1、第三课时 硝酸的性质新知初探自学导引 自主学习一、硝酸的性质和用途 1物理性质 纯净的硝酸是一种无色、有_气味、_(沸点为83)的液体，易溶于水。质量分数在98%以上的硝酸浓溶液，刺激性易挥发在空气中由于挥发出HNO3吸水而产生“发烟”现象，因而叫“发烟硝酸”。工业硝酸的质量分数约为_。硝酸常因溶有少量_而略显黄色。69%NO2想一想“发烟硝酸”的“烟”是固体小颗粒吗？浓硝酸为什么是黄色的？提示：“发烟硝酸”的“烟”是硝酸溶液小液滴；浓硝酸不稳定，分解产生的NO2溶解在硝酸中的颜色。2.化学性质(1)学生实验 实验操作 实验现象 结论 将铜片置于具支试管的底部，通过分液漏斗加入2 mL浓硝酸，
2、将产生的气体通入倒置于水槽里充满水的集气瓶中，观察实验现象 铜与浓硝酸剧烈反应,放出_气体,_气体遇水转化为_气体，试管内溶液由无色变为_色 常温时浓硝酸可以与铜反应,浓硝酸的还原产物是_ 红棕色红棕色无色蓝NO2实验操作 实验现象 结论 在上述装置中，从分液漏斗向试管内加5 mL水，稀释硝酸，继续收集产生的气体,观察实验现象 铜与稀硝酸反应较缓慢，放出_色气体 常温时稀硝酸可以与铜反应，稀硝酸的还原产物是_ 无NO(2)化学性质4HNO3=光照 4NO2O22H2OCu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O 3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2 2NO4H2O C4HNO3
3、(浓)=CO24NO22H2O 3用途：硝酸是一种重要的_原料，常用来制造氮肥、染料、塑料、炸药、硝酸盐等。二、硝酸的工业制法 化工特别提醒在吸收塔中二氧化氮被吸收生成硝酸的同时,也会生成一氧化氮，作为尾气大部分可循环利用，提高经济效益；剩余的部分不能直接排放，一般用碱液吸收，以防污染空气。自主体验1某学生配制浓硫酸和浓硝酸的混合液,将浓硫酸较快地加入到浓硫酸中时，在容器口产生大量的白雾。与解释这一现象无关的叙述是()A浓硫酸和水作用放出大量的热B硝酸具有挥发性C硝酸蒸气易溶于空气中水蒸气D浓硫酸有强氧化性解析：选D。浓硫酸的强氧化性与此现象无关。2下列各反应表明了 HNO3的什么性质？(1)
4、NaNO3(s)H2SO4(浓)=NaHSO4 HNO3(2)3Cu 8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2 2NO4H2O(3)C 4HNO3(浓)=4NO2 CO22H2O(4)Na2CO3 2HNO3=2NaNO3 CO2 H2O(5)4HNO3=2H2O4NO2O2答案：(1)易挥发性(2)酸性、强氧化性(3)强氧化性(4)酸性(5)不稳定性 要点突破讲练互动 探究导引1金属活动性顺序中H之前的金属(如Zn)与硝酸反应能产生H2吗？提示：不会产生H2，只能生成NO2或NO。硝酸的强氧化性规律 探究导引2浅绿色的Fe(NO3)2溶液中滴入稀硫酸之后有何变化？为什么？提示：溶液由浅绿色变为棕
5、黄色；因为溶液中有 NO3 和 H，就相当于溶液中含有硝酸，硝酸具有强氧化性，能将 Fe2氧化成 Fe3，发生反应为：3Fe2NO3 4H=3Fe3 NO2H2O。要点归纳1硫酸和硝酸的对比酸 硝酸 硫酸 浓硝酸 稀硝酸 浓硫酸 稀硫酸 分类 挥发性、强氧化性酸 难挥发、强氧化性酸 难挥发、非氧化性酸 与金属反应 被还原为低价态氮 一般生成SO2 生成H2(氢以前的金属)酸 硝酸 硫酸 浓硝酸 稀硝酸 浓硫酸 稀硫酸 与非金属反应 被还原为低价态氮 一般生成SO2 一般不反应 还原产物 一般是NO2 一般是NO 一般生成SO2 生成H2 特性 强氧化性、不稳定性 吸水性(作干燥剂)、脱水性、强
6、氧化性 酸性 特别提醒HNO3、H2SO4、HCl在化学反应过程中,其浓度的变化往往引起反应实质的变化，解题时应充分重视。因浓硫酸具有脱水性,浓硝酸具有漂白性,在pH试纸上分别滴加稀硫酸、浓硫酸、稀硝酸、浓硝酸，看到的现象分别是：物质 稀硫酸 浓硫酸 稀硝酸 浓硝酸 现象 变红 先变红后变黑 变红 先变红后褪色(变白)2.金属与硝酸反应的一般规律(1)金属与硝酸反应,硝酸的还原产物可以为:NO2、NO、N2O、NH3、NH4NO3等，HNO3的浓度越低，还原产物中氮的价态越低，但不会生成H2。由于生成的NO很易被空气中的氧气氧化，故很难观察到无色的NO。因此若要观察到NO，在装置设计时，要考虑
7、使生成的气体不与空气接触。(2)足量金属与一定量浓硝酸反应时，随着硝酸浓度的降低，产物也会发生改变，如Cu与浓硝酸反应开始生成NO2，硝酸浓度变稀后会生成NO气体。(3)反应中部分硝酸作氧化剂被还原，部分硝酸起酸的作用生成硝酸盐(硝酸与非金属反应，一般只显氧化性)。特别提醒硝酸的氧化性强弱不是由HNO3还原产物中氮元素化合价改变的多少来决定，而是由硝酸中氮原子得电子的难易程度来决定，一般浓度越大，硝酸的氧化能力越强。3.与非金属反应浓硝酸与非金属反应时，还原产物一般是NO2，非金属一般被氧化成最高价氧化物，如果最高价氧化物易溶于水，则生成相应的含氧酸。C4HNO3(浓)=CO24NO22H2O
8、S6HNO3(浓)=H2SO46NO22H2O4与其他还原剂反应3SO23 2NO3 2H=3SO24 2NOH2O3H2S2H2NO3=3S2NO4H2OHNO3还能将 FeO、Fe(NO3)2(即 Fe2)、HBr(Br)、SO2 等氧化，故不能用硝酸来制取 HI、HBr、H2S、SO2 等气体。如，3FeO10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3NO5H2O5王水浓硝酸与浓盐酸按体积比 13 混合而成；能溶解Pt、Au。即时应用1在浓硝酸中放入铜片：(1)反应开始时的化学方程式为_，实验现象为_。(2)若铜有剩余，则反应将要结束时的化学方程式为_。(3)待反应停止后，再加入少量25%的稀硫
9、酸，这时铜片上又有气泡产生，其原因是_。解析：随着反应的进行，硝酸的浓度不断减小，反应结束前实质是铜与稀硝酸反应。反应停止后再加稀硫酸，则溶液中的 NO3 在酸性条件下，又相当于稀硝酸与铜反应。答 案：(1)Cu 4HNO3(浓)=Cu(NO3)2 2NO22H2O溶液逐渐变蓝，有红棕色气体逸出(2)3Cu 8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2 2NO4H2O(3)加入稀硫酸后，H与原溶液中的 NO3 相当于 HNO3，又能与过量的 Cu 反应探究导引1在一个氧化还原反应中元素化合价变化有何规律？提示：升降总价数相等(失得电子数相等)。探究导引2如何配平NH3被催化氧化成NO的反应方程式？提示
10、:根据化合价升降总数相等来进行配平.氧化还原反应方程式的配平和计算 要点归纳1配平原则(1)质量守恒：反应前后元素种类和原子个数不变。(2)电子守恒：氧化剂、还原剂得失电子数相等或元素化合价升降总数相等。(3)电荷守恒：离子方程式中等号两边电荷总数相等。2配平步骤 以 反 应 Cu HNO3(稀)Cu(NO3)2 NOH2O为例，第一步：标变价 正确写出反应物和生成物的化学式，分别标出化合价有变化的元素的价态，这是配平的基础。C0uHN5O3(稀)C2u(NO3)2N2OH2O第二步：列变化标出元素化合价升高与降低的数值，这是配平的关键。第三步：求总数求出化合价升高数值与降低数值的最小公倍数，
11、该数即为化合价升降的总数。第四步：配化学计量数找出为使其化合价升、降总数相等应乘以的最简数。该数即分别为氧化剂和还原剂的化学计量数，并通过观察法根据原子个数守恒给化合价未改变的原子或离子添上化学计量数。3Cu8HNO3(稀)3Cu(NO3)22NO4H2O第五步：细检查检查方程式两边各元素的原子个数是否相等.属于离子反应的还要检查方程式两边离子所带电荷总数是否相等，然后把短线改为等号.3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O3氧化还原反应的计算 对于氧化还原反应的计算，关键是根据氧化还原反应的实质反应中氧化剂得到电子总数与还原剂失去电子总数相等，即得失电子守恒，列出守恒关系式求
12、解。其解题的一般步骤为：(1)找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。(2)找准一个原子或离子得失电子数。(注意化学式中离子的个数)(3)根据题中物质的物质的量和电子守恒列出等式。n(氧化剂)变价原子个数化合价变化值(高价低价)n(还原剂)变价原子个数化合价变化值(高价低价)。即时应用2(1)配平下列方程式：MnO2HCl(浓)MnCl2Cl2H2OZnHNO3(极稀)Zn(NO3)2N2OH2OP4HNO3H2OH3PO4NO(2)19.2 g 铜完全溶解在一定浓度的硝酸中，标准状况下收集到 8.96 L 气体，则还原产物是_，体积比为_。解析：(1)(2)19.2 g Cu0.3 m
13、ol Cu转移 0.6 mol e即nNO2nNO0.4 molnNO213nNO0.6 mol所以nNO0.1 molnNO20.3 mol答案：(1)MnO24HCl(浓)=MnCl2Cl22H2O4Zn 10HNO3(极 稀)=4Zn(NO3)2 N2O5H2O3P4 20HNO3 8H2O=12H3PO4 20NO(2)NO2，NO 31(或 NO，NO2 13)题型探究权威预测 硝酸的性质下图所示是木炭与浓硝酸的反应，并检验生成的气体和反应的热效应的实验装置，它具有无污染、现象明显的特点。具支试管A中所盛固体下层是无水CaCl2(作载体不参加反应)，上层是红热的木炭。例1实验时慢慢将
14、浓硝酸滴到木炭上，反应即开始进行，且能长时间剧烈反应。请回答下列问题。(1)写出木炭与浓硝酸反应的化学方程式：_。(2)实验中具支试管A内出现的现象是_。(3)试管B内出现的现象是_，写出澄清石灰水中发生的主要反应的离子方程式：_。(4)某学生在实验临近结束时，发现滴管中的浓硝酸难以滴下。若要再滴入几滴浓硝酸使木炭反应完全，最简单的办法是_。【思路点拨】依据“C4HNO3(浓)=4NO2CO22H2O”讨论现象、产物的鉴定。【解析】(2)无水CaCl2充分吸收产生的H2O及浓硝酸中的水，试管A中产生大量的红棕色气体；(3)水湿的棉花充分吸收NO2(产生NO)，使CO2进入澄清石灰水中，澄清石灰
15、水变浑浊；(4)将整个体系中的气体尽量溶于溶液中，使体系内气体压强减小。【答案】(1)C4HNO3(浓)=4NO2CO22H2O(2)炭块保持红热，试管内有红棕色气体生成(3)石灰水变浑浊 Ca22OHCO2=CaCO3H2O(4)摇动试管B，使上部的气体溶于石灰水(其他答案合理也可)【名师点睛】硝酸的强氧化性与硫酸相比有相似之处，也有明显的差别：浓、稀硝酸均具有强氧化性，而稀硫酸不具有强氧化性。一般金属(除Fe、Al)在常温下即可与硝酸发生反应(但有时为了提高反应速率而加热)，而浓硫酸与不活泼金属反应时需要加热。浓硫酸的还原产物是SO2，而浓、稀硝酸的还原产物是NO2、NO。另外，还要注意浓
16、硫酸中主要是H2SO4分子,浓、稀硝酸中则没有HNO3分子存在，故浓硫酸参加的反应不能写出离子方程式，而硝酸则可以。氧化还原反应方程式的配平与计算例2氧化还原反应中实际上包含氧化和还原两个过程。下面是一个还原过程的反应式：NO3 4H3eNO2H2OKMnO4、Na2CO3、Cu2O、Fe2(SO4)3 四种物质中的一种物质(甲)能使上述还原过程发生。(1)写出并配平该氧化还原反应的化学方程式：_。(2)反应中硝酸体现了_、_性质。(3)反应中若产生0.2 mol气体，则转移电子的物质的量是_mol。(4)若1 mol甲与某浓度硝酸反应时，被还原硝酸的物质的量增加，原因是_。【解析】(1)从所
17、给还原过程的反应式看 NO3 得电子，即 HNO3作氧化剂，要能使该反应发生必须加入还原剂，因此甲只能是 Cu2O。反应方程式用化合价升降法配平如下：14HNO33Cu2O=6Cu(NO3)22NO7H2O(2)因为反应中 HNO3中 N 的化合价降低，同时又生成了硝酸盐，故 HNO3体现了氧化性和酸性。(3)若产生0.2 mol的气体(NO)，则转移的电子数为(52)0.2 mol0.6 mol。(4)1 mol Cu2O 还 原 浓 HNO3 的 量 大 于 稀HNO3的量，因为浓、稀HNO3的还原产物分别是NO2、NO，生成NO2时消耗HNO3的量多。【答案】(1)14HNO33Cu2O
18、=6Cu(NO3)22NO7H2O(2)酸性 氧化性(3)0.6(4)使用了较浓的硝酸，产物中有部分二氧化氮生成【名师点睛】(1)解答氧化还原反应方程式的配平问题时 首先确定氧化剂和还原产物，还原剂和氧化产物；根据“化合价升降总数”相等确定氧化剂和还原剂的计量系数或还原产物和氧化产物的计量系数；根据“原子个数守恒”确定还原产物和氧化产物的计量系数或氧化剂和还原剂的计量系数；根据“原子个数守恒”确定其他物质的系数；(2)解答有关硝酸作氧化剂的题目时，采用N原子守恒或电子守恒简化解题过程。铜与浓硝酸反应可能产生多种气体(NO2、NO等)，若求反应HNO3的量，可巧抓“N”守恒；n(HNO3)n(气
19、体)2nCu(NO3)2。硝酸与金属反应的计算题一直是高考热点。有三点特别重要：一是反应中硝酸扮演两种角色；氧化剂和酸(生成硝酸盐)；二是把握原子守恒、电子守恒等关系列等式；三是运用极限法、讨论法等数学思维方法灵活处理问题。课堂达标即时巩固 热点示例思维拓展 浓、稀硝酸氧化性强弱的探究【经典案例】某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图装置进行实验(夹持仪器已略去)。实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。可选药品：浓硝酸、3 mol/L稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳。已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO2
20、反应：2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O.(1)实验应避免有害气体排放到空气中，装置、中盛放的药品依次是_、_、_。(2)滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后_。(3)装置中发生反应的化学方程式是_。(4)装置的作用是_，发生反应的化学方程式是_。(5)该小组得出的结论所依据的实验现象是_。(6)实验结束后，同学们发现装置中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个实验来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是(选填序号字母)_。a加热该绿色溶液，观察颜色变化 b加
21、水稀释该绿色溶液，观察颜色变化 c向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化 d向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化【解析】本题主要考查硝酸的性质、化学实验设计和评价的能力。(1)根据装置特点和实验目的，装置收集NO，装置中盛放氢氧化钠溶液吸收NO2,因为要验证稀硝酸不能氧化NO，所以装置中应该盛放稀硝酸。(2)由于装置中残存的空气能氧化NO而对实验产生干扰，所以滴加浓硝酸之前需要通入一段时间CO2以赶走装置中的空气，同时也需将装置中导管末端伸入倒置的烧瓶内，防止反应产生的NO气体逸出。(3)Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O(4)装置中盛放蒸馏水，使NO
22、2与H2O反应生成NO：3NO2H2O=2HNO3NO。(5)NO通过稀HNO3溶液后，若装置液面上方无红棕色气体产生，说明稀HNO3不能氧化NO；装置中盛放的是浓HNO3，若浓HNO3能氧化NO，则装置液面的上方会产生红棕色气体。(6)要证明是Cu(NO3)2浓度过高或是溶解了NO2导致装置中溶液呈绿色，可设计实验将溶解的NO2赶走(a、c方案)再观察颜色变化，也可在Cu(NO3)2浓溶液中通入NO2观察反应后的颜色变化(d方案)，确定是否是因溶有NO2引起的。方案b中由于Cu(NO3)2和溶解在其中的NO2浓度均可发生变化，无法确定是哪一种因素引起的。【答案】(1)3 mol/L稀硝酸 浓硝酸 氢氧化钠溶液(2)通入CO2一段时间，关闭弹簧夹，将装置中导管末端伸入装置的烧瓶内(3)Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO2 2H2O(4)将NO2转化为NO 3NO2H2O=2HNO3NO(5)装置中液面上方气体仍为无色，装置中液面上方气体由无色变为红棕色(6)acd