学高中化学 3.2.3 硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响（精讲优练课型）课件 鲁科版必修1

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1、第3课时硝酸人类活动对氮循环和环境的影响一、硝酸一、硝酸1.1.物理性质物理性质: :其中质量分数为其中质量分数为_以上的浓硝酸称为发烟硝酸。以上的浓硝酸称为发烟硝酸。颜色颜色状态状态气味气味挥发性挥发性_色色_体体_气味气味_挥发挥发无无液液刺激性刺激性易易95%95%【微点拨微点拨】发烟硝酸形成的其实不是发烟硝酸形成的其实不是“烟烟”而是而是“雾雾”, ,即挥发出来即挥发出来的的HNOHNO3 3分子与空气中水分子结合成的小液滴。分子与空气中水分子结合成的小液滴。2.2.化学性质化学性质: :(1)(1)酸的通性酸的通性: :硝酸在水溶液中可以电离出硝酸在水溶液中可以电离出H H+ +,

2、,具有酸的通性。具有酸的通性。电离方程式电离方程式: :_。(2)(2)不稳定性。不稳定性。不稳定性不稳定性: :浓硝酸受热或见光易分解浓硝酸受热或见光易分解, ,化学方程式为化学方程式为_。保存方法保存方法: :保存在保存在_试剂瓶里试剂瓶里, ,放置在阴凉处。放置在阴凉处。4HNO4HNO3 3 4NO4NO2 2+O+O2 2+2H+2H2 2O O棕色棕色HNOHNO3 3=H H+ + + 受热或见光受热或见光=(3)(3)强氧化性。强氧化性。与金属的反应与金属的反应a.a.钝化钝化: :常温下常温下, ,浓硝酸可以使铁、铝的表面形成一层致密而坚固的氧浓硝酸可以使铁、铝的表面形成一层

3、致密而坚固的氧化膜化膜, ,阻止浓硝酸继续与铁、铝发生反应。阻止浓硝酸继续与铁、铝发生反应。【微点拨微点拨】金属的金属的“钝化钝化”属于化学变化。属于化学变化。 b.b.与铜的反应。与铜的反应。实验实验稀硝酸与铜稀硝酸与铜浓硝酸与铜浓硝酸与铜实验实验装置装置实验实验现象现象铜片不断溶解铜片不断溶解, ,溶液变成溶液变成_色色, ,液面上有液面上有_色气色气体生成体生成, ,在试管上部变在试管上部变_色色铜片不断溶解铜片不断溶解, ,溶液变成溶液变成_色色, ,有有_色气体生成色气体生成蓝蓝无无红棕红棕蓝蓝红棕红棕实验实验稀硝酸与铜稀硝酸与铜浓硝酸与铜浓硝酸与铜化学方化学方程式程式_离子方离子方

4、程式程式_8HNO8HNO3 3( (稀稀)+3Cu=)+3Cu=3Cu(NO3Cu(NO3 3) )2 2+2NO+4H+2NO+4H2 2O O4HNO4HNO3 3( (浓浓)+Cu)+Cu=Cu(NOCu(NO3 3) )2 2+2NO+2NO2 2+2H+2H2 2O O8H8H+ +2 +3Cu+2 +3Cu=3Cu3Cu2+2+2NO+4H+2NO+4H2 2O O4H4H+ +2 +Cu=+2 +Cu=CuCu2+2+2NO+2NO2 2+2H+2H2 2O O与非金属与非金属( (如碳如碳) )的反应的反应: :化学方程式化学方程式:_:_。3.3.用途用途: :硝酸是一种重

5、要的化工原料硝酸是一种重要的化工原料, ,可用于制造炸药、染料等可用于制造炸药、染料等, ,也是也是实验室里重要的化学试剂。实验室里重要的化学试剂。4HNO4HNO3 3( (浓浓)+C CO)+C CO2 2+4NO+4NO2 2+2H+2H2 2O O=二、人类活动对氮循环和环境的影响二、人类活动对氮循环和环境的影响1.1.含氮物质的来源含氮物质的来源: :(1)_(1)_的燃烧。的燃烧。(2)(2)植物体的焚烧。植物体的焚烧。(3)(3)农田土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化。农田土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化。(4)(4)工业废水、生活污水、农田灌溉以及水产养殖所投入的饵料和肥工业

6、废水、生活污水、农田灌溉以及水产养殖所投入的饵料和肥料等。料等。化石燃料化石燃料2.2.危害危害: :(1)(1)氮氧化物与碳氢化合物发生反应产生氮氧化物与碳氢化合物发生反应产生_。(2)(2)氮氧化物与水反应生成硝酸和亚硝酸氮氧化物与水反应生成硝酸和亚硝酸, ,形成形成_。(3)(3)工业废水和农业废水排放造成水体工业废水和农业废水排放造成水体_。3.3.减少人类活动对氮循环和环境影响的措施减少人类活动对氮循环和环境影响的措施: :(1)(1)控制进入大气、陆地和海洋的有害物质的数量。控制进入大气、陆地和海洋的有害物质的数量。(2)(2)增强生态系统对有害物质的吸收能力增强生态系统对有害物质

7、的吸收能力, ,如保护森林、植树造林等。如保护森林、植树造林等。光化学烟雾光化学烟雾酸雨酸雨富营养化富营养化【自我小测自我小测】1.1.思考辨析思考辨析: :(1)(1)铜片加入稀硝酸后有铜片加入稀硝酸后有H H2 2生成。生成。( () )分析分析: :。铜与稀硝酸反应不生成。铜与稀硝酸反应不生成H H2 2, ,应生成应生成NONO。(2)(2)向浓硝酸中滴加紫色石蕊溶液向浓硝酸中滴加紫色石蕊溶液, ,溶液变红色。溶液变红色。( () )分析分析: :。浓硝酸有强氧化性。浓硝酸有强氧化性, ,可使石蕊溶液褪色。可使石蕊溶液褪色。(3)(3)浓硝酸常呈黄色浓硝酸常呈黄色, ,说明浓硝酸不稳定

8、。说明浓硝酸不稳定。( () )分析分析: :。浓硝酸见光易分解。浓硝酸见光易分解, ,生成的生成的NONO2 2溶于硝酸中使溶液呈黄色。溶于硝酸中使溶液呈黄色。(4)(4)硝酸可以与金属反应但不能与非金属反应。硝酸可以与金属反应但不能与非金属反应。( () )分析分析: :。硝酸既可以与金属反应也可以与碳等非金属反应。硝酸既可以与金属反应也可以与碳等非金属反应。 2.2.对于硝酸的物理性质对于硝酸的物理性质, ,下列叙述中不正确的是下列叙述中不正确的是( () )A.A.可以与水以任意比例互溶可以与水以任意比例互溶B.B.不易挥发不易挥发C.C.有刺激性气味有刺激性气味D.D.质量分数在质量

9、分数在95%95%以上的硝酸为发烟硝酸以上的硝酸为发烟硝酸【解析解析】选选B B。硝酸是一种易挥发的液体。硝酸是一种易挥发的液体。3.(LK3.(LK必修必修1 1P83P83改编改编) )可以不用棕色瓶保存的试剂是可以不用棕色瓶保存的试剂是( () )A.A.浓盐酸浓盐酸B.B.氯水氯水C.C.浓硝酸浓硝酸D.D.氨水氨水【解析解析】选选A A。见光易分解的物质常放入棕色瓶中保存。见光易分解的物质常放入棕色瓶中保存。4.4.下列块状金属在常温时下列块状金属在常温时, ,能全部溶于足量浓硝酸的是能全部溶于足量浓硝酸的是( () )A.AuA.Au B.CuB.Cu C.FeC.Fe D.AlD

10、.Al【解析解析】选选B B。金与浓硝酸不反应。金与浓硝酸不反应; ;常温下常温下, ,铝、铁在浓硝酸中会发生铝、铁在浓硝酸中会发生钝化钝化, ,因而不能溶于浓硝酸。因而不能溶于浓硝酸。5.5.下列反应中下列反应中, ,硝酸既表现了氧化性又表现了酸性的是硝酸既表现了氧化性又表现了酸性的是( () )A.C+A.C+浓硝酸浓硝酸B.CuB.Cu+ +稀硝酸稀硝酸C.CuOC.CuO+ +浓硝酸浓硝酸D.NaOH+HNOD.NaOH+HNO3 3【解析解析】选选B B。浓硝酸与。浓硝酸与C C反应只表现氧化性反应只表现氧化性, ,与与CuOCuO、NaOHNaOH反应只表现反应只表现酸性酸性, ,

11、稀硝酸与稀硝酸与CuCu反应生成反应生成NONO表现氧化性表现氧化性, ,生成生成Cu(NOCu(NO3 3) )2 2表现酸性。表现酸性。一、硝酸的强氧化性一、硝酸的强氧化性思考探究思考探究: :3Cu+8HNO3Cu+8HNO3 3( (稀稀)=3Cu(NO)=3Cu(NO3 3) )2 2+2NO+4H+2NO+4H2 2O OC+4HNOC+4HNO3 3( (浓浓) CO) CO2 2+4NO+4NO2 2+2H+2H2 2O O分析上述化学方程式分析上述化学方程式, ,思考下列问题思考下列问题: :(1)(1)上述两个反应是否属于氧化还原反应上述两个反应是否属于氧化还原反应? ?(

12、2)(2)在反应在反应中中, ,硝酸表现出哪些性质硝酸表现出哪些性质? ?在反应在反应中呢中呢? ?=【归纳总结归纳总结】硝酸强氧化性的表现硝酸强氧化性的表现1.1.硝酸与金属的反应硝酸与金属的反应: :通常浓硝酸与金属反应生成的气体主要是通常浓硝酸与金属反应生成的气体主要是NONO2 2, ,稀硝酸与金属反应生成的气体主要是稀硝酸与金属反应生成的气体主要是NO,NO,硝酸与金属反应无硝酸与金属反应无H H2 2生成。生成。(1)(1)能与除能与除AuAu、PtPt外的绝大多数金属反应。如外的绝大多数金属反应。如2HNO2HNO3 3( (浓浓)+Ag)+Ag=AgNOAgNO3 3+NO+N

13、O2 2+H+H2 2O,O,4HNO4HNO3 3( (稀稀)+3Ag)+3Ag=3AgNO3AgNO3 3+NO+2H+NO+2H2 2O,O,4HNO4HNO3 3( (稀稀)+Fe=Fe(NO)+Fe=Fe(NO3 3) )3 3+NO+2H+NO+2H2 2O O。(2)(2)硝酸与硝酸与FeFe、AlAl的反应。的反应。FeFe、AlAl等金属跟浓硝酸、浓硫酸在常温下反应产生钝化现象。钝化等金属跟浓硝酸、浓硫酸在常温下反应产生钝化现象。钝化有新物质生成有新物质生成, ,是化学变化。是化学变化。 稀硝酸与铁反应。稀硝酸与铁反应。反应物反应物量的关系量的关系HNOHNO3 3过量过量F

14、eFe过量过量恰好反应恰好反应产物产物Fe(NOFe(NO3 3) )3 3Fe(NOFe(NO3 3) )2 2Fe(NOFe(NO3 3) )3 3或或Fe(NOFe(NO3 3) )2 2或二者或二者的混合物的混合物2.2.硝酸与非金属反应硝酸与非金属反应: :能与部分还原性较强能与部分还原性较强( (或氧化性较弱或氧化性较弱) )的非金属的非金属单质单质( (如碳、硫、磷等如碳、硫、磷等) )反应反应, ,将其氧化成含氧酸或酸性氧化物将其氧化成含氧酸或酸性氧化物, ,硝酸完硝酸完全被还原成低价氮的化合物。如全被还原成低价氮的化合物。如S+6HNOS+6HNO3 3( (浓浓) H) H

15、2 2SOSO4 4+6NO+6NO2 2+2H+2H2 2O,O,P+5HNOP+5HNO3 3( (浓浓) H) H3 3POPO4 4+5NO+5NO2 2+H+H2 2O O。3.3.硝酸与还原性化合物反应硝酸与还原性化合物反应: :浓硝酸能与部分还原性化合物浓硝酸能与部分还原性化合物( (如亚铁盐、如亚铁盐、亚硫酸盐、硫化物、碘化物等亚硫酸盐、硫化物、碘化物等) )反应。稀硝酸的氧化性较弱反应。稀硝酸的氧化性较弱, ,一般认为一般认为不能氧化非金属。如不能氧化非金属。如6I6I- -+2N+2N +8H+8H+ +=3I3I2 2+2NO+4H+2NO+4H2 2O O。【拓展深化拓

16、展深化】1.1.硝酸氧化性的强弱硝酸氧化性的强弱: :硝酸的浓度越大硝酸的浓度越大, ,其氧化性越强。其氧化性越强。2.2.硝酸的还原产物硝酸的还原产物: :浓硝酸的还原产物为浓硝酸的还原产物为NONO2 2, ,稀硝酸的还原产物为稀硝酸的还原产物为NO,NO,足量铜与一定量的浓硝酸反应足量铜与一定量的浓硝酸反应, ,还原产物是还原产物是NONO2 2与与NONO的混合物。的混合物。3.3.离子共存离子共存: :酸性条件下酸性条件下,N,N 与与FeFe2+2+、S S2 2、I I- -等还原性离子不能大量等还原性离子不能大量共存。共存。【典题训练典题训练】用以下三种途径来制取相同质量的硝酸

17、铜用以下三种途径来制取相同质量的硝酸铜: :铜跟浓硝酸反应铜跟浓硝酸反应;铜跟稀硝酸反应铜跟稀硝酸反应;铜跟氧气反应生成氧化铜铜跟氧气反应生成氧化铜, ,氧化铜再跟稀硝酸反应。氧化铜再跟稀硝酸反应。以下叙述正确的是以下叙述正确的是( () )A.A.三种途径所消耗铜的物质的量不相等三种途径所消耗铜的物质的量不相等B.B.三种途径所消耗硝酸的物质的量相等三种途径所消耗硝酸的物质的量相等C.C.所消耗铜的物质的量所消耗铜的物质的量: :途径途径 途径途径 途径途径D.D.所消耗硝酸的物质的量所消耗硝酸的物质的量: :途径途径 途径途径 途径途径【解题指南解题指南】解答本题需注意以下两点解答本题需注

18、意以下两点: :(1)(1)各途径中硝酸在反应中表现出的性质。各途径中硝酸在反应中表现出的性质。(2)(2)被还原的硝酸与还原产物的关系。被还原的硝酸与还原产物的关系。【解析解析】选选D D。、反应的化学方程式如下反应的化学方程式如下: :Cu+4HNOCu+4HNO3 3( (浓浓)=Cu(NO)=Cu(NO3 3) )2 2+2NO+2NO2 2+2H+2H2 2O O3Cu+8HNO3Cu+8HNO3 3( (稀稀)=3Cu(NO)=3Cu(NO3 3) )2 2+2NO+4H+2NO+4H2 2O O2Cu+O2Cu+O2 2 2CuO,CuO+2HNO 2CuO,CuO+2HNO3

19、3( (稀稀)=Cu(NO)=Cu(NO3 3) )2 2+H+H2 2O O分析以上三组反应可以看出分析以上三组反应可以看出, ,生成相同质量的生成相同质量的Cu(NOCu(NO3 3) )2 2, ,消耗相同质量消耗相同质量的铜的铜, ,但消耗硝酸的物质的量不相同但消耗硝酸的物质的量不相同, ,途径途径消耗消耗HNOHNO3 3最多最多, ,途径途径次次之之, ,途径途径消耗消耗HNOHNO3 3最少。通过比较可以看出最少。通过比较可以看出, ,生成生成Cu(NOCu(NO3 3) )2 2时途径时途径效果最佳效果最佳, ,既不造成污染又能提高既不造成污染又能提高HNOHNO3 3的利用率

20、。的利用率。=【互动探究互动探究】(1)(1)上述三个途径与参加反应但未被还原的硝酸的物质上述三个途径与参加反应但未被还原的硝酸的物质的量有何关系的量有何关系? ?提示提示: :相等。因为要制取相同质量的硝酸铜相等。因为要制取相同质量的硝酸铜, ,参加反应但未被还原的硝参加反应但未被还原的硝酸的物质的量均为硝酸铜物质的量的酸的物质的量均为硝酸铜物质的量的2 2倍。倍。(2)(2)若用若用CuOCuO、CuCu2 2O O分别与稀硝酸反应制取等量硝酸铜分别与稀硝酸反应制取等量硝酸铜, ,消耗硝酸的物消耗硝酸的物质的量有何关系质的量有何关系? ?提示提示: :CuOCuO与硝酸反应时与硝酸反应时,

21、 ,硝酸只表现酸性硝酸只表现酸性, ,而而CuCu2 2O O与硝酸反应时与硝酸反应时, ,硝酸硝酸既表现酸性既表现酸性, ,又表现氧化性又表现氧化性, ,因此制取等量硝酸铜时因此制取等量硝酸铜时, ,后者消耗的硝酸后者消耗的硝酸的物质的量多。的物质的量多。 【对点训练对点训练】1.(20151.(2015株洲高一检测株洲高一检测) )下列说法不正确的是下列说法不正确的是( () )A.A.在稀硫酸中加入铜粉在稀硫酸中加入铜粉, ,铜粉不溶解铜粉不溶解, ,再加入再加入Cu(NOCu(NO3 3) )2 2固体固体, ,铜粉仍不铜粉仍不溶解溶解B.B.某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝某气体能使

22、湿润的红色石蕊试纸变蓝, ,该气体的水溶液一定显碱性该气体的水溶液一定显碱性C.C.铜与稀硝酸反应的离子方程式为铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu+8H3Cu+8H+ +2N+2N =3Cu3Cu2+2+2NO+2NO+4H+4H2 2O OD.HNOD.HNO3 3NONONONO2 2各步变化均能通过一步实现各步变化均能通过一步实现【解析解析】选选A A。A A项中加入项中加入Cu(NOCu(NO3 3) )2 2固体后固体后,Cu,Cu和和H H+ +、N N 发生反发生反应应:3Cu+8H:3Cu+8H+ +2N +2N =3Cu3Cu2+2+2NO+2NO+4H+4H2 2O,O,故

23、该项不正确故该项不正确; ;使湿润的红使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体的色石蕊试纸变蓝的气体的NHNH3 3, ,该气体水溶液显碱性该气体水溶液显碱性,B,B正确正确; ;铜与稀硝铜与稀硝酸反应生成酸反应生成Cu(NOCu(NO3 3) )2 2、NONO和和H H2 2O,O,离子方程式为离子方程式为3Cu+2N +8H3Cu+2N +8H+ +=3Cu3Cu2+2+2NO+2NO+4H+4H2 2O,CO,C正确正确; ;稀硝酸与稀硝酸与CuCu反应可以生成反应可以生成NO,NONO,NO与与O O2 2反应生反应生成成NONO2 2,D,D正确。正确。2.2.关于硝酸的说法正确的是关于硝酸

24、的说法正确的是( () )A.CuA.Cu可以溶解在浓硝酸中并生成可以溶解在浓硝酸中并生成NONOB.B.浓硝酸不能与非金属单质反应浓硝酸不能与非金属单质反应C.C.硝酸与金属反应时硝酸与金属反应时, ,主要是主要是+5+5价的氮元素得电子价的氮元素得电子D.D.常温下常温下, ,向浓硝酸中投入铁片向浓硝酸中投入铁片, ,会产生大量的红棕色气体会产生大量的红棕色气体【解析解析】选选C C。CuCu与浓硝酸反应生成与浓硝酸反应生成NONO2 2,A,A项错误项错误; ;浓硝酸可以与非金浓硝酸可以与非金属单质反应属单质反应,B,B项错误项错误; ;常温下常温下,Fe,Fe遇浓硝酸钝化遇浓硝酸钝化,

25、 ,不会产生大量不会产生大量NONO2 2,D,D项项错误。错误。【补偿训练补偿训练】单质分别与浓硝酸混合出现的情况依次是单质分别与浓硝酸混合出现的情况依次是反应生成相反应生成相应的硝酸盐应的硝酸盐;反应生成最高价含氧酸反应生成最高价含氧酸;单质呈钝化态单质呈钝化态;不发生反不发生反应。符合上述要求的单质组是应。符合上述要求的单质组是( () )A.CuA.Cu、SiSi、ZnZn、AuAuB.AgB.Ag、P P、AlAl、PtPtC.FeC.Fe、C C、SbSb、HgHgD.CuD.Cu、S S、FeFe、PbPb【解析解析】选选B B。浓硝酸在常温下使铁、铝钝化。浓硝酸在常温下使铁、铝

26、钝化, ,故排除故排除A A、C C两项两项; ;浓硝浓硝酸不能与酸不能与AuAu、PtPt反应反应, ,但它能与绝大多数金属反应但它能与绝大多数金属反应, ,故排除故排除D D。二、硝酸与金属反应的有关计算二、硝酸与金属反应的有关计算典题探究典题探究:1.(2015:1.(2015南京高一检测南京高一检测) )向向21.6 g21.6 g铁粉和铜粉的混合物中铁粉和铜粉的混合物中加入加入1 L 1 mol1 L 1 molL L-1-1HNOHNO3 3溶液溶液, ,充分反应充分反应, ,放出放出NONO气体且金属有剩余气体且金属有剩余, ,则则反应后溶液中反应后溶液中c(Nc(N ) )为为

27、( (忽略溶液体积的变化忽略溶液体积的变化) )( () )A.0.45 molA.0.45 molL L-1-1B.0.6 molB.0.6 molL L-1-1C.0.75 molC.0.75 molL L-1-1D.0.9 molD.0.9 molL L-1-1【解题指南解题指南】解答本题需注意以下解答本题需注意以下3 3点点: :(1)(1)硝酸在反应中表现酸性和氧化性。硝酸在反应中表现酸性和氧化性。(2)(2)有金属剩余时溶液中铁元素的价态只能为有金属剩余时溶液中铁元素的价态只能为+2+2价。价。(3)(3)反应前后氮元素守恒。反应前后氮元素守恒。【解析解析】选选C C。由于反应后有

28、金属剩余。由于反应后有金属剩余, ,故反应后所得溶液中不可能故反应后所得溶液中不可能含有含有FeFe3+3+, ,生成物中金属离子均为生成物中金属离子均为+2+2价。设金属为价。设金属为M,M,生成的硝酸盐生成的硝酸盐为为M(NOM(NO3 3) )2 2, ,根据氧化还原反应中元素化合价变化和升降法配平得根据氧化还原反应中元素化合价变化和升降法配平得3M+8HNO3M+8HNO3 3( (稀稀) )=3M(NO3M(NO3 3) )2 2+2NO+2NO+4H+4H2 2O,HNOO,HNO3 3在反应中有在反应中有1/41/4被还原被还原生成生成NONO气体气体, ,其余的其余的3/43/

29、4均在溶液中均在溶液中, ,即反应后溶液中即反应后溶液中c(Nc(N ) )为为0.75 mol0.75 molL L-1-1。2.2.某溶液某溶液100 100 mLmL, ,其中含硫酸其中含硫酸0.03 mol,0.03 mol,硝酸硝酸0.04 mol,0.04 mol,若在该溶液中若在该溶液中投入投入1.92 g1.92 g铜粉微热铜粉微热, ,反应后放出一氧化氮气体约为反应后放出一氧化氮气体约为( () )A.0.02 molA.0.02 molB.0.01 molB.0.01 molC.0.015 molC.0.015 molD.D.无法计算无法计算【解析解析】选选A A。对于本题

30、分析应从整体出发。对于本题分析应从整体出发, ,分析实际参与反应的微粒分析实际参与反应的微粒( (考虑到离子考虑到离子),),混合酸中含有的微粒是混合酸中含有的微粒是H H+ +、N N 、S ,S ,当投入当投入CuCu时时, ,发生反应发生反应:3Cu+8H:3Cu+8H+ +2N +2N =3Cu3Cu2+2+2NO+2NO+4H+4H2 2O,O,求出求出CuCu、H H+ +、N N 的物质的量分别为的物质的量分别为0.03 mol0.03 mol、0.1 mol0.1 mol、0.04 mol,0.04 mol,可知可知CuCu不足不足, ,因此因此生成的生成的NONO应按应按Cu

31、Cu计算计算, ,其物质的量为其物质的量为0.02 mol,0.02 mol,选选A A。【归纳总结归纳总结】硝酸与金属反应的计算硝酸与金属反应的计算1.1.常用解题方法常用解题方法: :(1)(1)电子守恒电子守恒: :硝酸与金属反应属于氧化还原反应硝酸与金属反应属于氧化还原反应, ,氮原子得到的电子氮原子得到的电子数等于金属失去的电子数。数等于金属失去的电子数。(2)(2)原子守恒原子守恒: :硝酸与金属反应时硝酸与金属反应时, ,一部分以一部分以N N 的形式存在的形式存在, ,另一部另一部分转化为还原产物分转化为还原产物, ,这两部分中氮原子的物质的量与反应消耗的这两部分中氮原子的物质

32、的量与反应消耗的HNOHNO3 3中氮原子的物质的量相等。中氮原子的物质的量相等。(3)(3)电荷守恒电荷守恒: :反应后溶液中反应后溶液中: :c(Nc(N )= )=c(Mc(Mx+x+)+c(H)+c(H+ +) )。(4)(4)利用离子方程式计算利用离子方程式计算: :硝酸与硝酸与H H2 2SOSO4 4混合液跟金属的反应混合液跟金属的反应, ,当金属足当金属足量时量时, ,不能用不能用HNOHNO3 3与金属反应的化学方程式计算与金属反应的化学方程式计算, ,应用离子方程式计算应用离子方程式计算, ,因为生成的硝酸盐中的因为生成的硝酸盐中的N N 借助借助H H+ +仍能继续与金属

33、反应。仍能继续与金属反应。 2.2.基本题型基本题型: :(1)(1)硝酸与金属反应时硝酸与金属反应时, ,既表现强氧化性又表现强酸性既表现强氧化性又表现强酸性, ,可由金属与硝可由金属与硝酸反应的关系酸反应的关系, ,求还原产物的化学式求还原产物的化学式( (或元素化合价或元素化合价) )或物质的量或物质的量, ,以及以及HNOHNO3 3的物质的量等。的物质的量等。(2)(2)浓硝酸与浓硝酸与CuCu反应时反应时, ,若若CuCu过量过量, ,反应开始时浓硝酸的还原产物为反应开始时浓硝酸的还原产物为NONO2 2, ,但随着反应的进行但随着反应的进行, ,硝酸变稀硝酸变稀, ,其还原产物为

34、其还原产物为NO,NO,最终应得到最终应得到NONO2 2与与NONO的混合气体的混合气体, ,可利用守恒规律求解有关可利用守恒规律求解有关CuCu、HNOHNO3 3和混合气体之间的和混合气体之间的量的关系。硝酸与其他金属量的关系。硝酸与其他金属( (过量过量) )反应的情况与此类似。反应的情况与此类似。 【警示警示】(1)(1)硝酸与金属反应时硝酸与金属反应时, ,无论是浓硝酸还是稀硝酸无论是浓硝酸还是稀硝酸, ,还原产物还原产物的物质的量与被还原的硝酸物质的量相等。的物质的量与被还原的硝酸物质的量相等。(2)(2)金属与一定量浓硝酸反应时金属与一定量浓硝酸反应时, ,还原产物通常为还原产

35、物通常为NONO2 2和和NONO的混合物。的混合物。 【拓展深化拓展深化】原子守恒法在硝酸与金属有关计算中的应用原子守恒法在硝酸与金属有关计算中的应用(1)(1)足量稀硝酸足量稀硝酸( (以铜为例以铜为例):):n(n(反应反应HNOHNO3 3)=n()=n(被还原被还原HNOHNO3 3)+n()+n(未被还原未被还原HNOHNO3 3)=n(NO)+2n(Cu)=n(NO)+2n(Cu2+2+) )(2)(2)足量浓硝酸足量浓硝酸( (以铜为例以铜为例):):n(n(反应反应HNOHNO3 3)=n()=n(被还原被还原HNOHNO3 3)+n()+n(未被还原未被还原HNOHNO3

36、3)=n(NO)=n(NO2 2)+2n(Cu)+2n(Cu2+2+) )(3)(3)一定量浓硝酸一定量浓硝酸( (以铜为例以铜为例):):n(n(反应反应HNOHNO3 3)=n()=n(被还原被还原HNOHNO3 3)+n()+n(未被还原未被还原HNOHNO3 3)=n(NO)=n(NO2 2)+n(NO)+2n(Cu)+n(NO)+2n(Cu2+2+) )(4)(4)未知浓度的硝酸未知浓度的硝酸( (以铜为例以铜为例):):n(n(反应反应HNOHNO3 3)=n()=n(被还原被还原HNOHNO3 3)+n()+n(未被还原未被还原HNOHNO3 3)=n()=n(气体气体)+2n(

37、Cu)+2n(Cu2+2+) ) 【对点训练对点训练】(2015(2015宁德高一检测宁德高一检测)9.7 g Cu)9.7 g Cu和和ZnZn的合金与足量的稀硝酸反应的合金与足量的稀硝酸反应, ,还原产物只有还原产物只有NONO气体气体, ,其体积在标准状况下为其体积在标准状况下为2.24 L2.24 L。将溶液稀。将溶液稀释为释为1 L,1 L,测得溶液的测得溶液的c(Hc(H+ +)=0.1 mol)=0.1 molL L-1-1, ,此时溶液中此时溶液中N N 的浓度的浓度为为( () )A.0.3 molA.0.3 molL L-1-1B.0.4 molB.0.4 molL L-1

38、-1C.0.2 molC.0.2 molL L-1-1D.0.6 molD.0.6 molL L-1-1【解析解析】选选B B。n(NO)=0.1 mol,n(NO)=0.1 mol,转移电子的物质的量为转移电子的物质的量为0.1 mol0.1 mol3=3=0.3 mol,n(Cu+Zn)=0.3 mol0.3 mol,n(Cu+Zn)=0.3 mol2= 0.15 mol,nCu(NO2= 0.15 mol,nCu(NO3 3) )2 2+nZn(NO+nZn(NO3 3) )2 2=0.15 mol,0.15 mol,其中所含其中所含n(Nn(N )=0.3 mol,)=0.3 mol,

39、溶液的溶液的c(HNOc(HNO3 3)=c(H)=c(H+ +)=)=0.1 mol0.1 molL L-1-1, ,其中含其中含n(Nn(N )=0.1 mol,)=0.1 mol,溶液中溶液中N N 的总浓度为的总浓度为0.4 mol0.4 molL L-1-1。【补偿训练补偿训练】(2015(2015广州高一检测广州高一检测) )某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 200 mLmL, ,平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉, ,最多能溶解最多能溶解9.6 g9.6 g。向另一份中逐渐加入铁粉。向另一份中逐渐加入铁粉, ,产

40、生气体的量随铁粉质量增加的产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示变化如图所示( (已知硝酸只被还原为已知硝酸只被还原为NONO气体气体) )。下列分析或结果错误。下列分析或结果错误的是的是( () )A.A.原混合酸中原混合酸中N N 物质的量为物质的量为0.1 mol0.1 molB.OAB.OA段产生的是段产生的是NO,ABNO,AB段的反应为段的反应为Fe+2FeFe+2Fe3+3+=3Fe3Fe2+2+,BC,BC段产生氢气段产生氢气C.C.第二份溶液中最终溶质为第二份溶液中最终溶质为FeSOFeSO4 4D.HD.H2 2SOSO4 4浓度为浓度为2.5 mol2.5 molL L

41、-1-1【解析解析】选选A A。关键看图。关键看图, ,铁粉既能和硝酸反应也能和硫酸反应铁粉既能和硝酸反应也能和硫酸反应, ,从题从题干图看出干图看出( (注意只是第二份注意只是第二份100 100 mL)OAmL)OA段产生的是段产生的是NO,ABNO,AB段的反应为段的反应为Fe+2FeFe+2Fe3+3+=3Fe3Fe2+2+,BC,BC段产生氢气段产生氢气, ,反应为反应为Fe+2HFe+2H+ +=FeFe2+2+H+H2 2, ,可知可知N N 反应完了反应完了, ,第二份中第二份中N N 应为应为 3 33=0.1 mol,3=0.1 mol,溶液中溶液中最终溶质为最终溶质为Fe

42、SOFeSO4 4, ,此时反应的铁的质量是此时反应的铁的质量是14.0 g,14.0 g,即即0.25 mol,0.25 mol,故原混故原混合酸中合酸中H H2 2SOSO4 4浓度为浓度为0.25 mol/0.1 L=2.5 mol0.25 mol/0.1 L=2.5 molL L-1-1,N ,N 物质的量为物质的量为0.2 mol,0.2 mol,所以选所以选A A。稀硝酸与铜反应实验的改进稀硝酸与铜反应实验的改进教材原型教材原型改进装置改进装置【合作探究合作探究】分析上述甲、乙两套装置分析上述甲、乙两套装置, ,回答下列相关问题。回答下列相关问题。1.1.在甲图所示装置中加入铜片和

43、稀硝酸在甲图所示装置中加入铜片和稀硝酸, ,然后立即用蘸有然后立即用蘸有NaOHNaOH溶液的溶液的棉花封住管口棉花封住管口, ,以探究铜与稀硝酸的反应。分析该实验装置有何缺点。以探究铜与稀硝酸的反应。分析该实验装置有何缺点。提示提示: :试管内有空气残留试管内有空气残留, ,很难观察到有无色很难观察到有无色NONO气体生成气体生成, ,同时也很难同时也很难控制反应的进行。控制反应的进行。2.2.某同学设计如乙图所示装置来探究铜与稀硝酸反应生成的气体。请某同学设计如乙图所示装置来探究铜与稀硝酸反应生成的气体。请思考以下几个问题思考以下几个问题: :(1)(1)如何让装置内不残留空气如何让装置内

44、不残留空气? ?提示提示: :打开分液漏斗的活塞打开分液漏斗的活塞, ,沿沿U U形管右端加入稀硝酸至形管右端加入稀硝酸至U U形管左端充满形管左端充满溶液溶液, ,及时关闭活塞。及时关闭活塞。(2)(2)如何使反应停止如何使反应停止? ?提示提示: :反应生成的气体会使反应生成的气体会使U U形管左侧液面下降形管左侧液面下降, ,一旦铜丝圈与溶液脱一旦铜丝圈与溶液脱离接触离接触, ,反应即自动停止。反应即自动停止。 (3)(3)如何证明反应生成的气体是如何证明反应生成的气体是NONO而不是而不是H H2 2? ?提示提示: :打开分液漏斗的活塞打开分液漏斗的活塞, ,此时此时U U形管右侧液

45、面下降。左侧液面上升形管右侧液面下降。左侧液面上升, ,无色气体进入分液漏斗后变成红棕色无色气体进入分液漏斗后变成红棕色, ,证明生成的无色气体是证明生成的无色气体是NONO。(4)(4)如何防止反应生成的气体污染空气如何防止反应生成的气体污染空气? ?提示提示: :可以用蘸有可以用蘸有NaOHNaOH溶液的棉花封在分液漏斗的上端。溶液的棉花封在分液漏斗的上端。【探究总结探究总结】1.1.甲装置中生成的甲装置中生成的NONO接触到试管内残留的空气会立即变成红棕色接触到试管内残留的空气会立即变成红棕色, ,易易造成反应产物判断错误。造成反应产物判断错误。2.2.乙装置使用乙装置使用U U形管形管, ,可以将空气排尽可以将空气排尽, ,有利于观察生成气体的颜色有利于观察生成气体的颜色, ,同同时使用分液漏斗时使用分液漏斗, ,也易于进一步验证气体的成分。也易于进一步验证气体的成分。3.3.乙装置利用反应自身生成气体使得装置内压强增加乙装置利用反应自身生成气体使得装置内压强增加, ,固液反应物脱固液反应物脱离接触离接触, ,反应随即自行停止反应随即自行停止, ,节约药品、污染少。该装置还可以设计为节约药品、污染少。该装置还可以设计为“随开随用、随关随停随开随用、随关随停”的气体发生装置的气体发生装置, ,如图所示。如图所示。