2019-2020年高二化学 04硝酸培优教案.doc

2019-2020年高二化学 04硝酸培优教案(一)网上课堂主讲内容硝酸的性质及有关计算学习指导1.硝酸的物理性质硝酸(HNO3，相对分子质量63)纯硝酸(指不含水)是无色液体，沸点830C，在-420C下凝结成无色晶体。硝酸和水可以按任何比例混合。市售的浓硝酸，密度1.42,质量分数69.2%，物质的量浓度约16，沸点121.80C。浓硝酸因溶有二氧化氮而呈深浅不同的黄色。硝酸有挥发性，酸越浓挥发出来的HNO3分子越多，遇到水蒸气会形成白雾，硝酸刺激性气味越强。2硝酸的化学性质硝酸在溶液中，完全电离HNO3=H+NO3-是强酸，是有酸的通性。(稀硝酸使石蕊试液变红，与碱性氧化物、碱反应，生成硝酸盐等)硝酸具有不稳定性，浓硝酸见光受热易分解。(这是浓硝酸显黄色的原因)硝酸是有氧化性 硝酸是一种强氧化剂，这是由于HNO3中氮处于最高氧化态以及硝酸分子不稳定易分解放出氧(是氧化剂)和二氧化氮(也是氧化剂)所致。浓、稀硝酸都具有氧化性，浓度一般以6mol/L为参考，浓硝酸氧化性强于稀硝酸。硝酸氧化性分四个方面来认识。之一，硝酸与金属活动顺序表(H)之后的Cu反应，被还原成NOx Cu+4HNO3(浓)= Cu(NO3)2+2NO2+2H2O 3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2O硝酸在反应中，首先是做氧化剂，其次是做酸。反应的历程是： Cu+2HNO3=CuO+2NO2+H2O + CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O 总反应Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O 硝酸作为氧化剂,可被还原成以下一系列较低价态的氮的化合物(或单质)硝酸与金属反应，其还原产物中氮的化合价降至多少，主要取决于硝酸的浓度，金属的活泼性和温度。对同一种金属来说，酸越稀则其还原产物氮的价态越低，金属越活泼，在HNO3的还原产物中氮的价态越低。不活泼金属如Cu、Ag、Hg和Bi等与浓HNO3反应主要生成NO2，与稀硝酸反应主要生成NO；活泼金属如Fe、Zn、Mg等与稀硝酸反应则生成N2O或铵盐。如4molMg与含10molHNO3的一定浓度稀硝酸溶液反应，可用两个不同的化学方程式表示： 4Mg+10HNO3(极稀)=4Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O 4Mg+10HNO3(稀)=4Mg(NO3)2+N2O+5H2O由于随着反应进行,硝酸的浓度要变小,HNO3的还原产物就有可能发生变化。所以有硝酸参加的反应都复杂,往往同时生成多种还原产物。之二，非金属元素如碳、硫、磷、碘等都能被浓硝酸氧化成氧化物或含氧酸。 C+4HNO3=CO2+4NO2+2H2O S+6HNO3=H2SO4+6NO2+2H2O P+5HNO3=H3PO4+5NO2+H2O 3P+5HNO3+2H2O=3H3PO4+5NO I2+10HNO3=2HIO3+10NO2+4H2O 3I2+10HNO3(稀)=6HIO3+10NO+2H2O在HNO3与非金属反应中，HNO3只做氧化剂，不起酸作用。除此之外，我们常见的有还原性的物质，如：H2S、Na2SO3、HBr、HI、SO2、Fe2+、FeO等都能被硝酸氧化。之三，某些金属如Fe、Al、Cr等能溶于稀硝酸，而不溶于冷的浓硝酸。这是由于这类金属表面被浓硝酸氧化成一层十分致密的氧化膜，阻止了内部金属与硝酸进一步作用。这种现象叫“钝态”，“钝态”金属不易再与酸作用，浓硝酸有钝化某些金属的作用。之四，浓硝酸与浓盐酸的混合液(体积比为1:3)称为王水，可溶解不能与硝酸作用的金属。如金与铂与王水的反应： Au+HNO3+4HCl=HAuCl4+NO+2H2O 3Pt+4HNO3+18HCl=3H2PtCl6+4NO+8H2O学这部分知识的时候、要加强理解和应用，比如说，硝酸稳定性较差，那就要把浓硝酸盛在棕色细口瓶中，放在阴凉处，避光贮存。浓硝酸氧化性很强，万一把浓硝酸弄到皮肤上，立即用大量水冲洗，再用小苏打或肥皂洗涤。它有钝化金属作用，浓硝酸就可以装在铁制或铝制的槽车中长距离运送。硝酸用途很多，在军火行业上制炸药，制染料，制硝酸盐，在化学实验室中，它是一种重要试剂。它的一些其他的化学性质，要在有机化学中进一步学习和应用。例题精析1将铁屑溶于过量盐酸后，再加入下列物质，会有三价铁生成的是( )A硫酸 B. 氯水 C. 硝酸锌 D. 氯化铜解析：Fe+2H+=Fe2+H2，选择B，会完成2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-。但是不要漏选C，Zn(N03)2=Zn2+2NO3-，一定会发生3Fe2+4H+NO3-=3Fe3+NO+2H2O这个反应。所以要选择BC。2在pH=1的含有Mg2+，Fe2+，Al3+三种阳离子的溶液中，可能存在的阴离子是Cl- NO3- SO42- S2-( ) A B. C. D. 解析：PH=1说明溶液呈酸性，排除S2-，否去C选项。Fe2+离子不能与H+和NO3-共存，排除NO3-，否去A、B两个选项。只剩D，D是这个答的答案。3某金属单质跟一定浓度的硝酸反应，假定只产生单一的还原产物。当参加反应的单质与被还原的硝酸的物质的量之比为2:1时，还原产物是( ) ANO2 B. NO C. N2O D. N2解析：要确定还原产物的化学式，首先要确定还原产物中N元素的化合价。如设氧化产物中金属元素的化合价为+n价，还原产物中氮元素的化合价为x价，则依据电子得失有：整理后得方程式：讨论：当n=1时x=+3无此对应的选项。当n=2时，x=+1,在中N为+1价。故选C。438.4mg铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部作用后，共收集到气体22.4mL(标况)，反应中消耗的硝酸的物质的量可能是( ) A B. C. D. 解析：反应中随着HNO3的消耗，硝酸溶液的浓度逐渐由浓变稀，还原产物也随之以NO2为主变为以NO为主，22.4mL气体为NO2和NO混合气体，这是解题的关键。 反应中消耗的HNO3一是做氧化剂，根据N原子守恒，做氧化剂的硝酸是。二是做酸，起酸作用的硝酸是：产物是Cu(NO3)2。共消耗硝酸： 选择C。5将固体单质甲加热至红热状态，投入显黄色的溶液乙中，发生剧烈反应，产生略带棕色的混合气体A，若将混合所体A在常温下隔绝空气持续通入进行反应，有以下附图所示的变化：试推断：(1)混合气体A的主要成分 ，蓝色溶液C为 (用化学式表示)(2)甲与乙反应的化学方程式为 ；(3)若将气体A依次通过澄清石灰水和Ba(OH)2溶液的洗气瓶，发现气体在通过Ba(OH)2溶液时才产生白色沉淀。则盛石灰水的洗气瓶中发生反应的化学方程式为 。解析：此题应抓住5种颜色，单质甲加热到红热状态，乙是显黄色液体(FeCl3?浓HNO3溶液？)，在Ba(OH)2溶液中生成白色沉淀(BaCO3? BaSO3? BaSO4?)蓝色溶液C(是Cu2+的水溶液)答案：(1)CO2和NO2 Cu(NO3)2(2)C+4HNO3(浓)=CO2+4NO2+2H2O(3)3NO2+Ca(OH)2=Ca(NO3)2+NO+H2O(二)网上能力训练题基础性训练题一选择题1在铜和稀硝酸反应中如果有1mol硝酸被还原，则被氧化的铜的物质的量为( ) A B. C. D. 2欲除去水壶底的水垢(主要成分是CaCO3)最好的方法是( ) A用浓盐酸浸泡 B. 用稀硝酸浸泡 C冷的浓H2SO4浸泡 D. 冷的浓硝酸浸泡3某单质能与浓硝酸反应，若参加反应的单质与硝酸的物质的量之比为1:4，则该元素在反应中所显示的化合价可能是( ) A+1 B. +2 C. +3 D. +44. 把70%的硝酸(密度为1.40)加入到等体积的水中，稀释后硝酸溶液中溶质的质量分数是( ) A0.35 B. 0.35 D. 0.355锌和稀硝酸的反应中，每消耗63克硝酸，就有0.8mol电子发生转移。则还原产物可能是( ) A NO B. N2 C. N2O D. NH4NO36把aL含硝酸铵和硫酸铵的混合液分成两等份，一份用6mol烧碱刚好把NH3全部逸出；另一份刚好跟含Cmol BaCl2的溶液完全反应，则原溶液中C(NO3-)为( ) A B. 3 C D. 7在一定条件下，分别能溶解铜的一组溶液是( )A AgNO3、HNO3(浓)、稀盐酸B HNO3(浓)、王水、HNO3(稀)C 王水、硫酸(浓)、H2SO4(稀)D H2SO4(浓)、HNO3(浓)、盐酸(稀)二填空题8浓硝酸见光或受热易分解，其化学方程式为 ，它把浓硝酸盛在 里，置于 处。久置的浓硝酸呈黄色，其原因是 。98%以上的浓硝酸当打开瓶塞时有“发烟”现象，这“烟”是 。浓硝酸运输和贮存时，可用 或 槽车，这是因为 。9用铜屑和硝酸反应来制等量的硝酸铜。下面是三种方案： 甲：铜+浓硝酸蒸发结晶 乙：铜+稀硝酸蒸发结晶 丙：铜氧化铜蒸发结晶10 下图装置是某气体的发生装置和收集装置(必要时可以加热) 解：用的试剂从下列试剂中选择23种：硫化亚铁、二氧化锰、铜屑、氯化铵，稀硝酸、浓盐酸、蒸馏水。请回答下列问题：(1)气体X的化学式是 。(2)所选用的药品a是 ，b是 ，装置B的作用是 。(3)所选用的药品发生反应，生成X的离子反应方程式是 。(4)在反应刚开始时A中的主要反应现象是 。三计算题111.92克铜和一定量的浓硝酸反应，随着铜的不断减少，反应生成的气体颜色也逐渐变浅。当铜反应完毕时，共收集到气体的体积为1.12L(标况)，求反应中消耗的硝酸的物质的量是多少？12将一定量的氧化铜和木炭的混合物放入试管中加热完全反应，然后把残留物分为两等份。在第一份中加入63%的浓硝酸，当固体完全反应溶解时，消耗HNO317.64克；在第二份中加入2的稀硝酸，当固体完全反应溶解时，消耗HNO312.6克。求原混合物中铜和木炭各多少克？提高性训练题一选择题13稀硫酸中插入一块铜片，加入下列试剂后，可使铜片锈蚀加快的是( ) A 稀盐酸 B. FeCl3溶液 C NaNO3晶体 D. Na2SO4溶液14单质与浓硝酸混合，出现的现象依次为：反应生成相应的硝酸盐 反应生成最高价含氧酸 常温下单质呈钝态 不发生反应，符合上述反应现象的单质组是( ) ACu Si Zn Au B. Ag P Al Pt C. Fe C Pb Ag D. Cu S Fe Au15某金属与稀硝酸反应，若硝酸的还原产物只有1种，且被还原的硝酸占消耗的硝酸量的，则金属的价态及硝酸的还原产物可能是( ) A+1，NO B. +2，N2O C. +2, N2 D.+3, N216含ag HNO3的稀HNO3溶液恰好与bg铁粉完全的反应，若有被还原成NO，则a:b可能是5:1 9:2 3:1 2:1 A. 或 B. 或 C. 或 D. 或171.69g Cu与8,50mL HNO3充分反应，硝酸还原产物有NO和NO2，反应后测得溶液中H+浓度为(生成水的体积忽略不计)，则此时溶液中所含NO3-的物质的量为( ) A B. C. D. 18. 取相同物质的量浓度、相同体积的(NH4)3PO4、(NH4)2HPO4、NH4H2PO43种溶液分别滴加NaOH溶液直至恰好完全反应，则3种溶液耗用NaOH溶液的体积之比是( ) A1:2:3 B. 3:2:1 C. 1:1:1 D. 6:3:2二填空题：19有A、B、C三种气体。A无色，在一定条件下，A能与O2反应生成B，B不溶于水，它也能与O2反应，生成C、A。C气体皆易溶于水，它们的水溶液的酸碱性恰好相反。则A是 ，C是 。20我们用字母L、M、Q、R、X分别代表五种不同化合价的氮元素的物质，并且每种物质中氮元素的化合价只有一种。又知道物质L中的氮元素的化合价比物质M中氮元素的化合价低，并且在一定条件下，它们有如下的转化关系(未配平) Q+HClM+Cl2+H2O R+LX+H2O R+O2L+H2O请判断： (1)已知这5 种物质中有一种是硝酸中L、M、Q、R、X中的 (填字母)，判断的依据是 。(2)某同学写出下面三个不同价态的氮的化合物相互转化的关系(未配平)a. NO+HNO3N2O3+H2Ob. NH3+NOHNO2+H2Oc. N2O4+H2OHNO3+HNO2其中你认为不可能实现的是 。研究性习题21无色的混合气体A，可能含有NO，CO2，NO2，NH3，N2中的某几种。将100mLA气经过图示实验的处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余。(1)A气体由 气体所组成(2)推算各气体的体积，并简述推算的依据。能力训练题点拨与解答基础性训练题部分一 选择题：1B 依据方程式3Cu+(2+6)HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O 3mol 2mol 1mol2. D 浓盐酸和稀硝酸都能溶解铝 否去A、B两选项。C选项中的浓H2SO4不易溶解CaCO3,也否去，D选项，浓硝酸既能溶解CaCO3，又使铝钝化。3B D 没有指明与浓硝酸反应的物质类别，那就必须指导金属单质和非金属单质都考虑到。如果单质为金属，在氧化产物中化合价为+x价。浓HNO3的还原产物为NO2失电子xmol得到电子。依失电子得电子守恒： 如果单质是非金属，氧化产物中非金属元素的化合价为+y，硝酸只起氧化剂作用，还原产物是NO2。依得失电子守恒有： 4C 在溶液中，溶液的质量分数与其密度的关系大致分两类，一类是质量分数变大，其密度随之变大，比如硫酸溶液，NaOH溶液、硝酸等大多数的溶液；另一类是质量分数变大，其密度反而变小，在高中阶段主要是2种物质，它们是氨水和乙醇(酒精)。这一类题思维方法是，先按等质量与水混合，取1克硝酸溶液与一克水混合，得稀硝酸质量分数是0.35。1克水是1体积，1克硝酸溶液不足1体积再取0.4克硝酸加到质量分数是0.35的稀硝酸里，才得到等体积相混合的硝酸，这个硝酸溶液的质量分数就大于了0.35。5C、DZn是活泼金属，硝酸又是稀的，所以还原产物可能不只一种。0.8mol电子转移，参加反应的锌是0.4mol，反应掉HNO3是1mol。可能写出2个方程式 4Zn+10HNO3(稀)=4Zn(NO3)2+5H2O 4Zn+10HNO3(稀)=4Zn(NO3)2+3H2O6B 设在0.5al中 NH4+OH-=NH3+H2O Ba2+SO42-=BaSO4 1 1 1 1 x+2y=b y=c x=b-2c 7B二 填空题8，棕色细口瓶 避光阴凉 溶有NO2 硝酸雾珠 铁 铝 浓硝酸使铁铝钝化9丙。因为生产等量硝酸铜，丙方案有硝酸，而且不生成的氮的氧化物，对空气无污染。10分析：这是制气体，净化气体，收集气体的反应装置图。从给的化学试剂上看，只能制H2S和NO，收集H2S不能用排水法，而NO只能用排水法收集。所以这是一套NO，净化NO收集NO的实验。答案：(1)NO (2)稀硝酸 Cu 洗去混入NO中的NO2气体(3)3Cu+8H+2NO3-=3Cu2+2NO+4H2O(4)铜屑溶解，溶液变蓝色，有气泡产生，反应器内产生红棕色气体。三 计算题11分析：Cu被HNO3氧化生成Cu(NO3)2 HNO3被还原成NO2和NO。无论是NO2还是NO，每个分子中只有1个N原子，所以混合气体物质的量是0.05mol，消耗HNO3物质的量也是0.05mol，做酸的HNO3物质的量是0.06mol。答案：反应中消耗硝酸的物质的量是0.06mol+0.05mol=0.11mol12分析：63%的HNO3为浓硝酸，的HNO3为稀硝酸，固体物质完全溶解在浓、稀硝酸中，肯定是CuO和Cu的混合物。解题：设每份混合物中，CuO物质的量为x，Cu的物质的量为y CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O x 2x 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O y Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O y 4y 浓HNO3中 稀HNO3中 解得： 又根据 0.030.06整个混合物中 答：原来混合物中，氧化铜质量是12.8g，木炭质量是0.72g。提高性训练题部分一13分析：Cu不与稀H2SO4反应，但是Cu与FeCl3溶液反应：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。加入NaNO3晶体，相当于把Cu置于稀硝酸中，也发生反应：3Cu+8H+2NO3-=3Cu2+2NO+4H2O答案：B C14B D15分析：12mol HNO3参加反应，其中10mol做酸，2mol做氧化剂。根据得失电子守恒的和质量守恒的关系：金属若被氧化到+1价，则HNO3的还原产物可以是N2，无此选项。金属若氧化到+2价，HNO3的还原产物也可以是N2。金属氧化成+3价，HNO3也可以还原到N2。答案：C D16分析：Fe为变价金属元素，如果Fe被氧化成+2价，发生 3Fe+8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2+2NO+4H2O反应 3 8 如果Fe被氧化成Fe3+，则发生 Fe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NO+2H2O反应1 4 答案：A17分析：Cu反应后生成Cu(NO3)2，硝酸铜中的 未参加反应的反应后溶液中答案：D18铵盐与NaOH反应会产生NH3，酸式盐与NaOH反应，要生成正盐。磷酸的三种盐与NaOH溶液反应后都生成Na3PO4。答案：C二填空题19A是NH3 C是NO220分析：根据，HCl是还原剂，Q是氧化剂，M是还原产物。所以化合价：QM。根据，O2是氧化剂，R是还原剂，L是氧化产物，所以化合价：LR。根据，是氮元素的歧化反应，化合价：LXR。已知化合价：ML。那么化合物(或单质)中氮元素化合价由高到低的顺序是：QMLXRHNO3中氮元素是最高价态。答案：(1)Q。依据是：化合价由高到低的顺序是：QMLXR，硝酸中氮处于最高价态，所以Q是硝酸。(2)b研究性习题部分21分析：气体无色，没有NO2气。气体最后全部被水吸收，没有N2。可见由NH3，NO和CO2混合而成。混合气100mL，被浓H2SO4洗气后，余80mL，说明通过适量Na2O2，发生化学反应：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 2NO+O2=2NO2 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 No和CO2既要满足3个反应的量变关系，还要符合 由知，气体完全与水反应，无剩余。代入，需4体积NO，2体积O2，再反推，产生3体积O2，需6体积CO2，6体积CO2和4体积NO共80mL 1体积为8mL。那么 再加上的20mL体积，总体积恰好是100mL。答案：(1)NH3、CO2、NO(2)H2SO4吸收NH3 =100mL-80mL=20mL最后体积被水完全吸收，说明发生了： 4NO2+O2+2H2O=4HNO3的反应 4NO+2O2 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 6体积 1+2 答：混合气中NH3是20mL，CO2是48mL，NO是32mL。