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第二单元 重要的含氮化工原料
第2课时 硝酸
专题7　氮与社会可持续发展
课程标准 核心素养目标
1.了解硝酸的物理性质及重要用途。
2．掌握硝酸的化学性质：不稳定性、酸性和强氧化性。
3．了解硝酸的工业制法。 1.(变化观念与平衡思想)结合真实情境并通过实验探究，运用化学变化的知识说明硝酸的化学性质。
2．(科学探究与创新意识)从氮元素价态、物质类别角度构建氮及其化合物的转化关系，能够预测陌生的含有氮元素物质的性质、反应或实验现象，设计方案制备含有氮元素的物质并研究它们的性质。
硝酸
1．硝酸的物理性质
颜色 状态 气味 密度 特性
无色 液体 气味 ρ(HNO3) ρ(H2O) 挥发
刺激性
>
易
[微点拨]纯净的硝酸没有颜色，因混有硝酸分解产生的NO2而显黄色。
2．硝酸的化学性质
(1)不稳定性：见光或受热易分解，化学方程式为
。
4HNO3 4NO2↑
＋O2↑＋2H2O
长期存放的浓硝酸呈黄色是因为其分解生成的 溶于硝酸中，实验室常将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，并密封贮存在 、 处。
(2)酸的通性
写出下列反应的离子方程式：
①硝酸和氢氧化钠反应： 。
②硝酸和氧化钠反应： 。
③硝酸和碳酸钙反应： 。
NO2
低温
避光
H＋＋OH－===H2O
2H＋＋Na2O===2Na＋＋H2O
2H＋＋CaCO3===Ca2+＋CO2↑＋H2O
(3)强氧化性
①和金属(Cu)反应的实验探究
实验
操作
a.将铜片置于具支试管的底部，用分液漏斗向试管内加入2 mL浓硝酸，将产生的气体通入倒置于水槽里充满水的集气瓶中
b.在上述装置中，用分液漏斗向试管内加5 mL水，稀释硝酸，继续收集产生的气体
实验
现象 a.浓硝酸反应比较 ，铜片逐渐溶解，产生红棕色气体，溶液逐渐变 ；集气瓶中收集到无色气体
b.稀硝酸反应比较 ，铜片逐渐溶解，产生 气体，溶液逐渐变 ，集气瓶中充满了无色气体
实验
结论 硝酸无论浓、稀都有 ，而且浓度越大，氧化性
剧烈
深蓝色
缓慢
无色
蓝色
强氧化性
越强
写出上述反应的化学方程式：
。
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O、3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
②与Fe、Al反应
常温下，浓硝酸可使铁、铝表面形成致密的氧化膜而 ，保护内部金属不再与酸反应，所以可以用 质容器或 质容器盛放浓硝酸。加热时，铁、铝可以与浓硝酸反应。
[微点拨]铁、铝遇到浓硝酸和浓硫酸钝化，钝化不是不发生反应，是生成的致密氧化膜阻碍反应，钝化是化学变化。
③与非金属反应
写出木炭与浓硝酸在加热时反应的化学方程式：
。
钝化
铁
铝
C＋4HNO3(浓)
CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
3．应用
硝酸是一种重要的化工原料，常用来制造氮肥、染料、塑料、炸药、硝酸盐等。硝酸在实验室里是一种重要的化学试剂。
微诊断（判断正误）
(1)硝酸可与活泼金属反应生成盐和氢气 (　　　　)
(2)浓硝酸显黄色是因为含有NO2(　　　　)
(3)硝酸与木炭的反应既表现出氧化性又表现出酸性(　　　　)
(4)硝酸电离出的H＋能被Zn、Fe等金属还原成H2(　　　　)
(5)常温下，向浓硝酸中投入铁片，会产生大量的红棕色气体(　　　　)
×
√
×
×
×
探究　硝酸的氧化性
如图所示是进行木炭与浓硝酸反应，并检验生成的气体的实验装置，它具有无污染、现象明显的特点。
[问题探究]
(1)实验中具支试管A内有什么现象？写出相关反应的化学方程式。
提示：木炭保持红热状态，试管内有红棕色气体生成。C＋4HNO3(浓)
4NO2↑＋CO2↑＋2H2O。
(2)试管B内的澄清石灰水会出现什么现象？水湿棉花处发生什么反应？
提示：木炭与浓硝酸反应产生的CO2使澄清石灰水变浑浊，湿棉花处发生反应3NO2＋H2O===NO＋2HNO3。
(3)若将木炭与浓硝酸反应产生的气体直接通入少量澄清石灰水中，溶液能否变浑浊？
提示：木炭与浓硝酸反应产生的气体包括NO2和CO2，NO2溶于水生成HNO3，HNO3为强酸，所以不会生成CaCO3，溶液不变浑浊。
(4)某学生在实验临近结束时，发现分液漏斗中的浓硝酸难以滴下，为什么？若要再滴入几滴浓硝酸使木炭反应完全，如何操作最简单？
提示：实验临近结束时，试管B中压强增大，使分液漏斗中的浓硝酸难以滴下。可以摇动试管B，使上部的气体溶于澄清石灰水中，试管B中压强减小，分液漏斗中的浓硝酸可以顺利滴下。
一、硝酸的性质
1．硝酸与金属反应不能生成氢气。硝酸浓度不同，其还原产物不同，一般情况下，浓硝酸被还原为NO2，稀硝酸被还原为NO。
二、守恒法突破硝酸与金属反应的相关计算
1．常用的计算方法(以Cu与硝酸反应为例)
(1)原子守恒法
反应前所有的N只存在于HNO3中，反应后含N的物质有HNO3的还原产物(假设有NO2、NO)和Cu(NO3)2，若HNO3过量，则过量HNO3中也含N，则有n(N)＝n(NO2)＋n(NO)＋2n[Cu(NO3)2]＋n(HNO3)剩(氮原子守恒)。
工业生产硝酸
(1)工业流程图
(2) 工业制取硝酸反应
[例] 若将12.8 g铜跟一定量的浓硝酸反应，铜耗尽后，生成标准状况下气体5.6 L(假设无N2O4)，则消耗HNO3的物质的量是________。
答案：0.65 mol
解析：
将7.68 g铜与50 mL一定浓度的硝酸恰好完全反应，收集到标准状况下NO与NO2的混合气体4.48 L。请回答：
(1)NO的体积为________L，NO2的体积为________L。
(2)被还原的硝酸的物质的量是________mol。
(3)硝酸的物质的量浓度是______mol·L-1。
答案：(1)0.448　4.032　(2)0.2　(3)8.8
解析：
解析：

解析：
C
解析：
D
2．下列实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得的结论不正确的是 (　　)
① ② ③
A.由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体
B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应
C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物
D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
解析：
①中灼热碎玻璃不与浓硝酸反应，仍有红棕色气体NO2生成，说明浓硝酸受热发生了分解反应，生成NO2、O2和H2O，A正确；由于浓硝酸受热分解生成NO2，则②中红棕色气体可能来源于浓硝酸的分解，故不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应，B正确；③中木炭未与浓硝酸接触，生成的红棕色气体只能是挥发出的HNO3与红热木炭发生反应，或挥发出的HNO3受热分解生成NO2，说明浓硝酸具有挥发性，NO2是还原产物，C正确；由于空气中含有O2，则红热的木炭可能与O2反应产生了CO2，故不能说明木炭一定与浓硝酸发生了反应，D错误。
B
3．在100 mL混合液中，HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4 mol·L-1和0.1 mol·L-1，向该混合液中加入1.92 g 铜粉，加热充分反应后，所得溶液中Cu2+的物质的量浓度是 (　　)
A．0.15 mol·L-1 B．0.225 mol·L-1
C．0.35 mol·L-1 D．0.45 mol·L-1
解析：

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