2025版高一化學(xué)必修第二冊(cè)（含不定項(xiàng)選擇）第五章 第二節(jié) 第3課時(shí) 硝酸 酸雨及其防治

第3課時(shí)硝酸酸雨及其防治課標(biāo)定向目標(biāo)定位1.結(jié)合真實(shí)情境并通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究,了解硝酸的主要性質(zhì),認(rèn)識(shí)硝酸在工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要應(yīng)用。(科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí))2.結(jié)合真實(shí)情境,認(rèn)識(shí)硫、氮的化合物對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響,了解酸雨及防治。(科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任)厘清重點(diǎn)硝酸的不穩(wěn)定性和強(qiáng)氧化性突破難點(diǎn)硝酸的強(qiáng)氧化性原理及應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)一:硝酸必備知識(shí)·導(dǎo)學(xué)[引入]二戰(zhàn)期間,諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主馬克思·馮勞厄、詹姆斯·弗蘭克分別將自己的獎(jiǎng)?wù)麓娣旁诘湼绫竟睦碚撐锢硌芯克?以防被納粹所得。然而,1940年德國(guó)入侵丹麥,眼看獎(jiǎng)?wù)虏槐?當(dāng)時(shí)在該研究所工作的德海韋西把獎(jiǎng)?wù)氯芙庠谕跛?以此躲避過(guò)了搜查。1.硝酸的物理性質(zhì)2.硝酸的化學(xué)性質(zhì)(1)不穩(wěn)定性化學(xué)方程式:4HNO3(濃)2H2O+4NO2↑+O2↑。[思考]久置的濃硝酸為何呈黃色?提示:硝酸分解生成的NO2溶于硝酸中。[應(yīng)用]實(shí)驗(yàn)室常將濃硝酸保存在棕色細(xì)口試劑瓶中,并放在陰涼處,不能用橡膠塞。(2)酸性(3)強(qiáng)氧化性濃、稀硝酸均具有強(qiáng)氧化性,其中N元素化合價(jià)為+5。①與銅反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置溶液稀硝酸濃硝酸實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象反應(yīng)緩慢,有少量氣泡產(chǎn)生,溶液變藍(lán),試管口有紅棕色氣體產(chǎn)生,銅絲逐漸變細(xì)反應(yīng)劇烈,產(chǎn)生大量紅棕色氣體,溶液變藍(lán),銅絲逐漸變細(xì)化學(xué)方程式3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2OCu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O實(shí)驗(yàn)結(jié)論濃HNO3與金屬銅反應(yīng)生成NO2,稀HNO3與金屬銅反應(yīng)生成NO,濃HNO3的氧化性更強(qiáng)[注意]a.硝酸濃度越大,氧化性越強(qiáng)。b.除Au、Pt等少數(shù)金屬外,硝酸幾乎可以氧化所有的金屬。c.濃硝酸和濃鹽酸按1∶3的體積比配制成的混合溶液叫“王水”。不溶于硝酸的Au、Pt,可以溶解在王水中。②與鐵、鋁反應(yīng)常溫下,鐵、鋁的表面被濃HNO3或濃H2SO4氧化,生成一層致密的氧化物薄膜,阻止了酸與內(nèi)層金屬的進(jìn)一步反應(yīng)。[注意]當(dāng)加熱時(shí),鐵、鋁會(huì)與濃HNO3或濃H2SO4發(fā)生反應(yīng)。[結(jié)論]常溫下可以用鐵或鋁制容器來(lái)盛裝濃HNO3或濃H2SO4。[思考]試著寫(xiě)出少量/過(guò)量Fe粉分別與稀硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式。提示:Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O(Fe少量)3Fe+8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O(Fe過(guò)量)。3.硝酸的用途與工業(yè)制法(1)用途(2)工業(yè)制法寫(xiě)出有關(guān)化學(xué)方程式:N2→NH3:N2+3H22NH3。NH3→NO:4NH3+5O24NO+6H2O。NO→NO2:2NO+O2===2NO2。NO2→HNO3:3NO2+H2O===2HNO3+NO。判對(duì)錯(cuò)·通教材判斷下列說(shuō)法是否正確,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。(1)濃硝酸在光照下久置,會(huì)變黃。 (√)提示:濃硝酸光照分解生成的二氧化氮溶于硝酸使溶液呈黃色。(2)將鐵屑放入稀HNO3中,證明Fe比H2活潑。 (×)提示:鐵屑放入稀HNO3中不產(chǎn)生H2,而是產(chǎn)生NO。(3)不用濃硝酸與銅反應(yīng)來(lái)制取硝酸銅,說(shuō)明濃硝酸具有揮發(fā)性。 (×)提示:不用濃硝酸與銅反應(yīng)來(lái)制取硝酸銅,原因是銅與濃硝酸反應(yīng)除了生成硝酸銅,還生成了對(duì)大氣有污染的二氧化氮。(4)濃HNO3和稀HNO3與Cu反應(yīng)的還原產(chǎn)物分別為NO2和NO,故稀HNO3氧化性更強(qiáng)。 (×)提示:相同條件下根據(jù)銅與濃硝酸、稀硝酸反應(yīng)的劇烈程度可知,濃硝酸的氧化性大于稀硝酸的氧化性。(5)過(guò)量的銅與濃硝酸反應(yīng),產(chǎn)物中一定有NO。 (√)提示:銅與濃硝酸反應(yīng)生成NO2,由于銅過(guò)量,硝酸濃度變稀時(shí)反應(yīng)生成NO,則產(chǎn)物中一定有NO。(6)濃鹽酸與濃硝酸按體積比1∶3組成王水。 (×)提示:濃鹽酸與濃硝酸按體積比3∶1組成王水。核心要點(diǎn)·歸納硝酸的化學(xué)性質(zhì)1.硝酸與金屬的反應(yīng)(1)除Au、Pt等少數(shù)金屬外,硝酸幾乎可以氧化所有的金屬,如3Ag+4HNO3(稀)===3AgNO3+NO↑+2H2O;(2)活潑金屬與硝酸反應(yīng)不生成H2,硝酸的濃度不同,還原產(chǎn)物不同;(3)常溫下濃硝酸能使Fe、Al表面生成致密的氧化物薄膜,加熱時(shí)反應(yīng)。2.硝酸與非金屬的反應(yīng)(1)反應(yīng)規(guī)律:非金屬單質(zhì)+濃硝酸→最高價(jià)氧化物或其含氧酸+NO2↑+H2O;(2)實(shí)例:C+4HNO3(濃)CO2↑+4NO2↑+2H2O。3.硝酸與還原性化合物的反應(yīng)硝酸的強(qiáng)氧化性還表現(xiàn)在可以氧化具有還原性的化合物或離子,如HI、HBr、SO2、Fe2+、FeO、Br-、I-、S2-、SO32微點(diǎn)撥·拓教材金屬與硝酸反應(yīng)的思維模型學(xué)力診斷·測(cè)評(píng)1.中國(guó)化學(xué)家侯德榜領(lǐng)導(dǎo)建成了中國(guó)第一座兼產(chǎn)合成氨、硝酸、硫酸和硫酸銨的聯(lián)合企業(yè)——永利堿廠。下列對(duì)于硝酸的認(rèn)識(shí)不正確的是 ()A.濃硝酸在見(jiàn)光或受熱時(shí)會(huì)發(fā)生分解B.金屬與硝酸反應(yīng)不產(chǎn)生氫氣C.可用鐵制品或鋁制品盛裝冷的濃硝酸D.銅與硝酸的反應(yīng)屬于置換反應(yīng)【解析】選D。濃硝酸在見(jiàn)光或受熱時(shí)會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)生成氧氣、二氧化氮和水,A項(xiàng)正確;硝酸是氧化性酸,金屬與硝酸反應(yīng)不產(chǎn)生氫氣,B項(xiàng)正確;常溫下鐵和鋁在濃硝酸中形成致密的氧化物薄膜,因此可用鐵制品或鋁制品盛裝冷的濃硝酸,C項(xiàng)正確;銅與硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、氮的氧化物和水,不屬于置換反應(yīng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.向兩支分別盛有淺綠色的Fe(NO3)2和FeSO4溶液的試管中分別逐滴加入稀鹽酸時(shí),溶液的顏色變化應(yīng)該是 ()A.前者基本沒(méi)有改變,后者變棕黃色B.前者變棕黃色,后者也變棕黃色C.前者變棕黃色,后者基本沒(méi)有改變D.前者、后者都基本沒(méi)有改變【解析】選C。Fe2+和NO3-、SO42-在溶液中可以大量共存,但加入鹽酸后,NO3-在酸性條件下表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性,把Fe2+氧化成Fe3+,溶液由淺綠色變成棕黃色。SO43.1.92g銅投入一定量濃HNO3中,銅完全溶解,生成氣體顏色越來(lái)越淺,共收集到672mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。將盛有此氣體的容器倒扣在水中,通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下一定體積的O2,恰好使氣體完全溶于水中,則通入O2的體積為 ()A.672mL B.168mLC.504mL D.336mL【解析】選D。根據(jù)在反應(yīng)過(guò)程中銅失去電子變?yōu)殂~離子,而硝酸先被還原為二氧化氮,隨著反應(yīng)進(jìn)行濃硝酸變稀,硝酸被還原為一氧化氮,再通入氧氣后將氮的氧化物氧化為硝酸。整個(gè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)硝酸沒(méi)有發(fā)生變化,實(shí)質(zhì)反應(yīng)是銅和氧氣間的反應(yīng)。根據(jù)電子守恒得n(Cu)×2=n(O2)×4,解得n(O2)=0.015mol,標(biāo)準(zhǔn)狀況下V=n×Vm=0.015mol×22.4L·mol-1=0.336L=336mL。[方法導(dǎo)引]電子守恒又叫化合價(jià)的升降守恒,根據(jù)整體過(guò)程中化合價(jià)升高總數(shù)等于化合價(jià)降低總數(shù)進(jìn)行列式。【補(bǔ)償訓(xùn)練】下列事實(shí)不能說(shuō)明濃硝酸氧化性比稀硝酸強(qiáng)的是 ()A.濃硝酸遇石蕊試液先變紅后褪色,稀硝酸遇石蕊試液只變紅不褪色B.濃硝酸能與NO反應(yīng)生成NO2,而稀硝酸不能與NO反應(yīng)C.濃硝酸在加熱條件下可與碳單質(zhì)反應(yīng),而稀硝酸則不能D.足量的銅還原1mol濃硝酸和1mol稀硝酸轉(zhuǎn)移電子數(shù)分別為NA和3NA【解析】選D。濃硝酸使石蕊試液變紅,然后利用濃硝酸的強(qiáng)氧化性將有色物質(zhì)氧化,使溶液褪色,而稀硝酸只能使石蕊試液變紅不能褪色,能夠說(shuō)明濃硝酸的氧化性強(qiáng)于稀硝酸,A不符合題意;濃硝酸能將NO氧化成NO2,體現(xiàn)濃硝酸的強(qiáng)氧化性,而稀硝酸不能將NO氧化成NO2,從而說(shuō)明濃硝酸的氧化性強(qiáng)于稀硝酸,B不符合題意;濃硝酸在加熱條件下能與碳單質(zhì)反應(yīng),而稀硝酸則不與碳單質(zhì)發(fā)生反應(yīng),從而推出濃硝酸的氧化性強(qiáng)于稀硝酸,C不符合題意;不能從轉(zhuǎn)移電子多少判斷氧化性的強(qiáng)弱,D符合題意。學(xué)習(xí)任務(wù)二:酸雨及防治必備知識(shí)·導(dǎo)學(xué)1.酸雨及酸雨的形成2.酸雨的分類(lèi)(1)硫酸型酸雨的形成過(guò)程如圖所示:寫(xiě)出圖中標(biāo)號(hào)所對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式:①2SO2+O22SO3。②SO2+H2OH2SO3。③SO3+H2O===H2SO4。④2H2SO3+O2===2H2SO4。(2)硝酸型酸雨的形成過(guò)程如圖所示:寫(xiě)出圖中標(biāo)號(hào)所對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式:①2NO+O2===2NO2。②3NO2+H2O===2HNO3+NO。3.酸雨的危害[思考]汽車(chē)尾氣中的CO和NOx會(huì)造成空氣污染并形成酸雨,在汽車(chē)排氣管中加裝催化轉(zhuǎn)化器可以把兩種氣體轉(zhuǎn)化為對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染的氣體,寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式。提示:2xCO+2NOx2xCO2+N2。判對(duì)錯(cuò)·通教材判斷下列說(shuō)法是否正確,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。(1)氮氧化物會(huì)破壞臭氧層,也能形成酸雨。 (√)提示:氮氧化物NOx(主要指NO和NO2)會(huì)形成酸雨、光化學(xué)煙霧,破壞臭氧層,是大氣主要污染物之一。(2)化石燃料燃燒產(chǎn)生大量CO2,是形成酸雨的主要原因。 (×)提示:CO2的排放不會(huì)形成酸雨。(3)大量燃燒化石燃料排放的廢氣中含SO2,從而使雨水的pH<5.6形成酸雨。 (√)提示:大量燃燒化石燃料排放的廢氣中含SO2,與空氣中氧氣、水反應(yīng)生成硫酸,從而使雨水的pH<5.6形成酸雨。(4)酸雨的成分都是相同的。 (×)提示:酸雨分為硫酸型酸雨和硝酸型酸雨,其成分不同。(5)燃料的脫硫脫氮、SO2的回收利用和NOx的催化轉(zhuǎn)化都是減少酸雨產(chǎn)生的措施。 (√)提示:燃料的脫硫脫氮、SO2的回收利用和氮氧化物的催化轉(zhuǎn)化都可以減少SO2、氮氧化物的排放,可以減少酸雨的產(chǎn)生。核心要點(diǎn)·歸納酸雨的形成與判斷酸雨是指pH小于5.6的雨水,主要是氮氧化物或二氧化硫溶于水最終形成硝酸或硫酸造成的。二氧化碳飽和溶液的pH約等于5.6,所以二氧化碳溶于水不會(huì)形成酸雨。學(xué)力診斷·測(cè)評(píng)酸雨具有很強(qiáng)的破壞力。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ()A.空氣中的SO2溶于水,最終形成酸雨B.汽車(chē)排放的尾氣、硝酸廠和化肥廠的廢氣都含有氮氧化物C.工業(yè)廢水任意排放是造成酸雨的主要原因D.為了減少酸雨的形成,可對(duì)燃料進(jìn)行脫硫處理【解析】選C。SO2與水反應(yīng)生成亞硫酸,亞硫酸能被氧化為硫酸,形成酸雨,故A正確;汽車(chē)排放的尾氣、硝酸廠和化肥廠的廢氣都含有氮氧化物,故B正確;工業(yè)廢水任意排放造成江河湖泊污染,與酸雨無(wú)關(guān),故C錯(cuò)誤;燃料脫硫可減少二氧化硫的排放,為了減少酸雨的形成,可對(duì)燃料進(jìn)行脫硫處理,故D正確。【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.為了減少酸雨的產(chǎn)生,可采取的措施有 ()①把工廠煙囪造高②化石燃料脫硫③在已酸化的土壤中加石灰④開(kāi)發(fā)新能源A.②④B.②③④C.①③④D.①②③④【解析】選A。①把工廠煙囪造高,SO2的產(chǎn)生與排放不變,因此不能減少酸雨的產(chǎn)生,①不符合題意;②化石燃料脫硫,可以減少SO2的產(chǎn)生與排放,因此能夠減少酸雨的產(chǎn)生,②符合題意;③在已酸化的土壤中加石灰,可降低土壤的酸性,這與酸雨的形成無(wú)關(guān),③不符合題意;④開(kāi)發(fā)新能源可以減少產(chǎn)生SO2氣體,因此可減少酸雨的產(chǎn)生,④符合題意。2.C、N、S的氧化物中許多是工業(yè)上重要的化工原料,但是當(dāng)它們分散到空氣中時(shí),會(huì)帶來(lái)很多環(huán)境問(wèn)題。下列有關(guān)這些元素的氧化物說(shuō)法不正確的是 ()A.開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能、氫能等有利于減少這些氧化物的產(chǎn)生B.這些氧化物使雨水的pH<7,我們把pH<7的雨水稱(chēng)之為酸雨C.氮的氧化物是造成光化學(xué)煙霧的主要原因D.溫室效應(yīng)與二氧化碳的排放有著直接的關(guān)系【解析】選B。傳統(tǒng)能源會(huì)產(chǎn)生C、N、S的氧化物,會(huì)帶來(lái)很多環(huán)境問(wèn)題,太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能、氫能等清潔能源,有利于減少這些元素的氧化物的產(chǎn)生,故A正確;正常雨水中溶解二氧化碳?xì)怏w,pH約為5.6,pH<5.6的雨水才稱(chēng)之為酸雨,故B錯(cuò)誤;N的氧化物是造成光化學(xué)煙霧的主要原因,故C正確;二氧化碳的排放是引起溫室效應(yīng)的主要原因,故D正確。學(xué)情檢測(cè)·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.(2024·臨沂高一檢測(cè))以下非金屬氧化物與其引起的環(huán)境問(wèn)題或危害及主要來(lái)源對(duì)應(yīng)正確的是 ()選項(xiàng)氧化物環(huán)境問(wèn)題或危害主要來(lái)源ACO2酸雨化石燃料的燃燒BSO2光化學(xué)煙霧汽車(chē)尾氣的排放CNO2溫室效應(yīng)工廠廢氣的排放DCO煤氣中毒煤炭的不完全燃燒【解析】選D。形成酸雨的氧化物主要是SO2和氮氧化物;CO2是造成溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w;引起光化學(xué)煙霧的主要?dú)怏w為NO2;CO會(huì)造成煤氣中毒。2.下列關(guān)于硝酸的說(shuō)法不正確的是 ()A.濃硝酸是一種易揮發(fā)的液體混合物B.濃硝酸在空氣中敞口放置,因吸收水蒸氣而濃度減小C.濃硝酸不穩(wěn)定,易分解生成二氧化氮、氧氣和水D.常溫下,濃硝酸常保存在棕色試劑瓶中【解析】選B。濃硝酸是一種易揮發(fā)的液體混合物,在空氣中敞口放置,其濃度會(huì)不斷減小,濃硝酸不具有吸水性,濃硝酸不穩(wěn)定,見(jiàn)光易分解生成二氧化氮、氧氣和水,所以濃硝酸常保存在棕色試劑瓶中?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】在通風(fēng)櫥中進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn):裝置現(xiàn)象Fe表面產(chǎn)生大量無(wú)色氣泡,在液面上方變?yōu)榧t棕色Fe表面產(chǎn)生少量紅棕色氣泡后,迅速停止下列說(shuō)法不正確的是 ()A.Ⅰ中氣體由無(wú)色變?yōu)榧t棕色的化學(xué)方程式為2NO+O2===2NO2B.Ⅱ中的現(xiàn)象說(shuō)明Fe表面形成致密的氧化膜,阻止Fe進(jìn)一步反應(yīng)C.對(duì)比Ⅰ、Ⅱ中現(xiàn)象,說(shuō)明稀HNO3的氧化性強(qiáng)于濃HNO3D.紅棕色氣體的成分是NO2【解析】選C。Ⅰ中由于稀硝酸有強(qiáng)氧化性,與鐵發(fā)生氧化還原反應(yīng),硝酸得到電子被還原變?yōu)镹O,氣體為無(wú)色,當(dāng)遇到空氣時(shí),發(fā)生反應(yīng):2NO+O2===2NO2,氣體變?yōu)榧t棕色的NO2,A正確;在Ⅱ中濃硝酸有強(qiáng)的氧化性,在室溫