2018-2019学年高中化学 专题4 硫、氮和可持续发展 第2单元 生产生活中的含氮化合物 第3课时 硝酸的性质学案 苏教版必修1.doc

第3课时硝酸的性质学习目标：1.掌握HNO3的重要性质及应用。(重点)2.了解工业制取HNO3的主要原理及过程。自 主 预 习探 新 知1硝酸的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而略显黄色。2硝酸的化学性质(1)强酸性电离方程式为HNO3=HNO。(2)不稳定性条件：加热或光照易分解。化学方程式：4HNO3(浓) 4NO2O22H2O。(3)强氧化性：硝酸是一种氧化性很强的酸，能与除Au、Pt等少数金属以外的金属和许多非金属以及有机物发生氧化还原反应。HNO3与金属的反应。写出浓硝酸、稀硝酸分别与Cu的反应方程式：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O,3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。硝酸与非金属的反应。写出C与浓硝酸反应的方程式：C4HNO3(浓)4NO2CO22H2O。浓硝酸可以使铁、铝等金属钝化。3硝酸的用途(1)硝酸是一种重要的化工原料，常用来制备氮肥、染料、塑料、炸药和硝酸盐等。(2)实验室里，硝酸是一种重要的化学试剂。4硝酸的工业制法基础自测1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)硝酸是一种挥发性强酸，见光易分解。()(2)稀HNO3具有酸的通性，与金属反应生成H2。()(3)不活泼金属与酸一定不能反应。()(4)浓H2SO4和浓HNO3均可用铁、铝器具盛放的原因是二者与Fe、Al不反应。()(5)Cu与稀HNO3反应时，HNO3只体现了强氧化性。()(6)NH3的催化氧化直接生成NO2。()【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)2(1)将过量的铜投入一定量的浓硝酸中，最终生成的气体有_，写出反应过程的有关离子方程式_。(2)浓硝酸往往呈黄色的理由是_(写出有关方程式)。(3)NH3催化氧化制硝酸的第一步反应为_。【答案】(1)NO2，NOCu4H2NO=Cu22NO22H2O,3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O(2)4HNO34NO2O22H2O(3)4NH35O24NO6H2O合 作 探 究攻 重 难硝酸的氧化性思考交流(1)浓HNO3中加入紫色石蕊试液，溶液先变红后褪色，这表现了HNO3的什么性质？【提示】酸性和强氧化性。(2)铜与硝酸反应不生成氢气；锌比铜活泼，与硝酸反应生成氢气吗？【提示】由于HNO3表现强氧化性，所以Zn与任何浓度的硝酸反应不会产生氢气。任何金属与任何浓度的硝酸都不产生氢气。(3)一定量浓硝酸与足量的铜充分反应，可能生成单一成分的气体吗？【提示】不能。铜首先与浓硝酸发生反应：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O，随着反应的进行HNO3的浓度降低，铜还会与稀硝酸进一步反应：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，故生成的气体为NO和NO2的混合气体。(4)在浓硝酸与铜、碳的反应中，浓硝酸表现的性质是否相同？【提示】不完全相同。与碳反应时，硝酸只表现强氧化性；与铜反应时，硝酸既表现强氧化性又表现酸性。(5)向浅绿色的Fe(NO3)2溶液中滴加稀盐酸，能够观察到的现象是什么？【提示】加入稀盐酸后，H和NO结合成具有强氧化性的HNO3，可以把浅绿色的Fe2氧化成棕黄色的Fe3，同时有NO气体产生。所以现象为溶液变为棕黄色，有气泡产生。(6)在酸性溶液中NO与Fe2、S2、HS、I、SO、HSO能共存吗？为什么？【提示】不能共存。在酸性溶液中NO具有强氧化性，能氧化Fe2、S2、HS、I、SO、HSO等。硝酸氧化性的体现(1)浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红，后褪色。(2)与非金属单质C、S、P等在加热条件下反应，非金属元素生成酸性氧化物或最高价含氧酸。如：C4HNO3(浓)2H2O4NO2CO2。(3)金属与硝酸反应一般不生成H2，浓硝酸一般先被还原为NO2，浓度变稀后稀硝酸一般被还原为NO气体，红棕色逐渐变淡。(4)低价金属氧化物或盐与硝酸发生氧化还原反应，如FeO与稀硝酸反应3FeO10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3NO5H2O，而不是发生复分解反应生成Fe(NO3)2。(5)酸性溶液中含有NO或向含有NO的硝酸盐溶液中加入酸，溶液中(HNO)具有强氧化性，能够氧化强还原性离子Fe2、I、S2、SO等而不能大量共存。(6)硝酸与铁反应时，产物符合以下规律：Fe过量Fe不足Fe与HNO3两者恰好完全反应Fe(NO3)2Fe(NO3)3Fe(NO3)2或Fe(NO3)3或两者混合物注意：(1)浓硝酸与金属反应的过程中，浓度逐渐减小，还原产物有可能是NO2和NO的混合物。(2)与金属反应时硝酸的还原产物的规律是：浓硝酸NO2，稀硝酸NO。但随着金属活动性顺序的增强以及硝酸浓度的降低，硝酸的还原产物会发生变化，一般说来，氮元素的价态随之降低。对点训练1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中，其产物可能是Fe(NO3)3，也可能是Fe(NO3)2或它们的混合物D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价的变化为准，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。2铜粉放入稀硫酸中，加热后也无明显现象。当加入一种盐后，铜粉质量减少，溶液呈蓝色，同时有气体逸出，该盐是()AFe2(SO4)3BNa2CO3CKNO3DFeSO4C铜与稀H2SO4不反应，加入KNO3后，引入NO，在酸性条件NO与Cu可以反应。硝酸与金属反应的有关计算典例导航将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)，则所消耗的硝酸的物质的量是()A0.12 molB0.11 molC0.09 molD0.08 mol【思路点拨】消耗的n(HNO3)0.05 mol2 mol0.11 mol。【答案】B一题多变题中收集到气体成分有_，物质的量分别为_。【答案】NO2、NO0.045 mol、0.005 mol硝酸与金属反应的常用计算方法(1)电子守恒：硝酸与金属的反应属于氧化还原反应，氮元素得到的电子数目等于金属原子失去的电子数目。(2)原子守恒：硝酸与金属反应时，一部分以NO的形式存在，另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中消耗的HNO3的物质的量相等。(3)电荷守恒：HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH)有：c(NO)c(H)nc(Mn)(Mn代表金属离子)。对点训练3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 molC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，反应消耗的HNO3包括起酸的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，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，即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。49.7 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，测得溶液中的c(H)0.1 molL1，此时溶液中NO的浓度为()A0.3 molL1B0.4 molL1C0.2 molL1D0.6 molL1Bn(NO)0.1 mol，转移电子的物质的量为0.1 mol30.3 mol，因1 mol Cu或Zn与硝酸反应失去2 mol电子，可知：n(CuZn)0.3 mol20.15 mol，则nCu(NO3)2nZn(NO3)20.15 mol，其中所含n(NO)0.3 mol，溶液中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。当 堂 达 标固 双 基1下列各项叙述正确的是()A浓硝酸中滴入紫色石蕊试液，微热，溶液先变红，后褪色BAl(OH)3与浓硝酸反应表现了浓硝酸的强氧化性CFeO与浓硝酸的反应属于复分解反应D单质碳与浓硝酸加热，生成的气体为CO2和NO的混合物A浓硝酸具有强氧化性，表现在能使石蕊试液褪色，能与金属单质、非金属单质反应，能与还原性离子如Fe2等反应。硝酸的酸性表现在能使石蕊试液变红，能与碱、碱性氧化物反应生成盐和水。A项表现了浓硝酸的酸性和强氧化性；B项是中和反应，只表现硝酸的酸性；C项应是氧化还原反应，FeO被氧化；D项，生成的气体为CO2和NO2。2目前工业上生产硝酸，不涉及的反应是()AN2O22NOB4NH35O24NO6H2OC2NOO2=2NO2D3NO2H2O=2HNO3NOA工业制备硝酸的流程：NH3NONO2HNO3。3下列有关铜与浓硝酸反应的说法中错误的是 ()AHNO3是氧化剂，NO2是还原产物B若2 mol HNO3被还原，则反应中一定生成22.4 L NO2气体C参加反应的硝酸中，被还原和未被还原的硝酸的物质的量之比是11D硝酸在反应中既表现了强氧化性，又表现了酸性BB项中未指明标准状况。4下列离子在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存的是()AH、NO、Fe2、NaBAg、NO、Cl、KCK、Ba2、OH、SODCu2、NH、Br、OHA在H存在时NO氧化Fe2。5(1)在浓硝酸中放入铜片： 【导学号：90512114】开始时反应的化学方程式为_，实验现象为_。若铜有剩余，则反应将要结束时反应的化学方程式为_。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_。(2)若1.92 g Cu粉与一定量浓HNO3反应，当Cu完全反应时，收集到标准状况下1.12 L气体，则消耗硝酸_mol，生成NO2_mol。【解析】(1)随反应的进行，硝酸的浓度减小，停止反应时溶液中存在Cu(NO3)2，再加稀H2SO4，则溶液中的NO在酸性条件下与剩余的铜反应。(2)参加反应的HNO3包括被还原的HNO3和起酸性作用的HNO3，表现酸性的HNO3为20.06 mol，被还原的HNO3为0.05 mol，故参加反应的HNO3为0.05 mol0.06 mol0.11 mol。设标准状况下1.12 L气体中，含NO x、NO2 y，则解得：x0.005 mol，y0.045 mol。【答案】(1)Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O铜片逐渐消失，溶液逐渐变蓝，有红棕色气体逸出3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O加入稀硫酸后，H与原溶液中的NO构成强氧化性的条件，又能与过量的Cu反应(2)0.110.045