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(共92张PPT)
第二节
氮及其化合物
第五章 化工生产 中的重要非金属元素
第3课时 硝酸的性质
硝酸
染料
医药
硝化纷纷塑料
炸药
化肥
《本草纲目拾遗》记载：（硝酸）西洋人所造，性最猛，能蚀五金。王怡堂先生云：其水至强，五金八石皆能穿滴，惟玻璃可盛。
HNO3=H++NO3- (强酸)
01
硝酸的性质
370多年
硝石精
无翅鸟
魔液
化学趣史
格劳贝尔

01
硝酸外貌是什么样子
硝酸的物理性质
物理性质
1
颜色
状态
水溶性
挥发性
无色
液体
易溶于水
易挥发
参加化学反应，温度不宜过高！
类似盐酸
硝酸的物理性质
纯硝酸是无色、易挥发（沸点是83℃）、有刺激性气味的液体，
硝酸可以与水以任意比互溶,质量分数为95%以上的硝酸叫发烟硝酸。
【思考】浓硝酸久置后呈黄色，为什么？
硝酸刚泄漏时有何现象？
白雾
硝酸泄漏
观察与思考
硝酸泄漏一段时间后，又有何现象？
红棕色气体是何物质？
请写方程式
观察与思考
感受﹒ 理解
HNO3
→
NO2↑
+5
+4
HNO3
→
NO2↑
+5
+4
化合价降低
+1
-2
化合价升高
0
O2↑
＋
请配平
HNO3→ NO2↑＋ O2↑ 　
你认为硝酸体现了什么性质？
02
硝酸为何在保存于棕色瓶中
硝酸的不稳定性
2.1 不稳定性
化学性质
2
4HNO3 4NO2↑＋O2↑＋2H2O 　
===
光照
硝酸的不稳定性
a. 浓硝酸见光或受热时发生反应
4HNO3(浓) ==== 4NO2↑+O2↑+2H2O
△
或光照
b. 贮存:
一般将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，并避光放置于阴凉处
纯硝酸 久置硝酸
浓硝酸见光或受热会分解生成NO2，
NO2溶于浓硝酸使溶液显黄色。
【思考】如何保持浓硝酸？
下列物质的溶液在长期放置的过程中因被氧化而成黄色的是
A．浓硝酸
B．工业盐酸
C．氯化亚铁
D．浓溴水
E． KI溶液
考考你自己
《本草纲目拾遗》记载：（硝酸）西洋人所造，性最猛，能蚀五金。王怡堂先生云：其水至强，五金八石皆能穿滴，惟玻璃可盛。
HNO3=H++NO3- (强酸)
硝酸的酸性
HNO3=H++NO3-
①与指示剂反应:
稀硝酸使石蕊溶液由紫色变为红色,浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红(酸性)后褪色(强氧化性)
②与碱反应:
Fe(OH)3+3HNO3=Fe(NO3)3+3H2O
③与碱性氧化物反应:
CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O
④与弱酸盐反应:
CaCO3+2HNO3=Ca(NO3)2+CO2↑+H2O

03
硝酸为何叫“魔液”
硝酸的强氧化性
魔液
当年的格劳贝尔曾告诉人们：不管月亮啊、火星啊、金星啊，统统能被“魔液”溶解。
请不要误会，那个时代根本不可能去切一小片月亮、火星、金星来和硝酸反应，原来，古代研究化学的人认为，地下的各种金属是受天上各种星辰的作用和影响而产生的。
月亮、火星、金星
Ag Fe Cu
化学趣史
铜与硝酸反应，可能生成什么物质？
问题探究
Cu
HNO3
Cu2＋
NO2
+5
+4
HNO3
NO
+5
+2
实验探究
铜与浓硝酸反应
实验探究
反应
现象
铜丝
大量气泡产生
溶液颜色
无色变为绿色
气体颜色
红棕色
反应程度
十分剧烈
铜与浓硝酸方程式
Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 　
①用双线桥表示电子转移的方向和数目
1
失去
2e－
×
得到
e－
2
×
②改写为离子方程式
Cu＋4H＋＋3NO3－＝Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O 　
2.2 强氧化性
2.2.1 与不活泼金属反应
化学性质
2
Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 　
酸性
氧化性
得到的溶液为何不是蓝色，而是绿色？
如何除去其中的NO2气体？
联想与质疑
铜与稀硝酸反应
实验探究
反应
现象
铜丝
产生气泡
溶液颜色
无色变为蓝色
气体颜色
无色变红棕色
反应程度
缓慢
铜与稀硝酸方程式
3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 　
①用双线桥表示电子转移的方向和数目
3
失去
2e－
×
得到
3e－
2
×
②改写为离子方程式
3Cu＋8H＋＋2NO3－＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 　
问题探究
2.2 强氧化性
2.2.1 与不活泼金属反应
化学性质
2
Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 　
酸性
氧化性
3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 　
酸性
氧化性
铜与1 mol·L－1的硝酸反应，如果硝酸根的浓度下降0.2 mol·L－1，则溶液中的c(H＋)同时下降
A．0.2 mol·L－1
B．0.4 mol·L－1
C．0.6 mol·L－1
D．0.8 mol·L－1
3Cu＋8H＋＋2NO3－＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 　
看谁做得既准又快
19.2 g铜和2 mol·L－1稀硝酸0.5 L作用，反应中转移的电子为______mol，参加反应的硝酸是______mol，作为氧化剂的硝酸是______mol。
3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 　
写出银与稀硝酸反应的化学方程式。
如何洗净一支内壁镀银的试管？
为何不用浓硝酸洗涤？
3Ag＋4HNO3(稀)＝3AgNO3＋NO↑＋2H2O
Ag＋2HNO3(浓)＝AgNO3＋NO2↑＋H2O
请你试一试
深化理解
足量的Cu中加入少量的浓硝酸，可能会发生什么反应
1
一开始是铜与浓硝酸反应
Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 　
2
随着反应进行, 硝酸由浓变稀,则发生
3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 　
3
反应停止后, 加入什么物质可再反应？
铁盐、盐酸或硫酸
1. 铜投入到稀硫酸中不会溶解，再向溶液中投入KNO3固体，铜会不会溶解？为什么？
2. 若铜与硝酸反应后，硝酸不足而铜剩余，向反应体系中加入稀硫酸，铜是否继续溶解？若溶解，发生什么反应？
3Cu + 8HNO3(稀) === 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O
3. 试着写出少量/过量Fe粉分别于稀硝酸反应的方程式。
Fe + 4HNO3(稀) == Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O （ Fe少量）
3Fe+ 8HNO3(稀) == 3Fe(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O （ Fe过量）
Fe + 4H+ + NO3- == Fe3+ + NO↑ + 2H2O （ Fe少量）
3Fe + 8H+ + 2NO3- == Fe2+ + 2NO↑ + 4H2O （ Fe少量）
铝槽罐车
问题探究
硝酸是强酸，为什么可以用铝罐车运输？
如何用实验证明？
2.2 强氧化性
2.2.2 与活泼金属反应
化学性质
2
常温下，铁、铝钝化
铝槽罐车
为了除去镀在铝表面的铜镀层，可选用的最佳试剂是
A．浓硫酸
B．稀硝酸
C．浓盐酸
D．浓硝酸
看谁做得既准又快
浓硫酸与浓硝酸的氧化性，哪个强？
根据碳与浓硫酸的反应，请推测碳与浓硝酸能否反应
问题解决
写出碳与浓硝酸反应的化学方程式。
浓硝酸与碳反应
观察与思考
2.2 强氧化性
2.2.3 与非金属反应
化学性质
2
C＋4HNO3(浓) CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
请写出硫与浓硝酸反应的化学方程式。
考考你自己
S＋6HNO3(浓) 6NO2↑＋H2SO4＋2H2O
S＋4HNO3(浓) 4NO2↑＋SO2↑＋2H2O
2.2 强氧化性
2.2.3 与非金属反应
化学性质
2
C＋4HNO3(浓) CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
S＋6HNO3(浓) 6NO2↑＋H2SO4＋2H2O
写出硫酸亚铁与稀硝酸反应的离子方程式。
实验探究
3Fe2＋＋4H＋＋NO3－＝3Fe3＋＋NO↑＋2H2O 　
2.2 强氧化性
2.2.4 与还原性化合物
化学性质
2
Fe2＋
I－
S2－
SO32－
SO2
课堂小结
还原产物 范围
浓硝酸
稀硝酸
浓稀硝酸性质对比
不活泼金属、碳等非金属单质
某些还原性较强的化合物
氧化性：浓硝酸＞稀硝酸
酸的挥发性 和稳定性
酸的氧化性 和氧化性酸
酸性与氧化 性的强弱
温馨提醒
以下反应中分别体现硝酸什么性质：
用铁或铝制槽车运输浓硝酸
铜与浓HNO3反应
碳与浓HNO3共热
苛性钠与稀HNO3反应
NH3通入稀HNO3溶液中
HNO3放冷暗处
FeCl2溶液中滴加稀HNO3
看谁做得既准又快
下列试剂不必存放在棕色瓶中的是
A．氯水
B．浓硫酸
C．浓硝酸
D．食盐
看谁做得既准又快
在加入铝粉能放出氢气的溶液中能大量共存的离子组是
A. Na＋、Fe2＋、 Cl－、 NO3－
B. K＋、Na＋、SO42－、Cl－
C. CO32－、Cl－、I－、NH4＋
D. NH4＋、Ba2＋、K＋、OH－
看我七十二变
02
硝酸的制法
硝石精
化学趣史
KNO3＋H2SO4(浓) HNO3↑＋KHSO4
===
微热
硝石
01
工业上是如何生产硝酸的？
热交换器
氧化炉
硝酸工业制备
1
三原料
1
氨气 空气 水
2
三反应
2NO＋O2＝2NO2
3NO2＋H2O＝HNO3＋NO
4NH3＋5O2 4NO＋6H2O
催化剂
工业上以空气、水、氨为主要原料制备硝酸，请画出合成路线图。
思考﹒ 讨论
NH3
O2
NO
NO2
HNO3
O2
H2O
早期工业曾有硝石法、电弧法制硝酸，现代工业上一般都采用氨氧化法制硝酸。
1 mol NH3原料，求最多可生产硝酸的物质的量。
感受﹒ 理解
NH3～ NO ～ NO2 ～2/3HNO3
1 mol
硝酸工业制备
1
三原料
1
氨气 空气 水
2
三反应
3
生产流程
2NO＋O2＝2NO2
3NO2＋H2O＝HNO3＋NO
4NH3＋5O2 4NO＋6H2O
催化剂
循环操作
问题探究
硝酸工业尾气如何除去？
一般用NaOH溶液来吸收
硝酸工业制备
1
三原料
1
氨气 空气 水
2
三反应
3
生产流程
2NO＋O2＝2NO2
3NO2＋H2O＝HNO3＋NO
4NH3＋5O2 4NO＋6H2O
催化剂
NO2＋NO＋2NaOH＝2NaNO2＋H2O
2NO2＋2NaOH＝NaNO3＋NaNO2＋H2O
4
尾气处理
【思考与交流】
硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、农药、炸药、染料等。工业上制硝酸的原理是将氨经过一系列反应得到硝酸，如下图所示：
N2
H2
O2
O2
H2O
NH3
NO
NO2
HNO3
(1) 写出每一步反应的化学方程式。
(2) 请分析上述反应中的物质类别和氮元素化合价的变化情况，以及每一步反应中含氮物质发生的是氧化反应还是还原反应。
硝酸的工业制法
有关化学方程式:
N2→NH3: ________________________________。
NH3→NO: _______________________________。
NO→NO2: _______________________________。
NO2→HNO3: _____________________________。
4NH3+5O2 4NO+6H2O
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
N2+3H2 2NH3
高温高压
催化剂
二战时期 玻尔巧藏金奖章
实验探究
浓硝酸和浓盐酸的混合物（体积比为1:3）叫做王水，能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。
资料卡片——王水
VHNO3:VHCl = 1:3 组成的混合物
记忆方法 ：王水：“三言（盐）一笑（硝）”
“偷金”—— 去黑心首饰店清洗一些黄金首饰后，首饰质量变轻，这是怎么回事呢？
02
有关硝酸的计算方法
问题解决
a mol Cu跟含b mol HNO3的溶液恰好完全反应，则被还原的HNO3物质的量是
A．(b－2a) mol B．b /4 mol
C．2 a /3 mol D．2a mol
HNO3
NO NO2
Cu
Cu(NO3)2
b mol
2a mol
a mol
酸性
氧化性
(b－2a) mol
2.1 N守恒
硝酸与金属反应计算
2
HNO3
NO NO2
Cu
Cu(NO3)2
x mol
y mol
酸性
氧化性
z mol
＝
y
＋
2
z
x
1.92 g Cu和一定量的浓HNO3反应，随着铜的不断减少，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜反应完毕时，共收集到气体1.12 L（标况），求：
请同学们画出路线图。
　　（1）反应消耗硝酸的物质的量。
　 （2）生成的气体水洗后的体积。
请你试一试
HNO3
NO NO2
NO
Cu
Cu2＋ NO3－
H＋
0.03 mol
0.05 mol
H2O
由题意，发生了哪些反应？
解析：
HNO3
NO NO2
NO
Cu
Cu2＋ NO3－
H＋
0.03 mol
0.05 mol
H2O
Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 　
3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 　
Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 　
3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 　
解析：
x＋y＝0.03 mol
2x＋2/3y＝0.05 mol
x＝0.0225 mol
y＝0.0075 mol
n(HNO3)＝4x＋8/3y
＝4×0.0225 mol＋8/3×0.0075 mol
＝0.11 mol
1.92 g Cu和一定量的浓HNO3反应，随着铜的不断减少，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜反应完毕时，共收集到气体1.12 L（标况），求：
　　反应消耗硝酸的物质的量。
用守恒法
你学会了吗？
解析：
N守恒
n(HNO3)消耗
＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NO2)＋n(NO)
＝2×0.03 mol＋0.05 mol
＝0.11 mol
1.92 g Cu和一定量的浓HNO3反应，随着铜的不断减少，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜反应完毕时，共收集到气体1.12 L（标况），求：
　 生成的气体水洗后的体积。
看我七十二变
Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 　
3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 　
x＋y＝0.03 mol
2x＋2/3y＝0.05 mol
x＝0.0225 mol
y＝0.0075 mol
解析：
HNO3
NO NO2
NO
Cu
Cu2＋ NO3－
H＋
0.03 mol
0.05 mol
H2O
3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO
V(NO)
＝[1/3n(NO2)＋n(NO)]×22.4 L/mol
＝[1/3×0.045 mol＋0.005 mol )]×22.4 L/mol
＝0.448 L
解析：
电子守恒
Cu
失去2e－
Cu2＋
HNO3
得到3e－
NO
n(Cu)×2＝n(NO)×3
0.03 mol×2＝n(NO)×3
n(NO)＝0.02 mol
V(NO) ＝0.02 mol×22.4 L/mol＝0.448 L
2.2 电子守恒
硝酸与金属反应计算
2
铜失电子数
n(Cu)×2
n(NO)×3
＝
＋
n(NO2)×1
硝酸中N原子得电子数
等于
1 L稀硝酸和稀硫酸的混合液，其物质的量浓度分别为0.1 mol/L和0.4 mol/L。若向该混合液中加入足量的铜粉，则最多能溶解铜粉的质量为 　　　　　　　　　　　　　　
A. 2.4 g B . 3.2 g C. 6.4 g D . 9.6 g
3 mol 8mol
x 0.1 mol
x＝0.0375 mol
考考你的智慧
m(Cu) ＝0.00375 mol×64 g/mol＝2.4 g
深化理解
足量的Cu中加入少量的浓硝酸，可能会发生什么反应
1
一开始是铜与浓硝酸反应
Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 　
2
随着反应进行, 硝酸由浓变稀,则发生
3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 　
3
反应停止后, 加入什么物质可再反应？
铁盐、盐酸或硫酸
Cu＋2Fe3＋＝Cu2＋＋2Fe3＋
3Cu＋2NO3－＋2H＋＝3Cu2＋＋2NO↑＋2H2O
1 L稀硝酸和稀硫酸的混合液，其物质的量浓度分别为0.1 mol/L和0.4 mol/L。若向该混合液中加入足量的铜粉，则最多能溶解铜粉的质量为 　　　　　　　　　　　　　　
A. 2.4 g B . 3.2 g C. 6.4 g D . 9.6 g
3 mol 8mol 2 mol
x＝0.15 mol
x 0.9mol 0.1 mol
成功体验
m(Cu) ＝0.15 mol×64 g/mol＝9.6 g
2.3 利用离子方程式
硝酸与金属反应计算
2
1 00 mL稀硝酸和稀硫酸的混合液，其物质的量浓度分别为0.1 mol/L和0.4 mol/L。若向该混合液中加入1.92 g铜粉，则所得溶液中Cu2＋的物质的量浓度为多少mol/L 　　　　　　　　　　　　　　
A. 0.15 B . 0.225 C. 0.35 D . 0.45
3 mol 8mol 2 mol
0.03 mol 0.09mol 0.01 mol
你学会了吗？
对于1 LH2SO4和HNO3的混合溶液，若H2SO4和HNO3物质的量浓度存在如下关系：c(H2SO4)＋c(HNO3)＝1.2 mol·L－1，则理论上最多能溶解铜的物质的量为
A．0.80 mol B．0.72 mol
C．0.45 mol D．0.40 mol
挑战自我
课堂小结
1908年，德国建成了以铂网为催化剂的日产能力3吨的硝酸厂。
1913年，合成氨问世，氨氧化法生产硝酸开始进入工业化阶段，至今依然是世界上生产硝酸的主要方法。
硝酸工业制法——氨氧化法
电弧法制硝酸
1905年，挪威出现了电弧法生产硝酸的工厂，这是历史上最早的硝酸工业化尝试。
课堂小结
硝酸与金属的计算
课堂小结
三守恒一技巧
三守恒
原子守恒
电子守恒
电荷守恒
一技巧
离子方程式
金属与HNO3的反应计算
原子守恒
M(NO3)x
NO NO2 N2O4
n(HNO3)余
酸性
氧化性
未反应
n(HNO3)总
＝
xn[M(NO3)x]＋n(NO)＋n(NO2)＋2n(N2O4)＋n(HNO3)余
n(M)×x ＝n(NO2)×1 ＋n(NO)×3
M
失去xe－
Mx＋
HNO3
得到1e－
NO2
HNO3
得到3e－
NO
电子守恒
金属与HNO3的反应计算
c(H＋)
电荷守恒
反应后溶液中
NO3－
Mx＋
H＋
c(NO3－)
＝
c(Mx＋)·x
＋
金属与HNO3的反应计算
20 mL浓硝酸和2.56 g铜反应，铜完全溶解，生成的气体颜色由深变浅（生成NO2、NO），共收集到1.12 L气体（标准状况），剩余酸用NaOH中和，共耗去1 mol·L－1氢氧化钠30 mL。则浓HNO3物质的量浓度为____________。
试一试
8 mol·L－1
n(HNO3)总＝0.05 mol＋0.11 mol
＝0.16 mol
c(HNO3)＝0.16 mol÷0.02 L
＝8 mol/L
解析：
0.3 mol Cu2S与足量的稀硝酸反应，生成硝酸铜、硫酸、一氧化氮和水，求被还原的硝酸物质的量。
Cu2S
失去10e－
Cu2＋ SO42－
HNO3
得到3e－
NO
n(Cu2S)×10＝n(NO)×3
0.3 mol×10＝n(NO)×3
n(NO)＝1 mol
挑战自我
谢谢观看

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