年级:高一科目:化学第四节硝酸硝酸盐【基础知识】:一、硝酸的物理性质:1、纯硝酸为无色有刺激性气味的液体,低沸点(83℃),易挥发,在空气中呈白雾状。
2、98%HNO3称为“发烟硝酸”,69%HNO3称为浓HNO3。
3、浓HNO3一般呈黄色,是由于HNO3分解产生的NO2溶于硝酸中的缘故。
二、硝酸的化学性质:1、强酸性:具有酸的通性。
2、不稳定性:4HNO3光或热4NO2↑ + H2O + O2↑硝酸越浓越易分解,因此浓HNO3应存放在棕色试剂瓶中。
3、强氧化性:本质:HNO3中的+5价N元素具有很强的得电子能力。
规律:①HNO3(浓)NO2HNO3(稀)NO②硝酸越浓,其氧化性就越强。
③还原剂一般被氧化成最高价态。
表现:①与[H]之前的金属反应不产生H2。
②溶解Cu、Ag等不活泼的金属(但不能溶解Pt、Au)。
Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O3Cu + 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O③使Fe、Al钝化(只有HNO3,常温下)④与C、S、P等非金属单质反应,S + 6HNO3(浓) = H2SO4 + 6NO2↑ + 2H2OC + 4HNO3(浓) = CO2↑ + 4NO2↑ + 2H2O2P + 10HNO3(浓) = 2H3PO4 + 10NO2↑ + 2H2O⑤与其它还原剂的反应(如:H2S、FeS、SO2、Na2SO3、KI……)⑥王水(浓HNO3与浓盐酸的物质的量比为1∶3)能溶解Au、Pt。
三、HNO3的制法:1、实验室:①反应原理:难挥发酸制挥发酸,利用浓H2SO4的难挥发性和HNO3的挥发性,在无水和加热的条件下,有利于HNO3逸出。
反应方程式:KNO3(固) + H2SO4(浓)∆KHSO4 + HNO3↑②由于HNO3易分解,所以加热温度不能过高,只能生成KHSO4不能生成K2SO4。
③由于HNO3具有强氧化性,对橡校制品有强烈的腐蚀作用,所以不宜采用制Cl2的装置(可选用曲颈甑)2、工业制法——氨的催化剂法:①原料:NH3、水、空气②原理:4NH3 + 5O2催化剂∆4NO + 6H2O2NO + O2 = 2NO23NO2 + 2H2O = 2HNO3 + NO(循环使用)③循环操作的意义:提高了3NH3中N转化成HNO3的转化率,可以认为1mol NH3转化−→−−1mol HNO3。
④尾气处理:有害气体为NO、NO2,可用NaOH溶液吸收NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O⑤硝酸的浓缩:直接蒸馏稀HNO3得到的硝酸的最大浓度为69%,要想制得更浓HNO3,需加吸水剂后再蒸馏(常用浓H2SO4或Mg(NO3)2)。
50% HNO396% HNO3四、硝酸盐:1、离子晶体,多为色无,极易溶于水。
2、不稳定,加热时易分解放出氧气,所以在高温时是强氧化剂。
3、硝酸盐均是易爆物,应低温、避光保存,如AgNO3试剂应放在棕色瓶中。
五、氨氧化法制HNO3的转化关系。
(重难点)因4NH3 + 5O24NO + 6H2O2NO + O2 = 2NO23NO2 + H2O = 2HNO3 + NO↑NO循环使用则有关系:NH3 ~ NO ~ NO2 ~ HNO3若生成NH4NO3,则有:2NH3−→−⎧⎨⎩⎫⎬⎭−→−H N ON H33NH4NO3六、硝酸的强氧化性的特殊表现(重难点)1、在利用HNO3的酸性时,必须考虑到其强氧化性,如:FeO + 2HNO3 = Fe(NO3)2 + H2O(错误)正确为:3FeO + 10HNO3 = 3Fe(NO3)3 + NO↑ + 5H2ONa2SO3 + 2HNO3 = 2NaNO3 + SO2↑ + H2O(错误)正确为:3Na2SO3 + 2HNO3 = 3Na2SO4 + 2NO↑ + H2O2、无论浓、稀HNO3均有强氧化性。
3、浓HNO3的氧化性强于稀HNO3。
氧化性的强弱是指得电子能力的大小,即指反应的难易程度,而不能用氧化剂得电子的数目来衡量。
4、在与金属的反应中,HNO3不但是强氧化剂,还表现出强酸性,可由金属与硝酸的反应关系,求还原产物。
5、铁在与HNO3反应时,由于有反应:Fe + 2Fe3+= 3Fe2+,当HNO3过量时,产物为Fe(NO3)3;当Fe过量时产物为Fe(NO3)2;当Fe与HNO3恰好反应时,有可能生成Fe(NO3)2、Fe(NO3)2混合物。
6、铜与HNO 3反应过程中,若铜过量,起始铜与浓HNO 3反应生成NO 2,反应进行到一定程度时,硝酸渐稀,产物变成NO ,最终NO 、NO 2的混合气体,可通过电子守恒求解,金属与HNO 3的反应现象类似铜。
7、NO 3-、H +与下列离子因氧化——还原反应不能共存。
SSO I Br Fe2322----+、、、、【典型应用】:一、基础篇: 例1:16g 金属铜跟足量的浓硝酸完全反应,被还原的HNO 3物质的量是多少?解题分析:本题是涉及浓HNO 3强氧性的氧化还原反应计算题。
在列出化学方程式求解时容易把4mol 浓HNO 3都当作被铜还原的物质的量。
实际上,4mol 浓硝酸中只有2mol 硝酸在氧化还原反应中作为氧化剂被还原成NO 2。
答案:设被还原的HNO 3为x mol 。
根据反应:Cu + 4HNO 3(浓) = Cu(NO 3)2 + 2NO 2↑ + 2H 2O知反应中Cu 和被还原的HNO 3的关系式:Cu2H N O 64g 2m ol 16gx3还原得到:64∶16 = 2∶x解得x = 0.5 (mol)答:被还原的HNO 3为0.5 mol 。
例2:根据右图所示的A 、B 、C 、D 、E 五种物质的相互转化关系,按如下要求填写相应的物质和有关反应的化学方程式。
(1)当A 是气体单质时, A 是 , B 是 , C 是 , D 是 ,E 是。
有关反应的化学方程式分别为:。
(2)当A 是固体单质时,A 是,B 是,C 是,D 是,E 是。
有关反应的化学方程式分别为:。
解题分析:根据一系列的转化关系,进行有关物质成分的推断,必须找到合适的突破点。
本题已知A 是单质,A 既能与O 2反应,又能与H 2反应,应是活泼性不很强的非金属单质。
A 经两步与O 2的反应,产物D 应为最高价氧化物。
该氧化物对应的水化物E 能与位于金属活动顺序表中H 之后的金属Cu 反应,E 应是强氧化性酸,如浓H 2SO 4或HNO 3。
和HNO 3对应的单质A 是气体N 2;和H 2SO 4对应的单质A 是固体S 。
且N 和S 的氢化物都能跟O 2反应,生成N 和S 的氧化物。
知如上推断正确。
答案:(1)N 2;NH 3;NO ;NO 2;HNO 3;有关反应的化学方程式:3NO2 + H2O == 2HNO3 + NO3Cu + 8HNO3 == 2Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O (2)S;H2S;SO2;SO3;H2SO4;有关反应的化学方程式:S + H2∆H2S;S + O2点燃SO2;2H2S + 3O2点燃2SO2 + 2H2O2SO2 + O22SO3;SO3 + H2O == H2SO4Cu + 2H2SO4(浓)∆CuSO4 + SO2↑ + 2H2O例3:氨氧化制取硝酸时,如果由氨制成一氧化氮的产率是96%,由一氧化氮制成硝酸的产率是92%,试问10吨氨可以制得多少吨50%的硝酸?错误解法一:根据氨氧化制硝酸反应原理中的3NO2 + H2O == 2HNO3 + NO反应,得到起始反应物和最终生成物的关系式:3NH3——3NO2——2HNO3然后代入有关数据和未知数进行计算。
错误解法二:根据工业制硝酸的反应原理计算出产物HNO3的质量为32.73吨,然后求生产出50%的HNO3为32.73×50% = 16.365(吨)。
错误解法三:根据有关反应分步进行计算:先通过反应4NH3 + 5O24NO + 6H2O,计算产率为96%时,10吨氨生成NO的量。
然后通过反应:4NO + 3O2 + 2H2O==4HNO3,计算产率为92%时,所得NO反应后生成的HNO3量。
最后求制得50%的硝酸量。
错误原因:上述解法一的错误在于忽略了反应3NO2 + H2O2HNO3 + NO中,生成的NO在生产中要循环使用。
从生产实际上要求NH3中的N元素按反应4NO2 + O2 + 2H2O == 4HNO3,完全转入HNO3中。
这也是防止大气污染的需要。
上述解法二的错误是最后将纯净HNO3换算为50%的硝酸量时,误将32.73吨÷50%算成32.73吨×50%。
上述解法三中虽每一步的解法都是正确的,最后也能得到正确的最终计算结果。
但这一解法是繁琐的。
解题步骤的增加无疑增加了解题的时间,而计算步骤的增加,也加大了出现差误的可能性。
从严格要求的角度上看,这也是不妥的解法,且不可当正确解法对待。
正确解法:设制得50%的HNO3 x 吨根据氨氧化法制硝酸的反应原理,得到NH3——————HNO317g 63g(10×96%×92%)吨(x×50%)吨得到:17∶8.832 = 63∶0.5x解得:x = 65.46(吨)答:制得50%的硝酸65.46吨。
例4:若2mol 金属镁跟5mol的HNO3恰好完全反应,则在该反应中的稀硝酸被还原成为A .NO 2B .NOC .N 2OD .NH 4+错误解法一:认为HNO 3是强氧化性酸,当稀硝酸和金属反应时,还原产物都是NO 。
错误解法二:根据金属镁和稀硝酸反应时Mg 与HNO 3物质的量之比为2∶5,得到还原产物为N 2O ,确定本题答案只有选项C 。
错误原因:上述解法一的错误是忽略了活泼金属和稀硝酸反应时,还原产物中的N 元素有多种价态的情况。
况且HNO 3被还原后的产物若为NO ,则反应的化学方程式应为: 3Mg + 8HNO 3 == 3Mg(NO 3)2 + 2NO ↑ + 4H 2O ,其中Mg 和HNO 3物质的量之比为3∶8,而不2∶5。
本题是两解题,上述解法二漏选了一个选项D 。
正确解法:根据题中限定Mg 和HNO 3物质的量之比为2∶5,2mol Mg 反应后生成2mol的Mg(NO 3)2,化合价共升高4价,同时消耗4mol NO 3-离子,5mol HNO 3中余下1mol HNO 3的N 元素要降低4价,还原产物为含+1价N 元素的N 2O 0.5mol 。
反应的化学方程式为:4Mg + 10HNO 3 == 4Mg(NO 3)2 + N 2O ↑ + 5H 2O 。