2022版高中化學(xué) 第四章 非金屬及其化合物 第4節(jié) 氨 硝酸 硫酸 課時2 硫酸和硝酸的氧化性學(xué)案 新人教版必修1

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1、2022版高中化學(xué) 第四章 非金屬及其化合物 第4節(jié) 氨 硝酸 硫酸 課時2 硫酸和硝酸的氧化性學(xué)案 新人教版必修1 1．了解硫酸、硝酸的酸性。 2．了解濃硫酸的三大特性，特別是濃硫酸的強氧化性。(重點) 3．了解稀硝酸、濃硝酸的氧化性。(重難點) 4．了解硫酸和硝酸的重要用途。 硫酸的性質(zhì)及用途 [基礎(chǔ)·初探] 1．物理性質(zhì) 純凈的濃硫酸是一種無色黏稠、油狀液體，密度大于水的密度。 2．稀硫酸的化學(xué)性質(zhì) 稀硫酸是強酸，具有酸的通性，寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式： 3．濃硫酸的特性 (1)吸水性：濃H2SO4能夠吸收氣體、液體中的水分子及固體中的結(jié)晶水，故常用作

2、干燥劑。 (2)脫水性：濃H2SO4能把有機物中的氫、氧元素按水的組成比脫去，剩余黑色的炭。如蔗糖的黑色面包實驗。 (3)強氧化性。 ①與金屬反應(yīng)。 a．鈍化：濃硫酸能使鐵、鋁等金屬表面形成一層致密的氧化膜，從而阻止?jié)饬蛩崤c鐵、鋁繼續(xù)反應(yīng)。 b．能與大部分金屬反應(yīng)。如與銅反應(yīng)： Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。 ②與非金屬反應(yīng)。 與碳反應(yīng)：C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。 ③與還原性化合物如H2S、HBr等反應(yīng)。 4．用途 (1)重要的化工原料，實驗室必備的重要試劑。 (2)工業(yè)上可用于制化肥、農(nóng)藥、炸藥、染料、鹽類等。

3、(3)用于精煉石油、金屬加工前的酸洗及制取各種揮發(fā)性酸、作干燥劑等。 [探究·升華] [思考探究] 濃H2SO4與銅反應(yīng)的實驗 實驗操作 實驗現(xiàn)象 a試管中銅絲表面有氣泡逸出 b試管中的品紅溶液逐漸變?yōu)闊o色 c試管中的紫色石蕊溶液逐漸變?yōu)榧t色 將a試管里的溶液慢慢倒入水中，溶液變?yōu)樗{(lán)色 實驗結(jié)論 Cu和濃H2SO4反應(yīng)的化學(xué)方程式為 Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O (1)浸堿棉團(tuán)作用是什么？ 【提示】　吸收尾氣SO2，防止污染大氣。 (2)過量的銅與一定量的濃硫酸反應(yīng)時，硫酸能否全部參加反應(yīng)？ 【提示】　不能。Cu是不活潑金屬，只能與

4、濃硫酸反應(yīng)，與稀硫酸不反應(yīng)，在過量Cu與一定量濃硫酸反應(yīng)時，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，硫酸的濃度逐漸減小，反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時，濃硫酸將變?yōu)橄×蛩?，反?yīng)自動停止，H2SO4不可能全部參加反應(yīng)。 (3)如果用過量的鋅代替銅與一定量的濃硫酸反應(yīng)，生成氣體的成分有哪些？請分析思考？ 【提示】　鋅首先與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)：Zn＋2H2SO4(濃)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，硫酸的濃度降低，鋅還會與稀硫酸進(jìn)一步反應(yīng)，Zn＋H2SO4(稀)===ZnSO4＋H2↑，故生成的氣體為SO2和H2的混合氣體。 [認(rèn)知升華] 濃硫酸的強氧化性 (1)本質(zhì)：濃硫酸具有強氧化性，是因為H2SO4

5、分子中＋6價的硫元素具有很強的得電子能力。 (2)表現(xiàn)： ①Fe、Al的鈍化 常溫下，當(dāng)Fe、Al遇到濃硫酸時，會與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)，表面生成一層致密的氧化物薄膜而出現(xiàn)“鈍化”現(xiàn)象。 ②常溫下與活潑金屬反應(yīng)(鐵、鋁除外)表現(xiàn)強氧化性和酸性，生成硫酸鹽和SO2，硫酸變稀后，生成的氣體為H2。 ③與不活潑金屬和非金屬反應(yīng) a．反應(yīng)需要加熱，否則不反應(yīng)。 b．還原產(chǎn)物一般是SO2，一般金屬被氧化為高價態(tài)的硫酸鹽，非金屬被氧化為高價態(tài)氧化物或含氧酸。 c．濃硫酸與金屬反應(yīng)時，既表現(xiàn)酸性又表現(xiàn)強氧化性，而與非金屬反應(yīng)時，只表現(xiàn)強氧化性。 d．隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃硫酸濃度變小，一旦變?yōu)橄×蛩?/p>

6、，反應(yīng)就停止。 ④與具有還原性的化合物反應(yīng)，如與H2S、HI、HBr、FeCl2等物質(zhì)反應(yīng)。 [題組·沖關(guān)] 題組1　濃H2SO4的性質(zhì)及其應(yīng)用 1．在下圖所示的實驗裝置中，從實驗開始到過一段時間后，對觀察到的現(xiàn)象敘述不正確的是(　　) 　　　　　　　　　①　?、凇　　、邸　　、堋　　　? A．①中蘋果塊會干癟 B．②中膽礬晶體表面有“白斑” C．③中小試管內(nèi)有晶體析出 D．④中pH試紙變紅 【解析】　濃硫酸具有吸水性、脫水性和強氧化性。蘋果塊的水分被濃硫酸吸收變干癟；膽礬晶體中的結(jié)晶水被濃硫酸吸收，表面出現(xiàn)“白斑”；飽和硝酸鉀溶液中的溶劑部分被濃硫酸吸收，溶質(zhì)呈晶體析出

7、；由于濃硫酸的脫水性，試紙會變黑。 【答案】　D 2．下列事實與濃硫酸表現(xiàn)出的性質(zhì)(括號中)的對應(yīng)關(guān)系正確的是(　　) A．在空氣中敞口久置的濃硫酸，溶液質(zhì)量增大(難揮發(fā)性) B．在加熱條件下銅與濃硫酸反應(yīng)(強氧化性、酸性) C．蔗糖與濃硫酸反應(yīng)中有海綿狀的炭生成(吸水性) D．濃硫酸可用來干燥某些氣體(脫水性) 【解析】　 在空氣中敞口久置濃硫酸，濃硫酸會吸收空氣中的水蒸氣而使溶液質(zhì)量增大，表現(xiàn)了其吸水性；濃硫酸使蔗糖炭化，表現(xiàn)了脫水性；濃硫酸可干燥某些氣體表現(xiàn)了吸水性。 【答案】　B 題組2　濃H2SO4的強氧化性實驗探究 3．某化學(xué)課外興趣小組為探究銅跟濃硫酸的反應(yīng)情

8、況，用如圖所示裝置進(jìn)行有關(guān)實驗： (1)B是用來收集實驗中產(chǎn)生的氣體的裝置，但未將導(dǎo)管畫全，請把導(dǎo)管補充完整。 (2)實驗中他們?nèi)?.4 g銅片和12 mL 18 mol/L濃硫酸放在圓底燒瓶中加熱，直到反應(yīng)完畢，最后發(fā)現(xiàn)燒瓶中還有銅片剩余。該小組學(xué)生根據(jù)所學(xué)的化學(xué)知識認(rèn)為還有一定量的硫酸剩余。 ①請寫出銅跟濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________ _____________________________________________________________。 ②為什么有一定量的余酸但未能使銅片完全溶解？你認(rèn)為原因是

9、_______ ____________________________________________________________。 ③下列藥品中能夠用來證明反應(yīng)結(jié)束后的燒瓶中的確有余酸的是________(填寫字母編號)。 A．鐵粉　　　　　　 B．BaCl2溶液 C．銀粉 D．Na2CO3溶液 (3)裝置C中試管D內(nèi)盛裝的是品紅溶液，當(dāng)B中氣體收集滿后，有可能觀察到的現(xiàn)象是__________。待反應(yīng)結(jié)束后，向C中燒杯內(nèi)加入沸水，D中觀察到的現(xiàn)象是__________。 (4)實驗裝置C有可能造成環(huán)境污染。試用最簡單的方法加以解決。(實驗用品自選)__________

10、___________________________________________________ _______________________________________________________________。 【解析】　Cu只與濃硫酸在加熱時反應(yīng)，而不與稀硫酸反應(yīng)。收集SO2氣體用向上排空氣法，因此B裝置應(yīng)為長進(jìn)短出，證明硫酸有剩余，應(yīng)證明溶液中含H＋，而不應(yīng)證明含SO，因此BaCl2溶液和Ag均不可。對C裝置逸出的SO2，用浸有NaOH溶液的棉花團(tuán)塞在試管口是最簡單的方法。 【答案】　(1) (2)①Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O ②

11、隨著H2SO4的消耗，濃H2SO4的濃度不斷降低，稀H2SO4與Cu不反應(yīng)　③AD (3)紅色褪去　恢復(fù)紅色 (4)用浸有NaOH溶液的棉團(tuán)塞在試管口 硝酸的性質(zhì)及用途 [基礎(chǔ)·初探] 1．酸性：硝酸是一元強酸，具有揮發(fā)性，具有酸的通性。 2．強氧化性 (1)與金屬反應(yīng)： ①除Au、Pt以外的絕大多數(shù)金屬都能與硝酸反應(yīng)。 ②常溫下，冷的濃硝酸能使Fe、Al鈍化。 ③與銅反應(yīng)(寫出化學(xué)方程式)： 濃硝酸：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。 稀硝酸：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。 (2)與非金

12、屬反應(yīng)： 加熱時濃硝酸與木炭發(fā)生反應(yīng)：C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 (3)王水： ①組成：濃硝酸與濃鹽酸，體積比為1∶3。 ②性質(zhì)：能使一些不溶于硝酸的金屬如Au、Pt等溶解。 3．不穩(wěn)定性 (1)化學(xué)方程式：4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O。 (2)實驗室中濃硝酸顯黃色的原因： 濃硝酸分解生成的NO2又溶于硝酸所致。 4．用途：硝酸用途廣泛，是制炸藥、染料、塑料的原料，也是化學(xué)實驗室的必備試劑。 [探究·升華] [思考探究] 硝酸的強氧化性實驗 將銅片置于兩支具支試管的底部(見下圖)。通過分液漏斗分別加入2 mL濃、稀硝酸。 A　

13、　　　　　　　　　　　　B 問題思考： (1)兩支具支試管中觀察到的實驗現(xiàn)象是否完全相同？反應(yīng)中濃硝酸、稀硝酸起什么作用？ 【提示】　不相同。加入濃硝酸的具支試管中出現(xiàn)的現(xiàn)象是銅片表面產(chǎn)生氣泡，銅片溶解，溶液變藍(lán)，具支試管上部空間無色變紅棕色。加入稀硝酸的具支試管出現(xiàn)的現(xiàn)象是銅片表面產(chǎn)生氣泡，銅片溶解，溶液變藍(lán)，具支試管上部空間氣體由無色變紅棕色，后又變成無色。兩支具支試管中濃、稀硝酸既表現(xiàn)出氧化性，又表現(xiàn)出酸性。 (2)如何證明集氣瓶里的氣體是NO? 【提示】　向集氣瓶中通入少量O2(或空氣)，氣體顏色由無色變?yōu)榧t棕色，說明集氣瓶中收集的氣體是NO。 (3)A裝置中Cu若過量，生

14、成成分有哪些？A裝置收集的氣體有NO2嗎？要收集NO2，用什么方法？ 【提示】　NO2、NO；沒有NO2，因為NO2與水反應(yīng)生成NO；用向上排空氣法。 (4)NO能用向上排空氣法收集嗎？為什么？ 【提示】　不能，因為NO易被O2氧化。 [認(rèn)知升華] 硝酸的強氧化性 (1)規(guī)律：①硝酸的濃度越大，反應(yīng)溫度越高，其氧化性越強。 ②還原劑一般被氧化成最高價態(tài)。 (2)硝酸的強氧化性的表現(xiàn) ①硝酸與金屬的反應(yīng)： a．除Au、Pt等少數(shù)金屬外，硝酸幾乎可以氧化所有的金屬。 b．活潑金屬與HNO3反應(yīng)不生成H2，HNO3的濃度不同，還原產(chǎn)物不同。 c．常溫下濃硝酸能使Fe、Al

15、鈍化，加熱時反應(yīng)。 ②硝酸與非金屬的反應(yīng)： 反應(yīng)規(guī)律：非金屬單質(zhì)＋濃硝酸―→最高價氧化物或高價含氧酸＋NO2↑＋H2O。 ③硝酸與還原性化合物的反應(yīng)： 硝酸的強氧化性還表現(xiàn)在可以氧化具有還原性的化合物或離子，如HI、HBr、SO2、Fe2＋、FeO、Br－、I－、S2－、SO等均能被HNO3氧化。 ④硝酸與鐵反應(yīng)，當(dāng)硝酸過量時，產(chǎn)物為Fe(NO3)3，當(dāng)鐵過量時為Fe(NO3)2。 [題組·沖關(guān)] 題組1　硝酸的性質(zhì) 1．下列反應(yīng)中硝酸既表現(xiàn)出酸性又表現(xiàn)出氧化性的是(　　) A．使石蕊溶液變紅 B．與銅反應(yīng)放出NO氣體，生成Cu(NO3)2 C．與Na2CO3反應(yīng)放出C

16、O2氣體，生成NaNO3 D．與S單質(zhì)混合共熱時生成H2SO4和NO2 【解析】　A項，HNO3只表現(xiàn)酸性；B項，Cu與稀硝酸反應(yīng)時，部分起酸的作用生成Cu(NO3)2，部分作氧化劑被還原為NO；C項，2HNO3＋Na2CO3===CO2↑＋H2O＋2NaNO3，HNO3只表現(xiàn)強酸性；D項，HNO3將S氧化為H2SO4，自身被還原為NO2，在該反應(yīng)中HNO3只表現(xiàn)強氧化性。 【答案】　B 2．下列關(guān)于硝酸說法正確的是(　　) A．硝酸與金屬反應(yīng)，主要是＋5價氮得電子 B．濃HNO3與濃鹽酸按3∶1的體積比所得混合物叫王水 C．硝酸電離出H＋，能被Zn、Fe等金屬還原成H2 D．

17、常溫下，向濃HNO3中投入Fe片，會產(chǎn)生大量紅棕色氣體 【解析】　硝酸與金屬反應(yīng)，主要是＋5價氮得電子，生成氮的低價化合物，一般不生成氫氣。濃HNO3與濃鹽酸按1∶3的體積比所得混合物叫王水。常溫下鐵遇到濃硝酸發(fā)生鈍化，不會生成大量紅棕色氣體。 【答案】　A 題組2　硝酸的有關(guān)計算 3．38.4 mg銅跟適量的濃硝酸反應(yīng)，銅全部作用后，共收集到22.4 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，則反應(yīng)消耗的硝酸的物質(zhì)的量可能是(　　) A．1.0×10－3mol　　　　　 B．1.6×10－3mol C．2.2×10－3mol D．2.4×10－3mol 【解析】　濃硝酸適量，在反應(yīng)過程中變稀，

18、實際上發(fā)生了兩個反應(yīng)：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O,3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。反應(yīng)消耗的HNO3包括起酸性作用和起氧化性作用的兩部分，前者反應(yīng)后以Cu(NO3)2形式存在，后者被還原后生成NO2、NO氣體。從兩個方程式看出Cu＋2HNO3(酸)～Cu(NO3)2，HNO3(氧化劑)～NO2(或NO)，所以反應(yīng)消耗的HNO3的物質(zhì)的量為：×2＋＝1.2×10－3mol＋1×10－3 mol＝2.2×10－3mol。 【答案】　C 4．將32.64 g銅與140 mL一定濃度的硝酸反應(yīng)，銅完全溶解，產(chǎn)生的NO和N

19、O2混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2 L。請回答： (1)NO的體積為________ L，NO2的體積為________ L。 (2)待產(chǎn)生的氣體全部逸出后，向溶液中加入V mL a mol·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部轉(zhuǎn)化成沉淀，則原HNO3溶液的濃度為________ mol·L－1。 【解析】　(1)設(shè)生成NO的物質(zhì)的量為x，NO2的物質(zhì)的量為y。 則有，解得x＝0.26 mol，y＝0.24 mol； V(NO)＝0.26 mol×22.4 L·mol－1＝5.824 L； V(NO2)＝0.24 mol×22.4 L·mol－1＝5.376

20、L。 (2)由原子守恒得： HNO3 n(HNO3)＝n(氣體) ＋n(NaOH) 所以c(HNO3)＝ mol·L－1。 【答案】　(1)5.824　5.376　(2) 【題后歸納】　硝酸與金屬反應(yīng)的“三個守恒、一個關(guān)系”突破計算 (1)三個守恒。 ①電子得失守恒：金屬失電子數(shù)＝n(NO2)＋3n(NO)。, ②氮原子守恒：n(HNO3)＝xn[M(NO3)x]＋n(NO2)＋n(NO)。 ③若向反應(yīng)后溶液加入NaOH溶液恰好使Mx＋沉淀完全，此時溶質(zhì)為NaNO3，則存在：,n(Na＋)＝n(NO)＝n(HNO3)－n(NO)－n(NO2)。 (2)一個關(guān)系。,起酸性作用的HNO3的物質(zhì)的量是金屬物質(zhì)的量和金屬所帶電荷數(shù)的乘積，可表示為n(HNO3)酸性＝xn(Mx＋)＝n(轉(zhuǎn)移電子)。