【同步讲义】高中化学（苏教版2019）必修第二册--7.2.2 硝酸 讲义

这是一份【同步讲义】高中化学（苏教版2019）必修第二册--7.2.2 硝酸 讲义，文件包含同步讲义高中化学苏教版2019必修第二册--722硝酸讲义学生版docx、同步讲义高中化学苏教版2019必修第二册--722硝酸讲义教师版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共19页， 欢迎下载使用。

第2课时 硝酸
目标导航


课程标准
课标解读
1．掌握浓、稀硝酸的强氧化性，了解硝酸的重要用途。
2．通过比较浓硝酸与稀硝酸性质的差异，认识硝酸浓度对反应产物的影响。
1．通过硝酸中氮元素的化合价分析硝酸的化学性质。（宏观辨识与微观探析）
2．通过对实现现象的观察、分析和推理，培养学生的实验能力、观察能力、思维能力，提高学生的化学素养。（证据推理与模型认知）
3．能依据实验目的，设计并优化实验方案，对硝酸相关性质进行探讨。（科学探究与创新意识）

知识精讲


知识点01 硝酸
1．物理性质
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。
2．化学性质
（1）硝酸是一元强酸，具有酸的通性。
能使紫色的石蕊试液变红、与某些金属氧化物反应、与某些盐反应、与碱反应。但硝酸与金属反应一般不产生H2。
硝酸与CaCO3反应的化学方程式为：CaCO3+2HNO3=Ca(NO3)2+CO2↑+H2O。
（2）不稳定性
硝酸不稳定，见光或受热易分解，化学方程式为：4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑。
硝酸的保存方法：密封贮存在低温、避光处。
市售硝酸常因溶有少量NO2略显黄色。
（3）【实验探究】硝酸的强氧化性
【实验1】铜与浓硝酸反应
实验现象：试管中铜片溶解，有红棕色气体产生，溶液变蓝色，集气瓶中收集到无色气体。
实验结论：铜与浓硝酸反应生成了硝酸铜和NO2气体。
【实验2】铜与稀硝酸反应
实验现象：试管中铜片溶解，有无色气体产生，溶液变蓝色，集气瓶中收集到无色气体。
实验结论：铜与浓硝酸反应生成了硝酸铜和NO气体。
（4）硝酸的强氧化性
硝酸是一种氧化性很强的酸，能与大多数金属（除Au、Pt等少数金属以外）、许多非金属以及有机物发生氧化还原反应。
①HNO3与金属反应
分别写出浓硝酸、稀硝酸分别与Cu的反应方程式：
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
②硝酸与非金属的反应
写出C与浓硝酸反应的方程式：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。
③常温下浓硝酸可以使铝、铁等金属发生钝化。可以用铝质或铁质容器盛放浓硝酸。
④与其他还原性物质反应
分别写出硝酸与Fe2+、SO反应的离子方程式：
3Fe2++4H++NO=3Fe3++NO↑+2H2O
3SO+2H++2NO=3SO+2NO↑+H2O
3．硝酸的用途
硝酸是一种重要的化工原料，常用来制造氮肥、燃料、塑料、炸药、硝酸盐等。

【即学即练1】下列说法中正确的是（ ）
A．硝酸应保存在塑料瓶中
B．常温下，浓硝酸不与铁和铝反应，但稀硝酸可以与铁和铝反应
C．稀硝酸与Cu反应时，硝酸只表现为强氧化性
D．浓硝酸与碳反应时，硝酸只表现为强氧化性
答案：D
解析：A选项，硝酸能腐蚀塑料和橡胶，应保存在玻璃瓶中，错误；B选项，常温下，浓硝酸能使铁和铝发生钝化，错误；C选项，稀硝酸和铜反应。硝酸转化为硝酸铜和NO，既表现为酸性又表现为强氧化性，错误；D选项，浓硝酸和碳反应，硝酸全部转化为NO2，只表现为强氧化性，正确；故选D。
【即学即练2】下列对于硝酸的认识不正确的是(　　)
A．浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性
B．铜与硝酸的反应属于置换反应
C．金属与硝酸反应一定不产生氢气
D．可用铁或铝质容器盛装浓硝酸
答案：B
解析：硝酸是强氧化性酸，且浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，A正确；铜不论与浓硝酸还是与稀硝酸反应都不是置换反应，B错误；硝酸是强氧化性酸，金属与硝酸反应均不产生氢气，C正确；铁或铝遇冷的浓硝酸钝化，故可用铁或铝质容器盛装浓硝酸，D正确。
【即学即练3】回答以下问题：
（1）将Cu片加入稀硝酸中，反应开始时，在试管中可以看到红棕色气体，原因是_________。
（2）将足量Cu片加入浓硝酸中，充分反应后，产生的气体有___________。
（3）将Cu片加入KNO3溶液中，再加入稀硫酸，发生反应的离子方程式为___________________。
答案：（1）试管中有少量氧气，与NO反应生成了NO2
（2）NO和NO2
（3）3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O
【即学即练4】将0.3molCu与足量的稀硝酸反应，被还原的硝酸为_____mol，转移的电子数为_______个。
答案：0.2 0.6NA
解析：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 转移电子数6e-
3mol 8mol 2mol 6mol
0.3mol 0.2mol 0.6mol

能力拓展

考法01 对硝酸性质的认识
1．硝酸氧化性的体现
（1）浓硝酸与C在加热条件下反应，硝酸表现为强氧化性，由于稀硝酸不与C反应，反应后仍有过量稀硝酸。
如：C＋4HNO3(浓)2H2O＋4NO2↑＋CO2↑。
（2）金属与硝酸反应一般不生成H2，浓硝酸一般先被还原为NO2，浓度变稀后稀硝酸一般被还原为NO气体，红棕色逐渐变淡。
（3）低价金属氧化物或盐与硝酸发生氧化还原反应，如FeO与稀硝酸反应3FeO＋10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O，而不是发生复分解反应生成Fe(NO3)2。
（4）酸性溶液中含有NO或向含有NO的硝酸盐溶液中加入酸，溶液中(H＋＋NO相当于HNO3)具有强氧化性，能够氧化强还原性离子Fe2＋、I－、S2－、SO等而不能大量共存。
（5）硝酸与铁反应时，产物符合以下规律：
Fe过量
Fe不足
Fe与HNO3两者恰好完全反应
Fe(NO3)2
Fe(NO3)3
Fe(NO3)2或Fe(NO3)3或两者混合物
温度越高，硝酸越浓，其氧化性越强；与硝酸反应时，还原剂一般被氧化成最高价态。
2．硝酸性质的认识误区
（1）硝酸与金属反应时，一般既表现强氧化性，又表现酸性（生成盐），参加反应的硝酸部分被还原，还有一部分仍以NO形式存在。
（2）浓硝酸与金属反应的过程中，浓度逐渐减小，还原产物有可能是NO2和NO的混合物。
（3）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NO的组合，它们相当于HNO3，能够氧化具有强还原性的离子，而单纯的NO不能氧化这些离子。
（4）硝酸的还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO；很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3。
【典例1】在浓硝酸中放入Cu片
（1）反应开始时的化学方程式为____________________，实验现象为__________________________。
（2）若Cu片有剩余，则反应将要结束时的化学方程式为_______________________________。
（3）待反应停止后，再加入少量的稀硫酸，这时Cu片上又有气泡产生，原因是_________________________________________________________________。
答案：(1)Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　溶液逐渐变蓝色，有红棕色气体逸出
(2)3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(3)加入稀硫酸后，氢离子与原溶液中硝酸根离子构成强氧化性酸，又能与过量的铜反应
分层提分


题组A 基础过关练
1．《本草纲目拾遗》记载：西洋人所造，性最猛烈，能蚀五金。王怡堂先生云：其水至强，五金八石皆能穿漏，惟玻璃可盛。这里“强水”是指(　　)
A．氨水 B．硝酸 C．醋 D．卤水
答案：B
解析：能蚀五金，其水至强，五金八石皆能穿漏，惟玻璃可盛，指的是硝酸。
2．对于硫酸和硝酸的比较中，下列叙述不正确的是（ ）
A．冷的浓硫酸和浓硝酸都可以用铝、铁的容器盛装
B．浓硫酸和浓硝酸都具有很强的腐蚀性、脱水性
C．稀硫酸和稀硝酸都具有氧化性
D．硫酸和硝酸都是重要的化工原料
答案：B
解析：浓硝酸没有脱水性，错误。
3．向Fe(NO3)2溶液中滴加稀盐酸，观察到的现象是(　　)
A．溶液由浅绿色变为黄色 B．溶液中产生红棕色气体
C．溶液中产生红褐色气体 D．无任何现象
答案：A
解析：溶液中存在NO，这时再加入盐酸相当于提供了H＋，Fe2＋会被NO(H＋)氧化成Fe3＋，硝酸被还原为NO，所以溶液变成黄色，产生无色气体。
4．硝酸在反应中只表现强氧化性的反应是（ ）
A．C与浓HNO3反应 B．Cu与浓HNO3反应
C．Cu与稀HNO3反应 D．Mg(OH)2与HNO3反应
答案：A
5．下列关于硝酸的说法中正确的是（ ）
A．稀硝酸能与Fe发生反应，浓硝酸不能
B．浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂
C．稀硝酸是弱酸，浓硝酸是强酸
D．稀硝酸与Cu反应生成NO，而浓硝酸与Cu反应生成NO2，稀硝酸得电子更多，故稀硝酸的氧化性大于浓硝酸
答案：B
解析：D选项，不能根据得到电子的多少来判断物质的氧化性强弱。
6．如图装置可用于（ ）
A．加热NaHCO3制CO2
B．用Cu和稀HNO3反应制NO
C．用NH4Cl与浓NaOH溶液反应制NH3
D．用NaCl与浓H2SO4反应制HCl
答案：B
7．下列关于铁与硝酸的反应说法正确的是(　　)
A．常温下将金属铁放入浓HNO3中，Fe将被氧化成Fe(NO3)3
B．将一定量的铁粉放入HNO3中，生成物中Fe的存在形式为Fe(NO3)3
C．铁粉与浓HNO3在加热条件下反应生成NO2，而与稀HNO3反应生成NO，说明稀HNO3比浓HNO3的氧化性更强
D．将一定量的Fe放入稀HNO3，其产物可能是Fe(NO3)3，也可能是Fe(NO3)2或它们的混合物
答案：D
解析：常温下浓HNO3能使铁钝化，A错误；HNO3与Fe反应的产物除与HNO3的浓度有关外，还与Fe的量有关，若Fe过量，则有2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，B错误，D正确；浓HNO3的氧化性强于稀HNO3，C错误。
8．下列事实体现了硝酸的什么性质？写出有关反应的化学方程式或离子方程式。
(1)浓硝酸应存放于棕色试剂瓶中。
浓硝酸具有 ；反应的化学方程式为 。
(2)银片溶于热的稀硝酸。
硝酸具有 ；反应的化学方程式为 。
(3)石灰石和稀硝酸混合反应制取CO2。
硝酸具有 ；反应的离子方程式为 。
(4)红热的木炭投入浓硝酸中产生红棕色的气体。
浓硝酸具有 ；反应的化学方程式为 。
答案：(1)不稳定性(或见光易分解的性质)　4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O
(2)强氧化性和酸性　3Ag＋4HNO3(稀)3AgNO3＋NO↑＋2H2O
(3)酸性　CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋CO2↑＋H2O
(4)强氧化性　C＋4HNO3(浓) 4NO2↑＋CO2↑＋2H2O
解析：硝酸被还原时体现了硝酸的氧化性，在产物中有硝酸盐生成时体现了硝酸的酸性。
9．请用所学知识回答下面的问题：
（1）工业浓硝酸通常呈黄色的原因是_________________________________________。
（2）铵态氮肥不能与碱性肥料混合施用_______________________________________。
（3）常温下铝质容器或铁质容器可贮运浓硫酸和浓硝酸
__________________________________________________。
（4）浓硝酸需保存在棕色瓶中_____________________________________________。
答案：（1）硝酸分解产生NO2，NO2溶于硝酸，使硝酸呈黄色。
（2）NH4+与碱性肥料混合发生反应，产生氨气使肥效损失。
（3）铝和铁遇浓硫酸或浓硝酸生成一层致密的氧化膜，阻止浓硫酸或浓硝酸继续与铝或铁反应。
（4）浓硝酸见光或受热易分解，且易挥发。
10．将铁屑溶于过量的稀硫酸中，发生反应的化学方程式是_________________________，在上述溶液中加入适量硝酸，发生反应的离子方程式为__________________________，反应完全后加入过量氨水，产生的现象是___________________________________。
答案：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ 3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O 有红褐色沉淀生成

题组B 能力提升练
1．下列离子在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存的是 (　　)
A．H＋、NO、Fe2＋、Na＋ B．Ag＋、NO、Cl－、K＋
C．K＋、Ba2＋、OH－、SO D．Cu2＋、NH、Br－、OH－
答案：A
解析：A组中H＋、NO、Fe2＋会发生氧化还原反应而不能大量共存；B组中的Ag＋和Cl－；C组中的Ba2＋和SO、D组中的Cu2＋、NH与OH－都不能共存，但不属于氧化还原反应。
2．某实验过程如图所示，则图③的试管中的现象是(　　)

A．无明显现象，因稀H2SO4不与铜反应
B．铜片溶解，产生无色气体，该气体遇到空气不变色
C．铜片溶解，放出红棕色有刺激性气味的气体
D．铜片溶解，产生无色气体，该气体在试管口变为红棕色
答案：D
解析：生成的Cu(NO3)2在H2SO4的酸性条件下相当于又有了HNO3，铜片会继续溶解生成NO。
3．下列关于硝酸的说法中，正确的是(　　)
A．硝酸与金属反应时，主要是＋5价的氮得电子
B．浓硝酸与碳反应时，既表现氧化性又表现为酸性
C．硝酸电离出的H＋能被Zn、Fe等金属还原成H2
D．常温下，向浓硝酸中投入铁片，会产生大量红棕色气体
答案：A
解析　硝酸是一种强氧化性酸，它的氧化性主要是由＋5价的氮元素表现出来的，A正确；王水中浓盐酸与浓硝酸的体积比是3∶1，B错误；硝酸是强氧化性酸，与金属反应时，一般不产生H2，C错误；常温下浓硝酸能使Fe钝化，不会产生大量红棕色气体，D错误。
4．某实验过程如下图所示：

则试管③中的现象是(　　)
A．无明显现象，因稀H2SO4不与铜反应
B．铜片溶解，产生无色气体，该气体遇到空气不变色
C．铜片溶解，放出红棕色有刺激性气味的气体
D．铜片溶解，产生无色气体，该气体在试管口变为红棕色
答案：D
解析：稀HNO3与金属铜反应的实质是3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。在①中，反应完全后溶液中含有NO；而在③中，当继续滴入稀H2SO4后，新加入的H＋和原溶液中的NO可继续与过量的Cu反应放出无色NO气体，NO遇O2后生成红棕色NO2。
5．某同学采用如图Ⅰ所示装置验证铜与稀硝酸的反应，并用排水法收集NO气体。

（1）发生反应的化学方程式为_______________________________，反应过程中的实验现象有________________________________________________。
（2）乙同学认为虽然收集到的气体为一氧化氮，但并不能说明反应中一定生成一氧化氮。你认为他的理由是_______________________________________________________。
（3）丙同学采用如图Ⅱ所示装置进行实验，证明了铜和稀硝酸反应生成一氧化氮。该同学的步骤如下表，请在表中填写有关步骤的实验现象。
实验步骤
实验现象
①从U形管左端加入稀硝酸，直至充满U形管右端
————
②用附有铜丝的胶塞塞住U形管右端，观察现象

③待反应停止后打开胶塞，观察实验现象

（4）指出丙同学的实验有哪些不足。
___________________________________________________________________________。
答案：（1）3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 试管中有红棕色气体产生，溶液变蓝色，收集到无色气体。
（2）左边试管中有少量空气，所以产生的气体为红棕色，不能判断产生的气体一定是NO。
（3）铜丝溶解，有无色气泡产生，右边U形管的溶液变蓝色，右边U形管内液面下降
U形管口有红棕色气体产生
（4）①反应需要较多量的硝酸；②打开胶塞产生的气体污染空气。

题组C 培优拔尖练
1．用以下三种途径来制取相同质量的硝酸铜：①铜跟浓硝酸反应，②铜跟稀硝酸反应，③铜跟氧气反应生成氧化铜，氧化铜再跟稀硝酸反应。以下叙述正确的是(　　)
A．三种途径所消耗的铜的物质的量不相等
B．三种途径所消耗的硝酸的物质的量相等
C．所消耗铜的物质的量：途径③＞途径①＞途径②
D．所消耗硝酸的物质的量：途径①＞途径②＞途径③
答案　D
解析　有关反应：①Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
②3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
③2Cu＋O22CuO，CuO＋2HNO3(稀)=Cu(NO3)2＋H2O
分析以上三组反应，可以看出：生成相同质量的Cu(NO3)2，消耗相同质量的铜，但消耗硝酸的质量(或物质的量)不相同，途径①消耗HNO3的量最多，途径②次之，途径③消耗HNO3的量最少。通过比较可以看出，生产Cu(NO3)2，途径③效果最佳，既不造成污染，又能提高HNO3的利用率。
2．下列有关实验设计、实验现象和解释或结论都正确的是(　　)
选项
实验设计
实验现象
解释或结论
A
向过量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液
溶液呈血红色
稀HNO3将Fe氧化为Fe3＋
B
常温下将铝和铁放入浓硝酸中
钝化
铝和铁与浓HNO3不反应
C
向某溶液中加入CCl4
液体分层，下层CCl4显紫色
原溶液中存在I－
D
用玻璃棒蘸取浓氨水点到红色石蕊试纸上
试纸变蓝色
浓氨水呈碱性
答案：D
解析：硝酸和铁反应生成硝酸铁，铁过量时，铁和Fe3＋反应生成亚铁离子，滴入硫氰化钾溶液不呈血红色，A项错；常温下，铝和铁在浓HNO3中生成一层氧化物保护膜，阻止了反应继续进行，不是不发生反应，B项错；原溶液中含有碘单质，不是碘离子，C项错；红色石蕊试纸遇碱变蓝色，D项正确。
3．一定量的Cu和1 mol·L－1的稀硝酸反应，如果NO的浓度下降0.2 mol·L－1，则溶液中c(H＋)同时下降(假定反应前后溶液体积不变)(　　)
A．0.2 mol·L－1 B．0.4 mol·L－1
C．0.6 mol·L－1 D．0.8 mol·L－1
答案：D
解析：由Cu与稀硝酸反应的离子方程式3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O可知，当NO浓度下降0.2 mol·L－1时，c(H＋)下降0.8 mol·L－1。
4．碳与浓硝酸共热，产生的气体分两份，第一份气体先导入适量蒸馏水中再导入石灰水中；第二份气体直接导入石灰水中，则石灰水的变化可能是(　　)
A．第一份不变浑浊；第二份变乳白色
B．第一份变乳白色浑浊；第二份不变浑浊
C．第一份变乳白色浑浊；第二份变乳白色
D．第一份不变浑浊；第二份不变浑浊
答案：B
解析：碳与浓硝酸共热，产生NO2和CO2的混合气体，第一份气体先导入适量蒸馏水中，NO2与水反应生成硝酸，剩余气体(CO2)导入石灰水中，石灰水变乳白色浑浊；第二份气体直接导入石灰水中，NO2与水反应生成硝酸，再与石灰水反应，CO2不能与石灰水反应，故不变浑浊。
5．在1 L稀硝酸和稀硫酸的混合液中，硝酸和硫酸的物质的量浓度均为0.1 mol·L－1。若向混合溶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．7.2 g D．9.6 g
答案：C
解析：用离子方程式来计算。铜与稀硝酸和稀硫酸组成的混合溶液反应的离子方程式为3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，由题意可知，n(NO)＝0.1 mol，n(H＋)＝0.1 mol＋2×0.1 mol＝0.3 mol，故NO过量，应根据n(H＋)来计算溶解铜粉的质量，m(Cu)＝×64 g·mol－1＝7.2 g。
6．某化学小组为了探究铜与硝酸反应的情况，做了以下探究过程。按如图进行反应：

(1)开始反应会出现的现象是________________________________________________，反应的化学方程式为_____________________________________________。
(2)若铜有剩余，反应将要结束时发生反应的化学方程式是_______________________________。
(3)待反应停止后，再加入少量质量分数为25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，其原因是______________________________________________________________。
(4)若将12.8 g铜跟一定量的浓硝酸反应，铜消耗完时，共产生气体5.6 L(标准状况)，消耗的硝酸的物质的量是________________。
答案：(1)溶液逐渐变蓝，有红棕色气体逸出　Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
(2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O　(3)加入稀硫酸后，H＋与原溶液中的NO构成强氧化性的环境，又能与过量的Cu反应，反应离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O　(4)0.65 mol
解析：(1)反应开始发生反应Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，溶液逐渐变蓝，有红棕色气体逸出；(2)随着反应的进行，硝酸浓度不断减小，故反应后阶段发生的是铜与稀硝酸的反应；(3)加入稀硫酸后，H＋与原溶液中的NO构成强氧化性的环境，又能与过量的Cu反应，反应离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O；
(4)n(NOx)＝＝0.25 mol，故根据氮原子守恒可知，消耗n(HNO3)＝2n(Cu)＋n(NOx)＝2×＋0.25 mol＝0.65 mol。