3.2 氮的循环 课件(鲁科版必修1)3

Fe(NO3)3
2
或二者的混合物
2．浓硝酸与非金属反应 (1)可将 C、S、P 等非金属氧化成最高价氧化物或含 △ 氧酸。如 S＋6HNO3(浓)=====H2SO4＋6NO2↑＋2H2O。 (2)一般只有浓 HNO3 在加热时才与非金属反应。 3．硝酸与具有还原性的化合物反应 硝酸可氧化具有还原性的化合物，如 I－、Br－、SO2、
2 Fe2 、S2 、SO3 等。
＋ － －
[特别提醒] (1)硝酸与金属反应时，一般既表现强氧化性，又表 现酸性，参加反应的硝酸部分被还原，还有一部分仍以 NO3 形式存在。 (2)浓硝酸与金属反应的过程中，浓度逐渐减小，还 原产物有可能是 NO2 和 NO 的混合物，最终溶液中仍有 NO－ 3。
气体，溶液变蓝。
②Cu与
HNO3反应的现象：反应较缓慢，放出无色
气体，然后又立即变为红棕色，溶液变蓝。
(2)硝酸与Fe、Al的反应：
①Fe、Al等金属在常温下遇浓硝酸发生钝化现象。钝 化有新物质生成，是化学变化。
②稀硝酸与铁反应： 反应物量 的关系 HNO3过量 Fe过量 恰好反应
产物
Fe(NO3) Fe(NO3)3或Fe(NO3)2
2e－ 0.24 mol e－ HNO3～NO↑～3e－ n(NO) 3n(NO)
由得失电子守恒得：n(NO2)＋3n(NO)＝0.24
又因n(NO2)＋n(NO)＝0.2解得n(NO2)＝0.18 mol n(NO)＝0.02 mol， 即V(NO2)＝4.032 L， V(NO)＝0.448 L。
答案：(1)0.448
4.032
(2)0.2
(3)8.8
(4)1.344
(1)浓HNO3与Cu反应，只要Cu足量，会产生NO2和NO混 合气体，做氧化剂的HNO3，一部分HNO3―→NO2，另一部 分HNO3―→NO，由N原子守恒可知，被还原的n(HNO3)＝ n(NO)＋n(NO2)。 (2)NO＋NO2＋O2＋H2O―→HNO3，电子转移数目与 Cu―→Cu2＋转移电子数目相等，所以由电子守恒将O2和Cu
[解析]
7.68 g n(Cu)=== ＝0.12 mol， 64 g· mol－1
4.48 L n(NO)＋n(NO2)＝ ＝0.2 mol。 22.4 L· mol－1 (1)解法一：设 n(NO2)＝x mol，则 n(NO)＝(0.2－x) mol, 浓HNO3 Cu―――→2NO2↑ x mol 2 x mol 稀HNO3 3Cu―――→2NO↑ 3 (0.2－x) mol 2 (0.2－x)
②起酸性作用的HNO3转移到生成物盐中，可以根据金属
阳离子的物质的量求出。 ③没有参加反应的HNO3，可根据溶液中H＋的物质的量 求出。
2．常见反应
浓硝酸与Cu反应时，若Cu过量，反应开始时浓硝酸
的还原产物为NO2，但随着反应的进行，硝酸变稀，其
还原产物将为NO，最终应得到NO2与NO的混合气体，
易 挥发，在空气中呈“白雾”状，质量分数95%以上的
浓硝酸称为“ 发烟 硝酸”。
2．化学性质 (1)酸性：属于强酸，具有酸的通性， 如 CaCO3 与 HNO3 反应 CaCO3＋2HNO3(稀)===
Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O 。
(2)不稳定性：见光或受热易分解， 见光或受热 4HNO3 ========= 4NO2↑＋O2↑＋2H2O 。 光度越强、温度越高、硝酸越浓，越易分解。硝酸分解放出 的 NO2溶于其中而使硝酸呈黄色。
建立量的关系。
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△ (1)硝酸不稳定， 见光易分解方程方程式为 4HNO3=====4NO2 光照 ＋O2↑＋2HO，且浓度越高越易分解。 (2)硝酸是强氧化性酸，一般情况下，浓 HNO3 被还原生成 NO2， 稀 HNO3 被还原生成 NO， 如 Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2↑ ＋ 2NO2↑＋ 2H2O 4H2O。 (3)常温下 Fe、Al 在浓硝酸中钝化。 (4)含氮化合物会带来水体污染、光化学烟雾、酸雨等生态环 境问题。 3Cu ＋ 8HNO3( 稀 )===3Cu(NO3)2 ＋ 2NO↑＋
－
[例1] 酸性的是
[双选题]下列反应中硝酸既表现出氧化性又表现出 ( )
A．氧化铝和硝酸
C．硫化氢和硝酸
B．少量氧化亚铁和硝酸
D．铜和浓硝酸
[解析]
Al2O3＋6HNO3===2Al(NO3)3＋3H2O，复分
＋2 ＋3
解反应， 只表现酸性。 F eO＋HNO3―→ F e(NO3)3＋NOx↑
x 3 得 ＋ (0.2－x)＝0.12，解得 x＝0.18 mol 2 2 那 V(NO2)＝0.18 mol×22.4 L· mol－1＝4.032 L V(NO)＝(0.2－0.18) mol×22.4 L· mol 1＝0.448 L。
－
解法二：Cu～Cu2＋～ 0.12 mol HNO3～NO2↑～e－ n(NO2) n(NO2)
HNO3===H ＋NO3
＋
－
。
(4)从氮元素方面分析，NH3 只具有还原性，HNO3 只具 有 氧化性 ，NO2、NO 既有 氧化性 、也有 还原性 。
高温 4NH3＋5O2=====4NO＋6H2O ；
(5)氨的催化氧化反应方程式为
一、硝酸
1．物理性质
纯硝酸为 无 色、有 刺激性 气味的液体，沸点 低 ，
课前预习 ·巧设计
设计 1 设计 2 设计 3
第 3 章
第 2 节
第 3 课 时
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(1)NO2、NO 都是 有毒气体，NO2 红棕色，NO 无色。 (2)硝酸是三大强酸之一，具有酸的 通性。 (3)HNO3 是强电解质，其电离方程式为：
可利用守恒规律求解有关Cu、HNO3和混合气体之间的
量的关系，硝酸与其他金属(过量)反应的情况与此类似。
3．解题常用关系 (1)原子守恒：n(HNO3)＝n(NO－ 3 )＋n(还原产物中氮原子) (2)电子守恒：硝酸与金属反应属于氧化还原反应，N 原子 得到的电子数等于金属原子失去的电子数。 (3)电荷守恒：Mn＋和 H＋所带正电荷总数等于 NO－ 3 所带负 电荷总数。
(1)NO的体积为________L，NO2的体积为________L。
(2)被还原的硝酸的物质的量是________ mol。 (3)硝酸的物质的量浓度是________ mol· L－ 1 。 (4)欲使铜和硝酸产生的气体收集于一倒置于水槽的容器中， 当充入标准状况下O2________L时，使水充满容器。
有硝酸参与的反应中，若产物中有 NO－ 3 ，则硝酸表 现酸性； 若反应过程中，硝酸中的氮元素有化合价的变化 (降低)，则硝酸表现氧化性。
1．一般分析 (1)反应通式：M＋HNO3―→M(NO3)n＋还原产物＋H2O (2)还原产物：浓HNO3―→NO2；稀HNO3―→NO (3)HNO3的物质的量： ①起氧化作用的HNO3转化为气体(NO、NO2)时，气体的 物质的量等于被还原的酸的物质的量。
(1)控制进入大气、陆地和海洋的有害物质的数量。 (2)增强生态系统对有害物质的吸收能力，如保护森林、 植树造林等。
1．实验室应如何保存浓HNO3? 答案：浓硝酸具有不稳定性，见光或受热易分解，为 了防止浓硝酸见光分解，通常将其保存在棕色试剂瓶 中，放置在阴凉处。 2．如何除去浓HNO3中的“黄色”？ 答案：浓HNO3显黄色的原因是分解生成NO2溶解在 HNO3中；再通入足量O2，发生反应4NO2＋O2＋ 2H2O===4HNO3，使NO2转化为硝酸。
＋2
＋H2O，HNO3 氧化了 F e，同时生成硝酸盐和水，表现了 酸性。H2 S ＋HNO3―→S＋NOx↑＋H2O，HNO3 只表现
0
＋2 －2
0
氧 化 性 。 C u ＋ 4HNO3( 浓 )=== C u(NO3)2 ＋ 2NO2↑ ＋ 2H2O，HNO3 表现了氧化性和酸性。
[答案] BD
3．将浓HNO3与下列“物质(或方法)”的“反应情况”和“表现
性质”用短线连接。
分析：浓HNO3具有酸性能使指示剂变色，并能氧化指示 剂。浓HNO3具有强氧化性，常温下使Fe、Al钝化，与 Cu反应生成Cu(NO3)2，与非金属C加热生成CO2气体， 但不能与Pt、Au反应。在加热或见光时易分解。 答案：①－c－Ⅲ，②－d－Ⅱ、Ⅲ
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③－b－Ⅱ、Ⅲ，④－f－Ⅰ
⑤－a，⑥－e－Ⅲ
硝酸是强氧化性酸，显强氧化性的是最高价态＋5价
氮元素，反应中N元素得到电子转化为较低价态。
1．硝酸与金属反应
硝酸与金属反应无H2生成，通常情况下，浓硝酸与金
属反应生成的主要是NO2，稀HNO3与金属反应生成的主 要是NO。
(1)硝酸与铜的反应：
①Cu与浓HNO3反应的现象：反应剧烈，生成红棕色
[特别提醒] 过 量 的 金 属 与 浓 HNO3 反 应 后 ， 若 向 溶 液 中 滴 入 稀 H2SO4，引入的 H 与 NO3 能与剩余的金属继续反应。
＋ －
[例2]
将7.68 g铜与50 mL一定浓度的硝酸恰好完全反应，
产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为4.48 L。 请回答：
(2)HNO3 被还原生成 NO 和 NO2，故被还原的 n(HNO3)＝ n(NO2)＋n(NO)＝0.2 mol。
故 n(HNO3)＝2n(Cu)＋[n(NO)＋n(NO2)] ＝2×0.12 mol＋0.2 mol＝0.44 mol， 则 c(HNO3)＝ nHNO3 0.44 mol ＝ ＝8.8 mol/L。 O3(稀)=== 3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋