第二單元第二單元 生產(chǎn)生活中的含氮化合物生產(chǎn)生活中的含氮化合物 硫、氮和可持續(xù)發(fā)展硫、氮和可持續(xù)發(fā)展專題四專題四四、硝酸的性質(zhì)四、硝酸的性質(zhì)徐州市第徐州市第3737中學中學 高化學備課組高化學備課組塑塑料料染染料料化化肥肥炸炸藥藥制制藥藥硝酸的合成與第一次世界大戰(zhàn)硝酸的合成與第一次世界大戰(zhàn) 硝酸不僅是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要化工原料，而且也是制造炸硝酸不僅是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要化工原料，而且也是制造炸藥的重要戰(zhàn)爭物資。藥的重要戰(zhàn)爭物資。當初制造硝酸的方法是普通的硝石法，即用硝石與硫酸反當初制造硝酸的方法是普通的硝石法，即用硝石與硫酸反應來制取硝酸。但是硝石的貯量有限，因此硝酸的產(chǎn)量受應來制取硝酸。但是硝石的貯量有限，因此硝酸的產(chǎn)量受到限制。早在到限制。早在1913年之前，人們發(fā)現(xiàn)德國有發(fā)動世界大年之前，人們發(fā)現(xiàn)德國有發(fā)動世界大戰(zhàn)的可能，便開始限制德國進口硝石。以為這樣世界就太戰(zhàn)的可能，便開始限制德國進口硝石。以為這樣世界就太平無事了。但是平無事了。但是1914年德國終于發(fā)動了第一次世界大戰(zhàn)，年德國終于發(fā)動了第一次世界大戰(zhàn)，而且一打就是四個多年頭，給世界人民造成了極大的災難。而且一打就是四個多年頭，給世界人民造成了極大的災難。是什么力量在支持德國對硝酸的消耗呢？這就是化學，德是什么力量在支持德國對硝酸的消耗呢？這就是化學，德國人早就對合成硝酸進行了研究。國人早就對合成硝酸進行了研究。1901年，德國化學家哈柏用鋨催化劑使氫氣和氮氣年，德國化學家哈柏用鋨催化劑使氫氣和氮氣合成了氨，產(chǎn)率達到百分之六。合成了氨，產(chǎn)率達到百分之六。1913年德國的巴登苯胺年德國的巴登苯胺純堿公司建成了世界上第一個合成氨廠，日產(chǎn)氨氣純堿公司建成了世界上第一個合成氨廠，日產(chǎn)氨氣60 t，然后用氨催化氧化法就可以制成硝酸。于是，只要有空氣，然后用氨催化氧化法就可以制成硝酸。于是，只要有空氣，德國就可以制造炸藥。德國就可以制造炸藥。哈柏（Fritz Haber）哈柏合成氨流程哈柏在解釋工藝流程1、工業(yè)制硝酸工業(yè)制硝酸工藝流程工藝流程 反應原理反應原理 設備設備NO氧化成氧化成NO2 熱交換器熱交換器硝酸的生成硝酸的生成 吸收塔吸收塔氨的催化氧化氨的催化氧化 轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化器2NO + O2 = 2NO23NO2+H2O = 2HNO3+NO4NH3+ 5O2 = 4NO + 6H2OPt (2006-08-12 20:44:31) 人民網(wǎng)人民網(wǎng)： 某路段某路段發(fā)生硝酸發(fā)生硝酸泄露事故，造成大量泄露事故，造成大量，現(xiàn)場可聞到，現(xiàn)場可聞到。搶險人員運來。搶險人員運來進行處理，以便防止其擴散并污進行處理，以便防止其擴散并污染附近的農(nóng)田。染附近的農(nóng)田。 為什么在事故現(xiàn)場能為什么在事故現(xiàn)場能聞到聞到刺鼻的氣味刺鼻的氣味？問題探究問題探究純純HNO3是是 色、易色、易 , ,有有 氣味氣味2 2、物理性質(zhì)、物理性質(zhì) 能與水任意比互溶。能與水任意比互溶。 純純HNO3的沸點是的沸點是83, ,密度為密度為1.5g/cm3，常用濃硝酸質(zhì)量分數(shù)為常用濃硝酸質(zhì)量分數(shù)為69。揮發(fā)揮發(fā)刺激性刺激性無無的液體。的液體。質(zhì)量分數(shù)為質(zhì)量分數(shù)為98%以上的硝酸為以上的硝酸為“發(fā)煙硝酸發(fā)煙硝酸”。為什么可以用為什么可以用純堿純堿進行事故的進行事故的處理？處理？問題探究問題探究3 3、化學性質(zhì)、化學性質(zhì) 、具有酸的通性：、具有酸的通性：(HNO3 = H+ + NO3-)使指示劑變色使指示劑變色與堿發(fā)生中和反應與堿發(fā)生中和反應與金屬氧化物反應與金屬氧化物反應與某些鹽反應與某些鹽反應與金屬反應與金屬反應2HNO3+CuO=Cu(NO3)2+H2OHNO3+NaOH=NaNO3+H2O2HNO3 +CaCO3=Ca(NO3)2+CO2+H2O酸的通性酸的通性硝酸硝酸原因原因a、使指示劑變色、使指示劑變色（濕潤石蕊試紙）（濕潤石蕊試紙）b、與金屬反應放、與金屬反應放出氫氣出氫氣c、與堿性氧化物、與堿性氧化物反應反應d、與堿反應、與堿反應e、與某些鹽反應、與某些鹽反應稀：變紅?。鹤兗t濃：先變紅后褪色濃：先變紅后褪色一般能反應，一般能反應，生成什么氣體？生成什么氣體？生成鹽和水生成鹽和水生成鹽和水生成鹽和水生成新的鹽生成新的鹽和新的酸和新的酸？ 思考：為什么久置的濃硝酸呈黃色？思考：為什么久置的濃硝酸呈黃色？ 、硝酸的不穩(wěn)定性：、硝酸的不穩(wěn)定性： 4HNO3 O2 +2H2O + 4NO2或光照或光照硝酸應如何保存？硝酸應如何保存？一般而言，硝酸越濃，越不穩(wěn)定。一般而言，硝酸越濃，越不穩(wěn)定。棕色細口試劑瓶中，避光、低溫保存，不能用橡皮塞。棕色細口試劑瓶中，避光、低溫保存，不能用橡皮塞。濃濃HNOHNO3 3 、AgNOAgNO3 3 、氯水、溴水等。、氯水、溴水等。常見的需要放在棕色瓶中的試劑有哪些常見的需要放在棕色瓶中的試劑有哪些? ?回憶：回憶：AL、FE等在冷的濃硫酸、濃硝酸中會發(fā)生什等在冷的濃硫酸、濃硝酸中會發(fā)生什么現(xiàn)象？么現(xiàn)象？鈍化鈍化實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象 ：實驗結(jié)論實驗結(jié)論 ：實驗操作實驗操作 ：溶液中有溶液中有氣泡氣泡產(chǎn)生，具支產(chǎn)生，具支試管中充滿試管中充滿紅棕色紅棕色氣體，氣體，小試管中為小試管中為無色無色氣體。氣體。NO32HNOO2H23NOCuCu4HNO4HNO3 3( (濃濃)=Cu(NO)=Cu(NO3 3) )2 22NO2NO2 22H2H2 2O O硝酸的強氧化性：硝酸的強氧化性： 硝酸的強氧化性：硝酸的強氧化性： 實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象 ：實驗結(jié)論實驗結(jié)論 ：實驗操作實驗操作 ：溶液中有溶液中有氣泡氣泡產(chǎn)生，具支試產(chǎn)生，具支試管、小試管中氣體均為管、小試管中氣體均為無色無色。3Cu3Cu8HNO8HNO3 3（?。ㄏ。?3Cu(NO=3Cu(NO3 3) )2 22NO2NO4H4H2 2O O硝酸的強氧化性：硝酸的強氧化性： CuCu4HNO4HNO3 3( (濃濃)= Cu(NO)= Cu(NO3 3) )2 22NO2NO2 2 2H2H2 2O O3Cu3Cu8HNO8HNO3 3( (稀稀)=3Cu(NO)=3Cu(NO3 3) )2 22NO2NO4H4H2 2O OC C4HNO4HNO3 3( (濃濃) CO) CO2 24NO4NO2 22H2H2 2O O（2 2）金屬與硝酸反應時金屬被氧化成相應的）金屬與硝酸反應時金屬被氧化成相應的高價高價硝酸鹽：硝酸鹽：濃濃HNOHNO3 3的還原產(chǎn)物一般是的還原產(chǎn)物一般是NONO2 2 ，稀稀HNOHNO3 3還原產(chǎn)物一般是還原產(chǎn)物一般是NO NO 。 （1 1）FeFe、AlAl、等金屬和稀、等金屬和稀HNOHNO3 3能反應，能反應，但在冷的濃但在冷的濃HNOHNO3 3中中鈍化鈍化。（3 3）硝酸濃度越高，氧化性越強。）硝酸濃度越高，氧化性越強。 （1 1）重要的化工原料：）重要的化工原料：制炸藥、染料、塑料、硝酸鹽等。制炸藥、染料、塑料、硝酸鹽等。 （2 2）重要的化學試劑：）重要的化學試劑：溶解難溶物、合成物質(zhì)等。溶解難溶物、合成物質(zhì)等。（3 3）濃硝酸和濃鹽酸的混合物（濃硝酸和濃鹽酸的混合物（體積比為體積比為1 3）叫）叫做王水。做王水。金和鉑不溶于硝酸，但可溶于王水金和鉑不溶于硝酸，但可溶于王水（氧化氧化性比硝酸更強性比硝酸更強）。）?？梢匀芙饨?、鉑等難溶于其它酸可以溶解金、鉑等難溶于其它酸的金屬的金屬玻爾是丹麥物理學家。第二次世界大戰(zhàn)期間，玻爾是丹麥物理學家。第二次世界大戰(zhàn)期間，德軍即將占領丹麥，玻爾被迫要離開自己的德軍即將占領丹麥，玻爾被迫要離開自己的祖國。他堅信以后一定能返回祖國，決定把祖國。他堅信以后一定能返回祖國，決定把心愛的諾貝爾獎章留下。為了不使獎章落入心愛的諾貝爾獎章留下。為了不使獎章落入德軍手中，他把獎章溶解在一種溶液中。德軍手中，他把獎章溶解在一種溶液中。戰(zhàn)后，玻爾從溶液中提取出金戰(zhàn)后，玻爾從溶液中提取出金, ,又重新鑄成了獎章。又重新鑄成了獎章。玻爾是用什么溶液使金質(zhì)獎章溶解的呢？玻爾是用什么溶液使金質(zhì)獎章溶解的呢？ 這種溶液就是這種溶液就是王水王水。王水的氧化性比硝酸還強，。王水的氧化性比硝酸還強，可以使金、鉑溶解。這位偉大的科學家不僅用他的可以使金、鉑溶解。這位偉大的科學家不僅用他的知識和智慧保住獎章，還用他那蔑視敵人、熱愛祖知識和智慧保住獎章，還用他那蔑視敵人、熱愛祖國的精神，鼓舞著后人。國的精神，鼓舞著后人。 社會上常有不法分子利用假黃金社會上常有不法分子利用假黃金（銅、鋅）（銅、鋅）來詐騙，試用已學知識來來詐騙，試用已學知識來辨別黃金的真?zhèn)?。辨別黃金的真?zhèn)?。問題解決問題解決： 足量的足量的Cu中加入少量的濃硝酸中加入少量的濃硝酸,可能會發(fā)生什么反應可能會發(fā)生什么反應? 反應停止后，如果在溶液中再加入足量鹽酸，反應停止后，如果在溶液中再加入足量鹽酸，會出現(xiàn)什么情況會出現(xiàn)什么情況?溶液中存在溶液中存在NO3，它遇到，它遇到H+后，會繼續(xù)氧化銅后，會繼續(xù)氧化銅 一開始是銅與濃硝酸反應一開始是銅與濃硝酸反應:Cu+4HNO3(濃濃) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O隨著反應進行隨著反應進行, 硝酸由濃變稀硝酸由濃變稀,則發(fā)生則發(fā)生:3Cu+8HNO3(稀稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O問題深化問題深化：