《2018-2019學年高中化學 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)學案 蘇教版必修1.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學年高中化學 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)學案 蘇教版必修1.doc（7頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第3課時　硝酸的性質(zhì) 學習目標：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)量分數(shù)約為69%，常因溶有少量NO2而略顯黃色。 2．硝酸的化學性質(zhì) (1)強酸性 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化學方程式：4HNO3(濃) 4NO2↑＋O2↑＋2H2O。 (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)。 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_____________________________ ______________________________________________________________。 【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)：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，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)：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：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)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 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，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(　　) 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)，當銅粉完全反應(yīng)時收集到氣體1.12 L(標準狀況)，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)。 [對點訓練] 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．生成的氣體在標準狀況下的體積為4.48 L B．生成的氣體在標準狀況下的體積為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，其體積在標準狀況下為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 堂 達 標固 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(　　) 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)了強氧化性，又表現(xiàn)了酸性 B　[B項中未指明標準狀況。] 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)學號：90512114】 ①開始時反應(yīng)的化學方程式為____________________________________， 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Cu完全反應(yīng)時，收集到標準狀況下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)標準狀況下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，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(yīng) (2)0.11　0.045