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人教版高一化学必修2第五章5.2.3
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
第3课时　硝酸　酸雨及防治
核心素养目标
1.宏观辨识与微观探析：通过氮的循环，了解氮气、一氧化氮、二氧化氮的主要性质，认识它们在生产中的应用。
2.变化观念与平衡思想：具有理论联系实践的观念，能主动关心与环境的关系问题合理利用自然资源的观念，通过观察实验，提高获取知识、分析知识、评价知识的能力。
3.证据推理与模型认知：从问题和假设出发，设计探究方案，探究一氧化氮和二氧化氮的性质，在探究中互利合作，培养团队精神。
4.科学探究与创新意识： 通过乙醇、水分别与钠反应的实验探究，认识有机化合物分子中共价键的类型、极性及其与有机反应的关系，
5.科学精神与社会责任 ：激发学生透过观察探究本质的兴趣，尊重科学以发展的眼光看待科学；通过参与探究过程，培养自身严谨的科学态度和辩证分析能力。但是，我们要通过切实可行的办法，杜绝污染，还社会一片蓝天净土。
教学目标
教学重点：1．比较法学习浓硝酸、稀硝酸的化学性 质，特别是二者氧化性的差别
2．复习氧化还原反应知识中的电子守恒法的原理，并在有关硝酸氧化性的计算中加以应用
3．从形成原理和途径上认识酸雨的形成、危害及防治
教学难点：浓、稀硝酸的氧化性，金属与浓硝酸发生氧化还原反应的计算。
复习旧知
1．酸的通性(1)使酸碱指示剂变色(如使紫色石蕊变红)。(2)与活泼金属发生置换反应。(3)与碱性氧化物反应，生成盐和水。(4)与碱发生中和反应。(5)与盐发生复分解反应。
2．在实验室和化工生产中常用的酸有盐酸、硫酸、硝酸(化学式为HNO3)、醋酸(CH3COOH)。
复习旧知
　硝酸的性质
物理性质
纯净的硝酸是无色、有刺激性气味的液体，易挥发。
浓硝酸显黄色是因为硝酸分解的二氧化氮溶解在其中
任务探究一
任务探究三1.硝酸的物理性质纯硝酸为无色、有气味的液体，沸点低，易，在空气中呈“白雾”状，质量分数为95%以上的浓硝酸称为“硝酸”。刺激性挥发发烟　硝酸的性质
化学性质
① 不稳定性，见光或受热易分解
4HNO3 4NO2↑ + O2↑ + 2H2O
光照或加热
贮存：
一般将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，并放置于阴凉处。
任务探究三
任务探究三　硝酸的性质---化学性质②强氧化性，硝酸浓度不同，与金属反应的产物也不同硝酸浓度实验现象实验结论浓硝酸反应、铜丝，产生色气体，溶液呈绿色铜与浓硝酸反应生成，化学方程式：_________________________________________剧烈变细红棕NO2Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O稀硝酸反应、铜丝，产生气体，溶液呈蓝色铜与稀硝酸反应生成，化学方程式：________________________________________________缓慢变细无色NO3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O任务探究三
根据浓硝酸和稀硝酸的强氧化性书写下列反应的化学方程式：
①铁与稀硝酸(HNO3过量)：
。
②碳与浓硝酸共热生成CO2和NO2：
。
③硫与浓硝酸共热生成H2SO4和NO2：
。
Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
　硝酸的性质
化学性质
任务探究三
　硝酸的性质
化学性质——氧化性
a. 常温下，能与不活泼金属 ( Cu ) 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
任务探究三
　硝酸的性质
化学性质——氧化性
浓硝酸的还原产物为 NO2，稀硝酸的还原产物为 NO 。
Cu + 4HNO3(浓) Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
3Cu + 8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
吸收NO2，防止污染空气
控制反应的发生和停止
任务探究三
　硝酸的性质
化学性质——氧化性
硝酸与较活泼金属( Fe、Al )
怎样反应呢
b. 常温下，稀硝酸与较活泼金属 ( Fe、Al ) 反应
Al + 4HNO3(稀) Al(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
Fe + 4HNO3(稀) Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
任务探究三
　硝酸的性质
化学性质——氧化性
c. 常温下，浓硝酸能使较活泼金属 ( Fe、Al ) 钝化
冷的浓硝酸或浓硫酸使金属表面生成一层致密的氧化物薄膜，阻止内层金属被进一步腐蚀。
d. 加热下，浓硝酸与较活泼金属 ( Fe、Al ) 直接反应
Al + 6HNO3(浓) Al(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O
Fe + 6HNO3(浓) Fe(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O
任务探究三
　硝酸的性质
化学性质——氧化性
e. 加热下，浓硝酸与非金属 ( C、S ) 反应
S + 6HNO3(浓) H2SO4 + 6NO2↑ + 2H2O
C + 4HNO3(浓) CO2 + 2NO2↑ + 2H2O
f. 浓硝酸能与 H2S、SO2、Fe2+ 等还原性物质反应
任务探究三
　硝酸的性质
化学性质
能使不溶于硝酸的金属如 金、铂 等溶解。
浓硝酸 和 浓盐酸 按体积比为 1∶3
混合得到的混合物。
王 水
任务探究四
制法——实验室
NaNO3＋H2SO4（浓）=NaHSO4＋HNO3↑
任务探究四
(1)硝酸与金属反应不能生成氢气。硝酸浓度不同，其还原产物不同，一般情况下，浓硝酸被还原为NO2，稀硝酸被还原为NO。
(2)硝酸能与大多数金属(金、铂等除外)反应，将金属氧化为高价态金属的硝酸盐。但在常温下，浓硝酸能使铁、铝钝化。
(3)热的浓硝酸可将非金属单质(碳、硫、磷等)氧化为最高价氧化物或最高价含氧酸。
(4)硝酸的强氧化性还表现在可以氧化具有还原性的化合物或离子，如SO2、FeO、Fe2＋、Br－、I－、S2－、SO 等均能被硝酸氧化。
任务探究五
　硝酸的性质
制法——工业
硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、农药、炸药、染料等。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。
任务探究五　硝酸的性质写出上述转化的化学方程式，并指出含氮物质发生的是氧化反应还是还原反应①_________________________，N2发生反应。②___________________________，NH3发生反应。③_________________，NO发生反应。④_________________________，NO2既发生反应，又发生反应。还原氧化2NO＋O2===2NO2氧化3NO2＋H2O===2HNO3＋NO氧化还原　硝酸的性质
下述实验中均有红棕色气体产生，分析所得结论错误的是 (　　)
A. 由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体
B. 红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应
C. 由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物
D. ③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
D
任务探究五
　硝酸的性质
3. 在标准状况下将 1.92 g 铜粉投入一定量浓硝酸中，随着铜粉的溶解，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜粉完全溶解后共收集到由 NO2 和 NO 组成的混合气体 1.12 L，则混合气体中 NO 的体积为 (　 )
A. 112 mL　　B. 1 008 mL　　C. 224 mL　　D. 448 mL
A
任务探究五
　硝酸的性质
(1)硝酸和活泼金属反应生成氢气和相应的硝酸盐(　　)
(2)硝酸的浓度越大，其氧化性越强(　　)
(3)稀硝酸可溶解Fe(OH)2生成Fe(NO3)2和水(　　)
(4)碳、铜与浓硝酸反应时，浓硝酸只表现强氧化性(　　)
(5)过量的铜和一定量浓硝酸反应，生成气体只有二氧化氮(　　)
(6)常温下，将铝片放入浓硝酸，无明显现象，是因为铝和浓硝酸不反应(　　)
(7)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(　　)
(8)实验室可以用铜和稀硝酸制备少量的NO气体(　　)
(9)浓硝酸氧化性很强，常温下就可以和碳发生反应(　　)
×
√
×
×
×
×
√
√
×
任务探究五
任务探究五回答下列问题：(1)如何除去浓硝酸中的“黄色”？提示　在浓硝酸中通入足量的氧气，发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，使NO2转化为硝酸，即可除去浓硝酸中的“黄色”。(2)足量的铜与浓硝酸反应，浓硝酸能否完全被还原？其还原产物可能是什么？提示　浓硝酸不可能完全被还原，因生成的硝酸铜溶液中仍有NO；在反应过程中，硝酸的浓度逐渐减小，还原产物可能是NO2和NO的混合物。(3)将铁粉溶于稀硝酸，铁元素的存在形式可能为①________、②________、③__________________。Fe(NO3)3Fe(NO3)2Fe(NO3)3和Fe(NO3)2任务探究五
认识无机物的主要角度
任务探究五
(1)氧化性酸和酸的氧化性
①浓硫酸、硝酸等都是氧化性酸，因为其中的 易获得电子，表现出很强的氧化性；而盐酸、稀硫酸、碳酸等的酸根部分不能或不易获得电子，是非氧化性酸。
②在水溶液中任何酸都能电离出H＋，H＋在一定条件下可获得电子，被还原为H2，从这一点来说，酸都具有氧化性，但此时H＋表现出的性质是酸性，这与氧化性酸中心元素获得电子表现出的氧化性不同。
任务探究五
(2)“三酸(浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸)变稀”问题辨析。
①浓盐酸与足量的二氧化锰反应时，浓盐酸浓度逐渐变小，变为稀盐酸时不再与二氧化锰反应。
②浓硫酸与足量的铜反应时，浓硫酸浓度逐渐变小，变为稀硫酸时不再与铜反应。
③浓硝酸与足量的铜反应时，浓硝酸浓度逐渐变小，变为稀硝酸时，还原产物发生改变，生成NO。
任务探究五1.下列对于硝酸的认识，不正确的是A.浓硝酸在见光或受热时会发生分解B.金属与硝酸反应不产生氢气C.可用铁和铝制品盛装冷的浓硝酸D.铜与硝酸的反应属于置换反应解析　浓硝酸在见光或受热时会发生分解反应生成氧气、二氧化氮和水，A项正确；硝酸是氧化性酸，金属与硝酸反应不产生氢气，B项正确；常温下铁和铝在浓硝酸中钝化，因此可用铁和铝制品盛装冷的浓硝酸，C项正确；铜与硝酸反应生成硝酸铜、氮的氧化物和水，不属于置换反应，D项错误。√任务探究五
2.0.3 mol铜和含1.2 mol HNO3的浓硝酸，充分反应后，生成NO2的量为
A.0.2 mol B.0.6 mol
C.小于0.6 mol D.大于0.6 mol
解析　因铜与浓硝酸反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，随着反应的进行，浓硝酸变稀，稀硝酸与铜反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，所以放出的NO2小于0.6 mol。
√
任务探究五3.氮及其化合物的变化关系如下所示。则下列说法不正确的是A.路线①②③是工业生产硝酸的主要途径B.路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径C.上述所有反应都是氧化还原反应D.氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2解析　氮气和氧气在放电条件下反应生成NO，NO与O2反应生成NO2，氮气与氧气不能一步转化为NO2，D错误。　酸雨及防治
任务探究六
酸雨及防治
酸雨的形成
酸雨：主要指 pH小于5.6 的雨水，主要含有硫酸和硝酸
SO2
SO3
H2SO4
硫酸型酸雨：
硝酸型酸雨：
NO2
HNO3
成因：主要是大气中的 SO2 与 NOx 溶于雨水形成的
任务探究六
　酸雨及防治
酸雨的形成
我们面临着严峻的大气污染，
SO2 和 NO2 是主要的污染物。
空气中SO2、氮氧化物的来源 ？
(1) SO2 主要来自于化石燃料的燃烧、（ 如煤与石油 ）
含硫金属的冶炼以及制造硫酸、磷肥等产生的废气。
(2) NO2 主要来自于汽车尾气 。
任务探究六
酸雨及防治
酸雨的危害
(1) 对人体直接造成危害，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；
(3) 破坏土壤、植被、森林；
(4) 腐蚀建筑物，桥梁，工业设备和电缆等。
任务探究六
　酸雨及防治
酸雨的防治
(1) 调整能源结构，积极开发新能源
(2) 对煤进行处理，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) 改进汽车尾气的处理技术，控制尾气排放
(4) 加强工厂废气的回收处理，充分利用原料
(5) 种植能够吸收 SO2 的有关树木
任务探究六
知识梳理
1.酸雨的概念
正常雨水的pH约为5.6，这是因为雨水中溶解了 的缘故。pH＜5.6的降水称为酸雨。
2.酸雨的形成
(1)大气中的 、 及它们反应后的生成物溶于 而形成酸雨。
二氧化碳
二氧化硫
氮氧化物
雨水
知识梳理
(2)硫酸型酸雨的形成过程
写出图中标号所示的化学方程式：
① ；
② ；
③ ；
④ 。
SO3＋H2O===H2SO4
2H2SO3＋O2===2H2SO4
知识梳理
(3)硝酸型酸雨的形成过程
写出图中标号所示的化学方程式：
① ；
② 。
2NO＋O2===2NO2
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
任务探究七
3.酸雨的危害
(1)直接 农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊 。
(2)加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的 。
(3)导致地下水中重金属元素含量增加，污染水源，危害人体健康。
4.酸雨的防治
(1)消除 ，改变能源结构，开发利用清洁能源，如太阳能、风能、氢能等。
(2)对 的排放加以控制，如燃料脱硫处理，废气中二氧化硫回收利用、控制汽车尾气排放等。
(3)健全法律法规，严格规定污染物的排放标准，提高环境保护意识。
损伤
酸化
腐蚀
污染源
酸性物质
1.现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pH，所得数据如下：
测试时间/h 0 1 2 3 4
雨水的pH 4.73 4.63 4.56 4.55 4.55
(1)分析数据，回答下列问题：
①雨水样品的pH变化的原因是________________________________________
(用化学方程式表示)。
2H2SO3＋O2===2H2SO4
解析　酸雨放置时pH变小，其原因是雨水中的H2SO3被空气中氧气氧化所致：SO2＋H2O??H2SO3，2H2SO3＋O2===2H2SO4。
任务探究七
任务探究七
任务探究七
②如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合，pH将变___，原因是_________
_________________________________________________(用化学方程式表示)。
解析　雨水和自来水混合，应考虑SO2与Cl2(或H2SO3与HClO)的反应：SO2＋2H2O＋Cl2===H2SO4＋2HCl(或H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl)。因此雨水与自来水混合后溶液pH将变小。
小
Cl2＋2H2O
＋SO2===H2SO4＋2HCl或H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl
(2)下列措施中，可减少酸雨产生的途径的是____(填字母)。
①少用煤作燃料　②把工厂烟囱造高　③燃料脱硫
④在已酸化的土壤中加石灰　⑤开发新能源
A.①②③ B.②③④⑤
C.①③⑤ D.①③④⑤
解析　减少酸雨的产生需减少SO2的排放，将煤转化为清洁能源(如煤的气化和液化)，燃料脱硫、固硫，开发不含硫的新能源(如氢能、核能等)，都是有力措施。因此①③⑤正确。
C
任务探究七
任务探究七2.回答下列问题(1)我国城市环境中常见的大气污染物主要有哪些？提示　SO2、NO2、CO、烟尘等。(2)根据所学知识，你知道采取什么办法能解决下列问题吗？①治理已酸化的湖泊和土壤。提示　对于已酸化的湖泊和土壤，可以加入生石灰进行改良。②保护暴露在大气中的建筑。提示　对于暴露在大气中的建筑可以通过粉刷油漆进行保护。任务探究七(3)某有色金属冶炼厂排放的废气中含SO2，先用石灰浆吸收SO2，然后利用空气中的氧气将产物继续氧化成石膏(CaSO4·2H2O)。写出有关反应的两个化学方程式。提示　SO2＋Ca(OH)2===CaSO3＋H2O，2CaSO3＋O2＋4H2O===2CaSO4·2H2O
常见的环境污染
环境污染 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 土壤酸化，腐蚀建筑物
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的伤害加剧
任务探究七
赤潮和水华含磷洗衣粉的大量使用及废水的任意排放使藻类过度繁殖，水质恶化，发生在海水中为赤潮，淡水中为水华白色污染聚乙烯塑料的大量使用、任意丢弃破坏土壤结构和生态环境任务探究七小结

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