(共51张PPT)
第二课时 硫酸和硝酸的氧化性
预习全程设计
名师全程导学
案例全程导航
训练全程跟踪
第二课时
硫酸和硝酸的氧化性
一、硫酸
1．稀硫酸——具有酸的通性
(1)与指示剂作用：能使紫色石蕊试液 ．
(2)与活泼金属(如Zn、Fe)反应．
(3)与碱性氧化物(如CuO、Fe2O3)反应．
(4)与碱[如NaOH、Ca(OH)2]反应．
(5)与某些盐(如Na2CO3、BaCl2等)发生复分解反应．
变红
2．浓硫酸
(1)吸水性
将一瓶浓硫酸敞口放置在空气中，其质量将 ，密度将减小，浓度 ，体积增大．这是因为浓硫酸具有 性，在实验室里常用浓硫酸作 剂．
(2)脱水性
浓硫酸可以使有机化合物中的 元素按 的组成从有机物中“脱离”出来，结合成水分子．
减小
增大
氢、氧
吸水
干燥
水
(3)强氧化性
①与金属反应：加热时，浓H2SO4可以与除金、铂之外的所有金属反应，生成高价金属硫酸盐，本身一般被还原成 .
如浓硫酸与金属铜的反应：
SO2
实验操作
实验现象 a试管中铜丝表面 ；
b试管中的品红溶液逐渐变为 ；
c试管中的紫色石蕊溶液逐渐变为 ；
将a试管里的溶液慢慢倒入水中，溶液变为 ．
实验结论 Cu和浓H2SO4反应的化学方程式为：
.
有气泡冒出
蓝色
无色
红色
Cu＋2H2SO4(浓) CuSO4＋SO2↑＋2H2O
②常温下，冷的浓H2SO4能使Fe、Al发生 ．
③与非金属反应
加热时与木炭反应的化学方程式为：
.
钝化
C＋2H2SO4(浓)
CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
(1)Fe、Al被浓H2SO4钝化是化学变化吗？(2)浓H2SO4
与金属及非金属的反应中各表现了哪些性质．
提示：(1)是．常温下，Fe、Al的表面能被浓H2SO4氧化生成一层致密的氧化物薄膜，阻止了酸与内部金属的进一步反应，属于化学变化．
(2)与金属反应时，浓硫酸既表现氧化性也表现酸性；与非金属反应时，浓硫酸仅表现氧化性．
二、硝酸
1．与铜的反应
(1)铜与浓硝酸
化学方程式：
.
(2)铜与稀硝酸
化学方程式：
.
2．使铁、铝发生钝化
常温下，冷的浓硝酸能使 发生钝化．
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑
＋2H2O
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑
＋4H2O
铁、铝
3．王水
王水是 和 按体积比 的混合物，能使一些不溶于硝酸的金属如 、 等溶解．
浓硝酸
浓盐酸
1∶3
金
铂
实验室中应如何保存浓HNO3
三、硫酸和硝酸的用途
1．硫酸和硝酸都是重要的 ，也是化学实验室里
必备的重要试剂，工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等．
2．硫酸还用于精炼 、金属加工前的酸洗及制取各种
酸，做干燥剂等.
化工原料
石油
挥发性
1．浓H2SO4、浓HNO3敞口放置于空气中，浓度都会变小，原
理相同． ( )
提示：错误，原理不同，浓H2SO4因其吸水性浓度变小，而浓HNO3是因其挥发性浓度变小．
2．浓H2SO4的脱水性与吸水性类似，都是将物质中的H2O吸
出来． ( )
提示：错误，因浓H2SO4的脱水性是将某些有机物中的H、O按H2O的组成脱去，这些H、O在原物质中并不是以H2O的形式存在．
5．在Cu与浓H2SO4的反应中，浓H2SO4体现了强氧化性和
酸性． ( )
提示：正确．
6．王水的氧化性比HNO3还强，它由浓盐酸和浓硝酸以体
积比1∶3混合而成． ( )
提示：错误，因王水是浓盐酸和浓硝酸按体积比3∶1混合而成的．
一、浓H2SO4的性质
1.浓H2SO4与稀H2SO4性质的比较
2．浓H2SO4的强氧化性
(1)Fe、Al的钝化
常温下，当Fe、Al等较活泼金属遇到浓硫酸时，会与浓硫酸发生反应，表面生成一层致密的氧化物薄膜而出现“钝化”现象．
(2)与不活泼金属和非金属的反应
由于浓硫酸具有强氧化性，故能够与不活泼金属或非金属发生反应，反应过程中有如下规律：
①反应要加热，否则不反应；
②还原产物一般是SO2.一般金属被氧化为高价态的硫酸盐，非金属被氧化为高价态氧化物或含氧酸．
③浓硫酸与金属反应时，既表现酸性又表现强氧化性，而与非金属反应时，只表现强氧化性．
④随着反应的进行，浓硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应就停止．
2．硝酸强氧化性的表现
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．
(1)金属与HNO3反应不生成H2
①浓HNO3一般被还原为NO2.
②稀HNO3一般被还原为NO.
(2)在利用HNO3的酸性时，要注意它的强氧化性
如FeO与稀硝酸反应的方程式应是3FeO＋10HNO3(稀)===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O，而不是FeO＋2HNO3(稀)===Fe(NO3)2＋H2O.
考查点一 浓硫酸的强氧化性——————————
[例1] 向50 mL 18 mol/L的H2SO4溶液中加入适量的铜片并加热．充分反应后，被还原的H2SO4的物质的量为 ( )
A．小于0.45 mol B．等于0.45 mol
C．在0.45～0.90 mol之间 D．大于0.45 mol
[答案] A
[关键一点]
解答本题的主要失误在于一是没有理解题意，没有按“被还原的H2SO4的物质的量”这一关键性的指导语去考虑问题，二是没有理解随着反应进行，浓硫酸逐渐变稀，稀硫酸不和铜反应．
在一定体积的18 mol/L的硫酸中加入过量铜片，加热，被
还原的硫酸为0.9 mol，则浓硫酸的实际体积为 ( )
A．等于50 mL B．大于50 mL
C．等于100 mL D．大于100 mL
解析：实际参加反应的硫酸为2×0.9 mol＝1.8 mol，即100 mL，但Cu与稀硫酸不反应，故浓硫酸的实际体积大于100 mL.
答案：D
考查点二 硝酸的强氧化性———————————
[例2] 将0.1 mol 铜与40 mL 10 mol/L HNO3充分反应后，溶液中含a mol H＋，由此可知 ( )
A．生成的气体在标准状况下的体积为4.48 L
B．生成的气体在标准状况下的体积为1.49 L
C．被还原的硝酸的物质的量为(0.2－a) mol
D．反应后溶液中所含NO的物质的量为0.2 mol
[答案] C
[关键一点]
解题的关键在于：(1)掌握铜与浓HNO3反应的特点：“先浓后稀”，(2)掌握金属与硝酸反应的计算规律：参加反应的硝酸等于起酸性作用的硝酸加上起氧化剂作用的硝酸．
铜粉放入稀硫酸溶液中，加热后无明显现象发生．当加
入一种盐后，铜粉的质量减少，溶液呈蓝色，同时有气体逸出．该盐是 ( )
A．Fe2(SO4)3 B．Na2CO3
C．KNO3 D．FeSO4
答案：C
考查点三 有关硝酸的计算———————————
[例3] 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：
(1)NO的体积为________L，NO2的体积为________L.
(2)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a mol/L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________mol/L.
(3)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] 解答本题应从以下三点考虑：
①生成NO、NO2得到的电子与Cu失去的电子守恒．
②HNO3所含氮原子与反应后生成的NaNO3、NO、NO2所含氮原子守恒．
③NO、NO2全部转化为HNO3，与氧化剂H2O2应符合电子守恒．
6.4 g铜与过量的硝酸(8 mol/L 60 mL)充分反应后，硝酸的
还原产物有NO、NO2，反应后溶液中所含H＋为n mol，此时溶液中所含NO的物质的量为 ( )
A．0.28 mol B．0.31 mol
C．(n＋0.2)mol D．(n＋0.4)mol
答案：C(时间45分钟，满分100分)
一、选择题(本题包括8小题，每小题6分，共48分)
1．如图小试管中盛有几毫升水，与大试管连通的U形细玻璃管内放有少量水(已染成红色)．如沿小试管壁小心地慢慢注入3 mL浓硫酸，静置片刻后，U形细玻璃管中可观察到的液面现象是( )
A．左高右低 B．左低右高
C．左右一样高 D．来回振动
解析：浓硫酸溶于水时，放出大量的热，使被封闭气体的体积膨胀，从而使U形管左侧液面下降，右侧液面上升．
答案：B
2．(2011·长郡中学高一期末)下列反应中，硝酸既表现了氧化性又表现了酸性的是( )
A．C＋浓HNO3 B．Cu＋稀HNO3
C．CuO＋浓HNO3 D．NaOH＋HNO3
解析：浓HNO3与C反应只表现氧化性，与CuO，NaOH反应只表现酸性，与Cu反应生成NO2表现氧化性，生成Cu(NO3)2表现酸性．
答案：B
3．(2010·南京六中高一期末)下列有关浓硫酸的叙述正确的是( )
A．浓硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化
B．浓硫酸在常温下可迅速与铜片反应放出二氧化硫气体
C．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气等气体
D．浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属钝化
解析：浓硫酸使蔗糖炭化表现了浓硫酸的脱水性，A错误．浓硫酸与铜片的反应需要加热，在常温下不反应，B错误．浓硫酸是一种干燥剂，但是它是具有强氧化性的酸性干燥剂，所以不能干燥碱性气体氨气，C错误．
答案：D
4．下列关于浓HNO3和浓H2SO4的叙述中正确的是( )
A．常温下都可用铝制容器贮存
B．露置在空气中，容器内酸液的质量都减轻
C．常温下都能与铜较快反应
D．露置在空气中，容器内酸液的浓度都增大
解析：浓硫酸吸水增重，浓硫酸常温下与Cu不反应，露置在空气中，浓度都减小．
答案：A
5．(2010·临沂期中)在实验探究课上，同学们积极思考，共设计出下图所示的四种实验方案用以验证浓硫酸的吸水性，其中在理论上可行的是( )
A．①②③④ B．①③④
C．①②④ D．②③④
解析：①中置于空气中的浓硫酸因吸收空气中的水而放热，故可从温度计读数来验证；②放置一段时间后，部分胆矾晶体表面会因失去结晶水而出现变白现象；③放置一段时间后饱和硝酸钾溶液会因失去部分水而析出晶体；④中会因浓硫酸吸收烧瓶中的水蒸气而使其压强变小，试管中的水会在导管中上升形成一段水柱．
答案：A
6．(2010·上海高考)下列实验过程中，始终无明显现象的是( )
A．NO2通入FeSO4溶液中
B．CO2通入CaCl2溶液中
C．NH3通入AlCl3溶液中
D．SO2通入已酸化的Ba(NO3)2溶液中
解析：本题考查元素化合物，意在考查考生对元素化合物知识的理解和分析能力．NO2通入FeSO4溶液中，NO2与水反应生成的HNO3能将Fe2＋氧化为Fe3＋，溶液由浅绿色变为黄色，A项错误；CaCl2溶液显中性，向其中通入CO2，无明显现象，B项正确；NH3通入AlCl3溶液中：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH，产生Al(OH)3沉淀，C项错误；SO2通入已酸化的Ba(NO3)2溶液中，HNO3能将SO2氧化为SO，最终得到BaSO4沉淀，D项错误．
答案：B
7．在Fe、Cu的混合物中，加入一定量的稀硝酸并微热，充分反应后剩余金属a g．再向其中加入一定量的稀盐酸并加热，充分振荡后剩余金属b g，则( )
A．a可能等于b B．a一定小于b
C．a可能大于b D．a一定大于b
解析：在含有NO的溶液中加盐酸，相当于硝酸的存在，能够继续氧化金属，所以固体质量减少．
答案：D
8．(2010·北京高考)用右图所示实验装置(夹持仪器已略去)探究铜丝与过量浓硫酸的反应．下列实验不合理的是( )
A．上下移动①中铜丝可控制SO2的量
B．②中选用品红溶液验证SO2的生成
C．③中选用NaOH溶液吸收多余的SO2
D．为确认CuSO4生成，向①中加水，观察颜色
解析：本题考查铜和浓硫酸反应的实验，意在考查考生对化学实验原理的分析能力．上下移动铜丝可以控制铜与浓硫酸的接触面积的大小，从而可以控制反应生成SO2的量，A项正确；SO2可使品红溶液褪色，因此B项正确；SO2有毒，能与NaOH溶液反应，因此C项正确；铜与浓硫酸反应后①中溶液显蓝色即可证明有CuSO4生成，无需向其中加水，D项错误．
答案：D
二、非选择题(本题包括5小题，共52分)
9．(9分)浓硫酸具有：A.强酸性B.强氧化性C.高沸点、难挥发性D.脱水性E.吸水性等性质．以下过程主要表现了浓硫酸的哪些性质？请将答案前的字母分别填入括号中．
(1)用NaCl固体和浓H2SO4在加热条件下制氯化氢气体( )
(2)用磷矿粉〔主要成分Ca3(PO4)2〕和硫酸反应制磷酸( )
(3)热的浓硫酸与铜片反应( )
(4)浓硫酸干燥H2、O2、Cl2、HCl和SO2等气体( )
(5)常温下可以用铁或铝的容器贮存浓硫酸( )
(6)胆矾放在盛浓硫酸的干燥器中变成白色粉末( )
(7)不能用浓硫酸干燥HBr、HI和H2S等气体( )
(8)浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后变黑( )
(9)热的浓硫酸分别和木炭、硫粉反应( )
解析：(1)浓硫酸具有高沸点、难挥发性，氯化氢气体易挥发．
(2)磷酸是高沸点的中强酸，利用强酸与弱酸盐反应制弱酸的原理制磷酸．
(3)浓硫酸在加热条件下将不活泼的金属铜转化成硫酸铜，不仅表现了浓硫酸的强氧化性，还表现了酸性．
(4)浓硫酸吸收混在上述气体中的杂质水蒸气．
(5)常温下，浓硫酸和铝、铁反应，在金属表面生成一层致密的氧化物薄膜，阻止内部的金属和浓硫酸继续反应．
(6)浓硫酸间接吸收胆矾晶体中的结晶水，使之变成无水硫酸铜白色粉末．
(7)浓硫酸具有强氧化性，而HBr、HI、H2S具有强还原性．
(8)浓硫酸既具有酸的通性，可使酸碱指示剂变色，又具有脱水性，可使有机物炭化．
(9)热的浓硫酸分别与木炭、硫粉反应表现的是强氧化性．
答案：(1)C (2)A (3)AB (4)E (5)B (6)E
(7)B (8)AD (9)B
10．(11分)(2010·海门高一期末)某兴趣小组设计出如图所示装置来改进教材中“铜与浓硫酸反应”实验
(1)试管A中反应的化学方程式是________________________________________．
(2)试管B用来探究SO2的漂白性，则应装的试剂是__________________________．
(3)试管C中的实验现象为溴水褪色，则可证明SO2具有________性．
(4)实验中采用可抽动的铜丝，与直接放铜片相比优点是
________________________________________________________________________.
(5)该装置存在明显的缺陷，应如何改进________________________________．
答案：(1)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2＋2H2O
(2)品红 (3)还原 (4)可控制反应的起始与停止
(5)增加尾气吸收装置
11．(9分)实验证明铜在低温下不能和O2发生反应，也不能和稀硫酸共热发生反应，但工业上却是将废铜屑倒入热的稀硫酸中并不断地通入空气来制取CuSO4溶液的．铜屑在此状态下发生的一系列化学反应的方程式为：____________________，_______________.利用铜和浓H2SO4在加热条件下也能制备CuSO4溶液，其化学方程式为______________．以上两种方法是前者好还是后者好________．原因是什么？_____________________________
________________________________________________________________________.
解析：在稀硫酸存在的条件下，Cu与O2反应后的生成物迅速溶解在热的稀硫酸中生成CuSO4；第二种方法是在加热条件下铜与浓硫酸反应，H2SO4会被还原为SO2，其利用率降低且生成的气体有毒．
答案：2Cu＋O22CuO,CuO＋H2SO4(稀)===CuSO4＋H2O Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O 第一种方法好 原因是①制得相同质量的产品，第一种方法消耗的硫酸少，②第二种方法生成SO2，会造成大气污染
12．(10分)为了验证木炭可被浓H2SO4氧化成CO2，选用如图所示仪器(内含物质)组装成实验装置：
(1)如按气流由左向右流向，连接上述装置的正确顺序是(填各接口字母)：
________接________，________接________，________接________．
(2)仪器乙、丙应有怎样的实验现象才表明已检验出CO2
乙中______________________________________________________________________，
丙中______________________________________________________________________．
(3)丁中酸性KMnO4溶液的作用是_____________________________________．
(4)写出甲中反应的化学方程式__________________________________．
解析：木炭与浓硫酸加热反应生成CO2、SO2和H2O.其中CO2、SO2在化学性质上的相同点都是酸性氧化物，都跟澄清石灰水中的Ca(OH)2反应，使澄清石灰水变浑浊，这会干扰CO2的鉴别．SO2和CO2在化学性质上的明显不同点是SO2有漂白性和强的还原性，而CO2都没有．所以，在鉴别CO2时，首先用酸性KMnO4溶液将SO2氧化除去，再用品红溶液检验是否被完全除去，最后用澄清石灰水检验CO2的存在，是一种确认CO2存在的好方案．
答案：(1)A F E C D B
(2)乙中澄清石灰水变浑浊 丙中品红溶液未褪色
(3)吸收SO2
(4)C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
13．(13分)实验室用稀硝酸与铜反应制备NO气体，如果采用如图Ⅰ装置(烧瓶内加入稀硝酸和铜片，必要时可加热)，实验效果不十分理想，因为观察到的现象不能有力证明反应产物是NO.有人设计了图Ⅱ装置(橡皮塞下端连有铜丝圈)，用来做该实验可以达到满意的效果．
(1)用Ⅰ装置做实验时，用排水法收集到的气体中的颜色为________色；实验过程中由于____________________________，不易观察到______________生成，从而不能有力证明反应产物是NO.
(2)用Ⅱ装置做实验时，将有关操作补充完全：
①将分液漏斗的活塞打开，从U形管的B侧管口注入稀硝酸，一直注到_________为止．
②关闭活塞，用酒精灯在U形管的A侧加热，当____________时，立即撤去酒精灯．
(3)完成下列问题：
①反应在什么情况下可以自动停止？
答：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
可在何处观察到无色的NO气体？
答：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
②如果将分液漏斗的活塞慢慢打开，可立即观察到哪些明显现象？
答：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
解析：由于NO易被空气中O2氧化成NO2(红棕色)，所以在金属与稀HNO3反应的常规实验中，很难观察到无色NO气体的生成，而是观察到红棕色气体．本题实验Ⅱ中的意图是创设无氧气环境，使NO能存在相当长一段时间．
答案：(1)无 烧瓶中有空气，可以将产生的NO氧化成NO2，NO2又与水反应生成NO 无色的NO
(2)①液面与胶塞接触(或A侧管中恰好充满液体)
②铜丝上有气泡产生
(3)①当反应产生的NO气体将稀HNO3排入U形管B侧管，使铜丝与稀HNO3脱离接触时，反应立刻停止
在U形管A侧管内可观察到无色NO气体 ②U形管B侧管内的稀HNO3又回到A侧管中，分液漏斗中有红棕色气体产生
