2024-2025学年高中化学第四章非金属及其化合物4第2课时硫酸和硝酸的氧化性学案新人教版必修1

PAGE11-第2课时硫酸和硝酸的氧化性课程目标1．了解稀硫酸的通性。2．了解浓硫酸和硝酸的特性，特殊是强氧化性。3．了解硫酸和硝酸的重要用途。图说考点,[新知预习]一、硫酸1．硫酸的物理性质浓硫酸是一种无色黏稠、油状的液体，溶于水时放出大量的热。稀释浓硫酸时应将浓硫酸沿器壁渐渐注入水中，并不断搅拌。2．硫酸的化学性质(1)稀硫酸——具有酸的通性①电离方程式为H2SO4=2H＋＋SOeq\o\al(2－,4)。②硫酸具有酸的通性，可与酸碱指示剂作用，也可与活泼金属、碱、碱性氧化物及某些盐反应。(2)浓硫酸三大特性试验操作试验现象试验结论蓝色晶体变成白色粉末浓硫酸具有吸水性蔗糖渐渐变黑，体积膨胀，形成疏松多孔的海绵状的炭，并放出eq\o(□,\s\up1(12))有刺激性气味的气体浓硫酸具有脱水性，且能氧化碳单质，生成CO2，本身被还原为SO2加热前铜片在浓硫酸中无现象；加热后，铜片渐渐溶解，铜片表面有气泡产生；品红溶液褪色浓硫酸具有强氧化性二、硝酸1．强酸性硝酸是具有eq\o(□,\s\up1(19))挥发性的一元强酸，在水中的电离方程式为HNO3=H＋＋NOeq\o\al(－,3)，具有酸的通性，但硝酸与金属反应一般不产生H2。2．强氧化性3．不稳定性(1)化学方程式：eq\o(□,\s\up1(30))4HNO3eq\o(=,\s\up7(光照))2H2O＋4NO2↑＋O2↑。(2)试验室中浓硝酸显黄色是浓硝酸分解生成的eq\o(□,\s\up1(31))NO2又溶于硝酸所致。[即时性自测]1．推断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)浓硫酸具有强氧化性，稀硫酸不具有氧化性。()(2)常温下将铜片放入浓硫酸中，无明显改变，说明铜在浓硫酸中发生“钝化”。()(3)浓H2SO4具有强氧化性，SO2具有还原性，所以浓H2SO4不能干燥SO2。()(4)浓H2SO4具有吸水性，所以浓H2SO4可以干燥H2、CO、NH3、H2S等气体。()(5)过量的铜与浓硝酸反应有NO生成。()(6)浓、稀硫酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色。()(7)稀硝酸与锌反应可放出氢气。()(8)常温下铁与浓硝酸反应，产生大量红棕色气体。()(9)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。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×(7)×(8)×(9)×2．在试验室里，储存在棕色试剂瓶中的药品是()A．浓盐酸B．浓硝酸C．浓硫酸D．氯化钠解析：浓硝酸在加热或光照的条件下简洁发生分解反应，所以浓硝酸须要避光保存。答案：B3．将浓硝酸滴在石蕊试纸上，产生的现象是()A．变红色B．先变红，后变黑C．变蓝色D．先变红，后褪色答案：D4．关于硝酸的说法中正确的是()A．Cu可以溶解在稀硝酸中并生成H2B．浓硝酸不能与非金属单质反应C．硝酸与金属反应时，主要是＋5价的氮元素得电子D．常温下，向浓硝酸中投入铁片，会产生大量的红棕色气体答案：C5．下列关于浓硝酸和浓硫酸的叙述中正确的是()①常温下都可用铝制容器贮存②露置在空气中，容器内酸液的质量都减轻③常温下都能与铜较快反应④露置在空气中，容器内酸液的浓度都降低A．①②B．③④C．②③D．①④解析：常温下，二者均能使铝钝化，①正确；露置在空气中，浓硫酸吸水质量增加，②错误；浓硫酸在常温下与铜没有明显的反应，③错误；在空气中，浓硝酸挥发、浓硫酸吸水，二者浓度都降低，④正确。答案：D浓硫酸吸水性和脱水性的区分：吸水性：浓硫酸吸取物质中本身存在的水或结晶水的性质。脱水性：浓硫酸将组成有机物的H、O元素按原子个数比2∶1以“H2O”的形式脱去的性质由此看出：二者的根本区分在于物质本身是否存在水分子。提升点一浓硫酸的三大特性[例1]某学习小组在鉴别浓硫酸和稀硫酸时，设计了如下方案：操作结论甲投入火柴梗变黑者为浓硫酸乙加入金属铝片产生刺激性气味气体者为浓硫酸丙分别加入到盛水的试管中放出大量热者为浓硫酸丁用玻璃棒蘸浓氨水靠近盛酸的试剂瓶瓶口冒白烟者为浓硫酸戊加到CuSO4·5H2O晶体中变白者为浓硫酸(1)其中可行的是________(填序号)。(2)其中稍作改进就能成为可行方案的是________，改进方法是________________________________________________________________________。(3)完全错误的是________，因为________________________________________________________________________。【解析】(1)甲、丙、戊分别利用浓硫酸的脱水性、溶解时放出大量的热、吸水性设计，方案可行。(2)乙中常温下铝遇浓硫酸使铝钝化，加热即可反应。而常温下铝片可与稀硫酸反应产生H2。(3)丁错误，挥发性酸遇浓氨水才能产生白烟，浓硫酸不属于挥发性酸。【答案】(1)甲、丙、戊(2)乙增加加热条件(或将结论改为常温下反应产生气体的为稀硫酸)(3)丁硫酸是高沸点酸，没有挥发性[提升1]用如图所示试验装置(夹持仪器已略去)探究铜丝与过量浓硫酸的反应。下列试验不合理的是()A．上下移动①中铜丝可限制SO2的量B．②中选用品红溶液验证SO2的生成C．③中选用NaOH溶液汲取多余的SO2D．为确认CuSO4生成，向①中加水，视察颜色解析：移动铜丝，可限制铜丝与浓硫酸的接触，即限制SO2的生成量，故A合理；SO2能使品红溶液褪色，故B合理；SO2有毒，且属于酸性氧化物，故C合理；浓硫酸过量，试管中剩余浓硫酸，应将反应后的混合液渐渐加入到大量水中，否则易出现液体喷出试管而发生危急，故D不合理。答案：D浓H2SO4与稀H2SO4氧化性的区分：浓H2SO4具有强氧化性，缘由是H2eq\o(S,\s\up6(＋6))O4→eq\o(S,\s\up6(＋4))O2；稀H2SO4具有弱氧化性，缘由是eq\o(H,\s\up6(＋1))2SO4→H2。[关键实力]浓硫酸强氧化性的表现1．与金属的反应(1)Fe、Al的钝化常温下，当Fe、Al遇到浓硫酸时，会与浓硫酸发生反应，表面生成一层致密的氧化物薄膜而出现“钝化”现象。(2)与氢之前的活泼金属反应Zn＋2H2SO4(浓)=ZnSO4＋SO2↑＋2H2O规律：①浓硫酸既表现氧化性，又表现酸性；②浓硫酸一旦变稀，就发生：Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑。(3)与氢之后的不活泼金属(除Au、Pt外)反应Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O规律：①反应需加热，否则不反应；②氧化产物是硫酸盐，金属显高价，还原产物为SO2；③浓硫酸既表现氧化性，又表现酸性；④随反应进行，硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应就会停止。2．与非金属反应C＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。3．与还原性化合物的反应常见的还原性物质FeSO4、Na2S、H2S、HBr、HI等均能被浓H2SO4氧化。提升点二硝酸的强氧化性[例2]下列关于硝酸的说法中正确的是()A．稀硝酸能与Fe发生反应，浓硝酸不能B．浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂C．稀硝酸是弱酸，浓硝酸是强酸D．稀硝酸与Cu反应生成NO，而浓硝酸与Cu反应生成NO2，稀硝酸得电子更多，故稀硝酸的氧化性大于浓硝酸【解析】A项，加热条件下，浓硝酸也能与Fe发生反应；B项，浓、稀硝酸均具有强氧化性；C项，硝酸属于强酸，与浓度大小无关；D项，硝酸的氧化性强弱与其浓度大小有关，浓硝酸的氧化性大于稀硝酸的氧化性，这与HNO3和Cu反应中HNO3得电子数目多少无关。【答案】B[提升2]下列有关试验操作、现象和说明或结论都正确的是()选项试验操作现象说明或结论A过量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液溶液呈红色稀HNO3将Fe氧化为Fe3＋B常温下，Fe、Al放入浓HNO3或浓H2SO4中无明显现象Fe、Al与浓HNO3或浓H2SO4发生钝化CAl箔插入稀HNO3中无现象Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜D用玻璃棒蘸取浓HNO3点到红色石蕊试纸上试纸变蓝色浓HNO3具有酸性解析：稀硝酸与铁粉反应，铁首先被氧化成Fe3＋，过量铁粉将Fe3＋还原，最终得到Fe2＋，滴入KSCN溶液不显红色，A错误；常温下，Fe、Al在浓HNO3或浓H2SO4中发生钝化，生成致密的爱护膜阻挡了反应进行，B正确；Al箔能与稀HNO3反应放出气体，C错误；浓硝酸具有氧化性，能使红色石蕊试纸先变红后褪色，D错误。答案：B无论浓硝酸、稀硝酸，在发生化学反应时，往往既表现出强氧化性，又表现出酸性。[关键实力]硝酸的强氧化性HNO3中的＋5价氮元素具有很强的得电子实力。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，硝酸几乎可以氧化全部的金属，如3Ag＋4HNO3(稀)=3AgNO3＋NO↑＋2H2O②活泼金属与HNO3反应不生成H2，HNO3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↑＋H2O②反应举例：C＋4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up7(△))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。含NOeq\o\al(－,3)的溶液中离子共存问题在中性或碱性的稀溶液中NOeq\o\al(－,3)不表现氧化性，但当水溶液中有大量H＋存在时，NOeq\o\al(－,3)表现出强氧化性，如存在H＋、NOeq\o\al(－,3)的溶液中不能大量存在Fe2＋、S2－、I－、SOeq\o\al(2－,3)、Br－等还原性离子。提升点三金属与氧化性酸反应的计算[例3]相同质量的四份铜片，分别置于足量的下列酸中，在肯定条件下反应，所得到的气体的物质的量最多的是()A．浓硫酸B．稀硫酸C．浓硝酸D．稀硝酸

,【解析】稀H2SO4与Cu不反应，无气体放出；Cu与浓H2SO4、浓HNO3、稀HNO3反应时，Cu失去电子数相同，依据电子守恒，元素化合价降低越少，还原产物的物质的量越多，浓H2eq\o(S,\s\up6(＋6))O4→eq\o(S,\s\up6(＋4))O2↓2，浓Heq\o(N,\s\up6(＋5))O3→eq\o(N,\s\up6(＋4))O2↓1，稀Heq\o(N,\s\up6(＋5))O3→eq\o(N,\s\up6(＋2))O↓3，所以浓HNO3放出的气体最多。【答案】C,当只有一种金属与硝酸反应时，起酸性作用的HNO3的物质的量是金属离子的物质的量和金属离子所带电荷数的乘积，也等于反应中转移电子的物质的量，可表示为n(HNO3)酸性＝x·n(Mx＋)＝n(转移电子)。[提升3]38.4mg铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部作用后，共收集到气体22.4mL(标准状况)，反应消耗的HNO3的物质的量可能是()A．1.0×10－3molB．1.6×10－3molC．2.2×10－3molD．2.4×10－3mol解析：n(Cu)＝eq\f(38.4×10－3g,64g·mol－1)＝6.0×10－4mol，若38.4mg铜全部与浓硝酸反应，则可求得参与反应的硝酸为6.0×10－4mol×4＝2.4×10－3mol；若38.4mg铜全部与稀硝酸反应，则可求得参与反应的硝酸为6.0×10－4mol×eq\f(8,3)＝1.6×10－3mol；事实上铜先与浓硝酸反应，浓硝酸变稀后，又与稀硝酸反应。消耗的硝酸的物质的量应在1.6×10－3mol和2.4×10－3mol之间。或者依据氮原子守恒求解如下：n(Cu)＝n[Cu(NO3)2]＝eq\f(38.4×10－3g,64g·mol－1)＝6×10－4moln(NO、NO2)＝eq\f(22.4mL,22400mL·mol－1)＝1×10－3mol则反应消耗的HNO3为2×6×10－4mol＋1×10－3mol＝2.2×10－3mol，C项正确。答案：C[关键实力]金属与硝酸反应的计算——四个守恒(1)得失电子守恒：金属失电子数＝n(NO2)＋3n(NO)。(2)氮原子守恒：n(HNO3)总＝x·n[M(NO3)x]＋n(NO2)＋n(NO)。(3)电荷守恒：反应后溶液中c(NOeq\o\al(－,3))＝x·c(Mx＋)＋c(H＋)。(4)若向反应后所得溶液中加入NaOH恰好使Mx＋沉淀完全，此时溶质为NaNO3，则存在n(Na＋)＝n(NOeq\o\al(－,3))＝n(HNO3)总－n(NO)－n(NO2)。1．下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是()A．使石蕊试液变红B．与铜反应放出NO气体，生成Cu(NO3)2C．与Na2CO3反应放出CO2气体，生成NaNO3D．与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2解析：A项，HNO3只表现酸性；B项，Cu与稀硫酸反应时，部分起酸的作用生成Cu(NO3)2，部分作氧化剂被还原为NO；C项，2HNO3＋Na2CO3=CO2↑＋H2O＋2NaNO3，HNO3只表现强酸性；D项，HNO3将S氧化为H2SO4，自身被还原为NO2，在该反应中HNO3只表现强氧化性。答案：B2．将相同质量的铜分别与过量浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是()A．反应猛烈程度：两者相同B．消耗硝酸的物质的量：前者多，后者少C．反应生成气体的颜色：前者浅，后者深D．反应中转移的电子总数：前者多，后者少解析：相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应时，浓硝酸参与的反应更猛烈，A错；铜和浓硝酸、稀硝酸反应的方程式分别为①4HNO3(浓)＋Cu=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，②8HNO3(稀)＋3Cu=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。①产生红棕色气体，②产生无色气体，C错误；由于参与反应的铜的质量相同，且两反应中还原剂都是铜，反应后铜的价态又相同，所以反应中转移的电子总数相等，D错；1molCu和浓硝酸反应消耗4mol硝酸，1molCu和稀硝酸反应消耗eq\f(8,3)mol硝酸，同质量的铜和过量浓硝酸、稀硝酸反应时，消耗的浓硝酸多，B正确。答案：B3．可以鉴别稀硫酸和浓硫酸的简洁方法是()A．加酚酞试液B．与铜片反应C．加BaCl2溶液和硝酸D．用玻璃棒各蘸一点滴在纸上答案：D4．关于浓H2SO4与Cu反应叙述正确的是()A．在反应中，浓H2SO4只表现出氧化性B．此反应属于复分解反应C．在反应中，浓H2SO4既表现出氧化性，又表现出酸性D．每1mol铜参与反应就有2mol浓H2SO4被还原，同时生成2molSO2。答案：C5．下列说法正确的是()A．在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加Cu(NO3)2晶体，铜粉溶解B．向装有Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀硫酸，试管口视察到红棕色气体，说明HNO3分解生成NO2C．向溶液中滴加BaCl2溶液无白色沉淀，再滴加稀HNO3，有白色沉淀，证明溶液中含有SOeq\o\al(2－,4)D．向Na2S溶液中加入稀硝酸放出H2S气体解析：Cu粉溶解是因为加入Cu(NO3)2后，NOeq\o\al(－,3)在酸性条件下将Cu氧化；Fe(NO3)2溶液中加入稀硫酸，NOeq\o\al(－,3)在酸性条件下氧化Fe2＋，同时NOeq\o\al(－,3)被还原为NO；向溶液中滴加BaCl2溶液无白色沉淀，再加入稀HNO3，生成白色沉淀，原溶液中可能有SOeq\o\al(2－,3)，BaSO3能被氧化为BaSO4；向Na2S溶液中加入稀硝酸，由于HNO3具有氧化性，将S2－氧化，故不能放出H2S气体。答案：A6．按要求回答下列问题：(1)有时在试验室看到的硝酸显黄色，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。试验室保存硝酸的方法是________________________________________________________________________。(2)铜与足量浓HNO3反应时，表现酸性的硝酸与作氧化剂的HNO3物质的量之比为________。(3)铜粉放入稀硫酸溶液中，加热后无明显改变，但加入某盐一段时间后，发觉铜粉质量削减，则该盐不行能是________(填字母)。A．FeCl3B．NaClC．KNO3D．Cu(NO3)2(4)肯定量的浓硝酸与足量的铜充分反应，生成气体的成分有________，写出反应的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。向反应后的溶液中加入稀硫酸，假如反应，写出反应的离子方程式：_____________________________________________________________