2022-2023学年人教版必修二 5.2.3 硝酸 学案

.2.3硝酸【学习目标】1.通过对比，研究浓硝酸和稀硝酸的性质异同。2.通过实验认识硝酸的性质。提高观察、描述和分析实验现象的能力。3.用守恒法分析反应中消耗硝酸的量，求解金属与硝酸反应的计算问题。4.了解酸雨的形成及危害，加强环保意识【学习重难点】重点：1.浓硝酸的酸性和强氧化性。2.用守恒法分析反应中消耗硝酸的量，求解金属与硝酸反应的计算问题。难点：1.浓硝酸的酸性和强氧化性。2.用守恒法分析反应中消耗硝酸的量，求解金属与硝酸反应的计算问题。【课前小测】1.如图是用于干燥、收集并吸收多余气体的装置，下列方案正确的是()选项X收集气体YA碱石灰氯化氢水B碱石灰氨气水C氯化钙二氧化硫氢氧化钠溶液D氯化钙一氧化氮氢氧化钠溶液2.能用如图装置进行喷泉实验的一组气体是()A.HCl和CO2 B.NH3和COC.O2和CO2 D.NO2和NO3.下列方法适合实验室制取氨的是()A.N2和H2催化加热制取氨B.加热NH4Cl制取氨C.将浓氨水向碱石灰固体上滴加D.将NH4Cl溶液和NaOH溶液混合【学习过程】一、硝酸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，能与水以任意比混合。密度为1.5027g/cm3，沸点83℃，浓硝酸的浓度为69%，98%以上的为“发烟”硝酸。发烟硝酸：质量分数在的硝酸。发烟硝酸的“发烟”原因是挥发出的硝酸和空气中的水蒸气形成硝酸小液滴，所发出的“烟”实际上是。2.硝酸的化学性质(1)酸的通性①与指示剂作用：稀硝酸能使紫色石蕊溶液由紫色变为红色；浓硝酸使紫色石蕊溶液先后。①硝酸和碱反应如：氢氧化钠反应：。②硝酸和碱性氧化物反应：如氧化钠反应：。③硝酸和某些盐反应：如碳酸钙反应：。(2)不稳定性：见光或受热易分解，化学方程式为。长期存放的浓硝酸呈黄色是因为其分解生成的溶于硝酸中，实验室常将浓硝酸保存在试剂瓶中，并放在处。(3)强氧化性①和金属(Cu)反应的实验探究【实验5-8】实验操作：在橡胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。向两支具支试管中分别加入2mL浓硝酸和稀硝酸，用橡胶塞塞住试管口，使铜丝与硝酸接触，观察并比较实验现象。向上拉铜丝，终止反应。验现象：用浓硝酸时很快就生成了，液体变为；用稀硝酸时较慢地生成了，气体在上升过程中变为，液体变为。实验原理：(4)应用硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造化肥、农药、炸药、染料和硝酸盐等，在实验室里是一种重要的化学试剂。【归纳总结】1)HNO3显氧化性，氮元素的化合价由+5价变为+4、+2及更低的价态，所以还原产物为氮的低价态物质而不是H2。2)浓硝酸比稀硝酸反应更快，原因是浓硝酸氧化性更强。3)HNO3既显氧化性，又显酸性，其标志是生成了Cu(NO3)2。4)除了金、铂以外的金属都能在一定条件下与HNO3发生反应。5)王水：浓硝酸和浓盐酸的混合物(体积比为1：3)，能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。Fe(少)+4HNO3(Fe(少)+4HNO3(稀)==Fe(NO3)3+NO↑+2H2O3Fe(过)+8HNO3(稀)==3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O3.金属与硝酸反应的计算方法(1)硝酸与金属反应一般不生成H2，硝酸浓度越低，还原产物的价态越低。(2)通式①金属+浓HNO3→金属硝酸盐+NO2↑+H2O②金属+稀HNO3→金属硝酸盐+NO↑+H2O参加反应的HNO3=体现酸性的HNO3+被还原的HNO3；金属与HNO3反应后溶液中含NO3-，若向其中加酸，金属会继续被氧化。(3)总量的金属与一定量浓HNO3反应时，随HNO3浓度的降低，还原产物也发生改变。如Cu与浓硫酸反应，开始生成NO2，随着反应进行硝酸浓度变稀，生成NO，最终得到NO2和NO的混合气体。(4)铁与稀HNO3反应，先生成Fe(NO3)3，若Fe过量，Fe(NO3)3与Fe反应生成Fe(NO3)2。(5)思维模式(6)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：氮原子守恒：n(参加反应的硝酸)=n(被还原的硝酸)+n(体现酸性的硝酸)③电荷守恒法：HNO3过量时，反应后的溶液中(不考虑OH-)有c(NO3-)=c(H+)+xc(Mx+)④极限法：随着硝酸的浓度不同，产物不同，这时可用此方法。1)氮原子守恒例1.将25.6mgCu与1.4×10-3mol的浓硝酸恰好完全反应，反应后收集到的气体在标准状况下体积为多少mL。(假设反应中只产生氮的氧化物)例2.在Cu与稀硝酸反应中，如果有1mol硝酸被还原，则被氧化的铜的物质的量为mol。A.3/8B.8/3C.3/2D.2/32)电荷守恒法例3.3.2g铜与过量硝酸(8mol·L-1、30mL)充分反应，硝酸的还原产物为NO2，和NO，反应后溶液中含有amolH+，则此时溶液中所含NO3-的物质的量为()A.(0.2+a)molB.(0.1+a)molC.(0.05+a)molD.amol3)极限法例4.把22.4g铁完全溶解于某浓度的硝酸中，反应只收集到0.3molNO2和0.2molNO，下列说法正确的是()A.反应后生成的盐只有Fe(NO3)3B.反应后生成的盐只有Fe(NO3)2C.产物中Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的物质的里之比为1：3D.产物中Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的物质的里之比为3：1二、酸雨及防治1.酸雨的形成与危害(1)酸雨：二氧化硫、氮氧化物以及它们在大气中发生反应后的生成物溶于雨水会形成酸雨。酸雨的pH。(2)形成：①硫酸型酸雨：SO2→SO3→。(或SO2→H2SO3→)。②硝酸型酸雨：NOx→NO2→。(3)危害①农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊；②加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的。2.SO2与NO2的主要来源、危害和防治(1)来源：①SO2主要来自和某些含硫的金属矿物质的燃烧或冶炼；②NO2主要来自汽车尾气。(2)危害：①引起疾病，严重时会使人死亡；②溶于水形成。(3)防止：①调整能源结构发展清洁能源②研究煤的脱硫技术，改进燃烧技术，减少二氧化硫和氮氧化物的排放③加强工厂废气的回收处理④改进汽车尾气的处理技术，控制尾气排放。【当堂训练】1.判断正误(1)过量的铜与浓硝酸反应有NO生成。()(2)硝酸可与Na2SO3反应制得SO2气体。()(3)稀硝酸与锌反应可放出氢气。()(4)用浓硝酸与Cu反应制备NO2。()(5)煤和石油的燃烧是形成酸雨的主要原因之一。()(6)在常温下，浓硫酸和浓硝酸均可使Fe和Al发生“钝化”，说明常温下浓硫酸和浓硝酸与Fe和Al都不反应。()(7)空气质量日报报道的大气污染物是CO2、SO2、氮氧化物、固体悬浮颗粒。()2.将1.92g铜粉与一定量浓硝酸恰好完全反应，反应后收集到的气体在标准状况下的体积为1120mL，则消耗硝酸的物质的量为mol(假设反应中只产生氮的氧化物)。A.0.12B.0.11C.0.09D.0.083.某单质与浓硝酸反应中，若参加反应的单质和浓硝酸的物质的量之比为1：4，浓硝酸被还原为NO2，则单质在氧化产物中的化合价为。A.+2B.+3C.+4D.+54.9.7gCu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2.24L。将溶液稀释为1L，测得溶液中c(H+)=0.1mol·L-1，此时溶液中的浓度为()A.0.3mol·L-1B.0.4mol·L-1C.0.2mol·L-1 D.0.6mol·L-15.欲迅速除去水壶底的水垢，又不损坏铝壶，最好选用()A.浓盐酸 B.稀硝酸C.冷的浓硫酸 D.冷的浓硝酸参考答案【课前小测】1.C2.A3.C【学习过程】一、1.98%；雾2.(1)酸的通性①变红，褪色①H＋＋OH－=H2O。②2H＋＋Na2O=2Na＋＋H2O。③2H＋＋CaCO3=Ca2＋＋CO2↑＋H2O。(2)4HNO3eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5(或光照))4NO2↑＋O2↑＋2H2O。NO2棕色阴凉(3)红棕色；绿色；无色气体；红棕色；蓝色Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。例1.13.44例2.C例3.B例4.D二、1.(1)<5.6；(2)H2SO4；H2SO4；HNO3【讨论与交流】(1)“雷