化学：4.4.2《硫酸和硝酸的氧化性》课件

学习目标1.了解浓硫酸的强氧化性。2.了解浓、稀硝酸的氧化性。3.了解硫酸和硝酸的重要用途。一、稀硫酸的性质稀H2SO4作为一种常见酸，具有酸的通性。(1)电离：在水溶液中的电离方程式为：H2SO4===2H＋＋SO42－。(2)性质：具有酸的通性。①使紫色石蕊试液变。②与碱反应生成和：H2SO4＋Ba(OH)2===BaSO4↓＋2H2O红色硫酸盐水③与碱性氧化物反应生成盐和水，如：H2SO4＋Na2O===Na2SO4＋H2O④与活泼金属反应生成H2：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑⑤与盐反应生成另一种盐和另一种酸：H2SO4＋Na2CO3===Na2SO4＋H2O＋CO2↑二、浓硫酸的性质1．脱水性浓硫酸能把有机物中的氢、氧元素按原子个数比2∶1的比例脱去。(1)实验操作：(2)现象：蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，形成疏松多孔的海绵状固体，放出有气味的气体，品红溶液。(3)结论：浓硫酸具有性，且能氧化碳单质，同时自身被还原成。刺激性褪色脱水SO22．吸水性(1)原理：吸收游离态的水或结晶水合物中的水。如：气体中的水分子。(2)应用：用作，常用盛有浓硫酸的洗气瓶干燥某些气体(如图)。干燥剂科目一考试年科目一模拟考试题科目二考试年科目二考试技巧、考试内容、考试视频(3)应用范围：浓硫酸不能干燥性气体(如NH3等)和强还原性的气体(如H2S等)。但CO、H2等还原性气体不与浓硫酸反应，可以用浓硫酸干燥。碱3．强氧化性(1)与金属的反应①与Cu的反应实验操作：实验现象：a．试管中铜丝表面有，b.试管中的品红试液，c.试管中的紫色石蕊试液，冷却后，把a试管里的液体慢慢倒入盛有少量水的另一支试管里，溶液变为蓝色。变红色气泡冒出褪色化学方程式为：Cu＋2H2SO4(浓)=====△CuSO4＋SO2↑＋2H2O。②与铁、铝的反应常温下，铁、铝表面被浓硫酸氧化为致密的氧化膜而钝化，阻止了酸与内层金属的进一步反应，所以常温下可以用铁、铝制容器来盛装浓硫酸。(2)与非金属的反应浓硫酸与木炭反应的化学方程式为：C＋2H2SO4(浓)=====△CO2↑＋2SO2↑＋2H2O(1)Fe、Al被浓H2SO4钝化是化学变化吗？(2)浓H2SO4与金属及非金属的反应中各表现了哪些性质？【提示】(1)是。常温下，Fe、Al的表面能被浓H2SO4氧化生成一层致密的氧化物薄膜，阻止了酸与内部金属的进一步反应，属于化学变化。(2)与金属反应时，浓硫酸既表现氧化性也表现酸性；与非金属反应时，浓硫酸仅表现氧化性。思考三、硝酸的酸性和不稳定性1．硝酸的不稳定性硝酸不稳定，很容易分解，化学方程式为：4HNO3=========常温或光照4NO2↑＋O2↑＋2H2O，影响硝酸分解的因素有、和。久置的浓硝酸呈色，是由于HNO3分解的NO2溶解在其中的缘故，因此，硝酸应盛放在中并置于阴暗处。久置变黄的硝酸可向其中通入O2除去其中的NO2，化学方程式为：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。浓度温度光照黄棕色试剂瓶2．硝酸的酸性硝酸是一元强酸，电离方程式为HNO3===H＋＋NO3－。(1)与指示剂作用：稀HNO3使紫色石蕊试液变红色。(2)与碱反应：HNO3＋NaOH===NaNO3＋H2O(3)与碱性氧化物反应2HNO3＋CaO===Ca(NO3)2＋H2O(4)与弱酸盐反应：2HNO3＋Na2CO3===2NaNO3＋H2O＋CO2↑四、硝酸的强氧化性1．与金属的反应(1)实验：实验前，准备好与试管配套的、事先已系上塑料袋的、带导管的胶塞。实验时，向盛有铜片的试管中加浓、稀硝酸后，立即塞上上述已准备好的胶塞(如右图所示)，可观察到铜片与浓、稀硝酸反应的现象，生成的气体进入塑料袋。反应现象反应的化学方程式和离子方程式浓硝酸＋CuCu片：溶液颜色：气体颜色：反应剧烈程度：剧烈触摸容器外壁：很热Cu＋4HNO3===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2OCu＋4H＋＋2NO3－===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O稀硝酸＋CuCu片：溶液颜色：气体颜色：反应剧烈程度：触摸容器外壁：温热3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O3Cu＋8H＋＋2NO3－===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O有大量气泡产生无色变为蓝色红棕色有气泡产生无色变为蓝色无色变为红棕色缓慢(2)结论：①硝酸具有，氮元素得电子被还原。②浓硝酸的氧化性强于稀HNO3的氧化性。③硝酸越稀还原产物的价态越低，金属与HNO3反应时，浓HNO3被还原为，稀HNO3被还原为，同时生成硝酸盐和水，硝酸一部分被还原，另一部分起酸性作用。强氧化性NO2NO2．钝化：常温下，浓硝酸能使铁、铝钝化，故可用铁、铝容器运输冷的浓HNO3，这是因为它们的表面被氧化为一层致密的氧化物薄膜阻止酸与内层金属的进一步反应。3．与非金属的反应浓HNO3与C的反应与浓硫酸与C的反应类似C＋4HNO3(浓)=====△CO2↑＋4NO2↑＋2H2O王水是和按体积比组成的混合物，能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。浓硝酸浓盐酸1∶3五、硫酸和硝酸的用途1．硫酸和硝酸都是重要的，也是化学实验室里必备的重要试剂。工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等。2．硫酸还用于精炼石油、金属加工前的酸洗及制取各种酸，作干燥剂等。化工原料挥发性1．酸的氧化性和氧化性酸要点一浓梳酸的强氧化性酸的氧化性氧化性酸酸电离出的H＋被还原为H2，是酸的通性指酸根部分的某元素获得电子被还原如H3PO4、H2CO3、稀H2SO4等反应中酸根离子不发生变化如浓硫酸、硝酸、次氯酸等其酸根中的S＋6、N＋5、Cl＋1易获得电子表现出很强的氧化性2.浓硫酸氧化性的表现(1)Fe、Al的钝化常温下，当Fe、Al等较活泼金属遇到浓硫酸时，会与浓硫酸发生反应，表面生成一层致密的氧化物薄膜而出现“钝化”现象。(2)与不活泼金属和非金属的反应由于浓硫酸具有强氧化性，故存在与稀硫酸不同的化学性质，能够与不活泼金属或非金属发生反应，反应过程中有如下规律：①反应要加热，否则不反应。②还原产物一般是SO2。一般金属被氧化为高价态的硫酸盐，非金属被氧化为高价态氧化物或含氧酸。③浓硫酸与金属反应时，既表现酸性又表现强氧化性，而与非金属反应时，只表现强氧化性。④随着反应的进行，浓硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应就停止。下列对浓硫酸的叙述正确的是()A．常温下，浓硫酸与铁、铝不反应，所以铁质、铝质容器能盛放浓硫酸B．浓硫酸具有吸水性，能使蔗糖炭化C．浓硫酸和铜片加热既表现出酸性，又表现出氧化性D．浓硫酸与亚硫酸钠反应制取SO2时，浓硫酸表现出强氧化性例1【解析】常温下浓硫酸能使铁、铝钝化，故可用铁质、铝质容器盛放浓H2SO4。浓硫酸使蔗糖炭化，体现了浓硫酸的脱水性，而不是吸水性。铜与浓硫酸在加热条件下发生反应，部分H2SO4被还原生成SO2，起氧化剂的作用，还有一部分H2SO4生成CuSO4，起酸的作用。实验室中用浓硫酸与固体亚硫酸钠反应来制取二氧化硫，在两种反应物中硫元素处于相邻价态，根据氧化还原反应规律知，它们之间是不可能发生氧化还原反应的，应为复分解反应，其原理是用难挥发性酸制易挥发性酸，强酸制弱酸。因而在此反应中浓硫酸体现的是难挥发性和酸性。【答案】C1．向amL18mol·L－1的浓硫酸中加入足量铜片，并加热，被还原的H2SO4的物质的量为________，起酸性作用的H2SO4的物质的量为________。A．大于9a×10－3mol，小于18a×10－3molB．等于9a×10－3molC．等于18a×10－3molD．小于9a×10－3mol变式训练解析：Cu与稀硫酸不反应，在加热条件下铜和浓硫酸能发生反应。Cu＋2H2SO4(浓)=====△CuSO4＋SO2↑＋2H2O参加反应的H2SO4有一半被还原，一半表现酸性，在Cu与浓硫酸的反应过程中，浓硫酸浓度逐渐降低，变成稀硫酸时反应会停止，所以参加反应的H2SO4小于18a×10－3mol，被还原的H2SO4小于9a×10－3mol，起酸性作用的H2SO4小于9a×10－3mol。答案：DD硝酸具有强氧化性是由于HNO3中的＋5价氮元素有很强的得电子能力，在硝酸参与的氧化还原反应中，几乎全部是＋5价氮被还原。1．表现(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。要点二硝酸的强氧化性(3)金属与HNO3反应一般不生成H2，浓HNO3一般被还原为NO2，稀HNO3一般被还原为NO，极稀HNO3可被还原成NH3，生成NH4NO3。(4)在利用HNO3的酸性时，要注意考虑它的强氧化性。如FeO与稀硝酸反应时的方程式应是3FeO＋10HNO3(稀)===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O，而不是FeO＋2HNO3(稀)===Fe(NO3)2＋H2O。(5)硝酸与铁反应时，产物符合以下规律(6)浓硝酸与Cu反应时，若Cu过量，反应开始时浓硝酸的还原产物为NO2，但随着反应的进行，硝酸变稀，其还原产物将为NO，最终应得到NO2与NO的混合气体，可利用氧化还原反应过程中化合价升降总数相等的守恒规律求解有关Cu、HNO3和混合气体之间的量的关系。(7)注意NO3－在离子共存问题的判断中的特殊性。在水溶液中，NO3－本无氧化性，但当水溶液中有大量H＋存在时，NO3－就表现出强氧化性，如在有H＋、NO3－存在的溶液中就不能存在Fe2＋、S2－、I－、SO32－、Br－等还原性离子。2．规律(1)温度越高，硝酸越浓，其氧化性越强。(2)与硝酸反应时，还原剂一般被氧化成最高价态。硝酸与金属反应时既表现出氧化性也表现出酸性，进行此类计算时要充分利用守恒法。特别提醒将32.64g铜与140mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2L。请回答：(1)NO的体积为________L，NO2的体积为________L。(2)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入VmLamol·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为________mol·L－1。(3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要30%的双氧水________g。例2【思路点拨】解答本题应从以下三点考虑。(1)生成NO、NO2得到的电子与Cu失去的电子守恒。(2)HNO3所含氮原子与反应后生成的NaNO3、NO、NO2所含氮原子守恒。(3)NO、NO2全部转化为HNO3，与氧化剂H2O2应符合电子守恒。【解析】(1)设生成NO的物质的量为x，生成NO2的物质的量为y。则有x＋y＝11.2L22.4L/mol3x＋y＝32.64g64g/mol×2解得x＝0.26moly＝0.24molV(NO)＝0.26mol×22.4L/mol＝5.824LV(NO2)＝0.24mol×22.4L/mol＝5.376L(2)由原子守恒得：n(HNO3)＝n(气体)＋n(NaOH)所以c(HNO3)＝aV×10－3＋0.50.14mol·L－1。(3)由得失电子守恒得：0．24mol×1＋0.26mol×3＝2n(H2O2)解之得n(H2O2)＝0.51mol，m(H2O2)＝0.51mol×34g·mol－130%＝57.8g。【答案】(1)5.8245.376(2)aV×10－3＋0.50.14(3)57.82．将过量铁粉放入100mL2mol/L的HNO3溶液中，假设还原产物只有NO且HNO3完全反应，则参加反应的Fe的质量为()A．2.8gB．5.6gC．4.2gD．11.2g解析：选C。Fe先与稀HNO3反应，生成的Fe3＋再与Fe反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，总方程式为：3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，参加反应的HNO3的总量为0.1×