《2018版高中化學 第四章 非金屬及其化合物 第4節(jié) 氨 硝酸 硫酸 課時2 硫酸和硝酸的氧化性學案 新人教版必修1.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018版高中化學 第四章 非金屬及其化合物 第4節(jié) 氨 硝酸 硫酸 課時2 硫酸和硝酸的氧化性學案 新人教版必修1.doc（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

課時2　硫酸和硝酸的氧化性 1．了解硫酸、硝酸的酸性。 2．了解濃硫酸的三大特性，特別是濃硫酸的強氧化性。(重點) 3．了解稀硝酸、濃硝酸的氧化性。(重難點) 4．了解硫酸和硝酸的重要用途。 硫酸的性質(zhì)及用途 [基礎初探] 1．物理性質(zhì) 純凈的濃硫酸是一種無色黏稠、油狀液體，密度大于水的密度。 2．稀硫酸的化學性質(zhì) 稀硫酸是強酸，具有酸的通性，寫出有關(guān)反應的離子方程式： 3．濃硫酸的特性 (1)吸水性：濃H2SO4能夠吸收氣體、液體中的水分子及固體中的結(jié)晶水，故常用作干燥劑。 (2)脫水性：濃H2SO4能把有機物中的氫、氧元素按水的組成比脫去，剩余黑色的炭。如蔗糖的黑色面包實驗。 (3)強氧化性。 ①與金屬反應。 a．鈍化：濃硫酸能使鐵、鋁等金屬表面形成一層致密的氧化膜，從而阻止?jié)饬蛩崤c鐵、鋁繼續(xù)反應。 b．能與大部分金屬反應。如與銅反應： Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。 ②與非金屬反應。 與碳反應：C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。 ③與還原性化合物如H2S、HBr等反應。 4．用途 (1)重要的化工原料，實驗室必備的重要試劑。 (2)工業(yè)上可用于制化肥、農(nóng)藥、炸藥、染料、鹽類等。 (3)用于精煉石油、金屬加工前的酸洗及制取各種揮發(fā)性酸、作干燥劑等。 [探究升華] [思考探究] 濃H2SO4與銅反應的實驗 實驗操作 實驗現(xiàn)象 a試管中銅絲表面有氣泡逸出 b試管中的品紅溶液逐漸變?yōu)闊o色 c試管中的紫色石蕊溶液逐漸變?yōu)榧t色 將a試管里的溶液慢慢倒入水中，溶液變?yōu)樗{色 實驗結(jié)論 Cu和濃H2SO4反應的化學方程式為 Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O (1)浸堿棉團作用是什么？ 【提示】　吸收尾氣SO2，防止污染大氣。 (2)過量的銅與一定量的濃硫酸反應時，硫酸能否全部參加反應？ 【提示】　不能。Cu是不活潑金屬，只能與濃硫酸反應，與稀硫酸不反應，在過量Cu與一定量濃硫酸反應時，隨著反應的進行，硫酸的濃度逐漸減小，反應進行到一定程度時，濃硫酸將變?yōu)橄×蛩?，反應自動停止，H2SO4不可能全部參加反應。 (3)如果用過量的鋅代替銅與一定量的濃硫酸反應，生成氣體的成分有哪些？請分析思考？ 【提示】　鋅首先與濃硫酸發(fā)生反應：Zn＋2H2SO4(濃)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O，隨著反應的進行，硫酸的濃度降低，鋅還會與稀硫酸進一步反應，Zn＋H2SO4(稀)===ZnSO4＋H2↑，故生成的氣體為SO2和H2的混合氣體。 [認知升華] 濃硫酸的強氧化性 (1)本質(zhì)：濃硫酸具有強氧化性，是因為H2SO4分子中＋6價的硫元素具有很強的得電子能力。 (2)表現(xiàn)： ①Fe、Al的鈍化 常溫下，當Fe、Al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常溫下與活潑金屬反應(鐵、鋁除外)表現(xiàn)強氧化性和酸性，生成硫酸鹽和SO2，硫酸變稀后，生成的氣體為H2。 ③與不活潑金屬和非金屬反應 a．反應需要加熱，否則不反應。 b．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。 c．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。 d．隨著反應的進行，濃硫酸濃度變小，一旦變?yōu)橄×蛩幔磻屯Ｖ埂? ④與具有還原性的化合物反應，如與H2S、HI、HBr、FeCl2等物質(zhì)反應。 [題組沖關(guān)] 題組1　濃H2SO4的性質(zhì)及其應用 1．在下圖所示的實驗裝置中，從實驗開始到過一段時間后，對觀察到的現(xiàn)象敘述不正確的是(　　) 　　　　　　　　?、佟　、凇　　、邸　　、堋　　　? A．①中蘋果塊會干癟 B．②中膽礬晶體表面有“白斑” C．③中小試管內(nèi)有晶體析出 D．④中pH試紙變紅 【解析】　濃硫酸具有吸水性、脫水性和強氧化性。蘋果塊的水分被濃硫酸吸收變干癟；膽礬晶體中的結(jié)晶水被濃硫酸吸收，表面出現(xiàn)“白斑”；飽和硝酸鉀溶液中的溶劑部分被濃硫酸吸收，溶質(zhì)呈晶體析出；由于濃硫酸的脫水性，試紙會變黑。 【答案】　D 2．下列事實與濃硫酸表現(xiàn)出的性質(zhì)(括號中)的對應關(guān)系正確的是(　　) A．在空氣中敞口久置的濃硫酸，溶液質(zhì)量增大(難揮發(fā)性) B．在加熱條件下銅與濃硫酸反應(強氧化性、酸性) C．蔗糖與濃硫酸反應中有海綿狀的炭生成(吸水性) D．濃硫酸可用來干燥某些氣體(脫水性) 【解析】　 在空氣中敞口久置濃硫酸，濃硫酸會吸收空氣中的水蒸氣而使溶液質(zhì)量增大，表現(xiàn)了其吸水性；濃硫酸使蔗糖炭化，表現(xiàn)了脫水性；濃硫酸可干燥某些氣體表現(xiàn)了吸水性。 【答案】　B 題組2　濃H2SO4的強氧化性實驗探究 3．某化學課外興趣小組為探究銅跟濃硫酸的反應情況，用如圖所示裝置進行有關(guān)實驗： (1)B是用來收集實驗中產(chǎn)生的氣體的裝置，但未將導管畫全，請把導管補充完整。 (2)實驗中他們?nèi)?.4 g銅片和12 mL 18 mol/L濃硫酸放在圓底燒瓶中加熱，直到反應完畢，最后發(fā)現(xiàn)燒瓶中還有銅片剩余。該小組學生根據(jù)所學的化學知識認為還有一定量的硫酸剩余。 ①請寫出銅跟濃硫酸反應的化學方程式：________________________ _____________________________________________________________。 ②為什么有一定量的余酸但未能使銅片完全溶解？你認為原因是_______ ____________________________________________________________。 ③下列藥品中能夠用來證明反應結(jié)束后的燒瓶中的確有余酸的是________(填寫字母編號)。 A．鐵粉　　　　　　 B．BaCl2溶液 C．銀粉 D．Na2CO3溶液 (3)裝置C中試管D內(nèi)盛裝的是品紅溶液，當B中氣體收集滿后，有可能觀察到的現(xiàn)象是__________。待反應結(jié)束后，向C中燒杯內(nèi)加入沸水，D中觀察到的現(xiàn)象是__________。 (4)實驗裝置C有可能造成環(huán)境污染。試用最簡單的方法加以解決。(實驗用品自選)_____________________________________________________________ _______________________________________________________________。 【解析】　Cu只與濃硫酸在加熱時反應，而不與稀硫酸反應。收集SO2氣體用向上排空氣法，因此B裝置應為長進短出，證明硫酸有剩余，應證明溶液中含H＋，而不應證明含SO，因此BaCl2溶液和Ag均不可。對C裝置逸出的SO2，用浸有NaOH溶液的棉花團塞在試管口是最簡單的方法。 【答案】　(1) (2)①Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O ②隨著H2SO4的消耗，濃H2SO4的濃度不斷降低，稀H2SO4與Cu不反應?、跘D (3)紅色褪去　恢復紅色 (4)用浸有NaOH溶液的棉團塞在試管口 硝酸的性質(zhì)及用途 [基礎初探] 1．酸性：硝酸是一元強酸，具有揮發(fā)性，具有酸的通性。 2．強氧化性 (1)與金屬反應： ①除Au、Pt以外的絕大多數(shù)金屬都能與硝酸反應。 ②常溫下，冷的濃硝酸能使Fe、Al鈍化。 ③與銅反應(寫出化學方程式)： 濃硝酸：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。 稀硝酸：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。 (2)與非金屬反應： 加熱時濃硝酸與木炭發(fā)生反應：C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 (3)王水： ①組成：濃硝酸與濃鹽酸，體積比為1∶3。 ②性質(zhì)：能使一些不溶于硝酸的金屬如Au、Pt等溶解。 3．不穩(wěn)定性 (1)化學方程式：4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O。 (2)實驗室中濃硝酸顯黃色的原因： 濃硝酸分解生成的NO2又溶于硝酸所致。 4．用途：硝酸用途廣泛，是制炸藥、染料、塑料的原料，也是化學實驗室的必備試劑。 [探究升華] [思考探究] 硝酸的強氧化性實驗 將銅片置于兩支具支試管的底部(見下圖)。通過分液漏斗分別加入2 mL濃、稀硝酸。 A　　　　　　　　　　　　　B 問題思考： (1)兩支具支試管中觀察到的實驗現(xiàn)象是否完全相同？反應中濃硝酸、稀硝酸起什么作用？ 【提示】　不相同。加入濃硝酸的具支試管中出現(xiàn)的現(xiàn)象是銅片表面產(chǎn)生氣泡，銅片溶解，溶液變藍，具支試管上部空間無色變紅棕色。加入稀硝酸的具支試管出現(xiàn)的現(xiàn)象是銅片表面產(chǎn)生氣泡，銅片溶解，溶液變藍，具支試管上部空間氣體由無色變紅棕色，后又變成無色。兩支具支試管中濃、稀硝酸既表現(xiàn)出氧化性，又表現(xiàn)出酸性。 (2)如何證明集氣瓶里的氣體是NO? 【提示】　向集氣瓶中通入少量O2(或空氣)，氣體顏色由無色變?yōu)榧t棕色，說明集氣瓶中收集的氣體是NO。 (3)A裝置中Cu若過量，生成成分有哪些？A裝置收集的氣體有NO2嗎？要收集NO2，用什么方法？ 【提示】　NO2、NO；沒有NO2，因為NO2與水反應生成NO；用向上排空氣法。 (4)NO能用向上排空氣法收集嗎？為什么？ 【提示】　不能，因為NO易被O2氧化。 [認知升華] 硝酸的強氧化性 (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還原劑一般被氧化成最高價態(tài)。 (2)硝酸的強氧化性的表現(xiàn) ①硝酸與金屬的反應： a．除Au、Pt等少數(shù)金屬外，硝酸幾乎可以氧化所有的金屬。 b．活潑金屬與HNO3反應不生成H2，HNO3的濃度不同，還原產(chǎn)物不同。 c．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： 反應規(guī)律：非金屬單質(zhì)＋濃硝酸―→最高價氧化物或高價含氧酸＋NO2↑＋H2O。 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－、SO等均能被HNO3氧化。 ④硝酸與鐵反應，當硝酸過量時，產(chǎn)物為Fe(NO3)3，當鐵過量時為Fe(NO3)2。 [題組沖關(guān)] 題組1　硝酸的性質(zhì) 1．下列反應中硝酸既表現(xiàn)出酸性又表現(xiàn)出氧化性的是(　　) A．使石蕊溶液變紅 B．與銅反應放出NO氣體，生成Cu(NO3)2 C．與Na2CO3反應放出CO2氣體，生成NaNO3 D．與S單質(zhì)混合共熱時生成H2SO4和NO2 【解析】　A項，HNO3只表現(xiàn)酸性；B項，Cu與稀硝酸反應時，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，2HNO3＋Na2CO3===CO2↑＋H2O＋2NaNO3，HNO3只表現(xiàn)強酸性；D項，HNO3將S氧化為H2SO4，自身被還原為NO2，在該反應中HNO3只表現(xiàn)強氧化性。 【答案】　B 2．下列關(guān)于硝酸說法正確的是(　　) A．硝酸與金屬反應，主要是＋5價氮得電子 B．濃HNO3與濃鹽酸按3∶1的體積比所得混合物叫王水 C．硝酸電離出H＋，能被Zn、Fe等金屬還原成H2 D．常溫下，向濃HNO3中投入Fe片，會產(chǎn)生大量紅棕色氣體 【解析】　硝酸與金屬反應，主要是＋5價氮得電子，生成氮的低價化合物，一般不生成氫氣。濃HNO3與濃鹽酸按1∶3的體積比所得混合物叫王水。常溫下鐵遇到濃硝酸發(fā)生鈍化，不會生成大量紅棕色氣體。 【答案】　A 題組2　硝酸的有關(guān)計算 3．38.4 mg銅跟適量的濃硝酸反應，銅全部作用后，共收集到22.4 mL(標準狀況)氣體，則反應消耗的硝酸的物質(zhì)的量可能是(　　) A．1.010－3mol　　　　　 B．1.610－3mol C．2.210－3mol D．2.410－3mol 【解析】　濃硝酸適量，在反應過程中變稀，實際上發(fā)生了兩個反應：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O,3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。反應消耗的HNO3包括起酸性作用和起氧化性作用的兩部分，前者反應后以Cu(NO3)2形式存在，后者被還原后生成NO2、NO氣體。從兩個方程式看出Cu＋2HNO3(酸)～Cu(NO3)2，HNO3(氧化劑)～NO2(或NO)，所以反應消耗的HNO3的物質(zhì)的量為：2＋＝1.210－3mol＋110－3 mol＝2.210－3mol。 【答案】　C 4．將32.64 g銅與140 mL一定濃度的硝酸反應，銅完全溶解，產(chǎn)生的NO和NO2混合氣體在標準狀況下的體積為11.2 L。請回答： (1)NO的體積為________ L，NO2的體積為________ L。 (2)待產(chǎn)生的氣體全部逸出后，向溶液中加入V mL a molL－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部轉(zhuǎn)化成沉淀，則原HNO3溶液的濃度為________ molL－1。 【解析】　(1)設生成NO的物質(zhì)的量為x，NO2的物質(zhì)的量為y。 則有，解得x＝0.26 mol，y＝0.24 mol； V(NO)＝0.26 mol22.4 Lmol－1＝5.824 L； V(NO2)＝0.24 mol22.4 Lmol－1＝5.376 L。 (2)由原子守恒得： HNO3 n(HNO3)＝n(氣體) ＋n(NaOH) 所以c(HNO3)＝ molL－1。 【答案】　(1)5.824　5.376　(2) 【題后歸納】　硝酸與金屬反應的“三個守恒、一個關(guān)系”突破計算 (1)三個守恒。 ①電子得失守恒：金屬失電子數(shù)＝n(NO2)＋3n(NO)。, ②氮原子守恒：n(HNO3)＝xn[M(NO3)x]＋n(NO2)＋n(NO)。 ③若向反應后溶液加入NaOH溶液恰好使Mx＋沉淀完全，此時溶質(zhì)為NaNO3，則存在：,n(Na＋)＝n(NO)＝n(HNO3)－n(NO)－n(NO2)。 (2)一個關(guān)系。,起酸性作用的HNO3的物質(zhì)的量是金屬物質(zhì)的量和金屬所帶電荷數(shù)的乘積，可表示為n(HNO3)酸性＝xn(Mx＋)＝n(轉(zhuǎn)移電子)。