知識講解-硫酸和硝酸

硫酸和硝酸【學習目標】以稀硫酸、硝酸為例復習酸的通性；理解濃硫酸的吸水性、脫水性以及氧化性等三大特性；理解硝酸的強氧化性及硫酸和硝酸的用途。重點：濃硫酸、硝酸的化學性質(zhì)難點：濃硫酸和硝酸的氧化性【要點梳理】要點一、稀硫酸要點詮釋：稀硫酸中存在著電離方程式：H2SO4=2H++SO42-，由于硫酸是強電解質(zhì)，在水中完全電離，所以在稀硫酸中存在的微粒是H+、SO42-和H2O。濃硫酸(質(zhì)量分數(shù)為98%)中，幾乎不含水，所以在濃硫酸中幾乎不存在硫酸的電離，也就幾乎不存在H+和SO42-離子，幾乎全以硫酸分子形式存在。所以如果說稀硫酸體現(xiàn)的是H+的性質(zhì)(只要是酸都能電離出氫離子，所以稀硫酸體現(xiàn)的是酸的通性。)，那么濃硫酸則體現(xiàn)出硫酸分子的性質(zhì)，也就是具有特性。稀硫酸具有酸的通性：指示劑變色：石蕊變紅；酚歐不變色。與金屬反應：Fe+H2SO4==FeSO4+H2f；2Al+3H2SO4==Al2(SO4)3+3H2f與堿的反應：2NaOH+H2SO4==Na2SO4+2H2O與堿性氧化物反應：CuO+H2SO4==CuSO4+H2O與某些鹽的反應：BaCl2+H2SO4==BaSO4I+2HCl要點二、濃硫酸【高清課堂：硫酸和硝酸ID：395524#濃硫酸】物理性質(zhì)純硫酸：無色、粘稠的油狀液體、難揮發(fā)98%的濃硫酸的密度為1.84g/cm3沸點高：沸點338^，高沸點酸能用于制備低沸點酸硫酸與水任意比例混溶；濃硫酸的稀釋(酸入水)：將液體沿器壁或沿玻璃棒慢慢加入水中，并不斷攪拌使其混合均勻。濃硫酸的特性濃硫酸的特性有：吸水性、脫水性和強氧化性。要點詮釋：吸水性與脫水性的區(qū)別濃硫酸吸水是把物質(zhì)本身中含有的自由h2o分子或結(jié)晶水吸收。濃硫酸脫水是把本身不含水的有機物中的氫元素和氧元素按原子個數(shù)比2 : 1的形式脫去，C12H22O]] 12C+11H2O。所以，二者的本質(zhì)區(qū)別是物質(zhì)中有沒有現(xiàn)成的水分子。注意：在濃硫酸作用下，結(jié)晶水合物失去結(jié)晶水屬于濃硫酸的吸水性。利用濃硫酸的吸水性，常用濃硫酸作干燥劑，濃硫酸可以干燥h2、Cl2、o2、so2、n2、co2、co、ch4等氣體，但是它不能用來干燥堿性氣體（如NH3）和強還原性氣體（如HBr、HI、H2S）。強氧化性：在濃硫酸中主要是以硫酸分子的形式存在，體現(xiàn)的是硫酸分子的性質(zhì)。在硫酸分子中，存在+6價硫，很容易得電子被還原，所以具有很強的氧化性。濃硫酸能將大多數(shù)金屬（如Cu）或非金屬（如C）氧化：（1）Fe、Al的鈍化常溫下，當Fe、Al等金屬遇到濃硫酸時，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。（2）與不活潑金屬和非金屬的反應由于濃硫酸具有強氧化性，故存在與稀硫酸不同的化學性質(zhì)，能夠與不活潑金屬或非金屬發(fā)生反應，反應過程中有如下規(guī)律：反應要加熱，否則不反應；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。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。如：CuSO4+2H2O+SO2fCu+2H2SO4（濃CuSO4+2H2O+SO2f2Ag+2H2SO4（濃）Ag2SO4+SO2f+2H2OC+2H2SO4（濃） CO2f+2H2O+2SO2fS+2H2SO4（濃）^^3SO2f+2H2O濃硫酸氧化含低價非金屬元素的化合物H2S+H2SO4（濃）==SI+SO2f+2H2O或H2S+3H2SO4（濃）^^4SO2f+4H2O2HI+H2SO4（濃）==I2+SO2f+2H2O2HBr+H2SO4（濃）==Br2+SO2f+2H2O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。（三）硫酸的用途硫酸是重要的化工原料，也是化學實驗室必備的重要試劑。在工業(yè)上可用來制造化肥、農(nóng)藥、炸藥、染料、鹽類等。硫酸還用于精煉石油、干燥劑或制取各種揮發(fā)性酸等等。要點三、硝酸【高清課堂：硫酸和硝酸ID：395524#硝酸】（一） 硝酸的物理性質(zhì)無色，易揮發(fā)，具有刺激性氣味的液體，易溶于水。濃硝酸常因為溶解有NO2而呈黃色。質(zhì)量分數(shù)為69%的硝酸為常用濃硝酸。98%以上的硝酸稱之為發(fā)煙硝酸。（二） 硝酸的化學性質(zhì)硝酸具有酸的通性與金屬反應：一般不生成氫氣與堿性氧化物反應：如CuO、Na2O、Fe2O3等與堿反應：Cu（OH）2、NaOH等與鹽反應：NaHCO3、Na2CO3等與指示劑反應：濃硝酸可使石蕊先變紅后褪色要點詮釋：在利用HNO3的酸性時，要注意考慮它的強氧化性。如FeO與稀硝酸反應時的方程式應是：3FeO+10HNO（?。?=3Fe（NO辦+NOf+5HO，而不是FeO+2HNO（稀）==Fe（NO辦+H,O。不穩(wěn)定性：硝酸是不穩(wěn)定性酸，受熱或者光照易分解，所以實驗室中常用棕色瓶儲存硝酸。4HNO3O2f+4NO2f+2H2O4HNO3硝酸的強氧化性要點詮釋：由于HNO3中的+5價氮元素有很強的得電子能力，在硝酸參與的氧化還原反應中，幾乎全部是+5價氮被還原，故硝酸具有強氧化性。硝酸的強氧化性規(guī)律：①溫度越高，硝酸越濃，其氧化性越強。②與硝酸反應時，還原劑一般被氧化成最高價態(tài)。濃硝酸能使紫色石蕊試液先變紅，后褪色。與非金屬單質(zhì)C、S、P等在加熱條件下反應，非金屬元素被氧化成酸性氧化物。如：C+4HNO3（濃）CO2f+4NO2f+2H2O,C+4HNO3（濃）S+6HNO3(濃)^^H2SO4+6NO2f+2H2O。(3)金屬與HNO3反應一般不生成H2,濃HNO3一般被還原為NO2,稀HNO3一般被還原為NO,極稀HNO3可被還原成NH3，生成NH4NO3等。3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2+2NOf+4H2OCu+4HNO3（濃）==Cu（NO3）2+2NO2f+2H2O濃硝酸與Cu反應時，若Cu過量，反應開始時濃硝酸的還原產(chǎn)物為NO2,但隨著反應的進行，硝酸變稀，其還原產(chǎn)物將為NO,最終應得到NO2與NO的混合氣體，可利用氧化還原反應過程中化合價升降總數(shù)相等的守恒規(guī)律求解有關(guān)Cu、HNO3和混合氣體之間的量的關(guān)系。（4）鈍化：常溫時，冷的濃硝酸、濃硫酸可使鋁、鐵表面生成致密的氧化膜，阻止酸與金屬的進一步反應，這種現(xiàn)象叫鈍化。鈍化其實也是硝酸強氧化性的表現(xiàn)，利用金屬Al和Fe的這種性質(zhì)，我們可以用Al或Fe制的容器來盛裝濃硫酸或濃硝酸?！镜湫屠}】類型一、硫酸的性質(zhì)例1、下列關(guān)于濃h2so4的敘述正確的是（ ）。常溫下，濃H2SO4與鐵、鋁不反應，所以鐵制、鋁制容器能盛裝濃H2SO4濃H2SO4具有吸水性，能使蔗糖炭化濃H2SO4和銅片的反應中，H2SO4既表現(xiàn)強酸性又表現(xiàn)強氧化性濃硫酸是一種干燥劑，能夠干燥氨氣、氫氣等氣體【答案】C【解析】常溫下濃H2SO4與鐵、鋁接觸，能使鐵、鋁表面生成一層致密的氧化物保護膜，阻止內(nèi)部金屬繼續(xù)跟濃硫酸反應，這就是金屬的鈍化現(xiàn)象。濃h2so4是從蔗糖的分子中奪取與水分子組成相當?shù)臍浜脱酰拐崽翘炕?，表現(xiàn)為脫水性。銅與濃H2SO4在加熱情況下發(fā)生反應：Cu+2H2SO4（濃）^^CuSO4+SO2f+2H2O,可見，2mol濃H2SO4中，1mol是作為氧化劑，還有1mol起酸的作用。由于NH3是一種堿性氣體，H2SO4易與NH3反應：H2SO4+2NH3==（NH4）2SO4，所以濃硫酸不能用于干燥氨氣。【總結(jié)升華】在氧化還原反應中，若H2SO4全部被還原（生成SO2），則h2so4只表現(xiàn)出強氧化性，如濃h2so4與C單質(zhì)反應；若h2so4只有部分被還原，還有一部分轉(zhuǎn)化為硫酸鹽和水，則h2so4體現(xiàn)強氧化性和酸性，如在與Cu的反應中，h2so4既體現(xiàn)氧化性又體現(xiàn)酸性。在復分解反應中，h2so4表現(xiàn)出酸性、SO42，勺性質(zhì)或難揮發(fā)性。舉一反三：【變式1】下面的反應中，濃硫酸既表現(xiàn)出強氧化性又表現(xiàn)出酸性的是（ ）。2NaCl+H2SO4（濃）=^Na2SO4+2HClfNa2SO3+H2SO4（濃）^^Na2SO4+SO2f+H2OC+2H2SO4（濃）^^CO2f+2SO2f+2H2O△2FeO+4H2SO4（濃）——Fe2（SO4）3+SO2f+4H2O【答案】D【變式2】在常溫下，下列操作不能區(qū)別濃硫酸和稀硫酸的是（）。分別加入鐵片 B.分別加入蔗糖C.分別加入銅片 D.分別加入硫酸銅晶體【答案】C例2、（1）濃硫酸與木炭在加熱條件下反應的化學方程式為 。（2）試用圖表中各裝置設(shè)計一個實驗，驗證上述反應所產(chǎn)生的各種產(chǎn)物。這些裝置的連接順序（按產(chǎn)物氣流從左到右的方向）是（填裝置的編號）：（3）實驗時可觀察到裝置①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）裝置②中所加的固體藥品，可確定的產(chǎn)物是 ，確定裝置②在整套裝置中位置的理由是 。（5）裝置③中所盛溶液是 ，可驗證的產(chǎn)物?！敬鸢浮浚?）C+2H2SO4（濃）2SO2f+CO2f+2H2O（2） ④②①③（3） 驗證產(chǎn)物氣流中有SO2,將SO2全部氧化吸收，確定產(chǎn)物中的SO2已被B瓶溶液全部吸收（4） 無水CuSO4，水蒸氣，由于產(chǎn)物氣流通過①、③時會帶出水蒸氣，所以②必須在①、③之前（5） 澄清石灰水CO2【解析】木炭與濃硫酸加熱反應生成CO2、SO2和日2。。其中CO2、SO2在化學性質(zhì)上的相同點都是酸性氧化物，都跟澄清石灰水中的Ca（OH）2反應，使澄清石灰水變渾濁，這會干擾鑒別°SO2和CO2在化學性質(zhì)上的明顯不同點是so2有漂白性和強還原性，而co2都沒有。在SO2和Co2混合氣體中，首先用品紅檢驗so2的存在，然后將SO2氧化除去，再用澄清石灰水檢驗CO2的存在，是一種確認SO2和CO2共存的好方案。由于對CO2、SO2的確認都是在水溶液中進行的，所以應在確認CO2和SO2之前確認h2o。與水發(fā)生作用并伴有明顯現(xiàn)象的物質(zhì)，中學階段熟知的是無水CuSO4，白色的CuSO4粉末與H2O反應生成藍色的CuSO4?5H2O晶體?！究偨Y(jié)升華】本題主要考查實驗的總體設(shè)計，結(jié)合所給試劑的作用，判斷各部分裝置可驗證的產(chǎn)物，從而確定各裝置間的連接順序，另外知識性的問題是要區(qū)分SO2和CO2性質(zhì)的異同點，確定檢驗的方法和順序。類型二、硝酸的性質(zhì)例3、將相同質(zhì)量的銅分別和過量的濃硝酸、稀硝酸反應，下列敘述正確的是（ ）。反應快慢：兩者相同消耗硝酸的物質(zhì)的量：前者多，后者少反應生成氣體的顏色：前者淺，后者深反應中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)：前者多，后者少【答案】B【解析】比較反應Cu+4HNOq（濃）==Cu（NOa）2+2NO2f+2H2O和3Cu+8HNO（?。?=3Cu（NOq）2+2NOf+4H2O可知，當Cu的質(zhì)量相同、HNO3過量時，兩個反應中，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相同，消耗的HNO3前者多，生成氣體的顏色前者深。濃HNO3的氧化性比稀HNO3強，濃HNO3與銅反應的速率比稀HNO3快得多?！究偨Y(jié)升華】金屬與硝酸的反應是一個非常重要的考點，考查角度有hno3體現(xiàn)的性質(zhì)、氧化還原反應方程式的配平及電子轉(zhuǎn)移分析、產(chǎn)生的氣體的體積和硝酸的物質(zhì)的量濃度的計算等（依據(jù)原子守恒、電子守恒）。舉一反三：【變式1】下列對于硝酸的認識，正確的是（ ）。A.濃硝酸和稀硝酸都具有氧化性銅和稀硝酸反應屬于置換反應在銅和濃硝酸的反應中，硝酸只體現(xiàn)了氧化性，沒有體現(xiàn)酸性可用鋁或鐵制容器盛裝稀硝酸【答案】A【變式2】在下列反應中，HNO3既表現(xiàn)出氧化性，又表現(xiàn)出酸性的是( )H2S+2HNO3=Sl+2NO2f十2H2OCuO+2HNO3^=Cu(NO3)2十H2O4HNO==4NO2f十O2f+2H2O3Cu+8HNO3^=3Cu(NO3)2+2NOf十4H2O【答案】D【解析】A表現(xiàn)了HNO3的氧化性；B表現(xiàn)了HNO3的酸性；C主要表現(xiàn)HNO3的不穩(wěn)定性。【變式3】關(guān)于硝酸的說法正確的是硝酸與金屬反應時，主要是+5價的氮得電子濃HNO3與濃HCl按3:1的體積比所得的混合物叫王水硝酸電離出的H+離子，能被Zn、Fe等金屬還原成H2常溫下，向濃HNO3中投入Fe片，會產(chǎn)生大量的紅棕色氣體【答案】A【解析】B項，王水指的是濃HNO3和濃鹽酸按溶液體積之比為1:3所得的混合物。C項，硝酸與金屬反應時，被還原的一般是指+5價氮，得到的還原產(chǎn)物是NO2、NO、N2O或N2等。D項，常溫下，濃HNO3可使Fe和Al等金屬發(fā)生鈍化現(xiàn)象，故B、C、D均是錯誤的說法。類型三、計算題例4、19.2mg銅跟適量濃硝酸反應后，銅完全溶解，共收集到11.2mL標況下氣體，則反應消耗的硝酸可能為( )A、0.8x10-3mol B、0.5x10-3molC、1.2x10-3mol D、1.1x10-3mol【答案】D【解析】適量的濃硝酸，生成的產(chǎn)物就不一定全部是no2,隨反應的進行，硝酸的濃度將下降，變成稀硝酸，就會生成NO。但我們完全不必追算到底生成的是單一氣體還是混和氣體，利用守恒法巧解如下：根據(jù)N原子守恒，有如下物料守恒式：n(HNO3)=n(HNO3)氧+n(HNO3)酸=n(氣)+2n[Cu(NO3)2]=(11.2x10-3/22.4)+2x(19.2x10-3/64)=1.1x10-3mol?！究偨Y(jié)升華】本題只考慮11.2