu(no3)2noh2o可以看出，相同质量的铜消耗浓硝酸较多，b正确；铜与浓硝酸反应生成的no2是红棕色气体，而与稀硝酸反应生成的no是无色气体，故c不正确；由于反应中转移的电子数都等于铜失去的电子数，故d不正确。3相同质量的铜片分别投入到足量的下列四种酸中(必要时可加热)，充分反应后在相同条件下得到的气体体积由大到小的顺序是()浓硫酸浓硝酸稀硫酸稀硝酸a bc d解析：选b1 mol cu与浓硫酸反应可生成1 mol so2，1 mol cu与浓硝酸反应可生成2 mol no2,1 mol cu与稀硝酸反应可生成 mol no，cu与稀硫酸不反应。4一定量的cu和1 moll1的稀硝酸反应，如果no的浓度下降0.2 moll1，则溶液中c(h)同时下降(假定反应前后溶液体积不变)()a0.2 moll1 b0.4 moll1c0.6 moll1 d0.8 moll1解析：选d由cu与稀硝酸反应的离子方程式3cu8h2no=3cu22no4h2o可知，当no浓度下降0.2 moll1时，c(h)下降0.8 moll1。5一定量的铜与一定量的某浓度的硝酸恰好完全反应，产生no和no2两种气体，已知反应中被还原的hno3占hno3总量的，则还原产物中no和no2的物质的量之比为()a11 b12c23 d21解析：选a设hno3的总物质的量为3 mol，则被还原的hno3为1 mol，即n(no)n(no2)1 mol，与cu2结合的no的物质的量为2 mol，即n(cu2)1 mol。根据得失电子守恒可知，2n(cu2)3n(no)n(no2)2 mol，将、联立得：n(no)0.5 mol，n(no2)0.5 mol。则n(no)n(no2)11。6下图是制取、净化并测量生成气体体积的装置示意图。利用上述装置进行下表所列实验，能达到实验目的的是()物质实验a(液体)b(固体)c(液体)a稀硫酸锌粒浓硫酸b浓氨水生石灰浓硫酸c浓硫酸铜片naoh溶液d稀硝酸铜片h2o解析：选ab项，浓氨水与生石灰反应生成的氨会与浓硫酸反应；c项，cu与浓硫酸在常温下不反应；d项，cu与稀硝酸反应生成的no气体可被装置中的空气氧化，但no2溶于水又生成no，测得的气体体积偏小。71 l稀硝酸和稀硫酸的混合液中，硝酸和硫酸的物质的量浓度均为0.1 moll1。若向混合溶液中加入足量的铜粉，则最多能溶解铜粉的质量为()a2.4 g b3.2 gc7.2 g d9.6 g解析：选c用离子方程式来计算。铜与稀硝酸和稀硫酸组成的混合溶液反应的离子方程式为3cu2no8h=3cu22no4h2o，由题意可知，n(no)0.1 mol，n(h)0.1 mol20.1 mol0.3 mol，故no过量，应根据n(h)来计算溶解铜粉的质量，m(cu)64 gmol17.2 g。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作还原剂失去电子数等于hno3作氧化剂得到的电子数，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