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(共40张PPT)
人教版必修第二册
第二节　氮及其化合物
第3课时　硝酸 酸雨及防治
玻尔巧藏诺贝尔金质奖章
玻尔是丹麦的物理学家，曾获得诺贝尔奖。二战中，玻尔被迫离开祖国，他决定将诺贝尔金质奖章溶解在一种溶液里，装于玻璃瓶中。后来，纳粹分子窜进玻尔的住宅，那瓶溶有奖章的溶液就在眼皮底下，他们却一无所知。战争结束后，玻尔又从溶液中还原提取出金，并重新铸成奖章。新铸成的奖章---它凝聚着玻尔对祖国无限的热爱和无穷的智慧。
这种溶液是什么？？？？
①纯硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。
一、硝酸
③密度比水大，（1.5027g/cm3）；
1.物理性质
②能以任意比溶于水；
④沸点低：83℃；
⑤常用浓硝酸的浓度为69％，98％的浓硝酸叫作“发烟硝酸”。
一、硝酸
浓硝酸见光或受热时发生反应
(1) HNO3的不稳定性
一般将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，并避光放置于阴凉处
2.化学性质
问题一：久置的浓硝酸为何呈黄色？
硝酸分解生成的NO2溶于硝酸中
问题二：如何保存硝酸？
浓硝酸 久置浓硝酸
4HNO3 ==== 4NO2 ↑ +O2 ↑ +2H2O
或光照
一、硝酸
2.化学性质
(2) HNO3的酸性
HNO3 = H+ + NO3-
强酸，完全电离
与金属反应不产生H2
★注意：
H+
与酸、碱
指示剂作用
与金属作用
与金属氧化物作用
与碱作用
与某些盐作用
一、硝酸
2.化学性质
(3) HNO3的强氧化性
①与金属反应
几乎可以使所有金属（金、铂 除外）氧化而生成硝酸盐。
当HNO3与金属反应时，
HNO3被还原的程度（即氮元素化合价降低的程度）
取决于硝酸的浓度和金属单质还原性的强弱。
【实验5-8】
如图5-14所示，在橡胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。向两支具支试管中分别加入2mL浓硝酸和稀硝酸，用橡胶塞塞住试管口，使铜丝与硝酸接触，观察并比较实验现象。向上拉铜丝，终止反应。
硝酸与 Cu 的反应
稀硝酸 浓硝酸
实验 现象 反应缓慢,有少量气泡产生, __________, 试管口有红棕色气体产生 反应剧烈,有__________
产生,__________,
液面上有________气体产生
实验 结论 铜与稀硝酸常温下缓慢反应生成_____气体 铜与浓硝酸常温下剧烈反应生成_____气体
溶液变蓝
大量气泡
溶液变蓝
红棕色
NO
NO2
一、硝酸
2.化学性质
(3) HNO3的强氧化性
实验现象:
反应产物:
① Cu与稀硝酸的反应
化学方程式:
3Cu+8HNO3（稀）= 3Cu(NO3)2+ 2NO↑+4H2O
硝酸铜、一氧化氮、水
铜与稀硝酸反应较缓慢，溶液变成蓝色(Cu2+)，
生成无色的气体，遇空气变为红棕色。
实验现象:
反应产物:
化学方程式:
② Cu与浓硝酸的反应
浓硝酸与铜能剧烈反应，放出红棕色的气体，铜不断溶解，溶液变成绿色（NO2气体融于水和Cu2+导致溶液为绿色）。
二氧化氮、硝酸铜和水
Cu+4HNO3(浓) ＝Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
一、硝酸
2.化学性质
(3) HNO3的强氧化性
① 与Cu反应
Cu+4HNO3(浓) === Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀) === 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
硝酸的浓度不同，与金属反应的产物也不同。
浓硝酸的还原产物为NO2，稀硝酸的还原产物为NO
思考
①在上述的两个反应中硝酸都表现出哪些性质。
②上述两反应中，
若有1mol Cu消耗，则被还原的硝酸的物质的量分别是多少？
③写出上述两反应的离子反应方程式
氧化性和酸性
2/3mol 和 2mol
Cu+4H++2NO3- ＝Cu2++2NO2↑+2H2O
3Cu+8H++2NO3-= 3Cu2++ 2NO↑+4H2O
3Fe(过量)＋8HNO3(稀)＝3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
注意点
变价金属与硝酸反应时，注意量的关系
Fe(不足)＋4HNO3(稀)＝Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
Fe + 2Fe(NO3)3 = 3Fe(NO3)2
试着写出少量/过量 Fe 粉分别于稀硝酸反应的方程式。
② 常温下浓硝酸能使Fe、Al发生钝化
加热时：
Al + 6HNO3(浓) === Al(NO3)3+ 3NO2↑+ 3H2O
Fe+6HNO3(浓) === Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O
△
△
一、硝酸
2.化学性质
(3) HNO3的强氧化性
常温下， Fe、Al与浓H2SO4或浓HNO3反应，生成了致密的氧化膜，
阻止酸与内层金属进一步反应，从而保护了金属，这个过程叫做“钝化”
常温下可用铁制品或铝制品盛放浓硝酸，但要注意密封，
以防硝酸挥发变稀后与铁、铝反应。
②常温下，浓硝酸使铁、铝等金属钝化（加热时也会发生反应）
①硝酸与金属反应不放出氢气。
③氧化性：浓硝酸>稀硝酸（均比浓硫酸强）
较活泼的金属+ HNO3(极稀) → 硝酸盐 + H2O + N2O↑
硝酸的强氧化性特点归纳整理
④一般反应规律为：
(如Mg、Zn等)
(或NH3或铵盐等)
金属 + HNO3(浓) → 硝酸盐 + NO2↑ + H2O
金属 + HNO3(稀) → 硝酸盐 + NO↑ + H2O
⑤浓HNO3与浓盐酸按体积比 1∶3 配制而成的混合液叫王水。
玻尔的奖章
王水溶解金属的能力更强，能溶解金属 Pt、Au。
记忆方法 ：“三言（盐）一笑（硝）”
S+6HNO3(浓) === H2SO4+6NO2↑+2H2O
△
③ 与非金属反应
一、硝酸
2.化学性质
(3) HNO3的强氧化性
将一块红热的木炭投入浓硝酸中
现象：剧烈反应，产生红棕色气体
反应方程式：C+4HNO3(浓) === CO2↑+4NO2↑+2H2O
硝酸：是一元酸、强酸、氧化性酸、低沸点酸、不稳定性酸、易溶性酸。
硝酸是重要的化工原料，也是化学实验室里必备的重要试剂。在工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等。
1.硝酸的工业制法－氨的催化氧化法
（2）氨氧化生成一氧化氮------氧化炉
4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O
铂铑合金
800℃
N2+3H2 2NH3
高温高压
催化剂
（1）N2和H2反应生成氨气
二、硝酸的制法
硝酸合成过程装置图
N的化合价由0变为-3，发生还原反应
N的化合价由-3变为+2，发生氧化反应
（3）一氧化氮的氧化和硝酸的生成-----吸收塔
2NO + O2 = 2NO2（循环使用）
（4）NO2和水反应生成硝酸
3NO2+H2O=2HNO3+NO
硝酸合成过程装置图
1.硝酸的工业制法－氨的催化氧化法
二、硝酸的制法
N的化合价由+2变为+4，发生氧化反应
氮的化合价由+4变为+5和+2价，既发生氧化反应也发生还原反应。
想一想：尾气包括哪些气体？
怎样处理？写出有关反应的化学方程式。
NO2 + NO+ 2NaOH = 2NaNO2 + H2O
尾气中包含NO2和NO气体，
所以需要用氢氧化钠溶液来吸收尾气
思考与讨论
硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、农药、炸药、燃料等。
工业上制硝酸的原理是将氨经过一系列反应得到硝酸，如下图所示：
（1）写出每一步反应的化学方程式。
（2）请分析上述反应中的物质类别和氮元素化合价的变化情况，
以及每一步反应中含氮物质发生的是氧化反应还是还原反应。
写出有关化学方程式:
N2→NH3: ________________________________。
NH3→NO: _______________________________。
NO→NO2: _______________________________。
NO2→HNO3: _____________________________。
4NH3+5O2 4NO+6H2O
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
N2+3H2 2NH3
高温高压
催化剂
思考与讨论
注意点
高沸点酸制低沸点酸
NaCl(s) + H2SO4(浓) === NaHSO4 + HCl↑
△
HCl制取装置
NaNO3 + H2SO4(浓) === NaHSO4 + HNO3↑
△
思考1：温度如何控制？
温度不能太高，否则硝酸会分解。故生成物是NaHSO4 。
思考2：能否采用制氯化氢的装置制硝酸？
如图，不能，因硝酸蒸汽腐蚀橡胶塞和胶管。
高沸点酸制低沸点酸
二、硝酸的制法
2.硝酸的实验室制法
HCl制取装置
煤、石油和金属矿物以及机动车在使用过程中，会生成 SO2和氮氧化物。他们会引起呼吸道疾病，危害人体健康，甚至致人死亡。
SO2以及氮氧化物在大气中会形成酸雨，
正常雨水由于溶解了CO2，pH约为5.6，
酸雨的pH小于5.6
三、酸雨及防治
S
SO2
SO3
H2SO4
硫酸型酸雨：
硝酸型酸雨：
NO2
HNO3
三、酸雨及防治
酸雨：主要指 pH小于5.6 的雨水，其主要是含有硫酸和硝酸。
成因：主要是大气中的SO2与NOx溶于水形成的。
三、酸雨及防治
酸雨有很大的危害，能直接损伤农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊酸化，还会加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。
(1)对人体的直接危害首先是它的刺激性，其次是它会形成硫酸雾和硫酸盐雾，其毒性比SO2大，能浸入人的肺部，引起肺水肿等疾病
而使人致死。
(2)引起河流、湖泊的水体酸化，严重影响水生动物
生长。
(3)破坏土壤、植被、森林。
(4)腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料等。
(5)渗入地下，可引起地下水酸化，酸化后的地下水中铝、铜、锌、镉等对人体有害金属元素的含量会偏高。
2. 酸雨的危害
二、酸雨及防治
(1)调整能源结构，积极开发新能源
(2)对煤（其中含硫为0.3%-5%)进行处理，如选洗加工、综合
开发、在煤中加入适量的生石灰、对排放的烟进行处理等
(3)种植能够吸收SO2的有关树木(如臭椿、垂柳、柳杉）等
(4)加强工厂废气的回收处理
(5)改进汽车尾气的处理技术，控制尾气排放
3. 酸雨的防治
二、酸雨及防治
1.下列关于N2的叙述错误的是（ ）
A.N2既可作氧化剂又可作还原剂
B.在雷雨天，空气中的N2和O2可反映生成NO
C.氮的固定是将N2转化成含氮的化合物
D.1molN2可与3molH2完全反应生成2molNH3
解析：N2和H2生成氨气的反应时可逆反应，不能完全转化
D
练习与应用
2.在NO2与水的反应中（ ）
A.氮元素的化合价不发生变化
B.NO2只是氧化剂
C.NO2只是还原剂
D.NO2既是氧化剂，有事还原剂
解析：3NO2+H2O=2HNO3+NO，反应中NO2的化合价由+4价变为+5和+2价既是氧化剂又是还原剂。
练习与应用
D
3.只用一种试剂可将NH4Cl、（NH4)2SO4、NaCl、Na2SO4四种溶液区别开来的是（　　）
A. NaOH溶液 B. AgNO3溶液
C. BaCl2溶液 D. Ba（OH）2溶液
D
练习与应用
A．氯化铵、硫酸铵均与NaOH反应生成氨气，氯化钠、硫酸钠均与NaOH不反应，不能鉴别；
B．均与硝酸银反应生成白色沉淀，不能鉴别；
C．硫酸铵、硫酸钠均与氯化钡反应生成白色沉淀，氯化铵、氯化钠均与氯化钡不反应，不能鉴别；
D．氯化铵、硫酸铵、氯化钠、硫酸钠四种溶液分别与Ba（OH）2溶液反应的现象为：刺激性气体、白色沉淀和刺激性气体、无现象、白色沉淀，现象不同，可鉴别；
4.根据图5-11“氨溶于水的喷泉实验装置”，下列叙述不正确的是（ ）
A．该实验说明氨气极易溶于水
B．烧瓶充满氯气，交投滴管和烧瓶中充满浓碱也可能形成喷泉
C．红色喷泉说明氨水有碱性
D．烧杯中换成其他液体无法形成喷泉
解析：喷泉反应的原理是可以快速溶解或者反应形成压强差，所以换成其他液体也可以。
D
练习与应用
5.工业上用废铜屑作原料制备硝酸铜，下列四种方法中，适宜采用的是哪一种，请从节约原料和污染保护的角度说明原因。
A．Cu + HNO3(浓) → Cu(NO3)2
B．Cu +HNO3(稀) → Cu(NO3)2
C．Cu → CuO → Cu(NO3)2
D．Cu → CuSO4 → Cu(NO3)2
空气
△
HNO3
浓H2SO4
△
Ba(NO3)2
练习与应用
解析：根据反应的方程式可知，选项ABD中都能产生大气污染物NO2、NO、SO2，C中没有污染物产生，且原料利用率高，所以正确的答案选C
6.利用图5-14进行铜与硝酸反应的实验
（1）硝酸一般成放在棕色试剂瓶中，请用化学方程式说明其原因______。
（2）使用稀硝酸进行实验：反应开始后，铜丝逐渐变细，有气泡产生，溶液变蓝。
①铜与稀硝酸反应的离子方程式为__________________。
②实验中观察到试管中的气体略有红棕色，其原因是________（用化学方程式表示）
答案：（1）4HNO3 == 4NO2 ↑ +O2 ↑ +2H2O
或光照
（2）①3Cu+8H++2NO3-= 3Cu2++ 2NO↑+4H2O
②2NO + O2 = 2NO2
练习与应用
（3）使用浓硝酸进行实验：反应剧烈进行，铜丝逐渐变细，溶液标
绿，试管上方出现红棕色气体。
①铜与浓硝酸反应的化学方程式为_____________________.
②某同学推测反应后溶液呈绿色的原因是NO2在溶液中达到饱和，NO2的
饱和溶液呈黄色，硝酸铜溶液呈蓝色，两者混合后呈绿色。他取少量该
绿色溶液，向其中加入适量水后溶液为蓝色，可能原因是
______________________（用化学方程式表示）。
（3）①Cu+4HNO3(浓) ＝Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
②3NO2+H2O=2HNO3+NO
练习与应用
7.汽车尾气中含有CO、NO等多种污染物，已成为城市空气的主
要污染源。汽油和柴油中基本不喊氮元素，那么汽车尾气中的
NO是如何产生的？请褪色可能的原因，并写出有关反应的化学
方程式。
解答：N2+O2 === 2NO；
高温
练习与应用

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