1、第四节 氨 硝酸 硫酸第2课时 硫酸和硝酸的氧化性概念认知自主学习一、硫酸1稀硫酸具有酸的通性(1)硫酸的电离方程式：_。(2)硫酸具有酸的通性，可与_作用，也可与碱、_、活泼金属及某些盐反应。2浓硫酸的三大特征(1)吸水性和脱水性H2SO4=2HSO24酸、碱指示剂碱性氧化物(2)强氧化性与金属的反应：浓硫酸能与绝大多数金属作用，如与铜反应。常温下，冷的浓硫酸能使 Fe、Al 发生_。与非金属反应加热时浓硫酸与木炭反应的化学方程式为C2H2SO4(浓)=CO22SO22H2O。3硫酸的用途下列属于硫酸的用途的是_。生产化肥农药、火药、医药等；酸洗；冶炼有色金属，金属除锈；精炼石油；制漂白粉。
2、钝化(1)浓硫酸能否用来干燥 NH3、H2S?提示：不能。浓硫酸不能干燥碱性或还原性气体。(2)冷的浓硫酸使铁、铝钝化属于什么变化？提示：生成新物质，属于化学变化。(3)(知识前后串联)初中就学过浓硫酸具有脱水性，如浓硫酸使试纸、火柴梗等变黑，浓硫酸与蔗糖的反应，蔗糖变黑，体积膨胀，并有刺激性气味，该过程表现了浓硫酸的哪些性质？提示：表现了浓硫酸的脱水性和强氧化性。(4)(情境思考)有人说“常温下，浓硫酸不能与铁反应，铁很稳定”，也有人说，“浓硫酸常温下也能与铁反应，浓硫酸是铁的保护神”孰对孰错？仔细辨析。浓硫酸有强氧化性，常温下应如何储运浓硫酸？提示：常温下，浓硫酸可以使铁发生钝化，钝化是化
3、学变化，生成的物质防止金属进一步被腐蚀。因常温下，浓 H2SO4 能使 Fe、Al 钝化，故可用铝槽(或铁罐)储运浓硫酸。二、硝酸1挥发性硝酸越浓越易_。2强氧化性(1)与金属的反应浓硝酸与 Cu 反应的化学方程式为_。稀硝酸与 Cu 反应的化学方程式为_。挥发Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O(2)与非金属反应浓硝酸与木炭加热时反应的化学方程式为_。(3)常温下，冷的浓硝酸能使_钝化。(4)王水是_和_的混合物，体积比为_，能使不溶于硝酸的金、铂等溶解。C4HNO3(浓)CO24NO22H2O铁、铝浓盐酸浓硝酸31=
4、3不稳定性(1)硝酸分解的化学方程式：4HNO3=光4NO2O22H2O。(2)实验室中浓硝酸显黄色的原因：浓硝酸分解生成的 NO2 又溶于硝酸。(1)实验室中如何保存浓硝酸？提示：保存浓硝酸用棕色瓶、磨口玻璃塞保存，并置于冷暗处。(2)(情境思考)仔细观察下列漫画，你知道容器里的液体是什么吗？提示：王水。金能溶解在王水中。能力形成合作探究知识点一 浓硫酸三大特性再认识1浓硫酸吸水性、脱水性的区别吸水性脱水性作用对象含有水分子或结晶水的物质一般为含氢、氧元素的有机物，将氢、氧原子按 21 比例脱去变化类型物理变化、化学变化化学变化注意：从以上对比可以看出：吸水性和脱水性的本质区别是看与浓硫酸接
5、触的物质中是否含有“H2O”，若含有“H2O”，则被浓硫酸“占为己有”，体现了浓硫酸的吸水性(有水则吸)；若原物质中无“H2O”，只是含有氢原子和氧原子，则“H2O”是通过反应生成的，体现了浓硫酸的脱水性(无水则脱)。2浓硫酸的强氧化性(1)本质浓硫酸具有强氧化性，是因为 H2SO4 分子中6 价的硫元素具有很强的得电子能力。(2)反应规律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。常温下与活泼金属反应(铁、铝除外)表现强氧化性和酸性，生成硫酸盐和 SO2，硫酸浓度变小后，生成的气体为 H2。与不活泼金属和非金属
6、反应的规律。a反应需要加热，否则不反应。b还原产物一般是 SO2，一般金属被氧化为高价态的硫酸盐，非金属被氧化为高价态氧化物或含氧酸。c浓硫酸与金属反应时，既表现酸性又表现强氧化性，而与非金属反应时，只表现强氧化性。d随着反应的进行，浓硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应即停止。与具有还原性的化合物反应，如与 H2S、HI、HBr、FeCl2 等物质反应。(1)(情境应用)某同学用玻璃棒蘸取无色的浓硫酸在白纸上写下一个“酸”字，发现字是黑色的；另一同学用白色竹筷蘸取浓硫酸，发现竹筷变黑了。这是为什么？体现了浓硫酸的什么性质？(宏观辨识与微观探析)提示：浓硫酸具有脱水性，可以使白纸和竹筷中的有机物
7、变成炭(2)(教材二次开发)教材中描述“浓硫酸却可以与铜发生氧化还原反应，反应除生成硫酸铜外，还生成二氧化硫和水”铜与浓硫酸反应的实验中，如何证明 H2SO4 的还原产物是 SO2？哪些措施可以减少(或消除)SO2 对环境的污染？(科学探究与创新意识)提示：将产生的气体通入品红溶液中，若品红溶液褪色，加热后又会恢复红色，则证明产生的气体是 SO2。用可抽动的铜丝代替铜片，可控制反应的进行，从而减少SO2 的产生量；多余的 SO2 可用 NaOH 溶液吸收，以免污染环境。(3)(思维升华)过量 Cu 在加热条件下与一定量浓硫酸反应时，浓硫酸能否全部参加反应？为什么？过量的锌呢，产生什么气体？(宏
8、观辨识与微观探析)提示：Cu 不能，Zn 能生成 SO2 和 H2。随着反应的进行，硫酸的浓度逐渐减小，浓硫酸变为稀硫酸，Cu 的反应自动停止，Zn 的反应仍能继续。Zn 与浓硫酸反应生成SO2，与稀硫酸反应生成 H2。【典例】(2021大连高一检测)根据如图所示装置，回答下列问题。(1)开始加热后，产生的现象是a 处_；b 处_。(2)停止反应后，用酒精灯在 b 处微微加热，产生的现象是_。(3)写出 a 处发生反应的化学方程式：_。(4)蘸有 Na2CO3 溶液的棉花的作用是_。(5)实验中，取一定质量的铜片和一定体积 18 molL1 的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到反应完毕，发现烧瓶中
9、还有铜片剩余，该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解，你认为原因是_。下列药品中能用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是_(填字母)。a铁粉 bBaCl2 溶液c银粉dNaHCO3 溶液【解题指南】解答本题需注意以下两点：(1)明确浓硫酸的强氧化性。(2)Cu 与浓硫酸反应过程中 H2SO4 的浓度对反应的影响。【解析】(1)浓硫酸与铜片反应生成 SO2 气体，SO2 能使品红褪色。(2)被 SO2 漂白的品红试液的滤纸条加热时会重新变红。(3)a 处为浓硫酸与铜片发生反应的化学方程式：Cu2H2SO4(浓)=CuSO4SO22H2O。(4)S
10、O2 有毒，不能直接排放在空气中，用 Na2CO3 溶液可以吸收多余的 SO2。(5)随着反应的进行，H2SO4 被不断消耗，且反应生成水，使硫酸的浓度逐渐减小，当变为稀硫酸时，反应将会停止，因为铜与稀硫酸不反应。可向反应结束后的烧瓶中加入铁粉或 NaHCO3 溶液，若有气泡产生则可证明确有余酸。答案：(1)有气泡产生 纸条褪色(2)纸条由无色恢复为红色(3)Cu2H2SO4(浓)=CuSO4SO22H2O(4)吸收多余的 SO2，以防止污染环境(5)反应过程中浓硫酸被消耗，逐渐变稀，而铜不和稀硫酸反应 a、d【母题追问】(1)金属锌能否用来验证反应结束后的烧瓶中剩余的硫酸？对于用量有没有要求
11、？(关键能力探究与创新)提示：能。必须加入过量的锌。金属锌能够与稀硫酸反应放出氢气，同时也能与硫酸铜反应，故应该加入过量的锌。(2)第(5)问中加入硫酸铁能否使铜片完全溶解？(关键能力分析与推测)提示：能。三价铁离子具有氧化性，铜片能与硫酸铁反应而使铜片溶解。1(2020株洲高一检测)浓硫酸在下列物质的转化中，既表现出氧化性，又表现出酸性的是()ACuCuSO4BCCO2C蔗糖“黑面包”DFe2O3Fe2(SO4)3【解析】选 A。浓硫酸在反应中表现出酸性时硫元素的化合价不变，硫元素仍以 SO24形式存在；浓硫酸表现出氧化性时硫元素的化合价降低。由以上反应可知，C2H2SO4(浓)=CO22S
12、O22H2O 中硫元素的化合价降低；Fe2O33H2SO4=Fe2(SO4)33H2O 中硫元素的化合价不变；蔗糖“黑面包”时浓硫酸表现脱水性，同时发生反应 C2H2SO4(浓)=CO22SO22H2O，表现氧化性；而Cu2H2SO4(浓)=CuSO4SO22H2O，有一部分硫元素化合价降低，一部分硫元素化合价不变。所以浓硫酸在 A 反应中既表现出酸性，又表现出氧化性。2(2020玉林高一检测)用下图所示实验装置(夹持仪器已略去)探究铜丝与过量浓硫酸的反应。下列实验不合理的是()A.上下移动中铜丝可控制 SO2 的量B中选用品红溶液验证 SO2 的生成C中选用 NaOH 溶液吸收多余的 SO2
13、D为确认 CuSO4 生成，向中加水，观察颜色【解析】选 D。上下移动铜丝可以控制铜与浓硫酸的接触面积的大小，从而可以控制反应生成 SO2 的量，A 正确；SO2 可使品红溶液褪色(化合作用)，因此中品红溶液可以验证 SO2 的生成，B 正确；SO2 有毒，能与 NaOH 溶液反应，因此中 NaOH 溶液可以吸收多余的 SO2，C 正确；反应后溶液呈黑色，有浓硫酸剩余，且不能直接向浓硫酸中加水，应取铜与浓硫酸反应后中溶液，加入水中，边加边搅拌，溶液显蓝色即可证明有 CuSO4 生成，D 错误。【加固训练】(2019信阳高一检测)(1)写出浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应的化学方程式_。(2)试用
14、上图所示各装置设计一个实验，验证上述反应所产生的各种产物。这些装置的连接顺序(按产物气体从左至右的流向)是_(填装置的编号)。(3)实验室可观察到装置中 A 瓶的溶液褪色，C 瓶的溶液不褪色，A 瓶溶液的作用是_，B 瓶溶液的作用是_，C 瓶溶液的作用是_。(4)装置中所加的固体药品是_，可验证的产物是_，确定装置在整套装置中的位置的理由是_。(5)装置中所盛溶液是_，可验证的产物是_。【解析】(1)C 与浓硫酸发生反应：C2H2SO4(浓)=CO22SO22H2O。(2)反应中的生成物有三种：SO2、CO2、H2O。在检验这三种产物时要避免相互干扰，如检验 CO2 时一般用澄清石灰水，因 S
15、O2 也会使澄清石灰水变浑浊，所以在检验 CO2之前必须先除去 SO2；同时，在气体通过水溶液后，水蒸气会随之带出，所以必须在通过水溶液之前检验水的存在，由上分析可知装置的连接顺序是。(3)A 瓶的溶液褪色，说明含有 SO2；酸性高锰酸钾溶液用于除去 SO2，C 中的品红溶液检验 SO2 是否被除尽。(4)装置中盛放无水硫酸铜，检验水蒸气；因为产物通过，会带出水蒸气，所以应先检验水蒸气。(5)装置中盛放澄清石灰水，用于检验 CO2。答案：(1)C2H2SO4(浓)=CO22SO22H2O(2)(3)验证 SO2 的存在 充分吸收 SO2 验证 SO2 是否已被吸收完全(4)无水硫酸铜 水 产物
16、通过时会带出水蒸气，所以必须放在之前(5)澄清石灰水 CO2知识点二 多角度突破 HNO3 的强氧化性1规律(1)硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。(2)浓硝酸的还原产物是 NO2，稀硝酸的还原产物是 NO，一般来讲，硝酸的浓度越小，其还原产物的价态越低。2具体表现(1)硝酸与金属的反应除 Au、Pt 等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属，如 3Ag4HNO3(稀)=3AgNO3NO2H2O。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。常温下浓硝酸能使 Fe、Al 钝化。(2)硝酸与非金属的反应反应规律：非金属单质浓硝酸最高价氧化物或其含氧酸NO2H2O。实例：
17、C4HNO3(浓)=CO24NO22H2O。(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、SO23等均能被 HNO3 氧化。【规律方法】HNO3 计算四方法(1)原子守恒法在解题中的应用HNO3 与金属反应时，一部分 HNO3 起酸的作用，以 NO3的形式存在于溶液中，另一部分 HNO3 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。n(HNO3)总xnM(NO3)xn(NO2)n(NO)。(2)电子守恒法在解题中的应用HNO3 与金属的反应属
18、于氧化还原反应，HNO3 中氮原子得到的电子的物质的量等于金属失去的电子的物质的量，即金属失电子的物质的量n(NO2)3n(NO)。(3)“电荷守恒法”在解题中的应用HNO3 过量时，反应后溶液中(不考虑 OH)有：c(NO3)c(H)nc(Mn)(Mn代表金属离子)。(4)“离子方程式法”在解题中的应用金属与 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。(教材二次开发)教材中描述“当硝酸与金属或非金属(如木
19、炭、硫等)及某些有机物(如松节油、锯末等)反应时，反应物或反应条件不同，硝酸被还原所得到的产物也不同”，浓硝酸、稀硝酸与 Cu 反应产物分别为 NO2、NO，反应中稀硝酸化合价降低较多，说明稀硝酸氧化性比浓硝酸强，对吗？提示：浓硝酸氧化性比稀硝酸强，与 Cu 反应时浓 HNO3 反应更剧烈。【典例】将 6.4 g 铜加入 50 mL a molL1 的硝酸溶液中，铜全部溶解，得到 NO2 和NO 的混合气体。将反应后溶液稀释至 100 mL，测得 NO3的浓度为 3 molL1。(1)混合气体中 NO2 和 NO 的总物质的量为_mol(用含 a 的式子表示)。(2)稀释后的溶液中 H的物质的
20、量浓度为_molL1。【解题指南】解答本题注意以下两点：(1)注意硝酸的用量。(2)注意原子守恒法在解题中的应用。【解析】因为得到 NO2 和 NO 混合气体，说明原硝酸溶液为浓 HNO3。发生的反应有Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O 和 3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。由 n(Cu)6.4 g64 gmol1 0.1 mol 和反应后溶液中含有 n(NO3)0.1 L3 molL10.3 mol 可知：反应完毕后还有 HNO3 剩余。剩余 n(HNO3)为 0.3 mol0.1 mol20.1 mol。(1)中，由 N 原子守恒得 n(NO2)
21、n(NO)n(HNO3)总n(NO3)(0.05a0.3)mol。(2)中，因为与 Cu2组合的 n(NO3)2n(Cu2)26.4 g64 gmol1 0.2 mol，故溶液中与 H结合的n(NO3)0.3 mol0.2 mol0.1 mol，则 c(H)0.1 mol0.1 L1.0 molL1。答案：(1)0.05a0.3(2)1.0【母题追问】(1)若标准状况下，NO2 和 NO 的混合气体体积为 2.24 L，则 NO2 和 NO 的体积各为多少？提示：1.12 L，1.12 L。设生成的 NO、NO2 的物质的量分别为 n1、n2。由题意及关系式得：3Cu2NO Cu 2NO23
22、mol 2 mol 1 mol 2 mol32 n1n112 n2n2则32 n112 n20.1 mol，n1n20.1 mol，解得 n10.05 mol，n20.05 mol，则 V(NO)1.12 L，V(NO2)1.12 L。(2)若标准状况下，NO2 和 NO 的混合气体体积为 2.24 L，则上题中 a 的值是多少？提示：8。由(1)得 NO2 和 NO 的混合气体的物质的量是 0.1 mol，由 N 原子守恒得n(NO2)n(NO)(0.05a0.3)mol，即 0.05a0.30.1，则 a8。【规律方法】硝酸与金属反应规律：(2020淄博高一检测)下述实验中均有红棕色气体产
23、生，对比分析所得结论不正确的是()A由中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体B红棕色气体不能表明中木炭与浓硝酸发生了反应C由说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物D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【解析】选 D。图中产生的红棕色气体应为 NO2 和 O2 的混合气体，原因是灼热的碎玻璃促进了硝酸的分解，A 项正确；图中的气体可能是红热的木炭促进了硝酸分解生成的，也可能是木炭与浓硝酸反应生成的，B 项正确；图中，由于红热的木炭没有插入浓硝酸中，但仍有红棕色气体产生，说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体 NO2 为还原产物，C 项正确；图中气体产物中
24、的二氧化碳也可能是试管中的O2 与红热的木炭反应生成的，D 项错误。【加固训练】(2020郑州高一检测)如图表示 Cu 与 HNO3 反应的量的关系，A、B、C、D 四点中表示铜与稀硝酸反应中被还原的 HNO3 与 Cu 的量的关系的点是()【解析】选 A。Cu 与稀硝酸反应的化学方程式为 3Cu8HNO3=3Cu(NO3)22NO4H2O，由化学方程式可知参加反应的 HNO3 只有14 被还原，故被还原的 HNO3 与Cu 的关系为 3Cu2HNO3(被还原)。三言两语话重点1熟记浓硫酸三个特性：浓硫酸具有强氧化性、吸水性、脱水性。2明确三点注意事项：硝酸与活泼金属反应不生成 H2；浓硝酸氧
25、化性强于稀 HNO3；NO3在酸性条件下具有强氧化性。3注意硝酸四种计算方法：原子守恒、电子守恒、电荷守恒、离子方程式法。学情诊断课堂检测1硫酸厂有一辆存放过浓硫酸的铁槽车。某新工人违反操作规程，边吸烟边用水冲洗，结果发生了爆炸事故。下列对引起爆炸的原因分析正确的是()A浓硫酸遇明火爆炸B浓硫酸遇水发热，爆炸C铁与水反应产生氢气，接触空气，遇明火爆炸D稀释后的硫酸与铁反应，产生的氢气扩散入空气中，遇明火爆炸【解析】选 D。浓硫酸与铁发生钝化，浓硫酸稀释成稀硫酸后与铁反应生成氢气，氢气和空气的混合气体遇明火发生爆炸。2公元八世纪，阿拉伯炼金术士贾比尔伊本哈扬在干馏硝石的时候发现并制得了硝酸，这是
26、人类关于硝酸最早的记录。下列关于硝酸的叙述正确的是()ANO2 溶于水生成硝酸，所以 NO2 是酸性氧化物B硝酸可与活泼金属反应生成盐和氢气C浓硝酸见光或受热易分解，必须保存在棕色瓶中D硝酸与铜的反应只表现出氧化性【解析】选 C。NO2 和硝酸中氮元素的化合价不相等，NO2 不是酸性氧化物；硝酸与活泼金属反应时常生成盐和含氮氧化物；浓硝酸见光易分解，应保存在棕色细口瓶中；硝酸与铜反应生成硝酸铜及 NO 或 NO2，硝酸既表现氧化性也表现出酸性。【加固训练】下列有关硝酸反应的叙述中，错误的是()A稀硝酸与铁反应，有氢气放出B浓硝酸跟铜反应，有二氧化氮气体放出C硝酸跟碳酸钠反应，有二氧化碳气体放出
27、D硝酸受热时，有二氧化氮、氧气放出【解析】选 A。稀硝酸与铁反应不产生 H2，应生成硝酸盐、NO 和 H2O。3已知 3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，则下列说法不正确的是()ACu 作还原剂，HNO3 作氧化剂BHNO3 在该反应中只有部分表现出了氧化性C每生成 22.4 L(标准状况)NO 有 3 mol 电子转移D如果有 8 mol HNO3 被还原，则生成了 2 mol NO【解析】选 D。由反应方程式知，8 mol HNO3 参加反应，生成 2 mol NO，则被还原的 HNO3 为 2 mol。4下列事实与原因对应关系正确的是()A在空气中敞口久置的浓硫酸，
28、溶液质量增大(浓硫酸具有难挥发性)B浓 H2SO4 滴在纸上，使纸变黑(浓硫酸具有脱水性)C蔗糖与浓硫酸反应中有海绵状的炭生成(浓硫酸具有吸水性)D浓硫酸可与铜反应(只显示浓硫酸的强氧化性)【解析】选 B。在空气中敞口久置的浓硫酸，溶液质量增大是因为浓硫酸的吸水性；纸中存在 H、O 元素，两者以 H2O 的形式脱去；蔗糖与浓硫酸反应中有海绵状的炭生成，主要是利用了浓硫酸的脱水性；浓硫酸与金属铜的反应中既表现浓硫酸的强氧化性又显示浓硫酸的强酸性。5铜跟稀硝酸反应中，如果有 63 g 硝酸被还原，则被氧化的铜的物质的量为()A38 mol B83 mol C3 mol D32 mol【解析】选 D
29、。根据得失电子守恒可知63 g63 gmol1(52)n2，解得 n32 mol。素养新思维6图中甲、乙、丙均为验证铜和浓硝酸反应的装置：(1)甲、乙、丙三个装置中共同发生的化学方程式是_。(2)和甲装置相比，乙装置的优点是_。(3)为了进一步验证 NO2 和水的反应，某学生设计了丙装置。实验时先关闭活塞_，再打开活塞_，才能使 NO2 气体充满试管；当气体充满试管后，将铜丝提起与溶液脱离。欲使烧杯中的水进入试管，应该_。【解析】铜和浓硝酸反应的化学方程式是 Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O。根据题目给定的装置图可知乙装置有尾气处理装置，同时可以通过移动铜丝来控制反应的发生与停止。实验丙中，实验时先关闭活塞 c，再打开活塞 a、b，才能使 NO2 气体充满试管；当气体充满试管后，将铜丝提起与溶液脱离停止反应。欲使烧杯中的水进入试管应该先关闭 b，再关闭 a，然后打开 c，用手捂住试管。答案：(1)Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O(2)可以控制反应的发生与停止 可吸收 NO2 气体，防止污染环境(3)c a、b 先关闭 b，再关闭 a，然后打开 c，用手捂住试管(合理即可)
