2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第四章非金屬及其化合物4第2課時(shí)硫酸和硝酸的氧化性學(xué)案新人教版必修1

PAGE11-第2課時(shí)硫酸和硝酸的氧化性課程目標(biāo)1．了解稀硫酸的通性。2．了解濃硫酸和硝酸的特性，特殊是強(qiáng)氧化性。3．了解硫酸和硝酸的重要用途。圖說考點(diǎn),[新知預(yù)習(xí)]一、硫酸1．硫酸的物理性質(zhì)濃硫酸是一種無(wú)色黏稠、油狀的液體，溶于水時(shí)放出大量的熱。稀釋濃硫酸時(shí)應(yīng)將濃硫酸沿器壁漸漸注入水中，并不斷攪拌。2．硫酸的化學(xué)性質(zhì)(1)稀硫酸——具有酸的通性①電離方程式為H2SO4=2H＋＋SOeq\o\al(2－,4)。②硫酸具有酸的通性，可與酸堿指示劑作用，也可與活潑金屬、堿、堿性氧化物及某些鹽反應(yīng)。(2)濃硫酸三大特性試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象試驗(yàn)結(jié)論藍(lán)色晶體變成白色粉末濃硫酸具有吸水性蔗糖漸漸變黑，體積膨脹，形成疏松多孔的海綿狀的炭，并放出eq\o(□,\s\up1(12))有刺激性氣味的氣體濃硫酸具有脫水性，且能氧化碳單質(zhì)，生成CO2，本身被還原為SO2加熱前銅片在濃硫酸中無(wú)現(xiàn)象；加熱后，銅片漸漸溶解，銅片表面有氣泡產(chǎn)生；品紅溶液褪色濃硫酸具有強(qiáng)氧化性二、硝酸1．強(qiáng)酸性硝酸是具有eq\o(□,\s\up1(19))揮發(fā)性的一元強(qiáng)酸，在水中的電離方程式為HNO3=H＋＋NOeq\o\al(－,3)，具有酸的通性，但硝酸與金屬反應(yīng)一般不產(chǎn)生H2。2．強(qiáng)氧化性3．不穩(wěn)定性(1)化學(xué)方程式：eq\o(□,\s\up1(30))4HNO3eq\o(=,\s\up7(光照))2H2O＋4NO2↑＋O2↑。(2)試驗(yàn)室中濃硝酸顯黃色是濃硝酸分解生成的eq\o(□,\s\up1(31))NO2又溶于硝酸所致。[即時(shí)性自測(cè)]1．推斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”(1)濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，稀硫酸不具有氧化性。()(2)常溫下將銅片放入濃硫酸中，無(wú)明顯改變，說明銅在濃硫酸中發(fā)生“鈍化”。()(3)濃H2SO4具有強(qiáng)氧化性，SO2具有還原性，所以濃H2SO4不能干燥SO2。()(4)濃H2SO4具有吸水性，所以濃H2SO4可以干燥H2、CO、NH3、H2S等氣體。()(5)過量的銅與濃硝酸反應(yīng)有NO生成。()(6)濃、稀硫酸都能使藍(lán)色石蕊試紙最終變?yōu)榧t色。()(7)稀硝酸與鋅反應(yīng)可放出氫氣。()(8)常溫下鐵與濃硝酸反應(yīng)，產(chǎn)生大量紅棕色氣體。()(9)在常溫下，濃硫酸和濃硝酸與Fe和Al發(fā)生“鈍化”，說明常溫下濃H2SO4和濃HNO3與Fe和Al都不反應(yīng)。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×(7)×(8)×(9)×2．在試驗(yàn)室里，儲(chǔ)存在棕色試劑瓶中的藥品是()A．濃鹽酸B．濃硝酸C．濃硫酸D．氯化鈉解析：濃硝酸在加熱或光照的條件下簡(jiǎn)潔發(fā)生分解反應(yīng)，所以濃硝酸須要避光保存。答案：B3．將濃硝酸滴在石蕊試紙上，產(chǎn)生的現(xiàn)象是()A．變紅色B．先變紅，后變黑C．變藍(lán)色D．先變紅，后褪色答案：D4．關(guān)于硝酸的說法中正確的是()A．Cu可以溶解在稀硝酸中并生成H2B．濃硝酸不能與非金屬單質(zhì)反應(yīng)C．硝酸與金屬反應(yīng)時(shí)，主要是＋5價(jià)的氮元素得電子D．常溫下，向濃硝酸中投入鐵片，會(huì)產(chǎn)生大量的紅棕色氣體答案：C5．下列關(guān)于濃硝酸和濃硫酸的敘述中正確的是()①常溫下都可用鋁制容器貯存②露置在空氣中，容器內(nèi)酸液的質(zhì)量都減輕③常溫下都能與銅較快反應(yīng)④露置在空氣中，容器內(nèi)酸液的濃度都降低A．①②B．③④C．②③D．①④解析：常溫下，二者均能使鋁鈍化，①正確；露置在空氣中，濃硫酸吸水質(zhì)量增加，②錯(cuò)誤；濃硫酸在常溫下與銅沒有明顯的反應(yīng)，③錯(cuò)誤；在空氣中，濃硝酸揮發(fā)、濃硫酸吸水，二者濃度都降低，④正確。答案：D濃硫酸吸水性和脫水性的區(qū)分：吸水性：濃硫酸吸取物質(zhì)中本身存在的水或結(jié)晶水的性質(zhì)。脫水性：濃硫酸將組成有機(jī)物的H、O元素按原子個(gè)數(shù)比2∶1以“H2O”的形式脫去的性質(zhì)由此看出：二者的根本區(qū)分在于物質(zhì)本身是否存在水分子。提升點(diǎn)一濃硫酸的三大特性[例1]某學(xué)習(xí)小組在鑒別濃硫酸和稀硫酸時(shí)，設(shè)計(jì)了如下方案：操作結(jié)論甲投入火柴梗變黑者為濃硫酸乙加入金屬鋁片產(chǎn)生刺激性氣味氣體者為濃硫酸丙分別加入到盛水的試管中放出大量熱者為濃硫酸丁用玻璃棒蘸濃氨水靠近盛酸的試劑瓶瓶口冒白煙者為濃硫酸戊加到CuSO4·5H2O晶體中變白者為濃硫酸(1)其中可行的是________(填序號(hào))。(2)其中稍作改進(jìn)就能成為可行方案的是________，改進(jìn)方法是________________________________________________________________________。(3)完全錯(cuò)誤的是________，因?yàn)開_______________________________________________________________________。【解析】(1)甲、丙、戊分別利用濃硫酸的脫水性、溶解時(shí)放出大量的熱、吸水性設(shè)計(jì)，方案可行。(2)乙中常溫下鋁遇濃硫酸使鋁鈍化，加熱即可反應(yīng)。而常溫下鋁片可與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生H2。(3)丁錯(cuò)誤，揮發(fā)性酸遇濃氨水才能產(chǎn)生白煙，濃硫酸不屬于揮發(fā)性酸?！敬鸢浮?1)甲、丙、戊(2)乙增加加熱條件(或?qū)⒔Y(jié)論改為常溫下反應(yīng)產(chǎn)生氣體的為稀硫酸)(3)丁硫酸是高沸點(diǎn)酸，沒有揮發(fā)性[提升1]用如圖所示試驗(yàn)裝置(夾持儀器已略去)探究銅絲與過量濃硫酸的反應(yīng)。下列試驗(yàn)不合理的是()A．上下移動(dòng)①中銅絲可限制SO2的量B．②中選用品紅溶液驗(yàn)證SO2的生成C．③中選用NaOH溶液汲取多余的SO2D．為確認(rèn)CuSO4生成，向①中加水，視察顏色解析：移動(dòng)銅絲，可限制銅絲與濃硫酸的接觸，即限制SO2的生成量，故A合理；SO2能使品紅溶液褪色，故B合理；SO2有毒，且屬于酸性氧化物，故C合理；濃硫酸過量，試管中剩余濃硫酸，應(yīng)將反應(yīng)后的混合液漸漸加入到大量水中，否則易出現(xiàn)液體噴出試管而發(fā)生危急，故D不合理。答案：D濃H2SO4與稀H2SO4氧化性的區(qū)分：濃H2SO4具有強(qiáng)氧化性，緣由是H2eq\o(S,\s\up6(＋6))O4→eq\o(S,\s\up6(＋4))O2；稀H2SO4具有弱氧化性，緣由是eq\o(H,\s\up6(＋1))2SO4→H2。[關(guān)鍵實(shí)力]濃硫酸強(qiáng)氧化性的表現(xiàn)1．與金屬的反應(yīng)(1)Fe、Al的鈍化常溫下，當(dāng)Fe、Al遇到濃硫酸時(shí)，會(huì)與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)，表面生成一層致密的氧化物薄膜而出現(xiàn)“鈍化”現(xiàn)象。(2)與氫之前的活潑金屬反應(yīng)Zn＋2H2SO4(濃)=ZnSO4＋SO2↑＋2H2O規(guī)律：①濃硫酸既表現(xiàn)氧化性，又表現(xiàn)酸性；②濃硫酸一旦變稀，就發(fā)生：Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑。(3)與氫之后的不活潑金屬(除Au、Pt外)反應(yīng)Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O規(guī)律：①反應(yīng)需加熱，否則不反應(yīng)；②氧化產(chǎn)物是硫酸鹽，金屬顯高價(jià)，還原產(chǎn)物為SO2；③濃硫酸既表現(xiàn)氧化性，又表現(xiàn)酸性；④隨反應(yīng)進(jìn)行，硫酸濃度變小，一旦變?yōu)橄×蛩?，反?yīng)就會(huì)停止。2．與非金屬反應(yīng)C＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。3．與還原性化合物的反應(yīng)常見的還原性物質(zhì)FeSO4、Na2S、H2S、HBr、HI等均能被濃H2SO4氧化。提升點(diǎn)二硝酸的強(qiáng)氧化性[例2]下列關(guān)于硝酸的說法中正確的是()A．稀硝酸能與Fe發(fā)生反應(yīng)，濃硝酸不能B．濃硝酸和稀硝酸都是強(qiáng)氧化劑C．稀硝酸是弱酸，濃硝酸是強(qiáng)酸D．稀硝酸與Cu反應(yīng)生成NO，而濃硝酸與Cu反應(yīng)生成NO2，稀硝酸得電子更多，故稀硝酸的氧化性大于濃硝酸【解析】A項(xiàng)，加熱條件下，濃硝酸也能與Fe發(fā)生反應(yīng)；B項(xiàng)，濃、稀硝酸均具有強(qiáng)氧化性；C項(xiàng)，硝酸屬于強(qiáng)酸，與濃度大小無(wú)關(guān)；D項(xiàng)，硝酸的氧化性強(qiáng)弱與其濃度大小有關(guān)，濃硝酸的氧化性大于稀硝酸的氧化性，這與HNO3和Cu反應(yīng)中HNO3得電子數(shù)目多少無(wú)關(guān)?！敬鸢浮緽[提升2]下列有關(guān)試驗(yàn)操作、現(xiàn)象和說明或結(jié)論都正確的是()選項(xiàng)試驗(yàn)操作現(xiàn)象說明或結(jié)論A過量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反應(yīng)后，滴入KSCN溶液溶液呈紅色稀HNO3將Fe氧化為Fe3＋B常溫下，F(xiàn)e、Al放入濃HNO3或濃H2SO4中無(wú)明顯現(xiàn)象Fe、Al與濃HNO3或濃H2SO4發(fā)生鈍化CAl箔插入稀HNO3中無(wú)現(xiàn)象Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜D用玻璃棒蘸取濃HNO3點(diǎn)到紅色石蕊試紙上試紙變藍(lán)色濃HNO3具有酸性解析：稀硝酸與鐵粉反應(yīng)，鐵首先被氧化成Fe3＋，過量鐵粉將Fe3＋還原，最終得到Fe2＋，滴入KSCN溶液不顯紅色，A錯(cuò)誤；常溫下，F(xiàn)e、Al在濃HNO3或濃H2SO4中發(fā)生鈍化，生成致密的愛護(hù)膜阻擋了反應(yīng)進(jìn)行，B正確；Al箔能與稀HNO3反應(yīng)放出氣體，C錯(cuò)誤；濃硝酸具有氧化性，能使紅色石蕊試紙先變紅后褪色，D錯(cuò)誤。答案：B無(wú)論濃硝酸、稀硝酸，在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，往往既表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性，又表現(xiàn)出酸性。[關(guān)鍵實(shí)力]硝酸的強(qiáng)氧化性HNO3中的＋5價(jià)氮元素具有很強(qiáng)的得電子實(shí)力。硝酸的濃度越大，反應(yīng)溫度越高，其氧化性越強(qiáng)。(1)硝酸與金屬的反應(yīng)①除Au、Pt等少數(shù)金屬外，硝酸幾乎可以氧化全部的金屬，如3Ag＋4HNO3(稀)=3AgNO3＋NO↑＋2H2O②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。③常溫下濃硝酸能使Fe、Al鈍化。(2)硝酸與非金屬的反應(yīng)①反應(yīng)規(guī)律：非金屬單質(zhì)＋濃硝酸→最高價(jià)氧化物或其含氧酸＋NO2↑＋H2O②反應(yīng)舉例：C＋4HNO3(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O(3)硝酸與還原性化合物的反應(yīng)硝酸的強(qiáng)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－、SOeq\o\al(2－,3)等均能被HNO3氧化。含NOeq\o\al(－,3)的溶液中離子共存問題在中性或堿性的稀溶液中NOeq\o\al(－,3)不表現(xiàn)氧化性，但當(dāng)水溶液中有大量H＋存在時(shí)，NOeq\o\al(－,3)表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性，如存在H＋、NOeq\o\al(－,3)的溶液中不能大量存在Fe2＋、S2－、I－、SOeq\o\al(2－,3)、Br－等還原性離子。提升點(diǎn)三金屬與氧化性酸反應(yīng)的計(jì)算[例3]相同質(zhì)量的四份銅片，分別置于足量的下列酸中，在肯定條件下反應(yīng)，所得到的氣體的物質(zhì)的量最多的是()A．濃硫酸B．稀硫酸C．濃硝酸D．稀硝酸

,【解析】稀H2SO4與Cu不反應(yīng)，無(wú)氣體放出；Cu與濃H2SO4、濃HNO3、稀HNO3反應(yīng)時(shí)，Cu失去電子數(shù)相同，依據(jù)電子守恒，元素化合價(jià)降低越少，還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量越多，濃H2eq\o(S,\s\up6(＋6))O4→eq\o(S,\s\up6(＋4))O2↓2，濃Heq\o(N,\s\up6(＋5))O3→eq\o(N,\s\up6(＋4))O2↓1，稀Heq\o(N,\s\up6(＋5))O3→eq\o(N,\s\up6(＋2))O↓3，所以濃HNO3放出的氣體最多?！敬鸢浮緾,當(dāng)只有一種金屬與硝酸反應(yīng)時(shí)，起酸性作用的HNO3的物質(zhì)的量是金屬離子的物質(zhì)的量和金屬離子所帶電荷數(shù)的乘積，也等于反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，可表示為n(HNO3)酸性＝x·n(Mx＋)＝n(轉(zhuǎn)移電子)。[提升3]38.4mg銅跟適量的濃硝酸反應(yīng)，銅全部作用后，共收集到氣體22.4mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，反應(yīng)消耗的HNO3的物質(zhì)的量可能是()A．1.0×10－3molB．1.6×10－3molC．2.2×10－3molD．2.4×10－3mol解析：n(Cu)＝eq\f(38.4×10－3g,64g·mol－1)＝6.0×10－4mol，若38.4mg銅全部與濃硝酸反應(yīng)，則可求得參與反應(yīng)的硝酸為6.0×10－4mol×4＝2.4×10－3mol；若38.4mg銅全部與稀硝酸反應(yīng)，則可求得參與反應(yīng)的硝酸為6.0×10－4mol×eq\f(8,3)＝1.6×10－3mol；事實(shí)上銅先與濃硝酸反應(yīng)，濃硝酸變稀后，又與稀硝酸反應(yīng)。消耗的硝酸的物質(zhì)的量應(yīng)在1.6×10－3mol和2.4×10－3mol之間?；蛘咭罁?jù)氮原子守恒求解如下：n(Cu)＝n[Cu(NO3)2]＝eq\f(38.4×10－3g,64g·mol－1)＝6×10－4moln(NO、NO2)＝eq\f(22.4mL,22400mL·mol－1)＝1×10－3mol則反應(yīng)消耗的HNO3為2×6×10－4mol＋1×10－3mol＝2.2×10－3mol，C項(xiàng)正確。答案：C[關(guān)鍵實(shí)力]金屬與硝酸反應(yīng)的計(jì)算——四個(gè)守恒(1)得失電子守恒：金屬失電子數(shù)＝n(NO2)＋3n(NO)。(2)氮原子守恒：n(HNO3)總＝x·n[M(NO3)x]＋n(NO2)＋n(NO)。(3)電荷守恒：反應(yīng)后溶液中c(NOeq\o\al(－,3))＝x·c(Mx＋)＋c(H＋)。(4)若向反應(yīng)后所得溶液中加入NaOH恰好使Mx＋沉淀完全，此時(shí)溶質(zhì)為NaNO3，則存在n(Na＋)＝n(NOeq\o\al(－,3))＝n(HNO3)總－n(NO)－n(NO2)。1．下列反應(yīng)中硝酸既表現(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(yīng)放出NO氣體，生成Cu(NO3)2C．與Na2CO3反應(yīng)放出CO2氣體，生成NaNO3D．與S單質(zhì)混合共熱時(shí)生成H2SO4和NO2解析：A項(xiàng)，HNO3只表現(xiàn)酸性；B項(xiàng)，Cu與稀硫酸反應(yīng)時(shí)，部分起酸的作用生成Cu(NO3)2，部分作氧化劑被還原為NO；C項(xiàng)，2HNO3＋Na2CO3=CO2↑＋H2O＋2NaNO3，HNO3只表現(xiàn)強(qiáng)酸性；D項(xiàng)，HNO3將S氧化為H2SO4，自身被還原為NO2，在該反應(yīng)中HNO3只表現(xiàn)強(qiáng)氧化性。答案：B2．將相同質(zhì)量的銅分別與過量濃硝酸、稀硝酸反應(yīng)，下列敘述正確的是()A．反應(yīng)猛烈程度：兩者相同B．消耗硝酸的物質(zhì)的量：前者多，后者少C．反應(yīng)生成氣體的顏色：前者淺，后者深D．反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)：前者多，后者少解析：相同質(zhì)量的銅分別和過量濃硝酸、稀硝酸反應(yīng)時(shí)，濃硝酸參與的反應(yīng)更猛烈，A錯(cuò)；銅和濃硝酸、稀硝酸反應(yīng)的方程式分別為①4HNO3(濃)＋Cu=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，②8HNO3(稀)＋3Cu=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。①產(chǎn)生紅棕色氣體，②產(chǎn)生無(wú)色氣體，C錯(cuò)誤；由于參與反應(yīng)的銅的質(zhì)量相同，且兩反應(yīng)中還原劑都是銅，反應(yīng)后銅的價(jià)態(tài)又相同，所以反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)相等，D錯(cuò)；1molCu和濃硝酸反應(yīng)消耗4mol硝酸，1molCu和稀硝酸反應(yīng)消耗eq\f(8,3)mol硝酸，同質(zhì)量的銅和過量濃硝酸、稀硝酸反應(yīng)時(shí)，消耗的濃硝酸多，B正確。答案：B3．可以鑒別稀硫酸和濃硫酸的簡(jiǎn)潔方法是()A．加酚酞試液B．與銅片反應(yīng)C．加BaCl2溶液和硝酸D．用玻璃棒各蘸一點(diǎn)滴在紙上答案：D4．關(guān)于濃H2SO4與Cu反應(yīng)敘述正確的是()A．在反應(yīng)中，濃H2SO4只表現(xiàn)出氧化性B．此反應(yīng)屬于復(fù)分解反應(yīng)C．在反應(yīng)中，濃H2SO4既表現(xiàn)出氧化性，又表現(xiàn)出酸性D．每1mol銅參與反應(yīng)就有2mol濃H2SO4被還原，同時(shí)生成2molSO2。答案：C5．下列說法正確的是()A．在稀硫酸中加入銅粉，銅粉不溶解，再加Cu(NO3)2晶體，銅粉溶解B．向裝有Fe(NO3)2溶液的試管中加入稀硫酸，試管口視察到紅棕色氣體，說明HNO3分解生成NO2C．向溶液中滴加BaCl2溶液無(wú)白色沉淀，再滴加稀HNO3，有白色沉淀，證明溶液中含有SOeq\o\al(2－,4)D．向Na2S溶液中加入稀硝酸放出H2S氣體解析：Cu粉溶解是因?yàn)榧尤隒u(NO3)2后，NOeq\o\al(－,3)在酸性條件下將Cu氧化；Fe(NO3)2溶液中加入稀硫酸，NOeq\o\al(－,3)在酸性條件下氧化Fe2＋，同時(shí)NOeq\o\al(－,3)被還原為NO；向溶液中滴加BaCl2溶液無(wú)白色沉淀，再加入稀HNO3，生成白色沉淀，原溶液中可能有SOeq\o\al(2－,3)，BaSO3能被氧化為BaSO4；向Na2S溶液中加入稀硝酸，由于HNO3具有氧化性，將S2－氧化，故不能放出H2S氣體。答案：A6．按要求回答下列問題：(1)有時(shí)在試驗(yàn)室看到的硝酸顯黃色，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。試驗(yàn)室保存硝酸的方法是________________________________________________________________________。(2)銅與足量濃HNO3反應(yīng)時(shí)，表現(xiàn)酸性的硝酸與作氧化劑的HNO3物質(zhì)的量之比為________。(3)銅粉放入稀硫酸溶液中，加熱后無(wú)明顯改變，但加入某鹽一段時(shí)間后，發(fā)覺銅粉質(zhì)量削減，則該鹽不行能是________(填字母)。A．FeCl3B．NaClC．KNO3D．Cu(NO3)2(4)肯定量的濃硝酸與足量的銅充分反應(yīng)，生成氣體的成分有________，寫出反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。向反應(yīng)后的溶液中加入稀硫酸，假如反應(yīng)，寫出反應(yīng)的離子方程式：_____________________________________________________________