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专题四硫、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1．掌握硝酸的主要性质(重点)。2．了解硝酸的用途。3．了解工业制硝酸的原理。01课前自主梳理02课堂合作探究03演练效果检测课时作业知识点一硝酸一、硝酸的性质及用途1．硝酸的物理性质纯硝酸是一种无色、易_____、具有刺激性气味的液体，工业硝酸的质量分数约为_____，常因_______________而略显黄色。挥发69%溶有少量NO22．硝酸的化学性质(1)具有强酸的通性电离方程式为HNO3===H＋＋NO－3。(2)不稳定性见光或受热易分解，化学方程式：________________________________________。4HNO3(浓)========△或光照2H2O＋O2↑＋4NO2↑(3)强氧化性①常温下使Fe、Al钝化。②与除Pt、Au以外的大多数金属反应Cu与浓HNO3反应的化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；Cu与稀HNO3反应的化学方程式为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。③与非金属单质(C、S、P等)反应C与浓HNO3反应的化学方程式为C＋4HNO3(浓)=====△CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。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，硝酸对皮肤、衣物、纸张等有强烈的腐蚀性。不慎将浓硝酸弄到皮肤上，应立即用大量水冲洗，再用小苏打水或肥皂清洗。二、工业制备硝酸[自我诊断]1．下列对于硝酸的认识不正确的是()A．浓HNO3和稀HNO3都具有氧化性B．铜与HNO3的反应属于置换反应C．金属与HNO3反应一定不产生氢气D．常温下可用铁或铝制品盛装浓HNO3解析：硝酸是强氧化性酸，且浓HNO3的氧化性强于稀硝酸，A正确；铜与浓、稀硝酸反应的化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2H2O＋2NO2↑，3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，两个反应方程式均不符合置换反应的定义，B错误；因为硝酸是强氧化性酸，金属与HNO3反应均不产生H2，而生成水，C正确；铁与铝遇冷的浓硝酸钝化，故可用铁或铝制品盛装浓HNO3，D正确。答案：B知识点二氧化还原反应方程式的配平以Cu＋HNO3(浓)―→Cu(NO3)2＋NO2↑＋H2O为例：标明反应前后________有变化的元素的________。一标变价：C0u＋HN＋5O3(浓)―→Cu＋2(NO3)2＋N＋4O2↑＋H2O标出反应前后元素________________。二列变化：通过求最小公倍数使化合价的__________相等。化合价化合价化合价的变化升降总数三价相等：四定计量数：确定________和________的化学计量数。Cu＋2HNO3(浓)―→Cu(NO3)2＋2NO2↑＋H2O五检查：用观察法配平其他物质的化学计量数，并检查______________是否守恒，配平后将单线改为______。Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O氧化剂还原剂质量与电荷等号[自我诊断]2．某同学在配平下列方程式时，标出了如下的变化：思考并讨论分析，上述标法是否正确，如不正确，正确的应怎样标？答案：这种标法是错误的，因为它违背了氧化还原反应规律中的化合价归中规律。正确的标法应该是：要点一硝酸的性质[典例1]在浓硝酸中放入铜片：(1)开始反应的离子方程式为_____________________________________________，实验现象为___________________________________________________________。(2)若铜有剩余，则反应将要结束时的离子方程式为_____________________________________________________________________。(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，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)若将12.8g铜跟一定量的浓硝酸反应，铜耗完时，共产生气体5.6L(标准状况下)。则所消耗硝酸的物质的量是________。[解析](2)过量的铜跟浓硝酸反应时，随着反应的进行，硝酸的浓度逐渐变小，所以反应后期，主要为铜跟稀硝酸反应。(3)反应停止后，体系中有Cu、Cu2＋、NO－3，若加入稀H2SO4，H2SO4电离出的H＋与NO－3结合又生成了HNO3，故又有Cu溶解。(4)产生的5.6L气体是NO2和NO的混合气体，根据N原子守恒可算出起酸性作用的HNO3的物质的量[Cu反应后转化为Cu(NO3)2]。n(NO2、NO)＝5.6L22.4L·mol－1＝0.25mol。所以起氧化作用的HNO3为0.25mol，共耗硝酸量为2n[Cu(NO3)2]＋n(NO2、NO)＝2×12.8g64g·mol－1＋0.25mol＝0.65mol。[答案](1)Cu＋4H＋＋2NO－3===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O铜片逐渐溶解，溶液逐渐变蓝色，有红棕色气体产生(2)3Cu＋8H＋＋2NO－3===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O(3)加入稀H2SO4后，H2SO4电离出H＋，与原溶液中的NO－3构成HNO3又氧化Cu(4)0.65mol1．硝酸的强氧化性的原因由于HNO3分子中＋5价的氮元素具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价氮元素被还原，所以硝酸是强氧化性酸。2．规律(1)HNO3参与的氧化还原反应中，浓HNO3被还原为NO2，稀HNO3被还原为NO。(2)浓度越高，温度越高，HNO3的氧化性越强。(3)还原剂一般被氧化成最高价态。3．表现(1)对酸的通性的影响①浓HNO3能使石蕊试液先变红，后褪色。②与活泼金属(如Mg、Zn)反应不产生H2，随着HNO3的浓度的降低，HNO3被还原的产物有NO、N2O或N2等，当HNO3浓度很低时，还会生成NH4NO3。③能溶解除Pt、Au以外的大多数金属，H以后的Cu、Ag常温也能与HNO3反应，且随HNO3浓度的降低，往往会得到混合气体，如NO2、NO等。④常温时，Al、Fe等在浓HNO3中钝化。⑤浓HNO3与浓盐酸按体积比1∶3混合成的“王水”能溶解Pt、Au等金属。(2)浓HNO3与非金属单质(如C、S、P)等在加热条件下反应，非金属单质被氧化成最高价氧化物或含氧酸。如S(固)＋6HNO3(浓)=====△H2SO4＋6NO2↑＋2H2O；P(固)＋5HNO3(浓)=====△H3PO4＋5NO2↑＋H2O。(3)与还原性物质(如I－、S2－、SO2－3、Fe2＋、H2S、HBr、HI、Na2SO3等)反应。如3Fe2＋＋4H＋＋NO－3===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O，6I－＋8H＋＋2NO－3===3I2＋2NO↑＋4H2O。1．有关硝酸化学性质的叙述正确的是()A．浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸变红色B．硝酸能与Na2CO3反应，但不生成CO2C．硝酸可与Na2S反应制得H2S气体D．浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色解析：硝酸是一种具有强氧化性的不稳定强酸，并且硝酸越浓，氧化性越强。浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，表现在浓硝酸可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色，而稀硝酸只能使蓝色石蕊试纸变红但不褪色。由于硝酸是一种氧化性酸，可氧化许多还原性物质，因此H2S不能用硝酸制备，而CO2可用硝酸制得，依据是强酸制弱酸。所以本题选D。答案：D要点二氧化还原反应的配平[典例2](1)请将以下5种物质：N2O、FeSO4、Fe(NO3)3、HNO3和Fe2(SO4)3分别填入下列对应的横线上，组成一个未配平的化学方程式。________＋________―→________＋________＋________＋H2O，(2)请将反应物的化学式及配平后的化学计量数填入下列相应的位置中：________＋________―→[解析]本题解题关键是确定氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物。根据的原则是强强联手，氧化性强的物质和还原性强的物质生成氧化性弱的物质和还原性弱的物质。因此可确定氧化剂是HNO3，被还原的元素是N元素；还原产物是N2O；还原剂是FeSO4，被氧化成Fe3＋；Fe(NO3)3和Fe2(SO4)3是氧化产物。[答案](1)FeSO4HNO3Fe(NO3)3Fe2(SO4)3N2O(2)24FeSO430HNO31．配平的基本技巧(1)正向配平：适合氧化剂、还原剂中某元素化合价全部发生变化的配平，如NH3＋O2―→NO＋H2O。(2)逆向配平：适合某物质只有部分作氧化剂或还原剂的配平或自身氧化还原反应的配平，如HCl＋KMnO4―→KCl＋MnCl2＋Cl2＋H2O。2．氧化还原反应离子方程式的配平步骤为先考虑得失电子守恒，再考虑电荷守恒，最后考虑原子个数守恒。3．缺项配平：所缺物质一般为水或H＋或OH－等介质，它们与化合价的升降变化无关。2．有时候，将氧化还原反应方程式拆开写成两个“半反应”。下面是一个“半反应”式：________NO－3＋________H＋＋________e－===________NO↑＋________H2O，该式的配平化学计量数是()A．13421B．24321C．16513D．14312解析：本题灵活考查了氧化还原反应中的守恒观。氧化还原反应中遵循质量守恒、得失电子守恒。半反应也不例外，NO－3中的N元素由＋5价降至＋2价，需得到3个e－，再由O原子守恒可确定答案为D项。答案：D要点三硝酸参与的氧化还原反应的计算[典例3]将Mg、Cu组成的混合物26.4g投入到适量的稀硝酸中，固体完全溶解，收集到标准状况下的NO气体8.96L，向反应后的溶液中加入过量的5mol·L－1的NaOH溶液300mL，金属离子完全沉淀。则形成沉淀的质量是()A．43.2gB．46.8gC．53.6gD．63.8g[解析]因Mg、Cu完全溶解于稀HNO3，然后加NaOH又使Cu2＋、Mg2＋完全转化为Mg(OH)2、Cu(OH)2沉淀，其氢氧化物沉淀的质量等于Mg、Cu混合物质量和结合的OH－质量和。由Mg――→2e－Mg2＋――→2OH－Mg(OH)2，Cu――→2e－Cu2＋――→2OH－Cu(OH)2。归纳出Mg、Cu失电子的物质的量与Mg2＋、Cu2＋结合的OH－的物质的量相等，即e－～OH－，n(OH－)＝n(e－)＝8.96L22.4L·mol－1×(5－2)＝1.2mol，则m[Mg(OH)2、Cu(OH)2]＝m(Cu、Mg)＋n(OH－)×17g·mol－1＝26.4g＋1.2mol×17g·mol－1＝46.8g。[答案]B1．单质与硝酸的反应，分析讨论是金属还是非金属，若为金属参加的反应，硝酸分为两部分，一部分表现氧化性，另一部分表现酸性生成硝酸盐，应先确定未被还原的硝酸，再由电子得失守恒求解。若为非金属单质与硝酸反应时，硝酸全部被还原。2．Cu与HNO3的反应中随着反应的进行浓度逐渐变小，产物由NO2变成NO，最终为混合气体。可以这样理解并分析：反应的硝酸在产物中共三部分：可以看出：被还原的硝酸无论生成NO还是NO2均为一个N原子与一个HNO3的比例关系，即：被还原的硝酸与气体的物质的量相等。而未被还原的硝酸总是生成最高价金属的硝酸盐[如Cu(NO3)2]，即未被还原的HNO3与金属离子的最高价态数相等。3．38.4g铜与适量浓HNO3反应，铜全部作用后共收集到22.4L标准状况下的气体(不考虑NO2转化为N2O4)，则反应