人教版高中化學必修二 氮及其化合物 化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素(第2課時氨和銨鹽)

第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第二節(jié)氮及其化合物第2課時氨和銨鹽

一、氨1.物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味密度溶解性特性_____氣體_______氣味_____空氣_____溶于水,1體積水能溶解____體積的氨氣易液化無色刺激性小于極易700【情境·思考】制冷劑為液態(tài),在一定的溫度下又可以變?yōu)闅鈶B(tài),即能夠在制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)并從被冷卻物體中吸取熱量而汽化,然后在冷凝器內(nèi)將熱量傳遞給周圍介質(zhì)(水或空氣)而變?yōu)橐后w的媒介物。制冷劑的種類很多,空調(diào)常用的制冷劑有氨、氟利昂等。氨是目前使用最為廣泛的一種中壓中溫制冷劑。氨作為制冷劑,是利用了它的什么性質(zhì)?試分析它有什么缺點?提示:氨氣易液化變?yōu)橐后w,且液氨變?yōu)闅怏w時會吸收大量的熱。缺點是有刺激性氣味、有毒、可以燃燒和爆炸。2.化學性質(zhì)(1)實驗探究:實驗裝置

操作打開止水夾,并擠壓膠頭滴管的膠頭將分別蘸有濃鹽酸和濃氨水的玻璃棒靠近現(xiàn)象燒杯中的溶液由玻璃管進入燒瓶,___________________________________________結(jié)論______________________________________________________________形成紅色噴泉,瓶內(nèi)液體呈紅色產(chǎn)生大量白煙氨極易溶于水,水溶液呈堿性氨氣與氯化氫氣體反應生成白色晶體【微思考】若將NH3換為NO2,能否形成噴泉?若能形成,則實驗后液體能否充滿燒瓶?提示:能形成噴泉,但不能充滿燒瓶。NO2易溶于水并與水發(fā)生反應:3NO2+H2O====2HNO3+NO,有NO氣體產(chǎn)生,故用NO2與H2O做噴泉實驗時,液體只能充滿燒瓶容積的2/3。(2)氨氣的性質(zhì)氨的催化氧化是工業(yè)_______的基礎。制硝酸(3)氨水的性質(zhì)【情境·思考】管道工人用濃氨水檢驗氯氣管道是否漏氣,如果管道某處漏氣,會產(chǎn)生白煙,原理是什么?(已知2NH3+3Cl2====N2+6HCl)氨氣遇濃硫酸也會產(chǎn)生白煙嗎?提示:若氯氣管道漏氣,發(fā)生反應:2NH3+3Cl2====N2+6HCl、NH3+HCl====NH4Cl,產(chǎn)生的白煙是固體NH4Cl;不揮發(fā)性酸,如H2SO4、H3PO4不能形成蒸氣,遇氨氣不會產(chǎn)生白煙。二、銨鹽1.用途與物理性質(zhì)(1)用途:農(nóng)業(yè)上常用作化肥,如硫酸銨、碳酸氫銨、硝酸銨等。(2)物理性質(zhì):顏色溶解性狀態(tài)白色_______水晶體易溶于2.化學性質(zhì)(1)銨鹽的化學性質(zhì)【易錯提醒】并不是所有的銨鹽受熱分解都產(chǎn)生氨氣,如硝酸銨。(2)實驗探究實驗裝置

銨鹽溶液NH4Cl溶液NH4NO3溶液(NH4)2SO4溶液現(xiàn)象__________________________結(jié)論_______________________,離子方程式為____________________應用①___________________②_______試管中有氣泡產(chǎn)生,試紙變藍銨鹽與強堿反應生成氨氣+OH-NH3↑+H2O檢驗銨根離子的存在制取氨【情境·思考】有一位農(nóng)民伯伯看到自己買的一袋碳酸氫銨化肥受潮了,就放在太陽下面曬,下午取的時候發(fā)現(xiàn)少了許多。請解釋相關原因?提示:在太陽光的照射下,碳酸氫銨受熱分解生成NH3、CO2、水蒸氣,故固體減少。三、氨氣的實驗室制法【巧判斷】(1)向某溶液中加入稀NaOH溶液,濕潤的紅色石蕊試紙不變藍,則原溶液中一定無

。 (

)提示:×。某溶液中加入稀NaOH溶液,即使生成NH3·H2O,沒有加熱,也不會放出氨氣。(2)NH4Cl受熱分解,所以可用加熱的方法分離NH4Cl和NaCl。 (

)提示:√。NH4Cl受熱分解生成NH3和HCl脫離固體,到達溫度低的部位兩者再反應生成NH4Cl,達到分離NH4Cl和NaCl的目的。(3)氨氣的制備實驗中可以采用堿石灰干燥氨氣。 (

)提示:√。氨氣溶于水溶液顯堿性,不與堿石灰反應,故可用堿石灰干燥氨氣。知識點一噴泉實驗【重點釋疑】

1.原理和裝置(1)氨氣噴泉實驗形成原理當氣體接觸外部的水或溶液時,由于氣體大量溶解或與溶液中的溶質(zhì)發(fā)生化學反應,從而使容器內(nèi)氣壓迅速降低,在外界大氣壓作用下,外部液體迅速進入容器,通過尖嘴導管噴出,形成噴泉。引發(fā)操作打開止水夾,擠壓膠頭滴管的膠頭,或其他形成壓強差引發(fā)液體向容器中流動噴射的操作。(2)實驗成功的關鍵——“三要”①裝置氣密性——要好。②燒瓶和氣體——要干。③燒瓶內(nèi)的氨氣——要滿。2.噴泉的常見類型方法減小內(nèi)壓法增大外壓法裝置

原理減小燒瓶內(nèi)氣體壓強,形成壓強差,產(chǎn)生噴泉現(xiàn)象增大錐形瓶內(nèi)氣體壓強,形成壓強差,產(chǎn)生噴泉現(xiàn)象3.常見產(chǎn)生噴泉實驗的組合氣體NH3HClSO2、CO2、NO2、Cl2NO2和O2吸收劑水或鹽酸水或氫氧化鈉溶液濃氫氧化鈉溶液水【思考·討論】噴泉,指由地下噴射出地面的泉水,是一種將水或其他液體經(jīng)過一定壓力通過噴頭噴灑出來具有特定形狀的組合體。某同學組裝了一套噴泉實驗裝置(如圖所示)。(1)如何操作才能引發(fā)該噴泉實驗?提示:打開止水夾,用手(或熱毛巾等)焐熱燒瓶,氨氣受熱膨脹,使氨氣通過導管與水接觸,即產(chǎn)生噴泉。(或用浸冰水的毛巾“冷敷”燒瓶,使水進入燒瓶,燒瓶內(nèi)氨氣溶于水)(2)某同學做課本中噴泉實驗時,打開止水夾后將膠頭滴管內(nèi)的水擠入燒瓶內(nèi),可并未產(chǎn)生噴泉,試分析實驗失誤可能的原因是什么?提示:①裝置氣密性不好;②收集的NH3純度較低;③燒瓶不干燥等。【案例示范】【典例】(2019·岳陽高一檢測)物質(zhì)A是一種白色晶體,它與濃NaOH溶液共熱,放出無色氣體B,用圓底燒瓶收集干燥的氣體B。按如圖所示裝置儀器,打開止水夾,擠壓膠頭滴管的膠頭時,可以得到藍色噴泉。向放出氣體B的溶液中加入稀硝酸酸化,再加入硝酸銀溶液,產(chǎn)生白色沉淀。(1)A的化學式是____________。

(2)可用于除去B中水分的干燥劑是________。收集氣體B的方法是_____________。

(3)溶液顯藍色的原因是____________(用化學用語表示)。

(4)取實驗后燒瓶中的溶液加熱,觀察到的現(xiàn)象是_____________________。

【解題指南】解答本題需注意以下三點:(1)常見氣體的溶解性及其水溶液的酸堿性。(2)形成噴泉的原理及引發(fā)噴泉的操作。(3)掌握氨水的堿性和不穩(wěn)定性?！窘馕觥?1)由溶液變藍可知溶液顯堿性,B為NH3,由白色沉淀可知A中含有Cl-,所以A為NH4Cl。(2)NH3為堿性氣體,只能用堿石灰或生石灰、KOH固體等不與氨氣反應的干燥劑干燥。氨氣的密度比空氣小,應用向下排空氣法收集。(3)氨水中NH3·H2O電離得到、OH-故溶液顯堿性。(4)氨水不穩(wěn)定,在加熱條件下NH3·H2O分解生成氨氣和水,堿性逐漸減弱,溶液由藍色又變?yōu)樽仙４鸢?(1)NH4Cl(2)堿石灰(或答生石灰、KOH固體等任一種不與氨氣反應的干燥劑)向下排空氣法(3)NH3·H2O+OH-(4)有刺激性氣味氣體產(chǎn)生,溶液由藍色又變?yōu)樽仙?/p>

【母題追問】(1)如何檢驗生成氣體B的成分?提示:將濕潤的紅色石蕊試紙粘在玻璃棒的一端,靠近盛有氣體B的燒瓶,若試紙變藍,則B為氨氣。(2)若燒瓶中氣體B換為HCl,將會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?提示:擠壓膠頭滴管的膠頭時,可以得到紅色噴泉?！具w移·應用】1.(2019·石家莊高一檢測)如圖的裝置中,干燥燒瓶中盛有某種氣體,燒杯和滴管內(nèi)盛放某種溶液。擠壓膠頭滴管的膠頭,下列與實驗事實不相符的是 (

)A.Cl2(飽和食鹽水)無色噴泉B.NH3(H2O含石蕊)藍色噴泉C.HCl(H2O含石蕊)紅色噴泉D.CO2(NaOH溶液)無色噴泉【解析】選A。Cl2在飽和食鹽水中的溶解度很小,無法形成噴泉,A不正確;NH3、HCl極易溶于水,而使燒瓶內(nèi)壓強減小,從而形成噴泉;CO2與NaOH溶液發(fā)生反應也會使燒瓶內(nèi)壓強減小形成噴泉。2.噴泉是一種常見的現(xiàn)象,其產(chǎn)生的原因是存在壓強差。(1)圖Ⅰ為化學教學中常用的噴泉實驗裝置。在燒瓶中充滿干燥氣體,膠頭滴管及燒杯中分別盛有液體。下列組合中不可能形成噴泉的是________。

A.SO2和H2O

B.CO2和NaOH溶液C.NH3和H2O D.NO和H2O(2)比較圖Ⅰ和圖Ⅱ兩套裝置,從產(chǎn)生噴泉的原理來分析,圖Ⅰ是________上部燒瓶內(nèi)氣體壓強;圖Ⅱ是________下部錐形瓶內(nèi)氣體壓強(填“增大”或“減小”)。

(3)某學生積極思考噴泉原理的應用,設計了如圖Ⅲ所示的裝置。①如果關閉活塞c,打開活塞a、b,再擠壓膠頭滴管,則可能出現(xiàn)的現(xiàn)象為________。

②在①操作的基礎上,打開活塞c,產(chǎn)生的現(xiàn)象是________。

【解析】(1)極易溶于水或氣體與溶液易發(fā)生化學反應可形成圖Ⅰ中噴泉,A、C利用氣體的溶解性形成噴泉,B中發(fā)生化學反應形成噴泉,而D中NO不溶于水,不能形成噴泉;(2)圖Ⅰ和圖Ⅱ兩套裝置,均產(chǎn)生壓強差,形成噴泉,圖Ⅰ是減小上部燒瓶內(nèi)氣體壓強,而圖Ⅱ是增大下部錐形瓶內(nèi)氣體壓強;(3)①如果關閉活塞c,打開活塞a、b,再擠壓膠頭滴管,有氨氣的瓶內(nèi)氣壓減小,HCl與氨氣結(jié)合生成氯化銨,則觀察到HCl氣體進入盛有NH3的燒瓶,產(chǎn)生大量的白煙;②在①操作的基礎上,打開活塞c,瓶內(nèi)氣體減少,外壓大于內(nèi)壓,形成噴泉,則現(xiàn)象為①②兩燒瓶同時產(chǎn)生噴泉。答案:(1)D(2)減小增大(3)①HCl氣體進入盛有NH3的集氣瓶,產(chǎn)生大量的白煙②兩燒瓶同時產(chǎn)生噴泉【補償訓練】

1.“氨的噴泉實驗”體現(xiàn)了氨的哪些性質(zhì) (

)①還原性②極易溶于水③有堿性物質(zhì)生成④氧化性⑤氨易液化A.①③⑤

B.②③

C.②③④

D.①②④【解析】選B。“氨的噴泉實驗”產(chǎn)生的原因即氨氣極易溶于水,酚酞溶液變紅(或石蕊溶液變藍)說明溶液顯堿性;元素的化合價未變,故不體現(xiàn)還原性和氧化性;氨沒有發(fā)生凝聚狀態(tài)的變化,不體現(xiàn)其易液化的性質(zhì),故選B。2.已知NH3和HCl都能用來做噴泉實驗。若在同溫同壓下用兩個相同容積的燒瓶各收集滿NH3和HCl氣體,用如圖所示裝置進行噴泉實驗,則實驗停止后,下列對兩個燒瓶內(nèi)溶液的分析正確的是(不考慮溶質(zhì)的擴散) (

)A.溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度相同,溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)不同B.溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)相同,溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度不同C.溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度和溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)都不同D.溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度和溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)都相同【解析】選A。同溫同壓下,體積相同的NH3和HCl的物質(zhì)的量相等,質(zhì)量不等,最終液體將充滿燒瓶,即溶液的體積相等,故燒瓶內(nèi)溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度相同,溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)不同。知識點二氨氣的實驗室制法和

的檢驗【重點釋疑】1.氨氣的實驗室制法(1)反應原理:2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O(2)裝置:(3)氨氣制備實驗各部分裝置的選擇:裝置選擇選擇原因制備裝置固+固反應原理凈化裝置裝有堿石灰的干燥管NH3具有堿性,不與堿石灰反應不用濃硫酸和無水氯化鈣NH3能被濃硫酸和無水氯化鈣吸收收集裝置向下排空氣法NH3的密度遠小于空氣,且常溫下不與空氣成分反應不采用排水法NH3極易溶于水裝置選擇選擇原因驗滿方法將濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口,試紙變藍色氨水顯堿性將蘸有濃鹽酸的玻璃棒置于試管口,有白煙產(chǎn)生氨氣遇揮發(fā)性酸反應生成固體銨鹽小顆粒尾氣處理試管口放一團用水或稀硫酸浸濕的棉花球NH3極易溶于水,與酸反應2.氨氣的其他制法方法化學方程式(或原理)氣體發(fā)生裝置加熱濃氨水NH3·H2ONH3↑+H2O

方法化學方程式(或原理)氣體發(fā)生裝置濃氨水+固體NaOHNaOH溶于水放熱,促使氨水分解,且OH-濃度的增大有利于NH3的放出

濃氨水+固體CaONH3·H2O+CaO====NH3↑+Ca(OH)2,CaO的作用:①吸水后放熱促進NH3的放出;②增加溶液中的OH-濃度,減小NH3的溶解度3.

的檢驗方法(1)原理:(2)方法:【易錯提醒】(1)收集裝置和反應裝置的試管和導管必須是干燥的。(2)發(fā)生裝置的試管口略向下傾斜。(3)由于氨氣的密度比空氣小,因此收集氨氣時,導管口應插入試管的底部。(4)棉花團上蘸有稀硫酸,既防止空氣對流又防止氨氣逸出污染空氣。(5)干燥NH3不能用P2O5、濃硫酸等酸性干燥劑,也不能用CaCl2干燥,原因是CaCl2與NH3反應生成CaCl2·8NH3?！舅伎肌び懻摗?/p>

(1)實驗室制取氨氣時,堿不選用NaOH、KOH,其原因是什么?提示:消石灰不能用NaOH、KOH代替,原因是NaOH、KOH具有吸濕性,易結(jié)塊,不利于產(chǎn)生氨氣,在加熱條件下還會腐蝕試管。(2)某同學根據(jù)銨鹽受熱分解的性質(zhì),認為可以采用加熱NH4Cl來制備氨氣,你怎么看?提示:不行。NH4Cl分解得到NH3和HCl,兩種氣體在試管口遇冷反應又生成NH4Cl,得不到氨氣?！景咐痉丁?/p>

【典例】某學習興趣小組探究氨氣的制取實驗:(1)甲同學擬用下列實驗方法制備氨氣,其中合理的是____。

A.將氯化銨固體加熱分解B.將濃氨水滴入氫氧化鈉固體中C.將氫氧化鈉固體加入濃氨水中D.將氯化銨稀溶液滴入氫氧化鈉固體中(2)根據(jù)上述正確的原理,該同學欲用下列常見的實驗室制氣體裝置制取氨氣,適宜的裝置是________。

(3)氣體的性質(zhì)是氣體收集方法選擇的主要依據(jù),下列性質(zhì)與收集方法無關的是________________。

①密度②顏色③溶解性④熱穩(wěn)定性⑤與氧氣反應(4)下圖是甲同學設計收集氨氣的幾種裝置,其中可行的是_____________,集氣的原理是____________。

【思維建?！拷獯鹩嘘P氣體制備問題的思維流程如下:【解析】(1)加熱氯化銨產(chǎn)生氯化氫和氨氣,遇冷又轉(zhuǎn)化為氯化銨固體,不能制取氨氣;用濃氨水與氫氧化鈉固體混合制氨氣時,將氨水滴入氫氧化鈉固體中更方便操作,而且節(jié)約氨水的用量;氨氣極易溶于水,若用稀溶液制取,產(chǎn)量較少。(2)由所給試劑看,不需要加熱條件。(3)收集氣體可采用排空氣法(密度與空氣有較大差別、氣體不能被O2氧化等),也可采用排水法(不易溶于水),與其他性質(zhì)無關。答案:(1)B

(2)C

(3)②④(4)d利用氨氣密度小于空氣,采用短管進氨氣,長管出空氣,即可收集氨氣

【母題追問】(1)干燥氨氣時可以使用什么裝置?提示:干燥氨氣時使用固體干燥劑,如堿石灰、氫氧化鈉固體等,故儀器為干燥管或U形管。(2)NH3是一種污染性氣體,為避免污染空氣,實驗中多余的NH3應如何進行吸收處理?試畫出相應裝置圖。提示:NH3是有刺激性氣味的氣體,多余的NH3要吸收掉以避免污染空氣?？刹捎迷趯Ч芸诜乓粓F用水或稀硫酸浸濕的棉花球吸收等方法,但多余氣體在尾氣吸收時要防止倒吸。常采用的裝置有:【遷移·應用】1.(2019·珠海高一檢測)關于實驗室制取氨氣的說法中正確的是 (

)A.雖然氨水受熱分解可產(chǎn)生氨氣,在實驗室也不能用加熱濃氨水的方法制得氨氣B.通常可選擇濃硫酸為干燥劑,除去氨氣中的水蒸氣C.既可用向下排空氣法收集NH3,又可用排水法收集NH3D.用堿石灰代替消石灰與NH4Cl固體加熱制取NH3,可使反應速率加快【解析】選D。實驗室可用加熱濃氨水的方法制得氨氣,A錯誤;氨氣與濃硫酸反應,故不能用濃硫酸干燥氨氣,B錯誤;氨氣極易溶于水,故不能用排水法收集NH3,C錯誤。2.(2019·菏澤高一檢測)實驗室常見的幾種氣體發(fā)生裝置如圖A、B、C所示: (1)實驗室用B裝置制取氨氣,通常使用的藥品是________。

(2)某研究性學習小組對實驗室制取NH3進行了如下設計:①甲同學擬用濃氨水和固體NaOH制取NH3,并用圖C裝置作為NH3的發(fā)生裝置。固體NaOH的作用為

__。

②乙同學建議,將實驗室制取氨氣裝置B的收集裝置由大試管改為集氣瓶且瓶口向上來收集氨氣,并確定不污染環(huán)境,請根據(jù)其設想回答:若用排空氣法收集NH3,請在圖D的方框內(nèi)畫出其氣體收集裝置和尾氣吸收裝置,標出所用的試劑(自選)名稱。若用排液取氣法收集NH3,可選用的試劑是________(填序號)。

A.H2O

B.濃硫酸Cl4

D.飽和食鹽水【解析】(1)利用裝置B的特點,需要加熱來制取氨氣,則可選用NH4Cl和Ca(OH)2固體;(2)①加入NaOH使?jié)獍彼衏(OH-)增大,促進NH3逸出,且NaOH固體溶解放熱,降低NH3的溶解度,NH3逸出;②氨氣的密度比空氣小,所以應該用向下排空氣法收集,故瓶口向上來收集時應短進長出,還應注意尾氣吸收,氨氣易溶于水、濃硫酸、飽和食鹽水,故用排液法收集氨氣只能選擇CCl4。答案:(1)NH4Cl和Ca(OH)2固體(2)①加入NaOH使?jié)獍彼衏(OH-)增大,促進NH3逸出,NaOH固體溶解放熱,使NH3的溶解度降低,NH3逸出②C【補償訓練】

1.下列制備氨水的實驗裝置中最合理的是 (

)【解析】選B。制備氨水不需要干燥氨氣,A、C選項錯誤;D選項,不能防止倒吸,錯誤。2.實驗室制取少量干燥的氨氣涉及下列裝置,其中正確的是 (

)A.①是氨氣發(fā)生裝置B.③是氨氣發(fā)生裝置C.②是氨氣吸收裝置D.④是氨氣收集、檢驗裝置【解析】選B。本題通過NH3的制取實驗,意在考查學生實驗分析、實驗評價能力。①裝置在管口處又生成NH4Cl,無法制得NH3,A項錯誤;選用裝置③,使用濃氨水與CaO或NaOH作用,可制取NH3,B項正確;②作為NH3的吸收裝置,漏斗插入水中,不能防止倒吸,C項錯誤;利用④收集NH3時,收集氣體不純,D項錯誤?！舅仞B(yǎng)提升】

氮肥,是指以氮為主要成分,施于土壤可提供植物氮元素的肥料。氮肥是世界化肥生產(chǎn)和使用量最大的肥料品種;適宜的氮肥用量對于提高作物產(chǎn)量、改善農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量有重要作用。氮肥按含氮基團可分為銨態(tài)氮肥、硝態(tài)氮肥、硝銨態(tài)氮肥、氰氨態(tài)氮肥等。(1)農(nóng)用氨水的濃度一般控制在含氮量15%～18%的范圍內(nèi)。氨水的施用原則是“一不離土,二不離水”。不離土就是要深施覆土;不離水就是加水稀釋以降低濃度、減少揮發(fā),或結(jié)合灌溉施用。農(nóng)用氨水的使用體現(xiàn)了氨水的哪些性質(zhì)?(2)硫酸銨、氯化銨、碳酸氫銨是常見的銨態(tài)氮肥。碳酸氫銨簡稱碳銨。它由氨水吸收二氧化碳制成,產(chǎn)品是白色細粒結(jié)晶,含氮17%左右,有強烈氨臭味。使用碳酸氫銨時一定要避免太陽光照射,避免高溫。其中的原理是什么?寫出制備碳酸氫銨的化學方程式。(3)化學氮肥生產(chǎn)的主要原料是合成氨,生產(chǎn)合成氨的哈伯法在德國首先實現(xiàn)工業(yè)化,成為氮肥工業(yè)的基礎,反應的化學方程式是什么?實驗室制備氨氣的原理是什么?【解析】(1)氨水易揮發(fā),濃度越大揮發(fā)性越強;深施覆土、加水稀釋以降低濃度都是為了減少揮發(fā)。(2)碳酸氫銨受熱易分解,故一定要避免太陽光照射,避免高溫。(3)考查對反應方程式的識記。答案:(1)氨水的易揮發(fā)性(2)避免碳酸氫銨分解NH3·H2O+CO2====NH4HCO3(3)N2+3H22NH32NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O【課堂回眸】第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第二節(jié)氮及其化合物第3課時硝酸酸雨及防治

一、硝酸的性質(zhì)1.物理性質(zhì)2.化學性質(zhì)(1)酸性:在水中的電離方程式為_______________。(2)不穩(wěn)定性:濃硝酸見光或受熱會發(fā)生分解,化學方程式為___________________________________。HNO3====H++4HNO3(濃)4NO2↑+O2↑+2H2O【微思考】根據(jù)濃硝酸的性質(zhì)分析濃硝酸應該如何保存?提示:濃硝酸見光或受熱易分解,故濃硝酸應保存在棕色試劑瓶中,并放置在陰涼處。

(3)強氧化性:①實驗探究:實驗裝置

稀硝酸濃硝酸實驗現(xiàn)象反應緩慢,有少量氣泡產(chǎn)生,__________,試管口有紅棕色氣體產(chǎn)生反應劇烈,有__________產(chǎn)生,__________,液面上有________氣體產(chǎn)生實驗結(jié)論銅與稀硝酸常溫下緩慢反應生成___氣體銅與濃硝酸常溫下劇烈反應生成___氣體溶液變藍大量氣泡溶液變藍紅棕色NONO2【巧判斷】(1)硝酸的濃度越大,其氧化性越強。 (

)提示:√。由銅與濃、稀硝酸反應的劇烈程度可知,硝酸的濃度越大氧化性越強。(2)銅與濃硝酸反應只能生成二氧化氮氣體。 (

)提示:×。銅與濃硝酸反應開始生成NO2氣體,但隨硝酸濃度減小,會生成NO氣體。(3)在銅與硝酸的反應中硝酸只表現(xiàn)氧化性。 (

)提示:×。銅與硝酸反應中有NO2(或NO)生成,又有硝酸銅生成,硝酸既表現(xiàn)氧化性又表現(xiàn)酸性。②強氧化性的表現(xiàn):寫出下列有關反應的化學方程式:a.與金屬反應:稀硝酸與銅反應:_____________________________________。濃硝酸與銅反應:___________________________________。3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2OCu+4HNO3(濃)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2Ob.與非金屬反應:濃硝酸與紅熱的C(被氧化為CO2)的反應為___________________________________________。C+4HNO3(濃)CO2↑+4NO2↑+2H2O【情境·思考】某同學在實驗室取出一瓶濃硝酸,發(fā)現(xiàn)溶液顯黃色,與教材中關于硝酸的描述出現(xiàn)偏差。(1)你能幫助該同學解釋一下原因嗎?提示:濃硝酸不穩(wěn)定,見光或受熱會分解生成NO2,NO2溶于濃硝酸使溶液顯黃色。(2)你能幫助該同學去除硝酸的黃色嗎?提示:向濃硝酸中通入氧氣(或空氣),發(fā)生反應4NO2+O2+2H2O====4HNO3,消除黃色?！厩榫场に伎肌?/p>

《本草綱目拾遺》記載:(硝酸)西洋人所造,性最猛,能蝕五金。王怡堂先生云:其水至強,五金八石皆能穿滴,惟玻璃可盛。上述描述體現(xiàn)了硝酸的哪些性質(zhì)呢?提示:酸性。3.硝酸的用途與工業(yè)制法(1)用途:(2)工業(yè)制法:①工業(yè)流程:②寫出有關化學方程式:N2→NH3:____________________。NH3→NO:_______________________。NO→NO2:______________。NO2→HNO3:____________________。N2+3H22NH34NH3+5O24NO+6H2O2NO+O2====2NO23NO2+H2O====2HNO3+NO二、酸雨及防治1.SO2與NO2的主要來源、危害和防治2.酸雨(1)概念:pH<____的降水。正常雨水由于溶解了CO2,其pH約為5.6。(2)成因:主要是大氣中的___與___溶于水形成的。5.6SO2NO2(3)危害:①直接損傷農(nóng)作物、破壞森林和草原,使土壤、湖泊酸化。②加速建筑物、橋梁、工業(yè)設備、運輸工具和電纜的腐蝕。知識點一硝酸的強氧化性【重點釋疑】1.規(guī)律(1)硝酸的濃度越大,反應溫度越高,其氧化性越強。(2)濃硝酸的還原產(chǎn)物是NO2,稀硝酸的還原產(chǎn)物是NO。(3)還原劑一般被氧化為最高價態(tài)。2.表現(xiàn)(1)硝酸與金屬的反應①除Au、Pt等少數(shù)金屬外,硝酸幾乎可以氧化所有的金屬,如3Ag+4HNO3(稀)====3AgNO3+NO↑+2H2O;②活潑金屬與硝酸反應不生成H2,硝酸的濃度不同,還原產(chǎn)物不同;③常溫下濃硝酸能使Fe、Al鈍化,加熱時反應。(2)硝酸與非金屬的反應①反應規(guī)律:非金屬單質(zhì)+濃硝酸→最高價氧化物或其含氧酸+NO2↑+H2O;②實例:C+4HNO3(濃)CO2↑+4NO2↑+2H2O。(3)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-、

等均能被HNO3氧化?！舅伎肌び懻摗?/p>

(1)少量的Fe與足量稀硝酸反應,Fe被氧化為+2價還是+3價?過量的Fe與稀硝酸反應呢?提示:硝酸的氧化性較強,可將Fe氧化為Fe3+,故少量的Fe與足量稀硝酸反應,Fe被氧化為+3價;由于Fe可與Fe3+生成Fe2+,故過量的Fe與稀硝酸反應得到+2價鐵。(2)銅投入稀硫酸中不會溶解,再向溶液中投入KNO3固體,銅會不會溶解?為什么?提示:會溶解。由離子方程式8H++2+3Cu====3Cu2++2NO↑+4H2O可知,只要溶液中同時有H+和,銅就會發(fā)生反應而溶解。【案例示范】

【典例】某校課外活動小組為了探究銅與稀硝酸反應產(chǎn)生的氣體主要是NO設計了實驗方案。(1)甲同學設計如圖實驗(實驗過程中活塞2為打開狀態(tài))。①組裝好裝置檢驗氣密性后,如何加入稀硝酸?___________________________。

②如何控制反應的進行?如何加快反應速率?___________________________。

③如何操作驗證產(chǎn)生的氣體為NO?___________________________。

(2)乙同學設計了如圖所示裝置(加熱裝置和固定裝置均已略去)。圖中K為止水夾(處于關閉狀態(tài)),F是一半空的注射器。①設計裝置A的目的是________________________。

②裝置E和F的作用是________________________。為實現(xiàn)此作用,操作是__________________________。

③裝置D的作用是__________________________。

【解析】(1)①打開活塞1使左右大氣相通,加入硝酸時,液面才能達到液面a處;②關閉或開啟活塞1能控制U形管內(nèi)產(chǎn)生氣體的壓強,當關閉活塞1,左側(cè)壓強大時能使銅和稀硝酸分離從而停止反應;加熱可加快反應速率;③一氧化氮是無色氣體,如果證明反應產(chǎn)生的氣體是一氧化氮,需要將活塞1打開,將氣體放入分液漏斗中,氣體在分液漏斗中變?yōu)榧t棕色,則證明反應所產(chǎn)生的氣體是一氧化氮。(2)①裝置中含有氧氣,對NO的檢驗有干擾,A產(chǎn)生的CO2可以排除裝置中的空氣;②將注射器F中的空氣推入E中,若氣體變?yōu)榧t棕色則說明生成了NO;③氮的氧化物是大氣污染物,可以被氫氧化鈉溶液吸收,干燥管可以防止倒吸。答案:(1)①打開活塞1,加入稀硝酸至液面a處②通過關閉或開啟活塞1可以控制反應的進行;在裝置左側(cè)稍加熱可以加快稀硝酸與銅的反應速率③反應開始后,膠塞下方有無色氣體生成,打開活塞1,漏斗中有紅棕色氣體,證明該氣體為NO

(2)①

產(chǎn)生CO2,趕走裝置中的空氣,防止因NO與O2反應生成NO2而產(chǎn)生干擾②驗證NO的生成將注射器F中的空氣推入E中,若氣體變?yōu)榧t棕色則說明生成了NO

③吸收多余的氮氧化物,防止污染空氣,防止倒吸【遷移·應用】下述實驗中均有紅棕色氣體產(chǎn)生,對比分析所得結(jié)論不正確的是 世紀金榜導學號(

)

①②③A.由①中的紅棕色氣體,推斷產(chǎn)生的氣體一定是混合氣體B.紅棕色氣體不能表明②中木炭與濃硝酸發(fā)生了反應C.由③說明濃硝酸具有揮發(fā)性,生成的紅棕色氣體為還原產(chǎn)物D.③的氣體產(chǎn)物中檢測出CO2,由此說明木炭一定與濃硝酸發(fā)生了反應【解析】選D。A.①中的碎玻璃不與濃硝酸反應,但仍有紅棕色氣體產(chǎn)生,說明濃硝酸受熱分解產(chǎn)生了二氧化氮和氧氣,A正確;B.通過A分析可知,濃硝酸受熱可以分解產(chǎn)生二氧化氮和氧氣,所以②中紅棕色氣體可能來源于硝酸分解,即不能表明②中木炭與濃硝酸發(fā)生反應,B正確;C.實驗③中木炭沒有與濃硝酸接觸,濃硝酸沒有被加熱,生成的紅棕色氣體二氧化氮只能是揮發(fā)出的硝酸蒸氣與紅熱木炭反應或是揮發(fā)出的硝酸受熱分解,從生成的二氧化氮看,都是來源于HNO3中+5價氮元素,所以紅棕色氣體是還原產(chǎn)物,C正確;D.由于空氣中含有氧氣,因此紅熱的木炭可能與氧氣反應產(chǎn)生了CO2,且③中木炭和濃硝酸并沒有接觸,因此不能說明木炭一定與濃硝酸發(fā)生了反應,D錯誤?！狙a償訓練】

(2019·瀏陽高一檢測)下列反應中硝酸既能表現(xiàn)出酸性又表現(xiàn)出氧化性的是 (

)A.使石蕊試液變紅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(zhì)混合共熱時生成H2SO4和NO2

【解析】選B。在上述反應A、C項中HNO3均表現(xiàn)出酸性。在B、D項中HNO3中氮元素的化合價均降低,表現(xiàn)出氧化性,并且在B項中又有Cu(NO3)2和水生成,說明此反應中HNO3還表現(xiàn)出酸性。【素養(yǎng)提升】某同學通過查閱資料了解到:硝酸銅[Cu(NO3)2]的無水物和水合物都是藍色晶體,但性質(zhì)有很大不同。亮藍色的無水硝酸銅是易揮發(fā)的固體,在真空中升華。請思考由銅粉制備硝酸銅有哪些途徑?并評價哪種途徑更優(yōu)?提示:途徑一:3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。途徑二:Cu+4HNO3(濃)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。途徑三:2Cu+O22CuO,CuO+2HNO3====Cu(NO3)2+H2O。途徑三更優(yōu)。原因是制備等量的Cu(NO3)2消耗的硝酸最少且無污染性氣體產(chǎn)生。知識點二硝酸與金屬反應的有關計算【重點釋疑】1.硝酸與金屬反應的規(guī)律硝酸與金屬單質(zhì)反應時一部分被還原,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,但硝酸與金屬反應一般不生成H2。(1)硝酸與銅的反應:在反應中硝酸的作用可用如圖表示:可以看出,隨HNO3濃度的降低,還原產(chǎn)物會由NO2變?yōu)镹O。①由氮原子守恒可知,無論是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

與Cu2+構(gòu)成Cu(NO3)2,

的物質(zhì)的量為Cu2+物質(zhì)的量的2倍;③運用電子守恒、原子守恒,便可順利求解參加反應的Cu、HNO3以及產(chǎn)物NO2、NO之間量的關系。(2)稀硝酸與鐵的反應:Fe+4HNO3(稀)====Fe(NO3)3+NO↑+2H2O①3Fe(過量)+8HNO3(稀)====3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O②反應物的量與生成物的關系如圖所示:上述反應首先發(fā)生反應①,若Fe剩余再發(fā)生反應③Fe+2Fe(NO3)3====3Fe(NO3)2,合并①③即可得反應②。所以,無論反應①還是反應②,被還原的HNO3皆占參與反應的HNO3的

。2.金屬與硝酸反應常用的計算方法(1)原子守恒法:HNO3與金屬反應時,反應消耗的HNO3中氮原子的物質(zhì)的量等于顯酸性的HNO3(以硝酸鹽的

形式存在于溶液中)的物質(zhì)的量與顯氧化性的HNO3(以NOx的形式存在)的物質(zhì)的量之和。(2)電子守恒法:HNO3中氮原子得電子的物質(zhì)的量等于金屬失電子的物質(zhì)的量。(3)電荷守恒:HNO3過量時反應后溶液中(不考慮OH-)有:c(

)=c(H+)+n×c(Mn+)(Mn+代表金屬離子)?！舅伎肌び懻摗?/p>

(1)銅與足量稀硝酸反應時,表現(xiàn)酸性的HNO3與作氧化劑的HNO3物質(zhì)的量之比是多少?提示:Cu與稀硝酸反應:3Cu+8HNO3====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。當有8molHNO3參加反應時,有2molHNO3表現(xiàn)氧化性,6molHNO3表現(xiàn)酸性,故表現(xiàn)酸性的HNO3與作氧化劑的HNO3物質(zhì)的量之比為3∶1。(2)mgCu與足量的一定濃度的硝酸充分反應,生成VLNO、NO2混合氣體(標準狀況下),則參加反應的HNO3的物質(zhì)的量是多少?提示:被還原的硝酸無論生成NO還是NO2,均有氮原子與被還原HNO3的物質(zhì)的量相等;未被還原(起酸性作用)的硝酸等于Cu(NO3)2物質(zhì)的量的2倍,故參加反應的硝酸的物質(zhì)的量為()mol?！景咐痉丁?/p>

【典例】(2019·三明高一檢測)在標準狀況下將1.92g銅粉投入一定量濃硝酸中,隨著銅粉的溶解,反應生成的氣體顏色逐漸變淺,當銅粉完全溶解后共收集到由NO2和NO組成的混合氣體1.12L,則混合氣體中NO的體積為 (

)A.112mL

B.1008mL

C.224mL

D.448mL【思維建模】解答有關金屬與硝酸反應問題的思維流程如下:【解析】選A?；旌蠚怏w的總物質(zhì)的量為1.12L÷22.4L·mol-1=0.05mol,1.92g銅粉的物質(zhì)的量為0.03mol。設NO的物質(zhì)的量為