高中化学硫氮和可持续发展第二单元生产生活中的含氮化合物第3课时硝酸的性质学案苏教版

第3课时 硝酸的性质知识内容必考要求加试要求1.硝酸的性质与用途。

2．工业制取硝酸的设备和流程。

3．氧化还原反应方程式的配平(见专题2)。

b b c目标 定位1.掌握硝酸的重要性质和应用。

2．了解硝酸的工业制法。

3．能依据化合价升降法配平氧化还原反应方程式。

一 硝酸的性质1．在两支试管中各放入一小块铜片，分别加入少量4 mol·L －1的稀硝酸和15 mol·L －1的浓硝酸，立即用蘸有氢氧化钠溶液的棉花封住试管口，观察试管中发生的现象。

(1)实验现象：反应开始后两支试管中都有气泡产生。

溶液呈绿色，加水后变成蓝色，加入浓HNO 3的试管反应强烈，放出红棕色气体；加入稀HNO 3的试管反应缓慢，放出无色气体，生成蓝色溶液。

(2)结论：浓、稀硝酸都与铜反应，浓HNO 3与铜反应生成的气体为NO 2；稀HNO 3与铜反应生成的气体为NO 。

①铜与浓HNO 3反应的化学方程式： Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O ； ②铜与稀HNO 3反应的化学方程式：3Cu ＋8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2＋2NO↑＋4H 2O 。

2．将上述实验中的金属铜换成少量金属铁进行相同的实验，观察发生的现象。

(1)实验现象：加入浓硝酸的试管中，铁片没有明显变化。

加入稀硝酸的试管中，有气泡产生，在试管口上方，无色气体变成了红棕色，溶液变为棕黄色。

(2)实验结论：Fe 在常温下遇到浓HNO 3发生钝化现象。

稀硝酸与铁反应生成了NO ，NO 遇空气后又生成了NO 2。

(3)反应的化学方程式：Fe ＋4HNO 3(稀)===Fe(NO 3)3＋N O↑＋2H 2O(铁不足)，2NO ＋O 2===2NO 2。

3．硝酸能与非金属单质反应，写出下列反应的化学方程式：(1)浓硝酸将木炭氧化成二氧化碳：C ＋4HNO 3(浓)=====△CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O 。

(2)浓硝酸将硫氧化成硫酸：S ＋6HNO 3(浓)===H 2SO 4＋6NO 2↑＋2H 2O 。

4．浓HNO 3见光易分解，反应的化学方程式为4HNO 3=====光照2H 2O ＋4NO 2↑＋O 2↑。

归纳总结1．硝酸具有强氧化性(1)能将大多数金属(如铜等)氧化成高价金属的硝酸盐，浓硝酸生成NO 2，稀硝酸生成NO 。

浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。

(2)常温下，浓硝酸能使铁、铝发生钝化，这是因为浓硝酸将铁、铝容器表面氧化，形成致密的氧化物薄膜。

若在加热条件下，可破坏氧化膜，从而使反应继续进行。

(3)浓HNO 3与非金属反应，还原产物一般是NO 2，而非金属一般被氧化成最高价氧化物或相应的最高价含氧酸。

(4)在中性、碱性溶液里的NO －3不能表现出强氧化性，而在酸性溶液里的NO －3能表现出强氧化性，因此，在酸性溶液里NO －3不能与Fe 2＋、I －、S 2－、SO 2－3等还原性离子大量共存。

2．浓硝酸具有不稳定性浓HNO 3受热或见光容易分解，硝酸越浓，越易分解。

硝酸分解有NO 2产生，并溶于硝酸中呈黄色。

实验室保存硝酸的方法是保存在棕色瓶里，放置阴凉处。

[提醒] (1)金属与HNO 3反应不产生H 2。

(2)硝酸越稀，还原产物中N 元素的化合价越低，如不活泼金属与HNO 3反应，浓HNO 3被还原为NO 2，稀HNO 3被还原为NO 。

1．将相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应，则下列叙述中正确的是( ) A ．反应速率：两者相同B ．消耗硝酸的物质的量：前者多，后者少C ．反应生成气体的颜色：前者浅，后者深D ．反应中转移的电子总数：前者多，后者少 答案 B 解析A×浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，故Cu 与浓硝酸的反应速率快 B√由Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O ，Cu ＋83HNO 3(稀)===Cu(NO 3)2＋23NO↑＋43H 2O ，可以看出相同质量的铜消耗浓硝酸较多C ×铜与浓硝酸反应生成的NO 2是红棕色气体，而与稀硝酸反应生成的NO 是无色气体D ×由于反应中转移的电子数都等于铜失去的电子数，故转移的电子数相等二硝酸的工业制法1．硝酸工业制备的过程，反应原理及主要设备如下：2．在工业生产中，NO2溶于水生成的NO不会排空，而是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。

3．从吸收塔出来的气体中尚有少量NO和NO2，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。

(1)NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O；(2)2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。

归纳总结1．硝酸工业制法流程图2．氨及其化合物之间的相互转化关系2．在NH3、HNO3、H2SO4的工业生产中，具有的共同点是( )A．使用吸收塔设备B．使用尾气吸收装置C．使用H2作原料D．使用催化剂答案 D解析 NH 3的工业生产中不使用吸收塔，也不使用尾气吸收装置；H 2SO 4的工业生产中不使用H 2作原料；D 正确，有关反应的化学方程式分别为3H 2＋N 2高温、高压催化剂2NH 3,4NH 3＋5O 2=====催化剂△4NO ＋6H 2O,2SO 2＋O 2催化剂△2SO 3。

3．下列关于工业制硫酸和硝酸的说法中不正确的是( ) A ．工业制硝酸是将NO 2溶于水，需要通氧气 B ．工业制硫酸会产生SO 2和SO 3尾气 C ．工业制硫酸应对SO 2进行循环利用D ．工业制硝酸和硫酸排放的尾气是造成酸雨的主要原因 答案 D解析 工业制硝酸过程中要不断通入氧气，以提高NO 、NO 2的原料利用率和减少尾气排放，A 项正确；工业生产中尾气经过循环利用和处理达标后才允许排放，空气中的SO 2主要来自L 煤燃烧，特别是生活锅炉，尾气处理较差，数量庞大，是形成酸雨的主要原因，D 项错误。

1．下列关于浓硝酸的叙述，正确的是( ) A ．具有挥发性，因而浓硝酸略带有黄色 B ．具有不稳定性，实验室里应保存在棕色瓶中 C ．具有氧化性，常温下可以跟铜缓慢反应 D ．具有酸性，实验室可以用它来制氢气 答案 B解析 浓硝酸见光或受热会分解，具有不稳定性，应保存在棕色瓶中。

2．下列反应中硝酸既能表现出酸性又能表现出氧化性的是( ) A ．使石蕊溶液变红B ．与铜反应放出NO 气体并生成Cu(NO 3)2和H 2OC ．与Na 2CO 3反应放出CO 2气体并生成NaNO 3和H 2OD ．与S 单质混合共热时生成H 2SO 4、NO 2和H 2O 答案 B解析 酸性是H ＋表现出的性质。

反应中能使其他物质的化合价升高，或能使自身某元素的化合价降低，这种物质就表现出氧化性。

依次考查四个选项得：选项 A B C D 硝酸表现出的性质酸性酸性＋氧化性酸性氧化性3.用以下三种途径来制取相同质量的硝酸铜：①铜跟浓硝酸反应，②铜跟稀硝酸反应，③铜跟氧气反应生成氧化铜，氧化铜再跟稀硝酸反应。

以下叙述正确的是( ) A ．三种途径所消耗的铜的物质的量不相等 B ．三种途径所消耗的硝酸的物质的量相等 C ．所消耗铜的物质的量：途径③＞途径①＞途径② D ．所消耗硝酸的物质的量：途径①＞途径②＞途径③ 答案 D解析 有关反应：①Cu＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O ②3Cu＋8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2＋2NO↑＋4H 2O ③2Cu＋O 2=====△2CuO ，CuO ＋2HNO 3(稀)===Cu(NO 3)2＋H 2O分析以上三组反应，可以看出：生成相同质量的Cu(NO 3)2，消耗相同质量的铜，但消耗硝酸的质量(或物质的量)不相同，途径①消耗HNO 3的量最多，途径②次之，途径③消耗HNO 3的量最少。

通过比较可以看出，生产Cu(NO 3)2，途径③效果最佳，既不造成污染，又能提高HNO 3的利用率。

4．下列有关实验设计、实验现象和解释或结论都正确的是( )答案 D解析 硝酸和铁反应生成硝酸铁，铁过量时，铁和Fe 3＋反应生成亚铁离子，滴入硫氰化钾溶液不呈血红色，A 项错；常温下，铝和铁在浓HNO 3中生成一层氧化物保护膜，阻止了反应继续进行，不是不发生反应，B 项错；原溶液中含有碘单质，不是碘离子，C 项错；红色石蕊试纸遇碱变蓝色，D 项正确。

5．某实验过程如下图所示：则试管③中的现象是( )A．无明显现象，因稀H2SO4不与铜反应B．铜片溶解，产生无色气体，该气体遇到空气不变色C．铜片溶解，放出红棕色有刺激性气味的气体D．铜片溶解，产生无色气体，该气体在试管口变为红棕色答案 D解析稀HNO3与金属铜反应的实质是3Cu＋8H＋＋2NO－3===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。

在①中，反应完全后溶液中含有NO－3；而在③中，当继续滴入稀H2SO4后，新加入的H＋和原溶液中的NO－3可继续与过量的Cu反应放出无色NO气体，NO遇O2后生成红棕色NO2。

6．(1)在浓硝酸中放入铜片：①开始时反应的化学方程式为______________________________________________，实验现象为______________________________________________________________。

②若铜有剩余，则反应将要结束时反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

③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，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(2)若1.92 g Cu粉与一定量浓HNO3反应，当Cu完全反应时，收集到标准状况下1.12 L气体，则消耗硝酸______ mol，生成NO2______ mol。

(3)若向Cu中加入硫酸和硝酸的混酸溶液制取CuSO4溶液，则混酸中硫酸与硝酸的最佳物质的量之比为__________________。

答案(1)①Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 铜片逐渐消失，溶液逐渐变绿，有红棕色气体逸出②3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O③加入稀硫酸后，H＋与原溶液中的NO－3构成强氧化性的条件，又能与过量的Cu反应(2)0.11 0.045 (3)3∶2解析(1)随反应的进行，硝酸的浓度减小，停止反应时溶液中存在Cu(NO3)2，再加稀H2SO4，则溶液中的NO－3在酸性条件下将剩余的铜氧化。