2018-2019版高中化學 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課時學案 蘇教版必修1.doc

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第3課時　硝酸的性質 [學習目標定位]　1.掌握硝酸的重要性質和應用。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方程式。 一、硝酸的性質 1．在兩支試管中各放入一小塊銅片，分別加入少量4 molL－1的稀硝酸和15 molL－1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：反應開始后兩支試管中都有氣泡產(chǎn)生。加入濃HNO3的試管反應強烈，放出紅棕色氣體，溶液呈綠色，加水后變成藍色；加入稀HNO3的試管反應緩慢，放出無色氣體，生成藍色溶液。 (2)結論：濃、稀硝酸都與銅反應，濃HNO3與銅反應生成的氣體為NO2；稀HNO3與銅反應生成的氣體為NO。 ①銅與濃HNO3反應的化學方程式： Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O； ②銅與稀HNO3反應的化學方程式： 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。 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。稀硝酸與鐵反應生成了NO，NO遇空氣后又生成了NO2。 (3)反應的化學方程式： Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O(鐵不足)，2NO＋O2===2NO2。 3．硝酸能與非金屬單質反應，寫出下列反應的化學方程式： (1)濃硝酸將木炭氧化成二氧化碳：C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 (2)濃硝酸將硫氧化成硫酸：S＋6HNO3(濃)===H2SO4＋6NO2↑＋2H2O。 4．濃HNO3見光易分解，反應的化學方程式為4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑。 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，從而使反應繼續(xù)進行。 (3)濃HNO3與非金屬反應，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，濃HNO3被還原為NO2，稀HNO3被還原為NO。 【例1】　在下列反應中，HNO3既表現(xiàn)出氧化性，又表現(xiàn)出酸性的是(　　) A．H2S＋2HNO3===S↓＋2NO2↑＋2H2O B．CuO＋2HNO3===Cu(NO3)2＋H2O C．4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O D．3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 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。 【例2】　將相同質量的銅分別和過量濃硝酸、稀硝酸反應，則下列敘述中正確的是(　　) A．反應速率：兩者相同 B．消耗硝酸的物質的量：前者多，后者少 C．反應生成氣體的顏色：前者淺，后者深 D．反應中轉移的電子總數(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與濃硝酸的反應速率快 B √ 由Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，Cu＋HNO3(稀)===Cu(NO3)2＋NO↑＋H2O，可以看出相同質量的銅消耗濃硝酸較多 C 銅與濃硝酸反應生成的NO2是紅棕色氣體，而與稀硝酸反應生成的NO是無色氣體 D 由于反應中轉移的電子數(shù)都等于銅失去的電子數(shù)，故轉移的電子數(shù)相等 二、硝酸的工業(yè)制法 1．硝酸工業(yè)制備的過程，反應原理及主要設備如下： 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可完全轉化為HNO3。也就是從理論上講，NH3中的氮元素完全轉化為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)NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O； (2)2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。 1.硝酸工業(yè)制法流程圖 2．氨及其化合物之間的相互轉化關系 【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，有關反應的化學方程式分別為3H2＋N22NH3,4NH3＋5O24NO＋6H2O,2SO2＋O22SO3。 【例4】　下列關于工業(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，濃HNO3與碳反應的化學方程式分別為 Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O； 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O； C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 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 ①4NH3＋5O24NO＋6H2O； ②2NO＋O2===2NO2； ③3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 1．下列說法正確的是 (　　) A．濃硝酸和濃H2SO4都應保存在棕色試劑瓶中 B．NaOH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，應保存在棕色試劑瓶中并密封置于陰涼處，濃H2SO4應密封置于干燥處，不必保存在棕色瓶中；B項，NaOH易與玻璃中的SiO2反應，不宜用玻璃塞，應用橡膠塞；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。 2．用以下三種途徑來制取相同質量的硝酸銅：①銅跟濃硝酸反應，②銅跟稀硝酸反應，③銅跟氧氣反應生成氧化銅，氧化銅再跟稀硝酸反應。以下敘述正確的是(　　) A．三種途徑所消耗的銅的物質的量不相等 B．三種途徑所消耗的硝酸的物質的量相等 C．所消耗銅的物質的量：途徑③＞途徑①＞途徑② D．所消耗硝酸的物質的量：途徑①＞途徑②＞途徑③ 答案　D 解析　有關反應：①Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O ②3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O ③2Cu＋O22CuO，CuO＋2HNO3(稀)===Cu(NO3)2＋H2O 分析以上三組反應，可以看出：生成相同質量的Cu(NO3)2，消耗相同質量的銅，但消耗硝酸的質量(或物質的量)不相同，途徑①消耗HNO3的量最多，途徑②次之，途徑③消耗HNO3的量最少。通過比較可以看出，生產(chǎn)Cu(NO3)2，途徑③效果最佳，既不造成污染，又能提高HNO3的利用率。 3．下列有關實驗設計、實驗現(xiàn)象和解釋或結論都正確的是(　　) 選項 實驗設計 實驗現(xiàn)象 解釋或結論 A 向過量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反應后，滴入KSCN溶液 溶液呈血紅色 稀HNO3將Fe氧化為Fe3＋ B 常溫下將鋁和鐵放入濃硝酸中 鈍化 鋁和鐵與濃HNO3不反應 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I－ D 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　硝酸和鐵反應生成硝酸鐵，鐵過量時，鐵和Fe3＋反應生成亞鐵離子，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，阻止了反應繼續(xù)進行，不是不發(fā)生反應，B項錯；原溶液中含有碘單質，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③中的現(xiàn)象是(　　) A．無明顯現(xiàn)象，因稀H2SO4不與銅反應 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與金屬銅反應的實質是3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。在①中，反應完全后溶液中含有NO；而在③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： ①開始時反應的化學方程式為___________________________________________________， 實驗現(xiàn)象為___________________________________________________________。 ②若銅有剩余，則反應將要結束時反應的化學方程式為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③待反應停止后，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，當Cu完全反應時，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的量之比為__________________。 答案　(1)①Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　銅片逐漸消失，溶液逐漸變綠，有紅棕色氣體逸出 ②3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O ③加入稀硫酸后，H＋與原溶液中的NO構成強氧化性的條件，又能與過量的Cu反應 (2)0.11　0.045　(3)3∶2 解析　(1)隨反應的進行，硝酸的濃度減小，停止反應時溶液中存在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2＝0.06 mol，被還原的HNO3為＝0.05 mol，故參加反應的 HNO3為0.05 mol＋0.06 mol＝0.11 mol。 設標準狀況下1.12 L氣體中，含NO x mol、NO2 y mol。 則 解之得 (3)Cu、H＋、NO恰好完全反應時混酸中H2SO4和HNO3的比例最佳。 3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 設H2SO4與HNO3的物質的量分別為x、y， 則＝，x∶y＝3∶2。 [對點訓練] 題組一　硝酸的性質及應用 1．下列各組物質均在試管里進行反應，反應過程中，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　B 2．在稀硫酸中加入銅粉，銅粉不溶，再加入下列物質 ①FeCl3，②Fe2O3，③Cu(NO3)2，④KNO3，銅粉溶解的是(　　) A．只有①或② B．只有②或① C．只有①或②或③ D．全部 答案　D 解析　銅粉在稀硫酸中不溶解，當加入①②兩種物質時，相當于加入了Fe3＋，會發(fā)生反應Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋，銅粉會溶解，當加入③④兩種物質時，相當于加入了NO，會發(fā)生反應3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。因此上述物質中都可使其溶解。 3．能正確表示下列反應的離子方程式的是(　　) A．向Fe(NO3)2稀溶液中加入鹽酸：3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O B．銅片與濃HNO3：Cu＋NO＋4H＋===Cu2＋＋NO↑＋2H2O C．氯化銨濃溶液跟濃NaOH溶液混合后加熱：NH＋OH－NH3H2O D．碳酸氫銨溶液與足量的NaOH溶液混合后加熱：NH＋OH－NH3↑＋H2O 答案　A 解析　B項，Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O；C項，NH＋OH－NH3↑＋H2O；D項，HCO＋NH＋2OH－CO＋2H2O＋NH3↑。 4.碳跟濃硫酸共熱產(chǎn)生的氣體X和銅跟濃硝酸反應產(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)，下列有關說法正確的是(　　) ①洗氣瓶中產(chǎn)生的沉淀中有碳酸鋇 ②從Z導管出來的氣體中無二氧化碳 ③洗氣瓶中產(chǎn)生的沉淀是硫酸鋇 ④在Z導管口有紅棕色氣體出現(xiàn) A．①② B．③④ C．①④ D．②③ 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，銅與濃硝酸反應產(chǎn)生的Y氣體是NO2，SO2＋H2O＋NO2===H2SO4＋NO，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，所以沒有BaCO3生成。 5．等質量的銅分別與足量的濃硝酸和稀硝酸完全反應，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、稀硝酸反應的化學方程式分別如下： Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 因硝酸足量，故銅完全反應，則與濃硝酸、稀硝酸反應的銅的質量相等，所消耗的硝酸、生成的硝酸銅、產(chǎn)生的氣體均按等質量的銅計算。由上述反應可知，反應掉等質量的銅時，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：設參加反應的銅為3 mol，則與濃硝酸反應后生成6 mol NO2，與稀硝酸反應生成2 mol NO，當用排水法收集時，NO2發(fā)生反應：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，6 mol NO2反應后變成2 mol NO氣體，所以兩種情況下最終得到的氣體都是2 mol。 6．等質量的下列物質與足量稀硝酸反應，放出NO物質的量最多的是(　　) A．FeO B．Fe2O3 C．FeSO4 D．Fe3O4 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的物質的量就越多。 1 g題述四種物質能提供的電子的物質的量為 A項1 mol；B項0；C項1 mol； D項1 mol(Fe3O4也可以寫為Fe2O3FeO)，等質量時提供電子的物質的量最多的為FeO。 題組二　硝酸與金屬反應的計算 7．將2.56 g Cu和一定量的濃HNO3反應，隨著Cu的不斷減少，反應生成氣體的顏色逐漸變淺，當Cu反應完畢時，共收集到氣體1.12 L(標準狀況)，則反應中消耗HNO3的物質的量為(　　) A．0.05 mol B．1 mol C．1.05 mol D．0.13 mol 答案　D 解析　參加反應的硝酸由兩部分構成，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．銅跟稀硝酸反應中，如果有63 g硝酸被還原，則被氧化的銅的物質的量為(　　) A. mol B. mol C．3 mol D. mol 答案　D 解析　根據(jù)得失電子守恒可知 (5－2)＝n2， 解得n＝ mol。 9．1 L稀硝酸和稀硫酸的混合液，其物質的量濃度分別為0.1 molL－1和0.4 molL－1。若向該混合液中加入足量的銅粉，則最多能溶解銅粉的質量為(　　) A．2.4 g B．3.2 g C．6.4 g D．9.6 g 答案　D 解析　據(jù)反應原理寫出反應的離子方程式為 3Cu＋2NO　＋　8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 0.1 mol 0.9 mol 可知混合溶液中H＋過量 則根據(jù)n(NO)計算溶解銅粉的質量： m(Cu)＝＝9.6 g。 10．14 g銅、銀合金與一定量某濃度的硝酸溶液完全反應，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，則合金中銅的質量是 (　　) A．9.6 g B．6.4 g C．3.2 g D．4.8 g 答案　C 解析　Cu、Ag合金與HNO3反應的過程如下： 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Cu的物質的量為x，Ag為y，則： 解得 所以銅的質量為m(Cu)＝64 gmol－10.05 mol＝3.2 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)寫出反應容器B中發(fā)生反應的化學方程式：______________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)吸收塔C中通入空氣的目的是________________________________；C、D兩個反應容器中發(fā)生的反應，屬于氧化還原反應的是________(填反應容器代號)。 (3)濃硝酸一般保存在棕色試劑瓶里，并放置在陰涼處，用化學方程式解釋原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)金屬銅與稀硝酸反應的離子方程式是____________________________________ ________________________________________________________________________， 該反應中稀硝酸表現(xiàn)的性質是_____________________________________________。 答案　(1)4NH3＋5O24NO＋6H2O (2)將一氧化氮氧化成二氧化氮　C (3)4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O (4)3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O　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)的作用下反應產(chǎn)生NH3，NH3在Pt－Rh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)反應容器B中發(fā)生反應的化學方程式為4NH3＋5O24NO＋6H2O。 (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：2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。在D中發(fā)生反應：HNO3＋NH3===NH4NO3。前兩個反應是氧化還原反應，第三個反應不是氧化還原反應。所以發(fā)生氧化還原反應的容器為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)庀跛岬姆纸猓０褲庀跛岜４嬖谧厣噭┢恐?，放在冷暗處。分解的化學方程式為4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O。 (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與稀硝酸反應的離子方程式為3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。在該反應中一部分HNO3中的N元素由＋5價變?yōu)椋?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．某興趣小組設計出下圖所示裝置來改進教材中“銅與硝酸反應”的實驗，以探究化學實驗的綠色化。 (固定裝置略去) (1)實驗前，關閉活塞b，向試管d中加水至浸沒長導管口，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中反應的化學方程式是________________________________________。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)綠色化學理念的最佳方案是____________________，理由是_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 方案 反應物 甲 Cu、濃HNO3 乙 Cu、稀HNO3 丙 Cu、O2、稀HNO3 答案　(1)檢查裝置氣密性 (2)Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 反應變慢，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，關閉分液漏斗活塞，把出氣導管液封，加熱發(fā)生裝置，顯然是檢驗裝置氣密性。 (2)銅片與2 mL濃硝酸反應的化學方程式為Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，再加入2 mL 蒸餾水，硝酸濃度變稀，降低了反應物濃度使反應減慢，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)綠色化學的最佳方案。 13．將紅熱的固體單質甲放入顯黃色的濃乙溶液中，劇烈反應，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)寫出下列物質的化學式： 丙__________，B____________，C__________， D____________。 (2)寫出甲跟乙反應的化學方程式：________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)單質丙與溶液乙反應生成氣體B的離子方程式：_____________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)Cu　NO　CaCO3　Cu(NO3)2 (2)C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O (3)3Cu＋8H＋＋2NO===2NO↑＋3Cu2＋＋4H2O 解析　紅熱的固體單質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，證明甲為碳，乙為HNO3，混合氣體A中含有CO2和NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，故B為NO，C為CaCO3。單質丙與乙溶液(即稀HNO3)反應生成氣體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，有關反應的離子方程式：____________________________ ________________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________。 (2)完成該反應至少需要量取10 molL－1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，若要使溶液恰好充滿容器，則理論上需要參加反應的O2的物質的量為________mol。 答案　(1) Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O　3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O (2)600　(3)22.4　22.4　(4) 1 解析　(1)首先是濃硝酸與銅發(fā)生反應產(chǎn)生硝酸銅、二氧化氮和水，然后當反應進行到一定程度，硝酸變稀后，稀硝酸與銅發(fā)生反應，產(chǎn)生硝酸銅、一氧化氮和水，反應的離子方程式是Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O；3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。(2)反應中被還原的HNO3生成NO、 NO2混合氣體，混合氣體的物質的量為44.8 L22.4 Lmol－1＝2 mol，未被還原的硝酸生成Cu(NO3)2，Cu(NO3)2的物質的量為128 g64 gmol－1＝2 mol，由氮原子守恒可知，n(HNO3)＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NO、NO2)＝2 mol2＋2 mol＝6 mol，故需要硝酸的體積＝6 mol10 molL－1＝0.6 L＝600 mL。(3)設混合氣體中NO2、NO的物質的量分別為x mol、y mol，根據(jù)電子轉移守恒及二者體積列方程計算，再根據(jù)V＝nVm計算各自的體積；根據(jù)電子得失守恒及二者體積，可得：x＋3y＝22；x＋y＝2，解得x＝1、y＝1，故NO2的體積＝1 mol22.4 Lmol－1＝22.4 L，NO的體積＝1 mol22.4 Lmol－1＝22.4 L。(4)反應又生成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，需要氧氣的物質的量為(2 mol2)4＝1 mol。