資源簡介

(共62張PPT)
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專題7　氮與社會
可持續發展
第二單元　重要的含氮
化式原料
第二課時　硝酸
1．能從物質類別、氮元素的價態的角度預測分析硝酸的性質。
2．掌握硝酸的重要性質。3．了解硝酸的用途。
學習理解
01
課時分層練
04
目錄
CONTENTS
探究應用
02
總結提升
03
學習理解
顏色 狀態 氣味 溶解性 揮發性
_______ 液體 ________氣味 與水以任意比互溶 ________
一、硝酸的性質
1．物理性質
無色
刺激性
易揮發
2．化學性質
鋁、鐵
二、硝酸的用途
硝酸是一種重要的化工原料，常用來制造氮肥、燃料、塑料、炸藥、硝酸鹽等。
判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)硝酸的濃度越大，其氧化性越強。(　　)
(2)稀硝酸可溶解Fe(OH)2生成Fe(NO3)2和水。(　　)
(3)碳、銅與濃硝酸反應時，濃硝酸只表現強氧化性。(　　)
(4)過量的銅和一定量濃硝酸反應，生成的氣體只有二氧化氮。(　　)
(5)常溫下，將鋁片放入濃硝酸，無明顯現象，是因為鋁和濃硝酸不反應。(　　)
(6)實驗室可以用銅和稀硝酸制備少量的NO氣體。(　　)
√
×
×
×
×
√
探究應用
硝酸與Cu反應的實驗探究
實驗裝置：
實驗操作：
如圖所示，在橡膠塞中嵌入下端卷成螺旋狀的銅絲。向兩支具支試管中分別加入2 mL濃硝酸和稀硝酸，用橡膠塞塞住試管口，使銅絲與硝酸接觸，觀察并比較實驗現象。向上拉銅絲，終止反應。
[問題探究]
1．兩支具支試管中觀察到的實驗現象是否完全相同？
反應中濃硝酸、稀硝酸起什么作用？
提示：不相同。加入濃硝酸的具支試管中出現的現象
是銅片表面產生氣泡，銅片溶解，溶液變藍，具支試管上部空間氣體由無色變為紅棕色。加入稀硝酸的具支試管出現的現象是銅片表面產生氣泡，銅片溶解，溶液變藍，具支試管上部空間氣體由無色變紅棕色，后又變成無色。兩支具支試管中濃、稀硝酸既表現出氧化性，又表現出酸性。
2．分析兩支具支試管中發生反應的氮元素的價態變化，
思考硝酸的濃度對還原產物有何影響。
3．足量的銅與一定量的濃硝酸反應，得到氣體的成分是什么？
提示：反應中，濃硝酸的還原產物是NO2，稀硝酸的還原產物是NO，即硝酸的濃度越低，還原產物中氮元素的價態越低。
提示：NO、NO2的混合氣體。銅與濃HNO3反應生成NO2，隨著反應的進行，硝酸濃度變小，銅與稀硝酸反應生成NO，故得到的是NO和NO2的混合氣體。
知識點一　硝酸的性質
2．硝酸氧化性的體現
(1)能將大多數金屬(如銅)氧化成高價態金屬的硝酸鹽，濃硝酸生成NO2，稀硝酸生成NO，極稀硝酸生成N2O、N2、NH4NO3等。硝酸的濃度越大，反應溫度越高，其氧化性越強。
(2)常溫下，濃硝酸能使鐵、鋁發生鈍化，這是因為濃硝酸將鐵、鋁表面氧化，形成致密的氧化物薄膜。若在加熱條件下，可破壞氧化膜，從而使反應繼續進行。
(3)王水是濃硝酸和濃鹽酸體積比1∶3的混合物，能使一些不溶于硝酸的金屬金、鉑等溶解。
1．已知某四種單質分別與濃硝酸混合出現的情況依次是①反應生成相應的硝酸鹽；②反應生成最高價含氧酸；③發生鈍化；④不發生反應。則符合上述情況的單質可能是(　　)
A．Cu、Si、Zn、Au B．Ag、P、Al、Pt
C．Fe、C、Sb、Hg D．Cu、S、Fe、Pb
解析：濃硝酸在常溫下使鐵、鋁鈍化，故A、C不符合；濃硝酸能與絕大多數金屬反應，但不能與Au、Pt反應，故D不符合。
2．硝酸被稱為“國防工業之母”是因為它是制取炸藥的重要原料。下列實驗事實與硝酸性質不對應的一組是(　　)
A．濃硝酸使紫色石蕊試液先變紅后褪色——酸性和強氧化性
B．不能用稀硝酸與鋅反應制氫氣——強氧化性
C．要用棕色瓶盛裝濃硝酸——不穩定性
D．能使滴有酚酞溶液的氫氧化鈉溶液紅色褪去——強氧化性
知識點二　硝酸與金屬反應的相關計算
1．硝酸與金屬反應的計算的思維導圖
2．常用的計算方法(以Cu與硝酸反應為例)
(1)原子守恒法
反應前所有的N只存在于HNO3中，反應后含N的物質有HNO3的還原產物(假設有NO2、NO)和Cu(NO3)2，若HNO3過量，則過量HNO3中也含N，則有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的濃硝酸充分反應后，生成NO2的量為(　　)
A．0．2 mol B．0．6 mol
C．小于0．6 mol D．大于0．6 mol
解析：銅與濃硝酸發生反應：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，當0．3 mol Cu與1．2 mol HNO3完全反應時，生成0．6 mol NO2，但隨著反應的進行，濃硝酸變稀，銅與稀硝酸發生反應：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，所以生成的NO2小于0．6 mol。
4．8．4 g鐵屑投入100 mL一定濃度的硝酸溶液中，二者恰好完全反應(整個反應過程中，轉移電子的物質的量為0．35 mol)，并收集到3．36 L(已折算為標準狀況)氣體。下列說法正確的是(　　)
A．該硝酸的濃度是5．0 mol·L－1 B．還原產物一定是NO
C．氧化產物是Fe(NO3)3 D．無法確定硝酸的濃度
解析：8．4 g即0．15 mol Fe轉移0．35 mol e－，可見氧化產物是Fe(NO3)3和Fe(NO3)2的混合物，設二者物質的量分別為x、y，則x＋y＝0．15 mol，3x＋2y＝0．35 mol，解得x＝0．05 mol，y＝0．10 mol；同理判斷3．36 L(0．15 mol)氣體是NO和NO2的混合物，n(HNO3)＝3x＋2y＋0．15 mol＝0．50 mol，c(HNO3)＝5．0 mol·L－1。
總結提升
本課總結
自我反思：﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍
隨堂提升
1．下列關于硝酸的敘述正確的是(　　)
A．常溫下，濃硝酸可以使金屬鎂鈍化
B．硝酸與硫化鈉反應能產生H2S氣體
C．濃硝酸和稀硝酸都是強氧化劑
D．室溫下，銅能與濃硝酸反應，不能與稀硝酸反應
解析：常溫下，濃硝酸可以使鐵、鋁發生鈍化，而不能使鎂鈍化，A錯誤；硝酸具有強氧化性，能將S2－氧化，得不到H2S氣體，B錯誤；室溫下，銅與濃硝酸、稀硝酸均反應，只是反應的速率及還原產物不同，D錯誤。
4．向200 mL稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中緩慢加入鐵粉，產生氣體的體積隨鐵粉質量的變化如圖所示(已知硝酸只被還原為NO氣體)。下列說法正確的是(　　)
5．實驗室中常用銅和稀硝酸反應制取一氧化氮：
(1)該反應的化學方程式是___________________________________________。
(2)反應中被還原的元素是______，氧化產物是________(填名稱)。
(3)氧化劑與還原劑的物質的量之比是________，硝酸所表現的性質是________________。
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
N
硝酸銅
2∶3
酸性、氧化性
課時分層練
題號 1 2 3 4 5 6 7
難度 ★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★★
對點 濃硝酸 的性質 濃硝酸 的性質 硝酸銅制備方案的評價 銅與濃、稀硝酸反應的比較 銅與硝酸反應的相關 計算 濃硝酸性質的實驗探究 鋅與稀硝酸反應的相關計算
題號 8 9 10 11 12 13
難度 ★★ ★★ ★★ ★★★ ★★ ★★★
對點 銅與稀硝酸反應的實驗探究 金屬混合物與稀硝酸反應的相關計算 銅與混酸反應的相關 計算 銅與硝酸反應的相關計算 硝酸的性質及與金屬反應的相關計算 濃、稀硝酸氧化性相對強弱的實驗探究
1．常溫下能盛放在鐵制容器中的物質是(　　)
A．濃鹽酸 B．濃硝酸
C．硫酸銅溶液 D．稀硫酸
[學習·理解]
2．下列關于硝酸的說法不正確的是(　　)
A．濃硝酸是一種易揮發的液體混合物
B．濃硝酸在空氣中敞口放置，因吸收水蒸氣而濃度減小
C．濃硝酸不穩定，易分解生成二氧化氮、氧氣和水
D．常溫下，濃硝酸常保存在棕色試劑瓶中
解析：濃硝酸易揮發，在空氣中敞口放置，其濃度會不斷減小。
4．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
解析：同質量的銅分別和過量濃、稀硝酸反應，濃硝酸反應的更劇烈，A錯誤；銅和濃、稀硝酸反應的方程式分別為①4HNO3(濃)＋Cu===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，②8HNO3(稀)＋3Cu===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。①產生紅棕色氣體，②產生無色氣體，C錯誤；由于參加反應的銅的質量相同，且兩反應中還原劑都是銅，反應后銅的價態又相同，所以反應中轉移的電子總數相等，D錯誤。
5．將2．56 g Cu和一定量的濃HNO3反應，隨著Cu的不斷減少，反應生成氣體的顏色逐漸變淺，當Cu反應完全時，共收集到氣體1．12 L(已折算為標準狀況)，則反應中消耗HNO3的物質的量為(　　)
A．0．05 mol B．1 mol
C．1．05 mol D．0．13 mol
解析：參加反應的硝酸由兩部分構成，一是被還原為氮氧化物的硝酸為0．05 mol；二是作為酸，生成Cu(NO3)2的硝酸為0．08 mol，共0．13 mol。
6．下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了反應
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 ② ③
解析：實驗①中的碎玻璃不與濃硝酸反應，但仍有紅棕色氣體產生，說明濃硝酸受熱分解產生了NO2和O2，A正確；對比實驗②和③，紅棕色氣體的產生可能是由于紅熱的木炭與濃HNO3發生反應生成NO2，也可能是濃HNO3受熱分解產生NO2，B正確；實驗③中，無論NO2是濃HNO3分解產生，還是濃HNO3與紅熱木炭反應產生，NO2均為還原產物，C正確；CO2可能是紅熱的木炭與空氣中的氧氣反應生成，D錯誤。
① ② ③
7．物質的量之比為2∶5的鋅與稀硝酸反應，若硝酸被還原的產物僅為N2O，反應結束后鋅沒有剩余，則該反應中被還原的硝酸與未被還原的硝酸的物質的量之比是(　　)
A．1∶4 B．1∶5
C．2∶3 D．2∶5
8．一定溫度下，探究銅與稀硝酸的反應過程如圖所示，下列說法不正確的是(　　)
[應用·實踐]
9．將2．64 g Mg、Cu組成的混合物投入適量稀硝酸中，固體完全溶解時收集到0．896 L(標準狀況)還原產物NO氣體，向反應后溶液中加入60 mL 2 mol·L－1 NaOH溶液時金屬離子恰好沉淀完全。則形成沉淀質量及硝酸的物質的量分別為(　　)
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．等體積的兩份稀酸溶液，一份為a mol·L－1的硝酸溶液；另一份為硝酸和硫酸的混合溶液，硝酸濃度為a mol·L－1，硫酸濃度為b mol·L－1。若分別向兩份溶液中加入過量的銅粉，產生的氣體體積為1∶2(都只生成NO)，則a∶b的值是(　　)
A．1∶1 B．1∶2
C．2∶1 D．3∶2
11．38．4 g Cu與一定量濃硝酸恰好
完全反應生成氮的氧化物，這些氧化物恰
好溶解在NaOH溶液中得到NaNO3和NaNO2
的混合溶液，反應過程及有關數據如圖所示。
下列有關該過程的判斷不正確的是(　　)
A．氮的氧化物和NaOH溶液反應時，NO作還原劑
B．0．9 mol混合氣體中N2O4的物質的量是0．2 mol
C．若濃硝酸體積為200 mL，則其物質的量濃度為11 mol/L
D．欲使上述0．9 mol氮的氧化物完全被水吸收，理論上至少需要通入標準狀況下的O2體積為6．72 L
12．銅既能與稀硝酸反應，也能與濃硝酸反應，當銅與一定濃度硝酸反應時，可將反應方程式表示為：Cu＋HNO3―→Cu(NO3)2＋NO↑＋NO2↑＋H2O(方程式未配平)。
(1)硝酸在該反應中表現出的性質是_________________。
(2)0．3 mol Cu被一定濃度的硝酸完全溶解后，如果此時產生的NO和NO2氣體總體積為8．96 L(已折算為標準狀況下)，則被還原的硝酸的物質的量是________mol，參加反應的硝酸的物質的量是____mol，產生的混合氣體中NO和NO2的體積比為________。
酸性和氧化性
0．4
1
1∶3
解析：(2)氣體的總物質的量為0．4 mol，由N原子守恒可知被還原的硝酸的物質的量為0．4 mol。由Cu(NO3)2可知，起酸的作用的硝酸為0．6 mol，則參加反應的硝酸的總物質的量是0．4 mol＋0．6 mol＝1 mol。設NO的物質的量為n，則NO2的物質的量為0．4 mol－n，根據得失電子守恒得：0．3 mol×2＝n×(5－2)＋(0．4 mol－n)×(5－4)，解得n＝0．1 mol，則混合氣體中NO和NO2的體積比為0．1 mol∶0．3 mol＝1∶3。
13．某學習小組探究濃、稀硝酸氧化性的相對強弱，按如圖裝置進行實驗(夾持儀器已略去)。實驗表明濃硝酸能將NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的結論是濃硝酸的氧化性強于稀硝酸。
可選藥品：濃硝酸、3 mol·L－1稀硝酸、
蒸餾水、濃硫酸、氫氧化鈉溶液及二氧化碳。
已知：氫氧化鈉溶液不與NO反應，能與
NO2反應：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2
＋H2O。
[創新·提高]
(1)實驗應避免有害氣體排放到空氣中，裝
置③、④、⑥中盛放的藥品依次是___________
______________________________。
(2)裝置①中發生反應的化學方程式是____
_________________________________________。
(3)裝置②的作用是_______________________發生反應的化學方程式是____________________________。
(4)該小組得出的結論所依據的實驗現象是______________________________ _____________________________。
3 mol·L－1稀硝酸、濃硝酸、氫氧化鈉溶液
4HNO3(濃)＋Cu===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
將NO2轉化為NO
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
裝置③液面上方氣體仍為無色，裝置④液面上方氣體為紅棕色
(5)實驗結束后，同學們發現裝置①中溶液呈綠色，而不顯藍色。甲同學認為是該溶液中硝酸銅的質量分數較高所致，而乙同學認為是該溶液中溶解了生成的氣體。同學們分別設計了以下4個實驗來判斷兩種看法是否正確。這些方案中可行的是________(填字母)。
A．加熱該綠色溶液，觀察顏色變化
B．加水稀釋該綠色溶液，觀察顏色變化
C．向該綠色溶液中通入氮氣，觀察顏色
變化
D．向飽和硝酸銅溶液中通入濃硝酸與銅反應產生的氣體，觀察顏色變化
ACD
解析：(1)裝置⑥的作用是吸收尾氣，則裝
置④內溶液可氧化NO為NO2，裝置④中為濃硝
酸，NO2尾氣用裝置⑥中的NaOH溶液吸收；裝
置③中裝有3 mol·L－1稀硝酸，不能氧化NO，在
裝置⑤中用排水法收集NO。
(4)NO通過稀硝酸，若無紅棕色氣體產生，裝置③液面上方氣體仍為無色，則說明稀硝酸不能氧化NO；NO通過濃硝酸，若濃硝酸能氧化NO，則裝置④中液面上方會產生紅棕色氣體。
(5)要證明是Cu(NO3)2濃度過高或是溶解了NO2導致裝置①中溶液呈綠色，一是可設計將溶解的NO2趕走(A、C方案)再觀察顏色變化，二是增大溶液中NO2濃度(D方案)，通過觀察顏色變化可以判斷。B方案不可行，加水稀釋，Cu(NO3)2濃度與NO2濃度均降低，無法判斷是由哪個量的變化所引起的。

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