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111 第三課時 硝酸的制法及性質(zhì) 基礎梳理 1、硝酸的工業(yè)制法：氨催化氧化法 原理： 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O 2NO + O22NO2 ； 3NO2 + H2O2HNO3 + NO 總反應式：NH3 + 2O2 HNO3 + H2O 2、硝酸的性質(zhì) （1）硝酸的物理性質(zhì)： 純硝酸為無色有刺激性氣味的液體，沸點較低（83℃），易揮發(fā)，在空氣中遇水蒸氣形成硝酸的小液滴而呈白霧狀。98%以上的濃硝酸稱為“發(fā)煙硝酸”，69%的硝酸溶液稱為濃HNO3。 （2）、硝酸的化學性質(zhì)： （1）不穩(wěn)定性：4HNO34NO2+2H2O + O2 硝酸越濃越易分解，因此濃HNO3應存放在棕色試劑瓶中。 注意：濃HNO3由于HNO3分解產(chǎn)生的NO2溶于硝酸中而一般呈黃色。若要除去濃硝酸中的黃色，可向盛有濃硝酸的試劑瓶中通入一定量的空氣或氧氣。 （2）強酸性：硝酸是一種一元強酸，具有酸的通性。但濃硝酸遇石蕊溶液先變紅后褪色，與金屬反應不產(chǎn)生氫氣。 NaOH+HNO3NaNO3+H2O； CuO+2HNO3Cu(NO3)2+H2O （3）強氧化性： HNO3中的+5價N元素處于最高價態(tài)，具有很強的氧化性。 ①與金屬的反應，體現(xiàn)硝酸的酸性和強氧化性： Cu + 4HNO3(濃) Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 3Cu + 8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O 常溫下，金屬鋁、鐵遇到濃硝酸發(fā)生鈍化。 ②與非金屬的反應，生成最高價非金屬氧化性或?qū)罡邇r含氧酸，體現(xiàn)硝酸的強氧化性： C + 4HNO3(濃) CO2 + 4NO2 + 2H2O S+6HNO3(濃)H2SO4+6NO2↑+3H2O 特別提示：（1）硝酸的氧化性規(guī)律： ①硝酸越濃，其氧化性越強，濃硝酸被還原成二氧化氮，稀硝酸被還原成一氧化氮，還原劑一般被氧化成最高價。 ②在金屬活動性順序表中，氫前金屬與硝酸反應不生成氫氣而生成水，還原劑一般被氧化成最高價態(tài)。如： Fe+4HNO3（稀）Fe(NO3)3+ NO↑+ 2H2O ③硝酸能溶解Cu、Ag等不活潑金屬，但不能溶解Pt和Au. ④常溫下濃硝酸能使Fe、Al鈍化（表面生成致密的氧化物薄膜）。 ⑤硝酸與S、P、C等非金屬反應生成相應最高價態(tài)的酸和二氧化氮： C+4HNO3（濃） CO2↑+4 NO2↑+2H2O S+6HNO3（濃）H2SO4+6 NO2↑+2H2O ⑥能與其它還原劑反應，如：H2S、SO2、Na2SO3、KI、HBr、HI等。 ⑦濃硝酸與濃鹽酸以1﹕3的體積比混合后稱為王水，能溶解Pt和Au。 例題解析 例4．用以下三種途徑來制取相等質(zhì)量的硝酸銅： （1）銅跟濃硝酸反應； （2）銅跟稀硝酸反應； （3）銅先跟氧氣反應生成氧化銅，氧化銅再跟硝酸反應。 以下敘述中正確的是（ ） A.三種途徑所消耗的銅的物質(zhì)的量相等 B.三種途徑所消耗的硝酸的物質(zhì)的量相等 C.所消耗的銅的物質(zhì)的量是：途徑（3）>途徑（1）>途徑（2） D.所消耗的硝酸的物質(zhì)的量是：途徑（1）>途徑（2）>途徑（3） 思路分析：本題是評價制備方案的優(yōu)劣。從綠色化學角度看要節(jié)約原料；同時要做到副產(chǎn)品對環(huán)境污染小。 （1）Cu+4HNO3(濃) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O， (2)3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O， (3)2Cu+O22CuO,CuO+2HNO3Cu(NO3)2+H2O。 若生成3molCu(NO3)2，可得消耗原料量及生成污染物NOx的量（見下表）： Cu(NO3)2 Cu HNO3 NOx （1） 3mol 3mol 12mol 6mol （2） 3mol 3mol 8mol 2mol （3） 3mol 3mol 6mol 0mol 由上表知：（1）耗HNO3最多，生成污染物最多；（3）耗HNO3最少，沒有污染物。 解題：A、D 誤區(qū)點撥：本題考查對硝酸性質(zhì)、用途的理解及氧化還原反應知識，通過分析比較選擇出最佳途徑的能力。從不同濃度硝酸與銅的反應可以看出，在硝酸與銅的反應中，硝酸充當了氧化劑和提供硝酸根兩種作用，因稀硝酸與銅反應時，氮元素的化合價由+5降為+2價，故作為氧化劑消耗的硝酸較少，而（3）中氧氣為氧化劑，硝酸全部用提供酸根用，故消耗硝酸的為(1)>(2)>(3)。 例5．在100ml混合酸中，HNO3和H2SO4的物質(zhì)的量濃度分別為0.4mol/L和0.1mol/L向該混合液中加1.92g銅粉，加熱，待充分反應后，所得溶液中的Cu2+的物質(zhì)的量濃度(mol/L)是 （　?。? A.0.15mol/L B.0.225mol/L C.0.35mol/L D.0.45mol/L 思路分析：1.94g銅物質(zhì)的量為1.9464=0.03mol；硝酸物質(zhì)的量為0.04mol,硫酸的物質(zhì)的量為0.01mol；根據(jù)離子方程式來分析： 3Cu+ 8H+ + 2NO3- 3Cu++2NO↑+4H2O 3 8 2 3 現(xiàn)有：0.03 0.06 0.04 X 進行過量判斷，三種參與反應的微粒，H+完全反應，代入計算： X=0.0225mol則c(Cu2+)=0.02250.1=0.225mol 解題： B 誤區(qū)點撥：若根據(jù)以下方程式分析, 3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 3 8 3 0.03 0.04 x 則沒有考慮到硫酸提供的H+可以和溶液中的NO3-繼續(xù)反應，應特別注意。 基礎訓練 一、選擇題（每小題有一至兩個正確答案） 1.實驗室不需要用棕色試劑瓶保存的試劑是 A.濃硝酸 B.硝酸銀 C.氯水 D.濃硫酸 2.下列反應的離子方程式正確的是 A.鋁片和氫氧化鈉溶液反應 Al＋2OH—＝AlO2—+H2↑ B.Cl2通入冷水中 Cl2＋H2O＝Cl－＋ClO－＋2H＋ C.銅與稀硝酸反應 3Cu＋2NO3—+8H＋＝3Cu2＋＋2NO↑+4H2O D.小蘇打溶液跟燒堿反應 HCO3—＋OH－＝CO32－＋H2O 3．把aL含硫酸銨、硝酸銨的溶液分成兩等份，一份用b mol燒堿剛好把NH轉(zhuǎn)化為NH3，另一份與氯化鋇溶液完全反應消耗c mol BaCl2。則原溶液中NO的濃度為 （ ） A． B． C． D． 4．某金屬的硝酸鹽加熱分解生成的NO2和O2的物質(zhì)的量之比8:1。在加熱過程中，該金屬元素的化合價 A、降低 B、升高 C、不變 D、無法確定 5．38.4毫克銅跟適量的濃硝酸反應,銅全部作用后共收集到氣體22.4毫升(標準狀況),反應消耗的HNO3的物質(zhì)的量可能是 A.1.010-3摩爾 B.1.610-3摩爾 C.2.210-3摩爾 D.2.010-3摩爾 6．把6mol銅粉投入含8mol硝酸和2mol硫酸的稀溶液中，則標準狀況下放出的氣體（假設氣體全為NO）的物質(zhì)的量為 ( ) A．2 mol B．3 mol C．4 mol D．5mol 二、填空題： 7．如圖所示轉(zhuǎn)化關系，判斷A、B、C、D各是什么物質(zhì)，寫出有關的化學方程式。 （1）當A為氣體單質(zhì)時，A是 ，B是 ， C是 ，D是 ，E是 E→C化學方程式： 。 （2）當A為固體單質(zhì)時，A是 ，B是 ， C是 ，D是 ，E是 。 E→C化學方程式： 。 8.為了證明銅與稀硝酸反應產(chǎn)生一氧化氮，某校學生實驗小組設計了一個實驗，其裝置如下圖所示（加熱裝置和固定裝置均已略去），B為一個用金屬絲固定的干燥管，內(nèi)裝塊狀碳酸鈣固體；E為一個空的蒸餾燒瓶；F是用于鼓入空氣的雙連打氣球。 （1）實驗時，為在E燒瓶中收集到NO，以便觀察顏色，必須事先趕出去其中的空氣。其中第一步實驗操作為： 。 如何確定E中空氣已被趕盡：__________________________________。 （2）將A中銅絲放入稀硝酸中，給裝置A微微加熱，在裝置A中產(chǎn)生無色氣體，其反應的離子方程式為 。 （3）如何證明E中收集到的是NO而不是H2？ ______________________________________________________ 一段時間后，C中白色沉淀溶解，其原因是 ________________________________________________________ （4）裝置D的作用是___________________________________________________ 9.（10分）向盛有400 mL 某濃度稀硝酸的大燒杯中加入W g 鐵粉（還原產(chǎn)物以NO計），充分反應后，鐵粉質(zhì)量減少16.8 g。再往燒杯中加入V mL 4 mol/L 稀硫酸，充分反應后，鐵粉質(zhì)量又減少8.4 g，此時鐵粉仍有剩余。求： （1）稀硝酸的物質(zhì)的量濃度是多少？ （2）V的值是多少？ （3）要使反應中有氫氣生成，W的取值范圍是（不必寫推導過程）___________。 一、選擇題（每小題有一至兩個正確答案） 1.D 2.CD 3.C 4.B 5.C 6.B 二、填空題： 7.（1）N2、NH3、NO、NO2、HNO3 3Cu + 8HNO3 = 3Cu（NO3）2 + 2NO↑+ 4H2O （2）S、H2S、SO2、SO3、H2SO4 Cu +2H2SO4 CuSO4 + SO2↑+ 2H2O 8．（12分）（1）將裝CaCO3的干燥管下移與稀HNO3反應產(chǎn)生CO2； 當C處出現(xiàn)白色沉淀時 （2）3Cu＋8H＋＋2NO3－ 3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O （3）用F向E中鼓入空氣，E內(nèi)顏色加深； NO2進入C生成HNO3使CaCO3溶解 （4）吸收過量的NO2，防止空氣污染 9.（1）2mol/L（4分） （2）50mL （4分） （3）67.2g （2分） 111