高中化学 第四章 非金属及其化合物 4.4 氨硝酸硫酸（第2课时）硫酸硝酸学案4 新人教版必修1.doc

第2课时硫酸和硝酸的氧化性学习目标定位1.通过浓硫酸、硝酸分别与不活泼金属、非金属的反应，认识浓硫酸、硝酸的强氧化性。2.通过比较浓硫酸与稀硫酸，浓硝酸与稀硝酸性质的差异，认识浓度、反应条件对反应产物的影响。一、浓硫酸的特性1.将一瓶浓硫酸敞口放置在空气中，其质量的变化是增大，变化的原因是浓硫酸能吸收空气中的水蒸气。若将一瓶浓盐酸(或浓硝酸)敞口放置在空气中，其质量的变化是减小，原因是浓盐酸(或浓硝酸)易挥发，溶质减少。2.将一定量的蔗糖放入小烧杯中，加入浓硫酸，观察到的现象是白色蔗糖变黑、体积膨胀，变成疏松多孔的海绵状的炭，并放出有刺激性气味的气体，发生反应的化学方程式是c12h22o1112c11h2o。3.按表中图示装置完成实验，将有关反应现象及实验结论填入表中：实验操作实验现象a试管中铜丝表面变黑，有气泡逸出；b试管中的品红溶液逐渐变为无色；c试管中的紫色石蕊溶液逐渐变为红色；将a试管里的溶液慢慢倒入水中，溶液变为蓝色。实验结论铜和浓硫酸反应的化学方程式为cu2h2so4(浓)cuso4so22h2o浓硫酸的特性(1)吸水性浓硫酸可以吸收空气或其他气体中的水蒸气、混在固体中的湿存水、结晶水合物中的结晶水。在实验室里常用浓硫酸作干燥剂。(2)脱水性浓硫酸可以使有机化合物中的氢、氧元素按水的组成从有机物中“脱离”出来，结合生成水分子。(3)强氧化性浓硫酸能与大多数金属反应，生成高价态金属的硫酸盐，本身一般被还原为so2。常温下，浓硫酸能使铁、铝钝化。浓硫酸可将碳、磷等非金属单质氧化成高价态的氧化物或含氧酸，本身被还原为so2。1.浓硫酸具有a.强酸性，b.强氧化性，c.高沸点、难挥发性，d.脱水性，e.吸水性等性质。以下过程主要表现了浓硫酸的哪些性质？请将答案的字母分别填入括号中。(1)用nacl固体和浓硫酸在加热条件下制氯化氢气体()(2)用磷矿物主要成分是ca3(po4)2和硫酸反应制磷酸()(3)浓硫酸干燥h2、o2、cl2、hcl和so2等气体()(4)常温下可以用铁或铝的容器贮存浓硫酸()(5)胆矾放在盛浓硫酸的干燥器中变成白色粉末()(6)不能用浓硫酸干燥hbr、hi和h2s等气体()(7)浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后变黑()答案(1)c(2)a(3)e(4)b(5)e(6)b(7)ad解析(1)浓硫酸具有高沸点、难挥发性，氯化氢气体易挥发。(2)磷酸是高沸点的中强酸，利用强酸与弱酸盐反应制弱酸的原理制磷酸。(3)浓硫酸吸收混在上述气体中的杂质水蒸气。(4)常温下，浓硫酸和铝、铁反应，在金属表面生成一层薄而致密的氧化物薄膜，阻止内部的金属和浓硫酸继续反应。(5)浓硫酸吸收胆矾晶体中的结晶水，使之变成无水硫酸铜白色粉末。(6)浓硫酸具有强氧化性，而hbr、hi、h2s具有强还原性。(7)浓硫酸既具有酸的通性，可使酸碱指示剂变色，又具有脱水性，可使有机物炭化。2.实验证明铜在低温下不能和氧气发生反应，也不能和稀硫酸共热发生反应，但工业上却是将废铜屑倒入热的稀硫酸中并不断地通入空气来制取硫酸铜溶液的。铜屑在此状态下发生的一系列化学反应的方程式为_。利用铜和浓硫酸在加热条件下也能制备硫酸铜溶液，其化学方程式为_。以上两种方法哪种好？_，原因是_。答案2cuo22cuo、cuoh2so4(稀)=cuso4h2ocu2h2so4(浓)cuso4so22h2o第一种方法好制得相同质量的产品，第一种方法消耗的硫酸少，第二种方法生成so2，会造成大气污染，第一种方法节约能源解析在稀硫酸存在的条件下，cu与o2反应后的生成物迅速溶解在热的稀硫酸中生成cuso4；第二种方法是在加热条件下铜与浓硫酸反应，浓h2so4会被还原为so2，其利用率降低且生成的气体有毒。二、硝酸的氧化性1.硝酸中氮元素的化合价为5价，根据在化学反应中氮元素化合价可能的变化，分析判断硝酸具有强氧化性。能与大多数金属反应，写出下列反应的化学方程式：(1)浓硝酸与铜反应，被还原为no2：cu4hno3(浓)=cu(no3)22no22h2o。(2)稀硝酸与铜反应，被还原为no：3cu8hno3(稀)=3cu(no3)22no4h2o。2.硝酸能与非金属单质反应，写出下列反应的化学方程式：(1)浓硝酸将木炭氧化成二氧化碳：c4hno3(浓)co24no22h2o。(2)浓硝酸将硫氧化成硫酸：s6hno3(浓)=h2so46no22h2o。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。(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按体积比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。3.在下列反应中，硝酸既表现出氧化性，又表现出酸性的是()a.h2s2hno3=s2no22h2ob.cuo2hno3=cu(no3)2h2oc.4hno34no2o22h2od.3cu8hno3(稀)=3cu(no3)22no4h2o答案d解析a中hno3只表现氧化性；b中hno3只表现酸性；c中hno3既表现氧化性，又表现还原性；d中hno3既表现氧化性，又表现酸性。4.回答下列问题。(1)有时在实验室看到的硝酸显黄色，理由是_。实验室保存硝酸的方法是_。(2)铜与足量浓硝酸反应时，表现酸性的硝酸与作氧化剂的硝酸物质的量之比为_。(3)铜粉放入稀硫酸溶液中，加热后无明显变化，但加入某盐一段时间后，发现铜粉质量减少，则该盐不可能是_(填字母)。a.fecl3b.naclc.kno3d.cu(no3)2(4)一定量的浓硝酸与足量的铜充分反应，生成气体的成分有_，写出反应的离子方程式：_。向反应后的溶液中加入稀硫酸，如果反应，写出反应的离子方程式：_。(5)从某金属粉末(含有au、cu、ag)中分离出au，加入的试剂是_，写出ag参与反应的化学方程式_。(6)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fe(no3)2溶液_；feso4溶液_。答案(1)由于硝酸见光或受热发生了分解，生成的no2溶于浓硝酸所致应保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处(2)11(3)b(4)no2、nocu4h2no=2no22h2ocu2、3cu8h2no=3cu22no4h2o3cu8h2no=3cu22no4h2o(5)稀硝酸3ag4hno3(稀)=3agno3no2h2o(6)浅绿色变棕黄色不变色易错警示在水溶液中，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，使s2、fe2、i、so等不能在其中大量共存，h、no、fe2中任意两者能大量共存，但三者则不能大量共存。1.浓硫酸三大特性：吸水性、脱水性、强氧化性。cu2h2so4(浓)cuso4so22h2oc2h2so4(浓)co22so22h2o2.硝酸具有不稳定性和强氧化性。3cu8hno3(稀)=3cu(no3)22no4h2ocu4hno3(浓)=cu(no3)22no22h2oc4hno3(浓)co24no22h2o1.下列关于硫酸的说法正确的是_(填序号)。在常温下，浓硫酸和浓硝酸与fe和al发生“钝化”，说明常温下浓硫酸和浓硝酸与fe和al都不反应浓硫酸具有强氧化性，稀硫酸不具有氧化性常温下将铜片放入浓硫酸中，无明显变化，说明铜在浓硫酸中发生“钝化”将浓硫酸滴到湿的蔗糖表面，固体变黑膨胀并有刺激性气味气体生成，说明浓硫酸有脱水性、吸水性和强氧化性浓硫酸具有强氧化性，so2具有还原性，所以浓硫酸不能干燥so2浓硫酸具有吸水性，所以浓硫酸可以干燥h2、co、nh3、h2s、hi、hbr等气体答案2.下列关于硝酸的说法正确的是_(填序号)。过量的铜与浓硝酸反应有no生成硝酸可与na2so3反应制得so2气体浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色稀硝酸与锌反应可放出氢气常温下铁与浓硝酸反应，产生大量红棕色气体用浓hno3与cu反应制备no2答案3.相同质量的四份铜片，分别置于足量的下列酸中，在一定条件下反应，所得到的气体的物质的量最多的是()a.浓硫酸b.稀硫酸c.浓硝酸d.稀硝酸答案c解析稀h2so4与cu不反应，无气体放出；cu与浓h2so4、浓hno3、稀hno3反应时，cu失去电子数相同，根据电子守恒，元素化合价降低越少，还原产物的物质的量越多，浓h2o4o22，浓ho3o21，稀ho3o3，所以与浓hno3反应放出的气体最多。4.下列关于浓硫酸和浓硝酸的说法中正确的是()a.常温下都不宜用铝制容器贮存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降低答案d解析常温下，浓h2so4和浓硝酸都能使铝钝化，a错误；浓硫酸有吸水性，露置在空气中质量增加，浓度降低，浓硝酸易挥发，质量变小，浓度变小。5.盐酸、硫酸和硝酸是中学阶段常见的“三大酸”。现就“三大酸”与金属铜反应的情况，回答下列问题：(1)稀盐酸不与cu反应，若在稀盐酸中加入h2o2溶液(常见氧化剂，作氧化剂时还原产物为水)后，则可使铜顺利溶解。该反应的化学方程式为_。(2)在一定体积的10moll1的浓硫酸中加入过量铜片，加热使之反应，被还原的硫酸为0.9mol。则浓硫酸的实际体积_(填“大于”“等于”或“小于”)180ml。若使剩余的铜片继续溶解，可在其中加入硝酸盐溶液(如kno3溶液)，则该反应的离子方程式为_。(3)根据下图操作及现象推断酸x_(填字母)。a.浓盐酸b.浓硫酸c.浓硝酸答案(1)cuh2o22hcl=2h2ocucl2(2)大于3cu2no8h=3cu22no4h2o(3)b解析(1)根据题意可知，在盐酸存在的条件下，h2o2与铜发生氧化还原反应，h2o2作氧化剂，铜作还原剂。(2)只有浓硫酸才能和cu发生氧化还原反应，稀硫酸和cu不反应，所以被还原的硫酸为0.9mol时，浓硫酸的实际体积一定大于根据方程式计算的理论值。(3)将酸x加入铁中，铁粉未见溶解；加水后溶解，说明酸是浓硫酸或浓硝酸；向反应后的溶液中滴加bacl2溶液，产生白色沉淀，说明是浓硫酸。基础过关题组一硫酸的性质1.区别浓硫酸和稀硫酸，既简单又可靠的方法是()a.与铜片反应b.与石蕊溶液反应c.用玻璃棒各蘸少许涂在纸上d.加入锌片看是否有气体生成答案c解析浓硫酸具有脱水性，涂在纸上，使其变黑色，稀硫酸涂在纸上无明显变化。2.下列现象和用途中，浓硫酸表现脱水性的是()a.实验室制取氯气时浓硫酸作干燥剂b.浓硫酸加到蔗糖中，蔗糖变黑c.浓硫酸加到胆矾上，蓝色晶体变为白色粉末d.浓硫酸在常温下使fe、al钝化答案b解析区别浓硫酸的脱水性和吸水性，要看原物质中是否有水分子。一般来说，脱水性是对有机物质而言，其中的氢、氧两种元素按原子个数比21即以h2o的形式脱去，无机物质失水一般为吸水性，如cuso45h2o失去结晶水，c不正确；a中浓硫酸表现吸水性；d中浓硫酸表现强氧化性；只有b中浓硫酸表现脱水性。3.用下图所示实验装置(夹持仪器已略去)探究铜丝与过量浓硫酸的反应。下列实验不合理的是()a.上下移动中铜丝可控制so2的量b.中选用品红溶液验证so2的生成c.中选用naoh溶液吸收多余的so2d.为确认cuso4生成，向中加水，观察颜色答案d解析因为中含有大量浓硫酸，所以应该冷却后把中上层溶液慢慢倒入盛有水的烧杯中，d错误。4.下列对浓硫酸的叙述正确的是()a.常温下，浓硫酸与铁、铝不反应，所以铁质、铝质容器能盛放浓硫酸b.浓硫酸具有强氧化性，so2、h2、co具有还原性，故浓硫酸不能干燥so2、h2、coc.浓硫酸和铜片加热既表现出酸性，又表现出氧化性d.浓硫酸与亚硫酸钠反应制取so2时，浓硫酸表现出强氧化性答案c解析常温下，浓硫酸与fe、al发生“钝化”属于化学变化，a项不正确；浓h2so4与so2、h2、co不反应，可以作干燥剂，b项不正确；铜与浓硫酸在加热条件下发生反应，部分h2so4被还原生成so2，起氧化剂的作用，还有一部分h2so4生成cuso4，起酸的作用，c项正确；实验室中用浓硫酸与固体亚硫酸钠反应来制取二氧化硫，在两种反应物中硫元素处于相邻价态，根据氧化还原反应规律知，它们之间是不可能发生氧化还原反应的，应为复分解反应，其原理是用难挥发性酸制易挥发性酸，强酸制弱酸，因而在此反应中浓硫酸体现的是难挥发性和酸性，d项不正确。题组二硝酸的性质5.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在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a.b.c.d.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。6.用以下三种途径来制取相同质量的硝酸铜：铜跟浓硝酸反应，铜跟稀硝酸反应，铜跟氧气反应生成氧化铜，氧化铜再跟稀硝酸反应。以下叙述正确的是()a.三种途径所消耗的铜的物质的量不相等b.三种途径所消耗的硝酸的物质的量相等c.所消耗铜的物质的量：途径途径途径d.所消耗硝酸的物质的量：途径途径途径答案d解析有关反应：cu4hno3(浓)=cu(no3)22no22h2o3cu8hno3(稀)=3cu(no3)22no4h2o2cuo22cuo，cuo2hno3(稀)=cu(no3)2h2o分析以上三组反应，可以看出：生成相同质量的cu(no3)2，消耗相同质量的铜，但消耗硝酸的质量(或物质的量)不相同，途径消耗hno3最多，途径次之，途径消耗hno3最少。通过比较可以看出，生产cu(no3)2，途径效果最佳，既不造成污染，又能提高hno3的利用率。7.下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是()选项实验操作现象解释或结论a过量的fe粉中加入稀hno3，充分反应后，滴入kscn溶液溶液呈红色稀hno3将fe氧化为fe3b常温下，fe、al放入浓hno3或浓h2so4中无明显现象fe、al与浓hno3或浓h2so4发生钝化cal箔插入稀hno3中无现象al箔表面被hno3氧化，形成致密的氧化膜d用玻璃棒蘸取浓hno3点到红色石蕊试纸上试纸变蓝色浓hno3具有酸性答案b解析稀硝酸与铁粉反应，铁首先被氧化成fe3，过量铁粉将fe3还原，最终得到fe2，滴入kscn溶液不显红色，a错误；常温下，fe、al在浓hno3或浓h2so4中发生钝化，生成致密的保护膜阻止了反应的进行，b正确；al箔能与稀hno3反应放出气体，c错误；浓硝酸具有氧化性，能使红色石蕊试纸先变红后褪色，d错误。题组三浓硫酸、浓硝酸与金属反应的计算8.5ml物质的量浓度为18moll1的硫酸中加入足量铜片并加热，充分反应。下列说法正确的是()a.有0.09mol的硫酸被还原b.有0.045mol的硫酸被还原c.充分反应后体系无硫酸剩余d.消耗的铜的质量一定小于2.88g答案d解析浓硫酸与铜可发生氧化还原反应，而稀硫酸与铜不发生反应。浓硫酸与铜反应时，随着反应进行，硫酸逐渐消耗，其浓度也逐渐下降，当硫酸由浓变稀时反应就会停止。因此，参加反应的硫酸实际量要比理论计算值小。据题n(h2so4)0.005l18moll10.09mol，参加反应的硫酸n(h2so4)0.09mol，被还原的硫酸小于0.045mol，参加反应的铜小于2.88g。9.将2.56gcu和一定量的浓hno3反应，随着cu的不断减少，反应生成气体的颜色逐渐变浅，当cu反应完毕时，共收集到气体1.12l(标准状况)，则反应中消耗hno3的物质的量为()a.0.05molb.1molc.1.05mold.0.13mol答案d解析参加反应的硝酸由两部分构成，一是被还原为氮氧化物的硝酸，为0.05mol；二是作酸，生成cu(no3)2的硝酸，为0.08mol，所以反应中消耗hno3的物质的量为0.05mol0.08mol0.13mol。10.物质的量之比为25的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为n2o，反应结束后锌没有剩余，则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是()a.14b.15c.23d.25答案a解析设2molzn参与反应，因zn无剩余，则最终生成了2molzn(no3)2，显然含有4molno，这部分是没有参与氧化还原反应的hno3；hno3n2o过程中n元素的化合价5价1价，根据得失电子守恒有：2n(zn)n(hno3)4，则n(hno3)1mol，即有1molhno3被还原。能力提升11.如图所示甲是某学生验证铜和浓硝酸反应的装置，乙、丙是另外两位同学对甲装置改进后的装置：(1)甲、乙、丙三个装置中共同发生的反应的化学方程式是_。(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_。答案(1)cu4hno3(浓)=cu(no3)22no22h2o(2)可以控制反应的发生和停止吸收no2气体，防止污染环境(3)cab先关闭b，再关闭a，然后打开c，用手捂住试管解析铜和浓硝酸反应的化学方程式是cu4hno3(浓)=cu(no3)22no22h2o。根据题目给定的装置图可知乙装置有尾气处理装置，同时可以通过移动铜丝来控制反应的发生与停止。实验丙中，实验时先关闭活塞c，再打开活塞a、b，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，停止反应。欲使烧杯中的水进入试管应该先关闭b，再关闭a，然后打开c，用手捂住试管。12.(1)将红热的固体单质甲放入显黄色的浓乙溶液中，剧烈反应，产生混合气体a，a在常温下不与空气作用，发生如下图所示的变化。则：写出下列物质的化学式：丙_，b_，c_，d_。写出甲跟乙反应的化学方程式：_。单质丙与溶液乙反应生成气体b的离子方程式：_。(2)如图是各物质的反应关系图：已知a和e都是黄色粉末，f有刺激性气味且有漂白性。请据此回答下列问题：写出图中编号的化学方程式：_；_；_。答案(1)cunocaco3cu(no3)2c4hno3co24no22h2o3cu8h2no=2no3cu24h2o(2)2na2o22co2=2na2co3o2cu2h2so4(浓)cuso4so22h2o2so2o22so3解析(1)红热的固体单质甲放入显黄色的浓乙溶液中产生混合气体a，a常温下不与空气反应，证明甲为碳，乙为hno3，混合气体a中含有co2和no2,3no2h2o=2hno3no，co2ca(oh)2=caco3h2o，故b为no，c为caco3。单质丙与乙溶液(即稀hno3)反应生成气体b(no)和蓝色溶液d，知丙为铜，d为cu(no3)2。(2)a为淡黄色粉末，且与co2反应，可知a为na2o2，e为淡黄色粉末，且与c反应生成f，f有刺激性气味且有漂白性，可知f为so2，e为s，c为o2，则b为na2co3，g为so3，h为h2so4。13.(1)写出浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应的化学方程式_。(2)试用上图所示各装置设计一个实验，验证上述反应所产生的各种产物。这些装置的连接顺序(按产物气体从左至右的流向)是_(填装置的编号)。(3)实验室可观察到装置中a瓶的溶液褪色，c瓶的溶液不褪色，a瓶溶液的作用是_，b瓶溶液的作用是_，c瓶溶液的作用是_。(4)装置中所加的固体药品是_，可验证的产物是_，确定装置在整套装置中的位置的理由是_。(5)装置中所盛溶液是_，可验证的产物是_。答案(1)c2h2so4(浓)co22so22h2o(2)(3)验证so2的存在充分吸收so2验证so2是否已被吸收完全(4)无水硫酸铜水由于产物通过时会带出水蒸气，所以必须放在之前(5)澄清的石灰水co2解析c与浓硫酸发生反应：c2h2so4(浓)co22so22h2o。反应中的生成物有三种：so2、co2、h2o。在检验这三种产物时