1第三课时第三课时 硝酸的性质硝酸的性质考试要求1硝酸的性质与用途(/ b)2工业制取硝酸的设备和流程(/ b)3氧化还原反应方程式的配平(/ c)1浓、稀 HNO3与 Cu 反应，浓 HNO3与炭反应的化学方程式分别为：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O，3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，C4HNO3(浓)CO24NO22H2O。=2在常温下，铁、铝遇到浓 HNO3 发生钝化。3工业制 HNO3的反应为4NH35O24NO6H2O；=催化剂2NOO2=2NO2；3NO2H2O=2HNO3NO。硝酸的性质和制备1.物理性质硝酸是一种无色、具有挥发性的液体，工业硝酸的质量分数约为 69%，常因溶有少量NO2而显黄色。2化学性质(1)强氧化性常温下使铁、铝钝化。与金属反应(除 Pt、Au 以外)：Cu 与浓 HNO3反应：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2OCu 与稀 HNO3反应：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O与非金属反应：C 与浓 HNO3反应：C4HNO3(浓)CO24NO22H2O=(2)不稳定性2见光或受热分解：4HNO32H2O4NO2O2=光照硝酸应贮存在避光、低温处。3用途重要的化工原料，常用来制造氮肥、染料、塑料、炸药、硝酸盐等。4工业制备(1)氨的催化氧化：4NH35O24NO6H2O=催化剂(2)NO 氧化成 NO2：2NOO2=2NO2(3)NO2的吸收：3NO2H2O=2HNO3NO特别提醒碱性、中性条件下，NO无氧化性，但在酸性条件下，NO能表现出强氧化性。 3 3将铜片置于两支具支试管的底部(见下图)。通过分液漏斗分别加入 2 mL 浓、稀硝酸。问题思考1两支具支试管中观察到的实验现象是否完全相同？反应中浓硝酸、稀硝酸起什么作用？提示：不相同。加入浓硝酸的具支试管中出现的现象是铜片表面产生气泡，铜片溶解，溶液变蓝，具支试管上部空间无色变红棕色。加入稀硝酸的具支试管出现的现象是铜片表面产生气泡，铜片溶解，溶液变蓝，具支试管上部空间气体由无色变红棕色，后又变成无色。两支具支试管中浓、稀硝酸既表现出氧化性，又表现出酸性。2如何证明集气瓶里的气体是 NO?提示：向集气瓶中通入少量 O2(或空气)，气体颜色由无色变为红棕色，说明集气瓶中收集的气体是 NO。3分析两支具支试管中发生反应的氮元素的价态变化，思考硝酸的浓度对还原产物有何影响？提示：反应中，浓硝酸的还原产物是 NO2，稀硝酸的还原产物是 NO，即硝酸的浓度越低，还原产物的价态越低。硝酸的强氧化性1本质3HNO3中的5 价氮元素具有很强的得电子能力。在浓、稀 HNO3中均存在两种氧化性微粒 H、NO，HNO3的强氧化性实质是酸性条件下 3NO中5 价氮氧化性H。 32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、SO等均能被 HNO3氧化。231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)浓盐酸和浓硝酸按体积比 13 组成王水。( )(5)稀硝酸与铜反应不能放出 H2，但与 Zn、Fe 等反应能放出 H2。( )答案：(1) (2) (3) (4) (5)2下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是( )4A使石蕊溶液变红B与铜反应放出 NO 气体，生成 Cu(NO3)2C与 Na2CO3反应放出 CO2气体，生成 NaNO3D与 S 单质混合共热时生成 H2SO4和 NO2解析：选 B A 项，HNO3只表现酸性；B 项，Cu 与稀硝酸反应时，部分起酸的作用生成Cu(NO3)2，部分作氧化剂被还原为 NO；C 项，2HNO3Na2CO3=CO2H2O2NaNO3，HNO3只表现强酸性；D 项，HNO3将 S 氧化为 H2SO4，自身被还原为 NO2，在该反应中 HNO3只表现强氧化性。3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金属与硝酸反应的相关计算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 NO一部分仍以 NO的形式存在，一部分转化 3 3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 NO)n(还原产物 NOx)n(剩余 HNO3)。 33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 NO与硫酸电离出的 H仍能继续与 35金属反应，如 3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O。 3138.4 mg 铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部作用后，共收集到 22.4 mL(标准状况)气体，则反应消耗的硝酸的物质的量可能是( )A1.0103 mol B1.6103 molC2.2103 mol D2.4103 mol解析：选 C 浓硝酸适量，在反应过程中浓度变小，实际上发生了两个反应：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O,3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，反应消耗的 HNO3包括起酸性作用和起氧化性作用的两部分，前者反应后以 Cu(NO3)2形式存在，后者被还原后生成 NO2、NO 气体，从两个方程式看出：Cu2HNO3(酸)Cu(NO3)2，HNO3(氧化剂)NO2(或 NO)，所以反应消耗的 HNO3的物质的量为：21.2103 mol1103 38.4 103 g 64 gmol122.4 103 L 22.4 Lmol1mol2.2103mol。2一定质量铜和适量的浓硝酸反应，随着反应的进行，所生成的气体颜色逐渐变浅，当铜反应完毕后，共收集到 11.2 L 气体(标准状况)，将该气体与 0.325 mol O2混合溶于水，恰好无气体剩余。则反应中消耗硝酸的物质的量( )A1.2 mol B1.1 molC1.8 mol D1.6 mol解析：选 C 收集到 11.2 L 气体(标准状况)，为 0.5 mol，将该气体与 0.325 mol O2混合溶于水，恰好无气体剩余，说明生成的有 NO 和 NO2，设 NO 为x mol，则 NO2为(0.5x) mol，根据 4NO3O22H2O=4HNO3,4NO2O22H2O=4HNO3可得x0.325，3 40.5x 4解得x0.4,0.5x0.1，又根据 3Cu8HNO3=3Cu(NO3)22NO4H2O，Cu4HNO3=Cu(NO3)22NO2H2O 两式可知，0.4 mol NO 消耗硝酸为1.6 mol,0.1 mol NO2消耗硝酸为 0.2 mol，共消耗硝酸为 1.8 mol。三级训练节节过关 1在实验室里，贮存在棕色瓶中的试剂是( )A浓硝酸 B浓盐酸C浓硫酸 D氯化钠解析：选 A 浓硝酸见光或受热易分解，故应避光保存。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6C强腐蚀性 D挥发性解析：选 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关于硝酸的说法正确的是( )ACu 可以溶解在稀硝酸中并生成 H2B浓 HNO3不能与非金属单质反应C硝酸与金属反应时，主要是5 价的氮元素得电子D常温下，向浓 HNO3中投入 Fe 片，会产生大量的红棕色气体解析：选 C Cu 与稀 HNO3反应生成 NO 不产生 H2，A 项错误；浓 HNO3可以与非金属单质(如炭)反应，B 项错误；常温下，Fe 遇浓 HNO3钝化，不会产生大量 NO2，D 项错误。4(1)在浓硝酸中放入铜片开始反应的化学方程式为_，实验现象为_。(2)若铜有剩余，则反应后期的化学方程式为_。(3)若铜有剩余，待反应停止后，再加入少量 25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，原因是_。(4)若将 12.8 g 铜跟一定量的浓硝酸反应，铜耗完时，共产生气体 5.6 L(标准状况)，则所消耗硝酸的物质的量是_。解析：若铜过量，则开始发生的是铜与浓硝酸的反应，随着反应的进行，硝酸浓度不断减小，故反应后期发生的是铜与稀硝酸