資源簡介

(共22張PPT)
第二節 氮及其化合物
第五章 化工生產中的重要非金屬元素
第3課時 硝酸及硝酸與金屬反應的計算
掌握硝酸的性質和用途，熟悉硝酸的強氧化性
01
掌握硝酸與金屬反應計算技巧——電子守恒法、原子守恒法、電荷守恒法
02
學習目標
PART 01
硝酸
1、物理性質
純硝酸是 色、易 (沸點為83℃)、有 氣味的 體，常用濃HNO3的質量分數為69%，能跟水以任意比互溶，打開盛濃硝酸的試劑瓶蓋，有白霧產生(與濃鹽酸相同)。質量分數為98％以上的濃硝酸揮發出來的HNO3蒸氣遇空氣中的水蒸氣形成極微小的硝酸液滴而產生“發煙現象”。因此，質量分數為98％以上的濃硝酸通常叫做“發煙硝酸”
一、硝酸
無
揮發
刺激性
液
【微點撥】
① 稀硝酸使石蕊試液變紅色，濃硝酸使紫色石蕊試液先變紅后褪色
(酸性和強氧化性)
② 硝酸具有酸的一些通性，但硝酸與活潑金屬反應時無 產生
2、化學性質
(1)酸性：屬于強酸，溶于水完全電離： ，具有酸的通性，能與堿、堿性氧化物、某些鹽反應
CaCO3與HNO3反應：
(若無稀鹽酸可用稀硝酸代替室制CO2)
一、硝酸
氫氣
HNO3===H+＋NO3－
CaCO3＋2HNO3(稀)===Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O
一、硝酸
(2)不穩定性：硝酸見光或受熱易發生分解，HNO3越濃，越易分解，溫度越高分解越快，光照越強分解越快
。
①實驗室中濃硝酸顯黃色的原因：濃硝酸分解生成的 又溶于硝酸
所致。消除黃色的方法是向濃硝酸中通入空氣或O2，發生反應為
②硝酸一般保存在 試劑瓶中，并放置在 處
【微點撥】
4HNO3
4NO2↑＋O 2↑＋2H 2O
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
棕色
陰涼
NO2
金屬與硝酸反應規律
一、硝酸
(3)強氧化性：HNO3中的＋5價氮元素具有很強的得電子能力。硝酸的濃度越大，反應溫度越高，其氧化性越強。還原產物一般為：HNO3(濃)→NO2，HNO3(稀)→NO；很稀的硝酸還原產物也可能為N2O、N2或NH4NO3
表現氧化性、酸性
①硝酸與金屬的反應：硝酸與金屬反應時，硝酸
一、硝酸
d．與Fe、Al反應：常溫下，濃硝酸能使Fe、Al發生鈍化，這是因為濃硝酸將Fe、Al表面氧化，使Fe、Al的表面形成一層 薄膜，阻止了反應的進一步進行。常溫下，可用 或 制容器盛放濃硝酸，但要注意密封，以防止硝酸揮發變稀后與鐵、鋁反應。當加熱時，加熱時可以與Fe、Al發生反應，鐵在加熱時，與過量的濃硝酸反應： 。
e．鐵與稀硝酸反應：先生成Fe(NO3)3，若Fe過量，Fe(NO3)3再與Fe v
反應生成Fe(NO3)2 ，
。
氧化物
Fe＋6HNO3(濃)
Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O
Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
3Fe(過量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
1∶3
鐵
鋁
f．王水是濃硝酸和濃鹽酸按體積比 的混合物，能使一些不溶于
硝酸的金屬如金、鉑等溶解
一、硝酸
金屬與非硝酸反應規律 非金屬單質＋濃硝酸 最高價氧化物或其含氧酸
＋NO2↑＋H2O
②硝酸與非金屬的反應：硝酸與非金屬反應時，硝酸只表現出
a．木炭與濃硝酸反應：
b．硫與濃硝酸反應：
c．紅磷與濃硝酸反應：
CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
C＋4HNO3(濃)
S + 6HNO 3(濃)
H2SO4+6 NO2↑+4H2O
H3PO4+5 NO2↑+H2O
P + 5HNO3(濃)
氧化性
一、硝酸
③硝酸與還原性化合物的反應：硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI(I-)、
Fe2＋、FeO等還原性物質
a．稀硝酸與H2S反應的離子方程式：
b．稀硝酸與SO2反應的離子方程式：
c．稀硝酸與Na2SO3反應的離子方程式：
d．稀硝酸與HI反應的離子方程式：
e．稀硝酸與Fe2＋反應的離子方程式：
f．稀硝酸與FeO反應的離子方程式：
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－無氧化性，而當NO3－在酸性溶液中時，則具有強氧化性
a．在Fe(NO3)2溶液中加入鹽酸或硫酸，因引入了H＋而使Fe2＋被氧
化為Fe3＋
b．過量的Cu與濃硝酸反應，待反應停止后，再加入稀鹽酸或硫酸，此時銅片上有 生成，這是因為：加入的稀鹽酸或硫酸電離出的H＋與Cu(NO3)2中的NO3－結合具有強氧化性，能使Cu繼續溶解
c．銅片與稀硝酸、稀硫酸反應
。
⑤能氧化并腐蝕某些有機物，如皮膚、衣服、紙張、橡膠等。因此在使用硝酸(尤其是濃硝酸)時要特別小心，萬一不慎將濃硝酸弄到皮膚上，應立即用大量水沖洗，再用小蘇打或肥皂液洗滌
無色氣體
3Cu＋2HNO3＋3H2SO4===3CuSO4＋2NO↑＋4H2O
一、硝酸
3、用途
硝酸是一種重要的化工原料，可用于制造炸藥、染料、塑料、硝酸鹽、氮肥等
4、硝酸的保存方法
硝酸易揮發，見光或受熱易分解，具有強氧化性而腐蝕橡膠，因此，實驗室保存硝酸時，應將硝酸保存在棕色、細口、磨口玻璃塞的玻璃試劑瓶中，并放置在黑暗且溫度較低的地方
5、硝酸的工業制法
一、硝酸
流程示意圖
主要流程 將氨和空氣的混合氣(氧∶氮≈2∶1)通入灼熱(760～840 ℃)的鉑銠合金網，在合金網的催化作用下，氨被氧化成一氧化氮(NO)，生成的一氧化氮結合反應后殘余的氧氣繼續被氧化為二氧化氮，隨后將二氧化氮通入水中制取硝酸
各步反應的化學方程式
尾氣吸收
，2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+ H2O，2NO2 + 2NaOH===NaNO2 + NaNO3 + H2O
一、硝酸
【對點訓練1】
1、下列有關濃硝酸的說法中不正確的是(　　)
A．實驗室常用濃硝酸與金屬鋅反應制備氫氣
B．常溫下濃硝酸能使金屬鋁鈍化
C．濃硝酸不穩定，見光易分解，需要避光保存
D．濃硝酸易揮發，打開瓶塞，瓶口有白霧產生
2、下列實驗事實與硝酸性質不相對應的一組是(　　)
A．稀硝酸使紫色石蕊溶液變紅——酸性
B．鐵與稀硝酸反應不能放出氫氣——強氧化性
C．要用棕色試劑瓶盛裝濃硝酸——不穩定性
D．氫氧化亞鐵固體與稀硝酸混合——僅強酸性
C
D
3、將相同質量的銅分別和過量濃硝酸、稀硝酸反應，下列敘述正確的是(　　)
A．反應劇烈程度：兩者相同
B．消耗硝酸的物質的量：前者多，后者少
C．反應生成氣體的顏色：前者淺，后者深
D．反應中轉移的電子總數：前者多，后者少
①①
②
③
一、硝酸
4、列實驗中均有紅棕色氣體產生，對比分析所得
結論不正確的是(　　)
A．由①中的紅棕色氣體，推斷產生的氣體一定是混合氣體
B．紅棕色氣體不能表明②中木炭與濃硝酸發生反應
C．由③說明濃硝酸具有揮發性，生成的紅棕色氣體為還原產物
D．③的氣體產物中檢測出CO2，由此說明木炭一定與濃硝酸發生了反應
①
B
D
一、硝酸
5、利用如圖所示裝置進行銅與硝酸反應的實驗。
(1)硝酸一般盛放在棕色試劑瓶中，請用化學方程式說明其原因_______________________________________________
(2)使用稀硝酸進行實驗：反應開始后，銅絲逐漸變細，有氣泡產生，溶液變藍①銅與稀硝酸反應的離子方程式為_______________________________________________
②實驗中觀察到試管中的氣體略有紅棕色，其原因是___________________________(用化學方程式表示)
3Cu＋8H＋＋2NO3－===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
2NO＋O2===2NO2
硝酸見光易分解：4HNO3 4NO2↑＋O2↑＋2H2O
一、硝酸
(3)使用濃硝酸進行實驗：反應劇烈進行，銅絲逐漸變細，溶液變綠，試管上方出現紅棕色氣體
①銅與濃硝酸反應的化學方程式為___________________________________________________
②某同學推測反應后溶液呈綠色的原因是NO2在溶液中達到飽和，NO2的飽和溶液呈黃色，硝酸銅溶液呈藍色，兩者混合后呈綠色。他取少量該綠色溶液，向其中加入適量水后溶液變為藍色，可能的原因是__________________________________(用化學方程式表示)
4HNO3(濃)＋Cu===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
PART 02
硝酸與金屬反應的計算
二、硝酸與金屬反應的計算
1、原子守恒法：HNO3與金屬反應時，一部分HNO3起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中；一部分作為氧化劑轉化為還原產物，這兩部分中氮原子的總物質的量等于反應消耗的HNO3中氮原子的物質的量
例2、3.2 g銅與過量硝酸(8 mol·L－1、30 mL)充分反應，硝酸的還原產物為NO2和NO，反應后溶液中含有a mol H＋，則此時溶液中所含NO3-的物質的量為(　　)
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與適量的濃HNO3反應，銅全部溶解，共收集到22.4L氣體，則反應消耗HNO3的物質的量為________
2.2mol
B
一、硝酸
2、得失電子守恒法：HNO3與金屬的反應屬于氧化還原反應，HNO3中氮原子得電子的物質的量等于金屬失電子的物質的量
例3、銅與一定量濃硝酸反應，得到硝酸銅溶液和NO2、N2O4、NO的混合氣體，這些氣體與5.6LO2(標準狀況)混合后通入水中，所有氣體完全被水吸收生成硝酸。則消耗銅的質量為(　　)
A．16g B．32g C．64g D．無法計算
例4、1.92 g Cu投入到一定量的濃硝酸中，銅完全溶解，生成的氣體的顏色越來越淺,共收集到 672 mL 的氣體(標準狀況下)，將盛有此氣體的容器倒扣在水槽中，通入標準狀況下一定體積的氧氣，恰好使氣體完全溶于水，則通入的氧氣的體積為(　　)mL
A．168 B．224 C． 336 D．504
B
C
一、硝酸
3、離子方程式計算法：金屬與H2SO4、HNO3的混合酸反應時，由于硝酸鹽中NO在H2SO4提供H＋的條件下能繼續與金屬反應，因此此類題目應用離子方程式來計算，先作過量判斷，然后根據完全反應的金屬或H＋或NO進行相關計算，且溶液中要符合電荷守恒
例5、① 19.2g Cu與100ml，2mol/L的HNO3反應可產生標準狀況下氣體 L
② 19.2g Cu與100ml，2mol/L的HNO3及100ml、2mol/L H2SO4的混合液反應時，可產生標準狀況下氣體 mol
4、金屬與酸再與堿反應：轉移的電子的物質的量等于消耗的OH－物質的量
例6、銅鎂合金4.6 g 完全溶于濃硝酸中，若反應中硝酸被還原，只產生 4480 mL NO2 氣體和 336 mL N2O4氣體(標準狀況下)，反應后的溶液中加足量NaOH溶液，生成沉淀的質量為 g
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