1、第2课时 硫酸和硝酸的氧化性新知初探自学导引 自主学习一、硫酸 1.稀硫酸具有酸的通性(1)与指示剂作用：能使紫色石蕊试液变_。(2)与活泼金属反应，如Zn、Fe：ZnH2SO4=ZnSO4H2、FeH2SO4=FeSO4H2。红色(3)与碱性氧化物反应，如Fe2O3：_。(4)与碱反应，如Ba(OH)2：H2SO4Ba(OH)2=BaSO42H2O。(5)与某些盐发生复分解反应，如Na2CO3：H2SO4Na2CO3=Na2SO4CO2H2O。3H2SO4Fe2O3=Fe2(SO4)33H2O2.浓硫酸(1)物理性质 纯硫酸是一种_色_体，常用的浓硫酸的质量分数为98.3%，其密度为1.84
2、 g/cm3，沸点为338，是难挥发性酸。浓硫酸易溶于水，能与水以任意比互溶，溶解时放出大量的热。无油状液(2)浓硫酸的三大特性 吸水性 将一瓶浓硫酸敞口放置在空气中，其质量将_，密度将减小，浓度将_，体积增大。这是因为浓硫酸具有_性，在实验室里常用浓硫酸作_剂。脱水性 浓硫酸可以使有机化合物中的氢氧元素按_的原子个数比从有机物中脱出。增大减小吸水干燥21强氧化性 a常温下：浓硫酸可将_等金属的表面氧化为致密的氧化物薄膜，阻止了酸与内层金属的进一步反应。b加热时：浓H2SO4可以与除金、铂之外的所有金属反应，生成高价金属硫酸盐，本身一般被还原成SO2。如浓硫酸与金属铜的反应。铁、铝二、硝酸(特
3、性)1.强氧化性(1)与金属反应 除金、铂以外的绝大多数金属都能与硝酸反应。常温下，冷的浓硝酸能使Fe、Al钝化。与铜反应(写出化学方程式)浓硝酸：_。稀硝酸：_。(2)与非金属反应 加热时浓硝酸与木炭发生反应：C4HNO3(浓)CO24NO22H2O。Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O=(3)王水 组成：_与_,体积比为13；性质：能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。2.不稳定性(1)化学方程式：_。(2)实验室中浓硝酸显黄色的原因：浓硝酸分解生成的二氧化氮又溶于硝酸所致。浓硝酸浓盐酸4HNO3 4NO2O22H
4、2O=光想一想实验室中如何保存浓硝酸？通常用该法保存的试剂有哪些？提示：实验室中将浓硝酸放在棕色瓶中密闭保存。见光易发生分解的通常就放在棕色瓶中密闭保存，除浓硝酸外，还有氯水、双氧水、高锰酸钾、硝酸银等。三、硫酸与硝酸的用途 1.都是重要的化工原料，也是化学实验室必备的重要试剂。2.硫酸还用于精炼石油、金属加工前的酸洗及制取各种_等。挥发性酸自主体验1.下列关于浓硫酸的叙述中,正确的是()A浓硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化 B浓硫酸在常温下可迅速与铜片反应放出二氧化硫气体 C浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气等气体 D浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属形成氧化膜而钝化解析：选D。浓硫酸使蔗
5、糖炭化体现的是浓硫酸的脱水性，A不正确；浓硫酸与铜在加热的条件下才能发生氧化还原反应，B不正确；浓硫酸具有吸水性，可用来作气体干燥剂，但不能用来干燥氨气，C不正确。2.(2012伊春高一检测)下列关于浓硝酸、浓硫酸和浓盐酸的叙述中，正确的是()A常温下都用铁或铝制容器贮存 B露置在空气中，容器内酸液的质量都减轻 C常温下都能与铜较快反应 D露置在空气中，容器内酸液的浓度都降低 解析：选D。浓硝酸、浓盐酸易挥发，溶质减少，浓度降低；浓硫酸易吸水，溶剂增加,浓度降低。3.将过量铁粉放入100 mL 2 mol/L的HNO3溶液中，假设还原产物只有NO且HNO3完全反应，则参加反应的Fe的质量为()
6、A2.8 g B5.6 g C4.2 gD11.2 g 解析：选 C。Fe 先与稀 HNO3 反应，生成的Fe3再与 Fe 反应：2Fe3Fe=3Fe2，总方程 式为：3Fe 8HNO3(稀)=3Fe(NO3)22NO4H2O，参加反应的 HNO3 的总的物质的量为 0.120.2(mol)，则参加反应的 Fe的质量为380.2564.2(g)。要点突破讲练互动 探究导引1 浓硫酸与Cu、C反应分别体现其什么性质？提示：与Cu反应体现强氧化性和酸性，与C反应体现强氧化性。浓硫酸的强氧化性 要点归纳1.与金属的反应(体现酸性氧化性)(1)与较活泼金属反应 铁、铝钝化：常温下，当铁、铝等较活泼的金
7、属遇到浓硫酸时，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。其他活泼金属：除铁、铝外的其他活泼金属与浓硫酸反应时，开始产生SO2，后来产生H2。(2)与较不活泼金属反应 金属浓硫酸高价态硫酸盐SO2H2O 反应需要加热，否则不反应；浓硫酸的还原产物是SO2。2.与非金属反应(只体现强氧化性)非金属单质浓硫酸高价态氧化物或含氧酸SO2H2O 3.与还原性物质反应 浓硫酸具有强氧化性，能将还原性物质(如H2S、HI、HBr)氧化。特别提醒足量的铜与浓硫酸反应时，实际产生的SO2比理论值要小，原因是随着反应的不断进行,浓硫酸不断被消耗，硫酸的浓度不断减小，当硫酸的浓度减小到一
8、定程度时就不再与铜反应。即时应用1.(2010高考北京卷)用如图所示实验装置(夹持仪器已略去)探究铜丝与过量浓硫酸的反应。下列实验操作不合理的是()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 D为确认CuSO4生成，向中加水，观察颜色 解析：选D。Cu2H2SO4(浓)CuSO42H2OSO2，题中当向上移动中铜丝时,铜丝与浓硫酸脱离接触，反应停止；当向下移动时，铜丝与浓硫酸接触,生成SO2,因此可控制SO2的量，故A正确。SO2可以使品红溶液褪色，加热后又可恢复原色，因此可用品红溶液检验SO2，故B正确。=SO2会污染大气造成酸雨
9、，因此不能直接排放，可用NaOH溶液吸收，故C也正确。反应后，中含有大量硫酸，若直接向中加水，容易使水沸腾而溅出，造成危险，故D不正确。硝酸的强氧化性 探究导引2 浓、稀硝酸分别与Cu反应时，其还原产物相同吗？提示：不同，浓硝酸被还原为NO2，稀硝酸被还原为NO。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)硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。(2)还原剂一般被氧化成最高价态。3.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HNO3反应不生成H2，HNO3的浓度
10、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。反应举例：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。=4.关于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 HNO3中的 NO3 一部分仍以 NO3 的形式存在，一部分转
11、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。(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 HNO3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 NO3 与硫酸电离出的 H仍能继续与金属反应，如：3Cu8H2NO3=3Cu22NO4H2O。特别提醒(1)硝酸与金属反应时，一般既表现强氧化性，又表现酸性，参加反应的硝酸部分被还原，还有一部分仍以 NO3 形式存在。(2)浓硝酸与金属反应的过程中，浓度逐渐减小，还原产物有可能是 NO2 和 NO 的混合物。(3)在应用硝酸的氧化性分析离子是否共存时，要
12、注意溶液中 H和 NO3 的组合，它们相当于 HNO3，能够氧化具有强还原性的离子，而单纯的 NO3 不能氧化这些离子。即时应用2.将8 g Fe置于40 mL HNO3中微热，生成气体的颜色随反应的进行由深变浅，充分反应后得标准状况下的气体为1.792 L，此时剩余2.4 g固体，求：(1)该反应中被还原的硝酸和未被还原的硝酸的质量比；(2)求混合气体中NO和NO2的体积比。解析：(1)根据元素守恒，被还原的硝酸物质的量为：n(HNO3)n(NO、NO2)1.792 L22.4 L/mol 0.08 mol 未被还原的硝酸物质的量为：n(HNO3)2n(Fe)8 g2.4 g56 g/mol
13、 20.2 mol 被还原的 HNO3和未被还原的 HNO3的物质的量之比为：0.080.225。(2)n(Fe)8 g2.4 g56 g/mol 0.1 mol n(NO)n(NO2)0.08 mol 据电子守恒：2n(Fe)3n(NO)n(NO2)所以：n(NO)0.06 mol n(NO2)0.02 mol 所以：n(NO)/n(NO2)31，则 V(NO)/V(NO2)31。答案：(1)25(2)31题型探究权威预测 硫酸根离子的性质例1今有一混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：K、NH4、Cl、Mg2、Ba2、CO23、SO24，现取三份 100 mL 溶液进行如下实验：第
14、一份加入AgNO3溶液有沉淀生成；第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.04 mol；第三份加足量BaCl2溶液后，得干燥沉淀6.27 g，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为2.33 g。根据上述实验，以下推测正确的是(双选)()AK一定存在B100 mL 溶液中含 0.01 mol CO23CCl可能存在DBa2一定不存在，Mg2可能存在【解析】第一份加入 AgNO3 溶液有沉淀产生，说明 Cl、CO23、SO24 三种离子至少有一种存在；第二份加入足量 NaOH 溶液加热后，收集到气体 0.04 mol，说明 NH4 有 0.04 mol；第三份加足量 BaCl2 溶液后，得干燥沉
15、淀 6.27 g，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为 2.33 g，说明 BaSO4 沉淀 0.01 mol，原溶液不存在 Ba2，BaCO3 沉淀(6.27 g2.33 g)/197gmol10.02 mol,原溶液不存在 Mg2；根据电荷守恒，CO23 和 SO24 所带负电荷的总物质的量为 0.06 mol，正电荷现只有 NH4 有0.04 mol，所以，一定还有 K，Cl不确定。【答案】AC【名师点睛】根据离子的反应特征判断离子的存在，同时注意离子间的物质的量关系,根据整个溶液是电中性的，利用电荷守恒判断K的存在。实验探究浓硫酸的强氧化性例2(1)浓硫酸与木炭在加热条件下的化学方程式为
16、_。(2)已知KMnO4酸性溶液可以吸收SO2，试用下图中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(按产物气流从左到右的方向)是(填装置的编号)：_。编号 装置 编号 装置(3)实验时可观察到装置中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_，可确认的产物是_，确定装置在整套装置中位置的理由是_。(5)装置中所盛溶液是_，可验证的产物是_。【解析】木炭与浓硫酸加热反应,生成水、CO2和SO2。CO2和SO2在化学性质上的相同点都是酸性氧化物，都跟澄清石灰水中的
17、Ca(OH)2反应，使澄清石灰水变浑浊，会相互干扰鉴别。CO2和SO2在化学性质上的明显不同点为SO2有漂白性，CO2则不然；SO2有较强的还原性，CO2则不然。在SO2、CO2混合气体中，首先用品红溶液检验SO2的存在，然后将SO2氧化除去，再用澄清石灰水检验CO2的存在，是一种确认SO2和CO2共存的好方案。由于对CO2、SO2的确认都是在溶液中进行的，所以应在确认CO2和SO2之前先确认H2O。与H2O发生作用并伴有明显现象的物质，中学生应该熟知的是无水CuSO4。白色的粉末与H2O反应生成蓝色的晶体。CuSO4与CO2和SO2都不发生任何作用。【答案】(1)C2H2SO4(浓)2SO2
18、CO22H2O(2)(3)验证产物气流中是否有SO2 将SO2全部氧化吸收 确认产物中SO2已被B瓶溶液全部除去=(4)无水CuSO4(或变色硅胶)水蒸气 由于产物气流通过时会带出水蒸气，所以必须在之前(5)澄清石灰水 CO2【规律方法】本题主要考查实验的总体设计，结合所给试剂的作用，判断各部分装置可验证的产物，从而确定各装置间的连接顺序。另外，要做好本题必须掌握CO2、SO2及浓硫酸的性质。有关HNO3反应的计算例3将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，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：(1)NO的体积为_L，NO2的体积为_L。(
19、2)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a mol/L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_mol/L。(3)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】解答本题应从以下三点考虑：生成NO、NO2得到的电子与Cu失去的电子守恒。HNO3所含氮原子与反应后生成的NaNO3、NO、NO2所含氮原子守恒。NO、NO2全部转化为HNO3，与氧化剂H2O2应符合电子守恒。(1)设生成 NO x mol，NO2 y mol。则有xy11.2 L22.4 L/mol3xy 32.64 g64 g/mol2
20、解得：x0.26 mol y0.24 mol。V(NO)0.26 mol22.4 L/mol5.824 L V(NO2)0.24 mol22.4 L/mol5.376 L。(2)由原子守恒得：n(HNO3)n(气体)n(NaOH)所以 c(HNO3)aV1030.50.14mol/L。(3)HNO3 得到 Cu 失去的电子生成 NO、NO2，NO、NO2 失去电子给 H2O2，自身再转化为HNO3，由此可知，H2O2 得到的电子与 Cu 失去的电子相等，即：CuNOxH2O2 32.6464mol n(H2O2)解得 n(H2O2)0.51 mol，m(H2O2)0.51 mol34 g/mo
21、l30%57.8 g。【答案】(1)5.824 5.376(2)aV1030.50.14(3)57.8课堂达标即时巩固 热点示例思维拓展 经典案例 铜与浓硝酸反应和铜与稀硝酸反应，产物不同，实验现象也不同。.某课外活动小组为了证明并观察到铜与稀硝酸反应的产物为NO，设计了如图所示的实验装置，实验步骤如下：检查装置的气密性；向试管中加入一定量CaCO3固体；向试管中倒入过量的稀硝酸，并迅速盖上带铜丝和导管的橡皮塞；待反应完全后，将右边导管插入试管内接近液面；将铜丝插入到溶液中；用注射器向大试管内推入氧气(或空气)。思考并回答下列问题：(1)设计步骤、的目的是什么？(2)设计步骤的目的是什么？.分别将等质量的铜片与等体积均过量的浓硝酸，稀硝酸反应，所得到的溶液前者呈绿色，后者呈蓝色。思考并回答下列问题：(3)某同学提出这可能是Cu2浓度差异引起的，你同意这种看法吗？【答案】.(1)生成CO2排除试管内的空气，防止NO被氧化。(2)根据无色气体变为红棕色，证明铜与稀硝酸反应生成NO。.(3)不同意，原因是铜的质量相等,则Cu2的物质的量相等，而溶液的体积相等，故Cu2的物质的量浓度相等，所以不可能是Cu2浓度差异引起的。