11-12版高中化学课时讲练通配套课件：4.2.3硝酸的性质（苏教版必修1）
文档属性
| 名称 | 11-12版高中化学课时讲练通配套课件：4.2.3硝酸的性质（苏教版必修1） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2012-09-12 19:18:56 | ||
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文档简介
(共66张PPT)
1．根据硝酸的性质，思考下列问题：
(1)久置的浓硝酸略显黄色，是什么原因造成的？与工业盐酸的黄色一样吗？
提示：硝酸见光或受热易分解，4HNO3(浓) 2H2O+4NO2↑
+O2↑，NO2溶于HNO3而显黄色；而工业盐酸中的黄色是由于里面溶有Fe3+的原因，二者原因不同。
光照
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(2)应如何除掉浓硝酸的黄色？
提示：若要除掉浓硝酸中的黄色，可向浓硝酸中通入O2或空气，使NO2与O2、H2O反应，生成硝酸即可。
(3)在实验室中应如何保存浓硝酸？
提示：在实验室中应将浓硝酸保存在棕色细口瓶中，放在避光、低温的地方。
2．请分析将石蕊滴入浓硝酸中会有什么现象？产生这种现象的原因是什么？
提示：现象是先变红后褪色。变红是由于HNO3是强酸，褪色是因为浓硝酸具有强氧化性，将石蕊氧化为无色物质。
3．打开盛放浓硝酸的试剂瓶的塞子，会有什么现象发生？其原因是什么？
提示：瓶口有白雾出现。浓硝酸易挥发，挥发出的硝酸蒸气和空气中的水蒸气结合成硝酸小液滴，而呈现白雾状。
例1 某兴趣小组设计出如图所示装置，来改进“铜与硝酸反应”的实验，以探究化学实验的绿色化。
(1)实验前关闭活塞b，试管d中加水至浸没长导管口，塞紧试管c和d的胶塞，加热c，其目的是__________________
______________________________。
(2)在d管中加入适量的NaOH溶液，c中放一小块铜片，由分液漏斗a向c中加入2mL浓硝酸，c中反应的化学方程式是___________。再由a向c中加2 mL蒸馏水，c中的实验现象是______________________________________________。
(3)下表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学的最佳方案是__________，理由是______________________。
(4)该小组还用上述装置进行实验，证明氧化性：
KMnO4>Cl2>Br2，操作步骤为___________________。
实验现象为__________________________________，
但此实验的不足之处是________________________。
【规范解答】(1)连接好整套装置，关闭分液漏斗活塞，把出气导管液封，加热发生装置，显然是检验装置的气密性。(2)铜片与浓硝酸反应的化学方程式为：
Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，再加入2 mL蒸馏水，硝酸浓度变稀，降低了反应物浓度使反应减慢，同时产物气体由NO2变为NO，故装置中气体颜色变浅。
(3)从题表中制取硝酸铜的三种方案可以看出丙方案消耗反应物硝酸最少(只起酸的作用)，且不产生污染性气体NO、NO2等，显然是体现绿色化学的最佳方案。
(4)要证明氧化性KMnO4>Cl2>Br2，可以通过2KMnO4+16HCl(浓)
====2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O、2KBr+Cl2====2KCl+Br2两个氧化还原反应来证明。具体操作步骤是向d中加入KBr(或NaBr)溶液，c中加入KMnO4固体，再由a向c中加入浓盐酸；
c中有黄绿色气体产生，d中溶液会变为棕黄色甚至棕红色，但Cl2不一定会完全被吸收，故还需要尾气处理装置。
答案：(1)检验装置的气密性
(2)Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
反应变缓慢，气体颜色变淡
(3)丙 耗酸量最少，无污染
(4)向d中加入KBr溶液，c中加入KMnO4固体，再由a向c中加入浓盐酸 c中有黄绿色气体产生，d中溶液会变为棕黄色甚至棕红色 没有尾气处理装置
【互动探究】当c试管中反应停止后，再通过分液漏斗a向里面加入稀硫酸，其现象是什么？原理是什么？
提示：反应停止后，反应体系中有Cu、Cu2+、NO3-，加入稀硫酸后，H2SO4电离出的H+与溶液中的NO3-结合，又“生成了HNO3”，故又会有Cu溶解，铜表面产生气泡。
1.硝酸的氧化性规律
(1)浓硝酸 NO2
稀硝酸 NO；
(2)浓度越高，温度越高，硝酸氧化性越强；
(3)一般将还原剂氧化到最高价态。
2.王水：浓硝酸与浓盐酸(体积比1∶3)的混合物叫王水，它的氧化能力更强，能使一些不溶于硝酸的金属(如金、铂等)溶解。
还原剂
还原剂
1．结合HNO3的性质，思考并探究，在实验室中应如何来制备HNO3？应注意哪些问题？
提示：由于HNO3是一种易挥发性酸，实验室里制硝酸的方法是用浓硫酸这种高沸点、难挥发性酸与硝酸盐在微热的条件下反应，方程式为：
NaNO3+H2SO4(浓) HNO3↑+NaHSO4
微热是由于HNO3见光或受热易分解，得到的硝酸再用水吸收就可以得到硝酸溶液，另外硝酸的腐蚀性很强，能腐蚀橡胶，所以此反应装置禁止使用橡胶制品。
微热
====
2．某同学在配平下列方程式时，标出了如下的变化：
上述标法是否正确，如不正确，错在哪里？正确的应怎样标？
提示：同一元素的不同价态的物质发生氧化还原反应时，同一元素的化合价只靠拢不交叉。该题错在了两种物质中的硫元素的化合价发生了交叉，正确的标法是：
例2 实验室用50 mL浓盐酸跟足量的KClO3固体共热制氯气，反应的化学方程式为(未配平)：
KClO3+HCl(浓) KCl+Cl2↑+H2O
(1)配平上述反应的方程式：
____KClO3+____HCl(浓)——_____KCl+_____Cl2↑+____H2O
(2)浓盐酸在反应中显示出来的性质是_____(填写编号)
①只有还原性②还原性和酸性③只有氧化性④氧化性和酸性(3)若产生0.1 mol Cl2，则转移电子的物质的量为___mol。
(4)若反应中HCl的利用率只有50%，当氧化产物比还原产物多7.1 g时，浓盐酸的物质的量浓度为_____。
【规范解答】(1)本题配平的关键在于看清氧化产物和还原产物均为Cl2，而KCl中的Cl来源于HCl，化合价未变，KClO3→Cl2中的Cl由+5价→0价，HCl→Cl2中的Cl由-1价→0，依化合价升降可配平“两剂”、“两产物”的化学计量数，最后依据原子种类不变及个数守恒，配平即可得。
(2)在该反应中，浓盐酸一部分生成了Cl2起了还原剂的作用，而另一部分生成了KCl起了酸的作用。
(3)若产生3 mol Cl2时，转移电子为5 mol，那么可得出当生成0.1 mol Cl2时，则可得转移电子的物质的量为：
(4)设参加反应的HCl的物质的量为x，由：
KClO3+6HCl(浓)====2.5Cl2 + 0.5Cl2+3H2O+KCl
(氧化产物) (还原产物)
6 mol 2.5×71 g 0.5×71 g
x
则可得，x= =0.3 mol
c(HCl)= =12 mol·L-1
答案：(1)1 6 1 3 3
(2) ②
(3)
(4)12 mol·L-1
【互动探究】用12 mol·L-1的浓盐酸50 mL与足量KClO3反应，结果生成的Cl2的量理论上是多少？为什么实际生成的Cl2的量始终小于这个值？
提示：理论上生成Cl2的量应该是0.6 mol HCl对应生成的Cl2，即为0.3 mol，但随着盐酸浓度的减小，其还原性减弱，当稀到一定程度时，也就不被氧化了，所以有一少部分盐酸没有被氧化，使得到的Cl2的量小于0.3 mol。
氧化还原方程式的配平原则
(1)电子守恒原则
在氧化还原反应中还原剂失去的电子与氧化剂得到的电子总数相等。
(2)电荷守恒原则
若为离子反应，反应前后离子所带的正负电荷总数相等。
(3)质量守恒原则
对所有的化学反应方程式来说，质量守恒是必须做到的，也就是说，反应前后各元素的原子个数一定相等。
守恒法在硝酸与金属反应计算中的应用
硝酸和金属反应时，随着反应情况不同，产物不同，有时甚至出现多种产物混合现象(如NO、NO2混合，Fe2+、Fe3+混合等)，采用守恒法解决可使复杂问题简单化。
请结合示例问题探究守恒法在解决问题中的应用：
示例：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的体积约为多少L？NO2的体积约为多少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多少mol/L？
探究:
1.电子守恒法：指得电子总数与失电子总数相等或化合价升高总数与化合价降低总数相等。请用电子守恒法解决示例中第一个问题。
提示：由电子守恒法可得：3×n(NO)+n(NO2)=2×n(Cu)
解得V(NO)≈5.8 L
所以V(NO2)=11.2 L-5.8 L=5.4 L
2.原子守恒法在硝酸与金属的计算中，最常用的是氮原子守恒，其计算式为：
n(HNO3)=n(NO3-)+n(还原产物中氮原子)
请结合氮原子守恒计算式，解决示例中第二个问题。
提示：原HNO3中的NO3-一部分变成气体(0.5 mol)，另一部分变为NaNO3，其物质的量为V·a×10-3 mol,
所以n(HNO3)=(V·a×10-3+0.5)mol
3.一定量的Fe和一定量的HNO3反应后，经检测知道产物主要有Fe(NO3)2、Fe(NO3)3和NO，请结合以上探究，运用电子守恒和氮原子守恒，写出两个等量关系式。
提示：电子守恒：
3×n(NO)=2×n(Fe2+)+3×n(Fe3+)
氮原子守恒：
n(HNO3)=n(NO)+2×n(Fe2+)+3×n(Fe3+)
1．在下列反应中，HNO3既表现出氧化性，又表现出酸性的是( )
A．H2S+2HNO3====S↓+2NO2↑+2H2O
B．CuO+2HNO3====Cu(NO3)2+H2O
C．4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O
D．3Cu+8HNO3====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
【解析】选D。由题意可得，硝酸表现其氧化性，就是指硝酸中的+5价的N被还原，而其酸性是指与其他金属元素结合成盐。
光照
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2．工业制硝酸和工业制硫酸的设备中，相同的是( )
A．接触室 B．沸腾炉
C．吸收塔 D．转化器
【解析】选C。工业制硫酸的三个设备是接触室、沸腾炉和吸收塔，而工业制硝酸的设备是转化器、热交换器和吸收塔，所以二者相同的是吸收塔。
3．(2011·三明高一检测)铜粉放入稀硫酸中，加热后无明显现象发生。当加入下列一种物质后，铜粉的质量减少，溶液呈蓝色，同时有气体逸出，该物质是( )
A．Al2(SO4)3 B．Na2CO3
C．KNO3 D．FeSO4
【解析】选C。铜粉与稀硫酸不反应，但溶液呈酸性，加入KNO3后，硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，可与铜发生氧化还原反应产生铜盐和氮氧化物气体。
4．a．氧化性 b．还原性 c．不稳定性 d．挥发性
用序号填空：
(1)浓硝酸要避光保存在阴凉处，是因为浓硝酸具有____。
(2)浓硝酸常温下可使铁、铝产生钝化现象，是因为浓硝酸具有______。
(3)打开浓硝酸的瓶盖，可见到白雾，是因为浓硝酸具有_____。
【解析】由题意可得，浓硝酸要避光保存在阴凉处，是因为，浓硝酸具有不稳定性，见光或受热易分解。浓硝酸常温下可使铁、铝钝化是由于浓硝酸具有强氧化性，使铁、铝的表面生成一层致密的氧化物薄膜；打开浓硝酸的瓶盖，可见到白雾是由于HNO3易挥发，挥发出的HNO3与空气中的水蒸气形成了硝酸小液滴而造成的。
答案：(1)c (2)a (3)d
5．(2011·南京高一检测)对于反应：KMnO4+HCl——MnCl2+Cl2↑+KCl+H2O(未配平),若有0.1 mol KMnO4参加反应，试确定：
(1)参加反应的HCl的物质的量为___________。
(2)氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________。
(3)生成Cl2的物质的量为__________。
(4)反应中转移的电子数为__________。
【解析】用化合价升降法配平该反应的方程式(五步)
则可得出：
2KMnO4+16HCl====2MnCl2+5Cl2↑+2KCl+8H2O 转移
10 mol e-
2 mol 16 mol 5 mol
0.1 mol n(HCl) n(Cl2)
则可得出：n(HCl)=0.8 mol n(Cl2)=0.25 mol
转移的电子的物质的量为n=0.5 mol
转移的电子的个数：0.5 mol×6.02×1023mol-1=3.01
×1023，KMnO4为氧化剂，HCl为还原剂，16 mol HCl中起还原作用的为10 mol，则氧化剂、还原剂的物质的量之比=2∶10=1∶5。
答案：(1)0.8 mol (2)1∶5
(3)0.25 mol (4)3.01×1023
一、选择题(本题包括6小题，每小题4分，共24分)
1．(2011·承德高一检测) 对下列事实的解释错误的是
( )
A．在蔗糖中加入浓硫酸后出现发黑现象，说明浓硫酸具有脱水性
B．常温下，浓硝酸可以用铝制容器储存，说明铝与浓硝酸不反应
C．浓硝酸在光照下颜色变黄，说明浓硝酸不稳定
D．反应 CuSO4＋H2S====CuS↓＋H2SO4 能进行，说明硫化铜既不溶于水也不溶于稀硫酸
【解析】选B。A项中浓硫酸使蔗糖脱水，就是利用浓硫酸的脱水性；而浓硝酸用铝制容器储存，是由于浓硝酸使铝钝化，根本原因是其强氧化性所致，而不是不反应；浓硝酸在光照的条件下变黄，是由于其不稳定分解出来的NO2溶解于其中；反应 CuSO4＋H2S====CuS↓＋H2SO4 能进行的根本原因是硫化铜既不溶于水也不溶于稀硫酸。
2．下列物质中不会因见光而分解的是( )
A.NaHCO3 B.HNO3
C.AgCl D.HClO
【解析】选A。由于B、C、D这三种物质都是见光易分解的物质，所以选A。
3．下列关于浓硝酸的叙述正确的是( )
A.具有挥发性，因而浓硝酸略带有黄色
B.具有不稳定性，实验室里应保存在棕色瓶中
C.具有氧化性，常温下可以跟碳缓慢反应
D.具有酸性，实验室可以用它来制H2
【解析】选B。浓硝酸略带有黄色，是由溶解在里面的NO2所引起的，而因其不稳定，见光易分解，所以应保存在棕色瓶中；虽然具有氧化性，但常温下不能跟碳反应，只有在加热的条件下才能反应；虽然有酸性，但与金属在一起，主要体现其强氧化性。
【举一反三】如何区别所给硝酸是浓溶液还是稀溶液？
提示：方法一：可向所给溶液中加入一块铁片(或铝片)如果生成气体，则所给硝酸就是稀硝酸，如不放出气体则说明所给硝酸是浓硝酸，使铁片(或铝片)钝化。
方法二：也可以向所给溶液中滴入两滴石蕊试液，如变红后迅速褪色，则说明所给硝酸为浓硝酸，若只变红，说明所给硝酸是稀硝酸。
4．化学反应SO2+H2O+HNO3——H2SO4+NO经配平后，氧化剂的化学计量数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【解析】选B。
其中HNO3为氧化剂。
5．关于硝酸的说法正确的是( )
A．硝酸与金属反应时，主要是+1价的氢得电子
B．浓硝酸与浓盐酸按3∶1的体积比所得的混合物叫王水
C．硝酸电离出的H+，能被Zn、Fe等金属还原成H2
D．常温下，向浓硝酸中投入Zn片，会产生大量的红棕色气体
【解析】选D。由题意可得硝酸在与金属反应时，主要是+5价的N得电子，表现其强氧化性；王水是指浓硝酸与浓盐酸按体积比1∶3的比例混合后所得的混合物，由于HNO3中+5价的N的氧化能力更强，所以金属与HNO3相遇时，主要是+5价的N被还原，而不是+1价的H被还原。
【规律方法】NO3-的检验方法
NO3-的检验方法一般用：浓硝酸+铜片 蓝色溶液+红棕色气体。若硝酸盐溶液比较稀，相当于Cu与稀硝酸反应，产生的无色气体NO现象不明显，因此可将稀溶液浓缩后再检验。
6．38.4 g铜与适量浓硝酸反应，铜全部作用后共收集到22.4 L标准状况下气体(不考虑NO2转化为N2O4)，则反应消耗HNO3的物质的量为( )
A．1 mol B．1.6 mol
C．2.2 mol D．2.4 mol
【解析】选C。38.4 g铜的物质的量为0.6 mol，全部与硝酸反应后，共生成Cu(NO3)2为0.6 mol，即NO3-为1.2 mol，在反应过程中生成的氮的氧化物共1 mol，所以消耗HNO3的物质的量共为两部分之和，为2.2 mol。
二、非选择题(本题包括2小题，共26分)
7．(10分)(2011·淮安高一检测)将红热固体单质甲，投入显黄色的溶液乙中，剧烈反应产生混合气体A，A在常温下不与空气反应，根据下列变化填空：
(1)甲是______，乙是______，丙是______;
(2)混合气体A的主要成分是________；
(3)气体B是______，蓝色溶液是_________。
(4)写出甲和乙反应的化学方程式_________。
(5)写出A和水反应的化学方程式__________。
【解析】本题可从蓝色溶液(含Cu2+)和白色沉淀(为CaCO3)逆推，单质丙为Cu，与之反应的溶液为HNO3；上面的气体中含CO2，因该气体是气体A通过水后产生的，故气体B只能是NO，气体A则应为CO2和NO2的混合物，进一步推出红热固体单质甲为碳，显黄色的溶液乙为浓硝酸。
答案：(1)碳 浓硝酸 Cu
(2)NO2和CO2
(3)NO Cu(NO3)2溶液
(4)C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O
(5)3NO2+H2O====2HNO3+NO
△
====
8．(16分)(2011·青岛高一检测)为了证明铜与稀硝酸反应产生一氧化氮，某校学生实验小组设计了一个实验，其装置如下图所示(加热装置和固定装置均已略去)，B为一个用金属丝固定的干燥管，内装块状碳酸钙固体；E为一个空的蒸馏烧瓶；F是用于鼓入空气的双连打气球。
(1)实验时，为在E烧瓶中收集到NO，以便观察颜色，必须事先赶出去其中的空气。其中第一步实验操作为：
________________________________________________。
如何确定E中空气已被赶尽：_______________________。
(2)将A中铜丝放入稀硝酸中，给装置A微微加热，在装置A中产生无色气体，其反应的离子方程式为____________。
(3)如何证明E中收集到的是NO而不是H2？
_______________________________________________.
鼓入空气一段时间后，C中白色沉淀溶解，其原因是____。
(4)装置D的作用是_________________________________。
【解析】Cu与稀硝酸反应生成物的检验，必须在隔绝空气的条件下进行才行，因生成的NO遇到O2就迅速反应，但验证是NO还必须有O2，所以用这套装置可以做到既隔绝空气，又能在需要O2时鼓入空气。
答案：(1)将盛有碳酸钙固体的干燥管向下伸入硝酸中，使之与硝酸反应，至装置E中的空气被赶尽 当C中出现白色浑浊即说明E中空气已被赶尽
(2)3Cu+2NO3-+8H+====3Cu2++2NO↑+4H2O
(3)用F鼓入空气，若E中气体变为红棕色，即证明是NO而不是H2 随着空气的鼓入，NO逐渐转化成为NO2并随之来到C中与水反应生成HNO3，将生成的CaCO3溶解
(4)尾气处理，防止氮的氧化物进入空气，造成污染
1．根据硝酸的性质，思考下列问题：
(1)久置的浓硝酸略显黄色，是什么原因造成的？与工业盐酸的黄色一样吗？
提示：硝酸见光或受热易分解，4HNO3(浓) 2H2O+4NO2↑
+O2↑，NO2溶于HNO3而显黄色；而工业盐酸中的黄色是由于里面溶有Fe3+的原因，二者原因不同。
光照
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(2)应如何除掉浓硝酸的黄色？
提示：若要除掉浓硝酸中的黄色，可向浓硝酸中通入O2或空气，使NO2与O2、H2O反应，生成硝酸即可。
(3)在实验室中应如何保存浓硝酸？
提示：在实验室中应将浓硝酸保存在棕色细口瓶中，放在避光、低温的地方。
2．请分析将石蕊滴入浓硝酸中会有什么现象？产生这种现象的原因是什么？
提示：现象是先变红后褪色。变红是由于HNO3是强酸，褪色是因为浓硝酸具有强氧化性，将石蕊氧化为无色物质。
3．打开盛放浓硝酸的试剂瓶的塞子，会有什么现象发生？其原因是什么？
提示：瓶口有白雾出现。浓硝酸易挥发，挥发出的硝酸蒸气和空气中的水蒸气结合成硝酸小液滴，而呈现白雾状。
例1 某兴趣小组设计出如图所示装置，来改进“铜与硝酸反应”的实验，以探究化学实验的绿色化。
(1)实验前关闭活塞b，试管d中加水至浸没长导管口，塞紧试管c和d的胶塞，加热c，其目的是__________________
______________________________。
(2)在d管中加入适量的NaOH溶液，c中放一小块铜片，由分液漏斗a向c中加入2mL浓硝酸，c中反应的化学方程式是___________。再由a向c中加2 mL蒸馏水，c中的实验现象是______________________________________________。
(3)下表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学的最佳方案是__________，理由是______________________。
(4)该小组还用上述装置进行实验，证明氧化性：
KMnO4>Cl2>Br2，操作步骤为___________________。
实验现象为__________________________________，
但此实验的不足之处是________________________。
【规范解答】(1)连接好整套装置，关闭分液漏斗活塞，把出气导管液封，加热发生装置，显然是检验装置的气密性。(2)铜片与浓硝酸反应的化学方程式为：
Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，再加入2 mL蒸馏水，硝酸浓度变稀，降低了反应物浓度使反应减慢，同时产物气体由NO2变为NO，故装置中气体颜色变浅。
(3)从题表中制取硝酸铜的三种方案可以看出丙方案消耗反应物硝酸最少(只起酸的作用)，且不产生污染性气体NO、NO2等，显然是体现绿色化学的最佳方案。
(4)要证明氧化性KMnO4>Cl2>Br2，可以通过2KMnO4+16HCl(浓)
====2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O、2KBr+Cl2====2KCl+Br2两个氧化还原反应来证明。具体操作步骤是向d中加入KBr(或NaBr)溶液，c中加入KMnO4固体，再由a向c中加入浓盐酸；
c中有黄绿色气体产生，d中溶液会变为棕黄色甚至棕红色，但Cl2不一定会完全被吸收，故还需要尾气处理装置。
答案：(1)检验装置的气密性
(2)Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
反应变缓慢，气体颜色变淡
(3)丙 耗酸量最少，无污染
(4)向d中加入KBr溶液，c中加入KMnO4固体，再由a向c中加入浓盐酸 c中有黄绿色气体产生，d中溶液会变为棕黄色甚至棕红色 没有尾气处理装置
【互动探究】当c试管中反应停止后，再通过分液漏斗a向里面加入稀硫酸，其现象是什么？原理是什么？
提示：反应停止后，反应体系中有Cu、Cu2+、NO3-，加入稀硫酸后，H2SO4电离出的H+与溶液中的NO3-结合，又“生成了HNO3”，故又会有Cu溶解，铜表面产生气泡。
1.硝酸的氧化性规律
(1)浓硝酸 NO2
稀硝酸 NO；
(2)浓度越高，温度越高，硝酸氧化性越强；
(3)一般将还原剂氧化到最高价态。
2.王水：浓硝酸与浓盐酸(体积比1∶3)的混合物叫王水，它的氧化能力更强，能使一些不溶于硝酸的金属(如金、铂等)溶解。
还原剂
还原剂
1．结合HNO3的性质，思考并探究，在实验室中应如何来制备HNO3？应注意哪些问题？
提示：由于HNO3是一种易挥发性酸，实验室里制硝酸的方法是用浓硫酸这种高沸点、难挥发性酸与硝酸盐在微热的条件下反应，方程式为：
NaNO3+H2SO4(浓) HNO3↑+NaHSO4
微热是由于HNO3见光或受热易分解，得到的硝酸再用水吸收就可以得到硝酸溶液，另外硝酸的腐蚀性很强，能腐蚀橡胶，所以此反应装置禁止使用橡胶制品。
微热
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2．某同学在配平下列方程式时，标出了如下的变化：
上述标法是否正确，如不正确，错在哪里？正确的应怎样标？
提示：同一元素的不同价态的物质发生氧化还原反应时，同一元素的化合价只靠拢不交叉。该题错在了两种物质中的硫元素的化合价发生了交叉，正确的标法是：
例2 实验室用50 mL浓盐酸跟足量的KClO3固体共热制氯气，反应的化学方程式为(未配平)：
KClO3+HCl(浓) KCl+Cl2↑+H2O
(1)配平上述反应的方程式：
____KClO3+____HCl(浓)——_____KCl+_____Cl2↑+____H2O
(2)浓盐酸在反应中显示出来的性质是_____(填写编号)
①只有还原性②还原性和酸性③只有氧化性④氧化性和酸性(3)若产生0.1 mol Cl2，则转移电子的物质的量为___mol。
(4)若反应中HCl的利用率只有50%，当氧化产物比还原产物多7.1 g时，浓盐酸的物质的量浓度为_____。
【规范解答】(1)本题配平的关键在于看清氧化产物和还原产物均为Cl2，而KCl中的Cl来源于HCl，化合价未变，KClO3→Cl2中的Cl由+5价→0价，HCl→Cl2中的Cl由-1价→0，依化合价升降可配平“两剂”、“两产物”的化学计量数，最后依据原子种类不变及个数守恒，配平即可得。
(2)在该反应中，浓盐酸一部分生成了Cl2起了还原剂的作用，而另一部分生成了KCl起了酸的作用。
(3)若产生3 mol Cl2时，转移电子为5 mol，那么可得出当生成0.1 mol Cl2时，则可得转移电子的物质的量为：
(4)设参加反应的HCl的物质的量为x，由：
KClO3+6HCl(浓)====2.5Cl2 + 0.5Cl2+3H2O+KCl
(氧化产物) (还原产物)
6 mol 2.5×71 g 0.5×71 g
x
则可得，x= =0.3 mol
c(HCl)= =12 mol·L-1
答案：(1)1 6 1 3 3
(2) ②
(3)
(4)12 mol·L-1
【互动探究】用12 mol·L-1的浓盐酸50 mL与足量KClO3反应，结果生成的Cl2的量理论上是多少？为什么实际生成的Cl2的量始终小于这个值？
提示：理论上生成Cl2的量应该是0.6 mol HCl对应生成的Cl2，即为0.3 mol，但随着盐酸浓度的减小，其还原性减弱，当稀到一定程度时，也就不被氧化了，所以有一少部分盐酸没有被氧化，使得到的Cl2的量小于0.3 mol。
氧化还原方程式的配平原则
(1)电子守恒原则
在氧化还原反应中还原剂失去的电子与氧化剂得到的电子总数相等。
(2)电荷守恒原则
若为离子反应，反应前后离子所带的正负电荷总数相等。
(3)质量守恒原则
对所有的化学反应方程式来说，质量守恒是必须做到的，也就是说，反应前后各元素的原子个数一定相等。
守恒法在硝酸与金属反应计算中的应用
硝酸和金属反应时，随着反应情况不同，产物不同，有时甚至出现多种产物混合现象(如NO、NO2混合，Fe2+、Fe3+混合等)，采用守恒法解决可使复杂问题简单化。
请结合示例问题探究守恒法在解决问题中的应用：
示例：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的体积约为多少L？NO2的体积约为多少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多少mol/L？
探究:
1.电子守恒法：指得电子总数与失电子总数相等或化合价升高总数与化合价降低总数相等。请用电子守恒法解决示例中第一个问题。
提示：由电子守恒法可得：3×n(NO)+n(NO2)=2×n(Cu)
解得V(NO)≈5.8 L
所以V(NO2)=11.2 L-5.8 L=5.4 L
2.原子守恒法在硝酸与金属的计算中，最常用的是氮原子守恒，其计算式为：
n(HNO3)=n(NO3-)+n(还原产物中氮原子)
请结合氮原子守恒计算式，解决示例中第二个问题。
提示：原HNO3中的NO3-一部分变成气体(0.5 mol)，另一部分变为NaNO3，其物质的量为V·a×10-3 mol,
所以n(HNO3)=(V·a×10-3+0.5)mol
3.一定量的Fe和一定量的HNO3反应后，经检测知道产物主要有Fe(NO3)2、Fe(NO3)3和NO，请结合以上探究，运用电子守恒和氮原子守恒，写出两个等量关系式。
提示：电子守恒：
3×n(NO)=2×n(Fe2+)+3×n(Fe3+)
氮原子守恒：
n(HNO3)=n(NO)+2×n(Fe2+)+3×n(Fe3+)
1．在下列反应中，HNO3既表现出氧化性，又表现出酸性的是( )
A．H2S+2HNO3====S↓+2NO2↑+2H2O
B．CuO+2HNO3====Cu(NO3)2+H2O
C．4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O
D．3Cu+8HNO3====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
【解析】选D。由题意可得，硝酸表现其氧化性，就是指硝酸中的+5价的N被还原，而其酸性是指与其他金属元素结合成盐。
光照
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2．工业制硝酸和工业制硫酸的设备中，相同的是( )
A．接触室 B．沸腾炉
C．吸收塔 D．转化器
【解析】选C。工业制硫酸的三个设备是接触室、沸腾炉和吸收塔，而工业制硝酸的设备是转化器、热交换器和吸收塔，所以二者相同的是吸收塔。
3．(2011·三明高一检测)铜粉放入稀硫酸中，加热后无明显现象发生。当加入下列一种物质后，铜粉的质量减少，溶液呈蓝色，同时有气体逸出，该物质是( )
A．Al2(SO4)3 B．Na2CO3
C．KNO3 D．FeSO4
【解析】选C。铜粉与稀硫酸不反应，但溶液呈酸性，加入KNO3后，硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，可与铜发生氧化还原反应产生铜盐和氮氧化物气体。
4．a．氧化性 b．还原性 c．不稳定性 d．挥发性
用序号填空：
(1)浓硝酸要避光保存在阴凉处，是因为浓硝酸具有____。
(2)浓硝酸常温下可使铁、铝产生钝化现象，是因为浓硝酸具有______。
(3)打开浓硝酸的瓶盖，可见到白雾，是因为浓硝酸具有_____。
【解析】由题意可得，浓硝酸要避光保存在阴凉处，是因为，浓硝酸具有不稳定性，见光或受热易分解。浓硝酸常温下可使铁、铝钝化是由于浓硝酸具有强氧化性，使铁、铝的表面生成一层致密的氧化物薄膜；打开浓硝酸的瓶盖，可见到白雾是由于HNO3易挥发，挥发出的HNO3与空气中的水蒸气形成了硝酸小液滴而造成的。
答案：(1)c (2)a (3)d
5．(2011·南京高一检测)对于反应：KMnO4+HCl——MnCl2+Cl2↑+KCl+H2O(未配平),若有0.1 mol KMnO4参加反应，试确定：
(1)参加反应的HCl的物质的量为___________。
(2)氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________。
(3)生成Cl2的物质的量为__________。
(4)反应中转移的电子数为__________。
【解析】用化合价升降法配平该反应的方程式(五步)
则可得出：
2KMnO4+16HCl====2MnCl2+5Cl2↑+2KCl+8H2O 转移
10 mol e-
2 mol 16 mol 5 mol
0.1 mol n(HCl) n(Cl2)
则可得出：n(HCl)=0.8 mol n(Cl2)=0.25 mol
转移的电子的物质的量为n=0.5 mol
转移的电子的个数：0.5 mol×6.02×1023mol-1=3.01
×1023，KMnO4为氧化剂，HCl为还原剂，16 mol HCl中起还原作用的为10 mol，则氧化剂、还原剂的物质的量之比=2∶10=1∶5。
答案：(1)0.8 mol (2)1∶5
(3)0.25 mol (4)3.01×1023
一、选择题(本题包括6小题，每小题4分，共24分)
1．(2011·承德高一检测) 对下列事实的解释错误的是
( )
A．在蔗糖中加入浓硫酸后出现发黑现象，说明浓硫酸具有脱水性
B．常温下，浓硝酸可以用铝制容器储存，说明铝与浓硝酸不反应
C．浓硝酸在光照下颜色变黄，说明浓硝酸不稳定
D．反应 CuSO4＋H2S====CuS↓＋H2SO4 能进行，说明硫化铜既不溶于水也不溶于稀硫酸
【解析】选B。A项中浓硫酸使蔗糖脱水，就是利用浓硫酸的脱水性；而浓硝酸用铝制容器储存，是由于浓硝酸使铝钝化，根本原因是其强氧化性所致，而不是不反应；浓硝酸在光照的条件下变黄，是由于其不稳定分解出来的NO2溶解于其中；反应 CuSO4＋H2S====CuS↓＋H2SO4 能进行的根本原因是硫化铜既不溶于水也不溶于稀硫酸。
2．下列物质中不会因见光而分解的是( )
A.NaHCO3 B.HNO3
C.AgCl D.HClO
【解析】选A。由于B、C、D这三种物质都是见光易分解的物质，所以选A。
3．下列关于浓硝酸的叙述正确的是( )
A.具有挥发性，因而浓硝酸略带有黄色
B.具有不稳定性，实验室里应保存在棕色瓶中
C.具有氧化性，常温下可以跟碳缓慢反应
D.具有酸性，实验室可以用它来制H2
【解析】选B。浓硝酸略带有黄色，是由溶解在里面的NO2所引起的，而因其不稳定，见光易分解，所以应保存在棕色瓶中；虽然具有氧化性，但常温下不能跟碳反应，只有在加热的条件下才能反应；虽然有酸性，但与金属在一起，主要体现其强氧化性。
【举一反三】如何区别所给硝酸是浓溶液还是稀溶液？
提示：方法一：可向所给溶液中加入一块铁片(或铝片)如果生成气体，则所给硝酸就是稀硝酸，如不放出气体则说明所给硝酸是浓硝酸，使铁片(或铝片)钝化。
方法二：也可以向所给溶液中滴入两滴石蕊试液，如变红后迅速褪色，则说明所给硝酸为浓硝酸，若只变红，说明所给硝酸是稀硝酸。
4．化学反应SO2+H2O+HNO3——H2SO4+NO经配平后，氧化剂的化学计量数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【解析】选B。
其中HNO3为氧化剂。
5．关于硝酸的说法正确的是( )
A．硝酸与金属反应时，主要是+1价的氢得电子
B．浓硝酸与浓盐酸按3∶1的体积比所得的混合物叫王水
C．硝酸电离出的H+，能被Zn、Fe等金属还原成H2
D．常温下，向浓硝酸中投入Zn片，会产生大量的红棕色气体
【解析】选D。由题意可得硝酸在与金属反应时，主要是+5价的N得电子，表现其强氧化性；王水是指浓硝酸与浓盐酸按体积比1∶3的比例混合后所得的混合物，由于HNO3中+5价的N的氧化能力更强，所以金属与HNO3相遇时，主要是+5价的N被还原，而不是+1价的H被还原。
【规律方法】NO3-的检验方法
NO3-的检验方法一般用：浓硝酸+铜片 蓝色溶液+红棕色气体。若硝酸盐溶液比较稀，相当于Cu与稀硝酸反应，产生的无色气体NO现象不明显，因此可将稀溶液浓缩后再检验。
6．38.4 g铜与适量浓硝酸反应，铜全部作用后共收集到22.4 L标准状况下气体(不考虑NO2转化为N2O4)，则反应消耗HNO3的物质的量为( )
A．1 mol B．1.6 mol
C．2.2 mol D．2.4 mol
【解析】选C。38.4 g铜的物质的量为0.6 mol，全部与硝酸反应后，共生成Cu(NO3)2为0.6 mol，即NO3-为1.2 mol，在反应过程中生成的氮的氧化物共1 mol，所以消耗HNO3的物质的量共为两部分之和，为2.2 mol。
二、非选择题(本题包括2小题，共26分)
7．(10分)(2011·淮安高一检测)将红热固体单质甲，投入显黄色的溶液乙中，剧烈反应产生混合气体A，A在常温下不与空气反应，根据下列变化填空：
(1)甲是______，乙是______，丙是______;
(2)混合气体A的主要成分是________；
(3)气体B是______，蓝色溶液是_________。
(4)写出甲和乙反应的化学方程式_________。
(5)写出A和水反应的化学方程式__________。
【解析】本题可从蓝色溶液(含Cu2+)和白色沉淀(为CaCO3)逆推，单质丙为Cu，与之反应的溶液为HNO3；上面的气体中含CO2，因该气体是气体A通过水后产生的，故气体B只能是NO，气体A则应为CO2和NO2的混合物，进一步推出红热固体单质甲为碳，显黄色的溶液乙为浓硝酸。
答案：(1)碳 浓硝酸 Cu
(2)NO2和CO2
(3)NO Cu(NO3)2溶液
(4)C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O
(5)3NO2+H2O====2HNO3+NO
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8．(16分)(2011·青岛高一检测)为了证明铜与稀硝酸反应产生一氧化氮，某校学生实验小组设计了一个实验，其装置如下图所示(加热装置和固定装置均已略去)，B为一个用金属丝固定的干燥管，内装块状碳酸钙固体；E为一个空的蒸馏烧瓶；F是用于鼓入空气的双连打气球。
(1)实验时，为在E烧瓶中收集到NO，以便观察颜色，必须事先赶出去其中的空气。其中第一步实验操作为：
________________________________________________。
如何确定E中空气已被赶尽：_______________________。
(2)将A中铜丝放入稀硝酸中，给装置A微微加热，在装置A中产生无色气体，其反应的离子方程式为____________。
(3)如何证明E中收集到的是NO而不是H2？
_______________________________________________.
鼓入空气一段时间后，C中白色沉淀溶解，其原因是____。
(4)装置D的作用是_________________________________。
【解析】Cu与稀硝酸反应生成物的检验，必须在隔绝空气的条件下进行才行，因生成的NO遇到O2就迅速反应，但验证是NO还必须有O2，所以用这套装置可以做到既隔绝空气，又能在需要O2时鼓入空气。
答案：(1)将盛有碳酸钙固体的干燥管向下伸入硝酸中，使之与硝酸反应，至装置E中的空气被赶尽 当C中出现白色浑浊即说明E中空气已被赶尽
(2)3Cu+2NO3-+8H+====3Cu2++2NO↑+4H2O
(3)用F鼓入空气，若E中气体变为红棕色，即证明是NO而不是H2 随着空气的鼓入，NO逐渐转化成为NO2并随之来到C中与水反应生成HNO3，将生成的CaCO3溶解
(4)尾气处理，防止氮的氧化物进入空气，造成污染