PAGE6-第3課時硝酸的性質[學習目標]1.駕馭硝酸的性質，了解工業制備硝酸的過程。2.了解含氮化合物對社會生產的作用和對自然環境的影響并形成良好的環境意識。能夠利用所學學問說明日常生活中常見的環境問題并能提出相應的治理防護措施。一、硝酸的性質和用途1．物理性質2．化學性質(1)酸性硝酸具有酸的通性，能使eq\o(□,\s\up4(06))指示劑變色，能與eq\o(□,\s\up4(07))堿、堿性氧化物、部分鹽等反應。(2)不穩定性HNO3見光或受熱易分解，化學方程式為eq\o(□,\s\up4(08))4HNO3eq\o(=,\s\up17(受熱或見光))2H2O＋4NO2↑＋O2↑。(3)強氧化性3．用途硝酸是一種重要的化工原料，可用于制造eq\o(□,\s\up4(13))炸藥、染料、塑料、硝酸鹽等，也是試驗室里的重要化學試劑。二、硝酸制法原理1．試驗室NaNO3(固)＋H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up17(微熱))NaHSO4＋HNO3↑2．工業：eq\o(□,\s\up4(01))4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up17(催化劑),\s\do15(△))4NO＋6H2Oeq\o(□,\s\up4(02))2NO＋O2=2NO2eq\o(□,\s\up4(03))3NO2＋H2O=2HNO3＋NO(NO循環氧化，再汲取)此法稱為氨氧化法制硝酸。流程示意圖如下：理論上相當于4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，整個反應相當于NH3＋2O2=HNO3＋H2O。尾氣用NaOH溶液汲取(反應見氮氧化物)。1．見光易分解和易揮發的試劑保存時有何區分？提示：見光易分解的試劑像硝酸要放在棕色試劑瓶里避光，放在陰暗處。易揮發的試劑如鹽酸只要密封放在陰暗處即可。2．濃硝酸與Cu反應生成NO2，稀硝酸與Cu反應生成NO，是否硝酸越稀氧化性越強？提示：不是，氧化性強弱不是看本身化合價改變多少，而是看它得電子難易。濃硝酸與Cu更易反應，氧化性更強。3．濃HNO3、濃硫酸、濃鹽酸在空氣中放置濃度都變小，其原理是否相同？提示：不同，濃HNO3、濃鹽酸易揮發出HNO3和HCl氣體，而濃H2SO4是因為具有吸水性。4．濃HNO3與Cu、C的反應，表現的性質是否相同？提示：不完全相同，與C反應只表現強氧化性，與Cu反應既表現強氧化性，又表現酸性。一、硝酸的強氧化性硝酸具有強氧化性是由于HNO3中的＋5價氮元素有很強的得電子實力，在硝酸參與的氧化還原反應中，幾乎全部是＋5價氮被還原。1．硝酸與金屬的反應(1)硝酸與銅的反應Cu＋4HNO3(濃)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O比較現象：反應起先后，兩支試管中都有氣泡產生，加濃硝酸的試管中反應猛烈，放出紅棕色氣體；加稀硝酸的試管中反應較緩慢，放出無色氣體，然后又馬上變為紅棕色。(2)硝酸與Fe、Al的反應①Fe、Al等金屬跟濃HNO3、濃H2SO4在常溫下發生鈍化現象。鈍化有新物質生成，是化學改變。②Fe、Al與稀HNO3能反應，但無H2生成，Fe與稀HNO3反應時被氧化為Fe3＋。但假如Fe過量可把Fe3＋還原為Fe2＋。Fe＋4HNO3(稀)=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2OFe＋2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)22．硝酸與非金屬的反應(1)一般只有濃HNO3在加熱的狀況下才能與非金屬反應。(2)HNO3本身被還原為NO2。(3)非金屬一般被氧化成氧化物或相應的酸。3．硝酸與還原性化合物的反應硝酸的氧化性還表現在可以氧化具有還原性的化合物，如HI、HBr、SO2、Fe2＋、FeO、Br－、I－、S2－、SOeq\o\al(2－,3)等。特殊提示1硝酸與金屬反應時，一般既表現強氧化性，又表現酸性，參與反應的硝酸部分被還原，還有一部分仍以eq\a\vs4\al(NO\o\al(－,3))形式存在。2濃硝酸與金屬反應的過程中，濃度漸漸減小，還原產物有可能是NO2和NO的混合物，最終溶液中仍有eq\a\vs4\al(NO\o\al(－,3))。二、硝酸與金屬反應的有關計算1．常用解題方法(1)得失電子守恒硝酸與金屬反應屬于氧化還原反應，N原子得到的電子數等于金屬原子失去的電子數。(2)原子守恒硝酸與金屬反應時，一部分以NOeq\o\al(－,3)的形式存在，另一部分轉化為還原產物，這兩部分中N的物質的量與反應消耗的HNO3中N的物質的量相等。(3)利用離子方程式計算硝酸與H2SO4混合液跟金屬的反應，當金屬足量時，不能用HNO3與金屬反應的化學方程式計算，應用離子方程式計算，因為生成的硝酸鹽中的NOeq\o\al(－,3)借助H＋仍能接著與金屬反應。2．特殊反應類型(1)硝酸與金屬反應時，既表現強氧化性又表現強酸性，可由金屬與硝酸反應的關系，求還原產物的化學式或物質的量。(2)硝酸與鐵反應時①當HNO3過量時，產物為Fe(NO3)3；②當Fe過量時，產物為Fe(NO3)2；③當Fe與HNO3恰好耗盡時，產物可能是Fe(NO3)3或Fe(NO3)2或Fe(NO3)3、Fe(NO3)2的混合物。(3)濃硝酸與Cu反應時若Cu過量，反應起先時濃硝酸的還原產物為NO2，但隨著反應的進行，硝酸變稀，其還原產物變為NO，最終應得到NO2與NO的混合氣體，可利用氧化還原反應過程中化合價升降總數相等的守恒規律求解有關Cu、HNO3和混合氣體之間的量的關系。硝酸與其他金屬(過量)反應的狀況與此類似。方法技巧原子守恒在化學計算中的應用原子守恒主要應用于多步反應的化學計算中，是指某一種初始原料，經多步反應后才得到最終產物，多步反應若一步一步計算明顯特別繁瑣且簡單出錯，故須要找出初始原料和最終產物之間的關系，常見的方法有：1．關系式法先寫出多步反應的化學方程式，然后找出最原始的原料和最終產物之間的物質的量的關系，列出關系式，只一步即可。如接觸法制H2SO4：4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up17(高溫))2Fe2O3＋8SO22SO2＋O2eq\o(,\s\up17(催化劑),\s\do15(△))2SO3SO3＋H2O=H2SO4則有4FeS2～8SO2～8SO3～8H2SO4即FeS2～2SO2～2SO3～2H2SO42．元素守恒法原料中某一關鍵元素理論上若全部轉入產物中，則該元素的原子個數在兩種物質中應相等。如氨氧化法制HNO3時：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up17(催化劑),\s\do15(△))4NO＋6H2O2NO＋O2=2NO23NO2＋H2O=2HNO3＋NO(通入過量空氣使NO完全被汲取)則NH3和HNO3之間的關系為：NH3～HNO3(N原子守恒)特殊提示：應用關系式法可以很便捷地解決多步反應的有關計算。解題時要留意：(1)比例關系肯定要找正確；(2)一種化合物中元素的轉化率等于該化合物的轉化率。[練習與實踐]1．有關硝酸化學性質的敘述中，正確的是()A．硝酸能與Na2CO3反應，但不生成CO2B．硝酸可與Na2S反應制得H2S氣體C．濃硝酸、稀硝酸都只能使藍色石蕊試紙變紅D．濃硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而使之呈黃色答案D解析2．某條件下，鋅與稀硝酸反應中其物質的量之比為5∶12，則此時硝酸的還原產物是()A．NO2 B．N2OC．N2 D．NH4NO3答案C解析依據得失電子守恒，Zn與稀硝酸反應生成Zn(NO3)2，與Zn2＋結合的NOeq\o\al(－,3)化合價沒變。若Zn有5mol，則此部分NOeq\o\al(－,3)為2×5mol＝10mol。化合價降低的HNO3為12mol－10mol＝2mol。Zn共失電子：5mol×2＝10mol，則HNO3得電子也為10mol。1molHNO3得電子：eq\f(10mol,2)＝5mol。故N元素化合價從＋5降到0，即還原產物為N2。3．在100mL某混合酸中，HNO3的物質的量濃度為0.4mol·L－1，H2SO4的物質的量濃度為0.1mol·L－1，向其中加入1.92g銅粉，微熱，待充分反應后，求溶液中Cu2＋的物質的量濃度為多少？答案在100mL溶液中，HNO3和H2SO4共電離出0.06molH＋、0.04molNOeq\o\al(－,3)和0.01molSOeq\o\al(2－,4)。可依據銅和稀硝酸反應的離子方程式計算：3Cu＋2NOeq\o\al(－,3)＋8H＋=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O1．92gCu即0.03molCu完全溶解，需n(H＋)＝0.08mol，n(NOeq\o\al(－,3))＝0.02mol，而此時溶液中有0.06mol的H＋(不足量)、0.04molNOeq\o\al(－,3)(足量)，因此按H＋的物質的量進行計算8H＋～3Cu2＋830．06moln(Cu2＋)所以Cu2＋的物質的量為n(Cu2＋)＝eq\f(0.06mol×3,8)＝0.0225mol，則Cu2＋的物質的量濃度為c(Cu2＋)＝eq\f(0.0225mol,0.1L)＝0.225mol·L－1。本課小結1．硝酸為無色、易揮發、易分解的強酸。2．濃、稀HNO3都具有強氧化性，濃HNO3的還原產物一般為NO2，稀HNO3的還原產物一般為NO。3．濃、稀HNO3與Cu反應，濃HNO3與碳反應的化學方