1、第3课时硝酸1硝酸的物理性质纯硝酸是无色、易挥发，有刺激性气味的液体，密度比水的大，易溶于水。98%以上的浓硝酸通常称作“发烟硝酸”。常用浓硝酸的质量分数大约为69%。2. 硝酸的化学性质(1)强酸性稀HNO3具有酸的通性，但与金属反应不产生H2。(2)不稳定性4HNO34NO2O22H2O，硝酸越浓，越易分解。(3)强氧化性HNO3中5价N有很强的得电子能力。不论浓、稀HNO3都具有强氧化性。规律：浓HNO3被还原成NO2，稀HNO3被还原成NO。硝酸越浓，其氧化性越强。还原剂一般被氧化成最高价态。表现：与氢前金属反应不产生H2：Fe4HNO3(稀)Fe(NO3)3NO2H2O溶解Cu等不活
2、泼金属Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O(用于实验室制NO2)3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O(用于实验室制NO)使Fe、Al钝化(浓HNO3，常温)与C、S、P等非金属单质反应C4HNO3(浓)CO24NO22H2O知识点一 硝酸的强氧化性硝酸具有强氧化性是由于HNO3中的5价氮元素有很强的得电子能力，在硝酸参与的氧化还原反应中，几乎全部是5价氮被还原。1表现(1)浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红，后褪色。(2)与非金属单质C、S、P等在加热条件下反应，非金属元素生成酸性氧化物(或其含氧酸)。(3)金属与HNO3反应一般不生成H2，浓HNO3一般被还原
3、为NO2，稀HNO3一般被还原为NO，极稀HNO3可被还原成NH3，生成NH4NO3。(4)在利用HNO3的酸性时，要注意考虑它的强氧化性。如FeO与稀硝酸反应时的方程式应是3FeO10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3NO5H2O，而不是FeO2HNO3(稀)=Fe(NO3)2H2O。(5)硝酸与铁反应时，产物符合以下规律：(6)浓硝酸与Cu反应时，若Cu过量，反应开始时浓硝酸的还原产物为NO2，但随着反应的进行，硝酸变稀，其还原产物将为NO，最终应得到NO2与NO的混合气体，可利用氧化还原反应过程中化合价升降总数相等的守恒规律求解有关Cu、HNO3和混合气体之间的量的关系。(7)注意NO在
4、离子共存问题的判断中的特殊性。在水溶液中，NO本无氧化性，但当水溶液中有大量H存在时，NO就表现出强氧化性，如在有H、NO存在的溶液中就不能存在Fe2、S2、I、SO、Br等还原性离子。2规律(1)温度越高，硝酸越浓，其氧化性越强。 (2)与硝酸反应时，还原剂一般被氧化成最高价态。1.将稀硝酸和浓硝酸分别作用于紫色石蕊试液，现象是否相同？为什么？提示：不相同，稀硝酸使石蕊试液只变红，但不褪色；浓硝酸比稀硝酸氧化性更强，能使石蕊试液先变红后褪色。2铜与足量浓硝酸反应时，表现酸性的HNO3与作氧化剂的HNO3物质的量之比是多少？提示：Cu与浓硝酸发生反应Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO
5、22H2O。当有4 mol HNO3参加反应时，有2 mol HNO3表现酸性生成Cu(NO3)2，有2 mol HNO3被还原生成NO2，故二者的物质的量之比为11。例1某化学学习小组采用下图所示装置，对浓硝酸与木炭的反应进行探究(已知：4HNO34NO2O22H2O)。请回答下列问题：(1)检查装置气密性后，将燃烧匙中的木炭在酒精灯上加热至红热状态，伸入三颈瓶中，并塞紧瓶塞，滴加浓硝酸，可观察到三颈瓶中气体的颜色为_，产生该气体的化学方程式是_。(2)装置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，炽热的木炭与浓硝酸反应后可观察到C中出现白色沉淀，该白色沉淀为_(填化学式)。(3)装置B的作用是_。(
6、4)装置D中收集到了无色气体，部分同学认为是NO，还有部分同学认为是O2。下列对该气体的检验方法合适的是_。A敞口观察装置D中集气瓶内气体的颜色变化B将湿润的蓝色石蕊试纸伸入集气瓶内，观察蓝色石蕊试纸是否变红C将带火星的木条伸入集气瓶中，观察木条是否复燃如果D中集气瓶中收集的无色气体是氧气，则氧气的来源是_。思路分析解析(1)装置A中发生的是浓硝酸与木炭的反应，生成NO2、CO2、H2O，三颈瓶中显示的是NO2的红棕色。(2)NO2、CO2通入Ba(OH)2溶液分别生成Ba(NO3)2和BaCO3，由于Ba(OH)2溶液足量，故溶液为碱性环境，BaCO3不溶解以沉淀形式析出。(3)为防止装置C
7、中酸性气体溶解速率太快而导致C中溶液进入三颈瓶，装置B应为防倒吸装置。(4)NO与足量O2反应生成红棕色的NO2，A正确；NO和O2均不具有酸性，B错误；O2能使带火星的木条复燃，而NO不能，C正确。装置A中除木炭与浓硝酸的反应外，硝酸不稳定，部分浓硝酸还会发生分解：4HNO34NO2O22H2O。答案(1)红棕色C4HNO3(浓)4NO2CO22H2O(2)BaCO3(3)防倒吸(4)AC浓硝酸的分解(双选)下列说法正确的是(BD)AFe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应B过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成C浓硝酸中加入过量铁粉并加热，发生离子反应：Fe3NO6
8、HFe33NO23H2OD用过量浓硝酸与一定量的Cu反应制备NO2解析：硝酸具有强氧化性，Fe与稀硝酸发生反应：Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2O，该反应是氧化还原反应，不是置换反应，A错误；铜与浓硝酸反应过程中，有NO2生成，随着反应的进行，硝酸的浓度逐渐减小，稀硝酸与铜反应可生成NO，B正确，D正确；铁与浓硝酸反应生成Fe3，但过量的铁粉还能与Fe3反应生成Fe2，C错误。知识点二 金属与硫酸、硝酸反应的计算1反应通式MH2SO4(浓)M(SO4)n还原产物H2O3M4xHNO3(稀)=3M(NO3)xxNO2xH2OM2xHNO3(浓)=M(NO3)xxNO2xH2Ox为金属的
9、化合价。由以上两通式可以看出，稀硝酸与金属反应时，显示氧化性的硝酸占总量的；浓硝酸与金属反应时，显示氧化性的硝酸占总量的。2还原产物浓硫酸SO2浓硝酸NO2稀硝酸NO(HNO3越稀，还原产物的价态越低，如Zn和很稀的HNO3反应，还原产物可能是NH4NO3)。3溶液中的酸(1)起氧化性作用的酸转化为气体(NO、NO2、SO2等)，起氧化性作用的酸的物质的量等于生成气体的物质的量。(2)起酸性作用的酸转移到生成物的盐中，其物质的量可以由阳离子的物质的量求得。(3)没参加反应的酸，可根据溶液中H的物质的量求得。4常用方法(1)电子守恒法硝酸与金属的反应属于氧化还原反应，N原子得到的电子数等于金属原
10、子失去的电子数。(2)原子守恒法硝酸与金属反应后，一部分以NO的形式存在，一部分转化为还原产物(NO、NO2等)，这两部分中氮原子的物质的量与反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量相等。以Cu与硝酸反应为例来说明：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O反应中转移的n(e)2n(Cu)n(NO2)，消耗的n(HNO3)2nCu(NO3)2n(NO2)。3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O反应中转移的n(e)2n(Cu)3n(NO)，消耗的n(HNO3)2nCu(NO3)2n(NO)。若还原产物为NO2和NO的混合气体，则反应中转移的n(e)2n(Cu)n(NO2
11、)3n(NO)，消耗的n(HNO3)2nCu(NO3)2n(NO2)n(NO)。5金属与稀硝酸和稀硫酸的混合酸反应金属与硝酸和硫酸的混合酸反应时，金属与硝酸反应生成的硝酸盐在酸性条件下，相当于稀硝酸，金属会继续被NO氧化，故计算有关物质的量时，要按离子方程式进行。例如，Cu与硝酸和硫酸的混合酸反应时，要按离子方程式：3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O进行计算。一般有以下几种情况：3Cu2NO8H被还原的HNO3量被氧化的Cu量足量 不足足量HNO3总量n(HNO3)不足 足量足量n(Cu) Cu总量足量 足量不足n(H) n(H)由此看出，在不同的情况，HNO3可部分被还原，也可全部被还
12、原，Cu也是可部分或可全部被氧化。例29.7 g Cu和Zn的合金与足量的稀硝酸反应，还原产物只有NO气体，其体积在标准状况下为2.24 L。将溶液稀释为1 L，测得溶液的c(H)0.1 molL1，此时溶液中NO的浓度为()A0.3 molL1B0.4 molL1C0.2 molL1 D0.6 molL1解析n(NO)0.1 mol，转移电子的物质的量为0.1 mol30.3 mol，n(CuZn)0.3 mol20.15 mol，nCu(NO3)2nZn(NO3)20.15 mol，其中所含n(NO)0.3 mol，溶液中c(HNO3)c(H)0.1 molL1，其中含n(NO)0.1 m
13、ol，溶液中NO的总浓度为0.4 molL1。答案B64 g Cu与过量硝酸(a mol/L,30 mL)充分反应。硝酸的还原产物只有NO2、NO。反应后溶液中含H为0.1 mol。(1)此时溶液中所含NO为_mol。(2)求生成的气体中NO2和NO的物质的量各为多少？(用含有a的式子表示)解析：设生成气体中NO2、NO的物质的量分别为x、y，则由题意得以下方程组：解之得：x(0.045a0.55) mol，y(0.250.015a) mol。(其他合理解法也对)答案：(1)0.3(2)(0.045a0.55) mol(0.250.015a) mol1下列关于硝酸的认识中，正确的是(A)A浓硝
14、酸和稀硝酸都具有氧化性B浓硝酸与金属反应不放氢气，而稀硝酸与金属反应可置换出氢气C因常温下铝和铁不与浓硝酸反应，所以浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中D硝酸与金属反应时，只表现出氧化性解析：浓、稀硝酸都有氧化性，可与除Au、Pt之外的所有金属反应；且不产生氢气，在与金属反应时，硝酸既表现氧化性又表现酸性；浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中，因为铝和铁在冷浓硝酸中钝化。2下列有关实验操作、现象及解释或结论都正确的是(B)选项实验操作现象解释或结论A将过量的Fe粉加入稀HNO3中，充分反应后，滴入KSCN溶液溶液呈红色稀HNO3将Fe氧化为Fe3B常温下，Fe、Al放入浓HNO3中无明显现象Fe、Al在浓
15、HNO3中发生钝化C铝箔插入稀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点到蓝色石蕊试纸上试纸变红色浓HNO3具有酸性解析：稀硝酸与铁粉反应，铁首先被氧化成Fe3，过量的铁粉将Fe3还原，最终得到Fe2，滴入KSCN溶液不显红色，A项错误；常温下，Fe、Al在浓HNO3中发生钝化，生成致密的氧化膜阻止了反应的进行，B项正确；铝箔能与稀HNO3反应放出气体，C项错误；浓硝酸具有强氧化性，能使蓝色石蕊试纸先变红后褪色，D项错误。3某化学兴趣小组进行了有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示。下列有关说法正确的是(C)A实验中溶液呈蓝色，试管口有红
16、棕色气体产生，说明稀硝酸被Cu还原为NO2B实验中滴加稀硫酸，铜片继续溶解，说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸强C实验发生反应的化学方程式为3CuCu(NO3)24H2SO4=4CuSO42NO4H2OD由上述实验可得出结论：Cu在常温下既可以与稀硝酸反应，也可以与稀硫酸反应解析：中发生3Cu8HNO3=3Cu(NO3)22NO4H2O，生成硝酸铜溶液为蓝色，试管口NO被氧化生成红棕色的二氧化氮，应为硝酸被还原生成NO，A错误；中加稀硫酸，Cu与稀硫酸不反应，但硝酸铜在酸性条件下具有硝酸的强氧化性，继续与Cu反应，而硝酸的氧化性强，B错误；实验发生反应的化学方程式为3CuCu(NO3)24H2SO4=
17、4CuSO42NO4H2O，C正确；由上述实验可得出结论：Cu在常温下不和稀硫酸反应，D错误。4用以下三种途径制取相同质量的硝酸铜：铜与浓硝酸反应；铜与稀硝酸反应；铜与氧气反应生成氧化铜，氧化铜再与稀硝酸反应。下列叙述不正确的是(D)A对环境造成的危害：最小B所消耗的硝酸的物质的量：C三种途径所消耗的铜的质量相同D铜与浓硝酸反应速率最快，故制取硝酸铜最佳方案是解析：铜与浓、稀硝酸反应时，硝酸既体现氧化性，又体现酸性，而与氧化铜反应，硝酸只体现酸性，所以在上述三个反应中，消耗的硝酸最少。硝酸的浓度越大，还原产物的价态越高，被还原消耗的硝酸越多，对环境的污染就越严重。5铝与铜的混合物加入一定量的稀
18、硝酸中，反应后剩余金属的质量为m1，再向其中加入一定量稀H2SO4，充分反应后剩余金属质量为m2，则m1和m2的关系是(A)Am1一定大于m2 Bm1可能等于m2Cm1一定等于m2 Dm1可能小于m2解析：原溶液中存在NO，再加入一定量的稀硫酸时，NO在酸性条件下能够继续和金属反应，故质量为m1的固体无论是Al与Cu的混合物还是Cu，质量都会减少，故m1一定大于m2。故正确答案为A。6某金属单质与一定浓度的硝酸反应，假定只有一种还原产物。当参加反应的金属与被还原的HNO3的物质的量之比为21时，还原产物可能是(C)ANO2 BNOCN2O DN2解析：设反应后金属元素的化合价为n，HNO3的还
19、原产物中氮的化合价为x，则由得失电子守恒得：2(n0)1(5x)，即x52n。讨论：当n1时，x3，HNO3的还原产物为N2O3；当n2时，x1，HNO3的还原产物为N2O；当n3时，x1，不合理，舍去。由于金属离子一般不出现4以及以上的价态，故不再讨论。故本题选C。7a mol FeS与b mol FeO投入到V L c mol/L的硝酸溶液中充分反应，产生NO气体，所得澄清溶液成分可看作是Fe(NO3)3、H2SO4的混合溶液，则在反应中未被还原的硝酸可能为(D) mol(ab)189 g(3a3b) mol molA BC D解析：当硝酸恰好反应时，生成硝酸铁的硝酸就是未被还原的硝酸，由
20、氮元素守恒知：未被还原的硝酸将转化为Fe(NO3)3中的NO，由铁元素守恒知：nFe(NO3)3n(Fe)(ab) mol，所以未被还原的硝酸的物质的量为3(ab) mol，未被还原的硝酸的质量3(ab) mol63 gmol1(ab)189 g，正确；当硝酸过量时，除去生成一氧化氮的硝酸就是未被还原的硝酸，根据得失电子守恒知：n(NO) mol，即显氧化性的硝酸的物质的量为 mol，所以未被还原的硝酸的物质的量为 mol，正确，故答案为D。8某校课外活动小组为了验证铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验，装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。图中K为止水夹(处于关闭状态)，
21、F是装有一半空气的注射器。请回答有关问题：(1)设计装置A的目的是利用生成的二氧化碳将整个装置内的空气赶尽，避免NO和氧气反应生成二氧化氮对气体产物的观察产生干扰；为达到此目的，应进行的操作是打开K，且打开分液漏斗活塞，当装置C中产生白色沉淀时，关闭K。(2)在完成(1)中的“操作”后，将装置B中铜丝插入稀硝酸，并微热之，观察到装置B中的现象是铜丝表面产生气泡，稀硝酸液面上方仍为无色，溶液变为蓝色。B中反应的离子方程式为3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O。(3)装置E和F的作用是验证无色气体为NO；为实现此作用，其操作方法是将注射器F中的空气推入E中或将E中的无色气体吸入注射器F中。(4)装置D的作用是吸收多余的氮氧化物，防止污染空气，兼有防止溶液倒吸的功能。解析：铜和稀硝酸反应生成NO，但NO易和空气中的氧气反应，故应先将装置内空气排净，该题利用CaCO3与稀硝酸反应生成的CO2排出空气。欲验证无色气体是NO，只需使其接触空气生成具有特征颜色(红棕色)的NO2即可。
