高中化学必修1全册课件（人教版） (29) 71页

第2课时硫酸和硝酸的氧化性\n课前自主学习(学生用书P102)\n一､硫酸1.浓H2SO4可做干燥剂,说明其具有吸水性｡浓H2SO4可脱去有机物中H和O,说明其具有脱水性｡2.写出下列几个反应方程式\n二､硝酸1.HNO3也可与Cu等不活泼金属反应,写出Cu与稀HNO3和Cu与浓HNO3反应的化学方程式3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O｡以上两个反应体现了HNO3的氧化性､酸性｡2.王水是浓硝酸和浓盐酸按1比3的体积比混合得到的混合物,它可以溶解金､铂等不溶于HNO3的金属｡\n诱思探究:硫酸厂有一辆已存放过浓H2SO4的铁槽车,某个新工人违反规定,边吸烟边用水冲洗,结果发生了爆炸,试分析原因｡提示:浓H2SO4把铁槽内表面氧化,使其形成一层氧化膜,阻止了酸与内层金属的进一步反应｡但浓H2SO4用水一稀释,Fe既可与稀H2SO4反应产生大量H2,而H2和空气中O2混合遇明火后会发生爆炸｡\n课堂深化探究(学生用书P102)\n一､浓H2SO4的脱水性和吸水性的比较作用类型吸水作用脱水作用硫酸规格浓硫酸浓硫酸作用对象以H2O分子形式存在的水,其中包括结晶水合物中的水一般为含氢､氧元素的有机物H､O原子按2:1的个数比脱去\n变化类型复杂的物理､化学变化化学变化能量变化放热放热现象一般无明显现象蔗糖等碳水化合物脱水变成黑色固体\n二､浓硫酸的强氧化性1.与金属铁的反应加热条件下,铁也可以和浓硫酸反应:若铁过量,过量的铁会和Fe2(SO4)3､稀H2SO4继续反应｡\n2.和非金属反应热的浓H2SO4也可将硫､磷等非金属单质氧化到其高价态的氧化物或含氧酸,本身被还原为SO2,在这类反应中浓H2SO4只表现氧化性｡\n3.跟其他还原性物质反应浓H2SO4具有强氧化性,实验室制取H2S､HBr､HI等还原性气体,不能选用浓H2SO4,也不能选用浓硫酸作干燥剂｡H2S+H2SO4(浓)=S+SO2+2H2O2HBr+H2SO4(浓)=Br2+SO2+2H2O2HI+H2SO4(浓)=I2+SO2+2H2O\n特别提示:①能用浓硫酸干燥的气体:H2､O2､CO2､SO2､Cl2､HCl;②不能用浓硫酸干燥的气体:NH3､H2S､HBr､HI;③浓硫酸不仅可以吸收空气中的水,还可吸收混在气体中的水蒸气､结晶水合物中的部分结晶水｡\n三､硝酸的强氧化性硝酸无论是浓是稀都具有很强的氧化性,而且浓度越大氧化性越强｡发生氧化还原反应时,硝酸越浓,生成的还原产物中N的价态越高,硝酸越稀,还原产物中N的价态越低｡一般情况是浓硝酸被还原成NO2,稀硝酸被还原成NO｡硝酸的氧化性很强,几乎可以氧化所有的金属和非金属｡\n1.与非金属反应\n浓HNO3与非金属反应,还原产物一般是NO2,而非金属一般被氧化成最高价氧化物,如果此最高价氧化物易溶于水,则生成相应的最高价含氧酸｡\n2.与其他还原剂反应\n四､NO2､NO､O2与H2O反应生成物的计算当有气体剩余时,尤其是原混合气体中NO､NO2､O2都有的情况下,若直接根据化学方程式计算,往往比较困难｡而对上述反应稍加分析,不难发现,当原混合气体中氮､氧原子数之比等于25(即硝酐中氮､氧原子数之比)时,恰好完全反应生成硝酸,无气体剩余;当大于此比值时,余气为NO;当小于此比值时,余气为O2｡被吸收的氮､氧原子数之比都等于2:5｡\n气体组成N､O原子数之比在水中充分反应后的结果余气有关计算amolNO2bmolO2A:(2a+2b)=2:5无生成HNO3amola:(2a+2b)>2:5NO设余xmolNO,则:(a-x):(2a+2b-x)=2:5A:(2a+2b)<2:5O2设余xmolO2,则:a:(2a+2b-2x)=2:5\namolNObmolO2a:(a+2b)=2:5无生成HNO3amola:(a+2b)>2:5NO设余xmolNO,则:(a-x):(a+2b-x)=2:5a:(a+2b)<2:5O2设余xmolO2,则:a:(a+2b-2x)=2:5\namolNObmolNO2cmolO2(a+b):(a+2b+2c)=2:5无生成HNO3(a+b)mol(a+b):(a+2b+2c)>2:5NO设余xmolNO,则:(a+b-x):(a+2b+2c-x)=2:5(a+b):(a+2b+2c)<2:5O2设余xmolO2,则:(a+b):(a+2b+2c-2x)=2:5\n若将上表中气体的物质的量数据,换为同温同压下的体积数据,剩余气体的判断及其体积的计算仍同上法｡\n五､稀酸和浓酸的确定硫酸､硝酸和盐酸被称为常用的三大强酸,在学习和实验中,常需要一定浓度的稀酸,那么多大浓度的酸才算稀酸呢?一般认为:当物质的量浓度小于其最大浓度的一半时,便是稀酸｡(见下表)\n名称密度(g/cm3)质量分数最大浓度(mol/L)稀酸浓度(mol/L)盐酸1.1938%12小于6硫酸1.8498.3%18小于9硝酸1.5069%16小于8\n由于这三种酸的最大浓度不同,分子在其中的存在形式也就不完全相同,例如在浓H2SO4中由于水太少,H2SO4主要以分子的形式存在,故在书写离子方程式时浓H2SO4应写成分子式,而浓HNO3和浓盐酸则应写成离子的形式｡\n典例剖析(学生用书P103)\n知识点一浓H2SO4的性质例1向50mL18mol·L-1的硫酸中加入足量的铜片并加热,充分反应后,被还原的H2SO4的物质的量为()A.小于0.45molB.等于0.45molC.在0.45mol和0.90mol之间D.大于0.90mol\n〔解析〕在Cu与浓H2SO4反应中当有1molCu参加反应时,消耗的H2SO4为2mol,其中1mol硫酸被还原,1mol硫酸起到酸的作用,根据题给数据,消耗的H2SO4,理论计算为0.9mol,其中一半被还原为0.45mol,但在实际反应中,由于硫酸被消耗,同时生成了水,使硫酸浓度减小,当由浓硫酸变为稀硫酸时,不再与铜反应,通过分析可知,实际反应中被还原的H2SO4的物质的量小于0.45mol｡〔答案〕A\n知识点二浓HNO3的氧化性例2向下列溶液中滴加稀HCl,有颜色变化的是()A.Fe(NO3)3B.CuCl2C.FeCl2D.Fe(NO3)2\n〔答案〕D\n知识点三HNO3与金属反应的计算硝酸与金属反应时:1.金属的还原能力不同,硝酸被还原的价态不同;2.同种金属与不同浓度的硝酸反应,硝酸越稀,被还原的价态越低;\n3.有些反应起始时硝酸浓度较大,被还原放出NO2气体,随着反应的进行,硝酸的浓度逐渐减小,渐渐地放出NO气体｡因此,有些金属与硝酸的反应过程中,硝酸被还原的产物可能不止一种｡如:一定量浓HNO3与足量的铜反应,反应的HNO3的物质的量n(HNO3)与反应的铜的物质的量n(Cu)及气体(NO2和NO)物质的量n(气体)之间的关系为:n(HNO3)=2n(Cu)+n(气体)｡\n例3铁和铜的混合物中加入不足量的硝酸,反应后剩余金属m1g;再向其中加入一定量稀硫酸,充分振荡后,剩余金属m2g,则m1､m2之间的关系正确的是()A.m1一定大于m2B.m1可能等于m2C.m1一定等于m2D.m1可能大于m2\n〔解析〕题中已给出HNO3不足量,剩余金属可能是Cu或Fe和Cu的混合物,到此,有同学就会认为,再向其中加入稀硫酸时,剩余金属能不能溶解就该分两种情况:①当只剩余Cu时,Cu与稀硫酸不反应｡②当剩余Fe和Cu时,Fe会和硫酸反应,故得答案,m1≥m2,即B､D\n〔答案〕A\n课内针对性训练(学生用书P104)\n1.右图小试管中盛有几毫升水,与大试管连通的U型细玻璃管内放有少量水(已染成红色)｡如沿小试管壁小心地慢慢注入3mL浓硫酸,静置片刻后,U型细玻璃管中可观察到的液面现象是()A.左高右低B.左低右高C.左右一样高D.来回振动\n答案:B解析:浓H2SO4加入水中放出大量的热,大试管中的空气受热膨胀,使U型管中的液面左低右高｡\n2.某溶液中投入铝片可放出氢气,则该溶液可能存在的离子组是()答案:CD\n解析:与铝片反应产生H2的溶液可以是酸溶液,也可以是碱溶液｡在A中如果是酸溶液,溶液中含有H+,与Al片反应不产生H2,如果是碱溶液,OH-与Fe2+不能共存;在B中Ba2+与不共存;在C中酸溶液,该离子组可以共存,符合题意;在D中碱溶液,该离子组可以共存,符合题意｡\n3.铜粉放入稀硫酸溶液中,加热后无明显现象发生｡当加入一种盐后,铜粉的质量减少,溶液呈蓝色,同时有气体逸出｡该盐是()A.Fe2(SO4)3B.Na2CO3C.KNO3D.FeSO4答案:C\n\n4.“绿色化学”的主要内容之一是指从技术､经济上设计可行的化学反应,使原子充分利用,不产生污染物｡下列化学反应符合“绿色化学”理念的是()A.制CuSO4:Cu+2H2SO4(浓)=CuSO4+SO2↑+2H2OB.制CuSO4:2Cu+O2=2CuO;CuO+H2SO4(稀)=CuSO4+H2OC.制Cu(NO3)2:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2OD.制Cu(NO3)2:3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O\n答案:B解析:A中产生了有毒气体SO2;C中产生了有毒气体NO2;D中产生有毒气体NO｡SO2,NO2,NO排入空气中都会造成污染｡\n5.下列溶液与浓氨水相接近,不会产生白烟的是()A.浓盐酸B.浓硝酸C.液氯D.浓硫酸答案:D\n解析:A挥发出HCl气体与氨气反应生成NH4Cl固体;B挥发出HNO3气体与氨气反应生成NH4NO3固体;C挥发出Cl2气体与氨气反应生成NH4Cl固体,3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2;而D不是挥发性酸,故选D｡\n课后优化训练(学生用书P104)\n基础强化\n1.将下列溶液置于敞口容器,溶液质量不会减少的是()A.浓H2SO4B.浓盐酸C.浓硝酸D.稀硫酸答案:A解析:B､C中溶质会挥发;稀硫酸中水会挥发;浓H2SO4会吸收空气中的水蒸气｡\n2.有三瓶无色溶液分别是Na2CO3溶液,BaCl2溶液,NaCl溶液,用一种试剂鉴别,该试剂是()A.盐酸B.硫酸C.Ba(OH)2溶液D.NH4Cl溶液答案:B解析:H2SO4可与Na2CO3溶液反应产生气体,与BaCl2溶液反应产生沉淀,与NaCl溶液不反应,没有明显现象,故选B｡\n3.下列离子能共存的是()答案:B解析:A中Fe2+会被HNO3氧化为Fe3+;C中产生BaSO4;D中会产生NH3气体｡故选B｡\n4.若将浓H2SO4慢慢滴入浓盐酸中,可产生的实验现象是()A.产生黄绿色气体B.冒白雾,混合物温度降低C.冒白雾,混合物温度升高D.液体四溅,冒白烟答案:C\n解析:浓H2SO4溶于水时放热,温度升高,盐酸易挥发,会产生白雾｡\n5.下列块状金属在常温下能全部溶于足量浓硝酸的是()A.PtB.AgC.AlD.Fe答案:B解析:Pt与浓HNO3不反应,常温下Fe,Al遇浓HNO3发生钝化,只有Ag与浓HNO3发生反应,能全部溶解｡\n6.为除去镀在铝表面的铜镀层,可选用的试剂是()A.稀HNO3B.浓HNO3C.浓H2SO4D.浓HCl答案:B解析:稀HNO3与铜和铝都能反应;浓HNO3只与铜反应,与Al常温下发生钝化,内层Al不再反应,故可用浓HNO3除去铜镀层;浓H2SO4常温下与铜不反应,加热条件下与铜､铝均反应;浓HCl与铜不反应不能除去铜镀层｡\n7.在下列反应中,HNO3既表现出氧化性,又表现出酸性的是()答案:D\n解析:A中HNO3只表现氧化性;B中HNO3只表现酸性;C中HNO3既表现氧化性,又表现还原性｡\n8.1L稀硝酸和稀硫酸的混合液,其物质的量浓度分别为0.1mol·L-1和0.4mol·L-1｡若向该混合液中加入足量的铜粉,则最多能溶解铜粉的质量为()A.2.4gB.3.2gC.6.4gD.9.6g答案:D\n\n能力提升\n1.下列可用浓H2SO4干燥的气体有()①H2②SO2③H2S④Cl2⑤NH3⑥HCl⑦CO2⑧HBr⑨COA.①②④⑥⑧⑨B.①②④⑥⑦⑨C.①②④⑥⑦⑧D.全部答案:B解析:浓H2SO4不能干燥碱性气体如NH3,也不能干燥还原性气体如H2S,HBr等｡\n2.6.4g的铜完全溶于18.4mol·L-1H2SO4的热溶液中,需硫酸溶液的体积为()A.等于10.9mLB.大于10.9mLC.小于10.9mLD.无法确定答案:B\n解析:由化学方程式与6.4g(即0.1mol)的铜恰好反应的H2SO4为0.2mol,所需H2SO4溶液的体积为｡如果6.4g铜与10.9mL的浓H2SO4反应由于有水生成且浓H2SO4不断消耗,使H2SO4浓度降低,稀H2SO4不与Cu反应,使反应停止,Cu不能全部溶解,因此H2SO4体积要大于10.9mL｡\n3.铁屑溶于过量的稀硫酸,过滤后向滤液中加入适量硝酸,再加入过量的氨水,有红褐色沉淀生成｡过滤,加热沉淀物至质量不再发生变化,得到红棕色的残渣｡上述沉淀和残渣分别为()A.Fe(OH)3;Fe2O3B.Fe(OH)2;FeOC.Fe(OH)2;Fe(OH)3;Fe3O4D.Fe2O3;Fe(OH)3答案:A\n解析:铁屑溶于稀H2SO4生成Fe2+,加入稀HNO3后,Fe2+被氧化为Fe3+,加NH3·H2O后生成Fe(OH)3,红褐色沉淀为红棕色,故选A｡\n4.有A､B､C､D四种化合物,分别由组成,它们具有下列性质:①A不溶于水和盐酸;②B不溶于水但溶于盐酸,并放出无气味的气体;③C的水溶液呈碱性,与硫酸反应生成A;④D可溶于水,与H2SO4作用时放出气体E,E可使品红溶液褪色｡\n(1)化学式分别为:A__________________､B__________________､C__________________､D__________________､E__________________｡(2)有关反应的化学方程式:B和盐酸反应:____________________;C和硫酸反应:____________________;D与硫酸反应:____________________｡BaSO4BaCO3Ba(OH)2Na2SO3SO2BaCO3+2HCl=BaCl2+CO2↑+H2OBa(OH)2+H2SO4=BaSO4↓+2H2ONa2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O\n解析:由①知A不溶于水和盐酸,A为BaSO4;B不溶于水能溶于盐酸放出无色无味的气体,B应为BaCO3;C的溶液显碱性,与H2SO4反应生成BaSO4,C为Ba(OH)2;D可溶于水,与H2SO4反应产生能使品红褪色的气体E,说明E为SO2,D为Na2SO3;再根据推导出的物质写出相应反应方程式｡5.铁在热的稀硝酸中反应,其主要还原产物为N2O,而在冷的稀硝酸中反应,其主要还原产物为NO,当溶液更稀时,其主要还原产物是｡请分析下图,回答有关问题｡\n\n(1)假设在任一气体产生的曲线线段内只有一种还原产物,判断从b点到c点时的还原产物应为________;(2)判断从O点到a点时的还原产物应为________;(3)从a点到b点时产生的还原产物为________;(4)已知到达d点时,反应完全结束,此时溶液中的主要阳离子为________,分析c点､d点投入铁的物质的量之比n(Fe)c/n(Fe)d=________｡NH4NO3NON2OFe2+2:3\n解析:(1)在bc段H+浓度减小了,由题给信息溶液更稀时HNO3的还原产物为NH+4,且bc段气体的量不再增加,因此bc段HNO3的还原产物为NH4NO3｡(2)(3)观察曲线可知消耗等量的Fe,Oa段产生的气体比ab段气体量多,可判断Oa段HNO3的还原产物为NO,ab段HNO3的还原产物为N2O｡\n(4)由曲线可知cd段气体的量不再增加,c点HNO3已完全反应,推断出cd段发生的反应为2Fe3++Fe=3Fe2+,由此可判断出d点反应结束时溶液中的主要阳离子为Fe2+,由上述离子方程式中量的关系可推导出c点､d点投入铁的物质的量之比为2:3｡