新教材高中化学学案专题7第2单元第2课时硝酸

第2课时硝酸发展目标体系构建1.通过实验操作，观察现象以及讨论总结，了解硝酸的性质。2.构建物质间转化关系，能从化合价、类别两个角度认识硝酸的性质。1．物理性质颜色状态气味特性无色液态刺激性易挥发2.化学性质(1)不稳定性：见光或受热易分解，化学方程式为4HNO3eq\o(=,\s\up10(△),\s\do18(或光照))4NO2↑＋O2↑＋2H2O。微点拨：浓硝酸由于溶有少量NO2而略显黄色。(2)酸性：属于强酸，具有酸的通性，如CaCO3与HNO3反应CaCO3＋2HNO3(稀)=Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O。(3)强氧化性：①与金属反应：硝酸具有强氧化性，能与除金、铂等少数金属以外的绝大多数金属反应。a．Cu与浓HNO3反应的化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。Cu与稀HNO3反应的化学方程式为3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。b．与Fe、Al反应：常温下，浓硝酸与浓硫酸相似，也能使铁、铝表面形成致密的氧化膜而钝化，所以可以用铝质或铁质容器盛放浓硝酸。②与非金属反应：浓硝酸在加热的条件下，还能与木炭等非金属单质发生氧化还原反应。浓硝酸与木炭反应的化学方程式为C＋4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up10(△))4NO2↑＋CO2↑＋2H2O。微点拨：浓硝酸和浓盐酸的混合物(体积比为1∶3)叫作王水，能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。3．用途硝酸是一种重要的化工原料，常用来制造氮肥、炸药、燃料、塑料、硝酸盐等。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)硝酸是一种具有强氧化性、腐蚀性的强酸。 (√)(2)硝酸可与Na2SO3反应制得SO2气体。 (×)(3)浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色。 (×)(4)在常温下，浓硫酸和浓硝酸与Fe和Al发生“钝化”，说明常温下浓H2SO4和浓HNO3与Fe和Al都不反应。 (×)2．下列关于硝酸的叙述正确的是()A．常温下，浓硝酸可以使金属镁钝化B．稀硝酸与活泼金属反应主要放出氢气C．浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂D．室温下，铜能与浓硝酸反应，不能与稀硝酸反应C[常温下，浓硝酸可以使铁、铝金属发生钝化，而镁不能钝化，A错误；稀硝酸具有强氧化性，与活泼金属反应主要还原产物为含氮元素的物质，不能得到氢气，B错误；浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂，C正确；室温下，铜与浓硝酸、稀硝酸均反应，只是反应的速度及还原产物不同，D错误。]3．实验室中常用铜和稀硝酸反应制取一氧化氮：3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。(1)反应中被还原的元素是________，氧化产物是________。(2)氧化剂与还原剂的物质的量之比是________，硝酸所表现的性质是________。[答案](1)氮元素硝酸铜(2)2∶3强氧化性和酸性探究硝酸的强氧化性(素养养成——宏观辨识与微观探析)如图所示是进行木炭与浓硝酸反应，并检验生成的气体的实验装置，它具有无污染、现象明显的特点。[问题1]实验中具支试管A内有什么现象？写出有关反应的化学方程式。[提示]木炭保持红热状态，试管内有红棕色气体生成。C＋4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up10(△))4NO2↑＋CO2↑＋2H2O。[问题2]试管B内的澄清石灰水会出现什么现象？水湿棉花处发生什么反应？[提示]木炭与浓硝酸反应产生的CO2使澄清石灰水变浑浊，水湿棉花处发生反应3NO2＋H2O=NO＋2HNO3。[问题3]若将木炭与浓硝酸反应产生的气体直接通入少量澄清石灰水中，溶液能否变浑浊？[提示]木炭与浓硝酸反应产生的气体包括NO2和CO2，NO2溶于水生成HNO3，HNO3为强酸，所以不会生成CaCO3，溶液不变浑浊。[问题4]某学生在实验临近结束时，发现分液漏斗中的浓硝酸难以滴下，为什么？若要再滴入几滴浓硝酸使木炭反应完全，如何操作最简单？[提示]实验临近结束时，试管B中压强增大，使分液漏斗中的浓硝酸难以滴下。可以摇动试管B，使上部的气体溶于澄清石灰水中，试管B中压强减小，分液漏斗中的浓硝酸可以顺利滴下。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)eq\o(=,\s\up10(△))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、Br－、I－、S2－、SOeq\o\al(2－,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NOeq\o\al(－,3)一部分仍以NOeq\o\al(－,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。(3)利用离子方程式计算：硝酸与硫酸混合液跟金属的反应，当金属足量时，不能用硝酸与金属反应的化学方程式计算，应用离子方程式计算，因为生成的硝酸盐中的NOeq\o\al(－,3)与硫酸电离出的H＋仍能继续与金属反应。如金属铜与混酸的反应方程式为3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。1．下列实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得的结论不正确的是()①②③A．由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生反应C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应D[A对，①中灼热碎玻璃不与浓HNO3反应，仍有红棕色气体NO2生成，说明浓硝酸受热发生了分解反应，生成NO2、O2和H2O；B对，由于浓硝酸受热分解生成NO2，则②中红棕色气体可能来源于浓硝酸的分解，故不能表明②中木炭与浓硝酸发生反应；C对，③中木炭未与浓硝酸接触，生成的红棕色气体只能是挥发出的HNO3与红热木炭发生反应，或挥发出的HNO3受热分解生成NO2，说明浓硝酸具有挥发性，NO2是还原产物；D错，由于空气中含有O2，则红热的木炭可能与O2反应产生了CO2，故不能说明木炭一定与浓硝酸发生了反应。]2．在100mL混合液中，HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4mol/L和0.1mol/L，向该混合液中加入1.92g铜粉，加热充分反应后，所得溶液中Cu2＋的物质的量浓度是()A．0.15mol/L B．0.225mol/LC．0.35mol/L D．0.45mol/LB[由于本题溶液中存在HNO3、H2SO4，所以c(H＋)>c(NOeq\o\al(－,3))，而在Cu与HNO3反应中，实际参加反应的n(H＋)∶n(NOeq\o\al(－,3))＝8∶2，所以要依据离子方程式来计算。3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O3823eq\f(1.92,64)eq\o(\s\up10(0.4＋0.2),\s\do8(×0.1))0.4×0.1由此可知H＋的量不足，完全反应，则：n(Cu2＋)＝eq\f(0.4＋0.2×0.1×3,8)mol＝0.0225mol，c(Cu2＋)＝eq\f(0.0225mol,0.1L)＝0.225mol/L。]1．我国清代《本草纲目拾遗》中记叙无机药物335种，其中“强水”条目下写道：“性最烈，能蚀五金……其水甚强，五金八石皆能穿第，惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指()A．氨水 B．硝酸C．醋 D．卤水B[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。]2．实验室贮存下列物质的溶液时，必须用棕色瓶的是()①浓硝酸②浓硫酸③浓盐酸④硝酸银溶液A．①④ B．②③C．①③ D．②④A[见光易分解的物质保存在棕色瓶中，如：浓硝酸、硝酸银、溴化银、氯水等。]3．下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是()A．稀硝酸使紫色石蕊溶液变红——酸性B．铁与稀硝酸反应不能放出氢气——强氧化性C．要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性D．氢氧化亚铁固体与稀硝酸混合——仅强酸性D[稀硝酸使紫色石蕊溶液变红体现硝酸的酸性，A正确；稀硝酸具有氧化性，与Fe反应，产生硝酸盐、NO和水，不能产生氢气，这是它的强氧化性，B正确；浓硝酸不稳定，见光易分解产生NO2、O2和水，所以浓硝酸要放在棕色试剂瓶中避光保存，C正确；稀硝酸具有酸性，能与氢氧化亚铁发生中和反应，但它同时具有强氧化性，会把反应产生的Fe2＋氧化为Fe3＋，不仅仅表现酸性，D错误。]4．工业上用洗净的废铜屑作原料制取硝酸铜。为节约原料和防止环境污染，宜采取的方法是()A．Cu＋HNO3(浓)→Cu(NO3)2B．Cu＋HNO3(稀)→Cu(NO3)2C．Cueq\o(→,\s\up10(空气),\s\do8(△))CuOeq\o(→,\s\up10(硝酸))Cu(NO3)2D．Cueq\o(→,\s\up10(浓硫酸),\s\do8(△))Cu(SO4)2eq\o(→,\s\up10(BaNO32))Cu(NO3)2C[A中产生NO2，B中产生NO，D中产生SO2，都产生污染性气体。]5．将7.68g铜与50mL一定浓度的硝酸恰好完全反应，收集到标准状况下4.48L气体。请回答：(1)NO的体积为________L，NO2的体积为________L。(2)被还原的硝酸的物质的量是________mol。(3)硝酸的物质的量浓度是________mol·L－1。[解析]n(Cu)＝eq\f(7.68g,64g·mol－1)＝0.12mol，n(NO)＋n(NO2)＝eq\f(4.48L,22.4L·mol－1)＝0.2mol。(1)解法一：设n(NO2)＝xmol，则n(NO)＝(0.2－x)mol，Cueq\o(→,\s\up10(浓HNO3))2NO2↑3Cueq\o(→,\s\up10(稀HNO3))2NO↑eq\f(x,2)molxmoleq\f(3,2)(0.2－x)mol(0.2－x)mol得eq\f(x,2)＋eq\f(3,2)(0.2－x)＝0.12，解得x＝0.18mol，则V(NO2)＝0.18mol×22.4L·mol－1＝4.032L，V(NO)＝(0.2－0.18)mol×22.4L·mol－1＝0.448L。解法二：Cu～Cu2＋～2e－0.12mol0.24molHNO3～NO2↑～e－n(NO2)n(NO2)HNO3～NO↑～3e－n(NO)3n(NO)由得失电子守恒得：n(NO2)＋3n(NO)＝0.24mol又因n(NO2)＋n(NO)＝0.2mol，解得n(NO2)＝0.18mol，n(NO)