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专题7
第二单元　重要的含氮化工原料
课时2　硝酸
氮与社会可持续发展
1．了解硝酸的物理性质和化学性质(酸性、强氧化性、不稳定性)。
2．认识浓硝酸在常温下与铁、铝的钝化作用。
3．了解浓、稀硝酸的主要性质和在生产中的应用。
活动一：了解硝酸的物理性质
1．观察试剂瓶中的浓硝酸，讨论、学习硝酸的物理性质。
【答案】 硝酸是一种无色、易挥发、具有刺激性气味的液体，能与水以任意比互溶，沸点为83 ℃，密度为1.42 g/cm3。
2．浓硝酸需要密封保存，为什么？打开瓶塞(一般是塑料塞)看到什么现象？
【答案】 浓硝酸易挥发，所以要密封保存在玻璃瓶中。打开瓶塞可看到瓶口产生白雾，是挥发出的硝酸分子与空气中的水蒸气形成的酸雾。
活动二：分析浓硝酸的颜色及原因
1．为什么长期有效的浓硝酸常会略显黄色？
2．实验室中的浓硝酸常保存在无色试剂瓶中吗？
【答案】 不是，为防止HNO3见光分解，浓硝酸通常保存在棕色试剂瓶中。
活动三：探究浓、稀硝酸的性质
1．完成下列实验报告。
实验1：将铜片置于具支试管的底部，通过分液漏斗加入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(如右图所示)，观察实验现象。
实验2：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，观察实验现象。
实验3：将一小块木炭放在酒精灯上加热至红热，然后投入盛有浓硝酸的试管中。
实验4：将一段除去表面氧化膜的光亮铁圈(或铝圈)用细铁丝系好，轻轻放到盛有浓硝酸的烧杯中，片刻后小心取出，再浸入CuSO4溶液中，取出后用玻璃棒轻轻敲击铁圈(或铝圈)，观察变化。
实验5：分别将少量紫色石蕊试液加入浓、稀硝酸中。
实验序号 实验现象 实验结论(或化学方程式)
实验1

实验2

实验3

试管内生成红棕色气体，溶液颜色逐渐变为绿色，集气瓶中气体为无色
Cu＋4HNO3(浓)═══Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O、3NO2＋H2O═══2HNO3＋NO
开始反应较慢，然后逐渐加快；铜丝表面产生无色气泡，溶液变蓝
3Cu＋8HNO3(稀) ═══ 3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
木炭在试管中跳动，同时产生红棕色气体
实验序号 实验现象 实验结论(或化学方程式)
实验4


实验5

从浓硝酸中取出时以及从硫酸铜溶液中取出时，铁圈(或铝圈)表面均无明显变化，敲击铁圈(或铝圈)后，铁圈(或铝圈)立即变红
铁(或铝)在浓硝酸中发生了钝化，表面形成一层致密的氧化物薄膜，不能和CuSO4溶液反应，取出并敲击铁圈(或铝圈)后，氧化膜被破坏，内层的铁(或铝)暴露并和其表面附着的CuSO4溶液反应生成铜
浓硝酸先变红后褪色，稀硝酸只变红
浓硝酸的氧化性强于稀硝酸
2．铜与浓、稀硝酸反应的还原产物分别为NO2、NO，能否说明稀硝酸比浓硝酸氧化性强？
【答案】 不能。物质的氧化性强弱与其得电子多少无关，而取决于物质得电子能力的强弱，得电子能力越强，氧化性越强，Cu与浓硝酸反应比稀硝酸剧烈，说明浓硝酸比稀硝酸得电子能力强，氧化性更强。
3．SO2通入BaCl2溶液中不会产生白色沉淀，通入Ba(NO3)2溶液中则产生白色沉淀，为什么？
4．工业生产中怎样储存运输浓硝酸？
【答案】 用铝制或铁制容器储存运输浓硝酸。
【归纳总结】
(1) 硝酸与金属的反应。
①除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属，如3Ag＋4HNO3(稀)═══3AgNO3＋NO↑＋2H2O；②活泼金属与硝酸反应不生成H2，硝酸的浓度不同，还原产物不同；③常温下，浓硝酸能使Fe、Al钝化，因此可用铝或铁制容器贮存浓硝酸。
(2) 硝酸与非金属的反应。
活动四：了解硝酸的工业生产
工业生产硝酸流程如右图，写出制备硝酸涉及的化学方程式。
工业制备流程图
(1) 氨在催化剂作用下与氧气反应生成一氧化氮。
(2) 一氧化氮进一步被氧气氧化，生成二氧化氮。
【答案】 2NO＋O2═══2NO2
(3) 用水吸收二氧化氮，生成硝酸。
【答案】 3NO2＋H2O═══2HNO3＋NO
活动五：硝酸与金属反应的相关计算
1．思维模型
2．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剩(HNO3)。
3．将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生标准状况下的一氧化氮和二氧化氮混合气体共11.2 L。请回答下列问题。
(1) 产生一氧化氮的体积为_________L(标准状况下)。
(2) 待反应结束后，向溶液中加入V mL a mol/L的氢氧化钠溶液，恰
好使溶液中的Cu2+全部转化为沉淀，则原硝酸的浓度为______________ mol/L (不必化简)。
(3) 欲使铜与硝酸反应生成的气体在氢氧化钠溶液中全部转化为硝酸钠，至少需要氧气_________mol。
5.824
0.255
1．硫酸和硝酸是重要的化学试剂，下列说法正确的是 (　　)
A． 常温下，铁和稀硫酸或稀硝酸均能反应产生H2
B．常温下，铜和稀硝酸或浓硝酸均能反应产生无色气体
C．常温下，木炭和浓硫酸或浓硝酸均能反应产生气体
D．常温下，浓硫酸或浓硝酸均能使金属铝表面发生钝化
1
D
【解析】 常温下，铁和稀硝酸反应生成NO气体，A错误；常温下，铜和浓硝酸反应产生红棕色NO2气体，B错误；木炭和浓硫酸或浓硝酸反应需要加热，C错误；常温下，浓硫酸或浓硝酸均能使金属铝表面发生钝化，D正确。
2．物质氧化性、还原性的强弱，不仅与物质的结构有关，还与物质的浓度和反应温度有关。下列各组物质在反应中的产物与物质的浓度有关的是 (　　)
①Cu与HNO3溶液　②Fe2O3与HNO3溶液　③Zn与H2SO4溶液　
④Fe与HCl溶液
A． ①②③ B．③④
C．①③ D．①③④
2
C
【解析】 浓硝酸与金属Cu反应产生NO2，稀硝酸与金属Cu反应产生NO，①与浓度有关；Fe2O3与浓、稀硝酸发生复分解反应均产生Fe(NO3)3和H2O，②与浓度无关；Zn与浓硫酸反应产生SO2，而与稀硫酸反应产生H2，③与浓度有关；Fe与浓、稀盐酸反应均产生FeCl2和H2，④与浓度无关。故选C。
2
3．(2025盐城期末)硝酸被称为“国防工业之母”，是重要的化学化工原料。下列说法正确的是 (　　)
A．浓硝酸不稳定，见光易分解
B．常温下，56 g Fe片与浓硝酸发生反应，转移的电子数为1.806× 1024
C．灼热的木炭与浓硝酸反应，产生的两种气体均为酸性氧化物
D．浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色，只体现了浓硝酸的酸性
3
A
【解析】 浓硝酸不稳定，受热或见光易分解，A正确；常温下，Fe片在浓硝酸中会钝化，无法计算转移电子数，B错误；灼热的木炭与浓硝酸反应，产生的两种气体是CO2、NO2，NO2与碱反应能生成2种盐，故NO2不是酸性氧化物，C错误；浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色，浓硝酸既体现酸性也体现氧化性，D错误。
3
4．(2025扬州中学月考)下列由废铜屑与浓硝酸反应制取NO2和Cu(NO3)2溶液的实验原理与装置能达到实验目的的是 (　　)
4
D
D．过滤得到
Cu(NO3)2溶液
【解析】 长颈漏斗下端管口没有形成液封，NO2会从长颈漏斗口逸出，A错误；NO2能与碱石灰反应，不能用碱石灰干燥NO2，B错误；题给装置若从长管进气，则为洗气装置，不能用于收集气体，并且NO2能与水反应，不能用排水法收集NO2，C错误。
4
5. (2025南师附中阶段考)对比分析下列实验所得结论正确的是(　　)
A. 由①中收集的气体能使带火星木条复燃可推断NO2助燃
B. ②中产生红棕色气体可证明浓硝酸具有不稳定性
C. ③中气体产物中含有CO2能证明C能将硝酸还原
D. ①②③中产生的气体通入足量水中后都无污染性
5
A
5
6．(教材习题)利用如图所示装置进行铜与硝酸反应的实验。
(1) 硝酸一般盛放在棕色试剂瓶中，请用化学方程式说明其原因：
_________________________________________。
6
(2) 使用稀硝酸进行实验：反应开始后，铜丝逐渐变细，有气泡产生，溶液变蓝。
①铜与稀硝酸反应的离子方程式为____________________________ _______________________。
②实验中观察到试管中的气体略有红棕色，其原因是___________ _____________(用化学方程式表示)。
6
2NO＋O2 ═══2NO2
(3) 使用浓硝酸进行实验：反应开始后，铜丝逐渐变细，溶液变绿，试管上方出现红棕色气体。
①铜与浓硝酸反应的化学方程式为____________________________ ______________________。
②某同学推测反应后溶液呈绿色的原因是NO2在溶液中达到饱和，NO2的饱和溶液呈黄色，硝酸铜溶液呈蓝色，两者混合后呈绿色。他取少量该绿色溶液，向其中加入适量水后溶液变为蓝色，可能的原因是______________________________(用化学方程式表示)。
6
Cu＋4HNO3(浓)═══ Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
3NO2＋H2O═══2HNO3＋NO
7．实验室以铜粉与稀硝酸、稀硫酸反应可制得CuSO4·5H2O，装置如图所示。
(1) 三颈烧瓶中Cu粉溶解的离子方程式
为____________________________________
______________________________________
______。
7
(2) 向三颈烧瓶中通入空气的作用除了搅拌使Cu粉与溶液充分接触外，还有______________________________________________________ _____________________________。
(3) 若铜粉过量，判断反应完成的现象是______________________ _________。
(4) 反应结束后，从三颈烧瓶中分离得到CuSO4·5H2O的操作是__________________________________。
7
将生成的NO转化为HNO3；使产生的NO部分转化为NO2，便于NOx被NaOH溶液完全吸收
三颈烧杯内无红棕色气体出现
过滤，蒸发浓缩、降温结晶、过滤
8．向盛有一定量浓硝酸的试管中加入6.4 g铜片发生反应。
(1) 开始阶段，观察到的现象为_______________________________ _______________________，反应的化学方程式是___________________ __________________________________。
(2) 反应结束后，铜片有剩余，再加入少量20%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，反应的离子方程式是__________________________ ________________________。
8
铜片逐渐溶解，溶液由无色变为蓝色，产生红棕色的气体
Cu＋4HNO3(浓) ═══Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
(3) 若6.4 g铜片消耗完时，共产生气体(NO、NO2)2.8 L(标准状况)，则整个反应过程中所消耗的硝酸的物质的量是_____________。
(4) 浓硝酸通常保存在棕色试剂瓶中，原因是__________________ _____________________(用化学方程式表示)。
(5) 工业上氨催化氧化的化学方程式为_________________________ _________。
0.325 mol
8

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