专题03-硫酸和硝酸专讲(知识串讲)(人教版2019必修第二册).docx

专题03 硫酸和硝酸专讲
【知识串讲】
一、浓硫酸的强氧化性
【问题探究】
1．过量的铜与一定量的浓硫酸反应时，硫酸能否全部参加反应？
不能。Cu是不活泼金属，只能与浓硫酸反应，与稀硫酸不反应，在过量Cu与一定量浓硫酸反应时，随着反应的进行，硫酸的浓度逐渐减小，反应进行到一定程度时，浓硫酸将变为稀硫酸，反应停止，H2SO4不可能全部参加反应。
2．如果用过量的锌代替铜与一定量的浓硫酸反应，生成气体的成分有哪些？
锌首先与浓硫酸发生反应：Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O，随着反应的进行，硫酸的浓度降低，锌还会与稀硫酸进一步反应，Zn＋H2SO4(稀)===ZnSO4＋H2↑，故生成的气体为SO2和H2的混合气体。
【归纳总结】
1．浓硫酸强氧化性的本质
浓硫酸具有强氧化性是因为硫酸分子中＋6价的硫元素具有很强的得电子能力。
2．浓硫酸强氧化性的体现
反应物
变化或反应
表现性质
活
泼
金
属
铁、铝
常温下，铁、铝遇到浓硫酸时发生钝化
强氧化性
加热时，反应生成硫酸盐和SO2
强氧化性
和酸性
锌等其他
活泼金属
与浓硫酸反应时，开始产生SO2，后来产生H2
较不活泼金属
(如：铜、银等)
金属＋浓硫酸高价态硫酸盐＋SO2↑＋H2O
碳、硫、磷等非金属
非金属单质＋浓硫酸高价态氧化物或含氧酸＋SO2↑＋H2O

还原性
物质
能将还原性物质(如H2S、HI)氧化，如：H2S＋H2SO4(浓)===S↓＋SO2↑＋2H2O
强氧化性

3．区分浓硫酸和稀硫酸的方法
方法
操作
结论
脱水法
用玻璃棒蘸取两种酸分别涂在纸上
变黑者是浓硫酸
稀释法
分别加入盛水的试管中
放热者是浓硫酸
吸水法
分别滴到硫酸铜晶体
(CuSO4·5H2O)上
蓝色晶体变白者是浓硫酸
钝化法
常温下，取已去氧化膜的两块铝片(或铁片)分别放入盛有浓、稀硫酸的试管中
有大量气泡冒出的是稀硫酸，无明显现象的是浓硫酸
生雾法
分别滴到浓盐酸中
有白雾产生的是浓硫酸
黏度法
分别用玻璃棒蘸取两种酸
黏稠状的是浓硫酸
密度法
分别称量相同体积的两种酸
质量大的是浓硫酸
氧化法
分别取两支试管，加入铜片后再分别加入两种酸，加热
溶液变蓝，有刺激性气味气体产生的是浓硫酸
二、硝酸的强氧化性
【问题探究】
1．少量的Fe与足量稀硝酸反应，Fe被氧化为＋2价还是＋3价？过量的Fe与稀硝酸反应呢？
硝酸的氧化性较强，可将Fe氧化为Fe3＋，故少量的Fe与足量稀硝酸反应，Fe被氧化为＋3价；由于Fe可与Fe3＋生成Fe2＋，故过量的Fe与稀硝酸反应得到＋2价铁。
2．铜投入稀硫酸中不会溶解，再向溶液中投入KNO3固体，铜会不会溶解？为什么？
会溶解。由离子方程式8H＋＋2NO＋3Cu===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O可知，只要溶液中同时有H＋和NO，铜就会发生反应而溶解。
【归纳总结】
1．规律
(1)硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。
(2)浓硝酸的还原产物是NO2，稀硝酸的还原产物是NO。
(3)还原剂一般被氧化为最高价态。
2．表现
(1)硝酸与金属的反应
①除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属，如3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O；
②活泼金属与硝酸反应不生成H2，硝酸的浓度不同，还原产物不同；
NO2N2O、N2、NH4NO3等NO
3Cu+8HNO3（稀）==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3（浓）==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
③常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化，加热时反应。
(2)硝酸与非金属的反应
①反应规律：非金属单质＋浓硝酸→最高价氧化物或其含氧酸＋NO2↑＋H2O；
②实例：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。
(3)硝酸与还原性化合物的反应
硝酸的强氧化性还表现在可以氧化具有还原性的化合物或离子，如HI、HBr、SO2、Fe2＋、FeO、Br－、I－、S2－、SO等均能被HNO3氧化。
注意：
（1）质量分数达98%以上的浓硝酸称为“发烟硝酸”，“烟”实为雾(硝酸小液滴)，体现了HNO3的挥发性。
（2）浓硝酸能使紫色石蕊溶液变红，加热褪色。在这一反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性，可将红色物质氧化成无色物质。
（4）王水：浓HNO3和浓盐酸按体积比为1：3混合即为王水，它的氧化性更强，能溶解Pt、Au等金属。
（4）NO在酸性条件下的强氧化性：NO在酸性条件下具有强氧化性，往往作为隐含条件出现在试题中，在解题中往往被忽视而形成易错点。常见的隐含形式有：
①在离子共存问题中，NO在酸性条件下不与具有较强还原性的离子如S2－、I－、Fe2＋等大量共存。
②SO的检验中不能用HNO3酸化、不能用Ba(NO3)2作沉淀剂，以防止SO的干扰。
③向Ba(NO3)2溶液中通入还原性气体SO2可得到BaSO4沉淀。
④向Fe(NO3)2溶液中加入非氧化性酸，如盐酸，Fe2＋能被氧化为Fe3＋。
⑤向过量铜与一定量硝酸反应后的混合物中加入非氧化性酸，铜能继续溶解。
⑥向含还原性离子的酸性溶液中加入硝酸盐，还原性离子可被氧化。
三、硝酸与金属反应的有关计算方法
1．从反应的本质看：金属与硝酸反应的实质是金属与H+和的共同作用。
例如：铜与稀硝酸反应的实质是：3Cu +8H++2===3Cu2+ +4H2O +2NO↑。
Fe2+与稀硝酸反应的实质是：3Fe2+ +4H+ +===3Fe3+ +2H2O+NO↑。
2．从硝酸在反应中的作用看：参加反应的硝酸一部分显酸性，生成硝酸盐，另一部分作氧化剂，一般转化为氮的氧化物(NO或NO2)，根据氮元素守恒解题。
3．从守恒的角度看：
(1)电子守恒：硝酸与金属反应属于氧化还原反应，一般情况下金属失去的电子被+5价的氮得到，转化为 NO 或 NO2 (也可能会转化为N2O、N2和NH3)，N原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数，由此可求出氮元素被还原后的价态，根据价态确定反应产物。
(2)原子守恒：硝酸与金属反应时，一部分以的形式存在，一部分转化为还原产物，这两部分中N的物质的量与反应消耗的HNO3中N的物质的量相等。
4．从反应始态和最终状态看：终态法的运用使许多复杂问题简单化，在化学计算中具有非常重要的地位。
【归纳总结】
HNO3与金属反应的计算的思维模型

1．硝酸与金属反应的规律
硝酸与金属单质反应时一部分被还原，一部分生成硝酸盐，故硝酸既表现了酸性又表现了氧化性，但硝酸与金属反应一般不生成H2。
(1)硝酸与铜的反应：
在反应中硝酸的作用可用如图表示：

可以看出，随HNO3浓度的降低，还原产物会由NO2变为NO。
①由氮原子守恒可知，无论是NO2还是NO，被还原的硝酸与被还原生成气体的物质的量总是相等的；
②未被还原的NO与Cu2＋构成Cu(NO3)2，NO的物质的量为Cu2＋物质的量的2倍；
③运用电子守恒、原子守恒，便可顺利求解参加反应的Cu、HNO3以及产物NO2、NO之间量的关系。
(2)稀硝酸与铁的反应：
Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O①
3Fe(过量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O②
反应物的量与生成物的关系如图所示：

上述反应首先发生反应①，若Fe剩余再发生反应③Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2，合并①③即可得反应②。所以，无论反应①还是反应②，被还原的HNO3皆占参与反应的HNO3的。
2．金属与硝酸反应常用的计算方法
(1)原子守恒法：HNO3与金属反应时，反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量等于显酸性的HNO3(以硝酸盐的NO形式存在于溶液中)的物质的量与显氧化性的HNO3(以NOx的形式存在)的物质的量之和。
(2)电子守恒法：HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。
(3)电荷守恒：HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH－)有：c(NO)＝c(H＋)＋n×c(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)。