5.2 课时4 硝酸（31页）

(共31张PPT)
硝 酸
第五章 化工生产中的重要非金属元素
1.通过对制备硝酸铜路径的探究，了解硝酸的性质，认识并实现硝酸及其氮的氧化物之间转化，构建物质转化的一般思路
2.通过了解制备硝酸铜的氮循环，构建元素守恒观念，体会化学与工业生产的密切联系，进行可持续发展理念的教育
一、硝酸的物理性质
⑴纯硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。
⑵能以任意比溶于水；
⑶密度比水大；
⑷沸点低：83℃；
⑸常用浓硝酸的浓度为69％。
开瓶瓶口有白雾
发烟硝酸（W>98%）
参与化学反应温度不宜过高
二、硝酸的化学性质
HNO3=H++NO3-
(1)酸性
①与指示剂反应:
稀硝酸使石蕊溶液由紫色变为红色,
浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红(酸性)后褪色(强氧化性)
②与碱反应:
Fe(OH)3+3HNO3=Fe(NO3)3+3H2O
③与碱性氧化物反应:
CuO+HNO3=Cu(NO3)2+H2O
④与弱酸盐反应:
CaCO3+HNO3=Ca(NO3)2+CO2↑+H2O
(2)不稳定性(硝酸越浓越易分解)
4HNO3 ======= 2H2O + 4NO2↑+ O2 ↑
光照或加热
因此，硝酸要保存在棕色瓶里，并置于阴凉的地方
【实验5-8】如图所示，在橡胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。向两支具支试管中分别加入2mL浓硝酸和稀硝酸，用橡胶塞塞住试管口，使铜丝与硝酸接触，观察并比较实验现象。向上拉铜丝，终止反应。
稀硝酸:试管内开始产生少量无色气体,反应逐渐加快,气体在试管口变为红棕色,溶液逐渐变蓝,铜丝逐渐变细。
浓硝酸：试管内产生大量红棕色气体,溶液逐渐变绿,铜丝逐渐变细
实验结论
常温下,稀硝酸与铜缓慢反应生成NO
常温下,浓硝酸与铜迅速剧烈反应生成NO2
Cu + 4HNO3 (浓) = Cu ( NO3)2 + 2NO2 ↑+ 2H2O
Cu + 4H+ + 2NO3- = Cu2+ + 2NO2 ↑+ 2H2O
3Cu + 8HNO3 (稀) = 3Cu ( NO3)2 + 2NO ↑+ 4H2O
3Cu + 8H+ + 2NO3- = 3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O
氧化性和酸性
铜和浓、稀硝酸反应的离子方程式
化合价降低，得到2e-，被还原
化合价升高，失去2e-，被氧化
化合价降低，得到6e-，被还原
化合价升高，失去6e-，被氧化
Cu + 4H++ 2NO3 Cu2+ + 2NO2 + 2H2O
-
3Cu + 8H+ + 2NO3 3Cu2++ 2NO + 4H2O
-
性质 解释或化学方程式
金 属 与铁和铝 常温时浓硝酸使铁、铝钝化
与 铜 浓硝酸
稀硝酸
非金 属 与碳反应
与硫反应 4HNO3(浓)+Cu====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
8HNO3(稀)+3Cu====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
4HNO3(浓)+C CO2↑+4NO2↑+2H2O
(3)强氧化性
S + 6HNO3(浓) H2SO4+6NO2↑+2H2O
(1)你能帮助该同学解释一下原因吗
浓硝酸不稳定见光或受热会分解生成NO2,NO2溶于浓硝酸使溶液显黄色。
(2)你能帮助该同学去除硝酸的黄色吗
向浓硝酸中通入氧气,发生反应4NO2+O2+2H2O====4HNO3,消除黄色。
1.某同学在实验室取出一瓶浓硝酸,发现溶液显黄色,与教材中关于硝酸的描述出现偏差。
2.教材“硝酸具有很强的氧化性,硝酸的浓度不同,与金属反应的产物也不同”,浓硝酸、稀硝酸与Cu的反应产物分别为NO2、NO,反应中,稀硝酸中氮元素
的化合价降低较多,说明稀硝酸的氧化性比浓硝酸强,对吗
不对,浓硝酸的氧化性比稀硝酸的强,与Cu反应时浓硝酸反应更剧烈。
硝酸与铁反应
铁、铝与浓硝酸、浓硫酸在常温下会发生钝化现象。
常温下，为什么铁和浓硝酸不继续反应？
试着写出少量/过量Fe粉分别于稀硝酸反应的方程式。
Fe + 4HNO3(稀) = Fe(NO3)3 + NO↑+ 2H2O
3Fe + 8HNO3(稀) = 3Fe(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O
铁粉少量:
铁粉过量：
加热时：
Fe+6HNO3(浓) === Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O
△
Al + 6HNO3(浓) === Al(NO3)3+ 3NO2↑+ 3H2O
△
浓硝酸和浓硫酸分别与铜等物质反应的比较。
浓硝酸 浓硫酸
化学方程式 Cu+4HNO3（浓）=== Cu(NO3)2+2NO2↑ +2H2O Cu+2H2SO4(浓)=== CuSO4+SO2 ↑+2H2O
相同点 1.都是除氢、氧元素之外的元素化合价降低。 2.都能与不活泼金属（如铜、汞）以及一些非金属单质等反应。 3.常温下与铁、铝都能发生钝化现象
第二次世界大战中,玻尔被迫离开将要被德国占领的祖国。为了表示他一定要返回祖国的决心,他决定将诺贝尔金质奖章溶解在一种溶液里,装于玻璃瓶中。后来,纳粹分子窜进玻尔的住宅,那瓶溶有奖章的溶液就在眼皮底下,他们却一无所知。战争结束后,玻尔又从溶液中还原提取出金,并重新铸成奖章。那么,玻尔是用什么溶液使金质奖章溶解的呢 原来他用的溶液叫王水。王水是浓硝酸和浓盐酸按1∶3的体积比配制成的混合溶液。该混合物能溶解哪些常见金属
提示:王水能使不溶于硝酸的金、铂等溶解。
若将浓硝酸和浓盐酸按体积比1:3混合所得混合物叫王水，氧化性极强，可溶解金、铂等不活泼金属。
VHNO3:VHCl = 1:3 组成的混合物
记忆方法 ：王水：“三言（盐）一笑（硝）”
Au＋HNO3+4HCl ═ HAuCl4＋NO↑＋2H2O
硝酸工业制法原理
N2 NH3 NO NO2 HNO3
+O2
+H2O
+O2
+H2
3NO2+H2O 2HNO3+NO
N2+3H2 2NH3
高温、高压
催化剂
4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O
催化剂

2NO+O2 2NO2
-3
0
-3
+2
+2
+4
+4
+5
+2
1．概念：pH小于5.6的雨水。
2．分类：
硫酸型酸雨（煤、石油等化石燃料的燃烧和某些含硫的金属矿物的冶炼）
硝酸型酸雨（汽车尾气以及硝酸工业废气等）
3．危害：
①直接损伤农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊酸化；
②加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电缆的腐蚀等。
三、酸雨及防治
4．防治：①调整能源结构，发展清洁能源；
②研究煤的脱硫技术，改进燃烧技术，减少SO2的排放；
③加强工业废气的回收处理；
④改进汽车尾气的处理技术，提高汽车尾气排放标准。
物理性质
硝酸的性质
化学性质
分类——属于强酸
价态——最高价
特性——不稳定性
无色、有刺激性气味的液体，具有挥发性，可以任意比例溶于水
具有酸的通性
具有强氧化性，能与金属、非金属、还原性化合物反应
见光或受热容易分解
1.硝酸被称为“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸的性质不相对应的一组是( )
A.浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——酸性和强氧化性
B.不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性
C.要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性
D.能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液的红色褪去——强氧化性
D
2.硝酸具有酸的通性，同时也具有其独特的性质，下列有关硝酸的说法正确的是__________(填序号)。
①浓硝酸不论与铜反应还是与碳反应，均体现其酸性和强氧化性
②向稀硝酸中加入过量铁粉，充分反应后滴加KSCN溶液，溶液呈血红色，说明稀硝酸将Fe氧化为Fe3+
③热铜丝插入稀硝酸中产生无色气体，随后变为红棕色
④根据反应物浓度越大，反应速率越快，可知常温下，相同的铝片中分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解完
⑤稀硝酸可除去试管内壁的银镜
⑥某溶液中加入Ba(NO3)2溶液后产生白色沉淀，再加入足量盐酸，仍有白色沉淀，说明原溶液中有SO42-
③⑤
3.用内置有螺旋状铜丝的胶头滴管小心地吸取一滴管浓硝酸后迅速插入细口瓶中(如图所示)，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滴管内液面上升，气体变成无色；③滴管内液面再次下降。下列说法中不正确的是( )
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
D
4.在通风橱中进行下列实验：下列说法不正确的是( )
A.Ⅰ中气体由无色变为红棕色的化学方程式：2NO＋O2=2NO2
B.Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化膜，阻止Fe进一步反应
C.对比Ⅰ、Ⅱ中的现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3
D.足量铁粉与稀硝酸反应的化学方程式：
3Fe（足量）+8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
C
5.氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。
(1)氨气的制备
①氨气的发生装置可以选择上图中的________，反应的化学方程式为______________。
②欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为发生装置→____________(按气流方向，用小写字母表示)。
①A 2NH4Cl＋Ca(OH)2=CaCl2＋2H2O＋2NH3↑
(或B NH3·H2O=NH3↑＋H2O)
②dcfei
△
△
5.(2)氨气与二氧化氮的反应
将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。
操作步骤 实验现象 解释原因
打开K1，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢通入Y管中 ①Y管中_____________ ②反应的化学方程式_____
将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温 Y管中有少量水珠 生成的气态水凝聚
打开K2 ③__________ ④__________
①红棕色气体慢慢变浅 ②6NO2＋8NH3 = 7N2＋12H2O
③Z中NaOH溶液产生倒吸现象 ④反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外压
6.某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱的，按下图装置进行试验（夹持仪器已略去）。实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO,由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。
可选药品：浓硝酸、3mo/L稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及CO2
（1）实验应避免有害气体排放到空气中，装置③、④、⑥中盛放的药品依次是__________。
3mol/L稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液
（2）滴加浓硝酸之前的操作时检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后__________。
通入CO2一段时间，关闭弹簧夹，将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内
6.某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱的，按下图装置进行试验（夹持仪器已略去）。实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO,由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。
可选药品：浓硝酸、3mo/L稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及CO2
（3）装置①中发生反应的化学方程式是__________。
Cu + 4HNO3（浓）= Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O
（4）装置②的作用是____________，发生反应的化学方程式是__________。
将NO2转化为NO 3NO2 + H2O =
2HNO3 + NO
（5）该小组得出的结论所依据的实验现象是__________。
装置③中液面上方气体仍为无色，
装置④中液面上方气体由无色变为红棕色
(6)实验验结束后，同学们发现装置①中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别涉及了一下4个试验来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是_____（选填序号字母）
a. 加热该绿色溶液，观察颜色变化
b. 加水稀释绿色溶液，观察颜色变化
c. 向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化
d. 向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反映产生的气体，观察颜色变化
a c d
7.某校化学探究小组设计实验探究氨气的制备及性质。
[探究一]下图A为NH3的制备装置，图中未画出。
①ⅰ.只用一种试剂制备NH3，选取的最佳试剂是________。
a．NH4HCO3 b．NH4Cl c．Ca(OH)2 d．NH4NO3
ⅱ.装置A所用的主要玻璃仪器是____________(填仪器名称)。
②从装置A进入装置B的物质在B中被充分吸收，写出B中发生反应的化学方程式__________________(写出一个即可)。
2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑
(或2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2)
a
试管、酒精灯
[探究二]为探究上述装置中产生的气体性质，该化学探究小组又组装了如下装置，其中C处硬质玻璃管中装有红色粉末铜粉。
用酒精灯加热C处硬质玻璃管一段时间后，再通入上述实验产生的气体，过一会撤去C处酒精灯。据此回答：
③若实验过程中发现F处铜片逐渐溶解。则：
ⅰ.D中观察到的现象是_____________________。
ⅱ.C中发生反应的化学方程式为__________________。
ⅲ.F处铜片逐渐溶解的原因是______________。
ⅳ.该装置的不足之处是____________。
从E中出来的气体中含有二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸，铜与硝酸反应而逐渐溶解
D中出现红棕色气体
4NH3＋5O2==4NO＋6H2O
△
Cu
没有尾气吸收装置
④若实验过程中F处铜片没有任何变化，D中无任何现象发生，只观察到C中粉末在红色和黑色间交替变化。则C中发生反应的化学方程式为_______________。
④2Cu＋O2==2CuO，
2NH3＋3CuO==3Cu＋N2＋3H2O
△
△
[探究二]为探究上述装置中产生的气体性质，该化学探究小组又组装了如下装置，其中C处硬质玻璃管中装有红色粉末铜粉。
用酒精灯加热C处硬质玻璃管一段时间后，再通入上述实验产生的气体，过一会撤去C处酒精灯。据此回答：