7.2 第二课时 硝酸 课件 （共62张PPT）

(共62张PPT)
0
专题7　氮与社会
可持续发展
第二单元　重要的含氮
化式原料
第二课时　硝酸
1．能从物质类别、氮元素的价态的角度预测分析硝酸的性质。
2．掌握硝酸的重要性质。3．了解硝酸的用途。
学习理解
01
课时分层练
04
目录
CONTENTS
探究应用
02
总结提升
03
学习理解
颜色 状态 气味 溶解性 挥发性
_______ 液体 ________气味 与水以任意比互溶 ________
一、硝酸的性质
1．物理性质
无色
刺激性
易挥发
2．化学性质
铝、铁
二、硝酸的用途
硝酸是一种重要的化工原料，常用来制造氮肥、燃料、塑料、炸药、硝酸盐等。
判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)硝酸的浓度越大，其氧化性越强。(　　)
(2)稀硝酸可溶解Fe(OH)2生成Fe(NO3)2和水。(　　)
(3)碳、铜与浓硝酸反应时，浓硝酸只表现强氧化性。(　　)
(4)过量的铜和一定量浓硝酸反应，生成的气体只有二氧化氮。(　　)
(5)常温下，将铝片放入浓硝酸，无明显现象，是因为铝和浓硝酸不反应。(　　)
(6)实验室可以用铜和稀硝酸制备少量的NO气体。(　　)
√
×
×
×
×
√
探究应用
硝酸与Cu反应的实验探究
实验装置：
实验操作：
如图所示，在橡胶塞中嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。向两支具支试管中分别加入2 mL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。
[问题探究]
1．两支具支试管中观察到的实验现象是否完全相同？
反应中浓硝酸、稀硝酸起什么作用？
提示：不相同。加入浓硝酸的具支试管中出现的现象
是铜片表面产生气泡，铜片溶解，溶液变蓝，具支试管上部空间气体由无色变为红棕色。加入稀硝酸的具支试管出现的现象是铜片表面产生气泡，铜片溶解，溶液变蓝，具支试管上部空间气体由无色变红棕色，后又变成无色。两支具支试管中浓、稀硝酸既表现出氧化性，又表现出酸性。
2．分析两支具支试管中发生反应的氮元素的价态变化，
思考硝酸的浓度对还原产物有何影响。
3．足量的铜与一定量的浓硝酸反应，得到气体的成分是什么？
提示：反应中，浓硝酸的还原产物是NO2，稀硝酸的还原产物是NO，即硝酸的浓度越低，还原产物中氮元素的价态越低。
提示：NO、NO2的混合气体。铜与浓HNO3反应生成NO2，随着反应的进行，硝酸浓度变小，铜与稀硝酸反应生成NO，故得到的是NO和NO2的混合气体。
知识点一　硝酸的性质
2．硝酸氧化性的体现
(1)能将大多数金属(如铜)氧化成高价态金属的硝酸盐，浓硝酸生成NO2，稀硝酸生成NO，极稀硝酸生成N2O、N2、NH4NO3等。硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。
(2)常温下，浓硝酸能使铁、铝发生钝化，这是因为浓硝酸将铁、铝表面氧化，形成致密的氧化物薄膜。若在加热条件下，可破坏氧化膜，从而使反应继续进行。
(3)王水是浓硝酸和浓盐酸体积比1∶3的混合物，能使一些不溶于硝酸的金属金、铂等溶解。
1．已知某四种单质分别与浓硝酸混合出现的情况依次是①反应生成相应的硝酸盐；②反应生成最高价含氧酸；③发生钝化；④不发生反应。则符合上述情况的单质可能是(　　)
A．Cu、Si、Zn、Au B．Ag、P、Al、Pt
C．Fe、C、Sb、Hg D．Cu、S、Fe、Pb
解析：浓硝酸在常温下使铁、铝钝化，故A、C不符合；浓硝酸能与绝大多数金属反应，但不能与Au、Pt反应，故D不符合。
2．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性质不对应的一组是(　　)
A．浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色——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．能使滴有酚酞溶液的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性
知识点二　硝酸与金属反应的相关计算
1．硝酸与金属反应的计算的思维导图
2．常用的计算方法(以Cu与硝酸反应为例)
(1)原子守恒法
反应前所有的N只存在于HNO3中，反应后含N的物质有HNO3的还原产物(假设有NO2、NO)和Cu(NO3)2，若HNO3过量，则过量HNO3中也含N，则有n(N)＝n(NO2)＋n(NO)＋2n[Cu(NO3)2]＋n剩(HNO3)(N原子守恒)。
3．0．3 mol Cu和含1．2 mol HNO3的浓硝酸充分反应后，生成NO2的量为(　　)
A．0．2 mol B．0．6 mol
C．小于0．6 mol D．大于0．6 mol
解析：铜与浓硝酸发生反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，当0．3 mol Cu与1．2 mol HNO3完全反应时，生成0．6 mol NO2，但随着反应的进行，浓硝酸变稀，铜与稀硝酸发生反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，所以生成的NO2小于0．6 mol。
4．8．4 g铁屑投入100 mL一定浓度的硝酸溶液中，二者恰好完全反应(整个反应过程中，转移电子的物质的量为0．35 mol)，并收集到3．36 L(已折算为标准状况)气体。下列说法正确的是(　　)
A．该硝酸的浓度是5．0 mol·L－1 B．还原产物一定是NO
C．氧化产物是Fe(NO3)3 D．无法确定硝酸的浓度
解析：8．4 g即0．15 mol Fe转移0．35 mol e－，可见氧化产物是Fe(NO3)3和Fe(NO3)2的混合物，设二者物质的量分别为x、y，则x＋y＝0．15 mol，3x＋2y＝0．35 mol，解得x＝0．05 mol，y＝0．10 mol；同理判断3．36 L(0．15 mol)气体是NO和NO2的混合物，n(HNO3)＝3x＋2y＋0．15 mol＝0．50 mol，c(HNO3)＝5．0 mol·L－1。
总结提升
本课总结
自我反思：﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍
随堂提升
1．下列关于硝酸的叙述正确的是(　　)
A．常温下，浓硝酸可以使金属镁钝化
B．硝酸与硫化钠反应能产生H2S气体
C．浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂
D．室温下，铜能与浓硝酸反应，不能与稀硝酸反应
解析：常温下，浓硝酸可以使铁、铝发生钝化，而不能使镁钝化，A错误；硝酸具有强氧化性，能将S2－氧化，得不到H2S气体，B错误；室温下，铜与浓硝酸、稀硝酸均反应，只是反应的速率及还原产物不同，D错误。
4．向200 mL稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中缓慢加入铁粉，产生气体的体积随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列说法正确的是(　　)
5．实验室中常用铜和稀硝酸反应制取一氧化氮：
(1)该反应的化学方程式是___________________________________________。
(2)反应中被还原的元素是______，氧化产物是________(填名称)。
(3)氧化剂与还原剂的物质的量之比是________，硝酸所表现的性质是________________。
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
N
硝酸铜
2∶3
酸性、氧化性
课时分层练
题号 1 2 3 4 5 6 7
难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★★
对点 浓硝酸 的性质 浓硝酸 的性质 硝酸铜制备方案的评价 铜与浓、稀硝酸反应的比较 铜与硝酸反应的相关 计算 浓硝酸性质的实验探究 锌与稀硝酸反应的相关计算
题号 8 9 10 11 12 13
难度 ★★ ★★ ★★ ★★★ ★★ ★★★
对点 铜与稀硝酸反应的实验探究 金属混合物与稀硝酸反应的相关计算 铜与混酸反应的相关 计算 铜与硝酸反应的相关计算 硝酸的性质及与金属反应的相关计算 浓、稀硝酸氧化性相对强弱的实验探究
1．常温下能盛放在铁制容器中的物质是(　　)
A．浓盐酸 B．浓硝酸
C．硫酸铜溶液 D．稀硫酸
[学习·理解]
2．下列关于硝酸的说法不正确的是(　　)
A．浓硝酸是一种易挥发的液体混合物
B．浓硝酸在空气中敞口放置，因吸收水蒸气而浓度减小
C．浓硝酸不稳定，易分解生成二氧化氮、氧气和水
D．常温下，浓硝酸常保存在棕色试剂瓶中
解析：浓硝酸易挥发，在空气中敞口放置，其浓度会不断减小。
4．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
解析：同质量的铜分别和过量浓、稀硝酸反应，浓硝酸反应的更剧烈，A错误；铜和浓、稀硝酸反应的方程式分别为①4HNO3(浓)＋Cu===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，②8HNO3(稀)＋3Cu===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。①产生红棕色气体，②产生无色气体，C错误；由于参加反应的铜的质量相同，且两反应中还原剂都是铜，反应后铜的价态又相同，所以反应中转移的电子总数相等，D错误。
5．将2．56 g Cu和一定量的浓HNO3反应，随着Cu的不断减少，反应生成气体的颜色逐渐变浅，当Cu反应完全时，共收集到气体1．12 L(已折算为标准状况)，则反应中消耗HNO3的物质的量为(　　)
A．0．05 mol B．1 mol
C．1．05 mol D．0．13 mol
解析：参加反应的硝酸由两部分构成，一是被还原为氮氧化物的硝酸为0．05 mol；二是作为酸，生成Cu(NO3)2的硝酸为0．08 mol，共0．13 mol。
6．下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了反应
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 ② ③
解析：实验①中的碎玻璃不与浓硝酸反应，但仍有红棕色气体产生，说明浓硝酸受热分解产生了NO2和O2，A正确；对比实验②和③，红棕色气体的产生可能是由于红热的木炭与浓HNO3发生反应生成NO2，也可能是浓HNO3受热分解产生NO2，B正确；实验③中，无论NO2是浓HNO3分解产生，还是浓HNO3与红热木炭反应产生，NO2均为还原产物，C正确；CO2可能是红热的木炭与空气中的氧气反应生成，D错误。
① ② ③
7．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仅为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
8．一定温度下，探究铜与稀硝酸的反应过程如图所示，下列说法不正确的是(　　)
[应用·实践]
9．将2．64 g Mg、Cu组成的混合物投入适量稀硝酸中，固体完全溶解时收集到0．896 L(标准状况)还原产物NO气体，向反应后溶液中加入60 mL 2 mol·L－1 NaOH溶液时金属离子恰好沉淀完全。则形成沉淀质量及硝酸的物质的量分别为(　　)
A．4．32 g　0．02 mol B．4．68 g　0．16 mol
C．5．36 g　0．18 mol D．6．38 g　0．2 mol
10．等体积的两份稀酸溶液，一份为a mol·L－1的硝酸溶液；另一份为硝酸和硫酸的混合溶液，硝酸浓度为a mol·L－1，硫酸浓度为b mol·L－1。若分别向两份溶液中加入过量的铜粉，产生的气体体积为1∶2(都只生成NO)，则a∶b的值是(　　)
A．1∶1 B．1∶2
C．2∶1 D．3∶2
11．38．4 g Cu与一定量浓硝酸恰好
完全反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰
好溶解在NaOH溶液中得到NaNO3和NaNO2
的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示。
下列有关该过程的判断不正确的是(　　)
A．氮的氧化物和NaOH溶液反应时，NO作还原剂
B．0．9 mol混合气体中N2O4的物质的量是0．2 mol
C．若浓硝酸体积为200 mL，则其物质的量浓度为11 mol/L
D．欲使上述0．9 mol氮的氧化物完全被水吸收，理论上至少需要通入标准状况下的O2体积为6．72 L
12．铜既能与稀硝酸反应，也能与浓硝酸反应，当铜与一定浓度硝酸反应时，可将反应方程式表示为：Cu＋HNO3―→Cu(NO3)2＋NO↑＋NO2↑＋H2O(方程式未配平)。
(1)硝酸在该反应中表现出的性质是_________________。
(2)0．3 mol Cu被一定浓度的硝酸完全溶解后，如果此时产生的NO和NO2气体总体积为8．96 L(已折算为标准状况下)，则被还原的硝酸的物质的量是________mol，参加反应的硝酸的物质的量是____mol，产生的混合气体中NO和NO2的体积比为________。
酸性和氧化性
0．4
1
1∶3
解析：(2)气体的总物质的量为0．4 mol，由N原子守恒可知被还原的硝酸的物质的量为0．4 mol。由Cu(NO3)2可知，起酸的作用的硝酸为0．6 mol，则参加反应的硝酸的总物质的量是0．4 mol＋0．6 mol＝1 mol。设NO的物质的量为n，则NO2的物质的量为0．4 mol－n，根据得失电子守恒得：0．3 mol×2＝n×(5－2)＋(0．4 mol－n)×(5－4)，解得n＝0．1 mol，则混合气体中NO和NO2的体积比为0．1 mol∶0．3 mol＝1∶3。
13．某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按如图装置进行实验(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、3 mol·L－1稀硝酸、
蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳。
已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与
NO2反应：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2
＋H2O。
[创新·提高]
(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___________
______________________________。
(2)装置①中发生反应的化学方程式是____
_________________________________________。
(3)装置②的作用是_______________________发生反应的化学方程式是____________________________。
(4)该小组得出的结论所依据的实验现象是______________________________ _____________________________。
3 mol·L－1稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液
4HNO3(浓)＋Cu===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
将NO2转化为NO
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
装置③液面上方气体仍为无色，装置④液面上方气体为红棕色
(5)实验结束后，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。同学们分别设计了以下4个实验来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是________(填字母)。
A．加热该绿色溶液，观察颜色变化
B．加水稀释该绿色溶液，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应产生的气体，观察颜色变化
ACD
解析：(1)装置⑥的作用是吸收尾气，则装
置④内溶液可氧化NO为NO2，装置④中为浓硝
酸，NO2尾气用装置⑥中的NaOH溶液吸收；装
置③中装有3 mol·L－1稀硝酸，不能氧化NO，在
装置⑤中用排水法收集NO。
(4)NO通过稀硝酸，若无红棕色气体产生，装置③液面上方气体仍为无色，则说明稀硝酸不能氧化NO；NO通过浓硝酸，若浓硝酸能氧化NO，则装置④中液面上方会产生红棕色气体。
(5)要证明是Cu(NO3)2浓度过高或是溶解了NO2导致装置①中溶液呈绿色，一是可设计将溶解的NO2赶走(A、C方案)再观察颜色变化，二是增大溶液中NO2浓度(D方案)，通过观察颜色变化可以判断。B方案不可行，加水稀释，Cu(NO3)2浓度与NO2浓度均降低，无法判断是由哪个量的变化所引起的。