第19讲 硝酸及含氮物质转化 课件-2027届高三化学一轮复习

最适合真实课堂教学的课件！ 简洁、启智！ 1.7.2013 ‹#› 第19讲 硝酸、含氮物质转化 硝 酸 1. 纯硝酸为 色、有 气味的液体，与水以任意的比例互溶，熔点－42 ℃、沸点83 ℃，密度1.5 g·cm－3 。 2. 硝酸 挥发，在空气中遇水蒸气形成 。 3.质量分数为69%，物质的量浓度约为16 mol·L－1以上的硝酸称为__________；95%以上的浓硝酸叫做________硝酸。 4.久置后的硝酸呈 色。 无 刺激性 易 白雾 硝酸的物理性质 浓硝酸 发烟 黄 硝酸的化学性质 5 1. 硝酸具有酸的通性 HNO3 ===== H++N 写出硝酸的电离方程式 。 硝酸的化学性质 硝酸是一种强酸，具有强酸性 （1）硝酸与紫色石蕊溶液反应，使pH试纸变色 变为红色 稀硝酸使紫色石蕊试液 。浓硝酸使紫色石蕊试液 ，反应过程中浓硝酸表现 性和 性。 先变红后褪色 强酸 强氧化 pH试纸涂上稀硝酸，现象是 ，pH试纸涂上浓硝酸，现象是 。 试纸变红 试纸先变红后褪色 6 HNO3+NaOH= HNO3(稀)+CuO= HNO3 +CaCO3= 1. 硝酸具有酸的通性 硝酸的化学性质 硝酸是一种强酸，具有强酸性 （2）稀硝酸与碱反应 NaNO3+H2O HNO3+ Fe(OH)2 = （3）稀硝酸与碱性氧化物反应 2 Cu(NO3)2+H2O HNO3(稀)+ FeO = （4）稀硝酸与盐反应 2 Ca(NO3)2+CO2↑ +H2O HNO3(稀) +CaSO3= 3Fe(OH)2 + 10HNO3(稀)= 3Fe(NO3)3 + NO ↑+ 8H2O 3FeO+10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O 2HNO3（稀）+3Na2SO3=3Na2SO4+2NO↑+H2O 2. 硝酸不稳定 【思考】 （1）为什么久置的浓硝酸呈黄色？ 硝酸分解产生的NO2溶于溶液中，使溶液呈黄色。 （3）浓硝酸该如何保存？ 密封于棕色试剂瓶中，并放在阴暗处。 （2）久置浓硝酸如何恢复无色？ 加水并通入氧气 4NO2+ O2 +2H2O = 4HNO3 硝酸的化学性质 硝酸浓度越大越不稳定 写出硝酸分解的化学方程式 。 4HNO3 4NO2↑+O2↑ +2H2O △ 或光照 =============== 8 3. 强氧化性 由于HNO3中的N为 价，处在最高价，故硝酸具有较强的 能力，具有强 性。 硝酸的化学性质 +5 得电子 氧化 稀硝酸和浓硝酸都有强氧化性且浓度越大氧化性越 ：浓HNO3的氧化性 稀HNO3 大于 强 硝酸是强氧化性酸，且浓度越大氧化性越强 9 硝酸的化学性质 硝酸与金属单质反应 【注意】无论浓、稀硝酸与金属反应都不能产生H2 稀硝酸与金属单质反应生成 、 、 。 硝酸盐 NO 水 反应生成硝酸盐，体现出硝酸具有 性。 酸 反应生成NO，体现出硝酸具有 性。 氧化 浓硝酸与金属单质反应生成 、 、 。 硝酸盐 NO2 水 3. 强氧化性 【实验5-8】在橡胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。向两支具支试管中分别加入2 mL浓硝酸和稀硝酸，用橡胶塞塞住试管口，使铜丝与硝酸接触，观察并比较实验现象。向上拉铜丝，终止反应。 铜丝 硝酸 NaOH溶液 3. 强氧化性 硝酸的化学性质 硝酸能氧化大多数金属（除金、铂外） Cu与浓硝酸 Cu与稀硝酸 实验 现象 化学 方程式 结论 剧烈反应，铜丝变细，产生大量 色气体，溶液逐渐变为 . 缓慢反应，铜丝变细，开始产生少量 色气体，反应逐渐加快，最终气体变为 色，溶液逐渐变为 . HNO3 (浓) HNO3 (稀) 红棕 绿色 无 红棕 蓝色 Cu与浓硝酸 Cu与稀硝酸 实验 现象 化学 方程式 结论 剧烈反应，铜丝变细，产生大量红棕色气体，溶液逐渐变为绿色 缓慢反应，铜丝变细，开始产生少量无色气体，反应逐渐加快，气体变为红棕色，溶液逐渐变为蓝色 Cu＋4HNO3(浓) === Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 3Cu＋8HNO3(稀) === 3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O Cu与浓HNO3反应生成的气体是 ；Cu与稀HNO3反应生成的气体是 。 NO2 NO 过量的Cu加入少量的浓硝酸试管中，可能会发生哪些反应? 反应结束后，向试管中加入足量稀盐酸，有什么现象？ 现象：铜继续反应，产生无色气体。 一开始是铜与浓硝酸反应: Cu+4HNO3(浓)== Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 随着反应进行，硝酸由浓变稀，则发生： 3Cu+8HNO3(稀) == 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 【思考】 3. 强氧化性 硝酸的化学性质 硝酸能氧化大多数金属（除金、铂外） 完成下列反应方程式 Ag ＋ HNO3(浓) ===== Ag ＋ HNO3(稀) ===== AgNO3＋NO2↑＋H2O 2 AgNO3＋NO↑＋ H2O 3 4 3 2 【思考】如何洗去试管内壁附着的银？ 【迁移应用】 用稀硝酸清洗 【思考】冷的浓HNO3能否与Al、Fe持续发生反应？ 不能。 Al、Fe遇冷的浓HNO3发生反应而钝化，不能持续反应。 Al + HNO3(浓) ===== Al(NO3)3+ NO2↑ + H2O 6 3 3 【练】写出Al与足量浓硝酸在加热条件下反应的化学方程式。 Zn + HNO3(稀) ===== Zn(NO3)2+ NO↑ + H2O 3 8 3 2 4 Fe(少量) + HNO3(稀) ===== Fe(NO3)3+ NO↑ + H2O Fe (足量) + HNO3(稀) ===== Fe(NO3)2+ NO↑ + H2O 4 2 3 8 3 2 4 【注意】 浓、稀硝酸都具有强氧化性，能把变价金属被氧化到 价态 硝酸与排在H 前面的金属反应 （填“能”或“不能”）产生H2 完成下列反应方程式 【迁移应用】 最高 不能 1. 在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，当加入一种盐后，铜粉溶解，溶液呈蓝色，同时有气体逸出，这种盐是（ ） A. Na2CO3 B. K2SO4 C. KNO3 D. Fe2(SO4)3 C 2. 把3mol铜粉投入含4molHNO3和1molH2SO4的混合物稀溶液中， 充分反应产生气体的物质的量为 mol 。 1.5 【经典测试】 3Cu＋8H+＋2NO3-＝3Cu2+＋2NO↑＋4H2O 【测试】(2024·湖南卷，7,3分)某学生按图示方法进行实验，观察到以下实验现象： ①铜丝表面缓慢放出气泡，锥形瓶内气体呈红棕色；②铜丝表面气泡释放速度逐渐加快，气体颜色逐渐变深；③一段时间后气体颜色逐渐变浅，至几乎无色；④锥形瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升，最终铜丝与液面脱离接触，反应停止。 A．开始阶段铜丝表面气泡释放速度缓慢，原因是铜丝在稀HNO3中表面钝化 B．锥形瓶内出现了红棕色气体，表明铜和稀HNO3反应生成了NO2 C．红棕色逐渐变浅的主要原因是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO D．铜丝与液面脱离接触，反应停止，原因是硝酸消耗完全 C 下列说法正确的是(　　) [解析]　①中现象：铜与稀HNO3发生反应生成NO，NO被锥形瓶中的O2氧化成红棕色的NO2；②中现象：该反应为放热反应，随着温度升高，反应速率加快；③中现象：生成的NO2会溶于水转化为HNO3和NO，导致气体颜色变浅；④中现象：反应持续放出的热量，生成NO使瓶内气体体积增大，瓶内压强变大，导致长颈漏斗中液面上升，锥形瓶内液面下降，固液分离，反应停止。A项，开始阶段温度较低，铜丝与稀HNO3反应缓慢，铜在稀HNO3中不能钝化，错误；B项，铜与稀HNO3反应生成的气体为NO，错误；C项，生成的NO2会溶于水转化为HNO3和NO，导致气体颜色变浅，正确；D项，反应停止的原因是固液分离，错误。 硝酸虽具有强氧化性,但不能氧化金、铂。要想氧化金、铂金、铂可使用的试剂是 。 资料卡片：王 水 【注意】王水具有强氧化性，氧化性强于硝酸、浓硫酸 王水 1体积浓硝酸加入3体积浓盐酸。【V(浓HNO3)：V(浓HCl)=1:3 】 【思考】如何配制王水？ 【练】（2025·河南卷）Rh（铑）是一种贵金属，可溶于王水生成H3[RhCl6]，写出反应的化学方程式。 【注意】王水具有强氧化性，其中的硝酸属于稀硝酸！！！ 王水溶解铂,是因为浓盐酸提供的Cl-能与被硝酸氧化产生的高价态的铂离子形成稳定的配合物从而促进铂的溶解, H2SO4 + NO2↑+ H2O S + HNO3(浓) C + HNO3(浓) CO2↑+ NO2↑+ H2O 最高 【思考】氧化非金属一般使用浓硝酸且加热，浓硝酸体现出的性质是 ，非金属被氧化到 价。 氧化性 6 6 2 4 4 2 3. 强氧化性 硝酸的化学性质 硝酸能氧化非金属单质 【例】写出下列反应化学方程式。 硝酸氧化还原性物质 常见还原性离子和物质： SO42- S SO2 、 SO32- 、S2-、H2S、I-、Fe2+ I2 Fe3+ 3FeO +10HNO3(稀) = 3Fe(NO3)3 + NO↑+ 5H2O 3H2S + 2HNO3(稀)= 3S↓+ 2NO↑+ 4H2O 3Na2SO3 + 2HNO3 (稀)= 3Na2SO4 + 2NO↑+ H2O 6HI + 2HNO3(稀) = 3I2+ 2NO↑+ 4H2O 3. 强氧化性 硝酸的化学性质 硝酸能氧化还原性物质 被稀硝酸氧化： 【练】写出下列物质（或物质的溶液）与稀硝酸反应的化学方程式。 （1）Na2SO3 。 （2）H2S 。 （3）HI 。 （4）FeO 。 （1）在浓硫酸作用下，苯在50 ~ 60℃的水浴中能与硝酸发生硝化反应，写出化学方程式。 NO2 + HNO3 + H2O 50~60 ℃ 浓硫酸 硝基苯 3. 硝酸与有机物的反应 硝酸的化学性质 CH3 NO2 CH3 NO2 O2N + 3HNO3 △ 浓硫酸 + 3H2O 三硝基甲苯（梯恩梯:TNT） 2，4，6-三硝基甲苯 3. 硝酸与有机物的反应 硝酸的化学性质 （2）写出甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下反应化学方程式。 （3）颜色反应： 硝酸与含有 的蛋白质作用，呈 色。 苯环结构 3. 硝酸与有机物的反应 硝酸的化学性质 黄 【正误辨析】 (1)实验室里用锌粒和稀硝酸反应制氢气。(　　) [提示]　×　硝酸和金属反应不生成氢气。 (2)常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化。(　　) [提示]　√　钝化为化学变化。 (3)铜、碳分别与浓HNO3反应，都体现了浓硝酸的强氧化性和酸性。(　　) [提示]　×　浓硝酸和铜反应体现硝酸的酸性和强氧化性，浓硝酸和碳反应只体现强氧化性。 (4)将稀硝酸加入过量铁粉中，有气体生成，充分反应后滴加KSCN溶液，溶液呈红色。(　　) [提示]　×　稀硝酸与过量铁粉反应生成亚铁离子。 (5)Cu在KNO3溶液和稀H2SO4中均不溶解，但能溶解在其混合液中。(　　) [提示]　√　KNO3和H2SO4的混合溶液相当于硝酸溶液。 (6)试管内壁上的银镜可用稀HNO3除去，也可用氨水除去。(　　) [提示]　×　试管内壁上的银镜可用稀HNO3除去，不能用氨水除去。 (7)可用稀硝酸与FeS固体反应制取H2S。(　　) [提示]　×　硝酸可氧化Fe2＋和S2－。 (8)过量的铜与浓硝酸反应，产物中一定有NO。(　　) [提示]　√　随着反应进行，硝酸变稀，还原产物中有NO。 (9)硝酸电离出的H＋能被Zn、Fe等金属还原成H2。(　　) [提示]　×　硝酸是氧化性酸，与金属反应还原产物是氮氧化物。 (10)将稀硝酸加入过量铁粉中，有气体生成，充分反应后滴加KSCN溶液，溶液呈红色，稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋。(　　) [提示]　×　 【测试】(2025·广东汕头期末)将铜丝插入浓硝酸中进行如图(a～c是浸有相应试剂的棉花)所示的探究实验，下列分析正确的是(　　) A．Cu与浓硝酸反应，硝酸只表现出酸性，产生红棕色气体 B．a处可观察到棉花先变红后褪色 C．b处观察到棉花变蓝，说明NO2具有还原性 D．c处NaOH能与产生的气体发生复分解反应 B 硝酸的用途 氮 肥 硝化纤维塑料 炸 药 染 料 硝酸盐 主要原料： 氨气、空气、水 主要原理： NH3 NO NO2 HNO3 ③ ① ① 。 ② ② 。 ③ 。 {氨的催化氧化} 硝酸的工业制法 4NH3＋5O2 4NO＋6H2O Δ 催化剂 2NO＋O2 === 2NO2 3NO2＋H2O === 2HNO3＋NO 写出化学反应方程式： NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O 2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O 31 硝酸与金属反应的定量计算 金属与硝酸反应的计算方法： 2. 得失电子守恒法 3. 电荷守恒法 1. 原子守恒法 反应前后氮原子数目不变 氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数 溶液中阳离子、阴离子所正、负电荷总数相等 【例】将1.92g铜粉与一定量浓硝酸恰好完全反应，收集到由NO2 和NO组成的混合气体1.12 L(标准状况)。Cu-64；N-14；O-16；H-1 则：（1）NO为 mol，NO2为 mol，HNO3为 mol。 0.005 0.045 0.11 （2）若混合气体与O2混合后通入水中，气体被水完全吸收， 需要O2 mol。 0.015 （3）在上述反应过程中，铜失去的电子数、HNO3得到的电子数、气体失去的电子数、氧气得到的电子数有什么关系？ 相等 【测】(2025·山东济宁模拟)将12.8 g Cu投入50 mL某浓度的浓HNO3中，随着Cu的不断减少，反应生成气体的颜色逐渐变浅，当Cu全部溶解时，硝酸恰好完全消耗，共收集到气体3.36 L(标准状况)。下列分析正确的是(　　) Cu-64；N-14；O-16；H-1；N-23；H-1 A．参加反应的硝酸的物质的量为0.15 mol B．气体为NO和NO2的混合气，二者体积比1∶5 C．生成的溶液中滴加1 mol·L－1的NaOH溶液使Cu2＋完全沉淀，至少需要55 mL NaOH溶液 D．将生成的气体和一定量的氧气混合，然后倒扣在水中，若试管中最后充满液体，则通入氧气的质量3.2 g D 含氮物质之间的相互转化 氢化物 单质 氧化物 酸 盐 物质类别 碱 “价—类”二维图 含氮物质之间的相互转化 氮元素化合价 +5 +2 0 -3 +3 +4 a b c d e f g h i j NH3 N2 NO N2O3 NO2 N2O5 HNO2 HNO3 NaNO2 NaNO3 k NH4+ m NH3•H2O Lavf57.25.100 [解析]　收集到的气体为NO、NO2，其物质的量为＝ 0.15 mol，Cu物质的量为＝0.2 mol，Cu反应后生成Cu(NO3)2，结合氮元素守恒，参加反应的硝酸的物质的量为0.15 mol＋0.2 mol×2＝0.55 mol，故A错误；Cu物质的量为＝0.2 mol，故Cu失去电子为0.2 mol×2＝0.4 mol，设NO2和NO的物质的量分别为x mol、y mol，则有x＋3y＝0.4、x＋y＝0.15，解得x＝0.025，y＝0.125，则混合气体中 NO和NO2的体积比为0.125 mol∶0.025 mol＝5∶1，故B错误；根据Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓，至少需要＝0.4 L＝400 mL NaOH溶液，故C错误；NO、NO2和O2反应最终生成HNO3，结合B选项，根据得失电子守恒，O2得到的电子数等于铜失去的电子数，则需要氧气质量为×32 g·mol－1＝3.2 g，故D正确。 $