专题04 浓硫酸、浓硝酸的性质与反应计算-2021-2022学年高一化学期末复习重点专题突破（人教版2019必修第二册）

2021-2022学年高一化学期末复习重点专题突破 专题04 浓硫酸、浓硝酸的性质与反应计算 方法探究 一、浓硫酸的物理性质与特性 1．浓硫酸的物理性质 纯净的浓硫酸是一种无色黏稠、油状的液体，溶于水时放出大量的热，稀释浓硫酸时应将浓硫酸沿烧杯壁慢慢注入水中，并不断用玻璃棒搅拌。 2．浓硫酸的特性 （1）吸水性 浓硫酸可以吸收空气或其他气体中的水蒸气、混在固体中的湿存水、结晶水合物中的结晶水。在实验室里常用浓硫酸作干燥剂。 特别提醒：不是所有气体都能用浓硫酸进行干燥。浓硫酸呈酸性，能与碱性气体如氨气发生化学反应，因此不能用浓硫酸干燥氨气。浓硫酸具有强氧化性，能与还原性气体如H2S等发生氧化还原反应，因此不能用浓硫酸干燥H2S等还原性气体。实际使用中，浓硫酸常用来干燥CO、H2、O2、N2等中性气体及HCl、CO2、SO2等酸性气体。 （2）脱水性 浓硫酸可以使有机化合物中的氢、氧元素按水的组成从有机物中“脱离”出来，结合生成水分子。 （3）强氧化性 ①浓硫酸能与大多数金属反应，生成高价态金属的硫酸盐，本身一般被还原为SO2。如与铜反应的实验如下表所示： 实验操作 实验现象 a试管中铜丝表面变黑，有气泡逸出； b试管中的品红溶液逐渐变为无色； c试管中的紫色石蕊溶液逐渐变为红色； 将a试管里的溶液慢慢倒入水中，溶液变为蓝色。 实验结论 Cu和浓H2SO4反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O ②常温下，浓硫酸能使铁、铝钝化。 ③浓硫酸可将碳、磷等非金属单质氧化成高价态的氧化物或含氧酸，本身被还原为SO2。如：C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O。 特别提醒： 1．浓硫酸与稀硫酸氧化性的区别：浓硫酸具有强氧化性，原因是H2SO4―→SO2；稀硫酸具有弱氧化性，原因是2H+―→H2。 2．足量的铜与浓硫酸反应时，实际产生的SO2比理论值要小，原因是随着反应的进行，硫酸的浓度不断减小，当硫酸的浓度减小到一定程度时就不再与铜反应。 3．常温下，铁、铝遇到浓硫酸时并不是不反应，而是发生钝化，表面形成致密氧化膜阻止浓硫酸与金属的接触。 二、硝酸的强氧化性及其特性 1．规律 (1)硝酸的浓度越大．反应温度越高，其氧化性越强。 (2)浓硝酸的还原产物是NO2，稀硝酸的还原产物是NO，一般来讲，硝酸的浓度越稀，其还原产物的价态越低。 2．具体表现 (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+4HNO4(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。 (2)硝酸与非金属的反应。 ①反应规律：非金属单质+浓硝酸―→最高价氧化物或其含氧酸+NO2↑+H2O； ②实例：C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O。 (3)硝酸与还原性化合物的反应。 硝酸的强氧化性还表现在可以氧化具有还原性的化合物或离子，如HI、HBr、SO2、Fe2+、FeO、Br−、I−、S2−、等均能被HNO3氧化。 三、硝酸与金属反应的有关计算方法 1．从反应的本质看：金属与硝酸反应的实质是金属与H+和的共同作用。 例如：铜与稀硝酸反应的实质是：3Cu +8H++2===3Cu2+ +4H2O +2NO↑。 Fe2+与稀硝酸反应的实质是：3Fe2+ +4H+ +===3Fe3+ +2H2O+NO↑。 2．从硝酸在反应中的作用看：参加反应的硝酸一部分显酸性，生成硝酸盐，另一部分作氧化剂，一般转化为氮的氧化物(NO或NO2)，根据氮元素守恒解题。 3．从守恒的角度看： (1)电子守恒：硝酸与金属反应属于氧化还原反应，一般情况下金属失去的电子被+5价的氮得到，转化为 NO 或 NO2 (也可能会转化为N2O、N2和NH3)，N原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数，由此可求出氮元素被还原后的价态，根据价态确定反应产物。 (2)原子守恒：硝酸与金属反应时，一部分以的形式存在，一部分转化为还原产物，这两部分中N的物质的量与反应消耗的HNO3中N的物质的量相等。 4．从反应始态和最终状态看：终态法的运用使许多复杂问题简单化，在化学计算中具有非常重要的地位。 典例剖析 典例1 为研究物质性质，下列实验操作及现象描述正确的是 A．如图，①中为浓盐酸和浓硝酸中的一种，②中为浓氨水，则大烧杯中均观察到白烟 B．将氨水缓慢滴入AlCl3溶液中，研究Al(OH)3的两性 C．常温下，浓硫酸或浓硝酸中投入Fe片，均会产生大量的气体 D．加热除去NH4Cl中的少量NaHCO3 典例2 将3.84g铜粉与一定质量浓硝酸反应，当铜完全溶解时，收集到NO、NO2混合气体2.24L(标准状况