高中化學(xué) 專題4 硫、氮和可持續(xù)發(fā)展 第2單元 生產(chǎn)生活中的含氮化合物 第3課時 硝酸的性質(zhì)學(xué)案 蘇教版必修1

第3課時硝酸的性質(zhì)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握HNO3的重要性質(zhì)及應(yīng)用。(重點)2.了解工業(yè)制取HNO3的主要原理及過程。自 主 預(yù) 習(xí)·探 新 知1硝酸的物理性質(zhì)硝酸是一種無色，具有揮發(fā)性的液體，工業(yè)硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為69%，常因溶有少量NO2而略顯黃色。2硝酸的化學(xué)性質(zhì)(1)強酸性電離方程式為HNO3=HNO。(2)不穩(wěn)定性條件：加熱或光照易分解。化學(xué)方程式：4HNO3(濃) 4NO2O22H2O。(3)強氧化性：硝酸是一種氧化性很強的酸，能與除Au、Pt等少數(shù)金屬以外的金屬和許多非金屬以及有機物發(fā)生氧化還原反應(yīng)。HNO3與金屬的反應(yīng)。寫出濃硝酸、稀硝酸分別與Cu的反應(yīng)方程式：Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O,3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。硝酸與非金屬的反應(yīng)。寫出C與濃硝酸反應(yīng)的方程式：C4HNO3(濃)4NO2CO22H2O。濃硝酸可以使鐵、鋁等金屬鈍化。3硝酸的用途(1)硝酸是一種重要的化工原料，常用來制備氮肥、染料、塑料、炸藥和硝酸鹽等。(2)實驗室里，硝酸是一種重要的化學(xué)試劑。4硝酸的工業(yè)制法基礎(chǔ)自測1判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“×”)(1)硝酸是一種揮發(fā)性強酸，見光易分解。()(2)稀HNO3具有酸的通性，與金屬反應(yīng)生成H2。()(3)不活潑金屬與酸一定不能反應(yīng)。()(4)濃H2SO4和濃HNO3均可用鐵、鋁器具盛放的原因是二者與Fe、Al不反應(yīng)。()(5)Cu與稀HNO3反應(yīng)時，HNO3只體現(xiàn)了強氧化性。()(6)NH3的催化氧化直接生成NO2。()【答案】(1)(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×2(1)將過量的銅投入一定量的濃硝酸中，最終生成的氣體有_，寫出反應(yīng)過程的有關(guān)離子方程式_。(2)濃硝酸往往呈黃色的理由是_(寫出有關(guān)方程式)。(3)NH3催化氧化制硝酸的第一步反應(yīng)為_?！敬鸢浮?1)NO2，NOCu4H2NO=Cu22NO22H2O,3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O(2)4HNO34NO2O22H2O(3)4NH35O24NO6H2O合 作 探 究·攻 重 難硝酸的氧化性思考交流(1)濃HNO3中加入紫色石蕊試液，溶液先變紅后褪色，這表現(xiàn)了HNO3的什么性質(zhì)？【提示】酸性和強氧化性。(2)銅與硝酸反應(yīng)不生成氫氣；鋅比銅活潑，與硝酸反應(yīng)生成氫氣嗎？【提示】由于HNO3表現(xiàn)強氧化性，所以Zn與任何濃度的硝酸反應(yīng)不會產(chǎn)生氫氣。任何金屬與任何濃度的硝酸都不產(chǎn)生氫氣。(3)一定量濃硝酸與足量的銅充分反應(yīng)，可能生成單一成分的氣體嗎？【提示】不能。銅首先與濃硝酸發(fā)生反應(yīng)：Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O，隨著反應(yīng)的進行HNO3的濃度降低，銅還會與稀硝酸進一步反應(yīng)：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，故生成的氣體為NO和NO2的混合氣體。(4)在濃硝酸與銅、碳的反應(yīng)中，濃硝酸表現(xiàn)的性質(zhì)是否相同？【提示】不完全相同。與碳反應(yīng)時，硝酸只表現(xiàn)強氧化性；與銅反應(yīng)時，硝酸既表現(xiàn)強氧化性又表現(xiàn)酸性。(5)向淺綠色的Fe(NO3)2溶液中滴加稀鹽酸，能夠觀察到的現(xiàn)象是什么？【提示】加入稀鹽酸后，H和NO結(jié)合成具有強氧化性的HNO3，可以把淺綠色的Fe2氧化成棕黃色的Fe3，同時有NO氣體產(chǎn)生。所以現(xiàn)象為溶液變?yōu)樽攸S色，有氣泡產(chǎn)生。(6)在酸性溶液中NO與Fe2、S2、HS、I、SO、HSO能共存嗎？為什么？【提示】不能共存。在酸性溶液中NO具有強氧化性，能氧化Fe2、S2、HS、I、SO、HSO等。硝酸氧化性的體現(xiàn)(1)濃硝酸能使紫色石蕊試液先變紅，后褪色。(2)與非金屬單質(zhì)C、S、P等在加熱條件下反應(yīng)，非金屬元素生成酸性氧化物或最高價含氧酸。如：C4HNO3(濃)2H2O4NO2CO2。(3)金屬與硝酸反應(yīng)一般不生成H2，濃硝酸一般先被還原為NO2，濃度變稀后稀硝酸一般被還原為NO氣體，紅棕色逐漸變淡。(4)低價金屬氧化物或鹽與硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，如FeO與稀硝酸反應(yīng)3FeO10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3NO5H2O，而不是發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成Fe(NO3)2。(5)酸性溶液中含有NO或向含有NO的硝酸鹽溶液中加入酸，溶液中(HNO)具有強氧化性，能夠氧化強還原性離子Fe2、I、S2、SO等而不能大量共存。(6)硝酸與鐵反應(yīng)時，產(chǎn)物符合以下規(guī)律：Fe過量Fe不足Fe與HNO3兩者恰好完全反應(yīng)Fe(NO3)2Fe(NO3)3Fe(NO3)2或Fe(NO3)3或兩者混合物注意：(1)濃硝酸與金屬反應(yīng)的過程中，濃度逐漸減小，還原產(chǎn)物有可能是NO2和NO的混合物。(2)與金屬反應(yīng)時硝酸的還原產(chǎn)物的規(guī)律是：濃硝酸NO2，稀硝酸NO。但隨著金屬活動性順序的增強以及硝酸濃度的降低，硝酸的還原產(chǎn)物會發(fā)生變化，一般說來，氮元素的價態(tài)隨之降低。對點訓(xùn)練1下列說法正確的是()A常溫下將金屬鐵放入濃HNO3中，F(xiàn)e將被氧化成Fe(NO3)3B將一定量的鐵粉放入HNO3中，生成物中Fe的存在形式為Fe(NO3)3C鐵與濃HNO3反應(yīng)生成NO2，而與稀HNO3反應(yīng)生成NO，說明稀HNO3比濃HNO3的氧化性更強D將一定量的Fe放入稀HNO3中，其產(chǎn)物可能是Fe(NO3)3，也可能是Fe(NO3)2或它們的混合物D濃HNO3能使金屬鐵鈍化，A不正確；HNO3的氧化性是指HNO3的得電子能力，而不以自身氮元素化合價的變化為準(zhǔn)，濃HNO3的氧化性強于稀HNO3，C不正確；HNO3與Fe反應(yīng)的產(chǎn)物除與HNO3的濃度有關(guān)外，還與Fe的量有關(guān)，若Fe過量，則有2Fe3Fe=3Fe2，B不正確。2銅粉放入稀硫酸中，加熱后也無明顯現(xiàn)象。當(dāng)加入一種鹽后，銅粉質(zhì)量減少，溶液呈藍色，同時有氣體逸出，該鹽是()AFe2(SO4)3BNa2CO3CKNO3DFeSO4C銅與稀H2SO4不反應(yīng)，加入KNO3后，引入NO，在酸性條件NO與Cu可以反應(yīng)。硝酸與金屬反應(yīng)的有關(guān)計算典例導(dǎo)航將1.92 g銅粉與一定量的濃硝酸反應(yīng)，當(dāng)銅粉完全反應(yīng)時收集到氣體1.12 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則所消耗的硝酸的物質(zhì)的量是()A0.12 molB0.11 molC0.09 molD0.08 mol【思路點撥】消耗的n(HNO3)0.05 mol×2 mol0.11 mol?！敬鸢浮緽一題多變題中收集到氣體成分有_，物質(zhì)的量分別為_?！敬鸢浮縉O2、NO0.045 mol、0.005 mol硝酸與金屬反應(yīng)的常用計算方法(1)電子守恒：硝酸與金屬的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，氮元素得到的電子數(shù)目等于金屬原子失去的電子數(shù)目。(2)原子守恒：硝酸與金屬反應(yīng)時，一部分以NO的形式存在，另一部分轉(zhuǎn)化為還原產(chǎn)物，這兩部分中N的物質(zhì)的量之和與反應(yīng)中消耗的HNO3的物質(zhì)的量相等。(3)電荷守恒：HNO3過量時反應(yīng)后溶液中(不考慮OH)有：c(NO)c(H)n×c(Mn)(Mn代表金屬離子)。對點訓(xùn)練3將0.1 mol銅與40 mL 10 mol·L1 HNO3充分反應(yīng)后，溶液中含a mol H。由此可知()A生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為4.48 LB生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為1.49 LC被還原的硝酸的物質(zhì)的量為(0.2a)molD反應(yīng)后溶液中所含NO的物質(zhì)的量為0.2 molC溶液中含有H，則HNO3過量，在反應(yīng)過程中變稀，實際上發(fā)生了兩個反應(yīng)，反應(yīng)消耗的HNO3包括起酸的作用和氧化劑作用兩部分，前者反應(yīng)后以Cu(NO3)2形式存在，后者被還原后生成NO2、NO氣體，Cu2HNO3(酸)Cu(NO3)2，HNO3(氧化劑)NO2(或NO)，作酸用的硝酸為0.2 mol，生成的氣體為NO、NO2的混合氣體，溶液中有a mol的HNO3過量，則被還原的HNO3為(0.4a0.2)mol，即生成的氣體的物質(zhì)的量為(0.4a0.2)mol，溶液中的NO由過量的HNO3和Cu(NO3)2中的NO組成，為(a0.2)mol。49.7 g Cu和Zn的合金與足量的稀硝酸反應(yīng)，還原產(chǎn)物只有NO氣體，其體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為2.24 L。將溶液稀釋為1 L，測得溶液中的c(H)0.1 mol·L1，此時溶液中NO的濃度為()A0.3 mol·L1B0.4 mol·L1C0.2 mol·L1D0.6 mol·L1Bn(NO)0.1 mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.1 mol×30.3 mol，因1 mol Cu或Zn與硝酸反應(yīng)失去2 mol電子，可知：n(CuZn)0.3 mol÷20.15 mol，則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 mol·L1，其中含n(NO)0.1 mol，溶液中NO的總濃度為0.4 mol·L1。當(dāng) 堂 達 標(biāo)·固 雙 基1下列各項敘述正確的是()A濃硝酸中滴入紫色石蕊試液，微熱，溶液先變紅，后褪色BAl(OH)3與濃硝酸反應(yīng)表現(xiàn)了濃硝酸的強氧化性CFeO與濃硝酸的反應(yīng)屬于復(fù)分解反應(yīng)D單質(zhì)碳與濃硝酸加熱，生成的氣體為CO2和NO的混合物A濃硝酸具有強氧化性，表現(xiàn)在能使石蕊試液褪色，能與金屬單質(zhì)、非金屬單質(zhì)反應(yīng)，能與還原性離子如Fe2等反應(yīng)。硝酸的酸性表現(xiàn)在能使石蕊試液變紅，能與堿、堿性氧化物反應(yīng)生成鹽和水。A項表現(xiàn)了濃硝酸的酸性和強氧化性；B項是中和反應(yīng)，只表現(xiàn)硝酸的酸性；C項應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，F(xiàn)eO被氧化；D項，生成的氣體為CO2和NO2。2目前工業(yè)上生產(chǎn)硝酸，不涉及的反應(yīng)是()AN2O22NOB4NH35O24NO6H2OC2NOO2=2NO2D3NO2H2O=2HNO3NOA工業(yè)制備硝酸的流程：NH3NONO2HNO3。3下列有關(guān)銅與濃硝酸反應(yīng)的說法中錯誤的是 ()AHNO3是氧化劑，NO2是還原產(chǎn)物B若2 mol HNO3被還原，則反應(yīng)中一定生成22.4 L NO2氣體C參加反應(yīng)的硝酸中，被還原和未被還原的硝酸的物質(zhì)的量之比是11D硝酸在反應(yīng)中既表現(xiàn)了強氧化性，又表現(xiàn)了酸性BB項中未指明標(biāo)準(zhǔn)狀況。4下列離子在溶液中因發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存的是()AH、NO、Fe2、NaBAg、NO、Cl、KCK、Ba2、OH、SODCu2、NH、Br、OHA在H存在時NO氧化Fe2。5(1)在濃硝酸中放入銅片： 【導(dǎo)學(xué)號：90512114】開始時反應(yīng)的化學(xué)方程式為_，實驗現(xiàn)象為_。若銅有剩余，則反應(yīng)將要結(jié)束時反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。待反應(yīng)停止后，再加入少量25%的稀硫酸，這時銅片上又有氣泡產(chǎn)生，其原因是_。(2)若1.92 g Cu粉與一定量濃HNO3反應(yīng)，當(dāng)Cu完全反應(yīng)時，收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.12 L氣體，則消耗硝酸_mol，生成NO2_mol?！窘馕觥?1)隨反應(yīng)的進行，硝酸的濃度減小，停止反應(yīng)時溶液中存在Cu(NO3)2，再加稀H2SO4，則溶液中的NO在酸性條件下與剩余的銅反應(yīng)。(2)參加反應(yīng)的HNO3包括被還原的HNO3和起酸性作用的HNO3，表現(xiàn)酸性的HNO3為×20.06 mol，被還原的HNO3為0.05 mol，故參加反應(yīng)的HNO3為0.05 mol0.06 mol0.11 mol。設(shè)標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.12 L氣體中，含NO x、NO2 y，則解得：x0.005 mol，y0.045 mol。【答案】(1)Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O銅片逐漸消失，溶液逐漸變藍，有紅棕色氣體逸出3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O加入稀硫酸后，H與原溶液中的NO構(gòu)成強氧化性的條件，又能與過量的Cu反應(yīng)(2)0.110.045我國經(jīng)濟發(fā)展進入新常態(tài)，需要轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式，改變粗放式增長模式，不斷優(yōu)化經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)經(jīng)濟健康可持續(xù)發(fā)展進區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展，推進新型城鎮(zhèn)化，推動城鄉(xiāng)發(fā)展一體化因：我國經(jīng)濟發(fā)展還面臨區(qū)域發(fā)展不平衡、城鎮(zhèn)化水平不高、城鄉(xiāng)發(fā)展不平衡不協(xié)調(diào)等現(xiàn)實挑戰(zhàn)。