苏教版高中化学必修一 4.2.3 硝酸的性质 学案2

专题4 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课时硝酸的性质学习目标1．掌握硝酸的主要性质。

2．了解硝酸的用途。

3．了解工业制硝酸的原理。

学习重点硝酸的主要性质。

学习难点硝酸的强氧化性及工业制硝酸的原理。

学习探究硝酸的性质和制备1.物理性质硝酸是一种色、具有性的液体，工业硝酸的质量分数约为69%，常因溶有少量而显。

2．化学性质(1)强氧化性①常温下使、钝化。

②与金属反应(除Pt、Au以外)：Cu与浓HNO3反应：。

Cu与稀HNO3反应：。

③与非金属反应：C与浓HNO3反应：。

(2)不稳定性见光或受热分解：。

硝酸应贮存在、处。

3．用途重要的化工原料，常用来制造、染料、塑料、炸药、等。

4．工业制备(1)氨的催化氧化：。

(2)NO氧化成NO2：。

(3)NO2的吸收：。

注意碱性、中性条件下，NO－3无氧化性，但在酸性条件下，NO－3能表现出强氧化性。

【实验探究】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？(2)如何证明集气瓶里的气体是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？【归纳总结】一、硝酸的强氧化性1．本质HNO3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－3，HNO3的强氧化性实质是酸性条件下NO－3中＋5价氮氧化性>H＋。

2．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①除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属。

如3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O。

②活泼金属与HNO3反应不生成H2，HNO3的浓度不同，还原产物不同。

③常温下浓硝酸能使Fe 、Al 钝化。

(2)硝酸与非金属的反应①反应规律：非金属单质＋浓硝酸―→最高价氧化物或其含氧酸＋NO 2↑＋H 2O 。

②反应举例：C ＋4HNO 3(浓)=====△CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O 。

(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 、SO 2、Fe 2＋、FeO 、Br －、I －、S 2－、SO 2－3等均能被HNO 3氧化。

二、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HNO 3中的NO －3一部分仍以NO －3的形式存在，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消耗的HNO 3中N 的物质的量相等。

若HNO 3过量还存在如下关系：n (总HNO 3)＝n (与金属离子结合的NO －3)＋n (还原产物NO x )＋n (剩余HNO 3)。

3．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HNO 3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 －3与硫酸电离出的H ＋仍能继续与金属反应，如3Cu ＋8H ＋＋2NO －3===3Cu 2＋＋2NO↑＋4H 2O 。

学习小结1．浓、稀HNO 3与Cu 反应，浓HNO 3与炭反应的化学方程式分别为Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O ；3Cu ＋8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2＋2NO↑＋4H 2O ；C ＋4HNO 3(浓)=====△CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O 。

2．在常温下，铁、铝遇到浓HNO 3 发生钝化。

3．工业制HNO 3的反应为①4NH 3＋5O 2=====催化剂△4NO ＋6H 2O ；②2NO ＋O 2===2NO 2；③3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 。

当堂检测1．38.4 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．1.0×10－3 mol B．1.6×10－3 molC．2.2×10－3 mol D．2.4×10－3 mol2．一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()A．1.2 mol B．1.1 molC．1.8 mol D．1.6 mol3．(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________。

参考答案学习探究1. 无 挥发 NO 2 黄色2. (1)①铁 铝②Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O3Cu ＋8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2＋2NO↑＋4H 2O③C ＋4HNO 3(浓)=====△CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O(2)4HNO 3=====光照2H 2O ＋4NO 2↑＋O 2↑ 避光 低温3. 氮肥 硝酸盐4. (1)4NH 3＋5O 2=====催化剂△4NO ＋6H 2O(2)2NO ＋O 2===2NO 2(3)3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO【实验探究】(1)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)向集气瓶中通入少量O 2(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) 反应中，浓硝酸的还原产物是NO 2，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。

当堂检测1. 【解析】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：Cu ＋4HNO 3(浓) === Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O ，3Cu ＋8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2＋2NO↑＋4H 2O ，反应消耗的HNO 3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(NO 3)2形式存在，后者被还原后生成NO 2、NO 气体，从两个方程式看出：Cu ＋2HNO 3(酸)～Cu(NO 3)2，HNO 3(氧化剂)～NO 2(或NO)，所以反应消耗的HNO 3的物质的量为 38.4×10－3 g 64 g·mol －1×2＋22.4×10－3 L 22.4 L·mol －1＝1.2×10－3 mol ＋1×10－3 mol ＝2.2×10－3mol 。

【答案】C2. 【解析】收集到11.2 L 气体(标准状况)，为0.5 mol ，将该气体与0.325 mol O 2混合溶于水，恰好无气体剩余，说明生成的有NO 和NO 2，设NO 为x mol ，则NO 2为(0.5－x ) mol ，根据4NO ＋3O 2＋2H 2O===4HNO 3,4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3可得34x ＋ 0.5－x 4＝0.325，解得x ＝0.4,0.5－x ＝0.1，又根据3Cu ＋8HNO 3===3Cu(NO 3)2＋2NO↑＋4H 2O ，Cu ＋4HNO 3===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋H 2O 两式可知，0.4 mol NO 消耗硝酸为1.6 mol ，0.1 mol NO 2消耗硝酸为0.2 mol ，共消耗硝酸为1.8 mol 。

【答案】C3. 【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的反应。

n (NO x )＝ 5.6 L 22.4 L·mol －1＝0.25 mol ，则消耗n (HNO 3)＝2n (Cu)＋n (NO x )＝2×12.8 g 64 g·mol －1＋0.25 mol ＝0.65 mol 。

【答案】(1)Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O 溶液由无色变蓝色并有红棕色气体产生(2)3Cu ＋8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2＋2NO↑＋4H 2O(3)加入稀硫酸后，H 2SO 4电离出的H ＋与原溶液中的NO －3构成HNO 3又能与过量的Cu 反应(4)0.65 mol。