高二化學(xué)第二冊教師用書：硝酸、酸雨及其防治含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第3課時(shí)硝酸、酸雨及其防治課前自主預(yù)習(xí)一、硝酸1．物理性質(zhì)硝酸是無色、易揮發(fā)、有刺激性氣味的液體。2．化學(xué)性質(zhì)（1）強(qiáng)酸性：HNO3溶于水發(fā)生的電離方程式為：HNO3=H＋＋NOeq\o\al(－，3）。（2）強(qiáng)氧化性：硝酸的強(qiáng)氧化性表現(xiàn)在硝酸中＋5價(jià)氮得到電子，被還原成較低價(jià)的氮的化合物。①常溫下，濃硝酸和濃硫酸都可將鋁、鐵等金屬的表面］氧化為致密的氧化物薄膜而發(fā)生“鈍化”，因此可用鋁或鐵容器盛裝冷的濃硫酸或冷的濃硝酸。②硝酸可與除金、鉑外的所有金屬反應(yīng)。寫出銅分別與濃硝酸、稀硝酸反應(yīng)的方程式：Cu＋4HNO3（濃）=Cu(NO3）2＋2NO2↑＋2H2O；3Cu＋8HNO3(?。?3Cu(NO3）2＋2NO↑＋4H2O。③硝酸也可氧化某些非金屬(如碳、硫），如加熱時(shí)，炭與濃硝酸反應(yīng)，其反應(yīng)方程式為:C＋4HNO3（濃)eq\o(=,\s\up17(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O.(3)不穩(wěn)定性：4HNO3eq\o（=，\s\up17（光照）)2H2O＋4NO2↑＋O2↑二、酸雨及其防治1．SO2和NO2的主要來源（1)煤、石油和含硫礦物的燃燒或冶煉;(2)汽車尾氣、硫酸廠、硝酸廠的尾氣。2．危害（1）引起大氣污染。直接危害人體健康。(2)溶于水形成酸雨。3．酸雨（1)概念：pH<5。6的雨水稱酸雨，主要是大氣中的SO2和NO2溶于水造成的。（2)形成原理：①H2SO4的生成(硫酸型酸雨)。SO2＋H2OH2SO3；2H2SO3＋O2=2H2SO4。②HNO3的生成（硝酸型酸雨)。3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。4．防治措施（1)調(diào)整能源結(jié)構(gòu),發(fā)展清潔能源。（2）研究煤的脫硫技術(shù),改進(jìn)燃燒技術(shù)，減少SO2和NO2的排放。（3）加強(qiáng)工廠廢氣的回收處理.（4）改進(jìn)汽車尾氣處理技術(shù),控制汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)。課堂互動探究硝酸的強(qiáng)氧化性硝酸具有強(qiáng)氧化性是由于HNO3中的＋5價(jià)氮元素有很強(qiáng)的得電子能力,在硝酸參與的氧化還原反應(yīng)中，幾乎全部是＋5價(jià)氮被還原。1．表現(xiàn)（1）濃硝酸能使紫色石蕊試液先變紅，后褪色。(2)與非金屬單質(zhì)C、S、P等在加熱條件下反應(yīng)，非金屬元素生成酸性氧化物(或其含氧酸)。(3)金屬與HNO3反應(yīng)一般不生成H2，濃HNO3一般被還原為NO2，稀HNO3一般被還原為NO，極稀HNO3可被還原成NH3，生成NH4NO3.(4）在利用HNO3的酸性時(shí)，要注意考慮它的強(qiáng)氧化性。如FeO與稀硝酸反應(yīng)時(shí)的方程式應(yīng)是3FeO＋10HNO3(?。?3Fe（NO3)3＋NO↑＋5H2O，而不是FeO＋2HNO3（稀）=Fe(NO3)2＋H2O。(5)硝酸與鐵反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)物符合以下規(guī)律:(6）濃硝酸與Cu反應(yīng)時(shí),若Cu過量，反應(yīng)開始時(shí)濃硝酸的還原產(chǎn)物為NO2，但隨著反應(yīng)的進(jìn)行，硝酸變稀,其還原產(chǎn)物將為NO,最終應(yīng)得到NO2與NO的混合氣體，可利用氧化還原反應(yīng)過程中化合價(jià)升降總數(shù)相等的守恒規(guī)律求解有關(guān)Cu、HNO3和混合氣體之間的量的關(guān)系.（7）注意NOeq\o\al(－，3）在離子共存問題的判斷中的特殊性。在水溶液中，NOeq\o\al（－,3）本無氧化性,但當(dāng)水溶液中有大量H＋存在時(shí)，NOeq\o\al(－,3）就表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性,如在有H＋、NOeq\o\al（－，3）存在的溶液中就不能存在Fe2＋、S2－、I－、SOeq\o\al（2－，3)、Br－等還原性離子。2．規(guī)律(1)溫度越高，硝酸越濃，其氧化性越強(qiáng)。(2)與硝酸反應(yīng)時(shí)，還原劑一般被氧化成最高價(jià)態(tài)。金屬與硫酸、硝酸反應(yīng)的計(jì)算1．反應(yīng)通式M＋H2SO4（濃)→M(SO4)n＋還原產(chǎn)物＋H2O3M＋4xHNO3(稀）=3M(NO3）x＋xNO↑＋2xH2OM＋2xHNO3（濃）=M（NO3）x＋xNO2↑＋xH2Ox為金屬的化合價(jià)。由以上兩通式可以看出，稀硝酸與金屬反應(yīng)時(shí)，顯示氧化性的硝酸占總量的eq\f（1,4)；濃硝酸與金屬反應(yīng)時(shí)，顯示氧化性的硝酸占總量的eq\f（1，2).2．還原產(chǎn)物濃硫酸→SO2濃硝酸→NO2稀硝酸→NO(HNO3越稀，還原產(chǎn)物的價(jià)態(tài)越低,如Zn和很稀的HNO3反應(yīng),還原產(chǎn)物可能是NH4NO3)。3．溶液中的酸（1)起氧化性作用的酸轉(zhuǎn)化為氣體(NO、NO2、SO2等)，起氧化性作用的酸的物質(zhì)的量等于生成氣體的物質(zhì)的量。(2）起酸性作用的酸轉(zhuǎn)移到生成物的鹽中，其物質(zhì)的量可以由陽離子的物質(zhì)的量求得。（3）沒參加反應(yīng)的酸,可根據(jù)溶液中H＋的物質(zhì)的量求得。4．常用方法(1)電子守恒法硝酸與金屬的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，N原子得到的電子數(shù)等于金屬原子失去的電子數(shù)。(2）原子守恒法硝酸與金屬反應(yīng)后，一部分以NOeq\o\al（－，3）的形式存在，一部分轉(zhuǎn)化為還原產(chǎn)物（NO、NO2等)，這兩部分中氮原子的物質(zhì)的量與反應(yīng)消耗的HNO3中氮原子的物質(zhì)的量相等。以Cu與硝酸反應(yīng)為例來說明：Cu＋4HNO3(濃）=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的n（e－）＝2n(Cu）＝n（NO2），消耗的n(HNO3)＝2n[Cu(NO3）2］＋n(NO2)。3Cu＋8HNO3（?。?3Cu(NO3）2＋2NO↑＋4H2O反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的n(e－）＝2n（Cu)＝3n(NO)，消耗的n（HNO3）＝2n［Cu（NO3)2]＋n（NO）。若還原產(chǎn)物為NO2和NO的混合氣體,則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的n（e－）＝2n(Cu)＝n(NO2）＋3n(NO），消耗的n（HNO3)＝2n[Cu（NO3）2］＋n（NO2)＋n（NO)。5．金屬與稀硝酸和稀硫酸的混合酸反應(yīng)金屬與硝酸和硫酸的混合酸反應(yīng)時(shí)，金屬與硝酸反應(yīng)生成的硝酸鹽在酸性條件下,相當(dāng)于稀硝酸，金屬會繼續(xù)被NOeq\o\al(－，3）氧化,故計(jì)算有關(guān)物質(zhì)的量時(shí)，要按離子方程式進(jìn)行。例如，Cu與硝酸和硫酸的混合酸反應(yīng)時(shí)，要按離子方程式：3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O進(jìn)行計(jì)算。一般有以下幾種情況：3Cu～2NOeq\o\al（－，3）～8H＋被還原的HNO3量被氧化的Cu量①足量不足足量HNO3總量eq\f（3,2）·n（HNO3）②不足足量足量eq\f(2,3）·n（Cu）Cu總量③足量足量不足eq\f（1,4)·n(H＋）eq\f(3，8）·n(H＋)由此看出,在不同的情況,HNO3可部分被還原，也可全部被還原，Cu也是可部分或可全部被氧化.酸雨及防治1．常見的環(huán)境污染環(huán)境污染形成原因主要危害溫室效應(yīng)大氣中CO2含量不斷增加全球變暖，冰雪融化酸雨SO2和氮氧化物的排放土壤、湖泊酸化，腐蝕建筑物光化學(xué)煙霧氮氧化物和碳?xì)浠衔锏呐欧盼：θ梭w健康和植物生長臭氧空洞氮氧化物和氟氯代烴的排放地球上的生物受太陽紫外線的傷害加劇赤潮和水華含磷洗衣粉的大量使用及其廢水的任意排放使水體富營養(yǎng)化藻類過度繁殖,水質(zhì)惡化，海水中為赤潮，淡水中為水華白色污染聚乙烯塑料的大量使用，任意丟棄破壞土壤結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境2.SO2和氮的氧化物的吸收、轉(zhuǎn)化(1）NaOH溶液吸收SO2＋2NaOH=Na2SO3＋H2ONO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O(2）氨氣吸收2NH3＋H2O＋SO2=(NH4)2SO38NH3＋6NO2eq\o（=，\s\up17（一定條件))7N2＋12H2O4NH3＋6NOeq\o(=，\s\up17（一定條件）)5N2＋6H2O（3)汽車尾氣轉(zhuǎn)換器2CO＋2NOeq\o（=，\s\up17（催化劑)）2CO2＋N2（4）石灰吸收CaO＋SO2=CaSO32CaSO3＋O2=2CaSO4

典例題組訓(xùn)練題組一硝酸的強(qiáng)氧化性1．(雙選)下列有關(guān)硝酸的說法中正確的是(BC）A．常溫下濃硝酸與鐵、鋁不反應(yīng)B．濃硝酸具有強(qiáng)氧化性和不穩(wěn)定性C．濃硝酸通常略顯黃色，是因?yàn)樵谄渲腥芙饬薔O2的緣故D．稀硝酸與銅反應(yīng)，氮元素化合價(jià)由＋5降為＋2；濃硝酸與銅反應(yīng)，氮元素化合價(jià)由＋5降為＋4。由反應(yīng)前后化合價(jià)降低的多少可知,稀硝酸的氧化性比濃硝酸強(qiáng)解析：常溫下濃硝酸與鐵、鋁反應(yīng),在金屬表面生成致密的氧化膜,A錯(cuò)誤；濃硝酸呈黃色是因?yàn)镠NO3分解生成的二氧化氮又溶解在硝酸中造成的，C正確；判斷物質(zhì)氧化性的強(qiáng)弱，應(yīng)該依據(jù)其得電子能力強(qiáng)弱,而不是得電子的多少,濃硝酸的氧化性強(qiáng)于稀硝酸，D錯(cuò)誤。2．下述實(shí)驗(yàn)中均有紅棕色氣體產(chǎn)生,對比分析所得結(jié)論不正確的是（D）A.①中的紅棕色氣體一定是混合氣體B．紅棕色氣體不能表明②中木炭與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng)C．由③說明濃硝酸具有揮發(fā)性，生成的紅棕色氣體為還原產(chǎn)物D．③的氣體產(chǎn)物中檢測出CO2,由此說明木炭一定與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng)解析:①中灼熱碎玻璃起加熱作用，濃硝酸受熱分解生成紅棕色NO2，硝酸中氮元素化合價(jià)降低,必有元素化合價(jià)升高,只能為氧元素，因此，還有O2生成，產(chǎn)生的氣體為混合氣體，A項(xiàng)正確；由①可知,濃硝酸受熱分解可生成紅棕色氣體，所以②中產(chǎn)生的“紅棕色氣體”不一定是木炭與濃硝酸發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的，B項(xiàng)正確；③中濃硝酸揮發(fā)才能與紅熱木炭接觸，產(chǎn)生的NO2是還原產(chǎn)物,C項(xiàng)正確；紅熱的木炭還可與空氣中的O2反應(yīng)生成CO2，不一定是木炭與濃硝酸發(fā)生反應(yīng)生成了CO2，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3．38。4mgCu與適量的濃硝酸反應(yīng)，Cu全部反應(yīng)后，共收集到22.4mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體。反應(yīng)消耗的HNO3的物質(zhì)的量是（C）A．1.0×10－3molB．1.6×10－3molC．2.2×10－3molD．2。4×10－3mol解析：Cu跟濃硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu＋4HNO3（濃)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O.隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃硝酸會逐漸變成稀硝酸,反應(yīng)則變?yōu)?Cu＋8HNO3(稀)=3Cu（NO3)2＋2NO↑＋4H2O.方法1:極端假設(shè)法n（Cu）＝eq\f（38。4×10－3，64g·mol－1)g＝6。0×10－4mol若38。4mgCu全部與濃硝酸反應(yīng)，則可求得參加反應(yīng)的HNO3的物質(zhì)的量為6。0×10－4mol×4＝2.4×10－3mol，產(chǎn)生的NO2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為6。0×10－4mol×2×22。4L·mol－1×103＝26。88mL；若38.4mgCu全部與稀硝酸反應(yīng)，則可求得參加反應(yīng)的HNO3的物質(zhì)的量為6。0×10－4mol×eq\f（8，3)＝1.6×10－3mol,產(chǎn)生的NO在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為6。0×10－4mol×eq\f(2,3)×22。4L·mol－1×103＝8.96mL。事實(shí)上Cu應(yīng)先與濃硝酸反應(yīng),濃硝酸變稀后，又與稀硝酸反應(yīng)，所以消耗的HNO3的物質(zhì)的量應(yīng)在1。6×10－3mol和2。4×10－3mol之間.觀察選項(xiàng)可知應(yīng)選C。方法2：物料守恒法參加反應(yīng)的HNO3一部分作酸，一部分作氧化劑被還原(其中一部分被還原為NO2，另一部分被還原為NO)，故n(HNO3）＝n[HNO3(作酸)］＋n[HNO3(作氧化劑)]＝2n[Cu(NO3）2］＋n（NO2）＋n（NO)＝2×eq\f(38.4×10－3g，64g·mol－1）＋eq\f（22.4×10－3L,22。4L·mol－1)＝2.2×10－3mol。4．有一稀硫酸和稀硝酸的混合酸，其中H2SO4和HNO3的物質(zhì)的量濃度分別是4mol·L－1和2mol·L－1，取10mL此混合酸，向其中加入過量的鐵粉，待反應(yīng)結(jié)束后，可產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體的體積為（設(shè)反應(yīng)中HNO3被還原成NO）(B）A．0.448L B．0。672LC．0.896L D．0.224L解析:金屬和混酸反應(yīng)通過離子方程式計(jì)算比較簡便,3Fe＋8H＋＋2NOeq\o\al(－，3）=3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O(鐵過量，產(chǎn)物為Fe2＋），反應(yīng)中Fe和H＋過量,生成的NO的量以NOeq\o\al（－，3）為準(zhǔn)來計(jì)算，共得NO0。448L，過量的鐵還可以和溶液中過量的H＋反應(yīng)產(chǎn)生H2,即有Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑,生成的H2為0.224L，氣體體積共計(jì)0。672L。5．（雙選)將1.76g銅鎂合金完全溶于一定濃度的HNO3溶液中，得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下896mLNO和NO2的混合氣體,向反應(yīng)后的溶液中加入1mol/L的NaOH溶液，當(dāng)金屬離子全部沉淀時(shí),得到3。12g沉淀。下列說法不正確的是(BC）A．合金中銅鎂物質(zhì)的量之比為11B．產(chǎn)生的NO和NO2的體積之比為12C．得到3.12g沉淀時(shí),加入NaOH溶液體積一定是80mLD．1.76g該合金與足量鹽酸反應(yīng),可生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下448mL氣體解析:設(shè)合金中Cu、Mg的物質(zhì)的量分別為x、y,根據(jù)題給信息知x×64g/mol＋y×24g/mol＝1.76g①；n（OH－)＝eq\f(3。12g－1.76g，17g/mol）＝0。08mol，故2x＋2y＝0。08mol②，由①②解得x＝0.02mol，y＝0。02mol，A選項(xiàng)正確；銅、鎂的物質(zhì)的量都為0.02mol,與硝酸反應(yīng)失電子數(shù)目為0。08mol，HNO3得電子還原為NO和NO2，設(shè)其物質(zhì)的量分別為a、b,則有(a＋b)×22400mL/mol＝896mL,即a＋b＝0。04mol，又3a＋b＝0。08mol,解得a＝0.02mol，b＝0.02mol，故NO和NO2的體積之比為11，B選項(xiàng)錯(cuò)誤;得到3。12g沉淀時(shí)，除與Mg2＋、Cu2＋反應(yīng)消耗0.08molNaOH，原溶液中可能還有剩余的HNO3也消耗NaOH，故加入NaOH溶液體積可能大于80mL，C選項(xiàng)錯(cuò)誤;1。76g該合金中的0。02molMg可與鹽酸反應(yīng)，生成0。02molH2,即標(biāo)準(zhǔn)狀況下448mL氣體，D選項(xiàng)正確。題組二酸雨及防治6．(雙選)下列說法正確的是（AD）A．酸雨的化學(xué)特征是pH小于5.6B．氮氧化物對環(huán)境只造成光化學(xué)污染C．硫燃燒的產(chǎn)物排放到空氣中最終形成酸雨，此過程中1molS轉(zhuǎn)移4mol電子D．將氮氧化物與空氣按一定比例混合，通入水中可使其轉(zhuǎn)化為酸溶液解析：pH小于5。6的降水稱為酸雨,A項(xiàng)正確;氮氧化物還會形成酸雨等污染環(huán)境，B項(xiàng)錯(cuò)誤；S燃燒生成SO2，最終被氧化為H2SO4，即1molS→1molH2SO4,共轉(zhuǎn)移電子6mol，C項(xiàng)錯(cuò)誤;NOx、O2、H2O按一定比例反應(yīng)，最終可生成HNO3，D項(xiàng)正確。7．我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)因遭受酸雨而造成的損失每年高達(dá)15億元.為了有效控制酸雨,國務(wù)院批準(zhǔn)了《酸雨控制區(qū)和二氧化硫污染控制區(qū)劃分方案》等法規(guī).某實(shí)驗(yàn)小組采集硫酸型酸雨樣品，隨著時(shí)間的推移,多次測定該樣品的pH，得到了表中數(shù)據(jù)：時(shí)間/h081624324048pH5.04.84。54。34。24。04。0(1)酸雨樣品放置時(shí)pH變化的主要原因是(用化學(xué)方程式表示）2H2SO3＋O2=2H2SO4。(2）如果將剛?cè)拥纳鲜鏊嵊旰妥詠硭旌?pH將減小(填“增大”“減小”或“不變”），原因是(用化學(xué)方程式表示)H2SO3＋Cl2＋H2O=2HCl＋H2SO4。（3）你認(rèn)為減少酸雨產(chǎn)生可采取的措施是C(填字母)。①少用煤作燃料②把工廠煙囪造高③燃料脫硫④在已酸化的土壤中加石灰⑤開發(fā)新能源A．①②③B．②③④⑤C．①③⑤D．①③④⑤解析：(1）酸雨放置時(shí)pH變小，是由于酸雨中的H2SO3被空氣中的O2氧化為H2SO4.(2)酸雨和自來水混合，酸雨中的H2SO3與自來水中的Cl2發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成H2SO4和HCl，使酸性增強(qiáng),pH減小.（3)減少酸雨的產(chǎn)生必須減少SO2的排放.燃料脫硫，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，開發(fā)新能源(如氫能、核能等），都是有效措施。1雨水中由于溶解CO2導(dǎo)致雨水本身呈弱酸性,正常雨水的pH為5.6，pH小于5。6的雨水稱為酸雨。2處理污染物的最好方法是使之轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)，如CO與NOx反應(yīng)生成N2、CO2，或轉(zhuǎn)化為有用的物質(zhì)，如SO2轉(zhuǎn)化為NH42SO4或CaSO4·2H2O、NO2轉(zhuǎn)化為HNO3或NaNO3等.3CO2不屬于大氣污染物，但它是引進(jìn)溫室效應(yīng)的主要物質(zhì)。核心素養(yǎng)1．金屬與硝酸反應(yīng)的規(guī)律（1）HNO3與金屬反應(yīng)不能產(chǎn)生H2。（2）還原產(chǎn)物一般為HNO3(濃）→NO2，HNO3(稀）→NO；很稀的硝酸還原產(chǎn)物也可能為N2O、N2或NH4NO3。與Cu反應(yīng)由銅與硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式知，濃硝酸被還原為NO2，氮元素的化合價(jià)變化為＋5→＋4；稀硝酸被還原為NO，氮元素的化合價(jià)變化為＋5→＋2。一般情況下,硝酸的濃度越小，其還原產(chǎn)物的價(jià)態(tài)越低與Zn反應(yīng)鋅與硝酸可發(fā)生如下反應(yīng)4Zn＋10HNO3（?。?4Zn（NO3)2＋N2O↑＋5H2O,4Zn＋10HNO3（極稀）=4Zn(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O(3）硝酸與金屬反應(yīng)時(shí)既表現(xiàn)氧化性又表現(xiàn)酸性。2．金屬與硝酸反應(yīng)計(jì)算的思維流程【例1】(雙選）如圖表示鐵與不同濃度硝酸反應(yīng)時(shí),各種還原產(chǎn)物的相對含量與硝酸