2018版高中化學 第四章 非金屬及其化合物 第4節(jié) 氨 硝酸 硫酸 課時2 硫酸和硝酸的氧化性學案 新人教版必修1.doc

課時2硫酸和硝酸的氧化性1了解硫酸、硝酸的酸性。2了解濃硫酸的三大特性，特別是濃硫酸的強氧化性。(重點)3了解稀硝酸、濃硝酸的氧化性。(重難點)4了解硫酸和硝酸的重要用途。硫酸的性質及用途基礎初探1物理性質純凈的濃硫酸是一種無色黏稠、油狀液體，密度大于水的密度。2稀硫酸的化學性質稀硫酸是強酸，具有酸的通性，寫出有關反應的離子方程式：3濃硫酸的特性(1)吸水性：濃H2SO4能夠吸收氣體、液體中的水分子及固體中的結晶水，故常用作干燥劑。(2)脫水性：濃H2SO4能把有機物中的氫、氧元素按水的組成比脫去，剩余黑色的炭。如蔗糖的黑色面包實驗。(3)強氧化性。與金屬反應。a鈍化：濃硫酸能使鐵、鋁等金屬表面形成一層致密的氧化膜，從而阻止?jié)饬蛩崤c鐵、鋁繼續(xù)反應。b能與大部分金屬反應。如與銅反應：Cu2H2SO4(濃)CuSO4SO22H2O。與非金屬反應。與碳反應：C2H2SO4(濃)CO22SO22H2O。與還原性化合物如H2S、HBr等反應。4用途(1)重要的化工原料，實驗室必備的重要試劑。(2)工業(yè)上可用于制化肥、農(nóng)藥、炸藥、染料、鹽類等。(3)用于精煉石油、金屬加工前的酸洗及制取各種揮發(fā)性酸、作干燥劑等。探究升華思考探究濃H2SO4與銅反應的實驗實驗操作實驗現(xiàn)象a試管中銅絲表面有氣泡逸出b試管中的品紅溶液逐漸變?yōu)闊o色c試管中的紫色石蕊溶液逐漸變?yōu)榧t色將a試管里的溶液慢慢倒入水中，溶液變?yōu)樗{色實驗結論Cu和濃H2SO4反應的化學方程式為Cu2H2SO4(濃)CuSO4SO22H2O(1)浸堿棉團作用是什么？【提示】吸收尾氣SO2，防止污染大氣。(2)過量的銅與一定量的濃硫酸反應時，硫酸能否全部參加反應？【提示】不能。Cu是不活潑金屬，只能與濃硫酸反應，與稀硫酸不反應，在過量Cu與一定量濃硫酸反應時，隨著反應的進行，硫酸的濃度逐漸減小，反應進行到一定程度時，濃硫酸將變?yōu)橄×蛩?，反應自動停止，H2SO4不可能全部參加反應。(3)如果用過量的鋅代替銅與一定量的濃硫酸反應，生成氣體的成分有哪些？請分析思考？【提示】鋅首先與濃硫酸發(fā)生反應：Zn2H2SO4(濃)=ZnSO4SO22H2O，隨著反應的進行，硫酸的濃度降低，鋅還會與稀硫酸進一步反應，ZnH2SO4(稀)=ZnSO4H2，故生成的氣體為SO2和H2的混合氣體。認知升華濃硫酸的強氧化性(1)本質：濃硫酸具有強氧化性，是因為H2SO4分子中6價的硫元素具有很強的得電子能力。(2)表現(xiàn)：Fe、Al的鈍化常溫下，當Fe、Al遇到濃硫酸時，會與濃硫酸發(fā)生反應，表面生成一層致密的氧化物薄膜而出現(xiàn)“鈍化”現(xiàn)象。常溫下與活潑金屬反應(鐵、鋁除外)表現(xiàn)強氧化性和酸性，生成硫酸鹽和SO2，硫酸變稀后，生成的氣體為H2。與不活潑金屬和非金屬反應a反應需要加熱，否則不反應。b還原產(chǎn)物一般是SO2，一般金屬被氧化為高價態(tài)的硫酸鹽，非金屬被氧化為高價態(tài)氧化物或含氧酸。c濃硫酸與金屬反應時，既表現(xiàn)酸性又表現(xiàn)強氧化性，而與非金屬反應時，只表現(xiàn)強氧化性。d隨著反應的進行，濃硫酸濃度變小，一旦變?yōu)橄×蛩?，反應就停止。與具有還原性的化合物反應，如與H2S、HI、HBr、FeCl2等物質反應。題組沖關題組1濃H2SO4的性質及其應用1在下圖所示的實驗裝置中，從實驗開始到過一段時間后，對觀察到的現(xiàn)象敘述不正確的是()A中蘋果塊會干癟B中膽礬晶體表面有“白斑”C中小試管內有晶體析出D中pH試紙變紅【解析】濃硫酸具有吸水性、脫水性和強氧化性。蘋果塊的水分被濃硫酸吸收變干癟；膽礬晶體中的結晶水被濃硫酸吸收，表面出現(xiàn)“白斑”；飽和硝酸鉀溶液中的溶劑部分被濃硫酸吸收，溶質呈晶體析出；由于濃硫酸的脫水性，試紙會變黑?！敬鸢浮緿2下列事實與濃硫酸表現(xiàn)出的性質(括號中)的對應關系正確的是()A在空氣中敞口久置的濃硫酸，溶液質量增大(難揮發(fā)性)B在加熱條件下銅與濃硫酸反應(強氧化性、酸性)C蔗糖與濃硫酸反應中有海綿狀的炭生成(吸水性)D濃硫酸可用來干燥某些氣體(脫水性)【解析】 在空氣中敞口久置濃硫酸，濃硫酸會吸收空氣中的水蒸氣而使溶液質量增大，表現(xiàn)了其吸水性；濃硫酸使蔗糖炭化，表現(xiàn)了脫水性；濃硫酸可干燥某些氣體表現(xiàn)了吸水性?！敬鸢浮緽題組2濃H2SO4的強氧化性實驗探究3某化學課外興趣小組為探究銅跟濃硫酸的反應情況，用如圖所示裝置進行有關實驗： (1)B是用來收集實驗中產(chǎn)生的氣體的裝置，但未將導管畫全，請把導管補充完整。(2)實驗中他們取6.4 g銅片和12 mL 18 mol/L濃硫酸放在圓底燒瓶中加熱，直到反應完畢，最后發(fā)現(xiàn)燒瓶中還有銅片剩余。該小組學生根據(jù)所學的化學知識認為還有一定量的硫酸剩余。請寫出銅跟濃硫酸反應的化學方程式：_。為什么有一定量的余酸但未能使銅片完全溶解？你認為原因是_。下列藥品中能夠用來證明反應結束后的燒瓶中的確有余酸的是_(填寫字母編號)。A鐵粉BBaCl2溶液C銀粉 DNa2CO3溶液(3)裝置C中試管D內盛裝的是品紅溶液，當B中氣體收集滿后，有可能觀察到的現(xiàn)象是_。待反應結束后，向C中燒杯內加入沸水，D中觀察到的現(xiàn)象是_。(4)實驗裝置C有可能造成環(huán)境污染。試用最簡單的方法加以解決。(實驗用品自選)_?！窘馕觥緾u只與濃硫酸在加熱時反應，而不與稀硫酸反應。收集SO2氣體用向上排空氣法，因此B裝置應為長進短出，證明硫酸有剩余，應證明溶液中含H，而不應證明含SO，因此BaCl2溶液和Ag均不可。對C裝置逸出的SO2，用浸有NaOH溶液的棉花團塞在試管口是最簡單的方法?！敬鸢浮?1)(2)Cu2H2SO4(濃)CuSO4SO22H2O隨著H2SO4的消耗，濃H2SO4的濃度不斷降低，稀H2SO4與Cu不反應AD(3)紅色褪去恢復紅色(4)用浸有NaOH溶液的棉團塞在試管口 硝酸的性質及用途基礎初探1酸性：硝酸是一元強酸，具有揮發(fā)性，具有酸的通性。2強氧化性(1)與金屬反應：除Au、Pt以外的絕大多數(shù)金屬都能與硝酸反應。常溫下，冷的濃硝酸能使Fe、Al鈍化。與銅反應(寫出化學方程式)：濃硝酸：Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O。稀硝酸：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。(2)與非金屬反應：加熱時濃硝酸與木炭發(fā)生反應：C4HNO3(濃)CO24NO22H2O。(3)王水：組成：濃硝酸與濃鹽酸，體積比為13。性質：能使一些不溶于硝酸的金屬如Au、Pt等溶解。3不穩(wěn)定性(1)化學方程式：4HNO34NO2O22H2O。(2)實驗室中濃硝酸顯黃色的原因：濃硝酸分解生成的NO2又溶于硝酸所致。4用途：硝酸用途廣泛，是制炸藥、染料、塑料的原料，也是化學實驗室的必備試劑。探究升華思考探究硝酸的強氧化性實驗將銅片置于兩支具支試管的底部(見下圖)。通過分液漏斗分別加入2 mL濃、稀硝酸。AB問題思考：(1)兩支具支試管中觀察到的實驗現(xiàn)象是否完全相同？反應中濃硝酸、稀硝酸起什么作用？【提示】不相同。加入濃硝酸的具支試管中出現(xiàn)的現(xiàn)象是銅片表面產(chǎn)生氣泡，銅片溶解，溶液變藍，具支試管上部空間無色變紅棕色。加入稀硝酸的具支試管出現(xiàn)的現(xiàn)象是銅片表面產(chǎn)生氣泡，銅片溶解，溶液變藍，具支試管上部空間氣體由無色變紅棕色，后又變成無色。兩支具支試管中濃、稀硝酸既表現(xiàn)出氧化性，又表現(xiàn)出酸性。(2)如何證明集氣瓶里的氣體是NO?【提示】向集氣瓶中通入少量O2(或空氣)，氣體顏色由無色變?yōu)榧t棕色，說明集氣瓶中收集的氣體是NO。(3)A裝置中Cu若過量，生成成分有哪些？A裝置收集的氣體有NO2嗎？要收集NO2，用什么方法？【提示】NO2、NO；沒有NO2，因為NO2與水反應生成NO；用向上排空氣法。(4)NO能用向上排空氣法收集嗎？為什么？【提示】不能，因為NO易被O2氧化。認知升華硝酸的強氧化性(1)規(guī)律：硝酸的濃度越大，反應溫度越高，其氧化性越強。還原劑一般被氧化成最高價態(tài)。(2)硝酸的強氧化性的表現(xiàn)硝酸與金屬的反應：a除Au、Pt等少數(shù)金屬外，硝酸幾乎可以氧化所有的金屬。b活潑金屬與HNO3反應不生成H2，HNO3的濃度不同，還原產(chǎn)物不同。c常溫下濃硝酸能使Fe、Al鈍化，加熱時反應。硝酸與非金屬的反應：反應規(guī)律：非金屬單質濃硝酸最高價氧化物或高價含氧酸NO2H2O。硝酸與還原性化合物的反應：硝酸的強氧化性還表現(xiàn)在可以氧化具有還原性的化合物或離子，如HI、HBr、SO2、Fe2、FeO、Br、I、S2、SO等均能被HNO3氧化。硝酸與鐵反應，當硝酸過量時，產(chǎn)物為Fe(NO3)3，當鐵過量時為Fe(NO3)2。題組沖關題組1硝酸的性質1下列反應中硝酸既表現(xiàn)出酸性又表現(xiàn)出氧化性的是() A使石蕊溶液變紅B與銅反應放出NO氣體，生成Cu(NO3)2C與Na2CO3反應放出CO2氣體，生成NaNO3D與S單質混合共熱時生成H2SO4和NO2【解析】A項，HNO3只表現(xiàn)酸性；B項，Cu與稀硝酸反應時，部分起酸的作用生成Cu(NO3)2，部分作氧化劑被還原為NO；C項，2HNO3Na2CO3=CO2H2O2NaNO3，HNO3只表現(xiàn)強酸性；D項，HNO3將S氧化為H2SO4，自身被還原為NO2，在該反應中HNO3只表現(xiàn)強氧化性。【答案】B2下列關于硝酸說法正確的是()A硝酸與金屬反應，主要是5價氮得電子B濃HNO3與濃鹽酸按31的體積比所得混合物叫王水C硝酸電離出H，能被Zn、Fe等金屬還原成H2D常溫下，向濃HNO3中投入Fe片，會產(chǎn)生大量紅棕色氣體【解析】硝酸與金屬反應，主要是5價氮得電子，生成氮的低價化合物，一般不生成氫氣。濃HNO3與濃鹽酸按13的體積比所得混合物叫王水。常溫下鐵遇到濃硝酸發(fā)生鈍化，不會生成大量紅棕色氣體。【答案】A題組2硝酸的有關計算338.4 mg銅跟適量的濃硝酸反應，銅全部作用后，共收集到22.4 mL(標準狀況)氣體，則反應消耗的硝酸的物質的量可能是()A1.0103molB1.6103molC2.2103mol D2.4103mol【解析】濃硝酸適量，在反應過程中變稀，實際上發(fā)生了兩個反應：Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O,3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。反應消耗的HNO3包括起酸性作用和起氧化性作用的兩部分，前者反應后以Cu(NO3)2形式存在，后者被還原后生成NO2、NO氣體。從兩個方程式看出Cu2HNO3(酸)Cu(NO3)2，HNO3(氧化劑)NO2(或NO)，所以反應消耗的HNO3的物質的量為：21.2103mol1103 mol2.2103mol?！敬鸢浮緾4將32.64 g銅與140 mL一定濃度的硝酸反應，銅完全溶解，產(chǎn)生的NO和NO2混合氣體在標準狀況下的體積為11.2 L。請回答： (1)NO的體積為_ L，NO2的體積為_ L。(2)待產(chǎn)生的氣體全部逸出后，向溶液中加入V mL a molL1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2全部轉化成沉淀，則原HNO3溶液的濃度為_ molL1?！窘馕觥?1)設生成NO的物質的量為x，NO2的物質的量為y。則有，解得x0.26 mol，y0.24 mol；V(NO)0.26 mol22.4 Lmol15.824 L；V(NO2)0.24 mol22.4 Lmol15.376 L。(2)由原子守恒得：HNO3n(HNO3)n(氣體) n(NaOH)所以c(HNO3) molL1?！敬鸢浮?1)5.8245.376(2)【題后歸納】硝酸與金屬反應的“三個守恒、一個關系”突破計算(1)三個守恒。電子得失守恒：金屬失電子數(shù)n(NO2)3n(NO)。,氮原子守恒：n(HNO3)xnM(NO3)xn(NO2)n(NO)。若向反應后溶液加入NaOH溶液恰好使Mx沉淀完全，此時溶質為NaNO3，則存在：,n(Na)n(NO)n(HNO3)n(NO)n(NO2)。(2)一個關系。,起酸性作用的HNO3的物質的量是金屬物質的量和金屬所帶電荷數(shù)的乘積，可表示為n(HNO3)酸性xn(Mx)n(轉移電子)。