5.2.3 硝酸、酸雨及防治 課件 2024-2025學(xué)年高一下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第二冊

第五章

化工生產(chǎn)中的重要

非金屬元素第二節(jié)

氮及其化合物第3課時(shí)

硝酸

酸雨及防治

教學(xué)目標(biāo)1.學(xué)習(xí)硝酸的性質(zhì)，包括強(qiáng)氧化性、酸性等。2.硝酸與金屬、非金屬反應(yīng)的規(guī)律及相關(guān)計(jì)算。3.了解酸雨的形成、危害及防治措施。新課導(dǎo)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年德國入侵丹麥，眼看獎(jiǎng)?wù)虏槐?，?dāng)時(shí)在該研究所工作的德海韋西把獎(jiǎng)?wù)氯芙庠谕跛?，以此躲避過了搜查。王水：三言(鹽)一笑(硝)

一、硝酸的物理性質(zhì)顏色氣味狀態(tài)溶解性揮發(fā)性無色液體刺激性氣味與水可以任意比例互溶濃硝酸易揮發(fā)(沸點(diǎn)為83℃)?常用濃硝酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為69％。?質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%以上的濃硝酸稱為“發(fā)煙硝酸”。二、硝酸的化學(xué)性質(zhì)1、酸的通性一元強(qiáng)酸：HNO3

===H+

+

NO3—稀硝酸使藍(lán)色石蕊(aq)變?yōu)榧t色濃硝酸使藍(lán)色石蕊(aq)先變紅后褪色NaOH：H++OH—=H2O

Na2O：2H＋＋Na2O=2Na＋＋H2O

Na2CO3：2H++CO32—=H2O

+

CO2↑能不能生成H2?二、硝酸的化學(xué)性質(zhì)2、強(qiáng)氧化性[實(shí)驗(yàn)5-8]

在橡膠塞側(cè)面挖一個(gè)凹槽，并嵌入下端卷成螺旋狀的銅絲。向兩支具支試管中分別加入2mL濃硝酸和稀硝酸，用橡膠塞塞住試管口，使銅絲與硝酸接觸，觀察并比較實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。向上拉銅絲，終止反應(yīng)。硝酸的強(qiáng)氧化性吸收NO2，防止污染空氣二、硝酸的化學(xué)性質(zhì)[實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象]

與濃硝酸反應(yīng)

、銅絲

，產(chǎn)生

色氣體，溶液呈綠色。與稀硝酸反應(yīng)

、銅絲

，產(chǎn)生

色氣體，溶液呈藍(lán)色。硝酸的強(qiáng)氧化性劇烈變細(xì)紅棕緩慢變細(xì)無色濃硝酸稀硝酸二、硝酸的化學(xué)性質(zhì)[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]

?

銅與濃硝酸反應(yīng)生成

，化學(xué)方程式：

。?

銅與稀硝酸反應(yīng)生成

，化學(xué)方程式：

。硝酸的強(qiáng)氧化性Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2ONONO2?

濃硝酸和稀硝酸都具有很強(qiáng)的氧化性，且濃度越大，其氧化性越強(qiáng)，還原劑一般被其氧化為最高價(jià)態(tài)。(實(shí)驗(yàn)室通常用此反應(yīng)制取NO氣體)知識梳理11.足量的Cu中加入少量的濃硝酸，可能會發(fā)生什么反應(yīng)?2.上述反應(yīng)停止后，如果再加入足量硫酸會出現(xiàn)什么情況?3.銅投入稀硫酸中不會溶解，再向溶液中投入KNO3固體，銅會不會溶解?為什么?開始是銅與濃硝酸反應(yīng)：Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O隨著反應(yīng)進(jìn)行，硝酸由濃變稀，則發(fā)生反應(yīng)：

3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

會溶解，相當(dāng)于形成了HNO3，可以氧化Cu。

知識梳理2金屬鐵、鋁等雖然能與稀硝酸或稀硫酸反應(yīng)，但在常溫下卻可以用鐵或鋁制容器來盛裝濃硝酸或濃硫酸，這是為什么呢??

常溫下，鐵、鋁的表面被濃硝酸或濃硫酸氧化，生成了一層致密的氧化物薄膜，這層薄膜阻止了酸與內(nèi)層金屬的進(jìn)一步反應(yīng)。當(dāng)加熱時(shí)，鐵、鋁會與濃硝酸或濃硫酸發(fā)生反應(yīng)。知識梳理2金屬鐵、鋁等雖然能與稀硝酸或稀硫酸反應(yīng)，但在常溫下卻可以用鐵或鋁制容器來盛裝濃硝酸或濃硫酸，這是為什么呢?二、硝酸的化學(xué)性質(zhì)硝酸的強(qiáng)氧化性——?dú)w納總結(jié)①硝酸與金屬反應(yīng)不能生成氫氣。硝酸濃度不同，其還原產(chǎn)物不同，一般情況下，濃硝酸被還原為NO2，稀硝酸被還原為NO，極稀硝酸對應(yīng)還原產(chǎn)物可為N2、NH4+等，都無H2放出。②硝酸能與大多數(shù)金屬(金、鉑等除外)反應(yīng)，將金屬氧化為高價(jià)態(tài)金屬的硝酸鹽，但在常溫下，濃硝酸能使鐵、鋁鈍化。③熱的濃硝酸可將非金屬單質(zhì)(碳、硫、磷等)氧化為最高價(jià)氧化物或最高價(jià)含氧酸。④硝酸的強(qiáng)氧化性還可以氧化具有還原性的化合物或離子，如SO2、FeO、Fe2＋、Br—、I—、S2—、SO32—等均能被硝酸氧化[離子不共存]。對應(yīng)訓(xùn)練[典例1]

書寫下列反應(yīng)的化學(xué)方程式。①少量鐵與稀硝酸：②過量鐵與稀硝酸：③碳與濃硝酸共熱生成CO2和NO2：④硫與濃硝酸共熱生成H2SO4和NO2：3Fe+8HNO3(稀)====3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O對應(yīng)訓(xùn)練[典例2]

0.3mol銅和含1.2molHNO3的濃硝酸，充分反應(yīng)后，生成NO2的量為()A.0.2mol B.0.6molC.小于0.6mol D.大于0.6mol銅與濃硝酸反應(yīng)：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O銅與稀硝酸反應(yīng)：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O所以放出的NO2小于0.6mol。C二、硝酸的化學(xué)性質(zhì)3、不穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)室長期存放的濃硝酸，一段時(shí)間后會變成黃色，你知道這是為什么嗎?二、硝酸的化學(xué)性質(zhì)3、不穩(wěn)定性①見光或受熱易分解：②久置的濃硝酸為什么呈黃色?③如何除去濃硝酸中的“黃色”?④濃硝酸如何保存?HNO3分解生成的NO2溶于硝酸中。往濃硝酸中通入足量O2：4NO2+O2+2H2O=4HNO3保存在玻璃塞的棕色細(xì)口試劑瓶中，并放在冷暗處。三、硝酸的用途硝酸是重要化工原料：炸藥、燃料、醫(yī)藥、硝化纖維，化肥等四、硝酸的工業(yè)制法工業(yè)制備硝酸的原理硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、農(nóng)藥、炸藥、染料等。工業(yè)上制硝酸的原理是將氨經(jīng)過一系列反應(yīng)得到硝酸：N2H2NH3O2NOO2NO2H2OHNO3①②③④最后一步為了吸收更充分，往往同時(shí)通入

O2：對應(yīng)訓(xùn)練[典例3]

硝酸被稱為“國防工業(yè)之母”是因?yàn)樗侵迫≌ㄋ幍闹匾?。下列?shí)驗(yàn)事實(shí)與硝酸性質(zhì)不相對應(yīng)的是(

)A．濃硝酸使紫色石蕊溶液先變紅后褪色—酸性和強(qiáng)氧化性B．不能用稀硝酸與鋅反應(yīng)制氫氣—強(qiáng)氧化性C．要用棕色瓶盛裝濃硝酸—不穩(wěn)定性D．稀硝酸能使滴有酚酞的氫氧化鈉溶液紅色褪去—強(qiáng)氧化性[典例4]

在pH=1的溶液中，能大量共存的離子組是(

)A.NH4+、I—、NO3—、Br—B.S2—、Na+、SO32—、NO3—C.Cu2+、NO3—、Na+、Cl—D.Fe2+、K+、NO3—、SO42—DC對應(yīng)訓(xùn)練[典例5]

進(jìn)行有關(guān)銅、硝酸、硫酸化學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程如圖所示。①③均觀察到溶液呈藍(lán)色，試管口有紅棕色氣體產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。下列說法正確的是(

)A、①試管口有紅棕色氣體產(chǎn)生，原因是硝酸被還原為NO2B、由③的現(xiàn)象可得出結(jié)論：Cu可與稀硫酸反應(yīng)C、③中反應(yīng)的離子方程式：3Cu+2NO3－+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2OD、③中可能產(chǎn)生SO2C對應(yīng)訓(xùn)練[典例6]

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)論正確的是(

)A、由①中的紅棕色氣體，推斷產(chǎn)生的氣體一定只有NO2B、紅棕色氣體表明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，說明木炭一定與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng)C拓展延伸1與硝酸有關(guān)的計(jì)算對應(yīng)訓(xùn)練[典例7]

將32g銅與140mL一定濃度的硝酸反應(yīng)，銅完全溶解，產(chǎn)生的NO和NO2混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2L。(1)NO的體積為_______L，NO2的體積為_______L。(2)參加反應(yīng)的HNO3的物質(zhì)的量是___________。(3)待產(chǎn)生的氣體全部釋放后，向溶液中加入VmLamol·L—1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部轉(zhuǎn)化成沉淀，則原硝酸溶液的濃度為_________mol·L—1。(1)5.65.6(2)1.5(3)拓展延伸2地表最強(qiáng)酸

地表最強(qiáng)酸——氟梯酸

氟銻酸是一種無機(jī)化合物，化學(xué)式為HSbF6，是氫氟酸和五氟化銻反應(yīng)后的產(chǎn)物，屬于超強(qiáng)酸。HF會釋放質(zhì)子H+，然后氟離子F—會與SbF5形成八面體型的SbF6—陰離子。SbF6—是非配位陰離子，親核性和堿性都很弱。于是質(zhì)子實(shí)際上是“裸露”在溶液中，使得混合物體系呈現(xiàn)超強(qiáng)的酸性，比純硫酸要強(qiáng)2×1019倍。該酸必須用特氟龍(聚四氟乙烯)材料裝盛。五、酸雨及防治?

煤、石油和某些金屬礦物中含有硫，在燃燒或冶煉時(shí)往往會生成二氧化硫。在機(jī)動車發(fā)動機(jī)中，燃料燃燒產(chǎn)生的高溫條件會使空氣中的氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)，生成氮氧化物。五、酸雨及防治1、酸雨的概念2、酸雨的成因主要是大氣中的SO2與NOx溶于雨水形成的主要指pH小于5.6的雨水，主要含有硫酸和硝酸

[正常雨水的PH=5.6，因?yàn)槿苡蠧O2]導(dǎo)致地下水中重金屬物質(zhì)溶解，含量增加，污染水源，危害健康。直接損傷農(nóng)作物，破壞森林和草原，使土壤、湖泊酸化。加速建筑物、橋梁、工業(yè)設(shè)備、運(yùn)輸工具和電纜的腐蝕。五、酸雨及防治3、酸雨的類型硫酸型酸雨的形成過程五、酸雨及防治3、酸雨的類型硝酸型酸雨的形成過程五、酸雨及防治4、酸雨的防治消除污染源，改變能源結(jié)構(gòu)，開發(fā)利用清潔能源五、酸雨及防治4、酸雨的防治健全法律法規(guī)，嚴(yán)格規(guī)定污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，提高保護(hù)意識五、酸雨及防治4、酸雨的防治對酸性物質(zhì)的排放加以控制控制汽車尾氣排放：燃料加入石灰石脫硫處理，廢氣中二氧化硫回收利用?SO2、NOx的消除方法(1)SO2的消除方法①鈣基固硫法：將生石灰和含硫的煤混合燃燒，S轉(zhuǎn)化為CaSO4。2CaSO3＋O2===2CaSO4②氨水脫硫法：將SO2通過氨水并氧化生成氮肥(NH4)2SO4反應(yīng)原理：2NH3·H2O＋SO2===(NH4)2SO3＋H2O2(NH4)2SO3＋O2===2(NH4)2SO4③堿液吸收法：SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O。?SO2、NOx的消除方法(2)NOx的消除①堿液吸收法

2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2ONO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2ONO2、NO的混合氣體能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是：

n(NO2)≥n(NO)②催化轉(zhuǎn)化法五、酸雨及防治5、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，冰川融化酸雨SO2和氮氧化物的排放土壤酸化，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/水華含磷洗衣粉的大量使用及廢水的任意排放藻類過度繁殖，水質(zhì)惡化，發(fā)生在海水中為赤潮，淡水中為水華白色污染聚乙烯塑料大量使用任意丟棄破壞土壤結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境對應(yīng)訓(xùn)練[典例1]

氮及其化合物的變化關(guān)系如下所示：則下列說法不正確的是()A.路線①②③是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的主要途徑B.路線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷電固氮生成硝酸的主要途徑C.上述所有反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)D.氮?dú)饪稍谧懔康难鯕庵型ㄟ^一步反應(yīng)生成NO2D對應(yīng)訓(xùn)練[典例2]

依據(jù)下圖中氮元素及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系，判斷下列說法中不正確的是()A．X是N2O5B．可用排空氣法收集NO氣體C．工業(yè)上以NH3、空氣、水為原料生產(chǎn)硝酸D．從原理上看，NH3可與NO2反應(yīng)實(shí)現(xiàn)NH3→N2的轉(zhuǎn)化B對應(yīng)訓(xùn)練[典例3]

現(xiàn)有雨水樣品1份，每隔一段時(shí)間測定該雨水樣品的pH，所得數(shù)據(jù)如下：(1)分析數(shù)據(jù)，回答下列問題：①雨水樣品的pH變化的原因是_______________________________________(用化學(xué)方程式表示)。②如果將剛?cè)拥纳鲜鲇晁妥詠硭嗷旌希琾H將變___，原因是__________________________________________________________。(2)下列措施中，可減少酸雨產(chǎn)生的途徑的是____(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.①②③ B.②③④⑤C.①③⑤ D.①③④⑤H2SO3SO2+H2O2H2SO3+O22H2SO4小Cl2＋2H2O＋SO2===H2SO4＋2HCl或H2SO3＋HClO===H2SO4＋HClC對應(yīng)訓(xùn)練[典例4]

工業(yè)或機(jī)動車尾氣中的NOx會造成環(huán)境問題，可用多種方法脫除。(1)堿液吸收：NaOH溶液可吸收硝酸工業(yè)尾氣(含NO、NO2)，獲得副產(chǎn)品NaNO2。①等物質(zhì)的量NO與NO2被NaOH溶液吸收，反應(yīng)的離子方程式為_____________________________。②若吸收時(shí)