2018-2019版高中化學(xué) 專題4 硫、氮和可持續(xù)發(fā)展 第二單元 生產(chǎn)生活中的含氮化合物 第3課時學(xué)案 蘇教版必修1.doc

第3課時硝酸的性質(zhì)學(xué)習(xí)目標定位1.掌握硝酸的重要性質(zhì)和應(yīng)用。2.了解硝酸的工業(yè)制法。3.能依據(jù)化合價升降法配平氧化還原反應(yīng)方程式。一、硝酸的性質(zhì)1在兩支試管中各放入一小塊銅片，分別加入少量4 molL1的稀硝酸和15 molL1的濃硝酸，立即用蘸有氫氧化鈉溶液的棉花封住試管口，觀察試管中發(fā)生的現(xiàn)象。(1)實驗現(xiàn)象：反應(yīng)開始后兩支試管中都有氣泡產(chǎn)生。加入濃HNO3的試管反應(yīng)強烈，放出紅棕色氣體，溶液呈綠色，加水后變成藍色；加入稀HNO3的試管反應(yīng)緩慢，放出無色氣體，生成藍色溶液。(2)結(jié)論：濃、稀硝酸都與銅反應(yīng)，濃HNO3與銅反應(yīng)生成的氣體為NO2；稀HNO3與銅反應(yīng)生成的氣體為NO。銅與濃HNO3反應(yīng)的化學(xué)方程式：Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O；銅與稀HNO3反應(yīng)的化學(xué)方程式：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。2將上述實驗中的金屬銅換成少量金屬鐵進行相同的實驗，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。(1)實驗現(xiàn)象：加入濃硝酸的試管中，鐵片沒有明顯變化。加入稀硝酸的試管中，有氣泡產(chǎn)生，在試管口上方，無色氣體變成了紅棕色，溶液變?yōu)樽攸S色。(2)實驗結(jié)論：Fe在常溫下遇到濃HNO3發(fā)生鈍化現(xiàn)象。稀硝酸與鐵反應(yīng)生成了NO，NO遇空氣后又生成了NO2。(3)反應(yīng)的化學(xué)方程式：Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O(鐵不足)，2NOO2=2NO2。3硝酸能與非金屬單質(zhì)反應(yīng)，寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：(1)濃硝酸將木炭氧化成二氧化碳：C4HNO3(濃)CO24NO22H2O。(2)濃硝酸將硫氧化成硫酸：S6HNO3(濃)=H2SO46NO22H2O。4濃HNO3見光易分解，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4HNO32H2O4NO2O2。1.硝酸具有強氧化性(1)能將大多數(shù)金屬(如銅等)氧化成高價金屬的硝酸鹽，濃硝酸生成NO2，稀硝酸生成NO。濃硝酸的氧化性強于稀硝酸。(2)常溫下，濃硝酸能使鐵、鋁發(fā)生鈍化，這是因為濃硝酸將鐵、鋁容器表面氧化，形成致密的氧化物薄膜。若在加熱條件下，氧化膜被破壞，從而使反應(yīng)繼續(xù)進行。(3)濃HNO3與非金屬反應(yīng)，還原產(chǎn)物一般是NO2，而非金屬一般被氧化成最高價氧化物或相應(yīng)的最高價含氧酸。(4)在中性、堿性溶液里的NO不能表現(xiàn)出強氧化性，而在酸性溶液里的NO能表現(xiàn)出強氧化性，因此，在酸性溶液里NO不能與Fe2、I、S2、SO等還原性離子大量共存。2濃硝酸具有不穩(wěn)定性濃HNO3受熱或見光容易分解，硝酸越濃，越易分解。硝酸分解有NO2產(chǎn)生，溶于硝酸中呈黃色。實驗室保存硝酸的方法是保存在棕色瓶里，放置陰涼處。提醒(1)金屬與HNO3反應(yīng)不產(chǎn)生H2。(2)硝酸越稀，還原產(chǎn)物中N元素的化合價越低，如不活潑金屬與HNO3反應(yīng)，濃HNO3被還原為NO2，稀HNO3被還原為NO?！纠?】在下列反應(yīng)中，HNO3既表現(xiàn)出氧化性，又表現(xiàn)出酸性的是()AH2S2HNO3=S2NO22H2OBCuO2HNO3=Cu(NO3)2H2OC4HNO34NO2O22H2OD3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O答案D解析A中HNO3只表現(xiàn)氧化性；B中HNO3只表現(xiàn)酸性；C中HNO3既表現(xiàn)氧化性，又表現(xiàn)還原性；D中HNO3既表現(xiàn)氧化性，又表現(xiàn)酸性?！纠?】將相同質(zhì)量的銅分別和過量濃硝酸、稀硝酸反應(yīng)，則下列敘述中正確的是()A反應(yīng)速率：兩者相同B消耗硝酸的物質(zhì)的量：前者多，后者少C反應(yīng)生成氣體的顏色：前者淺，后者深D反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)：前者多，后者少答案B解析A濃硝酸的氧化性強于稀硝酸，故Cu與濃硝酸的反應(yīng)速率快B由Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O，CuHNO3(稀)=Cu(NO3)2NOH2O，可以看出相同質(zhì)量的銅消耗濃硝酸較多C銅與濃硝酸反應(yīng)生成的NO2是紅棕色氣體，而與稀硝酸反應(yīng)生成的NO是無色氣體D由于反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)都等于銅失去的電子數(shù)，故轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等二、硝酸的工業(yè)制法1硝酸工業(yè)制備的過程，反應(yīng)原理及主要設(shè)備如下：2在工業(yè)生產(chǎn)中，NO2溶于水生成的NO不會排空，而是再用過量的空氣使其氧化為NO2，再被水吸收，經(jīng)過多次氧化和吸收，NO2可完全轉(zhuǎn)化為HNO3。也就是從理論上講，NH3中的氮元素完全轉(zhuǎn)化為HNO3中的氮元素。3從吸收塔出來的氣體中尚有少量NO和NO2，不能直接排放到空氣中，以免造成污染。常用堿液(NaOH)來吸收，變廢為寶。(1)NONO22NaOH=2NaNO2H2O；(2)2NO22NaOH=NaNO2NaNO3H2O。1.硝酸工業(yè)制法流程圖2氨及其化合物之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系【例3】在NH3、HNO3、H2SO4的工業(yè)生產(chǎn)中，具有的共同點是()A使用吸收塔設(shè)備B使用尾氣吸收裝置C使用H2作原料D使用催化劑答案D解析NH3的工業(yè)生產(chǎn)中不使用吸收塔，也不使用尾氣吸收裝置；H2SO4的工業(yè)生產(chǎn)中不使用H2作原料；D正確，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為3H2N22NH3,4NH35O24NO6H2O,2SO2O22SO3?！纠?】下列關(guān)于工業(yè)制硫酸和硝酸的說法中不正確的是()A工業(yè)制硝酸是將NO2溶于水，需要通氧氣B工業(yè)制硫酸會產(chǎn)生SO2和SO3尾氣C工業(yè)制硫酸應(yīng)對SO2進行循環(huán)利用D工業(yè)制硝酸和硫酸排放的尾氣是造成酸雨的主要原因答案D解析工業(yè)制硝酸過程中要不斷通入氧氣，以提高NO、NO2的原料利用率和減少尾氣排放，A項正確；工業(yè)生產(chǎn)中尾氣經(jīng)過循環(huán)利用和處理達標后才允許排放，空氣中的SO2主要來自煤燃燒，特別是生活鍋爐，尾氣處理較差，數(shù)量龐大，是形成酸雨的主要原因，D項錯誤。1濃、稀HNO3與Cu反應(yīng)，濃HNO3與碳反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O；3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O；C4HNO3(濃)CO24NO22H2O。2在常溫下，鐵、鋁遇到濃HNO3發(fā)生鈍化。3工業(yè)制HNO3的反應(yīng)4NH35O24NO6H2O；2NOO2=2NO2；3NO2H2O=2HNO3NO。1下列說法正確的是 ()A濃硝酸和濃H2SO4都應(yīng)保存在棕色試劑瓶中BNaOH溶液用帶有橡膠塞的試劑瓶保存C工業(yè)制得的濃鹽酸、濃硝酸通常帶有黃色是Fe3所致D鋁制或鐵制容器可貯運濃硫酸、濃硝酸和濃鹽酸這三大強酸答案B解析A項，濃HNO3見光或受熱易分解，應(yīng)保存在棕色試劑瓶中并密封置于陰涼處，濃H2SO4應(yīng)密封置于干燥處，不必保存在棕色瓶中；B項，NaOH易與玻璃中的SiO2反應(yīng)，不宜用玻璃塞，應(yīng)用橡膠塞；C項，濃鹽酸顯黃色，是由于含F(xiàn)e3，濃HNO3顯黃色是由于它分解產(chǎn)生了NO2，NO2又溶于其中的緣故；D項，鐵、鋁遇冷的濃H2SO4、濃HNO3鈍化，但Fe、Al均可與濃鹽酸反應(yīng)。2用以下三種途徑來制取相同質(zhì)量的硝酸銅：銅跟濃硝酸反應(yīng)，銅跟稀硝酸反應(yīng)，銅跟氧氣反應(yīng)生成氧化銅，氧化銅再跟稀硝酸反應(yīng)。以下敘述正確的是()A三種途徑所消耗的銅的物質(zhì)的量不相等B三種途徑所消耗的硝酸的物質(zhì)的量相等C所消耗銅的物質(zhì)的量：途徑途徑途徑D所消耗硝酸的物質(zhì)的量：途徑途徑途徑答案D解析有關(guān)反應(yīng)：Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O2CuO22CuO，CuO2HNO3(稀)=Cu(NO3)2H2O分析以上三組反應(yīng)，可以看出：生成相同質(zhì)量的Cu(NO3)2，消耗相同質(zhì)量的銅，但消耗硝酸的質(zhì)量(或物質(zhì)的量)不相同，途徑消耗HNO3的量最多，途徑次之，途徑消耗HNO3的量最少。通過比較可以看出，生產(chǎn)Cu(NO3)2，途徑效果最佳，既不造成污染，又能提高HNO3的利用率。3下列有關(guān)實驗設(shè)計、實驗現(xiàn)象和解釋或結(jié)論都正確的是()選項實驗設(shè)計實驗現(xiàn)象解釋或結(jié)論A向過量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反應(yīng)后，滴入KSCN溶液溶液呈血紅色稀HNO3將Fe氧化為Fe3B常溫下將鋁和鐵放入濃硝酸中鈍化鋁和鐵與濃HNO3不反應(yīng)C向某溶液中加入CCl4液體分層，下層CCl4顯紫色原溶液中存在ID用玻璃棒蘸取濃氨水點到紅色石蕊試紙上試紙變藍色濃氨水呈堿性答案D解析硝酸和鐵反應(yīng)生成硝酸鐵，鐵過量時，鐵和Fe3反應(yīng)生成亞鐵離子，滴入硫氰化鉀溶液不呈血紅色，A項錯；常溫下，鋁和鐵在濃HNO3中生成一層氧化物保護膜，阻止了反應(yīng)繼續(xù)進行，不是不發(fā)生反應(yīng)，B項錯；原溶液中含有碘單質(zhì)，不是碘離子，C項錯；紅色石蕊試紙遇堿變藍色，D項正確。4某實驗過程如下圖所示：則試管中的現(xiàn)象是()A無明顯現(xiàn)象，因稀H2SO4不與銅反應(yīng)B銅片溶解，產(chǎn)生無色氣體，該氣體遇到空氣不變色C銅片溶解，放出紅棕色有刺激性氣味的氣體D銅片溶解，產(chǎn)生無色氣體，該氣體在試管口變?yōu)榧t棕色答案D解析稀HNO3與金屬銅反應(yīng)的實質(zhì)是3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O。在中，反應(yīng)完全后溶液中含有NO；而在中，當繼續(xù)滴入稀H2SO4后，新加入的H和原溶液中的NO可繼續(xù)與過量的Cu反應(yīng)放出無色NO氣體，NO遇O2后生成紅棕色NO2。5(1)在濃硝酸中放入銅片：開始時反應(yīng)的化學(xué)方程式為_，實驗現(xiàn)象為_。若銅有剩余，則反應(yīng)將要結(jié)束時反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。待反應(yīng)停止后，再加入少量25%的稀硫酸，這時銅片上又有氣泡產(chǎn)生，其原因是_。(2)若1.92 g Cu粉與一定量濃HNO3反應(yīng)，當Cu完全反應(yīng)時，收集到標準狀況下1.12 L氣體，則消耗硝酸_ mol，生成NO2_ mol。(3)若向Cu中加入硫酸和硝酸的混酸溶液制取CuSO4溶液，則混酸中硫酸與硝酸的最佳物質(zhì)的量之比為_。答案(1)Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O銅片逐漸消失，溶液逐漸變綠，有紅棕色氣體逸出3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O加入稀硫酸后，H與原溶液中的NO構(gòu)成強氧化性的條件，又能與過量的Cu反應(yīng)(2)0.110.045(3)32解析(1)隨反應(yīng)的進行，硝酸的濃度減小，停止反應(yīng)時溶液中存在Cu(NO3)2，再加稀H2SO4，則溶液中的NO在酸性條件下將剩余的銅氧化。(2)參加反應(yīng)的HNO3包括被還原的HNO3和起酸性作用的HNO3，表現(xiàn)酸性的HNO3為20.06 mol，被還原的HNO3為0.05 mol，故參加反應(yīng)的HNO3為0.05 mol0.06 mol0.11 mol。設(shè)標準狀況下1.12 L氣體中，含NO x mol、NO2 y mol。則解之得(3)Cu、H、NO恰好完全反應(yīng)時混酸中H2SO4和HNO3的比例最佳。3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O設(shè)H2SO4與HNO3的物質(zhì)的量分別為x、y，則，xy32。對點訓(xùn)練題組一硝酸的性質(zhì)及應(yīng)用1下列各組物質(zhì)均在試管里進行反應(yīng)，反應(yīng)過程中，在試管口觀察不到紅棕色氣體出現(xiàn)的是()A濃硝酸和銅片共熱B濃硫酸和銅片共熱C稀硝酸和銅片共熱D濃硫酸和硝酸鉀晶體、銅片共熱答案B2在稀硫酸中加入銅粉，銅粉不溶，再加入下列物質(zhì)FeCl3，F(xiàn)e2O3，Cu(NO3)2，KNO3，銅粉溶解的是()A只有或 B只有或C只有或或 D全部答案D解析銅粉在稀硫酸中不溶解，當加入兩種物質(zhì)時，相當于加入了Fe3，會發(fā)生反應(yīng)Cu2Fe3=2Fe2Cu2，銅粉會溶解，當加入兩種物質(zhì)時，相當于加入了NO，會發(fā)生反應(yīng)3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O。因此上述物質(zhì)中都可使其溶解。3能正確表示下列反應(yīng)的離子方程式的是()A向Fe(NO3)2稀溶液中加入鹽酸：3Fe24HNO=3Fe3NO2H2OB銅片與濃HNO3：CuNO4H=Cu2NO2H2OC氯化銨濃溶液跟濃NaOH溶液混合后加熱：NHOHNH3H2OD碳酸氫銨溶液與足量的NaOH溶液混合后加熱：NHOHNH3H2O答案A解析B項，Cu4H2NO=Cu22NO22H2O；C項，NHOHNH3H2O；D項，HCONH2OHCO2H2ONH3。4.碳跟濃硫酸共熱產(chǎn)生的氣體X和銅跟濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體Y同時通入盛有足量氯化鋇溶液的洗氣瓶中(如圖裝置)，下列有關(guān)說法正確的是()洗氣瓶中產(chǎn)生的沉淀中有碳酸鋇從Z導(dǎo)管出來的氣體中無二氧化碳洗氣瓶中產(chǎn)生的沉淀是硫酸鋇在Z導(dǎo)管口有紅棕色氣體出現(xiàn)A BC D答案B解析碳與濃硫酸共熱產(chǎn)生的X氣體為CO2和SO2的混合氣體，銅與濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的Y氣體是NO2，SO2H2ONO2=H2SO4NO，故洗氣瓶中產(chǎn)生的是硫酸鋇沉淀，Z處逸出的氣體中有CO2和NO，NO遇到空氣中的氧氣生成了紅棕色的NO2，二氧化碳不與氯化鋇反應(yīng)，所以沒有BaCO3生成。5等質(zhì)量的銅分別與足量的濃硝酸和稀硝酸完全反應(yīng)，在相同條件下用排水法收集產(chǎn)生的氣體，下列敘述中正確的是()A硝酸的濃度越大，消耗的硝酸越少B硝酸的濃度不同，生成硝酸銅的物質(zhì)的量也不相同C硝酸的濃度越大，生成的氣體越少D兩者用排水法收集的氣體的體積相同答案D解析銅與濃硝酸、稀硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式分別如下：Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O因硝酸足量，故銅完全反應(yīng)，則與濃硝酸、稀硝酸反應(yīng)的銅的質(zhì)量相等，所消耗的硝酸、生成的硝酸銅、產(chǎn)生的氣體均按等質(zhì)量的銅計算。由上述反應(yīng)可知，反應(yīng)掉等質(zhì)量的銅時，消耗的濃硝酸更多，兩者產(chǎn)生的硝酸銅一樣多，與濃硝酸反應(yīng)時產(chǎn)生更多的氣體。所以A、B、C選項均不正確，D選項正確。D選項的分析可采用下列方法：設(shè)參加反應(yīng)的銅為3 mol，則與濃硝酸反應(yīng)后生成6 mol NO2，與稀硝酸反應(yīng)生成2 mol NO，當用排水法收集時，NO2發(fā)生反應(yīng)：3NO2H2O=2HNO3NO，6 mol NO2反應(yīng)后變成2 mol NO氣體，所以兩種情況下最終得到的氣體都是2 mol。6等質(zhì)量的下列物質(zhì)與足量稀硝酸反應(yīng)，放出NO物質(zhì)的量最多的是()AFeO BFe2O3CFeSO4 DFe3O4答案A解析根據(jù)得失電子守恒，還原劑提供的電子越多，氧化劑硝酸生成的NO的物質(zhì)的量就越多。1 g題述四種物質(zhì)能提供的電子的物質(zhì)的量為A項1 mol；B項0；C項1 mol；D項1 mol(Fe3O4也可以寫為Fe2O3FeO)，等質(zhì)量時提供電子的物質(zhì)的量最多的為FeO。題組二硝酸與金屬反應(yīng)的計算7將2.56 g Cu和一定量的濃HNO3反應(yīng)，隨著Cu的不斷減少，反應(yīng)生成氣體的顏色逐漸變淺，當Cu反應(yīng)完畢時，共收集到氣體1.12 L(標準狀況)，則反應(yīng)中消耗HNO3的物質(zhì)的量為()A0.05 mol B1 molC1.05 mol D0.13 mol答案D解析參加反應(yīng)的硝酸由兩部分構(gòu)成，一是被還原為氮氧化物的硝酸，為0.05 mol；二是作酸，生成Cu(NO3)2的硝酸，為0.08 mol。8銅跟稀硝酸反應(yīng)中，如果有63 g硝酸被還原，則被氧化的銅的物質(zhì)的量為()A. mol B. molC3 mol D. mol答案D解析根據(jù)得失電子守恒可知(52)n2，解得n mol。91 L稀硝酸和稀硫酸的混合液，其物質(zhì)的量濃度分別為0.1 molL1和0.4 molL1。若向該混合液中加入足量的銅粉，則最多能溶解銅粉的質(zhì)量為()A2.4 g B3.2 g C6.4 g D9.6 g答案D解析據(jù)反應(yīng)原理寫出反應(yīng)的離子方程式為3Cu2NO8H=3Cu22NO4H2O 0.1 mol 0.9 mol可知混合溶液中H過量則根據(jù)n(NO)計算溶解銅粉的質(zhì)量：m(Cu)9.6 g。1014 g銅、銀合金與一定量某濃度的硝酸溶液完全反應(yīng)，將放出的氣體與1.12 L(標準狀況下)氧氣混合通入水中，恰好全部被水吸收，則合金中銅的質(zhì)量是 ()A9.6 g B6.4 gC3.2 g D4.8 g答案C解析Cu、Ag合金與HNO3反應(yīng)的過程如下：本題用終態(tài)法解答比較簡單。從整個變化過程中可以看出，Cu失去電子變成Cu2，Ag失去電子變成Ag，HNO3在反應(yīng)過程中實際上沒有變化，而O2得到電子變成2價氧。所以在整個過程中14 g Cu、Ag失去的電子總數(shù)等于0.05 mol O2得到的電子數(shù)。設(shè)Cu的物質(zhì)的量為x，Ag為y，則：解得所以銅的質(zhì)量為m(Cu)64 gmol10.05 mol3.2 g。綜合強化11硝酸銨是一種常用的化肥，其工業(yè)生產(chǎn)流程如下，請回答下列問題。(1)寫出反應(yīng)容器B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(2)吸收塔C中通入空氣的目的是_；C、D兩個反應(yīng)容器中發(fā)生的反應(yīng)，屬于氧化還原反應(yīng)的是_(填反應(yīng)容器代號)。(3)濃硝酸一般保存在棕色試劑瓶里，并放置在陰涼處，用化學(xué)方程式解釋原因：_。(4)金屬銅與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式是_，該反應(yīng)中稀硝酸表現(xiàn)的性質(zhì)是_。答案(1)4NH35O24NO6H2O(2)將一氧化氮氧化成二氧化氮C(3)4HNO34NO2O22H2O(4)3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O酸性和氧化性解析由NH4NO3的工業(yè)生產(chǎn)流程可知，N2與H2在鐵砂網(wǎng)的作用下反應(yīng)產(chǎn)生NH3，NH3在PtRh合金作用下加熱被空氣中的O2氧化為NO和水，NO在吸收塔中與O2反應(yīng)產(chǎn)生NO2，NO2被水吸收得到HNO3和NO。HNO3與NH3作用生成NH4NO3。(1)反應(yīng)容器B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NH35O24NO6H2O。(2)在吸收塔C中通入空氣的目的是將NO氧化成NO2；在C中發(fā)生反應(yīng)：2NOO2=2NO2,3NO2H2O=2HNO3NO。在D中發(fā)生反應(yīng)：HNO3NH3=NH4NO3。前兩個反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，第三個反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)。所以發(fā)生氧化還原反應(yīng)的容器為C。(3)濃硝酸不穩(wěn)定，光照容易分解，溫度越高越容易分解，為防止?jié)庀跛岬姆纸?，常把濃硝酸保存在棕色試劑瓶中，放在冷暗處。分解的化學(xué)方程式為4HNO34NO2O22H2O。(4)硝酸有強氧化性，不僅能把活潑的金屬氧化，還能把不活潑的金屬如Cu氧化。金屬Cu與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式為3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O。在該反應(yīng)中一部分HNO3中的N元素由5價變?yōu)?價，得到電子，被還原，表現(xiàn)氧化性，還有一部分HNO3中的N元素的化合價沒有變化，提供酸根離子用來形成硝酸鹽，起酸的作用，故硝酸的作用是酸性和氧化性。12某興趣小組設(shè)計出下圖所示裝置來改進教材中“銅與硝酸反應(yīng)”的實驗，以探究化學(xué)實驗的綠色化。(固定裝置略去)(1)實驗前，關(guān)閉活塞b，向試管d中加水至浸沒長導(dǎo)管口，塞緊試管c和d的膠塞，加熱c，其目的是_。(2)在d中加適量NaOH溶液，c中放一小塊銅片，由分液漏斗a向c中加入2 mL濃硝酸，c中反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。再由a向c中加2 mL蒸餾水，c中的實驗現(xiàn)象是_。(3)下表是制取硝酸銅的三種方案，能體現(xiàn)綠色化學(xué)理念的最佳方案是_，理由是_。方案反應(yīng)物甲Cu、濃HNO3乙Cu、稀HNO3丙Cu、O2、稀HNO3答案(1)檢查裝置氣密性(2)Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O反應(yīng)變慢，氣體顏色變淡(3)丙耗酸量最少，無污染解析(1)連接好一整套裝置，關(guān)閉分液漏斗活塞，把出氣導(dǎo)管液封，加熱發(fā)生裝置，顯然是檢驗裝置氣密性。(2)銅片與2 mL濃硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O，再加入2 mL 蒸餾水，硝酸濃度變稀，降低了反應(yīng)物濃度使反應(yīng)減慢，同時產(chǎn)物氣體由NO2變?yōu)镹O，故裝置中氣體顏色變淺。(3)從題表中制取硝酸銅的三種方案可以看出丙方案消耗反應(yīng)物硝酸少(只起酸性作用)且不產(chǎn)生污染氣體NO、NO2等，顯然是體現(xiàn)綠色化學(xué)的最佳方案。13將紅熱的固體單質(zhì)甲放入顯黃色的濃乙溶液中，劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生混合氣體A，A在常溫下不與空氣作用，發(fā)生如下圖所示的變化。 (1)寫出下列物質(zhì)的化學(xué)式：丙_，B_，C_，D_。(2)寫出甲跟乙反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(3)單質(zhì)丙與溶液乙反應(yīng)生成氣體B的離子方程式：_。答案(1)CuNOCaCO3Cu(NO3)2(2)C4HNO3(濃)CO24NO22H2O(3)3Cu8H2NO=2NO3Cu24H2O解析紅熱的固體單質(zhì)甲放入顯黃色的濃乙溶液中產(chǎn)生混合氣體A，A常溫下不與空氣反應(yīng)，證明甲為碳，乙為HNO3，混合氣體A中含有CO2和NO2,3NO2H2O=2HNO3NO，CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O，故B為NO，C為CaCO3。單質(zhì)丙與乙溶液(即稀HNO3)反應(yīng)生成氣體B(NO)和藍色溶液D，知丙為銅，D為Cu(NO3)2。14將128 g銅置于一定量的濃硝酸中并微熱。當銅片完全消失時，共收集到NO2和NO的混合氣體44.8 L(標準狀況)。(1)寫出上述過程中，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式：_、_。(2)完成該反應(yīng)至少需要量取10 molL1的濃硝酸_mL。(3)混合氣體中NO2的體積為_ L，NO的體積_ L(均為標準狀況下)。(4)將收集上述氣體的容器倒扣在盛有水的水槽中，并向其中緩慢通入O2使其充分反應(yīng)，若要使溶液恰好充滿容器，則理論上需要參加反應(yīng)的O2的物質(zhì)的量為_mol。答案(1) Cu4H2NO=Cu22NO22H2O3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O(2)600(3)22.422.4(4) 1解析(1)首先是濃硝酸與銅發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生硝酸銅、二氧化氮和水，然后當反應(yīng)進行到一定程度，硝酸變稀后，稀硝酸與銅發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生硝酸銅、一氧化氮和水，反應(yīng)的離子方程式是Cu4H2NO=Cu22NO22H2O；3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O。(2)反應(yīng)中被還原的HNO3生成NO、NO2混合氣體，混合氣體的物質(zhì)的量為44.8 L22.4 Lmol12 mol，未被還原的硝酸生成Cu(NO3)2，Cu(NO3)2的物質(zhì)的量為128 g64 gmol12 mol，由氮原子守恒可知，n(HNO3)2nCu(NO3)2n(NO、NO2)2 mol22 mol6 mol，故需要硝酸的體積6 mol10 molL10.6 L600 mL。(3)設(shè)混合氣體中NO2、NO的物質(zhì)的量分別為x mol、y mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒及二者體積列方程計算，再根據(jù)VnVm計算各自的體積；根據(jù)電子得失守恒及二者體積，可得：x3y22；xy2，解得x1、y1，故NO2的體積1 mol22.4 Lmol122.4 L，NO的體積1 mol22.4 Lmol122.4 L。(4)反應(yīng)又生成HNO3，分析整個過程可知，銅提供的電子等于氧氣獲得的電子，由電子守恒可知，需要氧氣的物質(zhì)的量為(2 mol2)41 mol。