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硫酸、硝酸和氨导学案


第四章 非金属及其化合物
第四讲 硫酸、硝酸和氨
教学重点:浓硫酸、硝酸的氧化性,氨的化学性质。 教学难点:浓硫酸、硝酸的氧化性。 知识梳理 一、浓硫酸的特性 1、浓硫酸的吸水性:在盛有少量硫酸铜晶体的试管里注入浓硫酸,现象______ _____ ,结论____________。 【思考】实验室为什么常用浓硫酸干燥气体? 2、 浓硫酸的脱水性: 在蔗糖中加入

浓硫酸现象①_____②_____③____。 蔗糖变黑的本质: 【思考】如果浓硫酸不慎沾到皮肤上,怎么办? 【比较】

3、浓硫酸的强氧化性 (1)浓硫酸与金属铜反应探究

【探讨 1】根据反应的现象,你能分步写出铜与浓硫酸反应的化学方程式吗?

【探讨 2】上述反应中氧化剂、还原剂各是什么物质?被氧化与被还原的元素各是什 么?还原剂与氧化剂物质的量之比是多少?浓硫酸的作用是什么?

【探讨 3】考虑本实验的产物为有毒气体,请你想一想如何改进实验装置?若想同时证 明 SO2 溶液显酸性,如何改进实验装置?画出简图。

(2)浓硫酸与非金属(如 C)的反应 【思考】根据氧化还原反应的规律,结合在蔗糖中加入浓硫酸的现象,写出浓硫酸与木 炭反应的化学方程式吗?指出氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物吗?

(3)常温下,浓硫酸使铁、铝钝化 【浓硫酸、稀硫酸的组成及氧化性的比较】

二、硝酸的氧化性 1、浓硝酸与铜的反应的化学方程式 2、稀硝酸与铜的反应的化学方程式 3、常温下,浓硝酸(或浓硫酸)使铁、铝表面钝化: 钝化原因分析: 浓硝酸(或浓硫酸)将铁、铝表面 钝化的本质____________________________________________。 【思考】你能尽可能多地写出不同价态的含氮化合物的化学式吗? 三、氨 1、 氨的物理性质: _____________________________。 氨溶于水的喷泉实验现象的解释:______________________。 2、氨的化学性质 (1)NH3 与水的反应 热会分解 【液氨与氨水的比较】 。 。NH3·H2O 很不稳定,受 。 。 。

(2)NH3 与酸的反应:氨与氯化氢的反应的化学方程式 述反应的现象是______________________,为什么?____________________ 【注意】上述反应可用于检验氯化氢气体或氨气的检验 氨与硫酸的反应化学方程式

。上

【思考】氨与硫酸反应有没有类似氨与氯化氢反应的现象?为什么? 四、铵盐的性质 1、铵盐受热易分解 写出氯化铵受热分解的反应方程式______________________。 写出碳酸氢铵受热分解的方程式_______________________。 【思考】 氯化氨的分解与生成的反应是不是可逆反应?为什么?__________ ______________。 2、铵盐与碱的反应 写出硝酸铵与氢氧化钠溶液反应的方程式__________________。 写出上述反应的离子方程式________________________。 【思考】实验室如何检验铵盐? 五、氨的实验室制法 1、反应原理__________________。 2、装置:“ 3、收集: 是 4、干燥: 5、检验: (1) 。 。 。 (2) 。 + ”加热装置;发生装置与制 相似。

法;收集的试管口塞上棉团,作用

6、实验室能不能用氢氧化钠与氯化铵反应制备氨气?为什么? ______________________ 7、实验室制备氨气的其它方法(1)直接加热浓氨水(2)浓氨水与固体烧碱或生石灰 混合 疑难点拨 一、氧化性酸和酸的氧化性的区别 所谓氧化性酸是指酸根部分易于获得电子的酸,如浓 H2SO4、HNO3 等,由于其中 S 、N
5 +6 +

易获得电子,表现出很强的氧化性;而盐酸、氢硫酸、H2CO3、H3PO4 等酸根部分不能或不易

获得电子,所以它们是非氧化性酸。 在水溶液中任何酸都能不同程度地电离出 H ,H 在一定条件下可获得电子形成 H2,从 这一点看,酸都具有氧化性,这是 H 的氧化性,它和氧化性酸中中心元素处于高价态易获 得电子具有的氧化性是不同的。 区别上述两个概念的关键在于:酸根部分易得电子→有氧化性→氧化性酸;酸电离出 H
+ + + +

→有氧化性→酸的氧化性。 二、铵盐分解规律

1、如果组成铵盐的酸是挥发性的,则固体铵盐受热解时,氨气与酸一起挥发,冷却时 又重新结合成铵盐。如 NH4Cl 为此类铵盐。 NH4Cl NH3+HCl

2、如果组成的铵盐是难挥发性酸则固体铵盐受热分解时,只有氨呈气态逸出,而难挥 发性的酸残留在加热的容器中。如(NH4)2SO4、(NH4)3PO4 为此类铵盐。 (NH4)2SO4 2NH3↑+H2SO4 (NH4)3PO4 3NH3↑+H3PO4

3、如果组成的铵盐的酸是具有强氧化性的酸,在较低的温度下慢慢分解可得到 NH3 和相 应的酸。如 NH4NO3:NH4NO3====HNO3+NH3↑。 由于硝酸具有氧化性,能将氨气氧化,从微热至不同的温度分别可得到 N2O、NO2、N2O3、 N2 等。NH4NO3 加热到 190℃时分解生成一氧化二氮和水:NH4NO3 N2O↑+2H2O

如果加热 NH4NO3 的温度达到 480℃~500℃或 NH4NO3 受到撞击, 分解生成氮气、 氧气、 水, 发生爆炸。

在特殊温度下才有可能放出氨气:NH4NO3 注意:NH4I NH3↑+HI, 2HI H2+I2

NH3↑+HNO3

三、酸式盐的生成与性质 1、溶解性:绝大多数的酸式盐易溶于水,而且酸式盐的溶解度大于正盐。如 Ca(HCO3)2 >CaCO3,Mg(HCO3)2>MgCO3,但 NaHCO3 的溶解性小于 Na2CO3 2、电离及溶液的酸碱性 (1)水溶液中:①NaHCO3=Na + HCO3 HCO3 ==H +CO3 NaHSO4= Na + HSO4
+ - + - - + 2-

② NaHSO4= Na + H + SO4





2-



(2)熔化状态下:①2NaHCO3(熔)= Na2CO3+CO2↑+H2O,Na2CO3(熔)= 2Na +CO3 ,(NaHCO3 在熔化状态下不存在,要分解) 。②NaHSO4= Na + HSO4 (3)水溶液的酸碱性 酸式盐溶于水后, 溶液的酸碱性与酸式阴离子的电离和水解程度的大小有关, 如果电离 大于水解,则溶液显酸性;如果电离小于水解,则溶液显碱性。所以酸式盐溶液不一定显酸 性,相反,绝大多数酸式盐水溶液显碱性,只有 HSO4 、H2PO4 、HSO3 等盐的水溶液显酸性。 3、酸式盐的热稳定性 (1)一般说来,正盐>酸式盐>相应的酸。如碳酸的水溶液稍受热就会分解,碳酸氢钠 在 270℃左右分解,而碳酸钠要在 850℃以上的灼热条件下才会分解。 (2)一般说来,多元弱酸(如 H2CO3 、H2SO3 )易分解,其酸式盐受热也易分解,如 2NaHSO3=Na2SO3+SO2↑+H2O, 多元酸较稳定, 其酸式盐也较稳定, H2SO4 较 H2CO3 稳定, NaHSO4 如 则
- - - + -



2-

要较 NaHCO3 稳定。 典型例题剖析 【例 1】对下列事实的解释错误的是 A.在蔗糖中加入浓硫酸后出现黑色物质,说明浓硫酸具有脱水性. B.浓硝酸在光照下颜色变黄,说明浓硝酸不稳定. C.常温下,浓硝酸可以用铝罐贮存,说明铝与浓硝酸不反应.

D.反应 CuSO 4 + H 2 S = CuS↓ + H 2 SO 4 能进行,说明硫化铜既不 溶于水,
也不溶于稀硫酸. 解析:A.解释正确.浓硫酸具有脱水性,可以把化合物中 H 和 O 以 2∶1 比例脱 出,所以向蔗糖中加浓硫酸会发黑,此过程又叫蔗糖的碳化. B.解释正确.浓硝酸在光照下颜色变黄,是因为硝酸见光分解,生成的 NO2 溶于 硝酸溶液呈黄色。工业制浓盐酸发黄的原因,是因为其中含有 Fe3+。 C.解释错误.正确解释为铝、铁与浓硝酸、浓硫酸常温下会发生钝化,在金属表 面形成致密的氧化膜. D.解释正确.既不能溶于稀硫酸,也不可溶于水的物质,中学阶段有 CuS、PbS、 Ag2S、HgS、BaSO4、AgCl 等。 选 C。 【例 2】下列气体可用浓 H2SO4 干燥的是_________(填序号) 。 ①H2S ②SO2 ③H2 ④HCl ⑤Cl2 ⑥NH3 ⑦HBr ⑧HI ⑨PH3 解析:强还原性气体(H2S、PH3、HBr、HI 等)和碱性气体(NH3、PH3 等)不能用浓 H2SO4 干燥。答案:② ④ ③⑤ 【例 3】同温同压下,两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满①NH3②NO2,进行喷泉实 验,如图所示,经充分反应后,瓶内溶液的物质的量浓度为 A.①>② B.①<② C.①=② D.不能确定

解析:设烧瓶的容积为 V L,V L NH3 全部溶于水,形成溶液的体积为 V L,V L 的 NO2 完全反应后,生成了 也有

2 1 V L 的 NO 气体,形成的溶液的体积为 V L,从 N 原子守恒角度分析, 3 3

2 V L 的 NO2 转化生成溶质 HNO3.所以两溶液的物质的量浓度相等。答案:C。 3

【例 4】根据右图所示的 A、B、C、D、E 五种物质的相互转化关系,按如下要求填写相 应的物质和有关反应的化学方程式。

(1)当 A 是气体单质时, A是 ,B 是 ,C 是 ,D 是 ,E 是 。 ,B 是 。 ,C 是 ,D 是 ,E 。

有关反应的化学方程式分别为: (2)当 A 是固体单质时,A 是 是

。有关反应的化学方程式分别为:

解析:根据一系列的转化关系,进行有关物质成分的推断,必须找到合适的突破点。 本题已知 A 是单质, 既能与 O2 反应, A 又能与 H2 反应, 应是活泼性不很强的非金属单质。 A 经两步与 O2 的反应,产物 D 应为最高价氧化物。该氧化物对应的水化物 E 能与位于金属活 动顺序表中 H 之后的金属 Cu 反应,E 应是强氧化性酸,如浓 H2SO4 或 HNO3。和 HNO3 对应的单 质 A 是气体 N2;和 H2SO4 对应的单质 A 是固体 S。且 N 和 S 的氢化物都能跟 O2 反应,生成 N 和 S 的氧化物。知如上推断正确。 答案:(1)N2;NH3;NO;NO2;HNO3; 有关反应的化学方程式:

3NO2 + H2O == 2HNO3 + NO 3Cu + 8HNO3 == 2Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O (2)S;H2S;SO2;SO3;H2SO4; 有关反应的化学方程式: S + H2 H2S;S + O2 SO2;2H2S + 3O2 2SO2 + 2H2O

2SO2 + O2 Cu + 2H2SO4(浓)

2SO3;SO3 + H2O == H2SO4 CuSO4 + SO2 + 2H2O

【例 5】氨氧化制取硝酸时,如果由氨制成一氧化氮的产率是 96%,由一氧化氮制成硝 酸的产率是 92%,试问 10 吨氨可以制得多少吨 50%的硝酸? 解法:设制得 50%的 HNO3 x 吨 根据氨氧化法制硝酸的反应原理,得到

NH3 17g

——————

HNO3 63g

(10×96%×92%)吨 (x×50%)吨 得到:17∶8.832 = 63∶0.5x 解得:x = 65.46(吨) 答:制得 50%的硝酸 65.46 吨。 知能训练 一、选择题 1. (04 上海)将表面已完全钝化的铝条,插入下列溶液中,不会发生反应的是 A.稀硝酸 B.稀盐酸 C.硝酸铜 D.氢氧化钠

2.(02 上海)0.03mol 铜完全溶于硝酸,产生氮的氧化物 NO、NO2、N2O4 混 合气体共 0.05mol。 该混合气体的平均相对分子质量可能是
A、 30 B、 46 C、 50 D、 66

3、当三份铜粉分别与足量的稀硝酸、浓硝酸、热的浓硫酸反应后收集到的气体在相同 状况下体积相等时,三份铜粉的质量比为 A.3:1:2 B.3:2:2 C.1:1:2 D.1:3:2

4. (03 上海)在 NH3、HNO3、H2SO4 的工业生产中,具有的共同点是 A、 使用吸收塔设备 B、 使用尾气吸收装置 C、使用 H2 作原料 5.有关硫酸的下列化学反应中,不是表现硫酸氧化性的是 A.浓硫酸与铝的反应 C.稀硫酸与锌的反应 B.浓硫酸与木炭的反应 D.稀硫酸与纯碱的反应 D、 使用催化剂

6.将充有 n mLNO 和 m mLNO2 气体的试管倒立于盛水的水槽中,然后通入 n mLO2。m>n, 则充分反应后,试管中气体在同温同压下的体积为 A.(m-n)/3 mL B.(n-m)/3 mL C.(4 m-1)/13 mL D.3/(m-n) mL

7.下列化学方程式或离子方程式正确的是 A.常温下,将铁片置于浓硝酸中:Fe+6HNO3=Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O B.向氯化铵的稀溶液中加入少量 NaOH:NH4 +OH =NH3↑+H2O C.向(NH4)2SO4 溶液中加入适量 Ba(OH)2:Ba +SO4 =BaSO4↓ D.向浓硝酸中加入铜片:Cu+4H +2NO3 =Cu +2NO2↑+2H2O 8.往浅绿色的 Fe(NO3)2 溶液中逐滴加入稀盐酸后,溶液的颜色应该是 A.颜色变浅 B.逐渐加深 C.没有改变 D.变棕黄色
+ 2+ 2+ 2+ -

9.下列叙述或操作正确的是 A.浓硫酸具有强氧化性,稀硫酸无氧化性

B.浓硫酸不慎沾到皮肤上,立即用大量的水冲洗 C.稀释浓硫酸时应将浓硫酸沿着烧杯壁慢慢地注入盛有水的烧杯中,并不断搅拌 D.浓硫酸与铜的反应中,浓硫酸仅表现强氧化性 10.下列各组离子,在强碱性溶液中可以大量共存的是 A. Na 、Ba 、Cl 、SO4 C.NH4 、K 、Cl 、NO3
+ + - - + 2+ - 2-

B. Na 、Ba 、AlO2 、NO3 D. Na 、K 、NO3 、SiO3
+ + - 2-



2+





11.有 Na2SO3、BaCl2、Na2SO4、NaHCO3 等四瓶溶液,只用一种试剂进行鉴别,应选用的 试剂是 A.Na2CO3 溶液 B.硝酸
2-

C.硫酸

D.AgNO3 溶液

12.检验某未知溶液中是否含有 SO4 的下列操作中,合理的是 A.先加硝酸酸化,再加氯化钡溶液 C.先加盐酸酸化,再加氯化钡溶液 B.先加硝酸酸化,再加硝酸钡溶液 D.先加盐酸酸化,再加硝酸钡溶液

13. CuS 和 Cu2S 都能溶于硝酸,它们高温灼烧的产物相同,以下鉴别 CuS 和 Cu2S 两种 黑色粉末的方法合理的是 A.将两种样品分别溶于硝酸,区别所产生的气体 B.将两种样品分别溶于硝酸,区别溶液的颜色 C.取两种同质量的样品分别在高温灼烧,区别残留固体的质量 D.取两种同质量的样品分别在高温灼烧,区别残留固体的颜色 14. 学生用滤纸折成一只纸蝴蝶并在纸蝴蝶上喷洒某种试剂, 挂在铁架 台上。 另取一只盛有某种溶液的烧杯,放在纸蝴蝶的下方(如图) 。过一会儿,发现纸蝴蝶 的颜色由白色纸蝴蝶上的喷洒液转变为红色,喷洒在纸蝴蝶上的试剂与小烧杯中的溶液是 A 纸蝴蝶上的喷洒液 小烧坏中的溶液 石蕊 浓盐酸 B 酚酞 浓氨水 C 酚酞 氢氧化钠溶液 D 石蕊 浓硫酸

15、已知 98%的浓硫酸的物质的量浓度为 18.4mol/L,则 49%的硫酸溶液的物质的量 浓度为 A.9.2mol/L B.大于 9.2mol/L C.小于 9.2mol/L D.不能确定

16、下列关于浓 HNO3 与浓 H2SO4 的叙述正确的是 A、常温下都可用铁制容器贮存 C、露置于空气中,溶液质量均减轻 B、常温下都能与铜较快反应 D、露置于空气中,溶液浓度均降低

17、1.92g 铜投入一定量浓 HNO3 中,铜完全溶解,生成气体颜色越来越浅,共收集到 672m 气体(标况) 。将盛有此气体的容器倒扣在水中,通入标况下一定体积的 O2,恰好使 气体完全溶于水中,则通入 O2 的体积可能是 A、504mL B、168mL C、336mL D、224mL

18.mg 纯铜粉与足量浓硫酸反应,得到 VL 二氧化硫气体(标准状况),则被还原的硫酸 为 A.m/64mol B.m/32mol C.98V/22.4g D.64m/22.4g
-1

19.一定量的锌与 100 mL 18.5 mol·L 的浓 H2SO4 充分反应后,锌完全溶解,同时生 成标准状况下的气体 33.6 L。将反应后的溶液稀释至 1 L,测得溶液中 c(H )=0.1 mol·L
-1 +

。则生成的气体中 SO2 和 H2 的体积比为 A、1:2 B、2:1 C、1:4 D、4:1

20. (2000 上海 23)铜和镁合金 4.6g 完全溶于浓硝酸中,若反应中硝酸被还原只产生 4480mL NO2 气体和 336mL N2O4 气体 (均在标准状况下) 在反应后的溶液中, , 加入足量的 NaOH 溶液,生成沉淀的质量为 A、0.02g 三、填空题 21.硫酸的性质有:A.高沸点;B.强酸性;C.吸水性;D.脱水性;E.强氧化性。 在 下列硫酸的用途或化学反应中,硫酸可能表现上述的一个或者多个性质,试用字母填空: (1)实验室制取氢气________;(2)实验室干燥氢气________;(3)浓硫酸与金属铜 的反应________;(4)实际生产中,浓硫酸可用钢瓶贮运_______;(5)浓硫酸使蔗糖变 黑,且有刺激性气味的气体产生________。 22.a、b、c、d、e 是含有一种相同元素的五种物质,可发生如下转化: B、8.51g C、8.26g D、7.04g

其中: a 是单质;b 是气体;c、d 是氧化物;e 是最高价氧化物对应的水化物。 (1)如果 a 是一种淡黄色粉末固体,试推断这五种物质(用名称表示) a : b ;c ;d ;e 。 ; b ; ;

(2)如果 a 是一种常见气体, 试推断这五种物质 (用化学式表示) a : c ;d ;e 。

23、将红热的黑色固体单质甲放入一黄色的溶液乙中,充分反应后,产生由两种气体组 成的混合气体 A,A 在常温下不与空气作用,将 A 做如下的实验: (1)推断各物质的化学式: 甲:__________;乙:__________;丙:__________; A:__________;B:__________; C:__________。 (2)写出甲与乙反应的化学方程式:_____________________________

气体 A
H2O

澄清石灰水

白色沉淀 B 无色气体 C

无色 溶液

单质丙 蓝色溶液 D

三、 实验题 24、(1)浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应的化学方程式是: (2)试用下图所列各装置设计一个实验,来验证上述反应所产生的各种产物。 。

这些装置的连接顺序(按产物气流从左至右的方向)是(填装置的编号): → 。





(3)实验时可观察到装置①中 A 瓶的溶液褪色,C 瓶的溶液不褪色。A 瓶溶液的作用 是 ,B 瓶溶液的作用是 (4)装置②中所加固体药品是 装置②在整套装置中位置的理由是 (5)装置③中所盛溶液是 四、计算题 25.将 32.64g 铜与 140mL 一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解产生的 NO 和 NO2 混合气体 在标准状况下的体积为 11.2L。请回答: (1)NO,NO2 的体积各为多少升? (2)待产生的气体全部释放后,向溶液加入 VmLamoL/L 的 NaOH 溶液,恰好使溶液中 Cu
+ 2

,C 瓶溶液的作用是 ,可验证的产物是

。 ,确定 。

,可验证的产物是



全部转化成沉淀,则原硝酸溶液的浓度为多少? (3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在 NaOH 溶液中全部转化为 NaNO3,至少需要 30% 的双氧水的质量为多少?。

26、向浓度均为 3mol·L 的 HNO3 与 H2SO4 组成的混合溶液 10mL 中加入 1.92g 铜,充分 反应后若溶液体积仍为 10mL。求: (1)产生气体标准状况下的体积是多少升?(2)反应后 溶液中各溶质的离子浓度。

-1

参 考 答 案 1、A 2.BC 3.A 4、D 5、D 6、A 7、D 8. B 9.BC 10.BD 11. C 14.B 15.C 16、A 17、C 18、A 19、C 20、B 21.(1) B ;(2) C ;(3) BE; (4) E; (5) DE (提示:浓硫酸使蔗糖 脱 水炭化的同时,生成的单质碳在该环境下,与浓硫酸继续发生氧化还原反应,生成具有刺激 性气味的 SO2 气体) 22. (1)硫;硫化氢;二氧化硫;三氧化硫;硫酸(2)N2;NH3;NO;NO2;HNO3 23、甲、C 乙、HNO3(浓)丙、Cu ; A、NO2 、CO2 B、CaCO3 C、NO 12.C 13.C

24、答案:(1)2H2SO4(浓)+C=====CO2↑+2H2O↑+2SO2↑(2)④→②→①→③(3)验证产 物气流中有 SO2 将产物气流中 SO2 全部氧化吸收 确认产物气流中 SO2 已被 B 瓶溶液全部吸 收 (4)无水硫酸铜(或变色硅胶) 水蒸气 由于产物气流通过①、③时会带出水蒸气,所

以②必须在①、③之前(5)澄清石灰水(或其他合理答案) CO2(二氧化碳) 26、硫酸随着反应的进行浓度慢慢变稀则气体由 SO2 转变为 H2 25、 (1)5.8 26、 5.4 (2) (aV ? 10
?3

1:4 (3)57.8

? 0.5) / 0.14


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