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第二节 氮及其化合物
第3课时：硝酸 酸雨及防治
第五章 化工生产中的重要非金属元素
硝酸
01
酸雨及防治
02
学习目标
1.通过实验探究、讨论交流，了解硝酸的主要性质—酸性、不稳定性和强氧化性，并能从氧化还原反应角度分析反应原理，认识硝酸浓度不同其氧化性强弱不同、还原产物不同，知道硝酸是重要的化工原料。
2.通过阅读思考、查阅资料，从含氮物质的性质及转化的视角，了解酸雨的概念，知道酸雨形成的主要原因是二氧化氮和二氧化硫进入大气，酸雨会严重危害环境及防治方法，增强环境保护意识，培养社会责任感。
硝酸
硝酸
任务一、硝酸的性质
学生活动1：观察浓、稀HNO3样品，阅读教材P15页内容，思考总
结硝酸具有哪些物理性质？
①纯硝酸是无色（久置可能呈黄色）、易挥发（沸点
83℃）、有刺激性气味的液体，密度（1.5027 g/cm3）
比水大，能以任意比溶解于水。
②一元强酸，具有腐蚀性，使用时须注意防护何通风。
【温馨提示】质量分数为69%的硝酸为浓硝酸，质量分数为98%以上的硝酸为发烟硝酸。因此浓硝酸为混合物。
硝酸
任务一、硝酸的性质
学生活动2：阅读教材P15页内容，结合所学知识，思考硝酸具有
哪些化学性质？
运输硝酸发生泄露，为何造成红棕色烟雾？
刚倒出来硝酸
久置后的硝酸
硝酸
任务一、硝酸的性质
①酸的通性：HNO3=== H＋ + NO3― 。如与碱(如NaOH)反应：H＋＋OH－===H2O；
与碱性氧化物(如Na2O)反应：2H＋＋Na2O===2Na＋＋H2O；与弱酸盐(如CaCO3)：
CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O。
②不稳定性：浓硝酸见光或受热易分解，化学方程式为
4HNO3 4NO2↑＋O2↑＋2H2O。
【温馨提示】①长期存放的浓硝酸呈黄色是因为其分解生成的NO2溶于硝酸中，实验室常将浓硝酸保存在棕色细口试剂瓶中，并放置在阴凉处。 ②我们学过的氯水以及常见的AgNO3、AgCl等均用棕色试剂瓶保存，它们的共同特点是见光易分解，因此，我们可推测HNO3具有不稳定性。
硝酸
任务一、硝酸的性质
③强氧化性:硝酸与浓硫酸相似，具有强氧化性，属于氧化性酸，可与不活泼金属、
部分非金属反应。
与非金属(碳)的反应：
C＋4HNO3(浓) CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。
如浓硝酸、稀硝酸与铜反应的化学方程式分别为：
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；
浓硝酸
稀硝酸
对应训练
【典例1】下列关于硝酸的说法不正确的是(　　)
A．浓硝酸是一种易挥发的液体混合物
B．浓硝酸在空气中敞口放置，因吸收水蒸气而浓度减小
C．浓硝酸不稳定，易分解生成二氧化氮、氧气和水
D．常温下，浓硝酸常保存在棕色试剂瓶中
B
【解析】浓硝酸是一种易挥发的液体混合物，在空气中敞口放置，其浓度会不断减小；浓硝酸不具有吸水性，浓硝酸不稳定，见光易分解生成二氧化氮、氧气和水，所以浓硝酸常保存在棕色试剂瓶中。
对应训练
【典例2】下列反应中硝酸既能表现出酸性又表现出氧化性的是（ ）
A．能使紫色石蕊溶液变为红色
B．与铜反应放出一氧化氮气体，生成硝酸铜
C．与碳酸钠反应放出二氧化碳气体，生成硝酸钠
D．与单质硫混合共热时生成硫酸和二氧化氮
B
【解析】A．硝酸使紫色石蕊溶液变为红色，只表现酸性，A不符合题意；B．硝酸与铜反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，既表现其强氧化性又表现其酸性，B符合题意；C．与碳酸钠反应放出二氧化碳气体，表现的是硝酸的酸性，C不符合题意；D．硝酸与单质硫混合共热时生成硫酸和二氧化氮，表现的是硝酸的强氧化性，D不符合题意；综上所述答案为B。
硝酸
任务二、探究硝酸的强氧化性
硝酸
任务二、探究硝酸的强氧化性
学生活动1：根据教材P15页【实验-5-8】（或实验视频），观察浓
HNO3、稀HNO3和Cu的反应的实验现象，并分析其原理，填写表
格内容。
实验操作 实验现象 实验原理 实验结论 实验装置
稀HNO3与Cu
浓HNO3与Cu 反应较慢，产生无色气体，瓶口变成棕红色，生成蓝色溶液
剧烈反应，产生棕红色气体，生成蓝色溶液
3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O
稀硝酸具有强氧化性
Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O
浓硝酸具有强氧化性
硝酸
任务二、探究硝酸的强氧化性
【温馨提示】①在两支试管中各取5ml浓硝酸和稀硝酸，再分别滴入两滴石蕊溶液，会观察到稀硝酸中加入紫色石蕊试液变红，浓硝酸中加入紫色石蕊试液先变红后褪色（微热），说明浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。浓度越大氧化性越强。
②浓硝酸与C、S、P等非金属单质在加热条件下可以发生反应:
C + 4HNO3 (浓) 2H2O +4NO2 ↑+CO2 ↑
S+6HNO3(浓) H2SO4 +6NO2 ↑+2H2O
P+ 5HNO3(浓) H3PO4 +5NO2 ↑+H2O
硝酸
任务二、探究硝酸的强氧化性
学生活动2：探究1—浓硝酸的氧化性很强，为什么运输浓硝酸时
还是用铁罐车和铝槽车运输？
常温下，铁、铝的表面被浓硝酸或浓硫酸氧化，
生成了一层致密的氧化物薄膜，这层薄膜阻止
了酸与内层金属的进一步反应（又叫钝化）。
加热时，铁、铝会与浓硝酸或浓硫酸发生反应:
Al + 6HNO3(浓) Al(NO3)3+ 3NO2↑+ 3H2O
Fe + 6HNO3(浓) Fe(NO3)3+ 3NO2↑+ 3H2O
硝酸
任务二、探究硝酸的强氧化性
学生活动2：探究2—结合P教材102页“资料卡片”，回答“王水”
的组成及性质，归纳总结硝酸与金属反应的特点和规律是什么？
①浓硝酸和浓盐酸按1：3的体积比配制成的的混和溶液叫“王水”。王水的氧化能
力比硝酸强，不溶于硝酸的金（Au）和铂（Pt），可以溶解在王水中。
②除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属：
如3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O；
③活泼金属与硝酸反应不生成H2，硝酸浓度不同，还原产物不同。且浓硝酸一般
还原产物为NO2，稀硝酸一般还原为NO，极稀硝酸可为N2O、N2、NH4NO3等。
④常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化，加热时反应。
硝酸
任务二、探究硝酸的强氧化性
学生活动2：探究3—少量铁粉或过量铁粉与稀硝酸反应的产物是
什么？并写出化学方程式。
稀硝酸也具有强氧化性，只能将Fe氧化成Fe3+，但若铁粉过量，会发生反应： Fe+2Fe3+==3Fe2+，少量铁粉或过量铁粉与稀硝酸反应的化学方程式分别为： Fe（少量）+4HNO3(稀)==Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
3Fe（过量）+8HNO3(稀)==3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O。
【温馨提示】NO3-在酸性条件下，就相当于硝酸溶液，具有强氧化性，因此，在强酸性条件下NO3-与Fe2+（I-、Br-、S2-、SO32-等）不能大量共存，而在弱酸性或碱性条件下NO3-与Fe2+就可以大量共存。
硝酸
任务二、探究硝酸的强氧化性
学生活动3：阅读教材P16页“思考与讨论”内容，回答硝酸有哪
些用途？工业上如何制硝酸？
①硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、农药、炸药、染料等。
硝酸
任务二、探究硝酸的强氧化性
②工业制硝酸流程：
N2
O2
NH3
NO
NO2
HNO3
H2
O2
H2O
化学方程式：
N2＋3H2 2NH3，N2发生还原反应
4NH3＋5O2 4NO＋6H2O，NH3发生氧化反应
2NO＋O2===2NO2，NO发生氧化反应
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，NO2既是氧化剂，又是还原剂
热交换器
氧化炉
硝酸
对应训练
【典例1】硝酸与铜反应实验装置如图所示，下列有关叙述不正确
的是（ ）
A．浓硝酸呈黄色是因溶有其分解产生的NO2
B．用稀硝酸实验时试管上方气体略有红棕色
C．用浓硝酸实验时溶液呈绿色是因溶有NO
D．反应中浓硝酸较稀硝酸反应更剧烈、氧化性更强
C
【解析】A．浓硝酸不稳定，容易分解，分解产生的NO2溶解在浓硝酸中使浓硝酸呈黄色，故A正确；B．稀硝酸与铜反应生成NO，但试管有空气，生成的NO与空气中的氧气反应生成NO2，使得试管上方气体略有红棕色，故B正确；C．浓硝酸与铜剧烈反应生成硝酸铜，使溶液呈绿色，故C错误；D．硝酸的浓度越大，氧化性越强，与铜反应越剧烈，故D正确；故选C。
对应训练
【典例2】工业上制硝酸的原理是将氨经过一系列反应得到硝酸,如
图所示。
下列说法错误的是(　　)
A.过程①属于氮的固定
B.氮气在足量氧气中也可以通过一步反应生成NO2
C.过程④反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
D.常温下可用铁质容器储存浓硝酸
B
对应训练
【解析】过程①是氮气和氢气高温、高压、催化剂作用下反应生成氨气,属于氮的固定,故A正确;氮气在足量氧气中可以通过一步反应生成NO,不能生成NO2,故B错误; 过程④3NO2+H2O===2HNO3+NO,反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,故C正确;铁在冷的浓硝酸中发生钝化,金属表面生成一层致密氧化物薄膜,阻止内部反应继续进行,常温下可用铁质容器储存浓硝酸,故D正确。
酸雨及防治
酸雨及防治
任务一、酸雨的形成
学生活动1：结合所学知识，思考氮和硫的氧化物的主要来源是
什么？
①煤、石油和某些金属矿物中含有硫，在燃烧或冶炼时往往会生成二氧化硫。
②在机动车发动机中，燃料燃烧产生的高温条件会使空气中的氮气与氧气反应，生成氮氧化物。
③氮和硫的氧化物会引起呼吸道疾病，危害人体健康，严重时会使人死亡。
酸雨及防治
任务一、酸雨的形成
学生活动2：观察教材P16页图5-51，思考酸雨的定义、形成原因
及类型分别是什么？
①定义：主要指 pH小于5.6 的雨水，其主要是含有硫酸和硝酸。
②成因：二氧化硫、氮氧化物及它们在大气中发
生反应后的生成物溶于雨水会形成酸雨。正常雨水
因溶解了CO2，其pH约为5.6，而酸雨的pH小于5.6。
③类型：硫酸型酸雨：S→SO2→SO3→H2SO4：
硝酸型酸雨：NO2→HNO3：
汽车尾气NO→NO2→HNO3
对应训练
【典例1】下列关于氮及其化合物的说法错误的是（ ）
A. N2化学性质稳定，是因为分子内氮氮三键很强
B. NO、NO2均为大气污染气体，在大气中可稳定存在
C. 可用浓盐酸检测输送NH3的管道是否发生泄漏
D. HNO3具有强氧化性，可溶解铜、银等不活泼金属
B
【解析】A.分子中存在氮氮三键，氮氮三键很强不易断裂，化学性质比较稳定，故A正确；B.、均为大气污染气体，其中遇氧气可以与之反应生成，故B错误；C.浓盐酸易挥发，与氨气反应生成氯化铵，可以看到白烟，可用浓盐酸检测输送的管道是否发生泄漏，故C正确；D.具有强氧化性，可以与铜和银反应，能溶解铜、银等不活泼金属，故D正确。
对应训练
【典例2】酸雨被称为“天堂的眼泪”，会造成水土酸性化、建筑物
加速腐蚀等危害。下列说法正确的是( )
A．酸雨不会对动植物产生任何影响
B．使用新型能源不会对酸雨的防治产生效果
C．酸雨指的是pH小于7的雨水
D．NO2和SO2的过度排放是形成酸雨的主要原因
D
【解析】A．酸雨中含有硫酸和硝酸，因此酸雨会造成水土酸性化、建筑物加速腐蚀、污染水源，危害人体健康，使农作物和植物的生长遭到破坏，故A错误；B．使用新型能源，可以减少污染物的排放，有利于酸雨的防治，故B错误；C．pH小于5.6的雨水为酸雨，故C错误；D．人类超量排放的NO2和SO2，是形成酸雨的主要原因，故D正确；故选D。
酸雨及防治
任务二、酸雨的危害及防治
学生活动1：阅读教材P16页有关内容，回答酸雨有哪些危害？
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。
酸雨及防治
任务二、酸雨的危害及防治
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。
④腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料等。
酸雨及防治
任务二、酸雨的危害及防治
学生活动2：结合教材P17页“研究与实践”栏目，回答如何测定
雨水的pH及防治酸雨？
雨水的pH测定：
①下雨时用容器直接收集一些雨水作为样品，静置，
以蒸馏水或自来水作为参照，观察并比较它们的外观；
②用pH试纸（或pH计）测量雨水和蒸馏水的酸度并记录；
③可连续取样并测定一段时间（如一周）内本地雨水、地表水或自来水的pH，
将得到的数据列表或作图，确定你所在地区本时间段内雨水等的平均酸度。
酸雨及防治
任务二、酸雨的危害及防治
防治酸雨的方法：
调整能源结构，积极开发新能源
研究煤的脱硫、燃烧技术，减少SO2排放
SO2 + CaO= CaSO3
2CaSO3 + O2 = 2CaSO4 (生产石膏）
酸雨及防治
任务二、酸雨的危害及防治
种植能够吸收SO2的树木(如臭椿）等
加强工厂废气的回收处理
酸雨及防治
任务二、酸雨的危害及防治
改进汽车尾气的处理技术，控制尾气排放
2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g)
对应训练
A
【典例1】目前，汽车尾气系统中均安装了催化转化器(含有催化
剂)，在催化剂作用下，尾气中CO和NO发生反应，其微观过程如
图所示。下列说法错误的是（ ）
A．CO和NO在催化剂表面反应过程的顺序为①②③④⑤
B．该反应属于氧化还原反应
C．反应中CO和NO的物质的量比为1∶1
D．反应前后涉及3种氧化物
对应训练
【解析】A项，在催化剂表面反应过程中，一氧化碳和一氧化氮混合③，然后被吸附到催化剂表面②，再分解成碳原子、氮原子、氧原子①，接着反应生成二氧化碳和氮气④，最后再脱离催化剂表面⑤，即反应过程的顺序是③②①④⑤，错误；B项，该反应过程有元素化合价变化，属于氧化还原反应，正确；C项，2CO＋2NO 2CO2＋N2，反应中CO和NO的物质的量之比为1∶1，正确；D项，反应前后涉及一氧化碳、一氧化氮和二氧化碳三种氧化物，正确。
对应训练
BC
【典例2】研究表明氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的
氨有关(如图所示)。下列叙述正确的是（ ）
A．图中涉及的物质都是电解质
B．雾和霾的分散剂相同
C．图中涉及的无机化合物在一定条件下具有氧化性
D．NH3是形成无机颗粒物的催化剂
对应训练
【解析】A．氮氧化合物、二氧化硫和三氧化硫等是非电解质，不属于电解质，A错误；B．雾的分散剂是空气，分散质是水。霾的分散剂是空气，分散质固体颗粒，因此雾和霾的分散剂相同，B正确；C．氮氧化物、硝酸以及浓硫酸等均具有氧化性，所以图中涉及的无机化合物在一定条件下具有氧化性，C正确；D．NH3作为反应物参加反应转化为铵盐，因此氨气不是形成无机颗粒物的催化剂，D错误；答案选BC。
1．硝酸被称为“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原
料。下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是(　　)
A．浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——酸性和强氧化性
B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性
C．要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性
D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性
D
【解析】D项中“滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去”，其褪色的原因可能是因为硝酸的强氧化性把酚酞氧化而褪色，但也有可能是硝酸与氢氧化钠发生中和反应，究竟是哪个原因，还需要实验验证，D项不准确。
2．下列关于硝酸的说法中正确的是（ ）
A．硝酸和活泼金属反应生成氢气和相应的硝酸盐
B．硝酸的浓度越大，其氧化性越强
C．稀硝酸可溶解Fe(OH)2生成Fe(NO3)2和水
D．王水是浓硝酸和浓盐酸体积比为3∶1的混合物，能溶解金和铂
B
【解析】A．硝酸和活泼金属反应生成一氧化氮或二氧化氮气体和相应的硝酸盐，A错误；B．硝酸的浓度越大，其氧化性越强，B正确；C．稀硝酸可溶解Fe(OH)2生成Fe(NO3)3和水，C错误；D．王水是浓硝酸和浓盐酸体积比为1∶3的混合物，能溶解金和铂，D错误；故选B。
3．C、N、S的氧化物中许多是工业上重要的化工原料，但是当它们
分散到空气中时，会带来很多环境问题。下列有关这些元素的氧化
物说法不正确的是 ( )
A. 开发太阳能、水能、风能、氢能等有利于减少这些氧化物的产生
B. 这些氧化物使雨水的，我们把的雨水称之为酸雨
C. 的氧化物是造成光化学烟雾的主要原因
D. 温室效应与二氧化碳的排放有着直接的关系
B
【解析】传统能源会产生C、N、S的氧化物，带来环境问题，太阳能、水能、风能、氢能为清洁能源，有利于减少它们的氧化物产生，A正确；pH<5.6的雨水才称之为酸雨，B错；N的氧化物是造成光化学烟雾的主要原因，C正确；二氧化碳的排放是引起温室效应的主要原因，D正确。
4．我国清代《本草纲目拾遗》中记叙无机药物335种，其中“强水”
条目下写道：“性最烈，能蚀五金……其水甚强，五金八石皆能穿
第，惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指硝酸，下列有关硝酸的相
关描述中正确的是（ ）
A．浓硝酸保存于无色试剂瓶中
B．向装有Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀硫酸，可在试管口观察到
红棕色气体
C．常温下，浓硝酸可以用铝制容器储存，说明浓硝酸与铝不反应
D．稀HNO3与金属反应时，可被还原为更低价态，说明稀HNO3氧
化性强于浓HNO3
B
【解析】A项，浓硝酸见光会分解，要保存在棕色试剂瓶中，错误；B项，酸性溶液中硝酸根离子有强氧化性，与亚铁离子发生氧化还原反应生成一氧化氮，一氧化氮在试管口与氧气反应生成二氧化氮，可在试管口观察到红棕色气体，正确；C项，常温下，铝与浓硝酸发生钝化，所以浓硝酸可以用铝制容器储存，错误；D项，与金属反应时，稀硝酸被还原为一氧化氮，反应较慢，浓硝酸被还原为二氧化氮，反应较快，所以稀硝酸的氧化性比浓硝酸弱，错误。
延时符
硝酸
物理 性质
无色（久置可能呈黄色）、易挥发、有刺激性气味的液体，密度比水大，与水任意比互溶
化学 性质
酸通性、不稳定性、强氧化性（与不活泼金属如Cu、非金属如C、N、S反应）
酸雨及防治
定义 成因
防治 方法
调整能源结构，积极开发新能源；
研究脱硫、燃烧技术；种植能够吸收SO2的有关树木等。
pH小于5.6 的雨水；二氧化硫、氮氧化物以及它们在大气中发生反应后的生成物溶于雨水
第3课时 硝酸 酸雨及防治

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