2020-2021学年高中化学苏教版必修1学案：专题4 第二单元 第3课时　硝酸的性质 Word版含解析

1、第3课时硝酸的性质一、硝酸的性质1硝酸的物理性质纯硝酸是无色、易挥发，有刺激性气味的液体，密度比水的大，易溶于水。98%以上的浓硝酸通常称作“发烟硝酸”。常用浓硝酸的质量分数大约为69%。2. 硝酸的化学性质(1)强酸性稀hno3具有酸的通性，但与金属反应不产生h2。(2)不稳定性4hno34no2o22h2o，硝酸越浓，越易分解。(3)强氧化性hno3中5价n有很强的得电子能力。不论浓、稀hno3都具有强氧化性。规律：浓hno3被还原成no2，稀hno3被还原成no。硝酸越浓，其氧化性越强。还原剂一般被氧化成最高价态。表现：与氢前金属反应不产生h2fe(少量)4hno3(稀)fe(no3)3

2、no2h2o溶解cu等不活泼金属cu4hno3(浓)=cu(no3)22no22h2o(用于实验室制no2)3cu8hno3(稀)=3cu(no3)22no4h2o(用于实验室制no)使fe、al钝化(浓hno3，常温)与c、s、p等非金属单质反应c4hno3(浓)co24no22h2o二、工业制备硝酸探究点一硝酸的强氧化性 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)硝酸和非金属反应规律：非金属浓硝酸最高价氧化物或其含氧酸no2。反应实例：c4hno3(浓)co24

3、no22h2os6hno3(浓)6no2h2so42h2op5hno3(浓)h3po45no2h2o(3)硝酸和金属反应除pt、au以外硝酸几乎能氧化所有的金属。如3cu8hno3(稀)=3cu(no3)22no4h2o。活泼金属与硝酸反应不生成氢气，硝酸的浓度不同还原产物不同，浓硝酸还原产物为no2，稀硝酸还原产物为no，极稀的硝酸还原产物是n2o、n2、nh4no3等。常温下浓硝酸能使铁、铝钝化。(4)硝酸和还原性化合物反应(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

4、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no在离子共存问题的判断中的特殊性。在水溶液中，no本无氧化性，但当水溶液中有大量h存在时，no就表现出强氧化性，如在有h、no存在的溶液中就不能存在fe2、s2、i、so、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。1将稀硝酸和浓硝酸分别作用于紫色石蕊试液，现象是否相同？为什么？提示：不相同，稀硝酸使石蕊试液只变红，但不褪色；浓硝酸比稀硝酸氧化性更强，能使石蕊试液先变红后褪色。2铜与足量

5、浓硝酸反应时，表现酸性的hno3与作氧化剂的hno3物质的量之比是多少？提示：cu与浓硝酸发生反应cu4hno3(浓)=cu(no3)22no22h2o。当有4 mol hno3参加反应时，有2 mol hno3表现酸性生成cu(no3)2，有2 mol hno3被还原生成no2，故二者的物质的量之比为11。【例1】某化学学习小组采用下图所示装置，对浓硝酸与木炭的反应进行探究(已知：4hno34no2o22h2o)。请回答下列问题：(1)检查装置气密性后，将燃烧匙中的木炭在酒精灯上加热至红热状态，伸入三颈烧瓶中，并塞紧瓶塞，滴加浓硝酸，可观察到三颈烧瓶中气体的颜色为_，产生该气体的化学方程式是

6、_。(2)装置c中盛有足量ba(oh)2溶液，炽热的木炭与浓硝酸反应后可观察到c中出现白色沉淀，该白色沉淀为_(填化学式)。(3)装置b的作用是_ _。(4)装置d中收集到了无色气体，部分同学认为是no，还有部分同学认为是o2。下列对该气体的检验方法合适的是_。a敞口观察装置d中集气瓶内气体的颜色变化b将湿润的蓝色石蕊试纸伸入集气瓶内，观察蓝色石蕊试纸是否变红c将带火星的木条伸入集气瓶中，观察木条是否复燃如果d中集气瓶中收集的无色气体是氧气，则氧气的来源是_。【思路分析】【解析】(1)装置a中发生的是浓硝酸与木炭的反应，生成no2、co2、h2o，三颈烧瓶中显示的是no2的红棕色。(2)no2

7、、co2通入ba(oh)2溶液分别生成ba(no3)2和baco3，由于ba(oh)2溶液足量，故溶液为碱性环境，baco3不溶解以沉淀形式析出。(3)为防止装置c中酸性气体溶解速率太快而导致c中溶液进入三颈烧瓶，装置b应为防倒吸装置。(4)no与足量o2反应生成红棕色的no2，a正确；no和o2均不具有酸性，b错误；o2能使带火星的木条复燃，而no不能，c正确。装置a中除木炭与浓硝酸的反应外，硝酸不稳定，部分浓硝酸还会发生分解：4hno34no2o22h2o。【答案】(1)红棕色c4hno3(浓)4no2co22h2o(2)baco3(3)防倒吸(4)ac浓硝酸的分解某研究性学习小组的同学为

8、了探究no的性质，进行了如下实验。(1)甲同学设计了图甲装置进行实验，观察到集气瓶中收集到无色气体，由此确定铜和稀硝酸反应生成了no气体。甲同学的推断不正确(填“正确”或“不正确”)，理由是no2能与水反应生成no，无论铜与稀硝酸反应生成的是no还是no2，集气瓶中收集到的气体都是no。(2)乙同学不同意甲同学的推断，他观察到图甲装置圆底烧瓶中的气体不是无色。为此乙同学设计了图乙装置进行实验，步骤为：在具支试管中放入适量石灰石，加入过量稀硝酸。待石灰石反应完全，将铜丝浸入过量的稀硝酸中。一段时间后，观察到具支试管中气体始终为无色，收集反应产生的气体。待集气瓶充满气体后从水槽中取出，敞口正放在桌

9、面上，观察到瓶口气体颜色有变化，证明稀硝酸与铜反应生成了no。步骤的作用是排尽装置内的空气；步骤瓶口气体的颜色变化是无色变成红棕色。(3)当过量的铜与稀硝酸完全反应后，再加入20%的稀硫酸，铜片上又有气泡产生，稀硫酸的作用是c(填字母)，反应的离子方程式是3cu2no8h=3cu22no4h2o。a还原剂b氧化剂c酸化d提供热能解析：(1)甲同学设计了图甲装置进行实验，观察到集气瓶中收集到无色气体，因为no2能与水反应生成no，无论铜与稀硝酸反应生成的是no还是no2，集气瓶中收集到的气体都是no，所以甲同学的推断不正确。(2)乙同学的设计中，使稀硝酸先与碳酸钙反应产生co2，将装置内的空气排

10、尽，以避免空气中的氧气对实验产生干扰。(3)过量的铜与稀硝酸完全反应后所得溶液的溶质为硝酸铜，在铜片过量的情况下，再加入稀硫酸，提供了h，no继续和铜反应生成no。探究点二金属与硫酸、硝酸反应的计算 1反应通式mh2so4(浓)m(so4)n还原产物h2o3m4xhno3(稀)=3m(no3)xxno2xh2om2xhno3(浓)=m(no3)xxno2xh2ox为金属的化合价。由以上两通式可以看出，稀硝酸与金属反应时，显示氧化性的硝酸占总量的；浓硝酸与金属反应时，显示氧化性的硝酸占总量的。2还原产物浓硫酸so2浓硝酸no2稀硝酸no(hno3越稀，还原产物的价态越低，如zn和很稀的hno3反

11、应，还原产物可能是nh4no3)3溶液中的酸(1)起氧化性作用的酸转化为气体(no、no2、so2等)，起氧化性作用的酸的物质的量等于生成气体的物质的量。(2)起酸性作用的酸转移到生成物的盐中，其物质的量可以由阳离子的物质的量求得。(3)没参加反应的酸，可根据溶液中h的物质的量求得。4常用方法(1)电子守恒法。硝酸与金属的反应属于氧化还原反应，n原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。(2)原子守恒法。硝酸与金属反应后，一部分以no的形式存在，一部分转化为还原产物(no、no2等)，这两部分中氮原子的物质的量与反应消耗的hno3中氮原子的物质的量相等。以cu与硝酸反应为例来说明：cu4hno

12、3(浓)=cu(no3)22no22h2o反应中转移的n(e)2n(cu)n(no2)，消耗的n(hno3)2ncu(no3)2n(no2)。3cu8hno3(稀)=3cu(no3)22no4h2o反应中转移的n(e)2n(cu)3n(no)，消耗的n(hno3)2ncu(no3)2n(no)。若还原产物为no2和no的混合气体，则反应中转移的n(e)2n(cu)n(no2)3n(no)，消耗的n(hno3)2ncu(no3)2n(no2)n(no)。5金属与稀硝酸和稀硫酸的混合酸反应金属与硝酸和硫酸的混合酸反应时，金属与硝酸反应生成的硝酸盐在酸性条件下，相当于稀硝酸，金属会继续被no氧化，故

13、计算有关物质的量时，要按离子方程式进行。例如，cu与硝酸和硫酸的混合酸反应时，要按离子方程式：3cu8h2no=3cu22no4h2o进行计算。由此看出，在不同的情况，hno3可部分被还原，也可全部被还原，cu也是可部分或可全部被氧化。【例2】向一定量的fe、feo、fe2o3、fe3o4的混合物中加入150 ml 4 mol·l1的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，放出2.24 l no(标准状况)，往所得溶液中加入kscn溶液，无血红色出现。若用足量的h2在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的物质的量为()a0.21 molb0.25 molc0.3 mol d0.35 mo

14、l【思路分析】铁及铁的氧化物和稀硝酸反应时，0价铁、2价铁先被氧化为3价，铁过量时会把fe3还原为fe2，由于反应后的溶液中加入kscn溶液无血红色出现，则反应后溶液中只有硝酸亚铁，然后根据守恒思想即可解答。【解析】混合物与稀硝酸反应，恰好使混合物完全溶解，放出2.24 l no(标准状况)，且所得溶液中加入kscn溶液无血红色出现，证明混合物中的fe全部转化为溶液中的溶质fe(no3)2，根据n元素守恒可得，nfe(no3)2×0.25 mol，则混合物中铁元素的物质的量n(fe)0.25 mol，所以用足量的h2在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的物质的量是0.25 m

15、ol。【答案】b足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和no2、n2o4、no的混合气体，这些气体与0.56 l(标准状况)o2混合后通入水中，气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入2 mol·l1 naoh溶液至cu2恰好完全沉淀，则消耗naoh溶液的体积是(b)a60 ml b50 mlc45 ml d15 ml解析：no2、n2o4、no的混合气体与0.56 l(标准状况)o2混合后通入水中，完全生成hno3，则整个过程中cu失去的电子数等于o2得到的电子数，n(cu)×2n(o2)×4，n(cu)×2×4，解得：n(cu)

16、0.05 mol，所以生成cu(no3)2的物质的量为0.05 mol，根据cu22oh知n(naoh)n(oh)0.05 mol×20.10 mol，则naoh溶液的体积v0.05 l，即50 ml。1下列关于硝酸的认识中，正确的是(a)a浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性b浓硝酸与金属反应不放氢气，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、稀硝酸都有氧化性，可与除au、pt之外的所有金属反应；且在与金属反应时，不产生氢气，硝酸既表现氧化性又表现酸性；浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中，因为铝和铁

17、在冷浓硝酸中钝化。2浓hno3跟下列物质反应，既表现出氧化性又表现出酸性的是(b)acuo bfeocc dcaco3解析：cuo与浓硝酸反应生成硝酸铜和水，硝酸只表现出酸性，a错误；feo与浓硝酸反应生成硝酸铁、no2和h2o，硝酸既表现出氧化性又表现出酸性，b正确；碳与浓硝酸反应生成co2、no2和h2o，硝酸只表现出氧化性，c错误；caco3与浓硝酸反应生成硝酸钙、水和二氧化碳，硝酸只表现出酸性，d错误，答案选b。3往2支分别装有浅绿色的fe(no3)2和feso4溶液的试管中分别逐滴加入稀盐酸时，溶液的颜色变化应该是(c)a前者基本没有改变、后者变棕黄色b前者变棕黄色、后者也变棕黄色c

18、前者变棕黄色、后者基本没有改变d前者、后者都基本没有改变解析：fe2和no、so在溶液中可以大量共存，但加入盐酸后，no在酸性条件下表现出强氧化性，把fe2氧化成fe3，溶液由浅绿色变成棕黄色；而so在溶液中与h不能把fe2氧化成fe3，溶液颜色没有改变。4向某hno3和fe(no3)3的混合溶液中逐渐加入铁粉，产生无色气体，该气体遇空气变红棕色，溶液中fe2的物质的量和加入fe粉的物质的量之间的关系如图所示，则原稀溶液中hno3和fe(no3)3的物质的量浓度之比为(a)a41 b31c21 d11解析：由图像可知，当加入1 mol fe时，n(fe2)0，再加入fe，n(fe2)逐渐增大，

19、说明当加入fe少于1 mol时，发生反应fe4hno3(稀)=fe(no3)3no2h2o，所以混合溶液中含有4 mol hno3，当再加入1 mol fe时，发生反应fe2fe3=3fe2，得到3 mol fe2，由图像和前面分析可知原混合溶液中含有1 mol fe(no3)3。故原稀溶液中hno3和fe(no3)3的物质的量浓度之比为41。a项正确。5在100 ml某混合酸中，c(hno3)0.4 mol·l1，c(h2so4)0.1 mol·l1，向其中加入1.92 g铜粉微热，待充分反应后，溶液中cu2的物质的量浓度为(c)a0.15 mol·l1 b0.

20、30 mol·l1c0.225 mol·l1 d无法计算解析：当金属与hno3和h2so4的混合酸反应时，最好根据金属与hno3反应的离子方程式求解。在100 ml溶液中，hno3和h2so4共电离出0.06 mol h、0.04 mol no和0.01 mol so。从铜和稀硝酸反应的离子方程式来看：3cu2no8h=3cu22no4h2o192 g cu即0.03 mol cu完全溶解，需n(h)0.08 mol，n(no)0.02 mol，而此时溶液中有0.06 mol的h(不足量)、0.04 mol no(足量)，因此按h的物质的量进行计算。8h3cu28 3006

21、 mol n(cu2)所以cu2的物质的量n(cu2)0.022 5 mol，则cu2的物质的量浓度c(cu2)0.225 mol·l1。6用内置有螺旋状铜丝的胶头滴管小心吸取一滴管浓硝酸后迅速插入细口瓶中(如图)，滴管与瓶口接触处垫一小块滤纸使滴管与瓶口留少量空隙，依次观察到如下现象：滴管内产生红棕色气体，液面下降；滴管内的液面上升，气体变成无色；滴管内的液面再次下降。下列说法中不正确的是(d)a现象中产生的红棕色气体为no2b产生现象的原因是no2与水反应c产生现象的原因是铜与稀硝酸反应d最终瓶内溶液中的溶质一定只有cu(no3)2解析：用内置有螺旋状铜丝的胶头滴管小心吸取一滴管

22、浓硝酸后迅速插入细口瓶中，铜和浓硝酸发生反应cu4hno3(浓)=cu(no3)22no22h2o，生成的二氧化氮为红棕色气体，因滴管内有气体生成，压强增大，所以液面下降，现象中产生的红棕色气体为no2，a项正确；二氧化氮能和水反应，n元素的化合价既升高又降低，反应为3no2h2o=2hno3no，由化学方程式可知，3 mol红棕色的二氧化氮与水反应，生成1 mol无色的一氧化氮气体，气体体积减小，滴管内压强减小，所以滴管内液面上升，气体变成无色，b项正确；3cu8hno3(稀)=3cu(no3)22no4h2o，因滴管内有气体生成，压强增大，液面下降，所以产生现象的原因是铜与稀硝酸反应，c项正确；最终可能有硝酸剩余，最终瓶内溶液中的溶质一