学年高一化学人教版必修1学案第4章 第4节 课时2 硫酸和硝酸的氧化性.docx

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学年高一化学人教版必修1学案第4章第4节课时2硫酸和硝酸的氧化性

课时2　硫酸和硝酸的氧化性

学习目标：

1.能运用氧化还原反应知识理解浓硫酸和硝酸的氧化性。

2.掌握浓硫酸的三大特性。

3.掌握硝酸强氧化性的表现。

4.了解硫酸、硝酸的用途。

[自主预习·探新知]

1．硫酸的性质

硫酸是一种无色高沸点的难挥发性液体，密度大于水的密度，易溶于水且放出大量热。

微点拨：

浓H2SO4稀释方法是将浓H2SO4沿烧杯内壁慢慢注入水中并不断用玻璃棒搅拌，及时散失大量热，防止液体暴沸。

2．稀H2SO4的酸性

稀硫酸是强酸，具有酸的通性，其电离方程式为H2SO4===2H＋＋SO

，写出有关下列反应的离子方程式：

3．浓硫酸的特性

（1）吸水性

浓H2SO4能够吸收气体、液体中的水分子及固体中的结晶水，故常用作干燥剂。

（2）脱水性

浓H2SO4能把有机物中的H、O元素按水的组成比脱去，剩余黑色的炭。

如蔗糖中加入浓H2SO4，一段时间后，固体变黑，体积膨胀，且有刺激性气味的气体放出，最后形成一块多孔的黑色“面包”。

其变化为C12H22O11

12C＋11H2O。

（3）强氧化性

①与金属反应。

a．钝化：

浓硫酸能使铁、铝等金属表面形成一层致密的氧化膜，从而阻止浓硫酸与铁、铝继续反应。

b．能与大部分金属反应。

如与铜反应：

Cu＋2H2SO4（浓）

CuSO4＋SO2↑＋2H2O（写出化学反应方程式，下同）。

②与非金属反应。

与碳反应：

C＋2H2SO4（浓）

CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。

③与还原性化合物如H2S、HBr等反应。

故浓H2SO4不能干燥H2S和HBr等。

4．硝酸的性质

硝酸是一元强酸，易挥发，具有酸的通性。

（1）强氧化性

①与金属反应

a．除Au、Pt以外的绝大多数金属都能与硝酸反应。

b．常温下，冷的浓硝酸能使Fe、Al钝化。

c．与铜反应（写出化学方程式）：

浓硝酸：

Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O。

稀硝酸：

3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O。

②与非金属反应

加热时浓硝酸与木炭发生反应：

C＋4HNO3（浓）

CO2↑＋4NO2↑＋2H2O（写出化学方程式）。

③王水

a．组成：

浓HNO3与浓HCl，体积比为1∶3。

b．性质：

能使一些不溶于硝酸的金属如Au、Pt等溶解。

微点拨：

浓、稀HNO3均有强氧化性，与金属反应均无H2生成。

（2）不稳定性（拓展了解）

①化学方程式：

4HNO3

4NO2↑＋O2↑＋2H2O。

②实验室中浓硝酸显黄色的原因：

浓硝酸分解生成的NO2又溶于硝酸所致。

5．硫酸与硝酸用途

（1）硫酸的用途

①重要的化工原料，实验室必备的重要试剂。

②工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等。

③用于精炼石油、金属加工前的酸洗及制取各种挥发性酸、作干燥剂等。

（2）硝酸的用途

硝酸用途广泛，是制炸药、染料、塑料的原料，也是化学实验室的必备试剂。

[基础自测]

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）硫酸与硝酸均为强酸，具有酸的通性。

（　　）

（2）浓H2SO4稀释时，可以直接向浓H2SO4中加水并不断用玻璃棒搅拌。

（　　）

（3）浓H2SO4可以使蓝色胆矾变成白色粉末，体现了浓H2SO4的脱水性。

（　　）

（4）足量Cu在加热条件下可以使少量浓H2SO4完全反应。

（　　）

（5）浓、稀HNO3与Cu反应的产物不完全相同。

（　　）

【答案】　

（1）√　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）√

2．将下列现象与硫酸所表现出来的性质连接起来。

（1）浓硫酸使铁、铝钝化

（2）浓H2SO4滴在纸上，使纸变黑　　　A．酸性

（3）浓H2SO4干燥SO2气体

（4）锌粒放入稀H2SO4中有气体放出B．吸水性

（5）盛有浓H2SO4的烧杯敞口放置一

段时间后，质量增加C．脱水性

（6）把木炭放入热的浓H2SO4中有气

体放出D．强氧化性

【答案】　

（1）—D　

（2）—C　（3）—B　（4）—A　（5）—B　（6）—D

3．向一定量的浓HNO3中加入足量的铜，开始生成的气体是________，后期产生的气体是________。

【答案】　NO2　NO

[合作探究·攻重难]

浓H2SO4的强氧化性

[思考交流]

[实验探究]　浓H2SO4与铜反应的实验

实验操作

实验现象

a试管中铜丝表面有气泡逸出

b试管中的品红溶液逐渐变为无色

c试管中的紫色石蕊溶液逐渐变为红色

将a试管里的溶液慢慢倒入水中，溶液变为蓝色

1.品红溶液和浸碱棉团的作用分别是什么？

【提示】　检验产物SO2的生成；吸收尾气SO2，防止污染空气。

2．过量的铜与一定量的浓硫酸反应时，硫酸能否全部参加反应？

为什么？

若将Cu换为Zn呢？

气体成分相同吗？

【提示】　否，浓H2SO4变成稀H2SO4时，Cu不再反应；若将Cu换为Zn时，能使硫酸全部反应；但气体成分不相同，多了H2。

3．将32gCu投入足量浓H2SO4中共热，被还原的H2SO4的物质的量为多少？

【提示】　0.5mol。

规律总结

浓硫酸的强氧化性

（1）本质

浓硫酸具有强氧化性，是因为H2SO4中＋6价的硫元素具有很强的得电子能力。

（2）表现

①Fe、Al的钝化

常温下，当Fe、Al遇到浓硫酸时，会与浓硫酸发生反应，表面生成一层致密的氧化物薄膜而出现“钝化”现象。

②室温下与活泼金属反应（铁、铝除外）表现强氧化性和酸性，生成硫酸盐和SO2，硫酸变稀后，生成的气体为H2。

③与不活泼金属和非金属反应

a．反应需要加热，否则不反应。

b．还原产物一般是SO2，一般金属被氧化为高价态的硫酸盐，非金属被氧化为高价态氧化物或含氧酸。

c．浓硫酸与金属反应时，既表现酸性又表现强氧化性，而与非金属反应时，只表现强氧化性。

d．随着反应的进行，浓硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应就停止。

④与具有还原性的化合物反应，如与H2S、HI、HBr、FeCl2等物质反应。

[对点训练]

1．下列叙述正确的是（　　）

A．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氢气、氧气、氨气等气体，但不能干燥有较强还原性的HI、H2S等气体

B．浓硫酸与单质碳反应中，浓硫酸只表现了强氧化性

C．把足量铜粉投入含2molH2SO4的浓硫酸中，得到的气体在标准状况下的体积为22.4L

D．常温下能够用铁容器盛放浓硫酸，是因为铁不与浓硫酸反应

B　[A项，浓H2SO4吸收氨气，不能干燥NH3；C项，浓H2SO4变稀时，与Cu不再反应，生成的气体小于22.4L；D项，浓H2SO4遇Fe钝化，不是不反应。

]

2．下列事实与原因（括号中）对应关系正确的是（　　）

A．在空气中敞口久置的浓硫酸，溶液质量增大（浓硫酸具有难挥发性）

B．向某样品溶液中先滴加过量的稀盐酸无现象，再滴加BaCl2溶液后出现白色沉淀（样品溶液中含有SO

）

C．蔗糖与浓硫酸反应中有海绵状的炭生成（浓硫酸具有吸水性）

D．浓硫酸可与铜反应（只显示浓硫酸的强氧化性）

B　[在空气中敞口久置的浓硫酸，溶液质量增大是因为浓硫酸的吸水性；向样品溶液中加入稀盐酸，没有任何现象，说明一定没有Ag＋，再加入少量BaCl2溶液，生成白色沉淀，此时溶液为酸性，而BaSO4既不溶于水也不溶于酸，则白色沉淀为BaSO4，溶液中含有SO

；蔗糖与浓硫酸反应中有海绵状的炭生成主要是利用了浓硫酸的脱水性；浓硫酸与金属铜的反应中既表现浓硫酸的强氧化性又显示浓硫酸的强酸性。

]

硝酸的强氧化性

[思考交流]

[实验探究]　硝酸的强氧化性实验

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。

A　　　　　　　　　　　　B

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．A、B集气瓶收集的气体是什么？

如何检验？

【提示】　NO，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。

或敞口放置，瓶口空气变为红棕色。

3．A装置中Cu若过量，生成气体的成分有哪些？

A装置收集的气体有NO2吗？

要收集NO2，用什么方法？

【提示】　NO2、NO；没有NO2，因为NO2与水反应生成NO；用向上排空气法。

4．将64gCu跟适量浓HNO3反应，Cu全部反应后，共收集气体aL（标准状况），则反应消耗的硝酸物质的量为多少？

【提示】　根据Cu守恒可知未被还原的HNO3为

×2mol＝2mol，气体物质的量

＝

mol，根据N守恒，被还原的HNO3也为

mol，所以反应消耗的HNO3为（2＋

）mol。

规律总结

1．硝酸的强氧化性

（1）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。

（2）硝酸的强氧化性的表现

①硝酸与金属的反应：

a．除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属。

b．活泼金属与HNO3反应不生成H2，HNO3的浓度不同，还原产物不同。

c．常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化，加热时反应。

②硝酸与非金属的反应：

反应规律：

非金属单质＋浓硝酸―→最高价氧化物或高价含氧酸＋NO2↑＋H2O。

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。

④硝酸与铁反应：

当硝酸过量时，产物为Fe（NO3）3；当铁过量时，产物为Fe（NO3）2。

2．硝酸与金属反应的“三个守恒、一个关系”突破计算

（1）三个守恒

①电子得失守恒：

金属失电子数＝n（NO2）＋3n（NO）。

②氮原子守恒：

n（HNO3）＝xn[M（NO3）x]＋n（NO2）＋n（NO）。

③若向反应后溶液加入NaOH溶液恰好使Mx＋沉淀完全，此时溶质为NaNO3，则存在：

n（Na＋）＝n（NO

）＝n（HNO3）－n（NO）－n（NO2）。

（2）一个关系

起酸性作用的HNO3的物质的量是金属物质的量和金属所带电荷数的乘积，可表示为n（HNO3）酸性＝xn（Mx＋）＝n（转移电子）。

[对点训练]

1．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

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。

]

2．在标准状况下将1.92g铜粉投入一定量浓硝酸中，随着铜粉的溶解，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜粉完全溶解后共收集到由NO2和NO组成的混合气体1.12L（标准状况下），则混合气体中NO的体积为（　　）

A．112mL　　B．1008mL

C．224mLD．448mL

A　[混合气体的总物质的量为1.12L÷22.4L·mol－1＝0.05mol,1.92g铜粉的物质的量为0.03mol。

设NO的物质的量为n1mol，则NO2的物质的量为（0.05－n1）mol，根据得失电子守恒得3n1＋（0.05－n1）×1＝0.03×2，解得n1＝0.005，V（NO）＝0.005mol×22.4L·mol－1＝0.112L＝112mL。

]

[当堂达标·固双基]

1．下列关于浓硫酸的叙述正确的是（　　）

A．浓硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化

B．浓硫酸在常温下可迅速与铜片反应放出二氧化硫气体

C．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气、氯气等气体

D．浓硫酸在常温下能够使铁、铝钝化，体现了浓H2SO4的强氧化性

D　[A项，浓H2SO4使蔗糖炭化是浓H2SO4的脱水性；B项，Cu与浓H2SO4反应需加热；C项，浓H2SO4不能干燥NH3。

]

2．下列叙述或操作中正确的是（　　）

A．浓硫酸能使硫酸铜晶体失去结晶水，体现了浓硫酸的脱水性

B．浓硫酸对有机物的腐蚀性是浓硫酸脱水性和强氧化性的综合体现

C．浓硫酸具有氧化性，稀硫酸无氧化性

D．浓硫酸不慎沾到皮肤上，应立即用大量水冲洗，再涂上稀NaOH溶液

B　[A项，浓H2SO4吸收结晶水，体现了吸水性；C项，稀H2SO4中H＋表现氧化性；D项，浓H2SO4沾到皮肤上，大量水冲洗后，不能涂稀的强碱溶液，可涂上小苏打溶液。

]

3．下列关于硝酸的认识中，正确的是（　　）

A．浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性

B．浓硝酸与金属反应不产生氢气，而稀硝酸与金属反应可置换出氢气

C．因常温下铝和铁不与浓硝酸反应，所以浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中

D．硝酸与金属反应时，只表现出氧化性

A　[B项，稀HNO3也具有强氧化性，与金属反应也不能生成H2；C项，常温下，Al、Fe遇浓HNO3发生钝化，而不是不反应；D项，硝酸与金属反应既表现氧化性又表现酸性。

]

4．在通风橱中进行下列实验：

步骤

现象

Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色

Fe表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止

下列说法中不正确的是（　　）

A．Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式为2NO＋O2===2NO2

B．Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应

C．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3

D．红棕色气体的成分是NO2

C　[浓HNO3的氧化性比稀HNO3强。

]

5．将32.64g铜与140mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2L。

则：

NO的体积为________L，NO2的体积为________L。

【解析】　设生成NO的物质的量为x，NO2的物质的量为y。

则有

，解得x＝0.26mol，y＝0.24mol；

V（NO）＝0.26mol×22.4L·mol－1＝5.824L；

V（NO2）＝0.24mol×22.4L·mol－1＝5.376L。

【答案】　5.824　5.376

误区警示

1浓H2SO4与稀H2SO4的认识

①浓硫酸与稀硫酸氧化性的区别。

浓硫酸具有强氧化性，原因是

；稀硫酸具有弱氧化性，原因是

。

②足量的铜与浓硫酸反应时，实际产生的SO2比理论值要小，原因是随着反应的进行，硫酸的浓度不断减小，当硫酸的浓度减小到一定程度时就不再与铜反应；但对活泼金属如Zn、Mg，后期又生成H2。

③常温下，铁、铝遇到浓硫酸时并不是不反应，而是发生钝化，表面形成致密氧化膜阻止浓硫酸与金属的接触。

2硝酸的认识

①硝酸与金属反应时，一般既表现强氧化性，又表现酸性，参加反应的硝酸部分被还原，还有一部分仍以NO

形式存在。

②浓硝酸与金属反应的过程中，浓度逐渐减小，还原产物有可能是NO2和NO的混合物。

③在应用硝酸的氧化性分析离子是否共存时，要注意溶液中H＋和NO

的组合，它们相当于HNO3，能够氧化具有强还原性的离子，而单纯的NO

不能氧化这些离子。

如NO

可以与Fe2＋共存，但在酸性条件下的NO

与Fe2＋不共存。