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第四章非金属及其化合物第四节氨、硝酸、硫酸课堂互动探究课前自主学习课时作业随堂基础巩固第3课时硝酸课前自主学习01自主学习·打基础1．硝酸的物理性质纯硝酸是__________________________色、易________________________，有____________________味的____________________体，密度比水的__________________________，__________________溶于水。98%以上的浓硝酸通常称作________。常用浓硝酸的质量分数大约为69%。2.硝酸的化学性质(1)强酸性稀HNO3具有酸的____________________________________________，但与金属反应不产生____________________________________。(2)不稳定性4HNO3=====光或热______________________________________，硝酸越浓，越__________________分解。(3)强氧化性：HNO3中＋5价N有很强的得电子能力。不论浓、稀HNO3都具有强氧化性。规律：①浓HNO3被还原成___________________________________________，稀HNO3被还原成____________________。②硝酸越浓，其氧化性越____________________________。③还原剂一般被氧化成______________价态。表现：①与氢前金属反应不产生H2：Fe＋4HNO3(稀)=====△_________________________________②溶解Cu等不活泼金属Cu＋4HNO3(浓)===__________________________________(用于实验室制NO2)3Cu＋8HNO3(稀)===_________________________________(用于实验室制NO)③使Fe、Al_________________________________________(浓HNO3，常温)④与C、S、P等非金属单质反应C＋4HNO3(浓)=====△_________________________________答案1．无挥发刺激性气液大易“发烟硝酸”2．(1)通性H2(2)4NO2↑＋O2↑＋2H2O易(3)NO2NO强最高Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2OCu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O钝化CO2↑＋4NO2↑＋2H2O课堂互动探究02课堂探究·提能力硝酸具有强氧化性是由于HNO3中的＋5价氮元素有很强的得电子能力，在硝酸参与的氧化还原反应中，几乎全部是＋5价氮被还原。硝酸的强氧化性1．表现(1)浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红，后褪色。(2)与非金属单质C、S、P等在加热条件下反应，非金属元素生成酸性氧化物。(3)金属与HNO3反应一般不生成H2，浓HNO3一般被还原为NO2，稀HNO3一般被还原为NO，极稀HNO3可被还原成NH3，生成NH4NO3。(4)在利用HNO3的酸性时，要注意考虑它的强氧化性。如FeO与稀硝酸反应时的方程式应是3FeO＋10HNO3(稀)===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O，而不是FeO＋2HNO3(稀)===Fe(NO3)2＋H2O。(5)硝酸与铁反应时，产物符合以下规律(6)浓硝酸与Cu反应时，若Cu过量，反应开始时浓硝酸的还原产物为NO2，但随着反应的进行，硝酸变稀，其还原产物将为NO，最终应得到NO2与NO的混合气体，可利用氧化还原反应过程中化合价升降总数相等的守恒规律求解有关Cu、HNO3和混合气体之间的量的关系。(7)注意NO－3在离子共存问题的判断中的特殊性。在水溶液中，NO－3本无氧化性，但当水溶液中有大量H＋存在时，NO－3就表现出强氧化性，如在有H＋、NO－3存在的溶液中就不能存在Fe2＋、S2－、I－、SO2－3、Br－等还原性离子。2．规律(1)温度越高，硝酸越浓，其氧化性越强。(2)与硝酸反应时，还原剂一般被氧化成最高价态。1．将稀硝酸和浓硝酸分别作用于紫色石蕊试液，现象是否相同？为什么？答：不相同，稀硝酸使石蕊试液只变红，但不褪色；浓硝酸比稀硝酸氧化性更强，能使石蕊试液先变红后褪色。2．铜与足量浓硝酸反应时，表现酸性的HNO3与作氧化剂的HNO3物质的量之比是多少？答：Cu与浓硝酸发生反应Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。当有4molHNO3参加反应时，有2molHNO3表现酸性生成Cu(NO3)2，有2molHNO3被还原生成NO2，故二者的物质的量之比为1:1。【例1】某化学学习小组采用下图所示装置，对浓硝酸与木炭的反应进行探究(已知：4HNO3=====△4NO2↑＋O2↑＋2H2O)。请回答下列问题：(1)检查装置气密性后，将燃烧匙中的木炭在酒精灯上加热至红热状态，伸入三口烧瓶中，并塞紧瓶塞，滴加浓硝酸，可观察到三口烧瓶中气体的颜色为________，产生该气体的化学方程式是________。(2)装置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，炽热的木炭与浓硝酸反应后可观察到C中出现白色沉淀，该白色沉淀为________________(填化学式)。(3)装置B的作用是__________________________________。(4)装置D中收集到了无色气体，部分同学认为是NO，还有部分同学认为是O2。①下列对该气体的检验方法合适的是________。A．敞口观察装置D中集气瓶内气体的颜色变化B．将湿润的蓝色石蕊试纸伸入集气瓶内，观察蓝色石蕊试纸是否变红C．将带火星的木条伸入集气瓶中，观察木条是否复燃②如果D中集气瓶中收集的无色气体是氧气，则氧气的来源是__________________________________________________。【思路分析】木炭＋浓硝酸―→NO2红棕色＋CO2――→BaOH2溶液产生沉淀【解析】(1)装置A中发生的是浓硝酸与木炭的反应，生成NO2、CO2、H2O，三口烧瓶中显示的是NO2的红棕色。(2)NO2、CO2通入Ba(OH)2溶液分别生成Ba(NO3)2和BaCO3，由于Ba(OH)2溶液足量，故溶液为碱性环境，BaCO3不溶解以沉淀形式析出。(3)为防止装置C中酸性气体溶解速率太快而导致C中溶液进入三口烧瓶，装置B应为防倒吸装置。(4)①NO与足量O2反应生成红棕色的NO2，A正确；NO和O2均不具有酸性，B错误；O2能使带火星的木条复燃，而NO不能，C正确。②装置A中木炭除与浓硝酸的反应外，硝酸不稳定，部分浓硝酸还会发生分解：4HNO3=====△4NO2↑＋O2↑＋2H2O。【标准答案】(1)红棕色C＋4HNO3(浓)=====△4NO2↑＋CO2↑＋2H2O(2)BaCO3(3)防倒吸(4)①AC②浓硝酸的分解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________。解析：随着反应的进行，硝酸的浓度不断减小，反应结束前实质上是铜与稀硝酸反应。反应停止后再加稀H2SO4，则溶液中的NO－3在酸性条件下，又相当于稀HNO3，与铜反应。答案：(1)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O溶液逐渐变蓝，有红棕色气体逸出(2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(3)加入稀H2SO4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，发生反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO－3===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O1．反应通式M＋H2SO4(浓)―→M(SO4)n＋还原产物＋H2O3M＋4xHNO3(稀)===3M(NO3)x＋xNO↑＋2xH2OM＋2xHNO3(浓)===M(NO3)x＋xNO2↑＋xH2O金属与硫酸、硝酸反应的计算x为金属的化合价。由以上两通式可以看出，稀硝酸与金属反应时，显示氧化性的硝酸占总量的14；浓硝酸与金属反应时，显示氧化性的硝酸占总量的12。2．还原产物浓硫酸―→SO2浓硝酸―→NO2稀硝酸―→NO(HNO3越稀，还原产物的价态越低，如Zn和很稀的HNO3反应，还原产物可能是NH4NO3)。3．溶液中的酸(1)起氧化性作用的酸转化为气体(NO、NO2、SO2等)，起氧化性作用的酸的物质的量等于生成气体的物质的量。(2)起酸性作用的酸转移到生成物的盐中，其物质的量可以由阳离子的物质的量求得。(3)没参加反应的酸，可根据溶液中H＋的物质的量求得。4．常用方法(1)电子守恒法硝酸与金属的反应属于氧化还原反应，N原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。(2)原子守恒法硝酸与金属反应后，一部分以NO－3的形式存在，一部分转化为还原产物(NO、NO2等)，这两部分中氮原子的物质的量与反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量相等。以Cu与硝酸反应为例来说明：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O反应中转移的n(e－)＝2n(Cu)＝n(NO2)，消耗的n(HNO3)＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NO2)。3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O反应中转移的n(e－)＝2n(Cu)＝3n(NO)，消耗的n(HNO3)＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NO)。若还原产物为NO2和NO的混合气体，则反应中转移的n(e－)＝2n(Cu)＝n(NO2)＋3n(NO)，消耗的n(HNO3)＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NO2)＋n(NO)。5．金属与稀硝酸和稀硫酸的混合酸反应金属与硝酸和硫酸的混合酸反应时，金属与硝酸反应生成的硝酸盐在酸性条件下，相当于稀硝酸，金属会继续被NO－3氧化，故计算有关物质的量时，要按离子方程式进行。例如，Cu与硝酸和硫酸的混合酸反应时，要按离子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO－3===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O进行计算。一般有以下几种情况：3Cu～2NO－3～8H＋被还原的HNO3量被氧化的Cu量①足量不足足量HNO3总量32·n(HNO3)②不足足量足量23·n(Cu)Cu总量③足量足量不足14·n(H＋)38·n(H＋)由此看出，在不同的情况，HNO3可部分被还原，也可全部被还原，Cu也是可部分或可全部被氧化。【例2】38.4mgCu与适量的浓硝酸反应，Cu全部反应后，共收集到22.4mL气体(标准状况下)，反应消耗的HNO3的物质的量可能是()A．1.0×10－3molB．1.6×10－3molC．2.2×10－3molD．2.4×10－3mol【思路分析】由于硝酸反应的复杂性而使该类计算有一定的难度，但只要掌握恰当的方法和技巧，巧用守恒法、极端假设法，就会使解题过程简捷，使问题由难变易，从而提高解题速度。【标准答案】CCu跟浓硝酸反应的化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。随着反应的进行，浓硝酸会逐渐变成稀硝酸，反应则变为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。方法一：极端假设法n(Cu)＝38.4×10－3g64g·mol－1＝6.0×10－4mol若38.4mgCu全部与浓硝酸反应，则可求得参加反应的硝酸为：6.0×10－4mol×4＝2.4×10－3mol；若38.4mgCu全部与稀硝酸反应，则可求得参加