蘇教版化學必修1同步練習 酸的制法及性質
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111 第三課時 硝酸的制法及性質 基礎梳理 1、硝酸的工業(yè)制法:氨催化氧化法 原理: 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O 2NO + O22NO2 ; 3NO2 + H2O2HNO3 + NO 總反應式:NH3 + 2O2 HNO3 + H2O 2、硝酸的性質 (1)硝酸的物理性質: 純硝酸為無色有刺激性氣味的液體,沸點較低(83℃),易揮發(fā),在空氣中遇水蒸氣形成硝酸的小液滴而呈白霧狀。98%以上的濃硝酸稱為“發(fā)煙硝酸”,69%的硝酸溶液稱為濃HNO3。 (2)、硝酸的化學性質: (1)不穩(wěn)定性:4HNO34NO2+2H2O + O2 硝酸越濃越易分解,因此濃HNO3應存放在棕色試劑瓶中。 注意:濃HNO3由于HNO3分解產生的NO2溶于硝酸中而一般呈黃色。若要除去濃硝酸中的黃色,可向盛有濃硝酸的試劑瓶中通入一定量的空氣或氧氣。 (2)強酸性:硝酸是一種一元強酸,具有酸的通性。但濃硝酸遇石蕊溶液先變紅后褪色,與金屬反應不產生氫氣。 NaOH+HNO3NaNO3+H2O; CuO+2HNO3Cu(NO3)2+H2O (3)強氧化性: HNO3中的+5價N元素處于最高價態(tài),具有很強的氧化性。 ①與金屬的反應,體現硝酸的酸性和強氧化性: Cu + 4HNO3(濃) Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 3Cu + 8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O 常溫下,金屬鋁、鐵遇到濃硝酸發(fā)生鈍化。 ②與非金屬的反應,生成最高價非金屬氧化性或對應最高價含氧酸,體現硝酸的強氧化性: C + 4HNO3(濃) CO2 + 4NO2 + 2H2O S+6HNO3(濃)H2SO4+6NO2↑+3H2O 特別提示:(1)硝酸的氧化性規(guī)律: ①硝酸越濃,其氧化性越強,濃硝酸被還原成二氧化氮,稀硝酸被還原成一氧化氮,還原劑一般被氧化成最高價。 ②在金屬活動性順序表中,氫前金屬與硝酸反應不生成氫氣而生成水,還原劑一般被氧化成最高價態(tài)。如: Fe+4HNO3(?。〧e(NO3)3+ NO↑+ 2H2O ③硝酸能溶解Cu、Ag等不活潑金屬,但不能溶解Pt和Au. ④常溫下濃硝酸能使Fe、Al鈍化(表面生成致密的氧化物薄膜)。 ⑤硝酸與S、P、C等非金屬反應生成相應最高價態(tài)的酸和二氧化氮: C+4HNO3(濃) CO2↑+4 NO2↑+2H2O S+6HNO3(濃)H2SO4+6 NO2↑+2H2O ⑥能與其它還原劑反應,如:H2S、SO2、Na2SO3、KI、HBr、HI等。 ⑦濃硝酸與濃鹽酸以1﹕3的體積比混合后稱為王水,能溶解Pt和Au。 例題解析 例4.用以下三種途徑來制取相等質量的硝酸銅: (1)銅跟濃硝酸反應; (2)銅跟稀硝酸反應; (3)銅先跟氧氣反應生成氧化銅,氧化銅再跟硝酸反應。 以下敘述中正確的是( ) A.三種途徑所消耗的銅的物質的量相等 B.三種途徑所消耗的硝酸的物質的量相等 C.所消耗的銅的物質的量是:途徑(3)>途徑(1)>途徑(2) D.所消耗的硝酸的物質的量是:途徑(1)>途徑(2)>途徑(3) 思路分析:本題是評價制備方案的優(yōu)劣。從綠色化學角度看要節(jié)約原料;同時要做到副產品對環(huán)境污染小。 (1)Cu+4HNO3(濃) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O, (2)3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O, (3)2Cu+O22CuO,CuO+2HNO3Cu(NO3)2+H2O。 若生成3molCu(NO3)2,可得消耗原料量及生成污染物NOx的量(見下表): Cu(NO3)2 Cu HNO3 NOx (1) 3mol 3mol 12mol 6mol (2) 3mol 3mol 8mol 2mol (3) 3mol 3mol 6mol 0mol 由上表知:(1)耗HNO3最多,生成污染物最多;(3)耗HNO3最少,沒有污染物。 解題:A、D 誤區(qū)點撥:本題考查對硝酸性質、用途的理解及氧化還原反應知識,通過分析比較選擇出最佳途徑的能力。從不同濃度硝酸與銅的反應可以看出,在硝酸與銅的反應中,硝酸充當了氧化劑和提供硝酸根兩種作用,因稀硝酸與銅反應時,氮元素的化合價由+5降為+2價,故作為氧化劑消耗的硝酸較少,而(3)中氧氣為氧化劑,硝酸全部用提供酸根用,故消耗硝酸的為(1)>(2)>(3)。 例5.在100ml混合酸中,HNO3和H2SO4的物質的量濃度分別為0.4mol/L和0.1mol/L向該混合液中加1.92g銅粉,加熱,待充分反應后,所得溶液中的Cu2+的物質的量濃度(mol/L)是 ( ?。? A.0.15mol/L B.0.225mol/L C.0.35mol/L D.0.45mol/L 思路分析:1.94g銅物質的量為1.9464=0.03mol;硝酸物質的量為0.04mol,硫酸的物質的量為0.01mol;根據離子方程式來分析: 3Cu+ 8H+ + 2NO3- 3Cu++2NO↑+4H2O 3 8 2 3 現有:0.03 0.06 0.04 X 進行過量判斷,三種參與反應的微粒,H+完全反應,代入計算: X=0.0225mol則c(Cu2+)=0.02250.1=0.225mol 解題: B 誤區(qū)點撥:若根據以下方程式分析, 3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 3 8 3 0.03 0.04 x 則沒有考慮到硫酸提供的H+可以和溶液中的NO3-繼續(xù)反應,應特別注意。 基礎訓練 一、選擇題(每小題有一至兩個正確答案) 1.實驗室不需要用棕色試劑瓶保存的試劑是 A.濃硝酸 B.硝酸銀 C.氯水 D.濃硫酸 2.下列反應的離子方程式正確的是 A.鋁片和氫氧化鈉溶液反應 Al+2OH—=AlO2—+H2↑ B.Cl2通入冷水中 Cl2+H2O=Cl-+ClO-+2H+ C.銅與稀硝酸反應 3Cu+2NO3—+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O D.小蘇打溶液跟燒堿反應 HCO3—+OH-=CO32-+H2O 3.把aL含硫酸銨、硝酸銨的溶液分成兩等份,一份用b mol燒堿剛好把NH轉化為NH3,另一份與氯化鋇溶液完全反應消耗c mol BaCl2。則原溶液中NO的濃度為 ( ) A. B. C. D. 4.某金屬的硝酸鹽加熱分解生成的NO2和O2的物質的量之比8:1。在加熱過程中,該金屬元素的化合價 A、降低 B、升高 C、不變 D、無法確定 5.38.4毫克銅跟適量的濃硝酸反應,銅全部作用后共收集到氣體22.4毫升(標準狀況),反應消耗的HNO3的物質的量可能是 A.1.010-3摩爾 B.1.610-3摩爾 C.2.210-3摩爾 D.2.010-3摩爾 6.把6mol銅粉投入含8mol硝酸和2mol硫酸的稀溶液中,則標準狀況下放出的氣體(假設氣體全為NO)的物質的量為 ( ) A.2 mol B.3 mol C.4 mol D.5mol 二、填空題: 7.如圖所示轉化關系,判斷A、B、C、D各是什么物質,寫出有關的化學方程式。 (1)當A為氣體單質時,A是 ,B是 , C是 ,D是 ,E是 E→C化學方程式: 。 (2)當A為固體單質時,A是 ,B是 , C是 ,D是 ,E是 。 E→C化學方程式: 。 8.為了證明銅與稀硝酸反應產生一氧化氮,某校學生實驗小組設計了一個實驗,其裝置如下圖所示(加熱裝置和固定裝置均已略去),B為一個用金屬絲固定的干燥管,內裝塊狀碳酸鈣固體;E為一個空的蒸餾燒瓶;F是用于鼓入空氣的雙連打氣球。 (1)實驗時,為在E燒瓶中收集到NO,以便觀察顏色,必須事先趕出去其中的空氣。其中第一步實驗操作為: 。 如何確定E中空氣已被趕盡:__________________________________。 (2)將A中銅絲放入稀硝酸中,給裝置A微微加熱,在裝置A中產生無色氣體,其反應的離子方程式為 。 (3)如何證明E中收集到的是NO而不是H2? ______________________________________________________ 一段時間后,C中白色沉淀溶解,其原因是 ________________________________________________________ (4)裝置D的作用是___________________________________________________ 9.(10分)向盛有400 mL 某濃度稀硝酸的大燒杯中加入W g 鐵粉(還原產物以NO計),充分反應后,鐵粉質量減少16.8 g。再往燒杯中加入V mL 4 mol/L 稀硫酸,充分反應后,鐵粉質量又減少8.4 g,此時鐵粉仍有剩余。求: (1)稀硝酸的物質的量濃度是多少? (2)V的值是多少? (3)要使反應中有氫氣生成,W的取值范圍是(不必寫推導過程)___________。 一、選擇題(每小題有一至兩個正確答案) 1.D 2.CD 3.C 4.B 5.C 6.B 二、填空題: 7.(1)N2、NH3、NO、NO2、HNO3 3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O (2)S、H2S、SO2、SO3、H2SO4 Cu +2H2SO4 CuSO4 + SO2↑+ 2H2O 8.(12分)(1)將裝CaCO3的干燥管下移與稀HNO3反應產生CO2; 當C處出現白色沉淀時 (2)3Cu+8H++2NO3- 3Cu2++2NO↑+4H2O (3)用F向E中鼓入空氣,E內顏色加深; NO2進入C生成HNO3使CaCO3溶解 (4)吸收過量的NO2,防止空氣污染 9.(1)2mol/L(4分) (2)50mL (4分) (3)67.2g (2分) 111- 配套講稿:
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