2020年高中化学 专题四 硫、氮和可持续发展 第2单元 生产生活中的含氮化合物 第3课时 硝酸的性

第二单元生产生活中的含氮化合物第3课时硝酸的性质[目标导学]1．了解硝酸的强氧化性。2．了解硝酸与Cu、C的反应，了解常温下铁、铝在浓硝酸中的钝化现象。3．认识工业上生产硝酸的反应原理。4．能配平简单的氧化还原反应方程式。[背诵经典导学]1．浓、稀HNO3与Cu反应，浓HNO3与炭反应的化学方程式分别为：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，C＋4HNO3(浓)=====△CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。2．在常温下，铁、铝遇到浓HNO3发生钝化。3．工业制HNO3的反应为①4NH3＋5O2=====催化剂△4NO＋6H2O；②2NO＋O2===2NO2；③3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。扬帆起航温习双基课前学习空间1．硝酸的性质(1)物理性质硝酸是一种___色、具有_____性的液体。工业硝酸的质量分数约为_____，常因溶有少量_____而略显黄色。(2)化学性质①具有酸的通性，电离方程式为____________________。无挥发69%NO2HNO3===H＋＋NO－3②强氧化性硝酸是一种氧化性很强的酸，能与除金、铂等少数金属以外的金属和许多非金属以及有机物发生氧化还原反应，其中＋5价的氮被还原。a．常温下浓硝酸使Fe、Al发生_____。b．浓、稀硝酸分别与Cu反应的化学方程式为_____________________________________________；_____________________________________________。c．浓硝酸与碳单质反应的化学方程式为_____________________________________________。Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2OC＋4HNO3(浓)=====△CO2↑＋4NO2↑＋2H2O钝化③不稳定性浓硝酸在常温下_____或受热就会发生分解，其化学方程式为4HNO3(浓)=====光照或△4NO2↑＋O2↑＋2H2O。2．硝酸的保存：___色，细口瓶；密封，放于冷暗处。3．硝酸的用途硝酸是重要化工原料，常用来制造_____、染料、塑料、炸药、硝酸盐等。见光棕氮肥4．硝酸的工业制法(1)氨在催化剂的作用下与氧气发生反应，生成一氧化氮和水，化学方程式为_________________________________。(2)NO进一步氧化为NO2，化学方程式为2NO＋O2===2NO2。(3)用水吸收NO2生成硝酸，化学方程式为_______________________________________。4NH3＋5O2=====催化剂△4NO＋6H2O3NO2＋H2O===2HNO3＋NO——小试身手1．下列关于硝酸的认识中，正确的是()A．浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性B．浓硝酸与金属反应不产生氢气，而稀硝酸与金属反应可置换出氢气C．因常温下铝和铁不与浓硝酸反应，所以浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中D．硝酸与金属反应时，只表现出氧化性解析：浓、稀硝酸均具有强氧化性，且氧化性：浓硝酸大于稀硝酸，与金属反应时不产生氢气，A正确，B错；浓硝酸常温下使铝、铁钝化，C错；硝酸与金属反应，表现出氧化性和酸性，D错。答案：A2．下列反应既表现硝酸的酸性，又显示硝酸的氧化性的是()A．CuO＋2HNO3===Cu(NO3)2＋H2OB．C＋4HNO3(浓)=====△CO2↑＋2H2O＋4NO2↑C．FeO＋4HNO3===Fe(NO3)3＋2H2O＋NO2↑D．NH3＋HNO3===NH4NO3解析：反应CuO＋2HNO3===Cu(NO3)2＋H2O体现了硝酸的酸性，故A错误；反应C＋4HNO3(浓)=====△CO2↑＋2H2O＋4NO2↑体现了硝酸的强氧化性，故B错误；反应FeO＋4HNO3===Fe(NO3)3＋2H2O＋NO2↑体现了硝酸的酸性和强氧化性，故C正确；反应NH3＋HNO3===NH4NO3体现了硝酸的酸性，故D错误。答案为C。答案：C3．下列有关浓硝酸说法正确的是()A．保存在棕色瓶中B．不易挥发C．与铜不反应D．受热不分解解析：浓硝酸具有不稳定性，见光易分解，应保存在棕色瓶中，故A正确；浓硝酸是挥发性强酸，故B错误；浓硝酸具有酸性和强氧化性，能溶解铜生成硝酸铜和NO2，故C错误；浓硝酸不稳定，受热分解，故D错误。答案为A。答案：A核心要点突破定位重点深化理解知识点一硝酸的强氧化性1．本质HNO3中的＋5价氮元素具有很强的得电子能力。2．规律(1)浓硝酸―→得电子NO2，稀硝酸―→得电子NO。(2)反应温度越高，硝酸浓度越大，硝酸的氧化性越强。(3)与硝酸反应时，还原剂一般被氧化成最高价态。3．具体表现(1)硝酸与金属反应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HNO3反应不生成H2，一般来说，浓硝酸得到的还原产物是NO2，稀硝酸得到的还原产物是NO。③常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化。④硝酸与铁反应时的产物：⑤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，硝酸浓度变小，其还原产物为NO，最终得到NO2与NO的混合气体。⑥在利用HNO3的酸性时，要考虑它的强氧化性。如FeO与稀硝酸反应时的化学方程式是3FeO＋10HNO3(稀)===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O，而不是FeO＋2HNO3(稀)===Fe(NO3)2＋H2O。(2)硝酸与非金属反应①反应规律：非金属单质＋浓硝酸→最高价氧化物或其含氧酸＋二氧化氮。②反应举例：C＋4HNO3(浓)=====△CO2↑＋4NO2↑＋2H2OS＋6HNO3(浓)=====△H2SO4＋6NO2↑＋2H2OP＋5HNO3(浓)=====△H3PO4＋5NO2↑＋H2O(3)硝酸与还原性化合物反应H2SS2－HII－HBrBr－SO2SO2－3Fe2＋――→HNO3S、H2SO3或H2SO4I2Br2H2SO4Fe3＋【名师提示】当溶液中有大量H＋存在时，NO－3与还原性离子不能大量共存，如H＋、NO－3不能与Fe2＋、S2－、I－、SO2－3大量共存。知识点二金属与硝酸反应的有关计算1．四个守恒(1)得失电子守恒：金属失电子的物质的量＝n(NO2)＋3n(NO)。(2)氮原子守恒：n(HNO3)总＝n(HNO3)余＋xn[M(NO3)x]＋n(NO2)＋n(NO)。(3)电荷守恒：反应后溶液中c(OH－)＋c(NO－3)＝c(H＋)＋x·c(Mx＋)。(4)若向反应后溶液中加入NaOH溶液恰好使Mx＋沉淀完全，此时溶质为NaNO3，则存在n(Na＋)＝n(NO－3)＝n(HNO3)总－n(NO)－n(NO2)。2．一个关系起酸性作用的HNO3的物质的量是金属物质的量和金属所带电荷数的乘积，可表示为n(HNO3)酸性＝xn(Mx＋)，即反应中转移的电子的物质的量。3．一个技巧利用离子方程式计算，如果是HNO3和H2SO4混合液跟金属反应，当金属足量时，不能用化学方程式计算，应用离子方程式3Cu＋8H＋＋2NO－3===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O计算，因为M(NO3)x的NO－3可借助H2SO4提供的H＋继续与金属反应。【名师提示】金属与浓硝酸反应时，量不同，还原产物的成分可能不同，如过量金属与一定量浓硝酸反应时，还原产物为NO2、NO的混合物。——对点训练【例1】向含有0.8mol的稀硝酸中慢慢加入22.4g的铁粉，假设反应分为两个阶段。第一阶段为：Fe＋HNO3(稀)―→Fe(NO3)3＋NO↑＋H2O。(1)写出这两个阶段发生反应的离子方程式：第一阶段：______________________________。第二阶段：______________________________。(2)在图中画出溶液中Fe2＋、Fe3＋、NO－3的物质的量随加入铁粉的物质的量变化的关系图象(横坐标为加入铁粉的物质的量，纵坐标是溶液中离子的物质的量)。【解析】(1)铁与稀硝酸反应，由于硝酸具有强氧化性，硝酸首先将铁氧化成Fe3＋，若铁过量，铁将Fe3＋还原成Fe2＋，反应的离子方程式分别为Fe＋4H＋＋NO－3===Fe3＋＋NO↑＋2H2O、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。(2)根据反应Fe＋4H＋＋NO－3===Fe3＋＋NO↑＋2H2O,22.4g铁粉为22.4g56g·mol－1＝0.4mol，与含0.8mol的稀硝酸反应，0.8molHNO3反应完生成0.2molNO，反应消耗0.2molFe，生成0.2molFe3＋，溶液中含有(0.8mol－0.2mol)＝0.6molNO－3；第一阶段反应剩余(0.4mol－0.2mol)＝0.2molFe，与0.2molFe3＋反应生成0.3molFe2＋，根据上述反应中各数据可以画出溶液中Fe2＋、Fe3＋、NO－3的物质的量随加入铁粉的物质的量变化的关系图。【答案】(1)Fe＋4H＋＋NO－3===Fe3＋＋NO↑＋2H2O2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋(2)【例2】在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶，再加入下列物质，铜粉溶解的是()①FeCl3②HNO3③KNO3A．只有①B．只有②C．只有③D．①②③均可【解析】2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2；3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；稀硫酸中加入KNO3，相当于生成硝酸。故D正确。【答案】D【例3】将2.56gCu和一定量的浓HNO3反应，随着Cu的不断减少，反应生成气体的颜色逐渐变浅，当Cu反应完毕时，共收集到气体1.12L(标准状况)，则反应中消耗HNO3的物质的量为()A．0.05molB．1molC．1.05molD．0.13mol【解析】铜和硝酸反应，随着浓度的减少，硝酸的还原产物的价态越低，铜和浓硝酸反应生成NO2，而与稀硝酸反应时则生成NO，故生成的气体有NO2和NO，且n(NO2)＋n(NO)＝1.12L22.4L/mol＝0.05mol，即被还原的硝酸的物质的量为0.05mol，n(Cu)＝2.56g64g/mol＝0.04mol，则生成n[Cu(NO3)2]＝0.04mol，可知表现酸性的硝酸的物质的量为0.04mol×2＝0.08mol，则参加反应的硝酸的物质的量为0.05mol＋0.08mol＝0.13mol。故选D。【答案】D【例4】1.28g铜投入一定量的浓硝酸中，铜完全溶解，生成气体颜色越来越浅，共收集到VmL气体(标准状况)，将盛有此气体的容器倒扣在水中，通入氧气恰好使气体完全溶解在水中，则需要标准状况下的氧气体积为()A．504mLB．336mLC．224mLD．168mL【解析】1.28g铜的物质的量＝1.28g64g/mol＝0.02mol，Cu与硝酸反应生成硝酸铜与氮的氧化物，而氮的氧化物倒扣在水中，通入氧气，恰好使气体完全溶于水中，又生成硝酸，纵观整个反应过程可知，铜提供的电子等于通入的氧气获得的电子，故通入氧气的物质的量＝0.02mol×24＝0.01mol，故通入氧气的体积＝0.01mol×22.4L/mol＝0.224L＝224mL，故选C。【答案】C随堂基础演练现学现用小试身手1．我国清代《本草纲目拾遗》中记叙无机药物225中，其中“强水”条目下写道：性最烈，能蚀五金……其水甚强，五金八石皆能穿滴，惟玻璃可盛。这里的“强水”是指()A．氨水B．硝酸C．酒精D．醋解析：根据所给四种物质的氧化性的强弱可判断，该强水为硝酸，硝酸具有强氧化性，可溶解大部分金属。答案选B。答案：B2．下列试剂的保存不用棕色瓶的是()A．浓硝酸B．硝酸银C．氯水D．浓硫酸解析：见光容易分解的物质需要保存在棕色