高中化学人教版2019必修二:5.2.3 硝酸 酸雨及防治(打包9份)

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高中化学人教版2019必修二:5.2.3 硝酸 酸雨及防治(打包9份)

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5.2.3 硝酸 酸雨及防治
新课导入:
【展示】硝酸泄漏
新课讲授:
【引入】介绍硝酸的物理性质,硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。
【提问】为什么浓硝酸一般将其保存在棕色试剂瓶中,并放置在阴凉处。为什么有的浓硝酸看起来有颜色呢!5.2.3 硝酸 酸雨及防治
一、硝酸
1.物理性质:
(1)硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。
(久置浓硝酸呈黄色,是因为硝酸分解产生二氧化氮溶于硝酸。)
(2)硝酸能与水以任意比互溶。
(3)常用的浓硝酸的质量分数大约为69%,质量分数在95%以上的硝酸又称“发烟硝酸”。
2.硝酸的化学性质:
(1)具有酸的通性
①使指示剂变色:稀硝酸能使紫色石蕊溶液变红色;浓硝酸则会使紫色石蕊溶液先变红(H+的作用,酸性)后褪色(强氧化性)。
②与碱反应:
Cu(OH)2+2HNO3Cu(NO3)2+2H2O
③与碱性氧化物反应:
CuO+2HNO3 Cu(NO3)2+H2O
④遇弱酸盐反应:
CaCO 3+2HNO3Ca (NO3)2+H2O+ CO2↑
硝酸的不稳定性
浓硝酸在见光或受热时容易分解,化学方程式为:
4HNO32H2O+4NO2↑+ O2↑
因此硝酸应保存在棕色(防光)、细口(液体)、带玻璃塞(橡胶塞易被氧化)的玻璃瓶中,并置于阴凉处(防热)。
硝酸的强氧化性
HNO3中的+5价氮元素具有很强的得电子能力。浓、稀硝酸都具有强氧化性,且浓度越大,氧化性越强,还原剂一般被其氧化成最高价态。
①硝酸与金属的反应
除 Au、P t等少数金属外,硝酸几乎可以氧化所有金属,生成高价金属硝酸盐、低价氮的氧化物和水。例如:3Ag+4HNO3(稀)3AgNO3+NO↑+2H2O
金属与HNO3反应不生成 H2,HNO3的浓度不同,还原产物不同。
注意:金属与硝酸在计算中常用的四种方法(1)原子守恒法(2)得失电子守恒法(3)电荷守恒法(4)离子方程式计算法
例:铜与硝酸的反应
3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
常温下,浓硝酸能使Fe 、Al 钝化;稀硝酸可与铁、铝反应,硝酸被还原为NO。
硝酸与铁反应时,产物符合以下规律:
Fe的量 Fe过量 Fe不足 Fe恰好与硝酸完全反应
产物 Fe(NO3)2 Fe(NO3)3 Fe(NO3)2或Fe(NO3)3或两者混合物。
②硝酸与非金属的反应
加热条件下,浓硝酸能将 C 等非金属单质氧化到最高价态,可表示为:
非金属单质+浓硝酸最高价氧化物或最高价含氧酸+NO 2↑+ H2O。
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:SO2、Fe2+、FeO、 Fe2O3、 Br -、S2-, SO32- ;等均能被HNO3氧化。
注:碱性、中性条佚下,NO3- 无氧化性,但在酸性条件下NO3-表现出强氧化性,故在应用硝酸的氧化性分析离子是否共存时,要注意溶液中 H +和NO3-的组合相当于HNO3能够氧化具有强还原性的离子,而单纯的NO3- 不能氧化这些离子。
3.硝酸的工业合成:
第一步:
氨的合成:N2+3H22NH3
第二步:
氨的催化氧化:4NH3+5O24NO+6H2O
第三步:
氧化:2NO+O22NO2
第四步:
吸收:3NO2+H2O2HNO3+NO
对一氧化氮进行多次氧化吸收理论上可以完全吸收。5.2.3 硝酸的性质大全
1.物理性质:
(1)硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。
(久置浓硝酸呈黄色,是因为硝酸分解产生二氧化氮溶于硝酸。)
(2)硝酸能与水以任意比互溶。
(3)常用的浓硝酸的质量分数大约为69%,质量分数在95%以上的硝酸又称“发烟硝酸”。
2.硝酸的化学性质:
(1)具有酸的通性
①使指示剂变色:稀硝酸能使紫色石蕊溶液变红色;浓硝酸则会使紫色石蕊溶液先变红(H+的作用,酸性)后褪色(强氧化性)。
②与碱反应:
Cu(OH)2+2HNO3Cu(NO3)2+2H2O
③与碱性氧化物反应:
CuO+2HNO3 Cu(NO3)2+H2O
④遇弱酸盐反应:
CaCO 3+2HNO3Ca (NO3)2+H2O+ CO2↑
硝酸的不稳定性
浓硝酸在见光或受热时容易分解,化学方程式为:
4HNO32H2O+4NO2↑+ O2↑
因此硝酸应保存在棕色(防光)、细口(液体)、带玻璃塞(橡胶塞易被氧化)的玻璃瓶中,并置于阴凉处(防热)。
硝酸的强氧化性
HNO3中的+5价氮元素具有很强的得电子能力。浓、稀硝酸都具有强氧化性,且浓度越大,氧化性越强,还原剂一般被其氧化成最高价态。
①硝酸与金属的反应
除 Au、P t等少数金属外,硝酸几乎可以氧化所有金属,生成高价金属硝酸盐、低价氮的氧化物和水。例如:3Ag+4HNO3(稀)3AgNO3+NO↑+2H2O
金属与HNO3反应不生成 H2,HNO3的浓度不同,还原产物不同。
注意:金属与硝酸在计算中常用的四种方法(1)原子守恒法(2)得失电子守恒法(3)电荷守恒法(4)离子方程式计算法
例:铜与硝酸的反应
3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
常温下,浓硝酸能使Fe 、Al 钝化;稀硝酸可与铁、铝反应,硝酸被还原为NO。
硝酸与铁反应时,产物符合以下规律:
Fe的量 Fe过量 Fe不足 Fe恰好与硝酸完全反应
产物 Fe(NO3)2 Fe(NO3)3 Fe(NO3)2或Fe(NO3)3或两者混合物。
②硝酸与非金属的反应
加热条件下,浓硝酸能将 C 等非金属单质氧化到最高价态,可表示为:
非金属单质+浓硝酸最高价氧化物或最高价含氧酸+NO 2↑+ H2O。
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:SO2、Fe2+、FeO、 Fe2O3、 Br -、S2-, SO32- ;等均能被HNO3氧化。
注:碱性、中性条佚下,NO3- 无氧化性,但在酸性条件下NO3-表现出强氧化性,故在应用硝酸的氧化性分析离子是否共存时,要注意溶液中 H +和NO3-的组合相当于HNO3能够氧化具有强还原性的离子,而单纯的NO3- 不能氧化这些离子。5.2.3 “王水”的故事
劳厄和弗兰克,曾获得1914年和1925年的物理学奖,德国纳粹政府要没收他们的诺贝尔奖牌,他们辗转来到丹麦,请求丹麦同行、1922年物理学奖得主玻尔帮忙保存。1940年,纳粹德国占领丹麦,受人之托的玻尔急得团团转。同在实验室工作的一位匈牙利化学家赫维西(1943年化学奖得主)帮他想了个好主意:将奖牌放入“王水” 中,纯金奖牌便溶解了。玻尔于是将溶液瓶放在实验室架子上,来搜查的纳粹士兵果然没有发现这一秘密。战争结束后,溶液瓶里的黄金被还原后送到斯德哥尔摩,按当年的模子重新铸造,于1949年完璧归赵。5.2.3 金属与硝酸反应的常用计算方法
电子守恒法:
硝酸与金属的反应属于氧化还原反应,N原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。
原子守恒法:
氮原子守恒:n(参加反应的硝酸)=n(被还原的硝酸)+n(体现酸性的硝酸)
电荷守恒法:
HNO3过量时,反应后的溶液中(不考虑OH-)有c(NO3-)=c(H+)+xc(Mx+)
极限法:
随着硝酸的浓度不同,产物不同,这时可用此方法。
(1)氮原子守恒
例1.将25.6mg Cu与1.4×10-3mol的浓硝酸恰好完全反应,反应后收集到的气体在标准状况下体积为多少 mL。(假设反应中只产生氮的氧化物)
例2.在Cu与稀硝酸反应中,如果有1mol硝酸被还原,则被氧化的铜的物质的量为
mol。
A. 3/8 B. 8/3 C.3/2 D.2/3
(2)电荷守恒法
例3.3.2g铜与过量硝酸(8 mol·L-1、30 mL)充分反应,硝酸的还原产物为NO2,和NO,反应后溶液中含有a mol H+,则此时溶液中所含NO3-的物质的量为( )
A. (0.2 +a)mol B. (0.1 +a)mol C. (0.05 +a) mol D. a mol
(3)极限法
例4.把22.4 g铁完全溶解于某浓度的硝酸中,反应只收集到0.3 mol NO2和0.2 mol NO,下列说法正确的是( )
A.反应后生成的盐只有Fe(NO3)3
B.反应后生成的盐只有Fe(NO3)2
C.产物中Fe(NO3)2和Fe(NO3)3 的物质的里之比为1:3
D.产 物中Fe(NO3)2和Fe(NO3)3 的物质的里之比为3:15.2.3 金属与硝酸反应规律总结
(1)硝酸与金属反应一般不生成H2,硝酸浓度越低,还原产物的价态越低。
(2)通式
①金属+浓HNO3→金属硝酸盐+NO2↑+H2O
②金属+稀HNO3→金属硝酸盐+NO↑+H2O
参加反应的HNO3=体现酸性的HNO3+被还原的HNO3;
金属与HNO3反应后溶液中含NO3-,若向其中加酸,金属会继续被氧化。
(3)总量的金属与一定量浓HNO3反应时,随HNO3浓度的降低,还原产物也发生改变。如Cu与浓硫酸反应,开始生成NO2,随着反应进行硝酸浓度变稀,生成NO,最终得到NO2和NO的混合气体。
(4)铁与稀HNO3反应,先生成Fe(NO3)3,若Fe过量,Fe(NO3)3与Fe反应生成Fe(NO3)2。
(5)思维模式
极稀


c(HNO3)
NHINO3
NO
NO2
N原子守恒
两个守恒
体现酸性
得失电子守恒
金属
M(NO).
起酸性作用的
参加反应
体现
HNO,的物质的
HNO
氧化性
NO、NO,等
个关系
量等于生成的
硝酸盐中NO;
的物质的量
全部电离,可以
未参加反应
参加其他反应
个技巧
利用离子方程式
快速找出各种量
的相互关系

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