第三节 硝酸

硝酸的工业制法- 硝酸的工业制法-氨的催化氧化法
⑴ 氨氧化生成一氧化氮
铂铑合金
4NH3 + 5O2
800℃ ℃
4NO + 6H2O
⑵ 一氧化氮的氧化和硝酸的生成 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 思考:⑶ 尾气包括哪些气体?怎样处理?写出有关反应的化学 思考: 尾气包括哪些气体?怎样处理? 方程式 用碱液吸收. 含NO和NO2 ,用碱液吸收. 和
复习与思考
实验室如何制取盐酸? 实验室如何制取盐酸? NaCl + H2SO4(浓) = 浓
△
NaHSO4 + HCl↑
NaCl + NaHSO4 = Na2SO4 + HCl ↑ 实验室如何制取硝酸? 实验室如何制取硝酸? NaNO3 + H2SO4(浓) = 浓 温度如何控制? 温度如何控制?
Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 浓
随着反应进行, 硝酸由浓变稀,则发生: 随着反应进行 硝酸由浓变稀,则发生
3Cu+8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 稀
思考:反应停止后 如果在溶液中再加入 思考:反应停止后,如果在溶液中再加入 足量盐酸,会出现什么情况 会出现什么情况? 足量盐酸 会出现什么情况 溶液中存在NO3-,它遇到 +后,会继续 它遇到H 溶液中存在 氧化铜,当然此时NO3- /H+的溶度较稀. 的溶度较稀. 氧化铜,当然此时
小知识
1体积浓硝酸与 体积浓盐酸的混合物 体积浓硝酸与3体积浓盐酸的混合物 体积浓硝酸与 叫做王水,它的氧化能力更强, 叫做王水,它的氧化能力更强,能溶 (Au)和 解金(Au)和铂(Pt)
体积比为 3 : 1
注 意
⑴硝酸与金属反应不放出氢气 常温下, ⑵常温下,浓硝酸使铁铝等金属钝化 氧化性:浓硝酸> ⑶氧化性:浓硝酸>稀硝酸 一般情况:浓硝酸被还原为NO ⑷一般情况:浓硝酸被还原为NO2 稀硝酸被还原为NO 稀硝酸被还原为NO
色态 浓硝酸 浓盐酸 浓硫酸
无色 溶液
味
挥发性
常用浓算 浓度
69% %
有刺 激性 气味
易挥发 37% % 难挥发
无味
98% %
二
硝酸的化学性质
HNO3 = H+ + NO3-
1,具有酸的通性
与金属反应
与指示剂作用 稀硝酸使紫色石蕊试液变红 ?
与碱发生中和反应 HNO3+ NaOH = NaNO3 + H2O 与碱性氧化物反应 2HNO3+ CuO = Cu(NO3)2 + H2O 与某些盐反应2HNO3+Na2CO3=2NaNO3+H2O+CO2↑
⑴ 来自百度文库氧化生成一氧化氮
铂铑合金
氧化炉 4NO + 6H2O
4NH3 + 5O2
800℃ ℃
⑵ 一氧化氮的氧化和硝酸的生成 吸收塔 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO ( 50%) (循环使用) 思考: 氨从理论上来说, 思考:⑴ 1mol氨从理论上来说,可生成多少摩尔的硝酸? 氨从理论上来说 可生成多少摩尔的硝酸? 由于NO的循环使用,1mol的氨可制取 的循环使用, 的氨可制取1mol的硝酸.(不是 ) 的硝酸.(不是2/3) 由于 的循环使用 的氨可制取 的硝酸.(不是 怎样制得96%以上的浓硝酸? 以上的浓硝酸? ⑵ 怎样制得 以上的浓硝酸 加入硝酸镁(或浓硫酸)作吸水剂,蒸馏浓缩. 加入硝酸镁(或浓硫酸)作吸水剂,蒸馏浓缩.
思考: 思考: 如何书写浓硝酸与银反应的化学方程式? 如何书写浓硝酸与银反应的化学方程式? Ag + 2HNO3 (浓) = AgNO3 + NO2 + H2O 浓
3,硝酸的强氧化性
⑵与非金属反应
C + 4HNO3(浓) △ 2H2O + 4NO2↑+ CO2↑ = S + 6HNO3 (浓) = H2SO4 + 6NO2 ↑ + 2H2O
试比较盐酸,硫酸及硝酸的物理性质 试比较盐酸,硫酸及硝酸的物理性质 盐酸
物理性质 颜 色 气 味 状 态 挥发性 沸 点 盐 酸 硫
无色 无 液态 不挥发 高
酸
硝
酸
无色, 无色,不纯 黄色(含Fe3+) 刺激性气味 水溶液 易挥发 低
无色, 无色,不纯 黄色(含NO2) 刺激性气味 液态 易挥发 低
S 具氧化性
注意区分: 注意区分:
⑴ 酸的挥发性和酸的稳定性 挥发性是物理性质,与分子间作用力的大小有关; 挥发性是物理性质,与分子间作用力的大小有关; 稳定性是化学性质,与化学键的键能大小有关; 稳定性是化学性质,与化学键的键能大小有关; 挥发性和稳定性没有必然的联系. 挥发性和稳定性没有必然的联系. ⑵ 酸的氧化性和氧化性酸 凡酸均有氧化性( 的性质) 凡酸均有氧化性(H+的性质) 氧化性酸: 氧化性酸:酸中的高价非金属元素具强氧化性 ⑶ 酸性的强弱与氧化性的强弱 两者没有必然的联系,如次氯酸是弱酸,氧化性却很强. 两者没有必然的联系,如次氯酸是弱酸,氧化性却很强.
NO 与血红蛋白 作用 NO2 引起气管炎,肺气肿 引起气管炎,
煤的燃烧
×
危害人体 毁坏树叶 腐蚀金属 损坏橡胶
石油的燃烧 使用硝酸的工厂 汽车排放的废气
硝酸盐的性质
(1)硝酸盐均为易溶于水的离子化合物, 多数硝酸盐为无色晶体. (2)由于硝酸盐在高温时受热易分解出O2, 故硝酸盐在高温时是强氧化剂. (3)酸性条件下,硝酸盐有强氧化性.
三,硝酸的用途
硝酸是一种重要的化工原料, 硝酸是一种重要的化工原料,用于制造炸 染料,塑料,硝酸盐等. 药,染料,塑料,硝酸盐等. 在实验室里,它是一种重要的化学试剂. 在实验室里,它是一种重要的化学试剂.
思考:足量的 中加入少量的浓硝酸 中加入少量的浓硝酸, 思考:足量的Cu中加入少量的浓硝酸, 可能会发生什么反应? 可能会发生什么反应 一开始是铜与浓硝酸反应: 一开始是铜与浓硝酸反应
与浓硫酸类似) 3,硝酸的强氧化性 (与浓硫酸类似)
⑴与金属反应
Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O 3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O
硝酸具有强的氧化性,几乎可以使所有金 硝酸具有强的氧化性, 除外)氧化而生成硝酸盐. 属(金,铂 除外)氧化而生成硝酸盐.
试比较盐酸,硫酸及硝酸的化学性质 试比较盐酸,硫酸及硝酸的化学性质 盐酸
化学性质
酸 性 稳定性
盐
强酸性 稳 定
酸
硫
强酸性 稳 定
酸
硝
强酸性 不稳定
酸
稀硫酸: 稀硫酸: 氧化性 H+ 具氧化性 H+ 具氧化性 浓热硫酸: 浓热硫酸:
+6
H+ 具氧化性
+5
(还原性 Cl- 具还原性 还原性) 还原性
N 具氧化性
第三节 硝酸
学习目标
1,掌握HNO3的物理性质和化学性质(酸性, 掌握HNO 的物理性质和化学性质(酸性, 不稳定性,强氧化性).通过探究HNO ).通过探究 不稳定性,强氧化性).通过探究HNO3的 化学性质,培养动手, 化学性质,培养动手,动脑和运用知识的 能力,观察能力. 能力,观察能力. 了解HNO 的用途和我国HNO 工业的情况, 2,了解HNO3的用途和我国HNO3工业的情况, 认识到HNO 对国民经济所起的重大作用, 认识到HNO3对国民经济所起的重大作用, 激发爱国热情和学习兴趣. 激发爱国热情和学习兴趣. 掌握有关HNO 3,掌握有关HNO3的计算
H2S + HNO3 — HBr + HNO3 — Fe2+ + H+ + NO3-—
很稳定, NO3-很稳定,在中性和碱性溶液中几乎能与所有 的离子共存,但在酸性溶液中, 的离子共存,但在酸性溶液中,NO3-/H+ 具有了强氧化性, 等不能共存! 具有了强氧化性,与Fe2+,SO32-等不能共存!
�
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO HNO3 + NaOH = NaNO3 + H2O
+4 +3 +2 +3 +3
NO2 + NO = N2O3 N2O3 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O
某化工厂用氨氧化法制取硝酸,并进而制取硝酸铵. 某化工厂用氨氧化法制取硝酸,并进而制取硝酸铵.已知 由氨制取NO的转化率是 的转化率是96%, NO转化为硝酸的利用率为 转化为硝酸的利用率为92%. 由氨制取 的转化率是 , 转化为硝酸的利用率为 . 则用于制取硝酸的氨占全部氨的百分数是多少? 则用于制取硝酸的氨占全部氨的百分数是多少? 设用于制取硝酸的氨为1mol 设用于制取硝酸的氨为
△
浓硝酸能使紫色石蕊试剂先变红后褪色
3,硝酸的强氧化性 ⑶与还原性物质的反应
能在溶液中稳定存在, 例:Fe(NO3)2能在溶液中稳定存在,但若在溶 液中加入盐酸,溶液将由浅绿色变为棕黄色. 液中加入盐酸,溶液将由浅绿色变为棕黄色. 这说明Fe 氧化成了Fe 这说明 2+被NO3-/H+氧化成了 3+.
2. 硝酸的不稳定性
4HNO3
△ 或光照
4 NO2↑ + O2↑+ 2 H2O
硝酸越浓越容易分解 硝酸要放在棕色试剂瓶中 避光,低温保存. 避光,低温保存.
HNO3
讨论:为什么硝酸常现出黄色? 讨论:为什么硝酸常现出黄色?
硝酸分解发出的二氧化氮气体溶于硝酸 而使硝酸呈黄色,所以硝酸必须保存在 而使硝酸呈黄色,所以硝酸必须保存在 棕色瓶里, 棕色瓶里,贮放在黑暗而且温度较低的 地方
一,物理性质
与浓盐酸类似
纯硝酸:无色,易挥发, 纯硝酸:无色,易挥发, 有刺激性气味, 有刺激性气味,液体 硝酸能以任意比溶解于水 质量分数为69%的硝酸为浓硝酸 质量分数为69%的硝酸为浓硝酸 69% 质量分数为98%以上的硝酸为发 质量分数为98%以上的硝酸为发烟硝酸 98%
浓硝酸,浓盐酸, 浓硝酸,浓盐酸,浓硫酸物理性质对比
实验: 实验:铜片分别与浓硝酸和稀硝酸反应
Cu + HNO3(浓)
反应激烈,产生红棕色气体, 反应激烈,产生红棕色气体,溶液由无色 变为蓝色. 变为蓝色.
Cu + HNO3(稀)
反应较缓慢,产生无色气体, 反应较缓慢,产生无色气体,逸至试管口 变为红棕色,溶液由无色变为蓝色. 变为红棕色,溶液由无色变为蓝色.
△
高沸点酸 制 低沸点酸
NaHSO4 + HNO3 ↑
温度不能太高,否则硝酸会分解.故生成物是 温度不能太高,否则硝酸会分解.故生成物是NaHSO4 .
能否采用制氯化氢的装置制硝酸? 能否采用制氯化氢的装置制硝酸?
不能,因硝酸蒸汽腐蚀橡胶塞和胶管. 不能,因硝酸蒸汽腐蚀橡胶塞和胶管. 用曲颈甑
硝酸的工业制法- 硝酸的工业制法-氨的催化氧化法
1mol 0.88mol
NH3 NH3
0.88mol
NO
NO2
HNO3
NH4NO3
NH3 NH3
1mol
～ HNO3
1mol×0.92 ×0.97=0.88mol ×
NH3 + HNO3 = NH4NO3
0.88mol 0.88mol
1 1+ 0.88
×100% = 53%
黄色(褐色) 黄色(褐色)烟雾