2018-2019版高中化學 專題4 硫、氮和可持續(xù)發(fā)展 第二單元 生產(chǎn)生活中的含氮化合物 第3課時學案 蘇教版必修1.doc
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第3課時 硝酸的性質(zhì) [學習目標定位] 1.掌握硝酸的重要性質(zhì)和應用。2.了解硝酸的工業(yè)制法。3.能依據(jù)化合價升降法配平氧化還原反應方程式。 一、硝酸的性質(zhì) 1.在兩支試管中各放入一小塊銅片,分別加入少量4 molL-1的稀硝酸和15 molL-1的濃硝酸,立即用蘸有氫氧化鈉溶液的棉花封住試管口,觀察試管中發(fā)生的現(xiàn)象。 (1)實驗現(xiàn)象:反應開始后兩支試管中都有氣泡產(chǎn)生。加入濃HNO3的試管反應強烈,放出紅棕色氣體,溶液呈綠色,加水后變成藍色;加入稀HNO3的試管反應緩慢,放出無色氣體,生成藍色溶液。 (2)結(jié)論:濃、稀硝酸都與銅反應,濃HNO3與銅反應生成的氣體為NO2;稀HNO3與銅反應生成的氣體為NO。 ①銅與濃HNO3反應的化學方程式: Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O; ②銅與稀HNO3反應的化學方程式: 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。 2.將上述實驗中的金屬銅換成少量金屬鐵進行相同的實驗,觀察發(fā)生的現(xiàn)象。 (1)實驗現(xiàn)象:加入濃硝酸的試管中,鐵片沒有明顯變化。加入稀硝酸的試管中,有氣泡產(chǎn)生,在試管口上方,無色氣體變成了紅棕色,溶液變?yōu)樽攸S色。 (2)實驗結(jié)論:Fe在常溫下遇到濃HNO3發(fā)生鈍化現(xiàn)象。稀硝酸與鐵反應生成了NO,NO遇空氣后又生成了NO2。 (3)反應的化學方程式: Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O(鐵不足),2NO+O2===2NO2。 3.硝酸能與非金屬單質(zhì)反應,寫出下列反應的化學方程式: (1)濃硝酸將木炭氧化成二氧化碳:C+4HNO3(濃)CO2↑+4NO2↑+2H2O。 (2)濃硝酸將硫氧化成硫酸:S+6HNO3(濃)===H2SO4+6NO2↑+2H2O。 4.濃HNO3見光易分解,反應的化學方程式為4HNO32H2O+4NO2↑+O2↑。 1.硝酸具有強氧化性 (1)能將大多數(shù)金屬(如銅等)氧化成高價金屬的硝酸鹽,濃硝酸生成NO2,稀硝酸生成NO。濃硝酸的氧化性強于稀硝酸。 (2)常溫下,濃硝酸能使鐵、鋁發(fā)生鈍化,這是因為濃硝酸將鐵、鋁容器表面氧化,形成致密的氧化物薄膜。若在加熱條件下,氧化膜被破壞,從而使反應繼續(xù)進行。 (3)濃HNO3與非金屬反應,還原產(chǎn)物一般是NO2,而非金屬一般被氧化成最高價氧化物或相應的最高價含氧酸。 (4)在中性、堿性溶液里的NO不能表現(xiàn)出強氧化性,而在酸性溶液里的NO能表現(xiàn)出強氧化性,因此,在酸性溶液里NO不能與Fe2+、I-、S2-、SO等還原性離子大量共存。 2.濃硝酸具有不穩(wěn)定性 濃HNO3受熱或見光容易分解,硝酸越濃,越易分解。硝酸分解有NO2產(chǎn)生,溶于硝酸中呈黃色。實驗室保存硝酸的方法是保存在棕色瓶里,放置陰涼處。 提醒 (1)金屬與HNO3反應不產(chǎn)生H2。 (2)硝酸越稀,還原產(chǎn)物中N元素的化合價越低,如不活潑金屬與HNO3反應,濃HNO3被還原為NO2,稀HNO3被還原為NO。 【例1】 在下列反應中,HNO3既表現(xiàn)出氧化性,又表現(xiàn)出酸性的是( ) A.H2S+2HNO3===S↓+2NO2↑+2H2O B.CuO+2HNO3===Cu(NO3)2+H2O C.4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O D.3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 答案 D 解析 A中HNO3只表現(xiàn)氧化性;B中HNO3只表現(xiàn)酸性;C中HNO3既表現(xiàn)氧化性,又表現(xiàn)還原性;D中HNO3既表現(xiàn)氧化性,又表現(xiàn)酸性。 【例2】 將相同質(zhì)量的銅分別和過量濃硝酸、稀硝酸反應,則下列敘述中正確的是( ) A.反應速率:兩者相同 B.消耗硝酸的物質(zhì)的量:前者多,后者少 C.反應生成氣體的顏色:前者淺,后者深 D.反應中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù):前者多,后者少 答案 B 解析 A 濃硝酸的氧化性強于稀硝酸,故Cu與濃硝酸的反應速率快 B √ 由Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,Cu+HNO3(稀)===Cu(NO3)2+NO↑+H2O,可以看出相同質(zhì)量的銅消耗濃硝酸較多 C 銅與濃硝酸反應生成的NO2是紅棕色氣體,而與稀硝酸反應生成的NO是無色氣體 D 由于反應中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)都等于銅失去的電子數(shù),故轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等 二、硝酸的工業(yè)制法 1.硝酸工業(yè)制備的過程,反應原理及主要設(shè)備如下: 2.在工業(yè)生產(chǎn)中,NO2溶于水生成的NO不會排空,而是再用過量的空氣使其氧化為NO2,再被水吸收,經(jīng)過多次氧化和吸收,NO2可完全轉(zhuǎn)化為HNO3。也就是從理論上講,NH3中的氮元素完全轉(zhuǎn)化為HNO3中的氮元素。 3.從吸收塔出來的氣體中尚有少量NO和NO2,不能直接排放到空氣中,以免造成污染。常用堿液(NaOH)來吸收,變廢為寶。 (1)NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O; (2)2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O。 1.硝酸工業(yè)制法流程圖 2.氨及其化合物之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系 【例3】 在NH3、HNO3、H2SO4的工業(yè)生產(chǎn)中,具有的共同點是( ) A.使用吸收塔設(shè)備 B.使用尾氣吸收裝置 C.使用H2作原料 D.使用催化劑 答案 D 解析 NH3的工業(yè)生產(chǎn)中不使用吸收塔,也不使用尾氣吸收裝置;H2SO4的工業(yè)生產(chǎn)中不使用H2作原料;D正確,有關(guān)反應的化學方程式分別為3H2+N22NH3,4NH3+5O24NO+6H2O,2SO2+O22SO3。 【例4】 下列關(guān)于工業(yè)制硫酸和硝酸的說法中不正確的是( ) A.工業(yè)制硝酸是將NO2溶于水,需要通氧氣 B.工業(yè)制硫酸會產(chǎn)生SO2和SO3尾氣 C.工業(yè)制硫酸應對SO2進行循環(huán)利用 D.工業(yè)制硝酸和硫酸排放的尾氣是造成酸雨的主要原因 答案 D 解析 工業(yè)制硝酸過程中要不斷通入氧氣,以提高NO、NO2的原料利用率和減少尾氣排放,A項正確;工業(yè)生產(chǎn)中尾氣經(jīng)過循環(huán)利用和處理達標后才允許排放,空氣中的SO2主要來自煤燃燒,特別是生活鍋爐,尾氣處理較差,數(shù)量龐大,是形成酸雨的主要原因,D項錯誤。 1.濃、稀HNO3與Cu反應,濃HNO3與碳反應的化學方程式分別為 Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O; 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O; C+4HNO3(濃)CO2↑+4NO2↑+2H2O。 2.在常溫下,鐵、鋁遇到濃HNO3發(fā)生鈍化。 3.工業(yè)制HNO3的反應 ①4NH3+5O24NO+6H2O; ②2NO+O2===2NO2; ③3NO2+H2O===2HNO3+NO。 1.下列說法正確的是 ( ) A.濃硝酸和濃H2SO4都應保存在棕色試劑瓶中 B.NaOH溶液用帶有橡膠塞的試劑瓶保存 C.工業(yè)制得的濃鹽酸、濃硝酸通常帶有黃色是Fe3+所致 D.鋁制或鐵制容器可貯運濃硫酸、濃硝酸和濃鹽酸這三大強酸 答案 B 解析 A項,濃HNO3見光或受熱易分解,應保存在棕色試劑瓶中并密封置于陰涼處,濃H2SO4應密封置于干燥處,不必保存在棕色瓶中;B項,NaOH易與玻璃中的SiO2反應,不宜用玻璃塞,應用橡膠塞;C項,濃鹽酸顯黃色,是由于含F(xiàn)e3+,濃HNO3顯黃色是由于它分解產(chǎn)生了NO2,NO2又溶于其中的緣故;D項,鐵、鋁遇冷的濃H2SO4、濃HNO3鈍化,但Fe、Al均可與濃鹽酸反應。 2.用以下三種途徑來制取相同質(zhì)量的硝酸銅:①銅跟濃硝酸反應,②銅跟稀硝酸反應,③銅跟氧氣反應生成氧化銅,氧化銅再跟稀硝酸反應。以下敘述正確的是( ) A.三種途徑所消耗的銅的物質(zhì)的量不相等 B.三種途徑所消耗的硝酸的物質(zhì)的量相等 C.所消耗銅的物質(zhì)的量:途徑③>途徑①>途徑② D.所消耗硝酸的物質(zhì)的量:途徑①>途徑②>途徑③ 答案 D 解析 有關(guān)反應:①Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O ②3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O ③2Cu+O22CuO,CuO+2HNO3(稀)===Cu(NO3)2+H2O 分析以上三組反應,可以看出:生成相同質(zhì)量的Cu(NO3)2,消耗相同質(zhì)量的銅,但消耗硝酸的質(zhì)量(或物質(zhì)的量)不相同,途徑①消耗HNO3的量最多,途徑②次之,途徑③消耗HNO3的量最少。通過比較可以看出,生產(chǎn)Cu(NO3)2,途徑③效果最佳,既不造成污染,又能提高HNO3的利用率。 3.下列有關(guān)實驗設(shè)計、實驗現(xiàn)象和解釋或結(jié)論都正確的是( ) 選項 實驗設(shè)計 實驗現(xiàn)象 解釋或結(jié)論 A 向過量的Fe粉中加入稀HNO3,充分反應后,滴入KSCN溶液 溶液呈血紅色 稀HNO3將Fe氧化為Fe3+ B 常溫下將鋁和鐵放入濃硝酸中 鈍化 鋁和鐵與濃HNO3不反應 C 向某溶液中加入CCl4 液體分層,下層CCl4顯紫色 原溶液中存在I- D 用玻璃棒蘸取濃氨水點到紅色石蕊試紙上 試紙變藍色 濃氨水呈堿性 答案 D 解析 硝酸和鐵反應生成硝酸鐵,鐵過量時,鐵和Fe3+反應生成亞鐵離子,滴入硫氰化鉀溶液不呈血紅色,A項錯;常溫下,鋁和鐵在濃HNO3中生成一層氧化物保護膜,阻止了反應繼續(xù)進行,不是不發(fā)生反應,B項錯;原溶液中含有碘單質(zhì),不是碘離子,C項錯;紅色石蕊試紙遇堿變藍色,D項正確。 4.某實驗過程如下圖所示: 則試管③中的現(xiàn)象是( ) A.無明顯現(xiàn)象,因稀H2SO4不與銅反應 B.銅片溶解,產(chǎn)生無色氣體,該氣體遇到空氣不變色 C.銅片溶解,放出紅棕色有刺激性氣味的氣體 D.銅片溶解,產(chǎn)生無色氣體,該氣體在試管口變?yōu)榧t棕色 答案 D 解析 稀HNO3與金屬銅反應的實質(zhì)是3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O。在①中,反應完全后溶液中含有NO;而在③中,當繼續(xù)滴入稀H2SO4后,新加入的H+和原溶液中的NO可繼續(xù)與過量的Cu反應放出無色NO氣體,NO遇O2后生成紅棕色NO2。 5.(1)在濃硝酸中放入銅片: ①開始時反應的化學方程式為___________________________________________________, 實驗現(xiàn)象為___________________________________________________________。 ②若銅有剩余,則反應將要結(jié)束時反應的化學方程式為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③待反應停止后,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,當Cu完全反應時,收集到標準狀況下1.12 L氣體,則消耗硝酸______ mol,生成NO2______ mol。 (3)若向Cu中加入硫酸和硝酸的混酸溶液制取CuSO4溶液,則混酸中硫酸與硝酸的最佳物質(zhì)的量之比為__________________。 答案 (1)①Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 銅片逐漸消失,溶液逐漸變綠,有紅棕色氣體逸出 ②3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O ③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 (2)0.11 0.045 (3)3∶2 解析 (1)隨反應的進行,硝酸的濃度減小,停止反應時溶液中存在Cu(NO3)2,再加稀H2SO4,則溶液中的NO在酸性條件下將剩余的銅氧化。(2)參加反應的HNO3包括被還原的HNO3和起酸性作用的HNO3,表現(xiàn)酸性的HNO3為2=0.06 mol,被還原的HNO3為=0.05 mol,故參加反應的 HNO3為0.05 mol+0.06 mol=0.11 mol。 設(shè)標準狀況下1.12 L氣體中,含NO x mol、NO2 y mol。 則 解之得 (3)Cu、H+、NO恰好完全反應時混酸中H2SO4和HNO3的比例最佳。 3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O 設(shè)H2SO4與HNO3的物質(zhì)的量分別為x、y, 則=,x∶y=3∶2。 [對點訓練] 題組一 硝酸的性質(zhì)及應用 1.下列各組物質(zhì)均在試管里進行反應,反應過程中,在試管口觀察不到紅棕色氣體出現(xiàn)的是( ) A.濃硝酸和銅片共熱 B.濃硫酸和銅片共熱 C.稀硝酸和銅片共熱 D.濃硫酸和硝酸鉀晶體、銅片共熱 答案 B 2.在稀硫酸中加入銅粉,銅粉不溶,再加入下列物質(zhì) ①FeCl3,②Fe2O3,③Cu(NO3)2,④KNO3,銅粉溶解的是( ) A.只有①或② B.只有②或① C.只有①或②或③ D.全部 答案 D 解析 銅粉在稀硫酸中不溶解,當加入①②兩種物質(zhì)時,相當于加入了Fe3+,會發(fā)生反應Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+,銅粉會溶解,當加入③④兩種物質(zhì)時,相當于加入了NO,會發(fā)生反應3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O。因此上述物質(zhì)中都可使其溶解。 3.能正確表示下列反應的離子方程式的是( ) A.向Fe(NO3)2稀溶液中加入鹽酸:3Fe2++4H++NO===3Fe3++NO↑+2H2O B.銅片與濃HNO3:Cu+NO+4H+===Cu2++NO↑+2H2O C.氯化銨濃溶液跟濃NaOH溶液混合后加熱:NH+OH-NH3H2O D.碳酸氫銨溶液與足量的NaOH溶液混合后加熱:NH+OH-NH3↑+H2O 答案 A 解析 B項,Cu+4H++2NO===Cu2++2NO2↑+2H2O;C項,NH+OH-NH3↑+H2O;D項,HCO+NH+2OH-CO+2H2O+NH3↑。 4.碳跟濃硫酸共熱產(chǎn)生的氣體X和銅跟濃硝酸反應產(chǎn)生的氣體Y同時通入盛有足量氯化鋇溶液的洗氣瓶中(如圖裝置),下列有關(guān)說法正確的是( ) ①洗氣瓶中產(chǎn)生的沉淀中有碳酸鋇 ②從Z導管出來的氣體中無二氧化碳 ③洗氣瓶中產(chǎn)生的沉淀是硫酸鋇 ④在Z導管口有紅棕色氣體出現(xiàn) A.①② B.③④ C.①④ D.②③ 答案 B 解析 碳與濃硫酸共熱產(chǎn)生的X氣體為CO2和SO2的混合氣體,銅與濃硝酸反應產(chǎn)生的Y氣體是NO2,SO2+H2O+NO2===H2SO4+NO,故洗氣瓶中產(chǎn)生的是硫酸鋇沉淀,Z處逸出的氣體中有CO2和NO,NO遇到空氣中的氧氣生成了紅棕色的NO2,二氧化碳不與氯化鋇反應,所以沒有BaCO3生成。 5.等質(zhì)量的銅分別與足量的濃硝酸和稀硝酸完全反應,在相同條件下用排水法收集產(chǎn)生的氣體,下列敘述中正確的是( ) A.硝酸的濃度越大,消耗的硝酸越少 B.硝酸的濃度不同,生成硝酸銅的物質(zhì)的量也不相同 C.硝酸的濃度越大,生成的氣體越少 D.兩者用排水法收集的氣體的體積相同 答案 D 解析 銅與濃硝酸、稀硝酸反應的化學方程式分別如下: Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 因硝酸足量,故銅完全反應,則與濃硝酸、稀硝酸反應的銅的質(zhì)量相等,所消耗的硝酸、生成的硝酸銅、產(chǎn)生的氣體均按等質(zhì)量的銅計算。由上述反應可知,反應掉等質(zhì)量的銅時,消耗的濃硝酸更多,兩者產(chǎn)生的硝酸銅一樣多,與濃硝酸反應時產(chǎn)生更多的氣體。所以A、B、C選項均不正確,D選項正確。D選項的分析可采用下列方法:設(shè)參加反應的銅為3 mol,則與濃硝酸反應后生成6 mol NO2,與稀硝酸反應生成2 mol NO,當用排水法收集時,NO2發(fā)生反應:3NO2+H2O===2HNO3+NO,6 mol NO2反應后變成2 mol NO氣體,所以兩種情況下最終得到的氣體都是2 mol。 6.等質(zhì)量的下列物質(zhì)與足量稀硝酸反應,放出NO物質(zhì)的量最多的是( ) A.FeO B.Fe2O3 C.FeSO4 D.Fe3O4 答案 A 解析 根據(jù)得失電子守恒,還原劑提供的電子越多,氧化劑硝酸生成的NO的物質(zhì)的量就越多。 1 g題述四種物質(zhì)能提供的電子的物質(zhì)的量為 A項1 mol;B項0;C項1 mol; D項1 mol(Fe3O4也可以寫為Fe2O3FeO),等質(zhì)量時提供電子的物質(zhì)的量最多的為FeO。 題組二 硝酸與金屬反應的計算 7.將2.56 g Cu和一定量的濃HNO3反應,隨著Cu的不斷減少,反應生成氣體的顏色逐漸變淺,當Cu反應完畢時,共收集到氣體1.12 L(標準狀況),則反應中消耗HNO3的物質(zhì)的量為( ) A.0.05 mol B.1 mol C.1.05 mol D.0.13 mol 答案 D 解析 參加反應的硝酸由兩部分構(gòu)成,一是被還原為氮氧化物的硝酸,為0.05 mol;二是作酸,生成Cu(NO3)2的硝酸,為0.08 mol。 8.銅跟稀硝酸反應中,如果有63 g硝酸被還原,則被氧化的銅的物質(zhì)的量為( ) A. mol B. mol C.3 mol D. mol 答案 D 解析 根據(jù)得失電子守恒可知 (5-2)=n2, 解得n= mol。 9.1 L稀硝酸和稀硫酸的混合液,其物質(zhì)的量濃度分別為0.1 molL-1和0.4 molL-1。若向該混合液中加入足量的銅粉,則最多能溶解銅粉的質(zhì)量為( ) A.2.4 g B.3.2 g C.6.4 g D.9.6 g 答案 D 解析 據(jù)反應原理寫出反應的離子方程式為 3Cu+2NO + 8H+===3Cu2++2NO↑+4H2O 0.1 mol 0.9 mol 可知混合溶液中H+過量 則根據(jù)n(NO)計算溶解銅粉的質(zhì)量: m(Cu)==9.6 g。 10.14 g銅、銀合金與一定量某濃度的硝酸溶液完全反應,將放出的氣體與1.12 L(標準狀況下)氧氣混合通入水中,恰好全部被水吸收,則合金中銅的質(zhì)量是 ( ) A.9.6 g B.6.4 g C.3.2 g D.4.8 g 答案 C 解析 Cu、Ag合金與HNO3反應的過程如下: 本題用終態(tài)法解答比較簡單。從整個變化過程中可以看出,Cu失去電子變成Cu2+,Ag失去電子變成Ag+,HNO3在反應過程中實際上沒有變化,而O2得到電子變成-2價氧。所以在整個過程中14 g Cu、Ag失去的電子總數(shù)等于0.05 mol O2得到的電子數(shù)。設(shè)Cu的物質(zhì)的量為x,Ag為y,則: 解得 所以銅的質(zhì)量為m(Cu)=64 gmol-10.05 mol=3.2 g。 [綜合強化] 11.硝酸銨是一種常用的化肥,其工業(yè)生產(chǎn)流程如下,請回答下列問題。 (1)寫出反應容器B中發(fā)生反應的化學方程式:______________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)吸收塔C中通入空氣的目的是________________________________;C、D兩個反應容器中發(fā)生的反應,屬于氧化還原反應的是________(填反應容器代號)。 (3)濃硝酸一般保存在棕色試劑瓶里,并放置在陰涼處,用化學方程式解釋原因:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)金屬銅與稀硝酸反應的離子方程式是____________________________________ ________________________________________________________________________, 該反應中稀硝酸表現(xiàn)的性質(zhì)是_____________________________________________。 答案 (1)4NH3+5O24NO+6H2O (2)將一氧化氮氧化成二氧化氮 C (3)4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O (4)3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O 酸性和氧化性 解析 由NH4NO3的工業(yè)生產(chǎn)流程可知,N2與H2在鐵砂網(wǎng)的作用下反應產(chǎn)生NH3,NH3在Pt-Rh合金作用下加熱被空氣中的O2氧化為NO和水,NO在吸收塔中與O2反應產(chǎn)生NO2,NO2被水吸收得到HNO3和NO。HNO3與NH3作用生成NH4NO3。 (1)反應容器B中發(fā)生反應的化學方程式為4NH3+5O24NO+6H2O。 (2)在吸收塔C中通入空氣的目的是將NO氧化成NO2;在C中發(fā)生反應:2NO+O2===2NO2,3NO2+H2O===2HNO3+NO。在D中發(fā)生反應:HNO3+NH3===NH4NO3。前兩個反應是氧化還原反應,第三個反應不是氧化還原反應。所以發(fā)生氧化還原反應的容器為C。 (3)濃硝酸不穩(wěn)定,光照容易分解,溫度越高越容易分解,為防止?jié)庀跛岬姆纸?,常把濃硝酸保存在棕色試劑瓶中,放在冷暗處。分解的化學方程式為4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O。 (4)硝酸有強氧化性,不僅能把活潑的金屬氧化,還能把不活潑的金屬如Cu氧化。金屬Cu與稀硝酸反應的離子方程式為3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O。在該反應中一部分HNO3中的N元素由+5價變?yōu)椋?價,得到電子,被還原,表現(xiàn)氧化性,還有一部分HNO3中的N元素的化合價沒有變化,提供酸根離子用來形成硝酸鹽,起酸的作用,故硝酸的作用是酸性和氧化性。 12.某興趣小組設(shè)計出下圖所示裝置來改進教材中“銅與硝酸反應”的實驗,以探究化學實驗的綠色化。 (固定裝置略去) (1)實驗前,關(guān)閉活塞b,向試管d中加水至浸沒長導管口,塞緊試管c和d的膠塞,加熱c,其目的是____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)在d中加適量NaOH溶液,c中放一小塊銅片,由分液漏斗a向c中加入2 mL濃硝酸,c中反應的化學方程式是________________________________________。再由a向c中加2 mL蒸餾水,c中的實驗現(xiàn)象是________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)下表是制取硝酸銅的三種方案,能體現(xiàn)綠色化學理念的最佳方案是____________________,理由是_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 方案 反應物 甲 Cu、濃HNO3 乙 Cu、稀HNO3 丙 Cu、O2、稀HNO3 答案 (1)檢查裝置氣密性 (2)Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 反應變慢,氣體顏色變淡 (3)丙 耗酸量最少,無污染 解析 (1)連接好一整套裝置,關(guān)閉分液漏斗活塞,把出氣導管液封,加熱發(fā)生裝置,顯然是檢驗裝置氣密性。 (2)銅片與2 mL濃硝酸反應的化學方程式為Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,再加入2 mL 蒸餾水,硝酸濃度變稀,降低了反應物濃度使反應減慢,同時產(chǎn)物氣體由NO2變?yōu)镹O,故裝置中氣體顏色變淺。 (3)從題表中制取硝酸銅的三種方案可以看出丙方案消耗反應物硝酸少(只起酸性作用)且不產(chǎn)生污染氣體NO、NO2等,顯然是體現(xiàn)綠色化學的最佳方案。 13.將紅熱的固體單質(zhì)甲放入顯黃色的濃乙溶液中,劇烈反應,產(chǎn)生混合氣體A,A在常溫下不與空氣作用,發(fā)生如下圖所示的變化。 (1)寫出下列物質(zhì)的化學式: 丙__________,B____________,C__________, D____________。 (2)寫出甲跟乙反應的化學方程式:________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)單質(zhì)丙與溶液乙反應生成氣體B的離子方程式:_____________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)Cu NO CaCO3 Cu(NO3)2 (2)C+4HNO3(濃)CO2↑+4NO2↑+2H2O (3)3Cu+8H++2NO===2NO↑+3Cu2++4H2O 解析 紅熱的固體單質(zhì)甲放入顯黃色的濃乙溶液中產(chǎn)生混合氣體A,A常溫下不與空氣反應,證明甲為碳,乙為HNO3,混合氣體A中含有CO2和NO2,3NO2+H2O===2HNO3+NO,CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O,故B為NO,C為CaCO3。單質(zhì)丙與乙溶液(即稀HNO3)反應生成氣體B(NO)和藍色溶液D,知丙為銅,D為Cu(NO3)2。 14.將128 g銅置于一定量的濃硝酸中并微熱。當銅片完全消失時,共收集到NO2和NO的混合氣體44.8 L(標準狀況)。 (1)寫出上述過程中,有關(guān)反應的離子方程式:____________________________ ________________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________。 (2)完成該反應至少需要量取10 molL-1的濃硝酸________mL。 (3)混合氣體中NO2的體積為_________________________________________________ L, NO的體積________ L(均為標準狀況下)。 (4)將收集上述氣體的容器倒扣在盛有水的水槽中,并向其中緩慢通入O2使其充分反應,若要使溶液恰好充滿容器,則理論上需要參加反應的O2的物質(zhì)的量為________mol。 答案 (1) Cu+4H++2NO===Cu2++2NO2↑+2H2O 3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O (2)600 (3)22.4 22.4 (4) 1 解析 (1)首先是濃硝酸與銅發(fā)生反應產(chǎn)生硝酸銅、二氧化氮和水,然后當反應進行到一定程度,硝酸變稀后,稀硝酸與銅發(fā)生反應,產(chǎn)生硝酸銅、一氧化氮和水,反應的離子方程式是Cu+4H++2NO===Cu2++2NO2↑+2H2O;3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O。(2)反應中被還原的HNO3生成NO、 NO2混合氣體,混合氣體的物質(zhì)的量為44.8 L22.4 Lmol-1=2 mol,未被還原的硝酸生成Cu(NO3)2,Cu(NO3)2的物質(zhì)的量為128 g64 gmol-1=2 mol,由氮原子守恒可知,n(HNO3)=2n[Cu(NO3)2]+n(NO、NO2)=2 mol2+2 mol=6 mol,故需要硝酸的體積=6 mol10 molL-1=0.6 L=600 mL。(3)設(shè)混合氣體中NO2、NO的物質(zhì)的量分別為x mol、y mol,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒及二者體積列方程計算,再根據(jù)V=nVm計算各自的體積;根據(jù)電子得失守恒及二者體積,可得:x+3y=22;x+y=2,解得x=1、y=1,故NO2的體積=1 mol22.4 Lmol-1=22.4 L,NO的體積=1 mol22.4 Lmol-1=22.4 L。(4)反應又生成HNO3,分析整個過程可知,銅提供的電子等于氧氣獲得的電子,由電子守恒可知,需要氧氣的物質(zhì)的量為(2 mol2)4=1 mol。- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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