1、第 2 单元 生产生活中的含氮化合物第 3 课时 硝酸的性质学习目标：1.掌握 HNO3 的重要性质及应用。(重点)2.了解工业制取 HNO3 的主要原理及过程。自 主 预 习探 新 知1硝酸的物理性质硝酸是一种无色，具有挥发性的液体，工业硝酸的质量分数约为 69%，常因溶有少量 NO2 而略显黄色。2硝酸的化学性质(1)强酸性电离方程式为 HNO3=H NO 。 3(2)不稳定性条件：加热或光照易分解。化学方程式：4HNO 3(浓) 4NO2O 22H 2O。= = = = =光 照 (3)强氧化性：硝酸是一种氧化性很强的酸，能与除 Au、Pt 等少数金属以外的金属和许多非金属以及有机物发生
2、氧化还原反应。HNO 3 与金属的反应。写出浓硝酸、稀硝酸分别与 Cu 的反应方程式：Cu4HNO 3(浓) =Cu(NO3)22NO 22H 2O,3Cu8HNO 3(稀)= =3Cu(NO3)22NO4H 2O。硝酸与非金属的反应。写出 C 与浓硝酸反应的方程式：C4HNO 3(浓)4NO2CO 22H 2O。= = = = = 浓硝酸可以使铁、铝等金属钝化。3硝酸的用途(1)硝酸是一种重要的化工原料，常用来制备氮肥、染料、塑料、炸药和硝酸盐等。(2)实验室里，硝酸是一种重要的化学试剂。4硝酸的工业制法基础自测1判断正误(正确的打“” ，错误的打“”)(1)硝酸是一种挥发性强酸，见光易分解
3、。( )(2)稀 HNO3 具有酸的通性，与金属反应生成 H2。( )(3)不活泼金属与酸一定不能反应。( )(4)浓 H2SO4 和浓 HNO3 均可用铁、铝器具盛放的原因是二者与 Fe、Al 不反应。( )(5)Cu 与稀 HNO3 反应时，HNO 3 只体现了强氧化性。( )(6)NH3 的催化氧化直接生成 NO2。( )【答案】 (1) (2) (3) (4) (5) (6)2(1)将过量的铜投入一定量的浓硝酸中，最终生成的气体有_，写出反应过程的有关离子方程式_。(2)浓硝酸往往呈黄色的理由是_(写出有关方程式)。(3)NH3 催化氧化制硝酸的第一步反应为_。【答案】 (1)NO 2
4、，NO Cu4H 2NO =Cu2 2NO 22H 2O,3Cu8H 2NO =3Cu2 2N 3 3O4H 2O(2)4HNO3 4NO2O 22H 2O= = = = =光 照 (3)4NH35O 2 4NO6H 2O= = = = =催 化 剂 合 作 探 究攻 重 难硝酸的氧化性思考交流(1)浓 HNO3 中加入紫色石蕊试液，溶液先变红后褪色，这表现了 HNO3 的什么性质？【提示】 酸性和强氧化性。(2)铜与硝酸反应不生成氢气；锌比铜活泼，与硝酸反应生成氢气吗？【提示】 由于 HNO3 表现强氧化性，所以 Zn 与任何浓度的硝酸反应不会产生氢气。任何金属与任何 浓度的硝酸都不产生氢气
5、。(3)一定量浓硝酸与足量的铜充分反应，可能生成单一成分的气体吗？【提示】 不能。铜首先与浓硝酸发生反应：Cu 4HNO 3(浓)= =Cu(NO3)22NO 22H 2O，随着反 应的进行 HNO3 的浓度降低，铜还会与稀硝酸进一步反应：3Cu 8HNO 3(稀)= =3Cu(NO3)22NO4H 2O，故生成的气体为 NO 和NO2 的混合气体。(4)在浓硝酸与铜、碳的反应中，浓硝酸表现的性质是否相同？【提示】 不完全相同。与碳反应时，硝酸只表 现强氧化性；与铜反应时，硝酸既表现强氧化性又表现酸性。(5)向浅绿色的 Fe(NO3)2 溶液中滴加稀盐酸，能够观察到的现象是什么？【提示】 加入
6、稀盐酸后，H 和 NO 结合成具有 强氧化性的 HNO3，可以 3把浅绿色的 Fe2 氧化成棕黄色的 Fe3 ，同时有 NO 气体产生。所以现象为溶液变为棕黄色，有气泡产生。(6)在酸性溶液中 NO 与 Fe2 、S 2 、HS 、I 、 SO 、HSO 能共存吗？ 3 3 3为什么？【提示】 不能共存。在酸性溶液中 NO 具有强氧化性，能氧化 3Fe2 、S2 、HS 、I 、SO 、HSO 等。23 3硝酸氧化性的体现(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或最高价含氧酸。如：C 4HNO3(浓) 2H2O4
7、NO 2CO 2。= = = = = (3)金属与硝酸反应一般不生成 H2，浓硝酸一般先被还原为 NO2，浓度变稀后稀硝酸一般被还原为 NO 气体，红棕色逐渐变淡。(4)低价金属氧化物或盐与硝酸发生氧化还原反应，如 FeO 与稀硝酸反应3FeO10HNO 3(稀) =3Fe(NO3)3NO5H 2O，而不是发生复分解反应生成Fe(NO3)2。(5)酸性溶液中含有 NO 或向含有 NO 的硝酸盐溶液中加入酸，溶液中 3 3(H NO )具有强氧化性，能够氧化强还原性离子 Fe2 、I 、S2 、SO 等而不 3 23能大量共存。(6)硝酸与铁反 应时，产物符合以下规律：Fe 过量 Fe 不足 F
8、e 与 HNO3 两者恰好完全反应Fe(NO3)2 Fe(NO3)3 Fe(NO3)2 或 Fe(NO3)3 或两者混合物注意：(1)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。(2)与金属反应时 硝酸的还原产物的规律是：浓硝酸NO 2，稀硝酸NO。但随着金属活动性顺序的增强以及硝酸浓度的降低，硝酸的还原产物会发生变化，一般说来，氮元素的价态随之降低。对点训练1下列说法正确的是( )A常温下将金属铁放入浓 HNO3 中，Fe 将被氧化成 Fe(NO3)3B将一定量的铁粉放入 HNO3 中，生成物中 Fe 的存在形式为 Fe(NO3)3C铁与浓 HNO3
9、 反应生成 NO2，而与稀 HNO3 反应生成 NO，说明稀HNO3 比浓 HNO3 的氧化性更强D将一定量的 Fe 放入稀 HNO3 中，其产物可能是 Fe(NO3)3，也可能是Fe(NO3)2 或它们的混合物D 浓 HNO3 能使金属铁钝化，A 不正确；HNO 3 的氧化性是指 HNO3 的得电子能力，而不以自身氮元素化合价的变化为准， 浓 HNO3 的氧化性强于稀HNO3，C 不正确；HNO 3 与 Fe 反应的产物除与 HNO3 的浓度有关外，还与 Fe 的量有关，若 Fe 过量，则有 2Fe3 Fe= =3Fe2 ，B 不正确。2铜粉放入稀硫酸中，加热后也无明显现象。当加入一种盐后，
10、铜粉质量减少，溶液呈蓝色，同时有气体逸出，该盐是( )AFe 2(SO4)3 BNa 2CO3CKNO 3 DFeSO 4C 铜 与稀 H2SO4 不反应，加入 KNO3 后，引入 NO ，在酸性条件 NO 与 3 3Cu 可以反 应 。硝酸与金属反应的有关计算典例导航 将 1.92 g 铜粉与一定量的浓硝酸反应，当铜粉完全反应时收集到气体 1.12 L(标准状况)，则所消耗的硝酸的物质的量是( )A0.12 mol B0.11 molC0.09 mol D0.08 mol【思路点拨】 Error!消耗的 n(HNO3)0.05 mol 2 mol0.11 mol 。1.9264【答案】 B一
11、题多变题中收集到气体成分有_，物质的量分别为_。【答案】 NO 2、NO 0.045 mol、0.005 mol硝酸与金属反应的常用计算方法(1)电子守恒：硝酸与金属的反应属于氧化还原反应，氮元素得到的电子数目等于金属原子失去的电子数目。(2)原子守恒：硝酸与金属反应时，一部分以 NO 的形式存在，另一部分转化 3为还原产物，这两部分中 N 的物质的量之和与反应 中消耗的 HNO3 的物质的量相等。(3)电荷守恒： HNO3过量时 反应后溶液中( 不考虑 OH )有：c(NO )c(H )nc (Mn )(Mn 代表金属离子)。 3对点训练3将 0.1 mol 铜与 40 mL 10 molL
12、1 HNO3 充分反应后，溶液中含 a mol H 。由此可知( )A生成的气体在标准状况下的体积为 4.48 LB生成的气体在标准状况下的体积为 1.49 LC被还原的硝酸的物质的量为(0.2a)molD反应后溶液中所含 NO 的物质的量为 0.2 mol 3C 溶液中含有 H ，则 HNO3过量，在反应过程中变稀，实际上发生了两个反应，反 应消耗的 HNO3 包括起酸的作用和氧化 剂 作用两部分，前者反应后以Cu(NO3)2 形式存在，后者被还原后生成 NO2、NO 气体，Cu 2HNO 3(酸)Cu(NO 3)2，HNO3(氧化 剂) NO 2(或 NO)，作酸用的硝酸 为 0.2 mo
13、l，生成的气体为NO、NO2 的混合气体，溶液中有 a mol 的 HNO3过量， 则被还原的 HNO3为(0.4a 0.2)mol ，即生成的气体的物质的量为(0.4a0.2)mol，溶液中的 NO由过量的 HNO3 和 Cu(NO3)2 中的 NO 组成，为 (a0.2)mol。 3 349.7 g Cu 和 Zn 的合金与足量的稀硝酸反应，还原产物只有 NO 气体，其体积在标准状况下为 2.24 L。将溶液稀释为 1 L，测得溶液中的 c(H )0.1 molL1 ，此时溶液中 NO 的浓度为( ) 3A0.3 molL 1 B0.4 molL 1C0.2 molL1 D0.6 molL
14、 1B n(NO) 0.1 mol，转移电子的物质的量为 0.1 mol30.3 mol，因 1 mol Cu 或 Zn 与硝酸反应失去 2 mol 电子，可知： n(CuZn) 0.3 mol20.15 mol，则 nCu(NO3)2nZn(NO 3)20.15 mol，其中所含 n(NO )0.3 mol，溶液中 3c(HNO3)c (H )0.1 molL1 ，其中含 n(NO ) 0.1 mol，溶液中 NO 的总浓 3 3度为 0.4 molL 1 。0.3 mol 0.1 mol1 L当 堂 达 标固 双 基1下列各项叙述正确的是( )A浓硝酸中滴入紫色石蕊试液，微热，溶液先变红，
15、后褪色BAl(OH) 3 与浓硝酸反应表现了浓硝酸的强氧化性CFeO 与浓硝酸的反应属于复分解反应D单质碳与浓硝酸加热，生成的气体为 CO2 和 NO 的混合物A 浓 硝酸具有强氧化性，表 现在能使石蕊试液褪色，能与金属单质、非金属单质反应，能与还原性离子如 Fe2 等反应。硝酸的酸性表现在能使石蕊试液变红，能与碱、碱性氧化物反应生成盐和水。A 项表现了浓硝酸的酸性和强氧化性；B 项是中和反应，只表现硝酸的酸性； C 项应是氧化 还原反应， FeO 被氧化；D 项，生成的气体为 CO2 和 NO2。2目前工业上生产硝酸，不涉及的反应是( )AN 2O 2 2NO= = = = =放 电 B4N
16、H 35O 2 4NO6H 2O= = = = =催 化 剂 C2NOO 2=2NO2D3NO 2H 2O=2HNO3NOA 工 业制备硝酸的流程：NH 3 NO NO 2 HNO3。3下列有关铜与浓硝酸反应的说法中错误的是 ( )AHNO 3 是氧化剂，NO 2 是还原产物B若 2 mol HNO3 被还原，则反应中一定生成 22.4 L NO2 气体C参加反应的硝酸中，被还原和未被还原的硝酸的物质的量之比是 11D硝酸在反应中既表现了强氧化性，又表现了酸性B B 项中未指明标准状况。 4下列离子在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存的是( )AH 、NO 、Fe 2 、Na BAg 、N
17、O 、Cl 、K 3 3CK 、Ba 2 、OH 、SO DCu 2 、NH 、Br 、OH 24 4A 在 H 存在时 NO 氧化 Fe2 。 35(1)在浓硝酸中放入铜片： 开始时反应的化学方程式为_，实验现象为_。若铜有剩余，则反应将要结束时反应的化学方程式为_。待反应停止后，再加入少量 25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，其原因是_。(2)若 1.92 g Cu 粉与一定量浓 HNO3 反应，当 Cu 完全反应时，收集到标准状况下 1.12 L 气体，则消耗硝酸_mol，生成 NO2_mol。【解析】 (1)随反应的进行，硝酸的浓度减小，停止反应时溶液中存在Cu(NO3)2，再加稀
18、 H2SO4，则溶液中的 NO 在酸性条件下与剩余的铜反应。(2)参 3加反应的 HNO3 包括被还原的 HNO3 和起酸性作用的 HNO3，表 现酸性的 HNO3为 20.06 mol，被还原的 HNO3为 0.05 mol，故参加1.92 g64 gmol 1 1.12 L22.4 Lmol 1反应的 HNO3为 0.05 mol0.06 mol0.11 mol。设标准状况下 1.12 L 气体中，含 NO x、NO2 y，则Error!解得：x0.005 mol，y0.045 mol。【答案】 (1)Cu 4HNO 3(浓) =Cu(NO3)22NO 22H 2O 铜片逐渐消失，溶液逐渐变蓝，有红棕色气体逸出3Cu 8HNO 3(稀)= =3Cu(NO3)22NO4H 2O加入稀硫酸后，H 与原溶液中的 NO 构成强氧化性的条件，又能与过 3量的 Cu 反应(2)0.11 0.045
