硝酸 学案 高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

硝酸性质练习【学习目标】1．掌握硝酸的制备原理、性质、用途2．掌握反应物过量的计算及多步反应计算的方法【学习重点和难点】硝酸性质、反应物过量的计算及多步反应计算知识点1：硝酸的物理性质纯硝酸是色、易挥发、有刺激性气味的液体，密度为1.5027g/cm3，沸点83℃。98%以上的浓硝酸在空气由于挥发出HNO3而产生“发烟”现象，通常叫做。常用浓硝酸的质量分数大约为69%，浓度约13~14mol/L，浓硝酸具有强烈的腐蚀性，使用浓硝酸格外小心，不慎弄到皮肤上，立即，再用洗涤。知识点二：硝酸的化学性质硝酸是一种强酸，除具有酸的通性外，还有它本身的特性。1．具有酸的通性（一元强酸）⑴与指示剂作用【思考】与紫色石蕊试剂作用：稀硝酸与浓硝酸的不同⑵与活泼金属反应⑶与碱性氧化物反应⑷与碱反应⑸与某些盐反应2．不稳定性：纯净的硝酸或浓硝酸在常温下见光就分解，酸越浓越易分解，受热时分解更快。HNO3（硝酸越浓越易分解）【注】①久置浓硝酸呈现，是因为。②久置变黄的硝酸如何除去黄色？③浓硝酸保存：3．强氧化性：硝酸是一种强的氧化剂，不论稀硝酸或浓硝酸都具有氧化性，几乎跟所有的金属(Au、Pt除外)或非金属发生氧化还原反应。⑴跟金属的反应：①常温下，Al、Fe等金属在浓HNO3中会发生钝化现象，故可用铝制或铁制容器盛放浓HNO3。②除Pt、Au外，几乎与所有金属发生氧化还原反应。且硝酸的浓度愈大，其氧化性越强。一般情况下，浓HNO3被金属还原为NO2，稀HNO3被金属还原为NO。Cu+HNO3(浓)＝现象：离子方程式：Cu+HNO3(稀)＝现象：离子方程式：【提醒】Fe与稀硝酸反应，应有以下几种情况：a．Fe+4HNO3(稀)＝Fe(NO3)3+NO↑+2H2O，b．3Fe+8HNO3(稀)＝3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O，c．所得产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2混合物时，Fe与HNO3的物质的量之比为【总结】Fe与稀硝酸反应，不管生成硝酸盐的成分如何，Fe(NO3)3、Fe(NO3)2还是混合物，被还原的硝酸的物质的量一定是参加反应硝酸的。【练】向稀硫酸中投入一块铜片，加入下列哪种试剂后可使铜片加快腐蚀（）A．稀盐酸B．氯化铁溶液C．硝酸钠溶液D．硫酸钠溶液⑵与非金属的反应HNO3(浓)+CHNO3(浓)+S【练】某单质可与足量的浓硝酸在一定条件下反应。若参加反应的单质与硝酸的物质的量之比为1︰4，则组成该单质的元素在反应产物中所呈现的化合价可能为（）A．+1B．+2C．+3D．+４⑶与还原性物质反应如S2－、SO32－、Fe2+、I－等。SO32－+NO3－+H+＝Fe2++NO3－+H+＝王水：浓硝酸和浓盐酸的混合物（体积比为1∶3）叫王水。能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。如：3Pt+4HNO3+18HCl=3H2PtCl6+4NO↑+8H2O【导练】4mol金属单质R和含10molHNO3的稀溶液可恰好完全反应，氧化产物是R(NO3)2，还原产物可能是（）A．NO2B．NOC．N2OD．NH4NO3目标三：硝酸的实验室制法：1．实验室制法：微热化学方程式：NaNO3+H2SO4(浓)NaHSO4+HNO3↑微热利用浓硫酸的制取挥发性的硝酸。a．实验室制HNO3的原理与制HCl完全相同，为什么不能加强热？b．制HNO3发生装置是否与制Cl2完全相同？（不同，一般制HNO3只能用曲颈甑，若用与制Cl2相同的装置，橡皮塞用铝箔包起来）2．工业制法－氨的催化氧化法⑴氨的氧化（氧化炉）⑵NO的氧化⑶NO2的吸收和硝酸的生成（吸收塔）⑷尾气吸收（用NaOH溶液）NO2+NaOH＝⑸稀HNO3浓缩——吸水剂Mg(NO3)2或浓H2SO4再蒸馏知识点4：硝酸的用途：硝酸是重要的化工原料，也是化学实验室里必备的重要试剂。在工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等。【拓展延伸】金属与硝酸反应计算题的一般方法1．思维模型2．计算中的守恒思想的应用⑴原子守恒法HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NOeq\o\al(－,3)的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。⑵得失电子守恒法HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。⑶电荷守恒法⑷离子方程式计算法金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NOeq\o\al(－,3)在H2SO4提供H＋的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NOeq\o\al(－,3)进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。【例1】为了测定某铜银合金的组成，将30.0g的合金溶于80mL13.5mol/L的浓HNO3中，待合金完全溶解后，共收集到6.72L(标准状况)，并测得溶液中H+的浓度为1moL/L，假设反应后溶液的体积仍为80mL，试计算：⑴被还原的HNO3的物质的量⑵合金中银的质量分数【例2】在标准状况下，将1.92g铜粉投入一定量浓HNO3中，随着铜粉的溶解，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜粉完全溶解后共收集到由NO2和NO组成的混合气体1.12L，则反应消耗HNO3的物质的量为 。课堂练习1．从矿物学资料查得一定条件下自然界存在如下反应：14CuSO4＋5FeS2＋12H2O=7Cu2S＋5FeSO4＋12H2SO4，则下列说法正确的是（）A．Cu2S既是氧化产物又是还原产物B．5molFeS2发生反应，有10mol电子转移C．产物中的SOeq\o\al(2－,4)有一部分是氧化产物D．FeS2只作还原剂2．将硫化氢通入不同浓度的硝酸溶液中，发生下列反应 ①3H2S+2HNO3=3S↓+2NO↑+4H2O②H2S+2HNO3=S↓+2NO2↑+2H2O③4H2S+2HNO3=4S↓+NH4NO3+3H2O④5H2S+2HNO3=5S↓+N2↑+6H2O结合所学有关硝酸的知识，判断硝酸浓度由大到小的顺序正确的是（） A．①②③④ B．②①④③ C．②①③④ D．④③②①3．汽车剧烈碰撞时，安全气囊中发生反应10NaN3+2KNO3→K2O+5Na2O+16N2↑。若氧化物比还原物多1.75mol，则下列判断正确的是（）A．生成42.0LN2（标准状况）B．有0.250molKNO3被氧化C．转移电子的物质的量为1.25molD．被氧化的N原子的物质的量为3.75mol4．将足量的铜屑加入到浓度均为2mol·L-1的HNO3和H2SO4的混合溶液100mL中，充分反应后，转移电子的物质的量为（）A．0.6molB．0.8molC．0.45molD．0.4mol5．已知单质铁溶于一定浓度的硝酸溶液中反应的离子方程式为：aFe+bNO3－+cH+＝dFe2++fFe3++gNO↑+hN2O↑+kH2O(化学计量数均为正整数）。若a=12,且铁和硝酸恰好完全反应，则b的取值范围是（）A．6<b<12B．30<b<48C．8<b<12D．6<b<96．一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的HNO3中，收集到气体VL（标准状况），向反应后的溶液中（存在Cu2+和SO42-）加入足量NaOH，产生蓝色沉淀，过滤，洗涤，灼烧，得到CuO12.0g，若上述气体为NO和NO2的混合物，且体积比为1﹕1，则V可能为（）A．9.0LB．13.5LC．15.7LD．16.8L7．实验室里利用以下反应制取少量氮气：NaNO2＋NH4Cl=NaCl＋N2↑＋2H2O。关于该反应的下列说法正确的是（）A．NaNO2是氧化剂B．每生成1molN2转移的电子的物质的量为6molC．NH4Cl中的氮元素被还原D．N2既是氧化剂，又是还原剂8．Cu2S与一定浓度的HNO3反应，生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和H2O。当产物中的n(NO2)∶n(NO)＝1∶1时，则下列说法不正确的是（）A．产物n[Cu(NO3)2]∶n[CuSO4]＝1∶1B．参加反应的n(Cu2S)∶n(HNO3)＝1∶5C．反应中生成的Cu(NO3)2、CuSO4均是氧化产物D．1molCu2S参加反应时有10mol电子转移9．某金属单质跟一定浓度的硝酸反应，若产生单一的还原产物。当参加反应的单质与被还原的硝酸的物质的量之比为2︰1时，还原产物是（）A．N2OB．NOC．NO2D．N210．铜和镁的合金4.6g完全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还原只产生4480mL的NO2气体和336mLN2O4气体（都已折算到标准状况），在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为（）A．9.02g B．8.51g C．8.26g D．7.04g 11．在pH=1的无色溶液中，下列各离子组因发生氧化还原反应而不能共存的是（）A．NH4+、K+、Na+、CO32-B．K+、Na+、Fe2+、NO3-C．NH4+、K+、Na+、CO32-、AlO2-D．NH4+、K+、Na+、NO3-、I-12．1.52g铜镁合金完全溶解于50mL密度为1.40g/mL、质量分数为63%的浓硝酸中，得到NO2和N2O4的混合气体1120mL（标准状况），向反应后的溶液中加入1.0mol/LNaOH溶液，当金属离子全部沉淀时，得到2.54g沉淀。下列说法不正确的是（）A．该合金中铜与镁的物质的量之比是2:1B.该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0mol/LC．NO2和N2O4的混合气体中，NO2的体积分数是80%D．得到2.54g沉淀时，加入NaOH溶液的体积是600mL13．将一定体积稀硝酸溶液平均分成两份，一份与足量的铜粉反应收集到气体的体积为V1；另一份先加入与其等体积的稀硫酸，再投入足量的铜粉，反应后H+无剩余，收集到气体的体积为V2（V1和V2都在同一条件下测定），已知V2=3V1，则稀硝酸和稀硫酸的物质的量浓度之比为（） A．1︰1 B．1︰2 C．1︰3 D．无法确定14．硝酸即表现氧化性又表现酸性的是（）A．Na2SO3与稀HNO3B．C和浓HNO3共热C．Ag和稀HNO3共热D．Fe(OH)3和稀HNO3反应15．足量的四种酸①浓硫酸，②浓硝酸，③稀硫酸，④稀硝酸，分别与0.1molCu加热充分反应，相同条件下得到的气体体积由大到小的顺序（）A．②④①③B．②①④③C．①②④③D．③④①②16．某校化学探究性学习小组的同学为了验证NO2的氧化性和NO的还原性，设计了如下装置制取NO2和NO，并验证其性质，装置图如下：⑴写出甲中反应的离子方程式：________________________________________；乙中的现象是____________________，可证明NO2的氧化性；在丙中鼓入空气后现象是____________________________________，可证明NO的还原性。⑵实验前丙中充满水的作用是_________________________________________________________________(用反应方程式和简要文字回答)。⑶其中有一位同学对该实验设计提出了质疑，他认为乙中的现象不足以证明NO2的氧化性，他的理由是______________________________________________________________；你认为怎样才能准确证明NO2的氧化性？(简要回答出原理和现象即可)_________________________________________________________________________。17．为了探究AgNO3的氧化性和热稳定性，某化学兴趣小组设计了如下实验。Ⅰ．AgNO3的氧化性将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中，一段时间后将铁丝取出。为检验溶液中Fe的氧化产物，将溶液中的Ag+除尽后，进行了如下实验。可选用的试剂KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、氯水。⑴请完成下表：操作现象结论取少量除尽Ag+后的溶液于试管中，加入KSCN溶液，振荡存在Fe3+取少量除尽Ag+后的溶液于试管中，加入，振荡存在Fe2+【实验结论】Fe的氧化产物为存在Fe2+和Fe3+Ⅱ．AgNO3的热稳定性用下图所示的实验装置A加热AgNO3固体，产生红棕色气体，在装置D中收集到无色气体。当反应结束以后，试管中残留固体为黑色。⑵装置B的作用是。⑶经小组讨论并验证该无色气体为O2，其验证方法是。⑷【查阅资料】Ag2O和粉末的Ag均为黑色；Ag2O可溶于氨水。【提出假设】试管中残留的黑色固体可能是：ⅰ．Ag；ⅱ．Ag2O；ⅲ．Ag和Ag2O【实验验证】该小组为验证上述设想，分别取少量黑色固体放入试管中，进行了如下实验。实验编号操作现象a加入足量氨水，振荡黑色固体不溶解b加入足量稀硝酸，振荡黑色固体溶解，并有气体产生【实验评价】根据上述实验，不能确定固体产物成分的实验是（填实验编号）。【实验结论】根据上述实验结果，该小组得出的AgNO3固体热分解的产物有。18．NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。⑴NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式:。⑵汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如下:①写出该反应的热化学方程式：_。②随温度升高，该反应化学平衡常数的变化趋势是_。⑶在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NOX的排放。①当尾气中空气不足时，NOX在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式：_。②当尾气中空气过量时，催化转化器中的金属氧化物吸收NOX生成盐。其吸收能力顺序如下：12MgO<20CaO<38SrO<56B