第3课时 硝酸的性质
学习目标定位:1.通过研究实际问题,掌握硝酸的物理性质和化学性质,并了解其用途。2.会用氧化还原反应的规律分析硝酸的特征。3.知道工业上生产硝酸的基本原理。
知识点一 硝酸的性质
【活动设计】
1.取一瓶浓硝酸,打开瓶盖,小心地扇闻浓硝酸的气味。请描述硝酸的物理性质。
颜色 气味 挥发性 状态 -1保存 的稀硝酸和15 mol·L
-1
2.在两支试管中各放入一小块铜片,分别加入少量4 mol·L的浓硝
酸,立即用蘸有氢氧化钠溶液的棉花封住试管口,观察试管中发生的现象。
(1)实验现象:______________________________________________________________。 (2)结论:___________________________________________________________________。 (3)铜与浓HNO3反应的化学方程式:_______________________________________, 铜与稀HNO3反应的化学方程式:___________________________________________。 3.将上述实验中的金属铜换成金属铁进行相同的实验,观察发生的现象。
(1)实验现象:加入浓硝酸的试管中,铁片________。加入稀硝酸的试管中,有______产生,在试管口上方,______气体变成了______,溶液变为________。
(2)实验结论:Fe在常温下遇到浓HNO3发生钝化现象。稀硝酸与铁反应生成了NO,NO遇空气后又生成了NO2。 (3)反应的化学方程式:
Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O(铁不足),2NO+O2===2NO2。
4.通过上面实验探究,你对硝酸的氧化性有了哪些认识?通常情况下,浓、稀硝酸作氧化剂时,还原产物有何规律?
5.浓HNO3不稳定,受热或见光容易分解 受热或见光
4HNO3=====2H2O+4NO2↑+O2↑ 硝酸越浓,越易分解。
(1)大量的浓硝酸为什么会呈现黄色?硝酸应如何保存?
1
(2)硝酸分解有NO2生成,那么产物还有什么物质?你是如何推断出来的?写出有关反应的化学方程式。
△6.浓硝酸在加热的条件下还能与碳等非金属单质反应。如:C+4HNO3(浓)=====________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 7.问题讨论
(1)在铜与浓硝酸的反应中生成Cu(NO3)2、NO2、H2O,在铜与稀硝酸的反应中生成Cu(NO3)2、NO、H2O,浓硝酸氧化性强还是稀硝酸氧化性强?
(2)铜与硝酸反应不生成氢气;锌比铜活泼,与硝酸反应生成氢气吗?
(3)在金属与HNO3的反应中,硝酸表现哪些性质?
【学以致用】
1.下列各项叙述正确的是________。
A.浓硝酸中滴入紫色石蕊试液,微热,溶液先变红,后褪色 B.Al(OH)3与浓硝酸反应表现了浓硝酸的强氧化性 C.FeO与浓硝酸的反应属于复分解反应
D.单质碳与浓硝酸加热,生成的气体为CO2和NO的混合物 E.浓硝酸常显淡黄色表现了浓硝酸的强氧化性 F.常温下铁与浓硝酸反应,生成Fe(NO3)2和NO2
2.浅绿色的Fe(NO3)2溶液中逐滴加入少量稀盐酸时,溶液的颜色变化应该是( ) A.颜色变浅 B.变为红色 C.没有改变 D.变为黄棕色 知识点二 硝酸的用途及工业制法 【活动设计】 1.硝酸的用途
(1)硝酸是一种重要的化工原料,常用来制备________、______、__________、______和________等。
(2)实验室里,硝酸是一种重要的化学试剂。
硝酸对皮肤、衣物、纸张等有强烈的腐蚀性。不慎将浓硝酸弄到皮肤上,应立即用____________,再用__________或肥皂清洗。
2
2.工业制备硝酸
三设备 转化器 热交换器 吸收塔 【学以致用】
3.下图为工业制硝酸的流程示意图,读图后回答问题:
三个反应原理 催化剂4NH3+5O2=====△4NO+6H2O 2NO+O2===2NO2 3NO2+H2O===2HNO3+NO
(1)混合气体可能呈红棕色的设备有______________________,用化学方程式表示出其原因:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________, 在吸收塔中发生的反应为________________________________________________; (2)为提高原料利用率,从上图中看出在实际生产中采取的有效措施是
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________, 因而理论上NO转化为HNO3的总反应为
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
。
1.硝酸具有强氧化性:
(1)能将大多数金属(如铜等)氧化成高价金属的硝酸盐,浓硝酸生成NO2,稀硝酸生成NO。 (2)常温下,浓硝酸能使铁(铝)发生钝化,这是因为浓硝酸将铁、铝容器表面氧化,形成致密的氧化物薄膜。若在加热条件下,可破坏氧化膜,从而使反应继续进行。
(3)王水是浓硝酸和浓盐酸按体积比1∶3的混合物,能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。
(4)浓HNO3与非金属反应,还原产物一般是NO2,而非金属一般被氧化成最高价氧化物或相应的最高价含氧酸。
3
2.硝酸与金属反应的计算 (1)基本题型
①硝酸与金属反应时,既表现强氧化性又表现强酸性,可由金属与硝酸反应的关系,求还原产物的化学式(或元素化合价)或物质的量,以及HNO3的物质的量等。 ②浓硝酸与Cu反应时
若Cu过量,反应开始时浓硝酸的还原产物为NO2,但随着反应的进行,硝酸变稀,其还原产物为NO,最终应得到NO2与NO的混合气体,可利用守恒规律求解有关Cu、HNO3和混合气体
之间的量的关系。硝酸与其他金属(过量)反应的情况与此类似。 (2)常用计算方法 ①电子守恒
硝酸与金属的反应属于氧化还原反应,氮元素得到的电子数目等于金属原子失去的电子数目。 ②原子守恒
硝酸与金属反应时,一部分以NO3的形式存在,另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中消耗的HNO3的物质的量相等。 ③电荷守恒
HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH)有:c(NO3)=c(H)+n×c(Mn)(Mn代表金属离子)。
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+
+
+
-
3.硝酸的工业制法——氨的催化氧化法 (1)反应原理
催化剂4NH3+5O2=====△4NO+6H2O 2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO (2)主要设备:转化器、吸收塔。
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