学年高中化学 专题4 硫、氮和可持续发展 第2单元 生产生活中的含氮化合物硝酸的性质课件 苏教必修1.ppt

专题专题4 4 硫、氮和可持续发展硫、氮和可持续发展硝酸的性硝酸的性质化学化学12021/8/8 星期日1一、硝酸的物理性质一、硝酸的物理性质98%以上的浓硝酸在空气中以上的浓硝酸在空气中由于挥发出由于挥发出HNO3而产生而产生“发烟发烟”现象，通常叫做发烟现象，通常叫做发烟硝酸。常用浓硝酸的质量分硝酸。常用浓硝酸的质量分数大约为数大约为69%实实验验 实验桌上有实验桌上有一瓶一瓶69%的浓硝的浓硝酸，一瓶水。请酸，一瓶水。请通过观察或实验通过观察或实验探究纯硝酸的物探究纯硝酸的物理性质。理性质。纯硝酸纯硝酸无色液体无色液体有刺激性气味有刺激性气味易溶于水易溶于水易挥发易挥发(沸点沸点83)2021/8/8 星期日21.硝酸的不稳定性：硝酸的不稳定性：二、硝酸的化学性质二、硝酸的化学性质【思考思考】常用浓硝酸为何呈黄色？常用浓硝酸为何呈黄色？实验室应怎样贮放浓硝酸？实验室应怎样贮放浓硝酸？说出其他不稳定的酸说出其他不稳定的酸。4HNO3 4NO2+O2 +2H2O加热或光照加热或光照棕色瓶，并置于冷暗处棕色瓶，并置于冷暗处溶有少量分解生成的溶有少量分解生成的NO2HClO、H2CO3、H2SO3等等2021/8/8 星期日3 在放有铜在放有铜片的两个试管片的两个试管里，分别加入里，分别加入少量的浓硝酸少量的浓硝酸和稀硝酸。和稀硝酸。实实 验验浓硝酸浓硝酸反应激烈，产生红棕色气反应激烈，产生红棕色气体，溶液由无色变为蓝色。体，溶液由无色变为蓝色。Cu+4HNO3(浓浓)=Cu(NO3)2+2NO2 +2H2O结论：结论：硝酸具有强的氧化性，能氧化硝酸具有强的氧化性，能氧化不活泼金属。不活泼金属。稀硝酸稀硝酸反应较缓慢，产生无色气反应较缓慢，产生无色气体，逸至试管口变为红棕色，体，逸至试管口变为红棕色，溶液由溶液由无色变为蓝色。无色变为蓝色。想一想：想一想：浓硝酸和稀硝酸的氧化性谁更强？浓硝酸和稀硝酸的氧化性谁更强？3Cu+8HNO3(稀稀)=3Cu(NO3)2+2NO +4H2Ohttp:/ 星期日4硝酸的强氧化性硝酸的强氧化性 硝酸具有强的氧化性，几乎可以使所有金属（金、硝酸具有强的氧化性，几乎可以使所有金属（金、铂铂除外）氧化而生成硝酸盐。除外）氧化而生成硝酸盐。常温下，浓硝酸使铁、铝等金属钝化常温下，浓硝酸使铁、铝等金属钝化注注意意 硝酸与金属反应不放出氢气硝酸与金属反应不放出氢气 氧化性：氧化性：浓硝酸浓硝酸 稀硝酸稀硝酸（均比浓硫酸强）（均比浓硫酸强）一般情况下：一般情况下：浓硝酸被还原为浓硝酸被还原为NO2 稀硝酸被还原为稀硝酸被还原为NO练习练习写出硝酸与银反应的化学方程式写出硝酸与银反应的化学方程式Ag+2HNO3(浓浓)=AgNO3+NO2 +H2O3Ag+4HNO3(稀稀)=3AgNO3+NO +2H2O2021/8/8 星期日5硝酸的强氧化性硝酸的强氧化性 1体积浓硝酸与体积浓硝酸与3体积浓盐酸的混合物叫做体积浓盐酸的混合物叫做王水，王水，它它的氧化能力更强，能溶解的氧化能力更强，能溶解金（金（Au）和和铂（铂（Pt）体积比为体积比为 3 3:1:1帮帮你你记记忆忆2021/8/8 星期日6硝酸的强氧化性硝酸的强氧化性 硝酸具有强的氧化性，能使许多非金属（如碳、硫、磷），硝酸具有强的氧化性，能使许多非金属（如碳、硫、磷），某些有机物（如松节油，锯末等）及许多低价化合物（如某些有机物（如松节油，锯末等）及许多低价化合物（如H2S,HI,HBr,SO2,Na2SO3，FeSO4等）氧化。等）氧化。思考：为什么不生成二氧化硫或亚硫酸？思考：为什么不生成二氧化硫或亚硫酸？硝酸能把二氧化硫或亚硫酸继续氧化硝酸能把二氧化硫或亚硫酸继续氧化4HNO3+C=CO2 +4NO2+2H2O 3Na2SO3+2HNO3=3Na2SO4+2NO+H2O【练习练习】写出浓硝酸与硫、稀硝酸写出浓硝酸与硫、稀硝酸Na2SO3反应的化学方程式反应的化学方程式3SO2+2HNO3+2H2O=3H2SO4+2NO6HNO3+S=H2SO4+6NO2 +2H2O 2021/8/8 星期日7 强酸性强酸性（与金属反应，不生成氢气）（与金属反应，不生成氢气）硝酸的化学性质硝酸的化学性质 强氧化性强氧化性（浓度越大，氧化性越强）（浓度越大，氧化性越强）氧化金属（金、铂氧化金属（金、铂除外）（常温下浓硝酸使铁铝钝化）除外）（常温下浓硝酸使铁铝钝化）氧化非金属（氧化非金属（C，S，P 等）等）氧化有机物氧化有机物（浓热硝酸能使石蕊试液褪色）（浓热硝酸能使石蕊试液褪色）氧化低价化合物（氧化低价化合物（H2S,HI,HBr,SO2,Na2SO3，FeSO4等）等）不稳定性不稳定性（变黄原因（变黄原因，如何保存？），如何保存？）2021/8/8 星期日83NO2+H2O2HNO3NO4NH3+5O2 4NO+6H2O催化剂催化剂 2NO+O2=2NO2三、三、硝酸的工业制法硝酸的工业制法氨氧化法氨氧化法氧化炉（转化器氧化炉（转化器氧化炉（转化器氧化炉（转化器)吸收塔吸收塔吸收塔吸收塔2021/8/8 星期日9 早在早在1913年之前，人们发现德国有挑起世界年之前，人们发现德国有挑起世界大战的可能，便开始限制德国进口硝石大战的可能，便开始限制德国进口硝石(NaNO3)1908年，德国化学家哈柏首先在实验室用氢年，德国化学家哈柏首先在实验室用氢和氮气在和氮气在600、200大气压下合成了氨大气压下合成了氨,用氨氧化用氨氧化法可生产硝酸，进而制造法可生产硝酸，进而制造烈性炸药烈性炸药TNT。这项工作。这项工作已在大战前的已在大战前的1913年便完成了。年便完成了。1914年年,德国终于发动了第一次世界大战德国终于发动了第一次世界大战。硝酸与第一次世界大战硝酸与第一次世界大战2021/8/8 星期日10硝酸的实验室制法硝酸的实验室制法1.反应原理：反应原理：思考：思考：能否将反应写成能否将反应写成：2NaNO3(固固)+H2SO4(浓浓)=Na2SO4+2HNO3，为什么？，为什么？2.反应装置：反应装置：因硝酸蒸气对橡皮塞、橡皮管有因硝酸蒸气对橡皮塞、橡皮管有强腐蚀作用，故用强腐蚀作用，故用曲颈甑曲颈甑制硝酸制硝酸思考：思考：NO3-应如何检验？应如何检验？与铜片、浓硫酸共热与铜片、浓硫酸共热NaNO3(固固)+H2SO4(浓浓)=NaHSO4+HNO3微热微热2021/8/8 星期日11【课堂反馈练习课堂反馈练习课堂反馈练习课堂反馈练习】1、分别将盛有浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸的烧分别将盛有浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸的烧杯露置于空气中，其中，质量增加的是杯露置于空气中，其中，质量增加的是_，原因是，原因是_；质量减少的是质量减少的是_，原因是：，原因是：_浓浓H2SO4浓浓H H2 2SOSO4 4吸收空气中的水蒸气吸收空气中的水蒸气浓盐酸、浓硝酸均具有挥发性浓盐酸、浓硝酸均具有挥发性.浓盐酸、浓硝酸浓盐酸、浓硝酸2021/8/8 星期日12 2.四位学生设计了四个方案，并都认为，如果观察到的现象四位学生设计了四个方案，并都认为，如果观察到的现象和自己设计的方案一致，即可确证试液中有和自己设计的方案一致，即可确证试液中有SOSO4 42-2-方案甲：试液方案甲：试液白色白色沉淀不溶解沉淀不溶解方案乙：试液方案乙：试液无沉淀无沉淀白色沉淀白色沉淀方案丙：试液方案丙：试液无沉淀无沉淀白色沉淀白色沉淀方案丁：试液方案丁：试液无沉淀无沉淀白色沉淀白色沉淀试评述上述四种方案是否严谨，并说明理由。试评述上述四种方案是否严谨，并说明理由。BaCl2溶液溶液足量稀盐酸足量稀盐酸BaCl2溶液溶液足量稀盐酸足量稀盐酸Ba(NO3)2溶液溶液足量稀硝酸足量稀硝酸如有如有Ag+,会有会有AgCl白色沉淀生成，它不溶于水，不溶于酸。白色沉淀生成，它不溶于水，不溶于酸。先加盐酸无沉淀，排除先加盐酸无沉淀，排除Ag+的存在，再加的存在，再加BaCl2溶液，溶液，在酸性溶液中生成白色沉淀，证明有在酸性溶液中生成白色沉淀，证明有SO42-。如有如有SO32-,会被硝酸氧化成会被硝酸氧化成SO42-，加，加Ba(NO3)2溶液生成白色沉淀。溶液生成白色沉淀。最佳方案最佳方案足量稀盐酸足量稀盐酸Ba(NO3)2溶液溶液如有如有SO32-,加盐酸生成的加盐酸生成的SO2，会被加，会被加Ba(NO3)2形成的硝酸氧化成形成的硝酸氧化成SO42-，加加Ba(NO3)2溶液也会生成白色沉淀。溶液也会生成白色沉淀。2021/8/8 星期日133、某化工厂用氨氧化法制取硝酸，并进而制取硝酸某化工厂用氨氧化法制取硝酸，并进而制取硝酸铵。已知由氨制取铵。已知由氨制取NO的转化率是的转化率是96%，NO转化为硝转化为硝酸的利用率为酸的利用率为92%。则用于制取硝酸的氨占全部氨。则用于制取硝酸的氨占全部氨的百分数是多少？的百分数是多少？NH3+HNO3=NH4NO3NH3 HNO31mol11+0.88100%=53%NH3NH3NH3NONO2HNO3NH4NO31mol0.88mol1mol0.92 0.97=0.88mol0.88mol0.88mol设用于制取硝酸的氨为设用于制取硝酸的氨为设用于制取硝酸的氨为设用于制取硝酸的氨为1mol1mol0.88mol解解2021/8/8 星期日144、在在100ml 混合酸中，混合酸中，HNO3的物质的量浓的物质的量浓度为度为0.4mol/L,，H2SO4的物质的量浓度为的物质的量浓度为0.1mol/L,向其中加入向其中加入1.92克铜粉并微热，待克铜粉并微热，待充分反应后，求溶液中充分反应后，求溶液中Cu2+的物质的量浓度的物质的量浓度为多少？为多少？(反应前后溶液体积变化忽略不计反应前后溶液体积变化忽略不计)(0.225mol/L)2021/8/8 星期日155、将将32.64 g 铜与铜与140 mL一定浓度的浓硝酸反应，铜一定浓度的浓硝酸反应，铜完全溶解产生的气体在标准状况下的体积为完全溶解产生的气体在标准状况下的体积为11.2 L。请回答：请回答：（1）反应中被还原的）反应中被还原的HNO3物质的量为物质的量为。（2）产生的气体中含有什么成分，其体积为多少？）产生的气体中含有什么成分，其体积为多少？（3）待产生的气体全部释放后，向溶液中加人）待产生的气体全部释放后，向溶液中加人V mL a mol/L的的NaOH溶液，恰好使溶液中的溶液，恰好使溶液中的Cu2+全部转全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为mol/L。(4)欲使铜与硝酸反应生成的气体在欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部溶液中全部转化为转化为NaNO3，至少需要，至少需要30%(质量分数质量分数)的双氧水的双氧水g。0.5molNO:5.8LNO:5.8L，NONO2 2:5.4:5.4 L L 57.8 2021/8/8 星期日16【例例1】用示意图中的简易装置可以进行气体的发生和收集。用示意图中的简易装置可以进行气体的发生和收集。（1）实验前应如何检验该装置的气密性）实验前应如何检验该装置的气密性?（2）拨开试管）拨开试管a的橡皮塞，加入的橡皮塞，加入10毫升毫升6mol/L稀硝酸和稀硝酸和1克薄铜片，克薄铜片，立即将带有导管的橡皮管塞塞紧试管口。反应开始时速度缓慢，立即将带有导管的橡皮管塞塞紧试管口。反应开始时速度缓慢，逐渐加快。请写出试管逐渐加快。请写出试管a中所发生的所有反应的化学方程式。中所发生的所有反应的化学方程式。（3）从反应开始到反应结束，预期在试管）从反应开始到反应结束，预期在试管a中可观察到哪些现中可观察到哪些现象象?请依次逐一写出。请依次逐一写出。将将b b管管口浸入水槽中，用双手紧握管管口浸入水槽中，用双手紧握试管试管a a的外壁，若导管口产生气泡，松的外壁，若导管口产生气泡，松开手后，又可观察到开手后，又可观察到b b管口中开成一段管口中开成一段水柱，则说明气密性良好。水柱，则说明气密性良好。3Cu8HNO33Cu(NO3)22NO4H2O 2NOO22NO2 3NO2 H2O=2HNO3+NO铜片溶解，产生无色气泡；铜片溶解，产生无色气泡；试管试管a a中气体变为红棕色，中气体变为红棕色，一段时间后又变为无色；一段时间后又变为无色；试管中溶液变为蓝色。试管中溶液变为蓝色。2021/8/8 星期日17（4）在反应开始时，可观察到导管）在反应开始时，可观察到导管b中的水面先沿导管中的水面先沿导管b慢慢上慢慢上升到一定高度，此后又回落，然后的气泡从管口冒出。试说明反升到一定高度，此后又回落，然后的气泡从管口冒出。试说明反应开始时，导管中水面上升的原因。应开始时，导管中水面上升的原因。（5）试试管管c收收集集满满气气体体后后，用用拇拇指指堵堵住住管管口口，将将管管口口向向上上，松松开开拇拇指指，片片刻刻后后，再再次次堵堵住住管管口口，将将试试管管又又倒倒置置于于水水槽槽中中，松松开开拇拇指，此时可观察到什么现象指，此时可观察到什么现象?由于反应开始时产生的由于反应开始时产生的NO和试管和试管a上部空上部空气中的氧气作用生成气中的氧气作用生成NO2，NO2易溶于水并易溶于水并与水起反应，使装置内气体的压强暂时减与水起反应，使装置内气体的压强暂时减小。所以导管中的水面会先上升至一定高小。所以导管中的水面会先上升至一定高度。度。水进入试管，上升到一定高度水进入试管，上升到一定高度试管中气体的颜色由棕红色变为无色试管中气体的颜色由棕红色变为无色（6）某同学认为虽然收集到的气体为）某同学认为虽然收集到的气体为NO，但并不能说明反应中，但并不能说明反应中一定生成一定生成NO，你认为他的理由，你认为他的理由。生成的气体可能为生成的气体可能为NO2,NO2能与水反应生成能与水反应生成NO 2021/8/8 星期日18某同学采用下图进行实验，验证铜与稀硝酸的反应生成某同学采用下图进行实验，验证铜与稀硝酸的反应生成NO 请回答下列问题：请回答下列问题：检查装置气密性方法是检查装置气密性方法是打开活塞打开活塞O，将稀，将稀HNO3从从“U”形管长管一侧注入形管长管一侧注入“U”形形管中，一直注到管中，一直注到.关闭活塞关闭活塞O，用酒精灯微热，用酒精灯微热U型管短管一侧，当观察到型管短管一侧，当观察到时，立即停止加热时，立即停止加热.实验中实验中HNO3与与Cu均未完全反应，在均未完全反应，在时，反时，反应可自行停止应可自行停止.如何证明气体为如何证明气体为NO：。关闭活塞关闭活塞O，从，从U型管长管一侧加水，使长管型管长管一侧加水，使长管液面高于断管液面，一段时间，液面无变化，液面高于断管液面，一段时间，液面无变化，说明气密性良好。说明气密性良好。溶液充满左管为止溶液充满左管为止有气泡冒出有气泡冒出液面脱离液面脱离Cu丝丝将活塞打开，若无色气体变为将活塞打开，若无色气体变为红综色，证明无色体为红综色，证明无色体为NO。2021/8/8 星期日19玻尔巧藏玻尔巧藏“诺贝尔金质奖章诺贝尔金质奖章”玻尔是丹麦物理学家。第二次世界玻尔是丹麦物理学家。第二次世界大战期间，德军即将占领丹麦，玻尔被大战期间，德军即将占领丹麦，玻尔被迫要离开自己的祖国。他坚信以后一定迫要离开自己的祖国。他坚信以后一定能返回祖国，决定把心爱的诺贝尔奖章能返回祖国，决定把心爱的诺贝尔奖章留下。为了不使奖章落入德军手中，他留下。为了不使奖章落入德军手中，他把奖章溶解在一种溶液中。战后，玻尔把奖章溶解在一种溶液中。战后，玻尔从溶液中提取出金从溶液中提取出金,又重新铸成了奖章。又重新铸成了奖章。玻尔是用什么溶液使金质奖章溶解的呢玻尔是用什么溶液使金质奖章溶解的呢？这种溶液就是这种溶液就是王水王水。王水的氧化性比硝酸还强，可以。王水的氧化性比硝酸还强，可以使金、铂溶解。这位伟大的科学家不仅用他的知识和使金、铂溶解。这位伟大的科学家不仅用他的知识和智慧保住奖章，还用他那蔑视敌人、热爱祖国的智慧保住奖章，还用他那蔑视敌人、热爱祖国的精神精神，鼓舞着后人。鼓舞着后人。2021/8/8 星期日202021/8/8 星期日21