专题7 第2单元 第2课时 硝酸-【新课程学案】2025-2026学年高中化学必修第二册教师用书word（苏教版）

本讲义聚焦硝酸的性质及氮元素转化这一核心知识点，系统梳理硝酸的物理性质、不稳定性与强氧化性，通过实验对比铜与浓稀硝酸反应现象，衔接硝酸与金属反应的守恒计算方法，最终构建氮及其化合物的价-类转化网络，形成完整知识支架。 资料以实验探究为核心，设计铜与浓稀硝酸反应对比实验培养科学探究能力，结合《本草纲目拾遗》“强水”记载渗透科学态度，通过守恒法计算训练科学思维。课中辅助教师实验教学，课后助力学生通过多维训练查漏补缺，强化知识应用。

第2课时　硝酸 新知探究(一)——硝酸的性质 1.物理性质 颜色 气味 状态 熔、沸点 溶解性 无色 刺激性气味 液体 较低,易挥发 与水以任意比互溶 2.化学性质 (1)不稳定性:硝酸受热或见光会发生分解,化学方程式:4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O。 (2)强氧化性 实验序号 实验装置 实验操作 实验现象 实验1 将铜片置于具支试管的底部,通过分液漏斗加入2 mL浓硝酸,将产生的气体通入倒置于水槽里充满水的集气瓶中 铜片溶解,试管内溶液颜色变蓝色,试管中有红棕色气体生成,集气瓶中收集到无色气体。 实验2 在实验1装置中,用分液漏斗向试管内加入5 mL水,稀释硝酸,收集产生的气体 铜片溶解,试管中有无色气体生成,集气瓶中收集到无色气体 ①与金属反应:硝酸具有强氧化性,能与除金、铂等少数金属以外的绝大多数金属反应。 a.Cu与浓硝酸反应的化学方程式为Cu+4HNO3(浓) ===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。 Cu与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu+8HNO3(稀) ===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。 b.与Fe、Al反应:常温下,浓硝酸与浓硫酸相似,也能使铁、铝表面形成致密的氧化膜而钝化,所以可以用铝质或铁质容器盛放浓硝酸。 ②与非金属反应:浓硝酸在加热的条件下,还能与木炭等非金属单质发生氧化还原反应,其与木炭反应的化学方程式为C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O。 应用化学 　　我国清代《本草纲目拾遗》中记叙无机药物335种,其中“强水”条目下写道:“性最烈,能蚀五金……其水甚强,五金八石皆能穿第,惟玻璃可盛。”“西人凡画洋画必须镂版于铜上者,先以笔画铜,或山水人物,以此水渍其间一昼夜,其渍处铜自烂,胜于雕刻,高低隐显,无不各有其妙。” 1.“强水”指的是硝酸,根据“性最烈,能蚀五金”,判断硝酸的腐蚀性如何? 提示:很强的腐蚀性。 2.根据“其水甚强,五金八石皆能穿第”,判断硝酸能否与金属反应? 提示:硝酸可以与大部分金属反应。 3.玻璃的主要成分是二氧化硅,硝酸能否与玻璃反应? 提示:不能。 4.铜与盐酸、稀硫酸不反应,硝酸与铜能否反应?体现了硝酸的什么性质? 提示:能反应,体现了硝酸的强氧化性。 [题点多维训练] 1.以下关于铜跟浓、稀硝酸反应的说法错误的是 (　　) A.1 mol浓硝酸被还原转移2 mol电子 B.Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈 C.Cu与浓、稀硝酸反应都不需要加热 D.生成等量的Cu(NO3)2,消耗浓硝酸的量多 解析:选A　1 mol浓硝酸被还原生成1 mol NO2,转移1 mol电子,A错误;浓硝酸的强氧化性强于稀硝酸,Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈,B正确;Cu与浓、稀硝酸反应都不需要加热,C正确;浓硝酸的还原产物是NO2,稀硝酸的还原产物是NO,根据得失电子守恒可判断生成等量的Cu(NO3)2,消耗浓硝酸的量多,D正确。 2.下列反应既表现硝酸的酸性,又表现硝酸的氧化性的是 (　　) A.CuO+2HNO3===Cu(NO3)2+H2O B.FeO+4HNO3(浓) ===Fe(NO3)3+2H2O+NO2↑ C.C+4HNO3(浓)CO2↑+2H2O+4NO2↑ D.NH3+HNO3===NH4NO3 解析:选B　根据硝酸中氮元素的化合价降低,则体现硝酸的氧化性,若生成硝酸盐,则体现硝酸的酸性。因硝酸中氮元素的化合价没有变化,只生成硝酸盐,则只表现酸性,故A错误;生成硝酸铁,则表现硝酸的酸性,且硝酸中部分氮元素的化合价由+5价降低为+4价,则体现硝酸的氧化性,故B正确;硝酸与碳反应,硝酸中氮元素的化合价全部由+5价降低为+4价,只体现氧化性,而不能体现酸性,故C错误;反应中没有元素化合价变化,不能体现硝酸的氧化性,生成硝酸盐,则只体现酸性,故D错误。 3.下列实验中均能观察到红棕色气体产生,对比分析所得的结论不正确的是 (　　) ① ② ③ 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反应 C.②中发生的反应,表现浓硝酸的酸性和强氧化性 D.③中的红棕色气体,在管口才能观察到 解析:选C　①中灼热碎玻璃不与浓硝酸反应,仍有红棕色气体NO2生成,说明浓硝酸受热发生了分解反应,生成NO2、O2和H2O,A正确;由于浓硝酸受热分解也生成NO2,则②中红棕色气体可能来源于浓硝酸的分解,故不能表明②中木炭与浓硝酸发生反应,B正确;②中木炭与浓硝酸反应体现了浓硝酸的强氧化性,没有表现出酸性,C错误;由于稀硝酸与铜反应生成NO,NO在管口遇到氧气生成红棕色气体NO2,D正确。 4.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+、N、Fe2+、Na+ B.Ag+、N、Cl-、K+ C.K+、Ba2+、OH-、S D.Cu2+、N、Br-、OH- 解析:选A　H+和N具有强氧化性,Fe2+具有还原性,能发生氧化还原反应,A正确;B、C、D项都不能发生氧化还原反应,但因生成沉淀和弱电解质而不能共存。 5.利用如图所示装置进行铜与硝酸反应的实验。 (1)硝酸一般盛放在棕色试剂瓶中,请用化学方程式说明其原因: 。 (2)使用稀硝酸进行实验:反应开始后,铜丝逐渐变细,有气泡产生,溶液变蓝。 ①铜与稀硝酸反应的离子方程式为 　。  ②实验中观察到试管中的气体略有红棕色,其原因是　　　　　　　　(用化学方程式表示)。  (3)使用浓硝酸进行实验:反应剧烈进行,铜丝逐渐变细,溶液变绿,试管上方出现红棕色气体。 ①铜与浓硝酸反应的化学方程式为 　。  ②某同学推测反应后溶液呈绿色的原因是NO2在溶液中达到饱和,NO2的饱和溶液呈黄色,硝酸铜溶液呈蓝色,二者混合后呈绿色。他取少量该绿色溶液,向其中加入适量水后溶液变为蓝色,可能的原因是　　　　　　　　(用化学方程式表示)。  答案:(1)4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O (2)①3Cu+8H++2N===3Cu2++2NO↑+4H2O　②2NO+O2===2NO2 (3)①4HNO3(浓)+Cu===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O　②3NO2+H2O===2HNO3+NO 新知探究(二)——硝酸与金属反应的相关计算　 1.一般分析 (1)反应通式:M+HNO3→M(NO3)n+还原产物+H2O。 (2)HNO3的物质的量 ①起氧化作用的HNO3转化为气体(NO、NO2)时,气体的物质的量等于被还原的硝酸的物质的量。 ②起酸性作用的HNO3转移到生成物的盐中,可以根据金属阳离子的物质的量求出。 ③没有参加反应的HNO3,可根据溶液中H+的物质的量求出。 2.常见反应 浓硝酸与Cu反应时,若Cu过量,反应开始时浓硝酸的还原产物为NO2,但随着反应的进行,浓硝酸变稀,其还原产物变为NO,最终应得到NO2与NO的混合气体,可利用守恒规律求解有关Cu、HNO3和混合气体之间的量的关系,硝酸与其他金属(过量)反应的情况与此类似。 3.常用解题方法 原子守恒 n(HNO3)=n(N)+n(还原产物中氮原子) 电子守恒 硝酸与金属反应属于氧化还原反应,氮原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数 电荷守恒 Mn+和H+所带正电荷总数等于N所带负电荷总数 利用离子 方程式计算 硝酸与硫酸混合液跟金属的反应,当金属足量时,不能用硝酸与金属反应的化学方程式计算,应用离子方程式计算,因为生成的硝酸盐中的N与硫酸电离出的H+仍能继续与金属反应 [题点多维训练] 题点(一)　利用电子守恒解题 1.Cu和Zn的合金与足量的稀硝酸反应,还原产物只有NO气体,其体积在标准状况下为2.24 L。将溶液稀释为1 L,测得溶液的c(H+)=0.1 mol·L-1,此时溶液中N的浓度为 (　　) A.0.3 mol·L-1　　　　　 B.0.4 mol·L-1 C.0.2 mol·L-1 D.0.6 mol·L-1 解析:选B　n(NO)==0.1 mol,转移电子的物质的量=0.1 mol×(5-2)=0.3 mol;Cu、Zn分别与稀硝酸反应生成+2价阳离子,则每个金属原子生成金属阳离子失去2个电子,根据金属和电子转移关系式得n(Cu)+n(Zn)=n(e-)=×0.3 mol=0.15 mol,溶液中根据电荷守恒得c(N)=c(H+)+2[c(Cu2+)+c(Zn2+)]=0.1 mol·L-1+2×0.15 mol·L-1=0.4 mol·L-1。 2.在标准状况下将1.92 g铜粉投入一定量浓硝酸中,随着铜粉的溶解,反应生成的气体颜色逐渐变浅,当铜粉完全溶解后共收集到由NO2和NO组成的混合气体1.12 L,则混合气体中NO的体积为　　　mL。  解析:混合气体的总物质的量为=0.05 mol,1.92 g铜粉的物质的量为0.03 mol。设NO的物质的量为n1 mol,则NO2的物质的量为(0.05-n1)mol,根据得失电子守恒得3n1+(0.05-n1)×1=0.03×2,解得n1=0.005,V(NO)=0.005 mol×22.4 L·mol-1=0.112 L=112 mL。 答案:112 题点(二)　利用原子守恒解题 3.将19.5 g锌粉与一定量的浓硝酸反应生成硝酸盐、水及气体,当锌粉完全作用时收集到11.2 L(标准状况下)NO、NO2混合气,则所消耗硝酸的物质的量是 (　　) A.1.2 mol　B.1.1 mol　C.0.9 mol　D.0.8 mol 解析:选B　锌和浓硝酸反应时生成NO2,而与稀硝酸反应时生成NO,由题意可得n(NO2)+n(NO)==0.5 mol,由氮原子守恒可知被还原的硝酸的物质的量为0.5 mol,由题意可得n(Zn)==0.3 mol,由锌原子守恒可知n[Zn(NO3)2]=0.3 mol,则表现酸性的硝酸的物质的量为0.3 mol×2=0.6 mol,参加反应的硝酸的物质的量为0.5 mol+0.6 mol=1.1 mol,故选B。 题点(三)　利用离子方程式进行计算 4.一定量的Cu和1 mol·L-1的稀硝酸反应,如果N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 解析:选D　由Cu与稀硝酸反应的离子方程式:3Cu+8H++2N===3Cu2++2NO↑+4H2O可知,当N浓度下降0.2 mol·L-1时,c(H+)下降0.8 mol·L-1。 5.在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,加热充分反应后,所得溶液中Cu2+的物质的量浓度是 (　　) A.0.15 mol·L-1 B.0.225 mol·L-1 C.0.35 mol·L-1 D.0.45 mol·L-1 解析:选B　由于本题溶液中存在HNO3、H2SO4,所以c(H+)>c(N),而在Cu与HNO3的反应中,实际参加反应的n(H+)∶n(N)=8∶2,所以要依据离子方程式来计算: 3Cu　+　8H+　　+　　2N===3Cu2++2NO↑+4H2O 3 8 2 3 (0.4+0.2) 0.4×0.1 =0.03 ×0.1=0.06 =0.04 由此可知H+的量不足,完全反应,则n(Cu2+)= mol=0.022 5 mol,c(Cu2+)==0.225 mol·L-1。 命题热点——氮及其化合物的转化关系 1.氮及其化合物的“价—类二维图” 　　氮及其化合物之间的转化关系,主要从氮元素的化合价变化入手。 写出图中标号的化学方程式: ①N2+O22NO ②2NO+O2===2NO2 ③3NO2+H2O===2HNO3+NO ④4NH3+5O24NO+6H2O ⑤NH3+H2ONH3·H2O ⑥3Cu+8HNO3(稀) ===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O ⑦NH3+HCl===NH4Cl ⑧2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O 2.其他形式的转化关系 (1)连续氧化型转化 N2(或NH3)NONO2HNO3 (2)三角转化 [题点多维训练] 1.(2025·福州闽侯县期中)氮及其化合物的转化关系如下图所示,则下列说法不正确的是 (　　) A.路线①②③是工业生产硝酸的主要途径 B.路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径 C.上述所有反应都是氧化还原反应 D.氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2 解析:选D　闪电固氮的特点是空气中的氮气与氧气反应得到一氧化氮,工业固氮的特点是氨气与氧气催化氧化得到一氧化氮,据此回答问题。在工业上是用氨催化氧化方法制取硝酸,路线①②③就是工业生产硝酸的主要途径,A正确。雷电固氮就是空气中的N2与O2在电火花作用下反应产生NO,NO被O2氧化产生NO2,NO2被水吸收得到硝酸,故路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径,B正确。在题述反应中都存在N元素化合价的变化,因此都是氧化还原反应,C正确。氮气与氧气在高温或放电时反应产生NO,无法一步得到二氧化氮,D错误。 2.如图为氮及其化合物的类别与化合价对应的关系图。 (1)实验室制取氨气。 ①化学方程式是 　。  ②可用向下排空气法收集氨气的原因是 　。  ③用水吸收多余的氨气时,如将导管直接插入水中,会产生倒吸现象,产生该现象的原因是 　。  (2)完成下列能生成NO的化学方程式。 ①体现N元素的还原性: a.汽车尾气中产生的NO:N2+O22NO。 b.氨的催化氧化: 。 ②体现N元素的氧化性: 　(合理即可)。  (3)NO2易溶于水。将体积为V mL的试管充满NO2后倒扣在水中,如图所示。 ①NO2溶于水的化学方程式是 　。  ②使试管中NO2完全被水吸收的操作是 　。  解析:(1)①实验室用固体氯化铵和固体氢氧化钙反应制备氨气,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。②氨气极易溶于水,所以只能用排空气的方法收集,又因为氨气密度小于空气密度,所以选择向下排空气法收集。③氨气极易溶于水,使装置中的压强小于外界的压强,从而引起倒吸。(2)①氨气催化氧化生成一氧化氮和水,化学方程式:4NH3+5O24NO+6H2O,氨气中-3价N升高为+2价,体现还原性。②铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水,化学方程式:3Cu+8HNO3(稀) ===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,硝酸中+5价N降为+2价,体现氧化性。(3)①二氧化氮可以和水反应生成硝酸和一氧化氮,反应为3NO2+H2O===2HNO3+NO。②NO2与水和氧气反应生成硝酸,发生反应的化学方程式为4NO2+O2+2H2O===4HNO3,所以使试管中NO2完全被水吸收的操作是向试管中通入 mL氧气。 答案:(1)①2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O　②氨气的密度小于空气的密度 ③氨气极易溶于水,使装置中的压强小于外界的压强 (2)①4NH3+5O24NO+6H2O　②3Cu+8HNO3(稀) ===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O(合理即可) (3)①3NO2+H2O===2HNO3+NO　②缓缓通入 mL 氧气 学科网（北京）股份有限公司 $