5.2 氮及其化合物（第3课时 硝酸）-2022-2023学年高一化学同步素养目标精品讲义（人教版2019必修第二册）

第五章 第二节 氮及其化合物 第3课时 硝酸 榆次一中 李金虎 【学习目标】 1．了解硝酸物理性质，利用实验使学生掌握硝酸的化学性质。 2．了解工业硝酸的制备原理，认识硝酸在生产中的应用 【素养目标】 1．通过实验探究硝酸的性质实验，培养学生“科学探究与创新意识”的学科素养。 2．通过价类二维图研究含氮元素物质转化，培养学生“证据推理与模型认知”的学科素养。 3．通过学习酸雨的形成与防治，培养学生“科学精神与社会责任”的学科素养。 必备知识与关键能力 知识点一：硝酸性质 1．物理性质 纯净的硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体，与H2O以任意比互溶。 2．化学性质 (1)不稳定性 ①反应：4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑。 ②市售浓硝酸呈黄色的原因是HNO3分解生成的NO2溶于硝酸中。 ③浓硝酸的保存方法是保存在棕色带有玻璃塞的细口试剂瓶中，置于冷暗处。 (2)强氧化性 ①与不活泼金属反应 稀硝酸与铜反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。 浓硝酸与铜反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。 ②常温下，浓硝酸使Fe、Al钝化。 ③与非金属反应 如浓硝酸与C的反应：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 ④与还原性化合物反应 硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋、FeO等还原性物质。写出稀硝酸与SO2、Fe2＋反应的离子方程式分别为3SO2＋2NO＋2H2O===3SO＋2NO↑＋4H＋、3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。 【点拨】①硝酸浓度越大，其还原产物的价态越高。还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO。 ②浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红，后褪色，该反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性。 ③常温下，浓硝酸或浓硫酸可使铁、铝表面形成一层致密的氧化物薄膜，所以可以用铁制容器或铝制容器来盛装浓硝酸或浓硫酸。“钝化”并非不反应。当加热时，Fe、Al会与浓硝酸或浓硫酸发生反应。 典例1．硝酸被称为“国防工业之母”，是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸的性质不相对应的是(　　) A．浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——酸性和强氧化性 B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性 C．要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性 D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液的红色褪去——强氧化性 【答案】D 【解析】向滴有酚酞的NaOH溶液中滴入硝酸，溶液红色褪去，利用的是硝酸的酸性。 典例2．下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论不正确的是(　　) A．由①中的红棕色气体,推断产生的气体一定是混合气体 B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应 C．由③说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物 D．③的气体产物中检测出CO2,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应 【答案】D 【解析】①中的碎玻璃不与浓硝酸反应，但仍有红棕色气体产生，说明浓硝酸受热分解产生了二氧化氮和氧气，A正确；②中红热的木炭可能与硝酸发生反应生成了二氧化氮，也可能硝酸受热分解产生二氧化氮，B正确；③中红热木炭未与浓硝酸接触，但产生了二氧化氮，说明浓硝酸具有挥发性，C正确；③的气体产物中检测出CO2，有可能是C与O2反应产生的，D错误。 知识点二：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NO3-的共同作用。 例如：铜与稀硝酸反应的实质是：3Cu +8H++2NO3-===3Cu2+ +4H2O +2NO↑。 Fe2+与稀硝酸反应的实质是：3Fe2+ +4H+ +NO3-===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NO3-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3． 某100 mL混合液中，HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4 mol·L-1和0.1 mol·L-1。向该混合液中加入1.92 g铜粉加热，