硫酸和硝酸(提高）.doc

1、硫酸和硝酸硫酸和硝酸编稿：房鑫审稿：曹玉婷【学习目标】【学习目标】1以稀硫酸、硝酸为例复习酸的通性；2理解浓硫酸的吸水性、脱水性以及氧化性等三大特性；3理解硝酸的强氧化性及硫酸和硝酸的用途。重点：浓硫酸、硝酸的化学性质难点：浓硫酸和硝酸的氧化性【要点梳理】【要点梳理】要点一、稀硫酸要点一、稀硫酸要点诠释：要点诠释：稀硫酸中存在着电离方程式：H2SO4=2H+SO42-，由于硫酸是强电解质，在水中完全电离，所以在稀硫酸中存在的微粒是 H+、SO42-和 H2O。浓硫酸（质量分数为 98%）中，几乎不含水，所以在浓硫酸中几乎不存在硫酸的电离， 也就几乎不存在 H+和 SO42-离子， 几乎全以硫酸

2、分子形式存在。 所以如果说稀硫酸体现的是 H+的性质 （只要是酸都能电离出氢离子，所以稀硫酸体现的是酸的通性。），那么浓硫酸则体现出硫酸分子的性质，也就是具有特性。稀硫酸具有酸的通性：（1） 指示剂变色：石蕊变红；酚酞不变色。（2） 与金属反应：Fe+H2SO4=FeSO4+H2 ；2Al + 3H2SO4=Al2(SO4)3+ 3H2（3） 与碱的反应：2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O（4） 与碱性氧化物反应：CuO +H2SO4= CuSO4+H2O（5） 与某些盐的反应：BaCl2+H2SO4=BaSO4+ 2HCl要点二、浓硫酸要点二、浓硫酸【高清课堂：【高清课堂：硫酸和

3、硝酸硫酸和硝酸 ID：395524#浓硫酸浓硫酸】（一）物理性质（1）纯硫酸：无色、粘稠的油状液体、难挥发（2）98%的浓硫酸的密度为 1.84g/cm3（3）沸点高：沸点 338，高沸点酸能用于制备低沸点酸（4）硫酸与水任意比例混溶；浓硫酸的稀释（酸入水） ：将液体沿器壁或沿玻璃棒慢慢加入水中，并不断搅拌使其混合均匀。（二）浓硫酸的特性浓硫酸的特性有：吸水性、脱水性和强氧化性。要点诠释：要点诠释：1吸水性与脱水性的区别浓硫酸吸水是把物质本身中含有的自由 H2O 分子或结晶水吸收。浓硫酸脱水是把本身不含水的有机物中的氢元素和氧元素按原子个数比 21 的形式脱去，C12H22O1112C+11H

4、2O。所以，二者的本质区别是物质中有没有现成的水分子。注意：在浓硫酸作用下，结晶水合物失去结晶水属于浓硫酸的吸水性。利用浓硫酸的吸水性，常用浓硫酸作干燥剂，浓硫酸可以干燥 H2、Cl2、O2、SO2、N2、CO2、CO、CH4等气体，但是它不能用来干燥碱性气体（如 NH3）和强还原性气体（如 HBr、HI、H2S） 。2强氧化性：在浓硫酸中主要是以硫酸分子的形式存在，体现的是硫酸分子的性质。在硫酸分子中，存在+6价硫，很容易得电子被还原，所以具有很强的氧化性。浓硫酸能将大多数金属（如 Cu）或非金属（如 C）氧化：（1）Fe、Al 的钝化常温下，当 Fe、Al 等金属遇到浓硫酸时，会与浓硫酸发

5、生反应，表面生成一层致密的氧化物薄膜而出现“钝化”现象。（2）与不活泼金属和非金属的反应由于浓硫酸具有强氧化性，故存在与稀硫酸不同的化学性质，能够与不活泼金属或非金属发生反应，反应过程中有如下规律：反应要加热，否则不反应；还原产物一般是 SO2。一般金属被氧化为高价态的硫酸盐，非金属被氧化为高价态氧化物或含氧酸。浓硫酸与金属反应时，既表现酸性又表现强氧化性，而与非金属反应时，只表现强氧化性。如：Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+ 2H2O +SO22Ag+2H2SO4(浓)Ag2SO4+SO2+2H2OC+2H2SO4(浓)CO2+2H2O+2SO2S+2H2SO4(浓)3SO2+2H2O浓

6、硫酸氧化含低价非金属元素的化合物H2S+H2SO4(浓)=S+SO2+2H2O或 H2S+3H2SO4(浓)4SO2+4H2O2HI+H2SO4(浓)=I2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4(浓)=Br2+SO2+2H2O随着反应的进行，浓硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应就停止。（三）硫酸的用途硫酸是重要的化工原料，也是化学实验室必备的重要试剂。在工业上可用来制造化肥、农药、炸药、染料、盐类等。硫酸还用于精炼石油、干燥剂或制取各种挥发性酸等等。要点三、要点三、 硝酸硝酸【高清课堂：【高清课堂：硫酸和硝酸硫酸和硝酸 ID：395524#硝酸硝酸】（一）硝酸的物理性质无色，易挥发，具有刺激性

7、气味的液体，易溶于水。浓硝酸常因为溶解有 NO2而呈黄色。质量分数为 69%的硝酸为常用浓硝酸。98%以上的硝酸称之为发烟硝酸。（二）硝酸的化学性质1硝酸具有酸的通性与金属反应：一般不生成氢气与碱性氧化物反应：如 CuO、Na2O、Fe2O3等与碱反应：Cu(OH)2、NaOH 等与盐反应：NaHCO3、Na2CO3等与指示剂反应：浓硝酸可使石蕊先变红后褪色要点诠释：要点诠释：在利用 HNO3的酸性时，要注意考虑它的强氧化性。如 FeO 与稀硝酸反应时的方程式应是：3FeO+10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3+NO+5H2O，而不是 FeO+2HNO3(稀)=Fe(NO3)2+H2O。2不

8、稳定性： 硝酸是不稳定性酸，受热或者光照易分解，所以实验室中常用棕色瓶储存硝酸。4HNO3O2+ 4NO2+ 2H2O3硝酸的强氧化性要点诠释：要点诠释：由于 HNO3中的+5 价氮元素有很强的得电子能力，在硝酸参与的氧化还原反应中，几乎全部是+5 价氮被还原，故硝酸具有强氧化性。硝酸的强氧化性规律：温度越高，硝酸越浓，其氧化性越强。 与硝酸反应时，还原剂一般被氧化成最高价态。（1）浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红，后褪色。（2）与非金属单质 C、S、P 等在加热条件下反应，非金属元素被氧化成酸性氧化物。如：C+4HNO3(浓)CO2+4NO2+2H2O，S+6HNO3(浓)H2SO4+6NO2+

9、2H2O。（3） 金属与 HNO3反应一般不生成 H2， 浓 HNO3一般被还原为 NO2， 稀 HNO3一般被还原为 NO， 极稀 HNO3可被还原成 NH3，生成 NH4NO3等。3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO+4H2OCu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O要点诠释：要点诠释：浓硝酸与 Cu 反应时，若 Cu 过量，反应开始时浓硝酸的还原产物为 NO2，但随着反应的进行，硝酸变稀，其还原产物将为 NO，最终应得到 NO2与 NO 的混合气体，可利用氧化还原反应过程中化合价升降总数相等的守恒规律求解有关 Cu、HNO3和混合气体之间的量的关系。（4

10、）钝化：常温时，冷的浓硝酸、浓硫酸可使铝、铁表面生成致密的氧化膜，阻止酸与金属的进一步反应，这种现象叫钝化。钝化其实也是硝酸强氧化性的表现，利用金属 Al 和 Fe 的这种性质，我们可以用 Al 或 Fe 制的容器来盛装浓硫酸或浓硝酸。（5）硝酸与铁反应时，产物符合以下规律（6）注意 NO3在离子共存问题的判断中的特殊性。在水溶液中，NO3本无氧化性，但当水溶液中有大量H+存在时，NO3就表现出强氧化性，如在有 H+、NO3存在的溶液中就不能存在 Fe2+、S2、I、SO32、Br等还原性离子。（三）氧化性酸和酸的氧化性的区别所谓氧化性酸是指酸根部分易于获得电子的酸，如浓硫酸、硝酸等，由于其中

11、6S、5N易获得电子，表现出很强的氧化性；而氢碘酸、氢硫酸、碳酸、磷酸等酸根部分不能或不易获得电子，所以它们是非氧化性酸，其中，氢碘酸、氢硫酸的酸根部分易失电子，在氧化还原反应中作为还原剂。故又可以叫做还原性酸。在水溶液中任何酸都能不同程度地电离出 H+，H+在一定条件下可获得电子形成 H2，从这一点看，酸都具有氧化性，这是 H+的氧化性，它和氧化性酸中心元素处于高价态易获得电子具有的氧化性是不同的。【典型例题】【典型例题】类型一、硫酸的性质类型一、硫酸的性质例 1、下列对浓 H2SO4的叙述正确的是（） 。A常温下，浓 H2SO4与铁、铝不反应，所以铁制、铝制容器能盛装浓 H2SO4B浓 H

12、2SO4具有吸水性，能使蔗糖炭化C浓 H2SO4和铜片的反应中，H2SO4既表现强酸性又表现强氧化性D浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气等气体【答案】C【解析】常温下浓 H2SO4与铁、铝接触，能使铁、铝表面生成一层致密的氧化物保护膜，阻止内部金属继续跟浓硫酸反应，这就是金属的钝化现象。浓 H2SO4是从蔗糖的分子中夺取与水分子组成相当的氢和氧，使蔗糖炭化， 表现为脱水性。 铜与浓 H2SO4在加热情况下发生反应： Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O， 可见， 2 mol浓 H2SO4中，1 mol 是作为氧化剂，还有 1 mol 起酸的作用。由于 NH3是一种碱性气体，

13、H2SO4易与 NH3反应：H2SO4+2NH3=(NH4)2SO4，所以浓硫酸不能用于干燥氨气。【总结升华】 在氧化还原反应中， 若 H2SO4全部被还原 （生成 SO2） ， 则 H2SO4只表现出强氧化性， 如浓 H2SO4与 C 单质反应；若 H2SO4只有部分被还原，还有一部分转化为硫酸盐和水，则 H2SO4体现强氧化性和酸性，如在与 Cu 的反应中，H2SO4既体现氧化性又体现酸性。在复分解反应中，H2SO4表现出酸性、SO42的性质或难挥发性。举一反三：举一反三：【变式 1】在常温下，下列操作不能区别浓硫酸和稀硫酸的是（） 。A分别加入铁片B分别加入蔗糖C分别加入铜片D分别加入硫

14、酸铜晶体【答案】C【变式 2】下列事实与浓硫酸表现出的性质(括号中)对应关系正确的是()A在空气中敞口久置的浓硫酸，溶液质量增大(脱水性)B在加热条件下铜与浓硫酸反应(氧化性、酸性)C蔗糖与浓硫酸反应中有海绵状的炭生成(吸水性)D浓硫酸可用来干燥某些气体(不挥发性)【答案】B【解析】在 A 中，表现出的是浓硫酸的吸水性；C 中，表现出的是浓硫酸的脱水性；D 中，表现出的是浓硫酸的吸水性。例 2、 （1）浓硫酸与木炭在加热条件下反应的化学方程式为_。（2）试用图表中各装置设计一个实验，验证上述反应所产生的各种产物。这些装置的连接顺序（按产物气流从左到右的方向）是（填装置的编号） ：_。编号装置（

15、3）实验时可观察到装置中 A 瓶的溶液褪色，C 瓶的溶液不褪色。A 瓶溶液的作用是_，B 瓶溶液的作用是_，C 瓶溶液的作用是_。（4）装置中所加的固体药品是_，可确定的产物是_，确定装置在整套装置中位置的理由是_。（5）装置中所盛溶液是_，可验证的产物是_。【答案】 （1）C+2H2SO4(浓)2SO2+CO2+2H2O（2）（3）验证产物气流中有 SO2，将 SO2全部氧化吸收，确定产物中的 SO2已被 B 瓶溶液全部吸收（4）无水 CuSO4，水蒸气，由于产物气流通过、时会带出水蒸气，所以必须在、之前（5）澄清石灰水CO2【解析】木炭与浓硫酸加热反应生成 CO2、SO2和 H2O。其中

16、CO2、SO2在化学性质上的相同点都是酸性氧化物，都跟澄清石灰水中的 Ca(OH)2反应，使澄清石灰水变浑浊，这会干扰鉴别。SO2和 CO2在化学性质上的明显不同点是 SO2有漂白性和强还原性，而 CO2都没有。在 SO2和 CO2混合气体中，首先用品红检验 SO2的存在，然后将 SO2氧化除去，再用澄清石灰水检验 CO2的存在，是一种确认 SO2和 CO2共存的好方案。由于对 CO2、SO2的确认都是在水溶液中进行的，所以应在确认 CO2和 SO2之前确认 H2O。与水发生作用并伴有明显现象的物质，中学阶段熟知的是无水 CuSO4，白色的 CuSO4粉末与 H2O 反应生成蓝色的 CuSO4

17、5H2O 晶体。【总结升华】本题主要考查实验的总体设计，结合所给试剂的作用，判断各部分装置可验证的产物，从而确定各装置间的连接顺序，另外知识性的问题是要区分 SO2和 CO2性质的异同点，确定检验的方法和顺序。类型二、类型二、 硝酸的性质硝酸的性质例 3、将相同质量的铜分别和过量的浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是（） 。A反应快慢：两者相同B消耗硝酸的物质的量：前者多，后者少C反应生成气体的颜色：前者浅，后者深D反应中转移的电子总数：前者多，后者少【答案】B【解析】 比较反应 Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O 和 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2

18、NO+4H2O可知，当 Cu 的质量相同、HNO3过量时，两个反应中，转移的电子数目相同，消耗的 HNO3前者多，生成气体的颜色前者深。浓 HNO3的氧化性比稀 HNO3强，浓 HNO3与铜反应的速率比稀 HNO3快得多。【总结升华】金属与硝酸的反应是一个非常重要的考点，考查角度有 HNO3体现的性质、氧化还原反应方程式的配平及电子转移分析、产生的气体的体积和硝酸的物质的量浓度的计算等（依据原子守恒、电子守恒） 。举一反三：举一反三：【变式 1】下列对于硝酸的认识，正确的是（） 。A浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性B铜和稀硝酸反应属于置换反应C在铜和浓硝酸的反应中，硝酸只体现了氧化性，没有体现酸性D

19、可用铝或铁制容器盛装稀硝酸【答案】A【变式 2】在下列反应中，HNO3既表现出氧化性，又表现出酸性的是（）AH2S2HNO3S2NO2十 2H2OBCuO2HNO3Cu（NO3）2十 H2OC4HNO34NO2十 O2十 2H2OD3Cu8HNO33Cu（NO3）22NO十 4H2O【答案】D【解析】A 表现了 HNO3的氧化性；B 表现了 HNO3的酸性；C 主要表现 HNO3的不稳定性。【变式 3】从降低成本和减少环境污染的角度考虑，制取硝酸铜最好的方法是A铜和浓硝酸反应B铜和稀硝酸反应C氧化铜和硝酸反应D氯化铜和硝酸银反应【答案】C【解析】由方程式可得关系式为：A 项，Cu4HNO3（浓

20、）Cu（NO3）22NO2B 项，CuHNO3（稀）Cu（NO3）2NOC 项，CuO2HNO3Cu（NO3）2H2O由以上关系式可以看出：C既节约原料，同时又不产生有毒气体。D成本太高亦不可采用。故 C 为最好的办法。类型三、计算题类型三、计算题例 4、19.2mg 铜跟适量浓硝酸反应后,铜完全溶解,共收集到 11.2mL 标况下气体,则反应消耗的硝酸可能为()A、0.8103molB、0.5103molC、1.2103molD、1.1103mol【答案】D【解析】适量的浓硝酸，生成的产物就不一定全部是 NO2，随反应的进行，硝酸的浓度将下降，变成稀硝酸，就会生成 NO。但我们完全不必追算到

21、底生成的是单一气体还是混和气体，利用守恒法巧解如下：根据 N 原子守恒,有如下物料守恒式:n(HNO3) n(HNO3)氧n（HNO3）酸n(气) 2nCu(NO3)2(11.2103/22.4)2(19.2103/64) 1.1103mol。【总结升华】本题只考虑 11.2mL 气体为 NO2和 NO 的中的一种或两种，不考虑的 NO2部分变成 N2O4。举一反三：举一反三：【变式 1】用热的稀硝酸与足量的铁粉反应，反应后溶液只有 Fe(NO3)2，并放出 N2O 气体 4.48L（标准状况下）则反应中被氧化 的铁粉质量是A、5.6gB、11.2gC、22.4gD、44.8g【答案】D【解析

22、】运用电子得失守恒计算。在此反应中，有关元素价态变化是：，生成 4.48L N2O 气体，得到的电子为：这些电子均源于，需 0.8molFe 参加反应【变式 2】将 7 g 某铜、银合金与足量的 a molL1的 HNO3充分反应，完全溶解后放出的气体与标准状况下的氧气 0.56 L 混合，通入水中恰好完全吸收，则此合金中铜的质量是（） 。A1.6 gB2.4 gC3.2 gD4.8 g【答案】A【解析】根据题意可以发现：铜、银合金被硝酸氧化，所失去的电子被硝酸获得，生成的还原产物（气体)与 0.56 L 氧气混合，通入水中恰好完全吸收，产物必然是硝酸。所以，铜银合金失去的电子相当于被氧气获得

23、。0.56 L 氧气的物质的量为 0.025 mol。(Cu) 64(Ag) 1087(Cu) 2(Ag) 10.025 4nnnn ，解得 n (Cu)=0.025 mol，即铜的质量为 0.025 mol64 gmol1=1.6 g。【变式 3】在浓硝酸中放入铜片，试回答：（1）开始反应的化学方程式为_，实验现象为_。（2）若铜有剩余，则反应将要结束时的化学方程式是_。（3）待反应停止后，再加入少量质量分数为 25的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，其原因是_。（4）若将 12.8 g 铜跟一定量的浓硝酸反应，铜耗完时，共产生气体 5.6 L（标准状况） ，则所消耗的硝酸的物质的量是_，所得

24、气体的平均相对分子质量为_。【答案】 （1）Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O溶液逐渐变蓝，有红棕色气体逸出（2）3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O（3）加入稀 H2SO4后，H+与原溶液中的 NO3构成强氧化性的条件，又能与过量的 Cu 反应，反应方程式如（2）（4）0.65 mol41.2【解析】 第（2）题中随着反应的进行，硝酸浓度不断减小，故反应后阶段发生的是铜与稀 HNO3的反应。第（4）题中，15.6L(NO )0.25mol22.4 L molnx，故根据 N 原子守恒消耗 n (HNO3)=2n (Cu)+n (NOx)=2

25、112.8g64g mol+0.25 mol=0.65 mol。 （提示：根据 N 原子守恒列出关系式）设产生 NO2的物质的量为 x，则 NO 的物质的量为（0.25 molx） 。根据得失电子守恒，得下列方程：112.8g1 (0.25mol) 3264g molxx ，解得：x=0.175 mol。1110.175mol 46g mol0.075mol 30g mol41.2g mol0.25molM。故所得气体的平均相对分子质量为 41.2。【总结升华】尽管稀硫酸不与 Cu 反应，但在稀硝酸与 Cu 反应的溶液中含 NO3，而稀硫酸能电离出 H+，这相当于溶液中仍有“稀硝酸” 。又会使一部分 Cu 溶解。所以在进行此类题的有关计算时，应按离子方程式3Cu+8H+2NO3=3Cu2+2NO+4H2O进行计算。 与之类似地随着反应的进行Cu与浓硫酸反应一段时间会停止；Zn 与浓硫酸反应开始生成 SO2后来生成 H2。第（2）题 Cu 与浓 HNO3反应开始生成 NO2，后来生成 NO。