高中化学人教版必修1第四章 第四节 第三课时 硝 酸 含答案.docx

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高中化学人教版必修1第四章第四节第三课时硝酸含答案

第三课时　硝　酸

[课标要求]

1．了解硝酸的酸性。

2．掌握稀硝酸、浓硝酸的强氧化性。

3．了解硝酸的重要用途。

1．硝酸具有不稳定性和强氧化性。

2．稀HNO3的还原产物是NO，与铜反应的化学方程式为

3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O，

浓HNO3的还原产物是NO2，与铜、木炭反应的化学方程式分别为

Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O，

C＋4HNO3（浓）CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。

3．铁、铝在常温下，遇到浓HNO3发生钝化，这体现了浓硝酸的强氧化性。

1．挥发性

硝酸越浓越易挥发。

2．强氧化性

（1）与金属的反应

①除Au、Pt以外的绝大多数金属都能与硝酸反应。

②常温下，冷的浓硝酸能使Fe、Al钝化。

③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

木炭与浓硝酸反应的化学方程式为C＋4HNO3（浓）CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。

（3）王水

①组成：

浓硝酸和浓盐酸的混合物，体积比1∶3。

②性质：

能使不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。

3．不稳定性

（1）化学方程式：

4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑。

（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。

4．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。

[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。

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（×）

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。

金属与硝酸反应的计算方法

（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（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O，Cu＋4HNO3（浓）===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．下列反应中，硝酸只表现氧化性的是（　　）

A．Zn＋HNO3（稀）―→

B．Mg（OH）2＋HNO3（稀）―→

C．C＋HNO3（浓）―→

D．Cu＋HNO3（浓）―→

解析：

选C　硝酸中N得到电子，元素化合价降低，生成气体，则表现硝酸的氧化性，有硝酸盐生成，则表现硝酸的酸性，据此解答。

A项，锌与稀硝酸反应生成NO和硝酸锌和水，表现了硝酸的氧化性和酸性；B项，Mg（OH）2与硝酸反应生成硝酸镁，只体现了硝酸的酸性；C项，C与浓硝酸反应生成CO2、NO2和水，只体现了硝酸的氧化性；D项，铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、NO2和水，硝酸既表现氧化性又表现酸性。

2．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

解析：

选A　浓、稀硝酸都有氧化性，与金属反应不产生氢气；在与金属反应时，硝酸既表现氧化性又表现酸性；浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中，因为铝和铁在冷浓硝酸中钝化。

3．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中气体有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

解析：

选C　Ⅰ中由于稀硝酸有强的氧化性，与铁发生氧化还原反应，硝酸得到电子被还原变为NO，气体为无色，当遇到空气时，发生反应：

2NO＋O2===2NO2，气体变为红棕色的NO2，A正确；在Ⅱ中浓硝酸有强的氧化性，在室温下遇铁、铝会使金属表面氧化产生一层氧化物薄膜，对内层金属起保护作用，从而防止金属的进一步反应，即发生钝化现象，因此不能进一步反应，这恰好说明浓硝酸的氧化性比稀硝酸强，B正确；C错误。

4．将红热固体单质甲投入显黄色的溶液乙中，剧烈反应产生混合气体A，A在常温下不与空气反应，根据下图所示的变化关系填空。

（1）甲是________，乙是________，丙是________。

（填化学式）

（2）混合气体A的主要成分是_______________________________________________。

（3）气体B是________，蓝色溶液是________。

（4）甲与乙反应的化学方程式为_______________________________________________

________________________________________________________________________。

（5）若将气体A依次通过盛有澄清石灰水和Ba（OH）2溶液的洗气瓶，发现气体经过石灰水时颜色消失，并无沉淀生成，气体通过Ba（OH）2溶液时，产生白色沉淀，写出通过石灰水洗气瓶时发生反应的化学方程式：

_________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

常温下与丙单质反应生成蓝色溶液，只能是铜与HNO3反应。

气体A与水反应生成HNO3，A中含有NO2，又知A是红热固体单质甲投入显黄色的溶液乙中，剧烈反应产生混合气体，可知甲是木炭，乙是浓HNO3，丙是铜，A中含有NO2、CO2，B是NO。

答案：

（1）C　浓HNO3　Cu　

（2）NO2、CO2

（3）NO　Cu（NO3）2

（4）C＋4HNO3（浓）4N