第18講-硝酸的性質(zhì)(原卷版)

第18講硝酸的性質(zhì)人類(lèi)活動(dòng)對(duì)氮循環(huán)和環(huán)境的影響【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．掌握硝酸的主要性質(zhì)。2．認(rèn)識(shí)硝酸在工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要意義。3．了解工業(yè)制硝酸的原理4．認(rèn)識(shí)氮的化合物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用及對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響【基礎(chǔ)知識(shí)】一、硝酸的性質(zhì)1．實(shí)驗(yàn)探究硝酸的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)裝置及操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象瓶口產(chǎn)生______，聞到_______氣味反應(yīng)緩慢，有少量_________產(chǎn)生，溶液變___反應(yīng)劇烈，有大量____________產(chǎn)生，溶液變___無(wú)明顯現(xiàn)象2．物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味密度特性____________性比水的___易______3．化學(xué)性質(zhì)（1）酸的通性①電離方程式：____________________②酸堿指示劑：能夠使石蕊試液_____③能與金屬、堿、堿性氧化物等反應(yīng)（2）不穩(wěn)定性①性質(zhì)：濃硝酸受熱或見(jiàn)光分解②反應(yīng)：___________________________________（3）強(qiáng)氧化性4．用途（1）制造炸藥、染料等重要的化工原料（2）實(shí)驗(yàn)室里重要的化學(xué)試劑二、人類(lèi)活動(dòng)對(duì)氮循環(huán)和環(huán)境的影響（1）形成硝酸型酸雨含氮物質(zhì)NONO2HNO3（2）形成光化學(xué)煙霧NO2和O2O3有毒煙霧（3）破壞臭氧層：NO催化O3分解為O2NO+O3＝NO2+O，NO2+O＝NO+O2（4）水體富營(yíng)養(yǎng)化：水中含氮化合物引起水體污染【考點(diǎn)剖析】考點(diǎn)一：硝酸的強(qiáng)氧化性例1．（2021·吉林四平高一檢測(cè)）某學(xué)習(xí)小組探究濃、稀硝酸氧化性的相對(duì)強(qiáng)弱，按如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（夾持儀器已略去）。實(shí)驗(yàn)表明濃硝酸能將NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的結(jié)論是濃硝酸的氧化性強(qiáng)于稀硝酸?？蛇x藥品：濃硝酸、3mol·L－1稀硝酸、蒸餾水、濃硫酸、氫氧化鈉溶液及二氧化碳。已知：氫氧化鈉溶液不與NO反應(yīng)，能與NO2反應(yīng)：2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O。（1）實(shí)驗(yàn)應(yīng)避免有害氣體排放到空氣中。裝置③④⑥中盛放的藥品依次是_____________、____________、_____________。（2）滴加濃硝酸之前的操作是檢驗(yàn)裝置的氣密性，加入藥品，打開(kāi)彈簧夾后___________________________________________。（3）裝置①中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______________________________。（4）裝置②的作用是________________________，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________。（5）該小組得出的結(jié)論所依據(jù)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是______________________________。【互動(dòng)探究】（1）若反應(yīng)后裝置①中還有銅片剩余，則再加入少量稀硫酸后，有什么現(xiàn)象？（2）裝置④中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是什么？【思維拓展】硝酸的強(qiáng)氧化性1．硝酸和酸堿指示劑的反應(yīng)（1）紫色石蕊試液先變紅，后褪色（2）紫色石蕊試液只變紅，不褪色2．硝酸和金屬的反應(yīng)（1）除Au、Pt等少數(shù)金屬外，硝酸幾乎可能氧化所有的金屬。①Ag+2HNO3（濃）AgNO3+NO2↑+H2O②3Ag+4HNO3（?。?AgNO3+NO↑+2H2O（2）活潑金屬與HNO3反應(yīng)不生成H2，HNO3的濃度不同，還原產(chǎn)物不同。①還原產(chǎn)物②表現(xiàn)性質(zhì)：強(qiáng)氧化性和酸性（3）Fe、Al與濃硝酸反應(yīng)①溫度不同，反應(yīng)不同②應(yīng)用：在常溫下用鋁質(zhì)或鐵質(zhì)容器盛放濃硝酸4．濃硝酸和非金屬的反應(yīng)（1）反應(yīng)規(guī)律：非金屬+濃硝酸最高價(jià)氧化物或其最高價(jià)含氧酸+NO2↑（2）反應(yīng)舉例①C+4HNO3（濃）CO2↑+4NO2↑+2H2O②S+6HNO3（濃）H2SO4+6NO2↑+3H2O③P+5HNO3（濃）H3PO4+5NO2↑+H2O（3）表現(xiàn)性質(zhì)：只表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性5．硝酸與還原性化合物反應(yīng)（1）－2價(jià)硫：3H2S+2HNO3（稀）3S↓+2NO↑+4H2O（2）+4價(jià)硫：3Na2SO3+2HNO3（?。?Na2SO4+2NO↑+H2O（3）－2價(jià)碘：6I－+8H++2NO3－3I2+2NO↑+4H2O（4）+2價(jià)鐵：3Fe2++4H++NO3－3Fe3++2H2O+NO↑考點(diǎn)二：例2．25.6gCu完全溶于適量濃硝酸中，收集到氮的氧化物（含NO、N2O4、NO2）若干，這些混合氣體恰好能被500mL1mol/LNaOH溶液完全吸收，生成的鹽溶液中NaNO2和NaNO3的物質(zhì)的量之比為（已知：NO+NO2+2NaOH＝2NaNO2+H2O、2NO2+2NaOH＝NaNO3+NaNO2+H2O）（）。A．2∶1B．1∶1C．4∶1D．1∶3例3．將2.4gFe、Mg合金投入到足量的稀硝酸中，金屬與硝酸恰好完全反應(yīng)，共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體VL（硝酸被還原成NO），若向反應(yīng)后的溶液中加入足量的NaOH溶液，待金屬元素全部沉淀后，再將沉淀過(guò)濾、洗滌、灼燒后稱量，質(zhì)量為3.6g。則收集到的氣體體積V值可為（）。A．0.986B．1.12C．3.36D．6.72例4．（2021·肇慶高一檢測(cè)）在1L溶液中含有Fe（NO3）3和H2SO4兩種溶質(zhì)，其濃度分別為0.2mol·L－1和1.5mol·L－1，現(xiàn)向該溶液中加入39.2g鐵粉使其充分反應(yīng)，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）。A．反應(yīng)后溶液中Fe3+物質(zhì)的量為0.8molB．反應(yīng)后產(chǎn)生13.44LH2（標(biāo)準(zhǔn)狀況）C．反應(yīng)后溶液中Fe2+和Fe3+物質(zhì)的量之和為0.9molD．由于氧化性Fe3+＞H+，故反應(yīng)中先沒(méi)有氣體產(chǎn)生后產(chǎn)生氣體【思維拓展】金屬與硝酸反應(yīng)的計(jì)算1．硝酸與金屬反應(yīng)的規(guī)律硝酸與金屬單質(zhì)反應(yīng)時(shí)一部分被還原，一部分生成硝酸鹽，故硝酸既表現(xiàn)了酸性又表現(xiàn)了氧化性，但硝酸與金屬反應(yīng)一般不生成H2。（1）硝酸與銅的反應(yīng)：在反應(yīng)中硝酸的作用可用下圖表示：可以看出，隨HNO3濃度的降低，還原產(chǎn)物會(huì)由NO2變成NO。①由氮原子守恒可知，無(wú)論是NO2還是NO，被還原的硝酸與被還原生成氣體的物質(zhì)的量總是相等的；②未被還原的NO3－與Cu2+結(jié)合成Cu（NO3）2，NO3－的物質(zhì)的量為Cu2+物質(zhì)的量的2倍；③運(yùn)用電子守恒、原子守恒，便可順利求解參加反應(yīng)的Cu、HNO3以及產(chǎn)物NO2、NO之間量的關(guān)系。（2）稀硝酸與鐵的反應(yīng)：①Fe+4HNO3（?。〧e（NO3）3+NO↑+2H2O②3Fe（過(guò)量）+8HNO3（?。?Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O反應(yīng)物的量與生成物的關(guān)系如圖所示：上述反應(yīng)首先發(fā)生反應(yīng)①，若Fe剩余再發(fā)生反應(yīng)③Fe+2Fe（NO3）3＝3Fe（NO3）2，合并①③即可得反應(yīng)②。所以，無(wú)論反應(yīng)①還是反應(yīng)②，被還原的HNO3皆占參與反應(yīng)的HNO3的。2．常用解題方法（1）原子守恒：n（HNO3）＝n（NO3－）+n（還原產(chǎn)物中氮原子）。（2）電子守恒：氮原子得到的電子數(shù)等于金屬原子失去的電子數(shù)。（3）電荷守恒：Mn+和H+所帶正電荷總數(shù)等于NO3－所帶負(fù)電荷總數(shù)（4）利用離子方程式計(jì)算：硝酸與硫（鹽）酸混合液跟金屬的反應(yīng)，當(dāng)金屬足量時(shí)，不能用硝酸與金屬反應(yīng)的化學(xué)方程式計(jì)算，應(yīng)用離子方程式計(jì)算，因?yàn)樯傻南跛猁}中的NO3－借助硫（鹽）酸中的H+仍能繼續(xù)與金屬反應(yīng)?？键c(diǎn)三：氮及其化合物間的轉(zhuǎn)化關(guān)系例5．硝酸銨是含氮量較高的化肥，生產(chǎn)流程如下（產(chǎn)物水均已略去）：（1）反應(yīng)④的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________，該反應(yīng)的氧化劑為_(kāi)_________，還原劑為_(kāi)_________。（2）補(bǔ)充并配平反應(yīng)②的化學(xué)方程式：____NH3+___O2____NO+_______。（3）化學(xué)反應(yīng)_______（填序號(hào)）是非氧化還原反應(yīng)，離子方程式為_(kāi)_____________。（4）有人設(shè)計(jì)了一個(gè)反應(yīng)來(lái)制備硝酸NO2+NH3→HNO3+H2O（未配平），你認(rèn)為該反應(yīng)______（填“能”或“不能”）發(fā)生，理由是______________________?！舅季S拓展】氮及其化合物間的轉(zhuǎn)化關(guān)系1．氮元素的價(jià)-類(lèi)圖2．氮元素的化合價(jià)與氧化性、還原性的關(guān)系價(jià)態(tài)代表物性質(zhì)－3NH3、Mg3N2、NH4Cl只有還原性0N2既有氧化性，又有還原性+1N2O+2NO+3N2O3、HNO2、NaNO2+4NO2、N2O4+5N2O5、HNO3、NaNO3只有氧化性【過(guò)關(guān)檢測(cè)】一、選擇題1．（2020?江蘇學(xué)考真題）下列氣體排放到空氣中，不會(huì)導(dǎo)致酸雨的是（）。A．NOB．NO2C．CO2D．SO22．（2021·日照高一檢測(cè)）下列污染現(xiàn)象主要與NO2有關(guān)的是（）。A．臭氧空洞B．水體富營(yíng)養(yǎng)化C．光化學(xué)煙霧D．溫室效應(yīng)3．久置的硝酸呈黃色的原因是（）。A．硝酸露置在空氣中被氧氣氧化了B．硝酸露置在空氣中被氮?dú)膺€原了C．硝酸見(jiàn)光或受熱分解產(chǎn)生的NO2再溶于硝酸中D．硝酸是強(qiáng)氧化性酸4．對(duì)于硝酸的物理性質(zhì)，下列敘述中，不正確的是（）。A．可以與水以任意比互溶B．不易揮發(fā)C．有刺激性氣味D．質(zhì)量分?jǐn)?shù)在95%以上的硝酸為發(fā)煙硝酸5．在反應(yīng)C+4HNO3（濃）CO2↑+4NO2↑+2H2O中濃硝酸表現(xiàn)出（）。A．酸性B．揮發(fā)性C．強(qiáng)氧化性D．不穩(wěn)定性6．下列離子方程式正確的是（）。A．Zn與稀硝酸反應(yīng)：Zn+2H+Zn2++H2↑B．Fe與過(guò)量稀硝酸反應(yīng)：3Fe+8H++2NO3－3Fe2++2NO↑+4H2OC．過(guò)量鐵粉與稀硝酸反應(yīng)：Fe+4H++NO3－Fe3++NO↑+2H2OD．Cu與稀硝酸反應(yīng)：3Cu+8H++2NO3－3Cu2++2NO↑+4H2O7．在下列反應(yīng)中，HNO3既表現(xiàn)出氧化性，又表現(xiàn)出酸性的是（）。A．H2S+2HNO3（濃）S↓+2NO2↑+2H2OB．Fe2O3+6HNO32Fe（NO3）3+3H2OC．4HNO34NO2↑+O2↑+2H2OD．3Cu+8HNO33Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O8．（2021·泉州高一檢測(cè)）明崇禎年間《徐光啟手跡》記載：“綠礬五斤，硝（硝酸鉀）五斤，將礬炒去，約折五分之一，將二味同研細(xì)，次用鐵作鍋，……鍋下起火，取氣冷定，開(kāi)壇則藥化為強(qiáng)水。五金入強(qiáng)水皆化，惟黃金不化強(qiáng)水中，加鹽則化。”以下說(shuō)法不正確的是（）。A．“強(qiáng)水”主要成分是硝酸B．“將礬炒去，約折五分之一”是指綠礬脫水C．“鍋下起火，取氣冷定”描述了蒸餾的過(guò)程D．“五金入強(qiáng)水皆化”過(guò)程產(chǎn)生的氣體都是H29．（2021·江蘇常州高一上期末）銅粉放入稀硫酸溶液中，加熱后無(wú)明顯現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)加入一種鹽后，銅粉的質(zhì)量減少，溶液呈藍(lán)色。有下列鹽：①Fe2（SO4）3；②Na2CO3；③KNO3；④FeSO4；⑤Fe3O4；⑥Fe2O3；⑦HCl，符合條件的組合為（）。A．①③⑤⑥B．①③④⑥C．①③⑤⑦D．①③④⑦10．（2021·廣州高一檢測(cè)）關(guān)于硝酸的說(shuō)法正確的是（）。A．常溫下，向濃硝酸中投入Fe片，不會(huì)產(chǎn)生大量的紅棕色氣體，沒(méi)有反應(yīng)發(fā)生B．與金屬反應(yīng)時(shí)，稀硝酸可能被還原為更低價(jià)態(tài)，則稀硝酸氧化性強(qiáng)于濃硝酸C．硝酸電離出的H+，能被Zn、Fe等金屬還原成H2D．硝酸與金屬反應(yīng)時(shí)，是+5價(jià)的氮得電子11．木炭屑與濃HNO3共熱，產(chǎn)生的氣體X等分為①和②兩份，將兩份氣體分別按下圖實(shí)驗(yàn)：則澄清石灰水的變化可能是（）。A．①不變渾濁，②變?nèi)榘咨獴．①變?yōu)槿榘咨珳啙?，②不變渾濁C．①、②均變?yōu)槿榘咨珳啙酓．①、②都不變渾濁12．（2022·福建省泉州高一下學(xué)期期中）氨和硝酸是重要的化工產(chǎn)品，工業(yè)合成氨及制備硝酸的流程如圖：下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）。A．“氨分離器”中主要應(yīng)用了氨氣易液化的性質(zhì)B．為提高氮的利用率，尾氣可循環(huán)進(jìn)入“合成塔”C．流程中的轉(zhuǎn)化涉及復(fù)分解反應(yīng)D．工業(yè)上可用鐵槽車(chē)儲(chǔ)運(yùn)濃硝酸13．（2021·山東師大附中高一期末檢測(cè)）某化學(xué)興趣小組進(jìn)行了有關(guān)Cu、硝酸、硫酸化學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）。A．實(shí)驗(yàn)①中溶液呈藍(lán)色，試管口有紅棕色氣體產(chǎn)生，說(shuō)明稀硝酸被Cu還原為NO2B．實(shí)驗(yàn)③中滴加稀硫酸，銅片繼續(xù)溶解，說(shuō)明稀硫酸的氧化性比稀硝酸強(qiáng)C．實(shí)驗(yàn)③發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Cu+Cu（NO3）2+4H2SO44CuSO4+2NO↑+4H2OD．由上述實(shí)驗(yàn)可得出結(jié)論：Cu在常溫下既可以和稀硝酸反應(yīng)，也可以和稀硫酸反應(yīng)14．（2021·廣西憑祥高一下學(xué)期期末）硝酸銨鈣［5Ca（NO3）2?NH4NO3?10H2O］是一種新型高效復(fù)合肥料，具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，經(jīng)濟(jì)效益高等多方面的優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)室模擬合成硝酸銨鈣的流程如圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）。A．若要加快“過(guò)濾”的速率，可以采用抽濾的方法B．“蒸發(fā)”時(shí)所用的坩堝應(yīng)該放置在泥三角上C．“結(jié)晶”時(shí)為防止晶體脫水通常采用降溫結(jié)晶的方式D．加入碳酸鈣的目的之一是調(diào)節(jié)銨鈣比15．（2021·四平高一檢測(cè)）35.2gFeS與1000mL1.3mol/L硝酸溶液恰好完全反應(yīng)，反應(yīng)后氧化產(chǎn)物為Fe2（SO4）3和Fe（NO3）3，則硝酸的還原產(chǎn)物為（）。A．N2B．N2OC．NOD．NO2二、非選擇題16．（2021·廈門(mén)高一檢測(cè)）如圖的各方框表示有關(guān)的一種反應(yīng)物或生成物（某些物質(zhì)已經(jīng)略去），其中常溫下A、C、D為無(wú)色氣體，C能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)、F為紅棕色氣體。（1）寫(xiě)出下列各物質(zhì)的化學(xué)式：F：______；G：______。（2）寫(xiě)出A→D變化的化學(xué)方程式：____________________________________；寫(xiě)出G→E變化的離子方程式：__________________________________________。（3）實(shí)驗(yàn)室里，常用加熱______的混合物的方法制取氣體C，常采用______法來(lái)收集。17．某校為了改進(jìn)碳與濃硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，實(shí)驗(yàn)步驟：先預(yù)熱盛有無(wú)水氯化鈣的燒瓶，然后投入幾小塊紅熱的炭塊，再緩緩向炭塊上滴加濃硝酸（最好用發(fā)煙硝酸），反應(yīng)即可連續(xù)發(fā)生。請(qǐng)完成下列空白：（1）紅熱的炭塊投入燒瓶中后先是由紅變暗，滴入濃硝酸后又由暗變紅，原因是_____________________，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)______________________________。（2）燒瓶中的現(xiàn)象是__________________________________；試管中的現(xiàn)象是____________________________________。（3）無(wú)水氯化鈣的作用是________________________，水濕棉花的作用是______________，氣球的作用是______________。（4）若在反應(yīng)結(jié)束后，在試管中得到20g沉淀（假設(shè)各步反應(yīng)均進(jìn)行完全），若要使氣球中所得氣體完全被水吸收（4NO+3O2+2H2O4HNO3），則需要再通入O2的體積為_(kāi)_________L（標(biāo)準(zhǔn)狀況，裝置中的空氣在此處計(jì)算時(shí)，可忽略）。18．（2020~2021學(xué)年浙江省溫州市十校聯(lián)合體高一下期中）（10分）實(shí)驗(yàn)室利用廢銅屑制備硫酸銅晶體，裝置如圖所示（夾持裝置和加熱裝置已略去），在實(shí)驗(yàn)中將適量KNO3溶液逐滴加入到廢銅屑與稀硫酸的混合物中，加熱使之反應(yīng)完全，通過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，制得硫酸銅晶體．已知NO2可與NaOH溶液反應(yīng)生成兩種鹽，NO不能與NaOH溶液反應(yīng)。（1）連接漏斗和燒瓶的橡膠管的作用是____________________。（2）燒瓶中生成無(wú)色的NO氣體，反應(yīng)的離子方程式是_______________。（3）無(wú)色氣體進(jìn)入廣口瓶后變?yōu)榧t棕色氣體，反應(yīng)的化學(xué)方程式是__________。（4）實(shí)驗(yàn)方案中KNO3溶液應(yīng)改為稀硝酸效果更好，理由是_______________。（5）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中盛有NaOH溶液的燒杯上方仍然出現(xiàn)了紅棕色氣體，請(qǐng)對(duì)該實(shí)驗(yàn)裝置提出改進(jìn)意見(jiàn)：______________________________。19．（2021·北京昌平高一檢測(cè)）研究氮的循環(huán)和轉(zhuǎn)化對(duì)生產(chǎn)、生活有重要的價(jià)值。Ⅰ．（1）寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)室制備氨氣的化學(xué)方程式____________________。Ⅱ．氨是重要的化工原料。某工廠用氨制硝酸和銨鹽的流程如圖所示。（2）設(shè)備1、3中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是______________________________、___________________________________。設(shè)備2中通入的物質(zhì)A是_______。