2019-2020学年高中化学 第4章 第4节 课时2 硫酸和硝酸的氧化性教案 新人教版必修1

课时2硫酸和硝酸的氧化性目标与素养：1.了解浓硫酸和硝酸的主要性质，特别要掌握浓硫酸、HNO3的强氧化性及其表现。(变化观念和科学探究)2.了解硫酸、硝酸的用途。(宏观辨识与社会责任)一、硫酸的性质硫酸是一种无色、高沸点的难挥发性液体，密度大于水的密度，易溶于水且放出大量热。浓硫酸的稀释方法是将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中并不断用玻璃棒搅拌，及时散失热量，防止液体暴沸。1．稀硫酸——具有酸的通性(1)电离方程式为H2SO4===2H＋＋SO2－4。(2)硫酸具有酸的通性，可与酸碱指示剂作用，也可与碱、活泼金属、碱性氧化物及某些盐反应。2．浓硫酸的特性(1)吸水性浓硫酸能够吸收气体、液体中的水分子及固体中的结晶水，故常用作干燥剂。(2)脱水性浓硫酸能把有机物中的氢、氧元素按水的组成比脱去。如蔗糖中加入浓硫酸，一段时间后，固体变黑，体积膨胀，且有刺激性气味的气体放出，最后变成疏松多孔的海绵状的炭。(3)强氧化性①与金属的反应a．除Au、Pt以外的绝大多数金属都能与浓硫酸作用，如与铜反应：Cu＋2H2SO4(浓)=====△CuSO4＋SO2↑＋2H2O。实验操作实验说明通过可抽动的铜丝来控制反应的发生或停止；浸有碱液的棉花团可以吸收多余的SO2，以防止污染环境实验现象a试管中铜丝表面有气泡；b试管中的品红溶液逐渐变为无色；c试管中的紫色石蕊溶液逐渐变为红色；将a试管里的溶液慢慢倒入水中，溶液变为蓝色b.钝化：浓硫酸能使铁、铝等金属表面形成一层致密的氧化膜，从而阻止浓硫酸与铁、铝继续反应。②与非金属的反应与木炭反应：C＋2H2SO4(浓)=====△CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。③与还原性化合物如H2S、HBr等反应。故浓硫酸不能干燥H2S和HBr等。浓硫酸与Cu共热反应时，当Cu过量时，H2SO4完全反应吗？为什么？提示：不能完全反应。因为浓硫酸反应过程逐渐变为稀硫酸时就不再反应。二、硝酸的性质硝酸是一元强酸，易挥发，具有酸的通性。1．强氧化性(1)与金属反应①除Au、Pt以外的绝大多数金属都能与硝酸反应。②常温下，冷的浓硝酸能使Fe、Al钝化。③与铜反应(写出化学方程式)：浓硝酸：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。稀硝酸：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。(2)与非金属反应加热时浓硝酸与木炭发生反应：C＋4HNO3(浓)=====△CO2↑＋4NO2↑＋2H2O(写出化学方程式)。(3)王水①组成：浓硝酸与浓盐酸，体积比为1∶3。②性质：能使一些不溶于硝酸的金属如Au、Pt等溶解。微点拨：浓、稀硝酸均有强氧化性，与金属反应均无H2生成。2．不稳定性(拓展了解)(1)化学方程式：4HNO3========光照或△4NO2↑＋O2↑＋2H2O。(2)实验室中浓硝酸显黄色的原因：浓硝酸分解生成的NO2又溶于硝酸所致。足量Cu与一定量浓硝酸充分反应，生成的气体成分主要是什么？提示：NO2和NO。三、硫酸与硝酸的用途1．都是重要的化工原料，也是实验室必备的重要试剂。2．在工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等。3．硫酸还用于精炼石油、金属加工前的酸洗及制取各种挥发性酸、作干燥剂等。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)稀硫酸和稀硝酸与Zn反应均生成H2。()(2)浓硫酸可以使蓝色胆矾变成白色粉末，体现了浓硫酸的脱水性。()(3)Cu与浓硫酸共热反应时，被还原的H2SO4占参加反应的H2SO4的12。()(4)Fe与浓、稀硝酸在常温下均能剧烈反应生成Fe(NO3)3。()[答案](1)×(2)×(3)√(4)×2．下列关于浓硫酸的叙述正确的是()A．浓硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化B．浓硫酸在常温下可迅速与铜片反应放出二氧化硫气体C．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气、氯气等气体D．浓硫酸在常温下能够使铁、铝钝化，体现了浓硫酸的强氧化性[答案]D3．一定量的浓硝酸与足量的铜充分反应，生成气体的成分有________，写出反应的离子方程式：_________________________。向反应后的溶液中加入稀硫酸，如果反应，写出反应的离子方程式：____________________________________________________。[答案]NO2、NOCu＋4H＋＋2NO－3===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O、3Cu＋8H＋＋2NO－3===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O3Cu＋8H＋＋2NO－3===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O浓硫酸的三大特性1.浓硫酸吸水性和脱水性的区别2．浓硫酸的强氧化性(1)本质：浓硫酸具有强氧化性，是因为H2SO4分子中＋6价的硫元素具有很强的得电子能力。(2)反应规律①Fe、Al的钝化，常温下，当Fe、Al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常温下与活泼金属反应(铁、铝除外)表现强氧化性和酸性，生成硫酸盐和SO2，硫酸变稀后，生成的气体为H2。③与不活泼金属和非金属反应的规律a．反应需要加热，否则不反应。b．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。c．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。d．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。④与具有还原性的化合物反应，如与H2S、HI、HBr、FeCl2等物质反应。1．下列叙述正确的是()A．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氢气、氧气、二氧化硫、氨气等气体，但不能干燥有较强还原性的HI、H2S等气体B．浓硫酸与单质碳反应中，浓硫酸只表现了强氧化性C．把足量铜粉投入含2molH2SO4的浓硫酸中，得到的气体在标准状况下的体积为22.4LD．常温下能够用铁容器盛放浓硫酸，是因为铁不与浓硫酸反应B[A项，浓硫酸吸收氨气，不能干燥NH3；C项，浓硫酸变稀时，与Cu不再反应，生成的气体小于22.4L；D项，浓硫酸遇Fe钝化，不是不反应。]2．在化学课上，围绕浓硫酸的化学性质进行了如下实验探究：将适量的蔗糖放入烧杯中，加入几滴水，搅拌均匀。然后加入适量浓硫酸，迅速搅拌，放出大量的热，同时观察到蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，并放出有刺激性气味的气体。请回答下列问题：(1)生成的黑色(单质)物质是________(填化学式)。(2)这种黑色物质继续与浓硫酸作用会产生两种气体，其中一种气体有刺激性气味，是大气的主要污染物之一，这种刺激性气味的气体成分是________(填名称)，实验室经常用________溶液进行吸收，这两个反应的化学方程式分别为___________________________、____________________________________________________。(3)根据蔗糖与浓硫酸反应的实验现象，说明浓硫酸具有________(填序号)。A．酸性B．吸水性C．脱水性D．强氧化性(4)将(2)中的刺激性气味气体通入品红溶液，可以看到品红溶液________，加热后________。[解析]蔗糖遇浓硫酸发生脱水反应生成C，在脱水过程中放热，C又被浓硫酸氧化。[答案](1)C(2)二氧化硫NaOHC＋2H2SO4(浓)=====△2SO2↑＋CO2↑＋2H2OSO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O(3)CD(4)褪色恢复红色硝酸的强氧化性1.硝酸的强氧化性HNO3中的＋5价氮元素具有很强的得电子能力。硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。(1)硝酸与金属的反应①除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属，如3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O。②活泼金属与硝酸反应不生成H2，硝酸的浓度不同，还原产物不同。③常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化。(2)硝酸与非金属的反应①反应规律：非金属单质＋浓硝酸→最高价氧化物或其含氧酸＋NO2↑＋H2O。②实例：C＋4HNO3(浓)=====△CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。(3)硝酸与还原性化合物的反应硝酸的强氧化性还表现在可以氧化具有还原性的化合物或离子，如HI、HBr、SO2、Fe2＋、FeO、I－、S2－、SO2－3等均能被HNO3氧化。2．硝酸与金属反应的计算(1)电子守恒法：硝酸与金属反应属于氧化还原反应，氮原子得到的电子总数等于金属原子失去的电子总数。(2)原子守恒法：硝酸与金属反应时，反应前硝酸中的NO－3一部分仍以NO－3的形式存在，一部分转化为还原产物，这两部分中N的物质的量之和与反应消耗的硝酸中N的物质的量相等。【典例】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。[解析](1)设生成NO、NO2的物质的量分别为x、y。则有x＋y＝11.2L22.4L·mol－13x＋y＝32.64g64g·mol－1×2解得x＝0.26mol，y＝0.24mol。V(NO)＝0.26mol×22.4L·mol－1＝5.824L，V(NO2)＝0.24mol×22.4L·mol－1＝5.376L。(2)加入NaOH溶液使Cu2＋全部转化成沉淀，此时溶液中溶质为NaNO3，根据钠离子守恒有n(NaNO3)＝n(NaOH)，由氮原子守恒得：n(原HNO3)＝n(气体)＋n(NaOH)。所以c(HNO3)＝aV×10－3＋0.50.14mol·L－1。[答案](1)5.8245.376(2)aV×10－3＋0.50.143．下列关于硝酸的说法中正确的是()A．稀硝酸能与Fe发生反应，浓硝酸不能B．浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂C．稀硝酸是弱酸，浓硝酸是强酸D．稀硝酸与Cu反应生成NO，而浓硝酸与Cu反应生成NO2，稀硝酸得电子更多，故稀硝酸的氧化性大于浓硝酸B[A项，加热条件下，浓硝酸也能与Fe发生反应；B项，浓、稀硝酸均具有强氧化性；C项，硝酸属于强酸，与浓度大小无关；D项，硝酸的氧化性强弱与其浓度大小有关，浓硝酸的氧化性大于稀硝酸的氧化性，这与HNO3和Cu反应中HNO3得电子数目多少无关。]4．将相同质量的铜分别与过量浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是()A．反应速率：两者相同B．消耗硝酸的物质的量：前者多，后者少C．反应生成气体的颜色：前者浅，后者深D．反应中转移的电子总数：前者多，后者少[答案]B硝酸氧化性的深化归纳(1)硝酸与金属反应时，一般既表现强氧化性，又表现酸性，参加反应的硝酸部分被还原，还有一部分仍以NO－3形式存在。(2)浓硝酸与金属反应的过程中，浓度逐渐减小，还原产物有可能是NO2和NO的混合物。(3)在应用硝酸的氧化性分析离子是否共存时，要注意溶液中H＋和NO－3的组合，它们相当于HNO3，能够氧化具有强还原性的离子，而单纯的NO－3不能氧化这些离子。如NO－3可以与Fe2＋共存，但在酸性条件下时NO－3与Fe2＋不共存。1．下列叙述或操作中正确的是()A．浓硫酸能使硫酸铜晶体失去结晶水，体现了浓硫酸的脱水性B．浓硫酸对有机物的腐蚀性是浓硫酸脱水性和强氧化性的综合体现C．浓硫酸具有氧化性，稀硫酸无氧化性D．浓硫酸不慎沾到皮肤上，应立即用大量水冲洗，再涂上稀NaOH溶液B[A项，浓硫酸吸收结晶水，体现了吸水性；C项，稀硫酸中H＋表现氧化性；D项，浓硫酸沾到皮肤上，大量水冲洗后，不能涂稀的强碱溶液，可涂上小苏打溶液。]2．关于浓硫酸与铜的反应，下列叙述正确的是()A．在反应中，浓硫酸只表现出氧化性B．此反应属于复分解反应C．在反应中，浓硫酸既表现出氧化性，又表现出酸性D．每1mol铜参加反应就有2molH2SO4被还原，同时生成1mol二氧化