第三课时 硫酸和硝酸的氧化性 学案.docx
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第三课时硫酸和硝酸的氧化性学案
第四章非金属及其化合物
第四节氨硝酸硫酸
第3课时硫酸和硝酸的氧化性
学习目标
1.掌握浓硫酸的三大特性。
2.理解浓硫酸与稀硫酸性质的不同。
3.掌握硝酸的强氧化性、不稳定性和酸的一般性质。
4.了解氮的循环及其对生态平衡的作用。
5.理解硝酸的氧化性与浓度的关系。
学习重点
掌握浓硫酸的三大特性;掌握硝酸的强氧化性、不稳定性和酸的一般性质。
学习难点
理解硝酸的氧化性与浓度的关系。
学习探究
一、硫酸
1.硫酸的物理性质
纯净的浓硫酸是一种无色黏稠、油状的液体,溶于水时放出大量的热,稀释浓硫酸时应将浓硫酸沿__________慢慢注入水中,并不断__________。
2.稀硫酸的化学性质
具有酸的通性,溶于水完全电离,电离方程式:
__________________________________。
3.浓硫酸的特性
(1)吸水性:
浓硫酸能够吸收气体中的水分子及固体中的结晶水,故常用作______________。
(2)脱水性:
浓硫酸能把物质中的__________元素按水的组成比脱去,剩余黑色的炭。
【归纳】浓硫酸吸水性和脱水性的区别
浓硫酸吸水是把物质本身中自由的水或结晶水吸收。
浓硫酸脱水是把本身不含水的有机物中的氢元素和氧元素按水的组成比脱去。
所以,二者的本质区别是物质中有没有现成的水分子。
浓硫酸能够吸收空气中的水分和其他物质表面的水分,因此浓硫酸常用作干燥剂。
但是它不能用来干燥碱性气体(如NH3)和强还原性气体(如H2S)。
(3)强氧化性
①与金属的反应:
除__________以外的绝大多数金属都能与浓硫酸作用,如与铜反应。
实验操作
实验现象
a试管中铜丝表面____________
b试管中的品红溶液逐渐变为______
c试管中的紫色石蕊溶液逐渐变为______
将a试管里的溶液慢慢倒入水中,溶液变为________
实验结论
Cu和浓硫酸反应的化学方程式:
__________________________
②常温下,冷的浓硫酸能使Fe、Al发生______。
③与非金属反应
加热时与木炭反应的化学方程式:
_________________________________________________。
【归纳】浓硫酸的强氧化性的表现
(1)Fe、Al的钝化。
常温下,当Fe、Al等较活泼金属遇到浓硫酸时,会与浓硫酸发生反应,表面生成一层致密的氧化物薄膜而出现“钝化”现象。
(2)与不活泼金属和非金属的反应。
由于浓硫酸具有强氧化性,故存在与稀硫酸不同的化学性质,能够与不活泼金属或非金属发生反应,反应过程中有如下规律:
①反应要加热。
②还原产物一般是SO2。
一般金属被氧化为高价态的硫酸盐,非金属被氧化为高价态氧化物或含氧酸。
③浓硫酸与金属反应时,既表现酸性又表现强氧化性,而与非金属反应时,只表现强氧化性。
④随着反应的进行,浓硫酸浓度变小,一旦变为稀硫酸,反应就停止。
【注意】
足量的活泼金属Zn与浓硫酸反应时,开始阶段浓硫酸体现其强氧化性,产生SO2气体,随着反应的进行,当浓硫酸变为稀硫酸时,Zn与稀硫酸反应产生H2。
【思考】
(1)浓硫酸是常用的干燥剂。
根据浓硫酸的性质分析哪些气体不可以用浓硫酸干燥?
(2)浓硫酸滴在湿润的蓝色石蕊试纸上,可能有何现象?
4.浓硫酸与稀硫酸的比较
浓硫酸
稀硫酸
酸性
强弱
弱(主要以分子状态存在,弱酸性,不能用来制取氢气)
强(可以用来与活泼金属反应制取氢气)
酸性
化学方程式
H2SO4(浓)+2NaOH===Na2SO4+2H2O
2NaCl+H2SO4(浓)
Na2SO4+2HCl↑
H2SO4+2NaOH===Na2SO4+2H2O
2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4
应用
制氯化氢等挥发性酸
除铁锈、制硫酸铵等盐类
氧
化
性
强弱
强氧化性(硫元素被还原,可以与不活泼金属(如Cu)及非金属(如C等)发生氧化还原反应)
强氧化性(氢元素被还原,能与Mg、Al、Zn、Fe等金属反应,放出H2)
化学方程式
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
应用
精炼石油、制造炸药等
实验室制氢气、制盐等
吸
水
性
浓硫酸有吸水性
无
应用
干燥剂
—
脱
水
性
浓硫酸有脱水性
无
化学
方程式
C12H22O11
12C+11H2O
—
应用
在有机反应中作脱水剂、制染料等
—
5.浓硫酸与稀硫酸的鉴别方法
(1)取少量蒸馏水,向其中加入少量试样,能够放出大量热的为浓硫酸,反之为稀硫酸。
(2)观察状态:
为黏稠状液体的是浓硫酸,而黏稠度较小的是稀硫酸。
(3)取体积相等的两液体,用手掂掂,质量较大的是浓硫酸。
(4)取少量试样,向其中加入铁片,若能够产生大量气泡的则为稀硫酸:
Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑;若无明显现象(钝化),则为浓硫酸。
(5)用玻璃棒分别蘸取试样在纸上写字,立即变黑(浓硫酸的脱水性)的为浓硫酸,另一种为稀硫酸。
二、硝酸
1.酸性
硝酸是一元强酸,具有酸的通性,但硝酸与金属反应一般不产生______。
2.强氧化性
(1)与金属的反应
浓硝酸与Cu反应的化学方程式:
__________________________________________________。
稀硝酸与Cu反应的化学方程式:
_________________________________________________。
(2)与非金属反应
浓硝酸与木炭加热时的反应方程式:
_______________________________________________。
(3)常温下,冷的浓硝酸能使____________钝化。
(4)王水是____________和____________的混合物,体积比为________,能使不溶于硝酸的金、铂等溶解。
(5)规律
①温度越高,硝酸越浓,其氧化性越强。
②与硝酸反应时,还原剂一般被氧化成最高价态。
【注意】硝酸的强氧化性是考查的重点和热点,在有些题目中隐蔽性较强,在遇到NO
时,应联想到是否可能考查硝酸的氧化性,然后分析溶液中是否含大量H+,若含大量H+则表现强氧化性。
3.不稳定性
浓硝酸在受热或光照条件下易分解,反应方程式为________________________,生成的__________又溶于HNO3,使HNO3常显黄色。
【思考】
(1)根据浓硝酸的性质思考,在实验室中浓硝酸应怎样保存?
中学常见试剂中利用此方法保存的药品还有哪些?
(2)久置的浓硝酸常显黄色,其原因是什么?
如何去除久置浓硝酸中的黄色?
三、硫酸和硝酸的用途
1.硫酸和硝酸都是重要的____________,也是化学实验室里必备的重要试剂。
二者在工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等。
2.硫酸还用于精炼石油、金属加工前的酸洗及制取各种__________酸、作干燥剂等。
学习小结
硫酸和硝酸性质的异同
(1)浓硫酸和硝酸都是强氧化性酸,浓硫酸的强氧化性是+6价的硫元素得电子被还原,而HNO3的强氧化性是HNO3中的氮元素(+5)得电子被还原。
所以这两种酸与绝大多数金属反应一般都不生成H2,而是高价态的S(+6)和N(+5)被还原,生成SO2、NO2(NO)气体。
稀硫酸只有弱氧化性,浓度的变化,使浓硫酸与稀硫酸之间的氧化能力发生了变化。
浓、稀硝酸都有强氧化性,而且浓度越大,氧化性越强。
(2)常温下,冷的浓硫酸和浓硝酸都能使Fe和Al的表面形成一层氧化物保护膜,阻止了内部金属与浓硫酸和浓硝酸反应。
(3)浓硫酸是稳定性酸,不易挥发,沸点高,而硝酸是挥发性酸,不稳定,见光或受热易分解。
在实验室常用:
NaNO3+H2SO4(浓)
NaHSO4+HNO3↑制备硝酸。
(注意反应条件是微热,防止HNO3分解:
4HNO3
4NO2↑+O2↑+2H2O)
当堂检测
1.下列实验事实或实验现象,反映了硫酸的哪些性质?
(1)在工业上可用铁槽车或铝槽车运输浓硫酸___________________。
(2)浓硫酸与甲酸(HCOOH)共热可制备一氧化碳(CO)____________。
(3)实验室用锌粒和稀硫酸反应制备氢气_______________________。
(4)浓硫酸露置在空气中质量增加_____________________________。
(5)硫酸和碳酸钠反应可生成二氧化碳_________________________。
(6)浓硫酸和NaCl反应可制备HCl____________________________。
2.下列反应中硝酸既能表现出酸性又表现出氧化性的是( )
A.使石蕊试液变红
B.与铜反应放出NO气体,生成Cu(NO3)2
C.与Na2CO3反应放出CO2气体,生成NaNO3
D.与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2
3.实验证明铜在低温下不能和O2发生反应,也不能和稀硫酸共热发生反应,但工业上却是将废铜屑倒入热的稀硫酸中并不断通入空气来制取CuSO4溶液,铜屑在此状态下发生的一系列化学反应为______________________,______________________。
利用铜和浓硫酸在加热条件下也能制备CuSO4溶液,其化学方程式为____________________________。
以上方法前者好还是后者好?
原因是什么?
4.将红热的固体单质甲放入显黄色的乙的浓溶液中,剧烈反应产生混合气体A,A在常温下不与空气作用,有如下变化关系:
(1)推导出各物质的化学式:
甲________,乙__________,丙________,A_________,B_________,C_________,D________。
(2)写出甲与乙的浓溶液反应的化学方程式:
_______________________________。
参考答案
学习探究
一、
1.器壁 搅拌
2.H2SO4===2H++SO
Zn+2H+===Zn2++H2↑CuO+2H+===Cu2++H2O
H++OH-===H2OBa2++SO
===BaSO4↓
3.
(1)干燥剂
(2)氢、氧
(3)①Au、Pt 有气泡逸出 无色 红色 蓝色 Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
②钝化③C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O
【思考】
(1)由于浓硫酸具有酸性和强氧化性,因此碱性气体及还原性气体一般不能用浓硫酸干燥。
如NH3、H2S、HI、HBr等,但具有还原性的H2、CO、SO2等可以用浓硫酸来干燥。
(2)先变红色,后变黑。
二、
1.H2
2.
(1)4HNO3(浓)+Cu===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
8HNO3(稀)+3Cu===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(2)C+4HNO3(浓)
2H2O+4NO2↑+CO2↑
(3)铁、铝
(4)浓硝酸 浓盐酸 1∶3
3.4HNO3
4NO2↑+O2↑+2H2O NO2
【思考】
(1)浓硝酸不稳定,见光易分解,因此浓硝酸需盛放于棕色细口瓶中以避光保存。
中学常见试剂还需避光保存的有氯水、溴水、AgNO3溶液等。
(2)浓硝酸具有不稳定性,分解后产生NO2,NO2溶于硝酸后而显黄色。
去除的方法是向浓硝酸中通入O2或空气。
三、
1.化工原料2.挥发性
当堂检测
1.【解析】硫酸的性质包括浓硫酸的特性和硫酸的高沸点、溶于水完全电离的强酸性、二元酸的性质等。
其中
(1)是由于浓硫酸的强氧化性,在铁或铝的表面形成氧化膜而发生“钝化”;
(2)是由于浓硫酸的脱水性使甲酸脱水变成CO;(6)是由于浓硫酸的沸点高,能制取低沸点的HCl。
【答案】
(1)强氧化性
(2)脱水性(3)酸的通性 (4)吸水性(5)强酸性 (6)高沸点
2.【答案】B
3.【答案】2Cu+O2
2CuO CuO+H2SO4
CuSO4+H2O Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O 第一种方法好。
原因:
①这种方法节约原料(硫酸)。
②清洁,无污染,后者有SO2气体生成。
③节约能源,加热温度比第二种方法低。
4.【答案】
(1)甲:
C 乙:
HNO3 丙:
CuA:
CO2、NO2 B:
NO C:
CaCO3 D:
Cu(NO3)2
(2)C+4HNO3(浓)
CO2↑+4NO2↑+2H2O
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