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第二节　　氮及其化合物
第4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
[学习目标]
1.掌握硝酸的性质及应用(重点)。
2.知道酸雨的成因及防治措施。
3.掌握硝酸与金属、非金属反应的特点(难点)。
引入新课
你了解硝酸吗？
一、硝酸的性质及工业制法
1.硝酸的性质
物理性质：无色、易挥发、有刺激性气味的液体。

化学性质：
4HNO3(浓) ==== 4NO2↑+O2↑+2H2O
光或△
(1) 不稳定性
贮存：棕色玻璃瓶中，阴凉处。
产生的NO2又溶于浓硝酸中而使其显黄色
①使酸碱指示剂变色
②与碱、碱性氧化物、与部分盐反应
1.硝酸的性质
(2)酸性
H+＋OH－==H2O
2H+＋Na2O==2Na+＋H2O
2H+＋CaCO3==Ca2+＋CO2↑＋H2O
若把硝酸滴加到石蕊溶液中，溶液先变红后褪色，出现该现象的原因是什么。
硝酸显酸性使石蕊溶液变红，因强氧化性而具有漂白性，又使其褪色。
思考1
一、硝酸的性质及工业制法
1.硝酸的性质
(3)强氧化性
①实验探究：浓HNO3和稀HNO3与铜的反应
注意现象、原理及结论
一、硝酸的性质及工业制法
1.硝酸的性质
Cu与浓HNO3
铜丝变细，产生大量红棕色气体，溶液逐渐变绿
铜丝变细，开始产生少量无色气体，反应逐渐加快，气体在试管上部变为红棕色，溶液逐渐变蓝
Cu与稀HNO3
Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
红棕色
3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
无色
2NO+O2 == 2NO2
结论：浓→NO2，稀→NO，浓HNO3的氧化性更强。
实验探究：浓HNO3和稀HNO3与铜的反应
一、硝酸的性质及工业制法
1.硝酸的性质
(1)一定量铜放入浓硝酸后，铜有剩余，推测产生的气体成分？
再向其中加入少量的稀硫酸，金属铜还会继续溶解吗？
可能是NO2和NO的混合气体。
思考2
稀硫酸提供H+，与溶液中的会继续与铜反应。
(2)铁在常温下可以和稀硝酸反应，预测铁与稀硝酸反应的产物，
试写出化学方程式。
变价金属与硝酸反应，量不同产物不同。
Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
3Fe(过量)＋8HNO3(稀) ===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
一、硝酸的性质及工业制法
(3)强氧化性
1.硝酸的性质
①浓度不同，与金属反应的产物也不同。
实验探究：浓硝酸与Fe、Al等金属如何反应？
②钝化
常温下，浓硝酸能使Fe、Al发生钝化。
特别注意：
Fe+6HNO3(浓) === Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O
加热
b.常温下可用铁或铝制容器来盛装浓HNO3或浓H2SO4
一、硝酸的性质及工业制法
a.加热会反应
(3)强氧化性
1.硝酸的性质
③与非金属(碳)的反应
C＋4HNO3(浓) === CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
△
注意条件：“浓”、“加热”。
硝酸可以氧化具有还原性的微粒：、Br－、Fe2+、S2－等。
一、硝酸的性质及工业制法
2.硝酸的工业制法
硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、农药、染料等。
工业如何制硝酸？
一、硝酸的性质及工业制法
①N2+3H2 2NH3
高温高压
催化剂
②4NH3+5O2===4NO+6H2O
催化剂
③2NO＋O2===2NO2
④3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
2.硝酸的工业制法
0 -3
原理分析
单质 还原反应
发生的反应类型
-3 +2
+2 +4
+4 +5 +2
氢化物 氧化反应
氧化物 氧化反应
氧化物 歧化反应
一、硝酸的性质及工业制法
反应物中
含氮物质的类别
1.判断正误
(1)硝酸可与Na2SO3反应生成SO2(　　)
(2)稀硝酸可溶解Fe(OH)2生成Fe(NO3)2和水(　　)
(3)碳、铜与浓硝酸反应时，浓硝酸只表现强氧化性(　　)
(4)在常温下Fe和Al在浓硫酸和浓硝酸中发生钝化，说明常温下浓硫酸和浓硝酸与Fe和Al不反应(　　)
(5)王水是浓硝酸和浓盐酸体积比为1∶3的混合物，其氧化性比浓硝酸强(　　)
×
×
×
×
√
应用体验
一、硝酸的性质及工业制法
应用体验
2.下列事实与硝酸性质的对应关系错误的是
A.打开浓硝酸的试剂瓶，瓶口有白雾——挥发性
B.用棕色试剂瓶保存浓硝酸——不稳定性
C.稀硝酸使紫色石蕊溶液变红——酸性
D.稀硝酸使黑色氧化铜固体溶解——强氧化性
√
一、硝酸的性质及工业制法
HNO3见光或受热易分解
稀硝酸与CuO反应生成Cu(NO3)2和H2O，体现了稀硝酸的酸性
硝酸的氧化性
(1)硝酸与金属反应不能生成氢气。浓度不同，产物不同， 一般
浓硝酸被还原为NO2，稀硝酸被还原为NO。
(2)硝酸与大多数金属(金、铂等除外)反应，将金属氧化为高价态。
但常温下，浓硝酸能使铁、铝钝化。
归纳总结
一、硝酸的性质及工业制法
二、酸雨及防治
大气中SO2与NOx溶于水，形成pH小于5.6的雨水。
(1) 来源
1. 酸雨
SO2：
Nox：
煤 、石油和某些金属矿物的燃烧和冶炼
汽车发动机中，N2与O2反应生成NOx
(2) 形成：
硫酸型酸雨：SO2 →SO3 →H2SO4
硝酸型酸雨：NO2→HNO3
注意：正常雨水由于溶解了CO2，pH约为5.6。
2.酸雨的危害与防治
(1)危害：直接损伤农作物，使土壤、湖泊酸化，
腐蚀建筑物、桥梁、工业设备等。
(2)防治：
①消除污染源，改变能源结构，开发利用清洁能源。
②对酸性物质的排放加以控制。
二、酸雨及防治
1.判断正误
(1)空气中的SO2溶于水最终形成酸雨(　　)
(2)安装煤炭燃烧过程的固硫装置主要是为了提高煤的利用率(　　)
(3)大量燃烧化石燃料排放的废气中含大量的CO2，从而使雨水的pH＜5.6(　　)
√
×
×
应用体验
二、酸雨及防治
2.工业或机动车尾气中的NOx会造成环境问题，可用多种方法脱除。
(1)碱液吸收：NaOH溶液可吸收硝酸工业尾气(含NO、NO2)，获得副产品NaNO2。
①等物质的量NO与NO2被NaOH溶液吸收，反应的离子方程式为___________
__________________。
NO＋NO2＋
应用体验
②若吸收时NO与NO2比例控制不当，则吸收液经浓缩结晶、过滤得到NaNO2晶体中最有可能混有的杂质是_______(填化学式，下同)。排放的尾气中含量较高的氮氧化物是_____。
NaNO3
NO
二、酸雨及防治
2OH- ==2+H2O
(2)还原法：尿素水溶液热解产生的NH3可去除尾气中的NOx，流程如下：
8NH3＋6NO2
①写出“催化反应”过程中NH3还原NO2的化学方程式：______________
________________________。
②若氧化处理后的尾气中混有SO2，此时催化剂表面会因为覆盖部分硫酸盐而导致催化剂中毒，降低NOx的去除率。试分析硫酸盐的产生过程：__________
_____________________________________________________________。
SO2与O2、H2O反应生成H2SO4，H2SO4与NH3反应生成(NH4)2SO4或者NH4HSO4
应用体验
二、酸雨及防治
(2)还原法：尿素水溶液热解产生的NH3可去除尾气中的NOx，流程如下：
应用体验
③“催化反应”过程中需控制温度在250～380 ℃之间。温度过高，NOx的去除率下降，其原因可能是温度过高催化剂的活性降低和___________________
____________。
温度升高，NH3催化
氧化生成NO
二、酸雨及防治
SO2、NOx的消除方法
(1)SO2的消除方法
①钙基固硫法：将生石灰和含硫的煤混合燃烧，S转化为CaSO4。
2CaSO3＋O2===2CaSO4
②氨水脱硫法：将SO2通过氨水并氧化生成氮肥(NH4)2SO4。
反应原理：2NH3·H2O＋SO2===(NH4)2SO3＋H2O
2(NH4)2SO3＋O2===2(NH4)2SO4
③碱液吸收法：SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O。
归纳总结
二、酸雨及防治
归纳总结
SO2、NOx的消除方法
(2)NOx的消除
①碱液吸收法 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。
②催化转化法
二、酸雨及防治
本节内容结束
1.硝酸的性质
硝酸是 色、易 、有 气味的液体，硝酸具有如下化学性质：
(1)不稳定性
浓硝酸见光或受热易分解，化学方程式为 。
长期存放的浓硝酸呈黄色是因为其分解生成的 溶于硝酸中，实验室常将浓硝酸保存在 试剂瓶中，并放置在 处。
目标一 答案
无
挥发
刺激性
NO2
棕色
阴凉
(2)酸性
硝酸是强酸，具有酸的通性。
写出下列反应的离子方程式：
①硝酸和氢氧化钠反应： 。
②硝酸和氧化钠反应： 。
③硝酸和碳酸钙反应： 。
目标一 答案
H＋＋OH－===H2O
2H＋＋Na2O===2Na＋＋H2O
2H＋＋CaCO3===Ca2＋＋CO2↑＋H2O
若把硝酸滴加到石蕊溶液中，溶液先变红后褪色，出现该现象的原因是什么。
提示　硝酸显酸性使石蕊溶液变红，因强氧化性而具有漂白性，又使其褪色。
目标一 答案
思考1
(3)强氧化性
①硝酸具有很强的氧化性，浓度不同，与金属反应的产物也不同。
实验探究：浓HNO3和稀HNO3与铜的反应
实验 装置 两只具支试管中分别加入浓硝酸和稀硝酸 实验 现象 浓HNO3：铜丝变细，产生大量 色气体，溶液逐渐变 。 稀HNO3：铜丝变细，开始产生少量 气体，反应逐渐加快，气体在试管上部变为
色，溶液逐渐变蓝
目标一 答案
红棕
绿
无色
红棕
化学 方程式
实验 结论 浓HNO3与金属铜反应生成 ，稀HNO3与金属铜反应生成 ，浓HNO3的氧化性更 。
目标一 答案
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
NO2
强
NO
(1)一定量的金属铜放入浓硝酸后，金属铜有剩余，推测产生的气体成分可能有哪些？再向其中加入少量的稀硫酸，金属铜还会继续溶解吗？
提示　产生的气体可能是NO2和NO的混合气体。向有金属铜剩余的溶液中加入少量稀硫酸，稀硫酸提供氢离子，与溶液中的会继续与铜反应。
目标一 答案
思考2
(2)铁在常温下可以和稀硝酸反应，预测铁与稀硝酸反应的产物，试写出化学方程式。
提示　硝酸与变价金属(如Fe)反应，根据金属量的多少分别得到高价、低价或两种价态共存的混合物。
Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；3Fe(过量)＋8HNO3(稀) ===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
目标一 答案
②钝化
常温下，铁、铝的表面被 或 氧化，生成一层致密的氧化物薄膜，阻止了酸与内层金属的进一步反应。所以常温下可以用铁或铝制容器来盛装 或 。当 时，铁、铝会与浓HNO3或浓H2SO4发生反应。
③浓HNO3与非金属(碳)的反应
化学方程式： 。
目标一 答案
浓HNO3
浓H2SO4
浓HNO3
浓H2SO4
加热
C＋4HNO3(浓) CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
2.硝酸的工业制法
硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、农药、染料等，工业制硝酸的原理如图：
序号 反应物中含氮物质的类别、氮元素化合价的变化情况 化学方程式 含氮物质发生反应的类型(氧化反应、还原反应)
①
目标一 答案
单质，0→－3
还原反应
②
③
④
目标一 答案
氢化物，－3→＋2
氧化物，＋2→＋4
氧化物，＋4→＋5、＋2
2NO＋O2===2NO2
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
氧化反应
氧化反应
既发生氧化反应
又发生还原反应

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