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第五章 化工生产中的重要非金属元素
第二节 氮及其化合物
硝酸、酸雨及防治
学习目标
1、结合实验探究，了解硝酸的主要性质——不稳定性和强氧化性，知道硝酸是重要的化工原料。
2、了解酸雨的概念，知道酸雨形成的主要原因是二氧化硫和二氧化氮进入大气，知道酸雨会严重危害环境，增强环保意识，培养社会责任感。
（强水）：西洋人所造，性最猛烈，能蚀五金。王怡堂先生云∶其水至强，五金八石皆能穿漏，惟玻璃可盛
此水性猛烈，不可服食。西人凡画洋画，必须镂板于铜上者，先以笔画铜，或山水人物，以此水渍其间一昼夜，其渍处铜自烂，胜于雕刻
《本草纲目拾遗》记载：
强水是什么？
一、硝酸的物理性质
纯硝酸是无色、易挥发（沸点是83℃）、有刺激性气味的液体，
硝酸可以与水以任意比互溶，质量分数为98%以上的硝酸叫发烟硝酸。
开瓶瓶口有白雾
发烟硝酸（W>98%）
参与化学反应温度不宜过高
浓硝酸久置后呈黄色，为什么？
硝酸泄漏
二、硝酸的化学性质
1、硝酸的不稳定性
4HNO3(浓) ==== 4NO2↑+O2↑+2H2O
△
或光照
浓硝酸见光或受热时发生反应
纯硝酸 久置硝酸
一般将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，
并避光放置于阴凉处。（玻璃塞而非橡胶塞）
如何保存浓硝酸？
二、硝酸的化学性质
2、酸的通性
①与指示剂作用:
②与碱和性氧化物反应:
③与盐反应:
④与活泼金属反应：
稀硝酸与石蕊试液变红，不褪色
浓硝酸与石蕊试液变红，后褪色
比较与Fe(OH)3、Fe(OH)2 、CuO、FeO的反应
比较与Na2CO3、Na2SO3 的反应
HNO3=H++NO3-
可以与酸反应，
为什么可以用铝槽车运输浓硝酸？
不产生H2
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二、硝酸的化学性质
3、硝酸的强氧化性
硝酸的浓度不同，和金属反应的产物也不同
【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。
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}[实验5-8]
现象
化学方程式
Cu与
稀硝酸
Cu与
浓硝酸
结论
反应较缓慢，产生无色气体，逸至试管口变为红棕色，溶液由无色变为蓝色。
反应剧烈，产生红棕色气体，溶液由无色变为蓝绿色。
3Cu+8HNO3(稀)
=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3(浓)
= Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
稀硝酸、浓硝酸都具有氧化性；硝酸还体现出酸性
且氧化性：浓硝酸> 稀硝酸
练一练：写出对应的离子方程式：
为什么两个溶液颜色不一样？
二、硝酸的化学性质
3、硝酸的强氧化性
①足量的Cu中加入少量的浓硝酸,可能会发生什么反应?
一开始是铜与浓硝酸反应:
Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
随着反应进行, 硝酸由浓变稀,则发生:
3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
②反应停止后,如果在溶液中再加入足量硫酸会出现什么情况?
溶液中存在NO3-,它遇到H+后,会继续氧化铜,当然此时NO3-/H+的溶度较稀.
二、硝酸的化学性质
3、硝酸的强氧化性
①除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属。
②常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化，但加热时可以彻底反应。

但是，加热时可以反应
Al + 6HNO3(浓) === Al(NO3)3+ 3NO2↑+ 3H2O
练一练：试写出铁与稀/浓硝酸反应的化学方程式
二、硝酸的化学性质
3、硝酸的强氧化性
①除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属。
②常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化，但加热时可以彻底反应。
③任何金属与HNO3反应不生成H2，HNO3的浓度不同，还原产物不同。
金属
稀硝酸
浓硝酸
高价金属硝酸盐 + NO2 + H2O
高价金属硝酸盐 + NO + H2O
极稀硝酸
高价金属硝酸盐+N2O、N2、NH4NO3
二、硝酸的化学性质
3、硝酸的强氧化性
王水
浓硝酸和浓盐酸按体积比为1：3混合得到的混合物。能使不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。
“影视中的化学”大揭秘
劳厄和弗兰克，曾获得1914年和1925年的物理学奖，德国纳粹政府要没收他们的诺贝尔奖牌，他们辗转来到丹麦，请求丹麦同行、1922年物理学奖得主玻尔帮忙保存。1940年，纳粹德国占领丹麦，受人之托的玻尔急得团团转。同在实验室工作的一位匈牙利化学家赫维西(1943年化学奖得主)帮他想了个好主意：将奖牌放入“王水” 中，纯金奖牌便溶解了。玻尔于是将溶液瓶放在实验室架子上，来搜查的纳粹士兵果然没有发现这一秘密。战争结束后，溶液瓶里的黄金被还原后送到斯德哥尔摩，按当年的模子重新铸造，于1949年完璧归赵。
玻尔与王水
二、硝酸的化学性质
3、硝酸的强氧化性
与非金属反应
C+4HNO3 (浓) = CO2↑ + 4NO2↑+ 2H2O
S+6HNO3(浓) = H2SO4+6NO2↑+2H2O
△
非金属单质+浓硝酸→该非金属最高价的氧化物或含氧酸 +NO2↑+H2O
练一练：写出浓硝酸与P反应的化学方程式
二、硝酸的化学性质
3、硝酸的强氧化性
与还原性物质反应
如：Fe2+ 、H2S、SO2、Na2SO3、HI、HBr等
例:Fe2+
HNO3
Fe3+
SO32-
HNO3
SO42-
问题：往浅绿色的Fe(NO3)2溶液中逐滴加入HCl(aq)时，
溶液的颜色变化应该是
在中性和碱性溶液中,NO3-很稳定
但在酸性溶液中,NO3-/H+具有了强氧化性
溶液将由浅绿色变为棕黄色.
链接知识点：
离子共存
三、硝酸的工业制法
N2
H2
O2
O2
H2O
NH3
NO
NO2
HNO3
【思考与讨论】
(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。
四、酸雨及防治
四、酸雨及防治
1、酸雨的定义：
pH小于5.6的雨。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。
硫酸型酸雨：煤、石油等化石燃料的燃烧和某些含硫的金属矿物的冶炼
硝酸型酸雨：汽车尾气以及硝酸工业废气等
2、酸雨的形成：
四、酸雨及防治
3、酸雨的危害
①酸化的地下水，危害人体健康
损坏植物叶面导致森林死亡
②直接损伤农作物,破坏森林和草原,使土壤、湖泊酸化;
③加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。
四、酸雨及防治
4、酸雨的防治
①调整能源结构，发展清洁能源；
②研究煤的脱硫技术，改进燃烧技术，减少SO2的排放；
③加强工业废气的回收处理；
④改进汽车尾气的处理技术，提高汽车尾气排放标准。
相关链接
类型
形成原因
主要危害
温室效应
大气中CO2含量不断增加
全球变暖，冰川融化
酸雨
SO2和氮氧化物的排放
使土壤酸化，腐蚀建筑物等
光化学烟雾
氮氧化物和碳氢化合物的排放
危害人体健康和植物生长
臭氧空洞
氮氧化物和氟氯代烃的排放
地球上的生物受太阳紫外线伤害加剧
赤潮和水华
含磷洗涤剂的大量使用及其废水的任意排放,化肥的不合理使用等
使藻类过度繁殖，水质恶化,发生在海水中为赤潮，发生在淡水中为水华
白色污染
塑料制品的大量使用和任意丢弃
破坏土壤结构和生态环境
四、酸雨及防治

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