2019-2020年高中化学专题4第2单元第3课时硝酸的性质教案苏教版必修120.doc

第3课时硝酸的性质目标与素养：1.掌握HNO3的重要性质及应用。(宏观辨识与微观探析)2.了解工业制取HNO3的主要原理及过程。(宏观辨识与微观探析)一、硝酸的性质1硝酸的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而略显黄色。2硝酸的化学性质(1)强酸性电离方程式为HNO3=HNO。(2)不稳定性条件：加热或光照易分解。化学方程式：4HNO3(浓)4NO2O22H2O。(3)强氧化性(用化学方程式表示)微点拨在中性、碱性溶液里的NO不能表现出强氧化性，而在酸性溶液里的NO能表现出强氧化性，因此，在酸性溶液里NO不能与Fe2、I、S2、SO等还原性离子大量共存。3硝酸的用途(1)硝酸是一种重要的化工原料，常用来制备氮肥、染料、塑料、炸药和硝酸盐等。(2)实验室里，硝酸是一种重要的化学试剂。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)NONO22NaOH=2NaNO2H2O；(2)2NO22NaOH=NaNO2NaNO3H2O。1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)稀硝酸与铜反应不能放出H2，但与Zn、Fe等反应能放出H2()2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NO2溶于水，需要通氧气B工业制硫酸会产生SO2和SO3尾气C工业制硫酸应对SO2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D工业制硝酸过程中要不断通入氧气，以提高NO、NO2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SO2主要来自煤燃烧，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。3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_。答案(1) Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O铜片逐渐消失，溶液逐渐变绿，有红棕色气体逸出(2)3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O硝酸强氧化性的本质和规律及表现1.本质：HNO3中的5价氮元素具有很强的得电子能力。2规律(1)浓硝酸NO2，稀硝酸NO。(2)硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。(3)还原剂一般被氧化成最高价态。(4)还原产物为氮的氧化物而不是氢气。3具体表现(1)硝酸和金属的反应除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属。活泼金属与HNO3反应不生成H2，HNO3的浓度不同，还原产物不同，一般情况下为常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化。(2)硝酸与非金属的反应一般反应规律：非金属单质浓硝酸最高价氧化物或其含氧酸二氧化氮。(3)硝酸与还原性化合物反应如H2S、HI、SO2、H2SO3、SO、Fe2等。下列说法正确的是()A常温下将金属铁放入浓HNO3中，Fe将被氧化成Fe(NO3)3B将一定量的铁粉放入HNO3中，生成物中Fe的存在形式为Fe(NO3)3C铁与浓HNO3反应生成NO2，而与稀HNO3反应生成NO，说明稀HNO3比浓HNO3的氧化性更强D将一定量的Fe放入稀HNO3，其产物可能是Fe(NO3)3，也可能是Fe(NO3)2或它们的混合物D常温下浓HNO3能使金属铁钝化，A不正确；HNO3的氧化性是指HNO3的得电子能力，而不以自身氮元素化合物的变化为准，浓HNO3的氧化性强于稀HNO3，C不正确；HNO3与Fe反应的产物除与HNO3的浓度有关外，还与Fe的量有关，若Fe过量，则有2Fe3Fe=3Fe2，B不正确。(1)一定量浓硝酸与足量的铜充分反应，可能生成单一成分的气体吗？提示不能。铜首先与浓硝酸发生反应：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O，随着反应的进行HNO3的浓度降低，铜还会与稀硝酸进一步反应：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，故生成的气体为NO和NO2的混合气体。(2)向浅绿色的Fe(NO3)2溶液中滴加稀盐酸，能够观察到的现象是什么？提示加入稀盐酸后，H和NO结合成具有强氧化性的HNO3，可以把浅绿色的Fe2氧化成棕黄色的Fe3，同时有NO气体产生。所以现象为溶液变为棕黄色，有气泡产生。(3)在酸性溶液中NO与Fe2、S2、HS、I、SO、HSO能共存吗？为什么？提示不能共存。在酸性溶液中NO具有强氧化性，能氧化Fe2、S2、HS、I、SO、HSO等。1在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶，再加入下列物质：FeCl3，Fe2O3，Cu(NO3)2，KNO3，铜粉溶解的是()A只有或 B只有或C只有或或 D全部D铜粉在稀硫酸中不溶解，当加入两种物质时，相当于加入了Fe3，会发生反应Cu2Fe3=2Fe2Cu2，铜粉会溶解，当加入两种物质时，相当于加入了NO，会发生反应3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O。因此上述物质都可使其溶解。金属与硝酸反应的相关计算1.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)。2电子守恒法HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。3电荷守恒法HNO3过量时，反应后溶液中(不考虑OH)有： c(NO)c(H)nc(Mn)(Mn代表金属阳离子)。4离子方程式计算法金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO在H2SO4提供H的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H或NO进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。请回答下列问题：(1)NO的体积为_ L，NO2的体积为_ L。(2)参加反应的HNO3的物质的量是_。(3)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a molL1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为_ molL1。(4)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要30%的双氧水_g。解析(1)n(Cu)0.51 mol，设混合气体中NO的物质的量为x，NO2的物质的量为y。根据气体的总体积为11.2 L，有：xy0.5 mol。根据得失电子守恒，有：3xy(0.512) mol。解方程组得：x0.26 mol，y0.24 mol。则：V(NO)0.26 mol22.4 Lmol15.824 L，V(NO2)11.2 L5.824 L5.376 L。(2)参加反应的HNO3分两部分：一部分没有被还原，显酸性，生成Cu(NO3)2；另一部分被还原成NO2和NO，所以参加反应的HNO3的物质的量为0.51 mol20.5 mol1.52 mol。(3)HNO3在反应中一部分变成气体，一部分以NO的形式留在溶液中。变成气体的HNO3的物质的量为0.5 mol。加入NaOH溶液至正好使溶液中Cu2全部转化为沉淀，则溶液中只有NaNO3，其物质的量为103aV mol，也就是以NO形式留在溶液中的HNO3的物质的量为103aV mol。所以，c(HNO3) molL1。(4)由电子守恒得：2n(Cu)2n(H2O2)，2n(H2O2)2，n(H2O2)0.51 mol，则m(H2O2)17.34 g。需30%的双氧水：17.34 g30%57.8 g。答案(1)5.8245.376(2)1.52 mol(3)(4)57.8思维建模2将2.56 g Cu和一定量的浓HNO3反应，随着Cu的不断减少，反应生成气体的颜色逐渐变浅，当Cu反应完毕时，共收集到气体1.12 L(标准状况)，则反应中消耗HNO3的物质的量为()A0.05 mol B1 molC1.05 mol D0.13 molD参加反应的硝酸由两部分构成，一是被还原为氮氧化物的硝酸，为0.05 mol；二是作酸，生成Cu(NO3)2的硝酸为0.08 mol。1某实验过程如图所示：则图的试管中的现象是()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D生成的Cu(NO3)2在H2SO4的酸性条件下相当于又有了HNO3，铜片会继续溶解生成NO。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C强腐蚀性 D挥发性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CCu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(如碳)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将相同质量的铜分别与足量的浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是()A硝酸浓度越大消耗的硝酸越少，产生的有毒气体也越少B反应中转移的电子总数稀硝酸少C试管内壁上的铜用浓硝酸除好，因反应速率快D两者用排水法收集的气体的体积相同D铜完全反应，在进行相关计算时以铜为标准，等质量的铜在反应中失去的电子数相同，生成的Cu(NO3)2的量相同，浓硝酸被还原为NO2，价态由5降到4，每个氮原子只得1个电子，稀HNO3被还原时每个氮原子得到3个电子，故被还原的浓硝酸多、稀硝酸少，生成的NO2也比NO多。用排水法收集气体时，3NO2H2O=2HNO3NO，故两种情况收集到的气体一样多。5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，体现硝酸的氧化性和酸性。硝酸与CaCO3反应体现其酸性。答案(1)D(2)AB(3)A(4)B(5)AB