基础课时6 硝酸、酸雨及其防治 学习目标 1.结合真实情境,了解硝酸的主要性质,认识硝酸在生产中的应用和对生态环境的影响。2.认识氮及其化合物的多样性,了解通过化学反应可以探索物质的性质,实现物质的转化。 一、硝酸的性质及工业制法 (一)知识梳理 1.物理性质 硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。 2.化学性质 (1)酸的通性(写出HNO3与下列物质反应的离子方程式) ①与碱(如NaOH):H++OH-===H2O。 ②与碱性氧化物(如Na2O):2H++Na2O===2Na++H2O。 ③与弱酸盐(如CaCO3):CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O。 (2)不稳定性 浓硝酸见光或受热易分解,化学方程式为4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O;长期存放的浓硝酸呈黄色是因为其分解生成的NO2溶于硝酸中,实验室常将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中,并放置在阴凉处。 (3)强氧化性 ①分别写出浓HNO3和稀HNO3与铜的反应化学方程式:Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O、3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O ;根据反应可知,浓HNO3与金属铜反应生成NO2,稀HNO3与金属铜反应生成NO,硝酸表现氧化性和酸性,铜与浓硝酸反应更剧烈,说明浓HNO3的氧化性更强。 ②钝化 常温下,铁、铝的表面被浓硝酸或浓硫酸氧化,生成一层致密的氧化物薄膜,阻止了酸与内层金属的进一步反应。所以常温下可以用铁或铝制容器来盛装浓硝酸或浓硫酸。当加热时,铁、铝会与浓HNO3或浓H2SO4发生反应。 ③王水:组成为浓硝酸和浓盐酸的混合物(体积比为1∶3 ),能使一些不溶于硝酸的金、铂等金属溶解。 3.硝酸的工业制法 写出上述转化的化学方程式,并指出含氮物质发生的是氧化反应还是还原反应: ①N2+3H22NH3,N2发生还原反应。 ②4NH3+5O24NO+6H2O,NH3发生氧化反应。 ③2NO+O2===2NO2,NO发生氧化反应。 ④3NO2+H2O===2HNO3+NO,NO2既发生氧化反应,又发生还原反应。 4.用途 硝酸是重要的化工原料,用于制化肥、农药、炸药、染料等。 (二)互动探究 材料1 浓HNO3和稀HNO3分别与铜的反应现象如下表。 实验装置 向两支具支试管中分别加入浓硝酸和稀硝酸 实验现象 浓HNO3:试管内产生大量红棕色气体,反应逐渐加快,铜丝逐渐变细,试管中溶液由无色变为蓝色 稀HNO3:试管内开始产生少量无色气体,反应逐渐加快,气体在试管上部变为红棕色,溶液逐渐变蓝,铜丝逐渐变细,试管中溶液由无色变为蓝色 材料2 活泼金属与硝酸反应不生成H2,硝酸的浓度不同,还原产物不同。 【问题讨论】 问题1 材料表明,硝酸具有较强氧化性。硝酸呈现氧化性的实质是什么 提示 硝酸呈氧化性的本质是HNO3中+5价氮元素具有氧化性。 问题2 若把硝酸滴加到石蕊溶液中,溶液先变红后褪色,出现该现象的原因是什么 提示 硝酸显酸性使石蕊溶液变红,因强氧化性而具有漂白性,又使其褪色。 问题3 一定量的金属铜放入浓硝酸后,金属铜有剩余,推测产生的气体成分可能有哪些 再向其中加入少量的稀硫酸,金属铜还会继续溶解吗 提示 产生的气体可能是NO2和NO的混合气体。向有金属铜剩余的溶液中加入少量稀硫酸,稀硫酸提供氢离子,与溶液中的N会继续与铜反应。 问题4 铁在常温下可以和稀硝酸反应,预测铁与稀硝酸反应的产物,试写出化学方程式。 提示 硝酸与变价金属(如Fe)反应,根据金属量的多少分别得到高价、低价或两种价态共存的混合物。反应的化学方程式为Fe(少量)+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O;3Fe(过量)+8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O。 【探究归纳】 (1)硝酸强氧化性的规律 ①硝酸的浓度越大,反应温度越高,其氧化性越强。 ②浓硝酸的还原产物是NO2,稀硝酸的还原产物是NO。 ③还原剂一般被氧化为最高价态。 (2)硝酸强氧化性的表现 ①硝酸与金属的反应:既体现强氧化性,又体现酸性。 ②硝酸与非金属的反应:仅表现强氧化性。 实例:C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O。 ... ...
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