5.2.3 硝酸及硝酸与金属反应的计算 课件(共22张PPT)-2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

(共22张PPT)
第二节 氮及其化合物
第五章 化工生产中的重要非金属元素
第3课时 硝酸及硝酸与金属反应的计算
掌握硝酸的性质和用途，熟悉硝酸的强氧化性
01
掌握硝酸与金属反应计算技巧——电子守恒法、原子守恒法、电荷守恒法
02
学习目标
PART 01
硝酸
1、物理性质
纯硝酸是 色、易 (沸点为83℃)、有 气味的 体，常用浓HNO3的质量分数为69%，能跟水以任意比互溶，打开盛浓硝酸的试剂瓶盖，有白雾产生(与浓盐酸相同)。质量分数为98％以上的浓硝酸挥发出来的HNO3蒸气遇空气中的水蒸气形成极微小的硝酸液滴而产生“发烟现象”。因此，质量分数为98％以上的浓硝酸通常叫做“发烟硝酸”
一、硝酸
无
挥发
刺激性
液
【微点拨】
① 稀硝酸使石蕊试液变红色，浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色
(酸性和强氧化性)
② 硝酸具有酸的一些通性，但硝酸与活泼金属反应时无 产生
2、化学性质
(1)酸性：属于强酸，溶于水完全电离： ，具有酸的通性，能与碱、碱性氧化物、某些盐反应
CaCO3与HNO3反应：
(若无稀盐酸可用稀硝酸代替室制CO2)
一、硝酸
氢气
HNO3===H+＋NO3－
CaCO3＋2HNO3(稀)===Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O
一、硝酸
(2)不稳定性：硝酸见光或受热易发生分解，HNO3越浓，越易分解，温度越高分解越快，光照越强分解越快
。
①实验室中浓硝酸显黄色的原因：浓硝酸分解生成的 又溶于硝酸
所致。消除黄色的方法是向浓硝酸中通入空气或O2，发生反应为
②硝酸一般保存在 试剂瓶中，并放置在 处
【微点拨】
4HNO3
4NO2↑＋O 2↑＋2H 2O
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
棕色
阴凉
NO2
金属与硝酸反应规律
一、硝酸
(3)强氧化性：HNO3中的＋5价氮元素具有很强的得电子能力。硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。还原产物一般为：HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO；很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3
表现氧化性、酸性
①硝酸与金属的反应：硝酸与金属反应时，硝酸
一、硝酸
d．与Fe、Al反应：常温下，浓硝酸能使Fe、Al发生钝化，这是因为浓硝酸将Fe、Al表面氧化，使Fe、Al的表面形成一层 薄膜，阻止了反应的进一步进行。常温下，可用 或 制容器盛放浓硝酸，但要注意密封，以防止硝酸挥发变稀后与铁、铝反应。当加热时，加热时可以与Fe、Al发生反应，铁在加热时，与过量的浓硝酸反应： 。
e．铁与稀硝酸反应：先生成Fe(NO3)3，若Fe过量，Fe(NO3)3再与Fe v
反应生成Fe(NO3)2 ，
。
氧化物
Fe＋6HNO3(浓)
Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O
Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
3Fe(过量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
1∶3
铁
铝
f．王水是浓硝酸和浓盐酸按体积比 的混合物，能使一些不溶于
硝酸的金属如金、铂等溶解
一、硝酸
金属与非硝酸反应规律 非金属单质＋浓硝酸 最高价氧化物或其含氧酸
＋NO2↑＋H2O
②硝酸与非金属的反应：硝酸与非金属反应时，硝酸只表现出
a．木炭与浓硝酸反应：
b．硫与浓硝酸反应：
c．红磷与浓硝酸反应：
CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
C＋4HNO3(浓)
S + 6HNO 3(浓)
H2SO4+6 NO2↑+4H2O
H3PO4+5 NO2↑+H2O
P + 5HNO3(浓)
氧化性
一、硝酸
③硝酸与还原性化合物的反应：硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI(I-)、
Fe2＋、FeO等还原性物质
a．稀硝酸与H2S反应的离子方程式：
b．稀硝酸与SO2反应的离子方程式：
c．稀硝酸与Na2SO3反应的离子方程式：
d．稀硝酸与HI反应的离子方程式：
e．稀硝酸与Fe2＋反应的离子方程式：
f．稀硝酸与FeO反应的离子方程式：
3H2S＋2HNO3(稀)===3S↓＋2NO↑＋4H2O
3SO2＋2NO3－＋2H2O===3SO42－＋2NO↑＋4H＋
3SO32－＋2NO3－＋2H＋===3SO42－＋2NO↑＋H2O
6I－＋2NO3－＋8H＋===3I2＋2NO↑＋4H2O
3Fe2+＋NO3－＋4H＋===3Fe3+＋NO↑＋2H2O
3FeO＋NO3－＋10H＋===3Fe3+＋NO↑＋5H2O
一、硝酸
④ NO3－无氧化性，而当NO3－在酸性溶液中时，则具有强氧化性
a．在Fe(NO3)2溶液中加入盐酸或硫酸，因引入了H＋而使Fe2＋被氧
化为Fe3＋
b．过量的Cu与浓硝酸反应，待反应停止后，再加入稀盐酸或硫酸，此时铜片上有 生成，这是因为：加入的稀盐酸或硫酸电离出的H＋与Cu(NO3)2中的NO3－结合具有强氧化性，能使Cu继续溶解
c．铜片与稀硝酸、稀硫酸反应
。
⑤能氧化并腐蚀某些有机物，如皮肤、衣服、纸张、橡胶等。因此在使用硝酸(尤其是浓硝酸)时要特别小心，万一不慎将浓硝酸弄到皮肤上，应立即用大量水冲洗，再用小苏打或肥皂液洗涤
无色气体
3Cu＋2HNO3＋3H2SO4===3CuSO4＋2NO↑＋4H2O
一、硝酸
3、用途
硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、染料、塑料、硝酸盐、氮肥等
4、硝酸的保存方法
硝酸易挥发，见光或受热易分解，具有强氧化性而腐蚀橡胶，因此，实验室保存硝酸时，应将硝酸保存在棕色、细口、磨口玻璃塞的玻璃试剂瓶中，并放置在黑暗且温度较低的地方
5、硝酸的工业制法
一、硝酸
流程示意图
主要流程 将氨和空气的混合气(氧∶氮≈2∶1)通入灼热(760～840 ℃)的铂铑合金网，在合金网的催化作用下，氨被氧化成一氧化氮(NO)，生成的一氧化氮结合反应后残余的氧气继续被氧化为二氧化氮，随后将二氧化氮通入水中制取硝酸
各步反应的化学方程式
尾气吸收
，2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+ H2O，2NO2 + 2NaOH===NaNO2 + NaNO3 + H2O
一、硝酸
【对点训练1】
1、下列有关浓硝酸的说法中不正确的是(　　)
A．实验室常用浓硝酸与金属锌反应制备氢气
B．常温下浓硝酸能使金属铝钝化
C．浓硝酸不稳定，见光易分解，需要避光保存
D．浓硝酸易挥发，打开瓶塞，瓶口有白雾产生
2、下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是(　　)
A．稀硝酸使紫色石蕊溶液变红——酸性
B．铁与稀硝酸反应不能放出氢气——强氧化性
C．要用棕色试剂瓶盛装浓硝酸——不稳定性
D．氢氧化亚铁固体与稀硝酸混合——仅强酸性
C
D
3、将相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是(　　)
A．反应剧烈程度：两者相同
B．消耗硝酸的物质的量：前者多，后者少
C．反应生成气体的颜色：前者浅，后者深
D．反应中转移的电子总数：前者多，后者少
①①
②
③
一、硝酸
4、列实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得
结论不正确的是(　　)
A．由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体
B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生反应
C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物
D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
①
B
D
一、硝酸
5、利用如图所示装置进行铜与硝酸反应的实验。
(1)硝酸一般盛放在棕色试剂瓶中，请用化学方程式说明其原因_______________________________________________
(2)使用稀硝酸进行实验：反应开始后，铜丝逐渐变细，有气泡产生，溶液变蓝①铜与稀硝酸反应的离子方程式为_______________________________________________
②实验中观察到试管中的气体略有红棕色，其原因是___________________________(用化学方程式表示)
3Cu＋8H＋＋2NO3－===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
2NO＋O2===2NO2
硝酸见光易分解：4HNO3 4NO2↑＋O2↑＋2H2O
一、硝酸
(3)使用浓硝酸进行实验：反应剧烈进行，铜丝逐渐变细，溶液变绿，试管上方出现红棕色气体
①铜与浓硝酸反应的化学方程式为___________________________________________________
②某同学推测反应后溶液呈绿色的原因是NO2在溶液中达到饱和，NO2的饱和溶液呈黄色，硝酸铜溶液呈蓝色，两者混合后呈绿色。他取少量该绿色溶液，向其中加入适量水后溶液变为蓝色，可能的原因是__________________________________(用化学方程式表示)
4HNO3(浓)＋Cu===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
PART 02
硝酸与金属反应的计算
二、硝酸与金属反应的计算
1、原子守恒法：HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量
例2、3.2 g铜与过量硝酸(8 mol·L－1、30 mL)充分反应，硝酸的还原产物为NO2和NO，反应后溶液中含有a mol H＋，则此时溶液中所含NO3-的物质的量为(　　)
A．(0.2＋a)mol　 B．(0.1＋a)mol C．(0.05＋a)mol D．a mol
例1、38.4克的Cu与适量的浓HNO3反应，铜全部溶解，共收集到22.4L气体，则反应消耗HNO3的物质的量为________
2.2mol
B
一、硝酸
2、得失电子守恒法：HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量
例3、铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与5.6LO2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。则消耗铜的质量为(　　)
A．16g B．32g C．64g D．无法计算
例4、1.92 g Cu投入到一定量的浓硝酸中，铜完全溶解，生成的气体的颜色越来越浅,共收集到 672 mL 的气体(标准状况下)，将盛有此气体的容器倒扣在水槽中，通入标准状况下一定体积的氧气，恰好使气体完全溶于水，则通入的氧气的体积为(　　)mL
A．168 B．224 C． 336 D．504
B
C
一、硝酸
3、离子方程式计算法：金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO在H2SO4提供H＋的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NO进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒
例5、① 19.2g Cu与100ml，2mol/L的HNO3反应可产生标准状况下气体 L
② 19.2g Cu与100ml，2mol/L的HNO3及100ml、2mol/L H2SO4的混合液反应时，可产生标准状况下气体 mol
4、金属与酸再与碱反应：转移的电子的物质的量等于消耗的OH－物质的量
例6、铜镁合金4.6 g 完全溶于浓硝酸中，若反应中硝酸被还原，只产生 4480 mL NO2 气体和 336 mL N2O4气体(标准状况下)，反应后的溶液中加足量NaOH溶液，生成沉淀的质量为 g
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