2018-2019學(xué)年高中化學(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.doc
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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(diǎn))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(qiáng)酸性 電離方程式為HNO3===H++NO。 (2)不穩(wěn)定性 ①條件:加熱或光照易分解。 ②化學(xué)方程式:4HNO3(濃) 4NO2↑+O2↑+2H2O。 (3)強(qiáng)氧化性:硝酸是一種氧化性很強(qiáng)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(jī)物發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 ①HNO3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:Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。 ②硝酸與非金屬的反應(yīng)。寫出C與濃硝酸反應(yīng)的方程式:C+4HNO3(濃)4NO2↑+CO2↑+2H2O。 ③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(qiáng)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(qiáng)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_____________________________ ______________________________________________________________。 【答案】 (1)NO2,NO Cu+4H++2NO===Cu2++2NO2↑+2H2O,3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O (2)4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O (3)4NH3+5O24NO+6H2O [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(qiáng)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(qiáng)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):Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,隨著反應(yīng)的進(jìn)行HNO3的濃度降低,銅還會與稀硝酸進(jìn)一步反應(yīng):3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,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(qiáng)氧化性;與銅反應(yīng)時,硝酸既表現(xiàn)強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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:C+4HNO3(濃)2H2O+4NO2↑+CO2↑。 (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)3FeO+10HNO3(稀)===3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O,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(H++NO)具有強(qiáng)氧化性,能夠氧化強(qiáng)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)2 Fe(NO3)3 Fe(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(qiáng)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(diǎn)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)3 B.將一定量的鐵粉放入HNO3中,生成物中Fe的存在形式為Fe(NO3)3 C.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(qiáng) 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(qiáng)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2Fe3++Fe===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(lán)色,同時有氣體逸出,該鹽是( ) A.Fe2(SO4)3 B.Na2CO3 C.KNO3 D.FeSO4 C [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( ) A.0.12 mol B.0.11 mol C.0.09 mol D.0.08 mol 【思路點(diǎn)撥】 ? 消耗的n(HNO3)=0.05 mol+2 mol=0.11 mol。 【答案】 B [一題多變] 題中收集到氣體成分有________,物質(zhì)的量分別為________。 【答案】 NO2、NO 0.045 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+)+nc(Mn+)(Mn+代表金屬離子)。 [對點(diǎn)訓(xùn)練] 3.將0.1 mol銅與40 mL 10 molL-1 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 L B.生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為1.49 L C.被還原的硝酸的物質(zhì)的量為(0.2-a)mol D.反應(yīng)后溶液中所含NO的物質(zhì)的量為0.2 mol C [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,Cu+2HNO3(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(0.4-a-0.2)mol,即生成的氣體的物質(zhì)的量為(0.4-a-0.2)mol,溶液中的NO由過量的HNO3和Cu(NO3)2中的NO組成,為(a+0.2)mol。] 4.9.7 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 molL-1,此時溶液中NO的濃度為( ) A.0.3 molL-1 B.0.4 molL-1 C.0.2 molL-1 D.0.6 molL-1 B [n(NO)=0.1 mol,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.1 mol3=0.3 mol,因1 mol Cu或Zn與硝酸反應(yīng)失去2 mol電子,可知:n(Cu+Zn)=0.3 mol2=0.15 mol,則n[Cu(NO3)2]+n[Zn(NO3)2]=0.15 mol,其中所含n(NO)=0.3 mol,溶液中c(HNO3)=c(H+)=0.1 molL-1,其中含n(NO)=0.1 mol,溶液中NO的總濃度為=0.4 molL-1。] [當(dāng) 堂 達(dá) 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 B.Al(OH)3與濃硝酸反應(yīng)表現(xiàn)了濃硝酸的強(qiáng)氧化性 C.FeO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(qiáng)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(qiáng)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( ) A.N2+O22NO B.4NH3+5O24NO+6H2O C.2NO+O2===2NO2 D.3NO2+H2O===2HNO3+NO A [工業(yè)制備硝酸的流程:NH3―→NO―→NO2―→HNO3。] 3.下列有關(guān)銅與濃硝酸反應(yīng)的說法中錯誤的是 ( ) A.HNO3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1∶1 D.硝酸在反應(yīng)中既表現(xiàn)了強(qiáng)氧化性,又表現(xiàn)了酸性 B [B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( ) A.H+、NO、Fe2+、Na+ B.Ag+、NO、Cl-、K+ C.K+、Ba2+、OH-、SO D.Cu2+、NH、Br-、OH- A [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】 ①開始時反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________, 實驗現(xiàn)象為___________________________________________________。 ②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 ______________________________________________________________ _____________________________________________________________。 ③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。 【解析】 (1)隨反應(yīng)的進(jìn)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2=0.06 mol,被還原的HNO3為=0.05 mol,故參加反應(yīng)的HNO3為0.05 mol+0.06 mol=0.11 mol。 設(shè)標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.12 L氣體中,含NO x、NO2 y, 則 解得:x=0.005 mol,y=0.045 mol。 【答案】 (1)①Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 銅片逐漸消失,溶液逐漸變藍(lán),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(qiáng)氧化性的條件,又能與過量的Cu反應(yīng) (2)0.11 0.045- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)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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