5.2.5+硝酸的制备与计算（教学课件）高一化学人教版必修第二册

硝酸有此广泛的应用，那么它是如何制备的？硝酸的制备与计算3学习目标AB硝酸的制备与计算硝石法制备电孤法氨氧化法A计算B3原子守恒电子守恒离子方程式硝酸的制备史话资料在线公元8世纪阿拉伯炼金术士哈扬通过干馏硝石首次制得了硝酸。KNO3

K2O＋4NO＋O2高温4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO317-18世纪17世纪中叶，德国化学家格劳贝尔发明了用硝石(硝酸钾)与浓硫酸共热制取硝酸，KNO3＋H2SO4(浓)

HNO3↑＋KHSO4===微热18世纪末，普利斯特和卡万迪西先后在空气中放电取硝酸。N2＋O2

2NO2NO＋O2＝2NO23NO2＋H2O＝2HNO3＋NO放电1905年

挪威出现了电弧法生产硝酸的工厂，这是历史上最早的硝酸工业化尝试。硝石法电弧法

现代工业是如何制备硝酸的？01工业上是如何生产硝酸的？一、硝酸工业制备氨催化氧化法三原料氨气空气水三反应2NO＋O2＝2NO2

3NO2＋H2O＝HNO3＋NO

4NH3＋5O2

4NO＋6H2O

催化剂热交换器氧化炉

1930年代，由范旭东创建，初名永利宁厂。设计规模为日产合成氨39吨、硫酸120吨、硫铵150吨、硝酸10吨，侯德榜任厂长。中国硝酸的生产

1molNH3原料，求最多可生产硝酸的物质的量。感受﹒理解NH3～

NO～

NO2～2/3HNO31mol一、硝酸工业制备氨催化氧化法三原料氨气空气水三反应2NO＋O2＝2NO2

3NO2＋H2O＝HNO3＋NO

4NH3＋5O2

4NO＋6H2O

催化剂生产流程问题解决硝酸工业尾气如何除去？一、硝酸工业制备三原料氨气空气水三反应2NO＋O2＝2NO2

3NO2＋H2O＝HNO3＋NO

4NH3＋5O2

4NO＋6H2O

催化剂尾气处理NH3NONO2HNO3NOO2O2H2ONO2＋NO＋2NaOH＝2NaNO2＋H2O2NO2＋2NaOH＝NaNO3＋NaNO2＋H2O氨催化氧化法生产流程牛刀小试硝酸工业生产中的尾气也可用纯碱溶液吸收，NO2被纯碱溶液吸收有亚硝酸钠生成，NO2、NO混合气体被纯碱溶液吸收生成亚硝酸钠。请写出有关的化学方程式。2NO2＋2Na2CO3＝NaNO3＋NaNO2＋CO2NO2＋NO＋Na2CO3＝2NaNO2＋CO202有关硝酸计算的方法

amolCu跟含bmolHNO3的溶液恰好完全反应，求被还原的HNO3物质的量是多少？问题探究Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O

3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O

N原子守恒：n(HNO3)总量＝n(HNO3)被还原＋2n[Cu(NO3)2]n(HNO3)被还原＝n(NO2)＋n(NO)

amolCu跟含bmolHNO3的溶液恰好完全反应，求被还原的HNO3物质的量是多少？问题探究n(HNO3)总量＝n(HNO3)被还原＋2n[Cu(NO3)2]n(HNO3)被还原＝n(HNO3)总量－2n[Cu(NO3)2]n(HNO3)被还原＝bmol－2amol二、硝酸与金属反应的计算1.N原子守恒HNO3NONO2CuCu(NO3)2酸性氧化性n(HNO3)反应＝n(HNO3)被还原＋2n[Cu(NO3)2]

将1.92g铜投入10mL一定浓度的硝酸中，铜完全溶解，产生标准状况下的NO和NO2混合气体共672mL。反应结束后向溶液中加入70mL1mol·L－1NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部转化为Cu(OH)2沉淀。求原硝酸溶液的浓度。你学会了吗？

与铜反应中，起氧化作用的硝酸的物质的量＝n(NO)＋n(NO2)＝0.03mol，原硝酸溶液中HNO3的物质的量＝n(HNO3)酸性作用＋n(HNO3)氧化作用＋n(HNO3)过量的＝0.06mol＋0.03mol＋0.01mol＝0.1

mol，原硝酸浓度＝0.1mol/0.01L＝10mol·L－1。n(Cu)＝1.92g/64g·mol－1＝0.03mol，n[Cu(NO3)2]＝0.03mol。将0.03molCu(NO3)2全部转化为Cu(OH)2沉淀，只需消耗0.06molNaOH，而实际消耗了0.07molNaOH，这说明硝酸与铜反应后，过量的HNO3为0.01mol。与铜反应中，起酸性作用的硝酸的物质的量＝2n[Cu(NO3)2]＝2×0.03mol＝0.06mol，根据产生标准状况下0.672L的混合气体的体积，则n(NO)＋n(NO2)＝0.672L/22.4L·mol－1＝0.03mol。问题解决

1.92gCu和一定量的浓HNO3反应，随着铜的不断减少，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜反应完毕时，共收集到气体1.12L(标况)，求NO2和NO的体积比为多少？

Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O

3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O

x＋y＝0.03mol2x＋2/3y＝0.05molx＝0.0225moly＝0.0075mol解析：2x∶2/3y＝2×0.0225mol∶2/3×0.0075molx∶y＝9∶1Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O

3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O

感受•理解e-e-Cu

失去2e－

Cu2＋HNO3

得到1e－

NO2

HNO3

得到3e－

NO

铜失电子数硝酸中N原子得电子数等于电子守恒n(Cu)×2＝n(NO2)×1＋n(NO)×30.03mol×2＝n(NO2)×1＋n(NO)×3n(NO2)＋n(NO)＝0.05moln(NO2)＝0.045moln(NO)＝0.005moln(NO2)∶n(NO)＝9∶1二、硝酸与金属反应的计算1.N原子守恒n(HNO3)反应＝n(HNO3)被还原＋2n[Cu(NO3)2]2.电子守恒n(Cu)×2n(NO2)×1＝＋n(NO)×3

1.92gCu和一定量的浓HNO3反应，随着铜的不断减少，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜反应完毕时，共收集到气体1.12L(标况)，若将生成的气体通入水中，最后得到的气体体积在标况下是多少？

Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O

3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O

x＋y＝0.03mol2x＋2/3y＝0.05molx＝0.0225moly＝0.0075mol解析：3NO2＋H2O＝2HNO3＋NOV(NO)＝[1/3n(NO2)＋n(NO)]×22.4L/mol

＝[1/3×0.045mol＋0.005mol)]×22.4L/mol

＝0.448L请你试一试解析：感受•理解HNO3Cu0.03molNONO20.05molCu2＋NO3－H2ONOCu

失去2e－

Cu2＋HNO3

得到3e－

NO

电子守恒n(Cu)×2＝n(NO)×30.03mol×2＝n(NO)×3n(NO)＝0.02molV(NO)＝0.02mol×22.4L/mol

＝0.448L

1L稀硝酸和稀硫酸的混合液，其物质的量浓度分别为0.1mol/L和0.4mol/L。若向该混合液中加入足量的铜粉，则最多能溶解铜粉的质量为

A.2.4gB.3.2gC.6.4gD.9.6g3mol8molx0.1molx＝0.0375mol考考你的智慧m(Cu)＝0.00375mol×64g/mol＝2.4g以上解法为何错了？3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O

足量的Cu中加入少量的浓硝酸，可能会发生反应有：

一开始是铜与浓硝酸反应随着反应进行,硝酸由浓变稀,则发生反应停止后,加入什么物质可再反应？Cu＋2Fe3＋＝Cu2＋＋2Fe3＋铁盐3Cu＋2NO3－＋2H＋＝3Cu2＋＋2NO↑＋2H2O盐酸或硫酸Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O

3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O

交流▪研讨

1L稀硝酸和稀硫酸的混合液，其物质的量浓度分别为0.1mol/L和0.4mol/L。若向该混合液中加入足量的铜粉，则最多能溶解铜粉的质量为

A.2.4gB.3.2gC.6.4gD.9.6g3mol8mol2molx＝0.15mol

x

0.9mol

0.1mol成功体验m(Cu)＝0.15mol×64g/mol＝9.6g3Cu＋2NO3－＋2H＋＝3Cu2＋＋2NO↑＋2H2O二、硝酸与金属反应的计算1.N原子守恒n(Cu)×2n(NO)×3＝＋n(NO2)×1n(HNO3)反应＝n(HNO3)被还原＋2n[Cu(NO3)2]2.电子守恒3.利用离子方程式3Cu＋2NO3－＋8H＋＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O

100mL稀硝酸和稀硫酸的混合液，其物质的量浓度分别为0.1mol/L和0.4mol/L。若向该混合液中加入1.92g铜粉，则所得溶液中Cu2＋的物质的量浓度为多少mol/L

A.0.15B.0.225C.0.35D.0.453mol8mol2mol0.03mol0.09mol

0.01mol你学会了吗？这节课我学到了什么？（用一句话表示）你还有什么疑问？课堂小结课堂小结硝酸工业制法——氨氧化法三原料：氨、空气、水三反应：氨氧化制NO、NO氧化为NO2、NO2与水制HNO3三阶段：氨氧化制NONO氧化为NO2，NO2被水吸收生成HNO3尾气的处理生产流程：课堂小结硝酸与金属的计算三守恒一技巧原子守恒M(NO3)xNONO2N2O4n(HNO3)余酸性氧化性未反应n(HNO3)总＝xn[M(NO3)x]＋n(NO)＋n(NO2)＋2n(N2O4)＋n(HNO3)余HNO3(总)课堂小结硝酸与金属的计算三守恒一技巧电子守恒n(M)×x

＝n(NO2)×1

＋n(NO)×3M

失去xe－

Mx＋

HNO3

得到1e－

NO2

HNO3

得到3e－

NO

课堂小结硝酸与金属的计算三守恒一技巧电荷守恒c(H＋)反应后溶液中NO3－Mx＋H＋c(NO3－)＝c(Mx＋)·x＋课堂小结硝酸与金属的计算三守恒一技巧一技巧3Cu＋2NO3－＋8H＋＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O

金属与硫酸、硝酸的混合酸反应时，由于NO3－在硫酸提供的H＋与金属继续反应：

先作过量判断，然后据完全反应的金属或NO3－、H＋进行计算。

将3.2gCu跟30.0mL10.0mol·L－1的HNO3充分反应，还原产物有NO和NO2，若反应后溶液中有amolH＋，则此时溶液中含NO3－的物质的量为A．0.5amol B．0.1amolC．(0.1＋a)mol D．2amol

反应后溶液中有硝酸铜和硝酸，其中硝酸是amol。

3.2g铜是0.05mol，则硝酸铜是0.05mol，所以溶液中硝酸根的物质的量是amol＋0.05mol×2即(0.1＋a)mol，答案选C项。牛刀小试

（2026·河南南阳期末改编）将一定量的铜完全溶于300mL2.0mol·L－1稀硝酸中，