学年高中化学三维设计江苏专版必修一讲义专题4 第二单元 第三课时 硝酸的性质 Word版含答案.docx

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学年高中化学三维设计江苏专版必修一讲义专题4第二单元第三课时硝酸的性质Word版含答案

第三课时　硝酸的性质

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[课标要求]

1．掌握硝酸的主要性质。

2．了解硝酸的用途。

3．了解工业制硝酸的原理。

1．浓、稀HNO3与Cu反应，浓HNO3与炭反应的化学方程式分别为：

Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O，

3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O，

C＋4HNO3（浓）

CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。

2．在常温下，铁、铝遇到浓HNO3发生钝化。

3．工业制HNO3的反应为①4NH3＋5O2

4NO＋6H2O；

②2NO＋O2===2NO2；③3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。

1.物理性质

硝酸是一种无色、具有挥发性的液体，工业硝酸的质量分数约为69%，常因溶有少量NO2而显黄色。

2．化学性质

（1）强氧化性

①常温下使铁、铝钝化。

②与金属反应（除Pt、Au以外）：

Cu与浓HNO3反应：

Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O

Cu与稀HNO3反应：

3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O

③与非金属反应：

C与浓HNO3反应：

C＋4HNO3（浓）

CO2↑＋4NO2↑＋2H2O

（2）不稳定性

见光或受热分解：

4HNO3

2H2O＋4NO2↑＋O2↑

硝酸应贮存在避光、低温处。

3．用途

重要的化工原料，常用来制造氮肥、染料、塑料、炸药、硝酸盐等。

4．工业制备

（1）氨的催化氧化：

4NH3＋5O2

4NO＋6H2O

（2）NO氧化成NO2：

2NO＋O2===2NO2

（3）NO2的吸收：

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

[特别提醒]

碱性、中性条件下，NO

无氧化性，但在酸性条件下，NO

能表现出强氧化性。

将铜片置于两支具支试管的底部（见下图）。

通过分液漏斗分别加入2mL浓、稀硝酸。

[问题思考]

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，具支试管上部空间无色变红棕色。

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．如何证明集气瓶里的气体是NO?

提示：

向集气瓶中通入少量O2（或空气），气体颜色由无色变为红棕色，说明集气瓶中收集的气体是NO。

3．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？

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，还原产物的价态越低。

硝酸的强氧化性

1．本质

HNO3中的＋5价氮元素具有很强的得电子能力。

在浓、稀HNO3中均存在两种氧化性微粒H＋、NO

，HNO3的强氧化性实质是酸性条件下NO

中＋5价氮氧化性>H＋。

2．规律

（1）硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。

（2）还原剂一般被氧化成最高价态。

3．具体表现

（1）硝酸与金属的反应

①除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属。

如3Ag＋4HNO3（稀）===3AgNO3＋NO↑＋2H2O。

②活泼金属与HNO3反应不生成H2，HNO3的浓度不同，还原产物不同。

③常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化。

（2）硝酸与非金属的反应

①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反应举例：

C＋4HNO3（浓）

CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。

（3）硝酸与还原性化合物的反应

硝酸的强氧化性还表现在可以氧化具有还原性的化合物或离子，如HI、HBr、SO2、Fe2＋、FeO、Br－、I－、S2－、SO

等均能被HNO3氧化。

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）浓硝酸在常温下与Fe、Al均不发生反应。

（　　）

（2）常温下，Cu与浓硝酸、稀硝酸均能发生氧化还原反应。

（　　）

（3）铜和稀硝酸反应中HNO3既体现了氧化性，又体现了酸性。

（　　）

（4）浓盐酸和浓硝酸按体积比1∶3组成王水。

（　　）

（5）稀硝酸与铜反应不能放出H2，但与Zn、Fe等反应能放出H2。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）√　（3）√　（4）×　（5）×

2．下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是（　　）

A．使石蕊溶液变红

B．与铜反应放出NO气体，生成Cu（NO3）2

C．与Na2CO3反应放出CO2气体，生成NaNO3

D．与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2

解析：

选B　A项，HNO3只表现酸性；B项，Cu与稀硝酸反应时，部分起酸的作用生成Cu（NO3）2，部分作氧化剂被还原为NO；C项，2HNO3＋Na2CO3===CO2↑＋H2O＋2NaNO3，HNO3只表现强酸性；D项，HNO3将S氧化为H2SO4，自身被还原为NO2，在该反应中HNO3只表现强氧化性。

3．将硝酸表现出的性质（代号字母）填在下列各反应操作或现象后：

A．氧化性　　　　　　B．酸性

C．还原性D．不稳定性

（1）久置的浓硝酸变黄色________。

（2）用硝酸浸洗附有银的试管________。

（3）常温下用铁制或铝制容器贮存、运输浓HNO3____________________________。

（4）用稀HNO3浸洗久置石灰水试剂瓶上的固体___________________________。

（5）用Cu和稀HNO3制NO气体________。

解析：

浓HNO3不稳定，见光或受热易分解生成NO2，NO2又溶于硝酸中而使其显黄色；浓硝酸具有强氧化性，常温下使Fe、Al金属钝化；与金属Cu、Ag发生反应，体现硝酸氧化性和酸性。

硝酸与CaCO3反应体现其酸性。

答案：

（1）D　

（2）AB　（3）A　（4）B　（5）AB

1．电子守恒法

硝酸与金属反应属于氧化还原反应，氮原子得到的电子总数等于金属原子失去的电子总数。

2．原子守恒法

硝酸与金属反应时，反应前HNO3中的NO

一部分仍以NO

的形式存在，一部分转化为还原产物，这两部分中N的物质的量之和与反应消耗的HNO3中N的物质的量相等。

若HNO3过量还存在如下关系：

n（总HNO3）＝n（与金属离子结合的NO

）＋n（还原产物NOx）＋n（剩余HNO3）。

3．利用离子方程式计算

硝酸与硫酸混合液跟金属的反应，当金属足量时，不能用HNO3与金属反应的化学方程式计算，应用离子方程式计算，因为生成的硝酸盐中的NO

与硫酸电离出的H＋仍能继续与金属反应，如3Cu＋8H＋＋2NO

===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。

1．38.4mg铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部作用后，共收集到22.4mL（标准状况）气体，则反应消耗的硝酸的物质的量可能是（　　）

A．1.0×10－3mol　　　　　B．1.6×10－3mol

C．2.2×10－3molD．2.4×10－3mol

解析：

选C　浓硝酸适量，在反应过程中浓度变小，实际上发生了两个反应：

Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O,3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O，反应消耗的HNO3包括起酸性作用和起氧化性作用的两部分，前者反应后以Cu（NO3）2形式存在，后者被还原后生成NO2、NO气体，从两个方程式

看出：

Cu＋2HNO3（酸）～Cu（NO3）2，HNO3（氧化剂）～NO2（或NO），所以反应消耗的HNO3的物质的量为：

×2＋

＝1.2×10－3mol＋1×10－3mol＝2.2×10－3mol。

2．一定质量铜和适量的浓硝酸反应，随着反应的进行，所生成的气体颜色逐渐变浅，当铜反应完毕后，共收集到11.2L气体（标准状况），将该气体与0.325molO2混合溶于水，恰好无气体剩余。

则反应中消耗硝酸的物质的量（　　）

A．1.2molB．1.1mol

C．1.8molD．1.6mol

解析：

选C　收集到11.2L气体（标准状况），为0.5mol，将该气体与0.325molO2混合溶于水，恰好无气体剩余，说明生成的有NO和NO2，设NO为xmol，则NO2为（0.5－x）mol，根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3,4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可得

x＋

＝0.325，解得x＝0.4,0.5－x＝0.1，又根据3Cu＋8HNO3===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O，Cu＋4HNO3===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋H2O两式可知，0.4molNO消耗硝酸为1.6mol,0.1molNO2消耗硝酸为0.2mol，共消耗硝酸为1.8mol。

[三级训练·节节过关]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．在实验室里，贮存在棕色瓶中的试剂是（　　）

A．浓硝酸　　　　　　　B．浓盐酸

C．浓硫酸D．氯化钠

解析：

选A　浓硝酸见光或受热易分解，故应避光保存。

2．铁或铝遇冷、浓硝酸钝化，这是由于浓硝酸具有（　　）

A．强酸性　　　　　　　B．强氧化性

C．强腐蚀性D．挥发性

解析：

选B　钝化是金属被浓硝酸氧化在表面形成一层致密的氧化膜。

3．关于硝酸的说法正确的是（　　）

A．Cu可以溶解在稀硝酸中并生成H2

B．浓HNO3不能与非金属单质反应

C．硝酸与金属反应时，主要是＋5价的氮元素得电子

D．常温下，向浓HNO3中投入Fe片，会产生大量的红棕色气体

解析：

选C　Cu与稀HNO3反应生成NO不产生H2，A项错误；浓HNO3可以与非金属单质（如炭）反应，B项错误；常温下，Fe遇浓HNO3钝化，不会产生大量NO2，D项错误。

4．

（1）在浓硝酸中放入铜片开始反应的化学方程式为_________________________

________________________________________________________________________，

实验现象为_________________________________________________________。

（2）若铜有剩余，则反应后期的化学方程式为________________________________________________________________________

__________________________________。

（3）若铜有剩余，待反应停止后，再加入少量25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）若将12.8g铜跟一定量的浓硝酸反应，铜耗完时，共产生气体5.6L（标准状况），则所消耗硝酸的物质的量是________。

解析：

若铜过量，则开始发生的是铜与浓硝酸的反应，随着反应的进行，硝酸浓度不断减小，故反应后期发生的是铜与稀硝酸的反应。

n（NOx）＝

＝0.25mol，则消耗n（HNO3）＝2n（Cu）＋n（NOx）＝2×

＋0.25mol＝0.65mol。

答案：

（1）Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O　溶液由无色变蓝色并有红棕色气体产生

（2）3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O

（3）加入稀硫酸后，H2SO4电离出的H＋与原溶液中的NO

构成HNO3又能与过量的Cu反应

（4）0.65mol

5.某兴趣小组设计出如图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”的实验，以探究化学实验的绿色化。

（1）实验前，关闭活塞b，试管d中加水至浸没长导管口，塞紧试管c和d的胶塞，加热c，其目的是______________________________________。

（2）在d中加适量NaOH溶液，c中放一小块铜片，由分液漏斗a向c中加入2mL浓硝酸。

c中反应的化学方程式是_______________________________________________。

再由a向c中加2mL蒸馏水，c中的实验现象是___________________________。

（3）下表所示的是制取硝酸铜的三种方案，能体现环保、节约资源原则的最佳方案是_______________________________________________________________，

理由是_________________________________________________。

方案

反应物

甲

Cu、浓硝酸

乙

Cu、稀HNO3

丙

Cu、O2、稀HNO3

解析：

（1）操作是检查装置的气密性。

（2）先后发生的是铜与浓、稀硝酸的反应。

（3）三种方案的反应分别为

甲：

Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O；

乙：

3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O；

丙：

2Cu＋O2

2CuO，CuO＋2HNO3===Cu（NO3）2＋H2O。

三种方案相比，丙方案消耗酸最少，没有污染性气体产生，体现了环保、节约资源的原则。

答案：

（1）检查装置气密性

（2）Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O　反应变缓，气体颜色变浅

（3）丙　耗酸量最少，无污染性气体产生

一、单项选择题

1．将制取NH3装置的导管口对准下述液滴（不接触液滴）时，可产生白烟的是（　　）

A．浓硝酸　　　　　　　　B．浓硫酸

C．稀盐酸D．稀硫酸

解析：

选A　浓硝酸具有挥发性，与氨气反应生成相应的盐，在空气中产生白烟。

2．一定量的浓硝酸与过量的铜充分反应，生成的气体是（　　）

A．只有NO2B．只有NO

C．NO2和NOD．NO2和H2

解析：

选C　随着反应的进行，HNO3的浓度降低可能生成NO。

3．下列反应中，硝酸既表现了氧化性又表现了酸性的是（　　）

A．C＋浓硝酸B．Cu＋稀硝酸

C．CuO＋浓硝酸D．NaOH＋HNO3

解析：

选B　A的反应中，硝酸只表现氧化性；B的反应中，硝酸被还原为NO，表现氧化性，同时有Cu（NO3）2生成，又表现酸性；C和D的反应都属于复分解反应，不属于氧化还原反应，硝酸只表现酸性。

4．Cu粉放入稀硫酸中，加热无现象，当加入一种盐后，Cu粉质量减小，溶液变蓝，同时有气体生成，此盐是（　　）

A．氯化物B．硫酸盐

C．硝酸盐D．碳酸盐

解析：

选C　NO

在酸性溶液中具有强氧化性，能溶解Cu粉。

5.木炭跟浓硫酸共热产生的气体X和铜跟浓硝酸反应产生的气体Y同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中（如图所示装置），下列有关说法不正确的是（　　）

A．洗气瓶中产生的沉淀是碳酸钡

B．在Z导管出来的气体中有二氧化碳

C．洗气瓶中产生的沉淀是硫酸钡

D．在Z导管口有红棕色气体出现

解析：

选A　X为SO2、CO2的混合物；Y为NO2，Z导管口：

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、2NO＋O2===2NO2。

二、不定项选择题

6．通过一步反应不能直接完成的是（　　）

A．N2―→NO2

B．NO2―→NO

C．NH3―→NO2

D．HNO3―→NO2

解析：

选AC　要实现N2―→NO2需经两步：

N2―→NO―→NO2；实现NH3―→NO2也需两步：

NH3―→NO―→NO2。

7．向Fe（NO3）2溶液中滴加稀盐酸，观察到的现象是（　　）

A．溶液由浅绿色变为黄色

B．溶液中产生红棕色气体

C．溶液中产生红褐色气体

D．无任何现象

解析：

选A　溶液中存在NO

，这时再加入盐酸相当于提供了氢离子，Fe2＋会被NO

（H＋）氧化成Fe3＋，硝酸被还原为NO，所以溶液变成黄色，产生无色气体。

8．下列说法正确的是（　　）

A．常温下将金属铁放入浓HNO3中，Fe将被氧化成Fe（NO3）3

B．将一定量的铁粉放入HNO3中，生成物中Fe的存在形式为Fe（NO3）3

C．铁与浓HNO3反应生成NO2，而与稀HNO3反应生成NO，说明稀HNO3比浓HNO3的氧化性更强

D．将一定量的Fe放入稀HNO3，其产物可能是Fe（NO3）3，也可能是Fe（NO3）2或它们的混合物

解析：

选D　常温下浓HNO3能使金属铁钝化，A不正确；HNO3的氧化性是指HNO3的得电子能力，而不以自身氮元素化合物的变化为准，浓HNO3的氧化性强于稀HNO3，C不正确；HNO3与Fe反应的产物除与HNO3的浓度有关外，还与Fe的量有关，若Fe过量，则有2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，B不正确，故选D。

三、非选择题

9．如图所示为A、B、C、D、E五种含氮物质相互转化的关系图，其中A、B、C、D常温下都是气体，B为红棕色，写出A、B、C、D、E的化学式和各步反应的化学方程式。

（1）各物质的化学式为：

A________；B________；C________；D________；

E________。

（2）各步反应的化学方程式为：

A―→C____________________________________________________________；

D―→C____________________________________________________________；

B―→E___________________________________________________________；

E―→C___________________________________________________________。

解析：

B为红棕色气体，是NO2，逆推C是NO，因此E是硝酸，A是N2，D是NH3。

答案：

（1）N2　NO2　NO　NH3　HNO3

（2）N2＋O2

2NO

4NH3＋5O2

4NO＋6H2O

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O

10．某化学学习小组采用下图所示装置，对浓硝酸与木炭的反应进行探究（已知：

4HNO3

4NO2↑＋O2↑＋2H2O）。

请回答下列问题：

（1）检查装置气密性后，将燃烧匙中的木炭在酒精灯上加热至红热状态，伸入三口烧瓶中，并塞紧瓶塞，滴加浓硝酸，可观察到三口烧瓶中气体的颜色为__________，产生该气体的化学方程式是____________________________________________。

（2）装置C中盛有足量Ba（OH）2溶液，炽热的木炭与浓硝酸反应后可观察到C中出现白色沉淀，该白色沉淀为________________________（填化学式）。

（3）装置B的作用是______________________。

（4）装置D中收集到了无色气体，部分同学认为是NO，还有部分同学认为是O2。

①下列对该气体的检验方法合适的是________。

A．敞口观察装置D中集气瓶内气体的颜色变化

B．将湿润的蓝色石蕊试纸伸入集气瓶内，观察蓝色石蕊试纸是否变红

C．将带火星的木条伸入集气瓶中，观察木条是否复燃

②如果D中集气瓶中收集的无色气体是氧气，则氧气的来源是____________。

解析：

（1）装置A中发生的是浓硝酸和木炭的反应，生成NO2、CO2、H2O，三口烧瓶中显示的是NO2的红棕色。

（2）NO2、CO2通入Ba（OH）2溶液分别生成Ba（NO3）2和BaCO3，由于Ba（OH）2溶液足量，故溶液为碱性环境，BaCO3不溶解以沉淀形式析出。

（3）为防止装置C中酸性气体溶解速率太快而导致C中溶液进入三口烧瓶，装置B应为防倒吸装置。

（4）①NO与足量O2反应生成红棕色的NO2，A正确；NO和O2均不具有酸性，B错误；O2能使带火星的木条复燃，而NO不能，C正确。

②装置A中木炭除与浓硝酸的反应外，硝酸不稳定，部分浓硝酸还会发生分解：

4HNO3

4NO2↑＋O2↑＋2H2O。

答案：

（1）红棕色

C＋4HNO3（浓）

4NO2↑＋CO2↑＋2H2O

（2）BaCO3　（3）防倒吸

（4）①AC　②浓硝酸的分解

一、单项选择题

1．下列对于硝酸的认识不正确的是（　　）

A．浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性

B．铜与硝酸的反应属于置换反应

C．金属与硝酸反应一定不产生氢气

D．可用铁或铝制品盛装浓硝酸

解析：

选B　硝酸是强氧化性酸，且浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，A正确；铜不论与浓硝酸还是与稀硝酸反应都不发生置换反应，B错误；因为硝酸是强氧化性酸，金属与硝酸反应均不产生氢气，C正确；铁或铝遇冷浓硝酸钝化，故可用铁或铝制品盛装浓硝酸，D正确。

2．相同质量的铜片分别投入到足量的下列四种酸中（必要时可加热），充分反应后在相同条件下得到的气体体积由大到小的顺序是（　　）

①浓硫酸　②浓硝酸　③稀硫酸　④稀硝酸

A．②④①③B．②①④③

C．①②④③D．③④①②

解析：

选B　1molCu与浓硫酸反应可生成1molSO2，1molCu与浓硝酸反应可生成2molNO2,1molCu与稀硝酸反应可生成

molNO，Cu与稀硫酸不反应。

3．一定量的Cu和1mol·L－1的稀硝酸反应，如果NO

的浓度下降0.2mol·L－1，则溶液中c（H＋）同时下降（假定反应前后溶液体积不变）（　　）

A．0.2mol·L－1B．0.4mol·L－1

C．0.6mol·L－1D．0.8mol·L－1

解析：

选D　由Cu与稀硝酸反应的离子方程式3Cu＋8H＋＋2NO

===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O可知，当NO

浓度下降0.2mol·L－1时，c（H＋）下降0.8mol·L－1。

4．一定量的铜与一定量的某浓度的硝酸恰好完全反应，产生NO和NO2两种气体，已知反应中被还原的HNO3占HNO3总量的

，则还原产物中NO和NO2的物质的量之比为（　　）

A．1∶1B．1∶2

C．2∶3D．2∶1

解析：

选A　设HNO3的总物质的量为3mol，则被还原的HNO3为1mol，即n（NO）＋n（NO2）＝1mol　①，与Cu2＋结合的NO

的物质的量为2mol，即n（Cu2＋）＝1mol。

根据得失电子守恒可知，2n（Cu2＋）＝3n（NO）＋n（NO2）＝2mol　②，将①、②联立得：

n（NO）＝0.5mol，n（NO2）＝0.5mol。

则n（NO）∶n（NO2）＝1∶1。

5．1L稀硝酸和稀硫酸的混合液中，硝酸和硫酸的物质的量浓度均为0.1mol·L－1。

若向混合溶液中加入足量的铜粉，则最多能溶解铜粉的质量为（　　）

A．2.4g