1、专题4 硫、氮和可持续发展 第二单元 生产生活中的含氮化合物 第3课时 硝酸的性质 目标与素养：1.掌握 HNO3 的重要性质及应用。(宏观辨识与微观探析)2.了解工业制取 HNO3 的主要原理及过程。(宏观辨识与微观探析)自 主 预 习 探 新 知 一、硝酸的性质1硝酸的物理性质硝酸是一种色，具有性的液体，工业硝酸的质量分数约为 69%，常因溶有少量而略显黄色。挥发无NO22硝酸的化学性质(1)强酸性电离方程式为 HNO3=HNO3。(2)不稳定性条件：易分解。化学方程式：4HNO3(浓)=光照 4NO2O22H2O。加热或光照(3)强氧化性(用化学方程式表示)微点拨在中性、碱性溶液里的 N
2、O3 不能表现出强氧化性，而在酸性溶液里的 NO3 能表现出强氧化性，因此，在酸性溶液里 NO3 不能与 Fe2、I、S2、SO23 等还原性离子大量共存。3硝酸的用途(1)硝酸是一种重要的化工原料，常用来制备 、染料、塑料、炸药和 等。(2)实验室里，硝酸是一种重要的化学试剂。硝酸盐氮肥二、硝酸的工业制法1硝酸工业制备的过程、反应原理及主要设备如下：2在工业生产中，NO2 溶于水生成的 NO 不会排空，而是再用 使其氧化为 NO2，再被水吸收，经过 ，NO2 可 为 HNO3。也就是从理论上讲，NH3 中的氮元素完全转化为 HNO3 中的氮元素。3从吸收塔出来的气体中尚有少量 NO 和 NO
3、2，不能直接排放到空气中，以免造成污染。常用碱液(NaOH)来吸收，变废为宝。(1)NONO22NaOH=2NaNO2H2O；(2)2NO22NaOH=NaNO2NaNO3H2O。完全转化过量的空气多次氧化和吸收1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)浓硝酸在常温下与 Fe、Al 均不发生反应()(2)常温下，Cu 与浓硝酸、稀硝酸均能发生氧化还原反应()(3)铜和稀硝酸反应中 HNO3 既体现了氧化性，又体现了酸性()(4)稀硝酸与铜反应不能放出 H2，但与 Zn、Fe 等反应能放出 H2()2下列关于工业制硫酸和硝酸的说法中不正确的是()A工业制硝酸是将 NO2 溶于水，需要通氧气B
4、工业制硫酸会产生 SO2 和 SO3 尾气C工业制硫酸应对 SO2 进行循环利用D工业制硝酸和硫酸排放的尾气是造成酸雨的主要原因D 工业制硝酸过程中要不断通入氧气，以提高 NO、NO2 的原料利用率和减少尾气排放，A 项正确；工业生产中尾气经过循环利用和处理达标后才允许排放，空气中的 SO2 主要来自煤燃烧，特别是生活锅炉，尾气处理较差，数量庞大，是形成酸雨的主要原因，D项错误。3在浓硝酸中放入铜片：(1)开始时反应的化学方程式为_，实验现象为_。(2)若铜有剩余，则反应将要结束时反应的化学方程式为_。答案(1)Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O 铜片逐渐消失，溶液逐渐变绿
5、，有红棕色气体逸出(2)3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O核 心 突 破 攻 重 难 硝酸强氧化性的本质和规律及表现1.本质：HNO3 中的5 价氮元素具有很强的得电子能力。2规律(1)浓硝酸得电子NO2，稀硝酸得电子NO。(2)硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。(3)还原剂一般被氧化成最高价态。(4)还原产物为氮的氧化物而不是氢气。3具体表现(1)硝酸和金属的反应除 Au、Pt 等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属。活泼金属与 HNO3 反应不生成 H2，HNO3 的浓度不同，还原产物不同，一般情况下为 常温下浓硝酸能使 Fe、Al 钝化。(2)硝酸与非金
6、属的反应一般反应规律：非金属单质浓硝酸最高价氧化物或其含氧酸二氧化氮。(3)硝酸与还原性化合物反应如 H2S、HI、SO2、H2SO3、SO23、Fe2等。下列说法正确的是()A常温下将金属铁放入浓 HNO3 中，Fe 将被氧化成 Fe(NO3)3B将一定量的铁粉放入 HNO3 中，生成物中 Fe 的存在形式为Fe(NO3)3C铁与浓 HNO3 反应生成 NO2，而与稀 HNO3 反应生成 NO，说明稀 HNO3 比浓 HNO3 的氧化性更强D将一定量的 Fe 放入稀 HNO3，其产物可能是 Fe(NO3)3，也可能是 Fe(NO3)2 或它们的混合物D 常温下浓 HNO3 能使金属铁钝化，A
7、 不正确；HNO3 的氧化性是指 HNO3 的得电子能力，而不以自身氮元素化合物的变化为准，浓 HNO3 的氧化性强于稀 HNO3，C 不正确；HNO3 与 Fe 反应的产物除与 HNO3 的浓度有关外，还与 Fe 的量有关，若 Fe 过量，则有2Fe3Fe=3Fe2，B 不正确。(1)一定量浓硝酸与足量的铜充分反应，可能生成单一成分的气体吗？提 示 不 能。铜 首 先 与 浓 硝 酸 发 生 反 应：Cu 4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O，随着反应的进行 HNO3的 浓 度 降 低，铜 还 会 与 稀 硝 酸 进 一 步 反 应：3Cu 8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2
8、2NO4H2O，故生成的气体为 NO 和NO2 的混合气体。(2)向浅绿色的 Fe(NO3)2 溶液中滴加稀盐酸，能够观察到的现象是什么？提示 加入稀盐酸后，H和 NO3 结合成具有强氧化性的HNO3，可以把浅绿色的 Fe2氧化成棕黄色的 Fe3，同时有 NO 气体产生。所以现象为溶液变为棕黄色，有气泡产生。(3)在酸性溶液中 NO3 与 Fe2、S2、HS、I、SO3、HSO3 能共存吗？为什么？提示 不能共存。在酸性溶液中 NO3 具有强氧化性，能氧化Fe2、S2、HS、I、SO23、HSO3 等。1在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶，再加入下列物质：FeCl3，Fe2O3，Cu(NO3)2，K
9、NO3，铜粉溶解的是()A只有或 B只有或C只有或或D全部D 铜粉在稀硫酸中不溶解，当加入两种物质时，相当于加入了 Fe3，会发生反应 Cu2Fe3=2Fe2Cu2，铜粉会溶解，当加入两种物质时，相当于加入了 NO3，会发生反应 3Cu8H2NO3=3Cu22NO4H2O。因此上述物质都可使其溶解。金属与硝酸反应的相关计算1.原子守恒法硝酸与金属反应时，反应前 HNO3 中的 NO3 一部分仍以 NO3 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 HNO3 中 N 的物质的量相等。若 HNO3 过量还存在如下关系：n(总HNO3)n(与金属离子结合的NO3)n
10、(还原产物NOx)n(剩余 HNO3)。2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。3电荷守恒法HNO3 过量时，反应后溶液中(不考虑 OH)有：c(NO3)c(H)nc(Mn)(Mn代表金属阳离子)。4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 NO3 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NO3 进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。将 32.64 g 铜与 140 mL 一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，
11、产生的 NO 和 NO2 混合气体在标准状况下的体积为 11.2 L。请回答下列问题：(1)NO 的体积为_ L，NO2 的体积为_ L。(2)参加反应的HNO3的物质的量是_。(3)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入 V mL a molL1 的NaOH 溶液，恰好使溶液中的 Cu2全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为_ molL1。(4)欲使铜与硝酸反应生成的气体在 NaOH 溶液中全部转化为NaNO3，至少需要 30%的双氧水_g。解析(1)n(Cu)32.64 g64 gmol10.51 mol，设混合气体中 NO 的物质的量为 x，NO2 的物质的量为 y。根据气体的总体积为 11
12、.2 L，有：xy0.5 mol。根据得失电子守恒，有：3xy(0.512)mol。解方程组得：x0.26 mol，y0.24 mol。则：V(NO)0.26 mol22.4 Lmol15.824 L，V(NO2)11.2 L5.824 L5.376 L。(2)参加反应的 HNO3 分两部分：一部分没有被还原，显酸性，生成 Cu(NO3)2；另一部分被还原成 NO2 和 NO，所以参加反应的HNO3 的物质的量为 0.51 mol20.5 mol1.52 mol。(3)HNO3 在反应中一部分变成气体，一部分以 NO3 的形式留在溶液中。变成气体的 HNO3 的物质的量为 0.5 mol。加入
13、 NaOH 溶液至正好使溶液中 Cu2全部转化为沉淀，则溶液中只有 NaNO3，其物质的量为 103aV mol，也就是以 NO3 形式留在溶液中的 HNO3 的物质的量为 103aV mol。所以，c(HNO3)aV1030.50.14 molL1。(4)由电子守恒得：2n(Cu)2n(H2O2)，32.64 g64 gmol12n(H2O2)2，n(H2O2)0.51 mol，则 m(H2O2)17.34 g。需 30%的双氧水：17.34 g30%57.8 g。答案(1)5.824 5.376(2)1.52 mol(3)a V1030.50.14(4)57.8思维建模2将 2.56 g
14、Cu 和一定量的浓 HNO3 反应，随着 Cu 的不断减少，反应生成气体的颜色逐渐变浅，当 Cu 反应完毕时，共收集到气体1.12 L(标准状况)，则反应中消耗 HNO3 的物质的量为()A0.05 mol B1 molC1.05 mol D0.13 molD 参加反应的硝酸由两部分构成，一是被还原为氮氧化物的硝酸，为 0.05 mol；二是作酸，生成 Cu(NO3)2 的硝酸为 0.08 mol。当 堂 达 标 提 素 养 1某实验过程如图所示：则图的试管中的现象是()A无明显现象，因稀 H2SO4 不与铜反应B铜片溶解，产生无色气体，该气体遇到空气不变色C铜片溶解，放出红棕色有刺激性气味的
15、气体D铜片溶解，产生无色气体，该气体在试管口变为红棕色D 生成的 Cu(NO3)2 在 H2SO4 的酸性条件下相当于又有了HNO3，铜片会继续溶解生成 NO。2铁或铝遇冷浓硝酸钝化，这是由于浓硝酸具有()A强酸性 B强氧化性C强腐蚀性 D挥发性B 钝化是金属被浓硝酸氧化，在表面形成一层致密的氧化膜。3(双选)下列对于硝酸的认识，正确的是()A浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性B铜和稀硝酸反应属于置换反应C在铜和浓硝酸的反应中，硝酸只体现氧化性，没有体现酸性D浓硝酸在光照下颜色变黄，说明浓硝酸不稳定AD 浓硝酸和稀硝酸都能与铜反应生成硝酸铜和氮的氧化物，说明二者都具有氧化性，A 正确。铜与稀硝酸反应生
16、成 Cu(NO3)2、NO 和 H2O，显然不是置换反应，B 错。铜与浓硝酸反应生成Cu(NO3)2、NO2 和 H2O，硝酸中的 N 元素的化合价降低，表现了它的强氧化性，还有 NO3 保留下来，又体现了酸性，无论是浓硝酸还是稀硝酸，与铜作用均表现出了氧化性和酸性，C 错。浓硝酸在光照下颜色变黄，是由于浓硝酸见光分解产生了 NO2 所致，所以 D 正确。4将相同质量的铜分别与足量的浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是()A硝酸浓度越大消耗的硝酸越少，产生的有毒气体也越少B反应中转移的电子总数稀硝酸少C试管内壁上的铜用浓硝酸除好，因反应速率快D两者用排水法收集的气体的体积相同D 铜完全反应，在
17、进行相关计算时以铜为标准，等质量的铜在反应中失去的电子数相同，生成的 Cu(NO3)2 的量相同，浓硝酸被还原为 NO2，价态由5 降到4，每个氮原子只得 1 个电子，稀 HNO3被还原时每个氮原子得到 3 个电子，故被还原的浓硝酸多、稀硝酸少，生成的 NO2 也比 NO 多。用排水法收集气体时，3NO2H2O=2HNO3NO，故两种情况收集到的气体一样多。5将硝酸表现出的性质(代号字母)填在下列各反应操作或现象后：A氧化性B酸性C还原性D不稳定性(1)久置的浓硝酸变黄色_。(2)用硝酸浸洗附有银的试管_。(3)常 温 下 用 铁 制 或 铝 制 容 器 贮 存、运 输 浓HNO3_。(4)用 稀HNO3 浸 洗 久 置 石 灰 水 试 剂 瓶 上 的 固 体_。(5)用 Cu 和稀 HNO3 制 NO 气体_。解析 浓 HNO3 不稳定，见光或受热易分解生成 NO2，NO2又溶于硝酸中而使其显黄色；浓硝酸具有强氧化性，常温下使 Fe、Al 金属钝化；与金属 Cu、Ag 发生反应，体现硝酸的氧化性和酸性。硝酸与 CaCO3 反应体现其酸性。答案(1)D(2)AB(3)A(4)B(5)AB点击右图进入 课 时 分 层 作 业 Thank you for watching!