5.2.5 硝酸的性质及相关计算 课件(共37张PPT)-高一化学人教版必修第二册同步课件

(共37张PPT)
硝酸的性质及相关计算
第5课时
[学习目标]
1.巩固硝酸的性质。
2.掌握有关硝酸氧化性的实验综合题解题规律。
3.掌握硝酸与金属反应的特点，以及守恒思想在有关计算中的应用。
[重点难点]
有关硝酸氧化性的实验探究，硝酸与金属反应的有关计算。
硝酸性质综合实验探究
1.硝酸的性质
由于硝酸中的氮元素为＋5价，具有很强的非金属性，所以硝酸具有强氧化性。
(1)浓HNO3的氧化性强于稀HNO3。如稀硝酸只能使紫色石蕊溶液变红，浓硝酸则能使紫色石蕊溶液先变红，后褪色。
(2)浓HNO3的还原产物为NO2，稀HNO3的还原产物为NO，且还原剂一般会被氧化成最高价态。
特别提醒　硝酸的浓度越低，还原产物的价态越低；金属的活泼性越强，还原产物的价态越低。如较活泼的金属锌与稀硝酸反应的还原产物可能为NH4NO3。
2.硝酸反应的注意事项
(2)浓硝酸与金属反应的过程中，浓度逐渐减小，还原产物有可能是NO2和NO的混合物。
(3)在加热条件下，浓硝酸可将非金属单质氧化为最高价态的氧化物或含氧酸。
(5)硝酸与具有还原性的弱酸盐(如Na2SO3等)、碱性氧化物、碱反应时，优先发生氧化还原反应。
练习1
(2022·湖北宜昌高一检测)某化学兴趣小组进行有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示。下列有关说法正确的是
A.①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，
　稀硝酸被还原为NO2
B.若③中加入足量稀硫酸，则在相同条件下①中
　产生的气体体积比③中产生的气体体积小
C.③中滴加稀硫酸，铜片继续溶解，说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸强
D.由上述实验可知：Cu在常温下既可与稀硝酸反应，也可与稀硫酸反应
√
①中发生反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，生成的硝酸铜溶液为蓝色，在试管口NO与空气中的O2发生反应产生NO2，使气体由无色变为红棕色，但硝酸被还原生成的是无色的NO，A错误；
练习2
(2022·浙江吴兴高一检测)某化学学习小组采用下列装置，对浓硝酸与木炭的反应进行探究。
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，
立即伸入三颈烧瓶中，并塞紧瓶塞，
滴加浓硝酸，可观察到三颈烧瓶中产生红棕色的气体，装置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，反应一段时间后观察到C 中出现白色沉淀，装置D中收集到无色气体。请回答：
(1)木炭与浓硝酸反应的化学方程式是___________________________________
________。
＋2H2O
(2)装置B的作用是____________________。
缓冲，防止溶液倒吸
装置B两端的导气管都刚露出橡胶塞，所以装置B作安全瓶，作用是缓冲，防止溶液倒吸。
(3)写出装置C中出现白色沉淀的离子方程式：____________________________
_______。
Ba2＋＋2OH－＋CO2===BaCO3↓
＋H2O
装置C中氢氧化钡过量，碱性条件下，二氧化碳和氢氧化钡反应生成碳酸钡沉淀，反应的离子方程式是Ba2＋＋2OH－＋CO2===BaCO3↓＋H2O。
(4)装置D中的无色气体，甲同学认为是NO，乙同学认为是O2，若不考虑装置中原有的空气，则乙同学的理由是________________________________(用化学方程式表示)。
硝酸与金属反应的相关计算
1.原子守恒
硝酸与金属单质或化合物反应，一部分以 的形式存在，另一部分转化为还原产物，这两部分中氮原子的物质的量之和与反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量相等。
2.得失电子守恒
硝酸与金属单质或化合物的反应中，HNO3得到电子的物质的量等于金属原子失去电子的物质的量。
3.变价金属与硝酸的反应
如铁与稀硝酸的反应：Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；
3Fe(过量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
4.硝酸和硫酸的混合酸与金属反应
练习1
(2022·黑龙江哈师大附中高一期末)物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为N2O，反应结束后锌没有剩余，则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是
A.1∶4　　B.1∶5　　C.2∶3　　D.2∶5
√
练习2
足量铜与一定量的浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和二氧化氮、一氧化氮的混合气体4.48 L(标准状况)，这些气体与一定体积的氧气(标准状况下)混合通入水中，所有的气体完全被水吸收生成硝酸。若向硝酸铜溶液中加入5 mol·L－1的氢氧化钠溶液，铜离子恰好完全沉淀，消耗氢氧化钠溶液60 mL，下列说法错误的是
A.参加反应的硝酸是0.5 mol
B.消耗氧气1.68 L(标准状况下)
C.此反应过程中转移0.3 mol电子
D.混合气体中含1.12 L(标准状况下)二氧化氮
√
设NO2、NO物质的量分别为x mol、y mol，则x＋y＝0.2 mol，由转移电子守恒有x＋3y＝0.3 mol，解得x＝0.15，y＝0.05，则标准状况下V(NO2)＝0.15 mol×22.4 L·mol－1＝3.36 L，D错误。
练习3
(2022·河南信阳高一检测)某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解19.2 g铜(已知硝酸只被还原为NO气体)。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示。下列分析或结果不正确的是
A.原混合酸中H2SO4物质的量为0.4 mol
B.AB段发生的离子反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
C.混合酸中HNO3物质的量浓度为2 mol·L－1
D.第二份溶液中最终溶质为FeSO4
√
硝酸根离子全部被还原，因为溶液中有硫酸根离子，并且铁单质全部转化为亚铁离子，所以溶液中最终溶质为FeSO4，故D项正确。
1
2
自我测试
1.用内置有螺旋状铜丝的胶头滴管小心吸取一滴管浓硝酸后迅速插入细口瓶中(如图)，滴管与瓶口接触处垫一小块滤纸使滴管与瓶口留少量空隙，依次观察到如下现象：①滴管内产生红棕色气体，液面下降；②滴管内的液面上升，气体变成无色；③滴管内的液面再次下降。下列说法不正确的是
A.现象①中产生的红棕色气体为NO2
B.产生现象②的原因是NO2与水反应
C.产生现象③的原因是铜与稀硝酸反应
D.最终瓶内溶液中的溶质一定只有Cu(NO3)2
√
3
4
自我测试
铜和浓硝酸发生反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，生成的二氧化氮为红棕色气体，A正确；
现象①中产生的二氧化氮能和水发生反应：3NO2＋H2O===
2HNO3＋NO，从化学方程式可知，3 mol红棕色的二氧化氮
与水反应，生成1 mol无色的一氧化氮气体，气体体积减小，
滴管内的压强减小，滴管内液面上升，气体变成无色，B正确；
1
2
3
4
自我测试
现象②中生成的稀硝酸与内置的螺旋状铜丝发生反应：3Cu＋8HNO3(稀) ===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，因滴管内有气体生成，压强增大，所以滴管内的液面再次下降，C正确；
滴管与瓶口留少量空隙，现象③中生成的一氧化氮气体与氧
气、水反应生成硝酸，硝酸继续与铜反应，最终可能有硝酸
剩余，溶液中的溶质有Cu(NO3)2，也可能有硝酸，D错误。
1
2
3
4
自我测试
2.将19.2 g的铜屑投入400 mL浓度均为0.5 mol·L－1 HNO3和H2SO4的混合溶液中，溶液增加的质量为
A.4.5 g　　B.9.9 g　　C.13.2 g　　D.14.7 g
√
1
2
3
4
自我测试
3.(2022·湖南株洲南方中学高一检测)将9 g铜和铁的混合物投入100 mL稀硝酸中，充分反应后得到标准状况下1.12 L NO，剩余4.8 g金属；继续加入100 mL等浓度的稀硝酸，金属完全溶解，又得到标准状况下1.12 L NO。若向反应后的溶液中加入KSCN溶液，溶液不变红，则下列说法正确的是
A.原混合物中铜和铁各0.065 mol
B.稀硝酸的物质的量浓度为4.0 mol·L－1
C.第一次剩余的4.8 g金属为铜和铁的混合物
D.向反应后的溶液中再加入该稀硝酸100 mL，又得到的NO在标准状况下的体
　积为0.56 L
√
1
2
3
4
自我测试
1
2
3
4
自我测试
1
2
3
4
9 g混合物中含铁的质量为0.075 mol×56 g·mol－1＝4.2 g，含铜的质量为0.075 mol×64 g·mol－1＝4.8 g，即第一次剩余的金属为Cu，C错误；
再加入100 mL该稀硝酸，Fe2＋与硝酸反应生成NO与硝酸铁，溶液中Fe2＋的物质的量为0.075 mol，HNO3的物质的量为0.1 L×2 mol·L－1＝0.2 mol，反应中存在关系式：3Fe2＋～4HNO3～NO，HNO3过量，Fe2＋完全反应，得到的NO的物质的量为0.025 mol，标准状况下其体积为0.025 mol×22.4 L·mol－1＝0.56 L，D正确。
自我测试
4.(2022·哈尔滨高一期中)某校化学课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验，装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。图中K为止水夹(处于关闭状态)，F是吸入一半空气的注射器。请回答下列有关问题：
(1)设计装置A的目的是________________
____________________________________
___________________，为达此目的应进
行的操作是__________________________
_______________。
1
2
3
4
利用产生的CO2
排尽装置中的空气，防止因NO与O2反应
生成NO2而产生干扰
打开K，当装置C中产生白色
沉淀时，关闭K
自我测试
NO易被空气中的O2氧化为NO2，设计装置A是利用产生的CO2排尽装置中的空气，防止因NO与O2反应生成NO2而产生干扰；若要排尽装置内的空气，要先打开K，当装置C中产生白色沉淀时，再关闭K。
1
2
3
4
自我测试
(2)在完成(1)中的“操作”后，将装置B中的铜丝插入稀硝酸中，并微热，观察到装置B中的现象是________________________________________________
_____，B中反应的离子方程式为_____________________________________。
1
2
3
4
Cu丝表面产生气泡，稀硝酸液面上方仍为无色，溶液
变蓝
自我测试
(3)装置E和F的作用是_______________，为实现此作用，将注射器中的空气推入E中，若气体变为________，则可证明。
1
2
3
4
验证NO的生成
红棕色
装置F是吸入一半空气的注射器，则E和F的作用是验证NO的生成；将注射器中的空气推入E中，若气体变为红棕色，则可证明NO的生成。
自我测试
(4)装置D的作用是____________________________________________。
1
2
3
4
吸收多余的氮氧化物，防止污染空气，防止倒吸
装置D中的NaOH溶液可以吸收多余的氮氧化物，防止污染空气，倒置的干燥管可以起到防止倒吸的作用。