1、第3课时硝酸的性质学习目标核心素养建构1.掌握硝酸的物理性质和重要用途。2.掌握硝酸的化学性质不稳定性和强氧化性。3.知道工业上氨氧化法制硝酸的反应原理。知 识 梳 理一、硝酸的性质1.硝酸是一种无色，具有刺激性气味的液体。2.硝酸是一元强酸，具有酸的通性。3.浓HNO3不稳定，受热或见光容易分解，硝酸越浓，越易分解。硝酸分解有NO2产生，并溶于硝酸中呈黄色，其化学方程式是4HNO32H2O4NO2O2。实验室保存硝酸的方法是保存在棕色瓶里，放置阴凉处。4.强氧化性：硝酸是一种氧化性很强的酸，能与除Au、Pt等少数金属以外的金属和许多非金属以及有机物发生氧化还原反应。(1)HNO3与金属的反应
2、。写出浓硝酸、稀硝酸分别与Cu的反应方程式：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O、3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。(2)硝酸与非金属的反应。写出C与浓硝酸反应的方程式：C4HNO3(浓)CO24NO22H2O。(3)常温下浓硝酸可以使Fe、Al等金属发生钝化。5.王水是浓盐酸和浓硝酸的混合物，体积比为31，能使不溶于硝酸的金、铂等溶解。二、工业制硝酸三设备三个反应原理转化器4NH35O24NO6H2O热交换器2NOO2=2NO2吸收塔3NO2H2O=2HNO3NO【自主思考】1.蘸有浓硝酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒相互靠近时会有什么现象？这体现了浓
3、硝酸的什么性质？提示有白烟生成，体现了浓HNO3的挥发性。2.久置硝酸中因溶有NO2而显黄色，你知道NO2是如何产生的？你又有什么方法能除去黄色？怎样保存硝酸？提示浓硝酸因溶有硝酸见光或受热发生分解产生的NO2而呈黄色，要去除浓硝酸的黄色，可向浓硝酸中通入过量的氧气，4NO2O22H2O=4HNO3。保存时应保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处。3.浓硝酸与Cu、C的反应，表现的性质是否相同？提示不同。浓HNO3与Cu反应时体现强氧化性和酸性。浓HNO3与碳反应只体现强氧化性。三、硝酸的工业制法1.生产流程氨气的催化氧化NO进一步氧化生成NO2用水吸收生成硝酸。生产设备主要有氧化炉和吸收塔。2.反
4、应原理(相关化学方程式)(1)4NH35O24NO6H2O；(2)2NOO2=2NO2；(3)3NO2H2O=2HNO3NO。【自主思考】4.在工业生产中，NO2溶于水生成的NO应怎样处理？提示生成的NO再用过量的空气使其氧化为NO2，再被水吸收，经过多次氧化和吸收，NO2可完全转化为HNO3。也就是从理论上讲，NH3中的氮元素完全转化为HNO3中的氮元素。5.从吸收塔出来的气体中尚有少量NO和NO2，能否直接排入空气？应如何处理？提示不能直接排放到空气中，以免造成污染。常用碱液(NaOH)来吸收，变废为宝。NONO22NaOH=2NaNO2H2O；2NO22NaOH=NaNO2NaNO3H2
5、O。效 果 自 测1.判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)活泼金属与所有稀酸均生成H2。()(2)不活泼金属与酸一定不能反应。()(3)浓H2SO4和浓HNO3均可用铁、铝器具盛放的原因是二者与Fe、Al不反应。()(4)常温下，Cu与浓H2SO4不反应的原因是钝化。()(5)浓H2SO4与足量的Zn反应生成的气体只有SO2。()(6)C、Cu与浓HNO3反应时，浓HNO3均只表现强氧化性。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.写出下列离子方程式(1)浓HNO3与Cu反应 ；(2)稀HNO3与Cu反应 。答案(1)Cu4H2NO=Cu22NO22H2O(2)3Cu8H2NO=
6、3Cu22NO4H2O探究一、硝酸的氧化性【探究讨论】1.浓HNO3中加入紫色石蕊试液，溶液先变红又褪色，这表现了HNO3的什么性质？提示酸性和强氧化性。2.铜与硝酸反应不生成氢气；锌比铜活泼，与硝酸反应生成氢气吗？提示由于HNO3表现强氧化性，所以Zn与任何浓度的硝酸反应不会产生氢气。任何金属与任何浓度的硝酸都不产生氢气。3.浓HNO3被金属还原的产物中有哪些价态的氮？提示O2，2O3，O，2O，2，H。4.在铜与浓硝酸的反应中生成Cu(NO3)2、NO2、H2O，在铜与稀硝酸的反应中生成Cu(NO3)2、NO、H2O，浓硝酸氧化性强还是稀硝酸氧化性强？提示浓硝酸氧化性强。HNO3氧化性强弱
7、是指HNO3分子中N原子得电子的能力大小，而不是得电子的多少。浓硝酸与铜的反应更剧烈，表现出更强的得电子能力，更强的氧化性。【点拨提升】1.硝酸氧化性的体现(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最高价含氧酸，反应后仍有过量稀硝酸。如：C4HNO3(浓)2H2O4NO2CO2。(3)金属与硝酸反应一般不生成H2，浓硝酸一般先被还原为NO2，浓度变稀后稀硝酸一般被还原为NO气体，红棕色逐渐变淡。(4)低价金属氧化物或盐与硝酸发生氧化还原反应，如FeO与稀硝酸反应3FeO10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3NO5H2O
8、，而不是发生复分解反应生成Fe(NO3)2。(5)酸性溶液中含有NO或向含有NO的硝酸盐溶液中加入酸，溶液中(HNO相当于HNO3)具有强氧化性，能够氧化强还原性离子Fe2、I、S2、SO等而不能大量共存。(6)硝酸与铁反应时，产物符合以下规律：Fe过量Fe不足Fe与HNO3两者恰好完全反应Fe(NO3)2Fe(NO3)3Fe(NO3)2或Fe(NO3)3或两者混合物温度越高，硝酸越浓，其氧化性越强；与硝酸反应时，还原剂一般被氧化成最高价态。2.HNO3性质的认识误区(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NO形式存在。(2)浓硝酸与金属
9、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，要注意溶液中H和NO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NO不能氧化这些离子。(4)与金属反应时硝酸的还原产物的规律是：浓硝酸NO2，稀硝酸NO。但随着金属活动性顺序的增强以及硝酸浓度的降低，硝酸的还原产物会发生变化，一般说来，氮元素的价态随之降低。【典题例证1】下列各项叙述正确的是()A.浓硝酸中滴入紫色石蕊试液，微热，溶液先变红，后褪色B.Al(OH)3与浓硝酸反应表现了浓硝酸的强氧化性C.FeO与浓硝酸的反应属于复分解反应D.单质碳与浓硝酸加热，生成的
10、气体为CO2和NO的混合物E.浓硝酸常显淡黄色表现了浓硝酸的强氧化性F.常温下铁与浓硝酸反应，生成Fe(NO3)2和NO2解析浓硝酸具有强氧化性，表现在能使石蕊试液褪色，能与金属单质、非金属单质反应，能与还原性离子如Fe2等反应。硝酸的酸性表现在能使石蕊试液变红，能与碱、碱性氧化物反应生成盐和水。A项表现了浓硝酸的酸性和强氧化性；B项是中和反应，只表现硝酸的酸性；C项应是氧化还原反应，FeO被氧化；D项，生成的气体为CO2和NO2；E项只表现了浓硝酸的不稳定性；F项常温下铁遇浓硝酸钝化。答案A【学以致用1】铜粉放入稀硫酸中，加热后也无明显现象。当加入一种盐后，铜粉质量减少，溶液呈蓝色，同时有气
11、体逸出，该盐是()A.Fe2(SO4)3 B.Na2CO3C.KNO3 D.FeSO4解析铜与稀硫酸不反应，但加入KNO3后，由于溶液中H存在，故会发生：3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O；加入Fe2(SO4)3也能使铜粉的质量减少，溶液变蓝色，但无气体逸出。答案C探究二、硝酸与金属反应的有关守恒法计算【探究讨论】1.Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O反应中硝酸的作用？1 mol硝酸反应转移电子的物质的量是多少？提示氧化剂和酸；0.5 mol2.C4HNO3(浓)2H2O4NO2CO2反应中硝酸的作用？1 mol硝酸反应转移电子的物质的量是多少？提示氧化剂；1 mol
12、【点拨提升】硝酸与金属反应的常用计算方法1.电子守恒：硝酸与金属的反应属于氧化还原反应，氮元素得到的电子数目等于金属原子失去的电子数目。2.原子守恒：硝酸与金属反应时，一部分以NO的形式存在，另一部分转化为还原产物，这两部分中N的物质的量之和与反应中消耗的HNO3的物质的量相等。3.电荷守恒HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH)有：c(NO)c(H)nc(Mn)(Mn代表金属离子)。【典题例证2】图中曲线表示Cu与不同浓度的HNO3溶液反应时对应量的关系，可表示铜与稀HNO3反应中被还原的HNO3与Cu的量的关系的曲线是()A.曲线OA B.曲线OBC.曲线OC D.曲线OD解析Cu与稀硝酸
13、反应的化学方程式为3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，由方程式可知参加反应的硝酸只有被还原，故被还原的HNO3与Cu的关系为3Cu2HNO3(被还原)；Cu与浓硝酸反应的化学方程式为Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O，被还原的HNO3与Cu的关系为Cu2HNO3；只有曲线OA符合。答案A【学以致用2】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)若铜片有剩余，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铜与一定量的浓硝酸反应，铜消耗完后，
14、共产生气体5.6 L(标准状况)，则所消耗的硝酸的物质的量是 (气体中不含N2O4)。解析铜跟浓硝酸反应时，随着反应的进行，硝酸的浓度逐渐减小，故反应最后阶段发生的是铜与稀硝酸的反应。铜过量时，反应后的体系中有Cu、Cu2、NO，加入稀硫酸后，硫酸提供的H与溶液中的NO共存，相当于形成了稀硝酸，故铜又继续溶解。无论5.6 L气体全部是NO2，还是NO2和NO的混合气体，根据硝酸在反应中的作用可知，所消耗硝酸的物质的量起酸性作用的硝酸的物质的量起氧化性作用的硝酸的物质的量，即n(HNO3)2n(Cu)n(混合气体)20.65 mol。答案(1)Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2
15、O铜片逐渐溶解，溶液变为蓝色，有红棕色气体产生(2)3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O(3)加入稀硫酸后，硫酸提供的H与溶液中的NO共存，相当于形成了稀硝酸，故铜又溶解(4)0.65 mol1.下列关于硝酸的说法中，正确的是()A.硝酸与金属反应时，主要是5价的氮得电子B.浓硝酸与浓盐酸按31的体积比所得的混合物叫王水C.硝酸电离出的H能被Zn、Fe等金属还原成H2D.常温下，向浓硝酸中投入铁片，会产生大量红棕色气体解析硝酸是一种强氧化性酸，它的氧化性主要是由5价的氮元素表现出来的，A正确；王水中浓盐酸与浓硝酸的体积比是31，B错误；硝酸是强氧化性酸，与金属反应时，一般不
16、产生H2，C错误；常温下浓硝酸能使Fe钝化，不会产生大量红棕色气体，D错误。答案A2.一定质量的铜分别与足量的稀硝酸和浓硝酸完全反应，在相同条件下用排水法收集反应产生的气体，下列叙述正确的是()A.硝酸的浓度越大，硝酸被还原后的生成物的价态越低，对应的硝酸的氧化性越弱B.硝酸的浓度不同，生成Cu(NO3)2的物质的量不同C.硝酸的浓度越大，产生的气体越少D.两者用排水法收集到的气体体积相等解析硝酸的浓度越大，则氧化性越强，故A错误；等量的Cu与足量的稀硝酸和浓硝酸反应，生成Cu(NO3)2的物质的量相同，故B错误；Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O，3Cu8HNO3(稀)=
17、3Cu(NO3)22NO4H2O，故等量的Cu与浓硝酸反应生成气体多，故C错误；因3NO2H2O=2HNO3NO，用排水法收集到的气体均为NO，由得失电子守恒可知，收集到NO的体积相等，故D正确。答案D3.从防止污染和减少用酸量的角度分析，下列制取Cu(NO3)2的方法中最好的是()A.CuCu(NO3)2B.CuCu(NO3)2C.CuCuOCu(NO3)2D.CuCuSO4Cu(NO3)2解析铜和浓硝酸反应生成NO2气体，铜和稀硝酸反应生成NO气体，NO2和NO都会造成大气污染；NO2和NO的产生也造成了硝酸利用率降低。铜和浓硫酸反应会产生SO2气体，SO2是一种常见的大气污染物，同时SO
18、2的生成造成硫酸利用率降低。故C选项最为合理。答案C4.38.4 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()A.1.0103 mol B.1.6103 molC.2.2103 mol D.2.4103 mol解析n(HNO3)2 mol mol2.2103 mol。答案C5.下列事实体现了硝酸的什么性质？写出有关反应的化学方程式或离子方程式。(1)浓硝酸应存放于棕色试剂瓶中。浓硝酸具有 ；反应的化学方程式为 。(2)银片溶于热的稀硝酸。硝酸具有 ；反应的化学方程式为 。(3)石灰石和稀硝酸混合反应制取CO2。硝酸具有 ；反应的离子方程式为 。(4)实验室用浓硫酸和NaNO3固体共热的方法制取HNO3。硝酸具有 ；反应的化学方程式为 。(5)红热的木炭投入浓硝酸中产生红棕色的气体。浓硝酸具有 ；反应的化学方程式为 。解析硝酸被还原时体现了硝酸的氧化性，在产物中有硝酸盐生成时体现了硝酸的酸性。答案(1)不稳定性(或见光易分解的性质)4HNO34NO2O22H2O(2)强氧化性和酸性3Ag4HNO3(稀)3AgNO3NO2H2O(3)酸性CaCO32H=Ca2CO2H2O(4)挥发性H2SO4(浓)NaNO3(固)NaHSO4HNO3(5)强氧化性C4HNO3(浓)4NO2CO22H2O
