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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 第3课时硝酸酸雨及防治
1、能运用氧化还原反应知识理解硝酸的氧化性。
2、认识硝酸在相关反应中体现的性质，了解硝酸的保存方法。
3、了解SO 、NO 对大气质量的影响，特别是酸雨的成因、危害及防治措施。 核心素养
1、通过学习硝酸的性质及原子守恒法、电子守恒法的应用，培养学生论据 推理与模型认知的化学核心素养。
2、通过酸雨的形成及防治认识化学对人类的作用，培养学生科学态度与社 会责任的化学核心素养。
学习目标与核心素养
学习目标
一 、硝 酸 的 性 质 硝酸质量分数为90%以上的浓硝酸，在空气中挥发出硝酸
1.物理性质 蒸气会产生“发烟”现象，通常又叫作发烟硝酸。
易挥发
90%~97.5%的硝酸称为发烟硝酸
有刺激性味
无 色液体
硝酸
2.化学性质
(1)酸性：
在 水 中 的 电 离 方 程 式 为
- HNO ===H±+ - NO -。
与指示剂作用：稀硝酸使紫色石蕊溶液变红；浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色
与碱发生中和反应：NaOH+HNO =NaNO +H O
与碱性氧化物反应：CuO+2HNO =Cu(NO ) +H O
与盐反应：CaCO +2HNO =Ca(NO ) +H O+CO 个
(2)不稳定性：
浓硝酸见光或受热会发生分解，化学方程 式为
4HNO (浓) 4NO 个+O 个+2H O
根据浓硝酸的性质分析浓硝酸应该如何保存 应保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处。
0图3-3-19铜
实验装置 铜丝 硝酸 NaOH 溶液 0图3-3-18铜片与 稀硝酸反应的现象
0 图 3 - 3 - 1 9 铜 浓硝酸反应的现生
15mol/L
4mol/L
稀硝酸 浓硝酸
实验 现象 反应缓慢，有少量气泡 产生，溶液变蓝，试管 口有红棕色气体产生 反应剧烈，有大量气泡_产 生，溶液变绿，液面上有 红棕色 气体产生
实验 结论 铜与稀硝酸常温下缓慢 反应生成NO_气体 铜与浓硝酸常温下剧烈反应 生成NO 气体
写出下列有关反应的化学方程式：
a.与金属反应：
稀硝酸与铜反应：3Cu+8HNO (稀)===3Cu(NO ) +2NO个+4H O 。
浓硝酸与铜反应：Cu+4HNO (浓)===Cu(NO ),+2NO,个+2H,O
0
b.与非金属反应： 课件2:浓硝酸与木炭的反应 高清.kux 浓硝酸与红热的C(被氧化为CO )的反应为
C+4HNO (浓)===CO,个+4NO,个+2H,O
铁与硝酸反应
铁与浓硝酸产生钝化现象。→用铁质或铝质容器盛放冷的浓硝酸
化学变化
铁与稀硝酸反应
Fe ( 少 量 ) + 4HNO ( 稀 ) = Fe(NO ) +NO 个+2H O 3Fe (过量)+8HNO ( 稀 ) = 3Fe(NO ) +2NO个+4H O
【情境 ·思考】某同学在实验室取出一瓶浓硝酸，发现溶液显黄
色，与教材中关于硝酸的描述出现偏差。
(1)请解释一下原因
浓硝酸不稳定，见光或受热会分解生成NO ,NO 溶于浓硝酸使 溶液显黄色。
(2)如何去除硝酸的黄色
向浓硝酸中通入氧气(或空气),发生反应
4NO +O +2H O===4HNO 消除黄色。
3.硝酸的用途与工业制法
(1)用途：
用于制造炸药
用途
用于制造硝酸银一
用于制造染料、农药
实验室重要化学试剂
【思考与交流】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：
H O O H O
N NH NO NO2 HNO
(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：
高温高压
N →NH :
NH →NO: NO→NO : 2NO+O ===2NO
NO →HNO 3NO +H O===2HNO +NO
H O O H O
NH NO NO HNO
N +3H 催 化 剂2NH
N
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。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。它们会引起呼吸道疾病，危害人体健康，严 重时会使人死亡。
二、酸雨及防治
1.酸雨
(1)概念：pH< 5.6 的降水。正常雨水由于溶解 了CO , 其pH 约为5.6。
(2)成因：主要是大气中的 SO 、NO 与水
或者水、氧气反应形成的。
2.酸雨的危害
(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SO 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。
图5-16 酸雨会破坏森林
(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。
①SO : 主要来自煤和石油和某些含硫的金属 矿物的燃烧或冶炼
② NO : 主要来自汽车尾气
①引起大气污染，直接危害人体健康
②溶于水形成酸雨
2.SO 与NO 的主要来源、危害和防治
(1)来源
(2)危害
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，减少二氧化硫 和氮氧化物的排放
③加强工厂废气的回收处理
④改进汽车尾气的处理技术，控制尾气排放
(3)防治
硝酸的强氧化性
1.规律
(1)硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。
(2)浓硝酸的还原产物是NO , 稀硝酸的还原产物是NO。
(3)还原剂一般被氧化为最高价态。
2.表现
(1)硝酸与金属的反应
①除Au、Pt 等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属，如
3Ag+4HNO ( 稀 ) = = = 3AgNO +NO 个+2H O;
②活泼金属与硝酸反应不生成H ,硝酸的浓度不同，还原产物不同； 浓硝酸 NO
稀硝酸 NO
极稀硝酸
N O、N 、NH NO 等
③常温下浓硝酸能使Fe 、Al 钝化，加热时反应。
(2)硝酸与非金属的反应
①反应规律：非金属单质+浓硝酸→最高价氧化物或其含氧酸+NO 个 +H O;
②实例：C+4HNO (浓)△ CO 个+4NO ^+2H O。
(3)硝酸与还原性化合物的反应
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HI、
HBr 、SO 、Fe + 、FeO 、Br 、I- 、S - 、SO -等均能被HNO 氧化。
(2)铜投入稀硫酸中不会溶解，再向溶液中投入KNO 固体，铜
会不会溶解 为什么
提示：会溶解。
由离子方程式8H++2NO +3Cu===3Cu ++2NO个+4H O可知，只 要溶液中同时有H+和NO , 铜就会发生反应而溶解。
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
D③ 的气体产物中检测出CO ,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
浓硝酸 灼热碎玻璃 浓硝酸 红热木炭
红热木炭
浓硝酸
① ②
③
1.下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正
练习与思考
确的是( )
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.使石蕊试液变红
B.与铜反应放出NO气体，生成Cu(NO )
C.与Na CO 反应放出CO 气体，生成NaNO
D.与S单质混合共热时生成H SO 和NO
①组装好装置检验气密性后，如何加
入稀硝酸 打开活塞1使左右大气相通，然后加入硝酸使液面
一达到a处
②如何控制反应的进行 如何加快
反 应 速 率 关闭活塞1,一段时间后铜丝与酸液分离，反应即停 。加热
3.某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要
是NO设计了实验方案。
(1)甲同学设计如图实验(实验过程中活塞2为打开状态)。
③如何操作验证产生的气体为NO _将活塞1打开，让气体进入分液漏斗中，气体在
分液漏斗中变为红棕色即可证明。
稀硝酸
-液面a
活塞2s 活塞1 胶塞 铜丝
① 设计装置A 的目 的是__生成NO 而产生干扰 -0
② 装 置E 和F 的作用是______ 验证NO 的生成_______。
为实现此作用，操作是将F中的空气推入E中，若气体变为红棕色则说明生了NO
③ 装 置D 的作用是_吸收多余的氮氧化物，防止污染空气，防止倒吸发生
(2)乙同学设计了如图所示装置(加
热装置和固定装置均已略去)。图 中K 为止水夹(处于关闭状态),F是
产生CO ,赶走装置中的空气，防止因NO与O 反应
一半空的注射器。
二
F
铜丝
碳酸钙
多孔 隔板
稀硝酸
A B C D
澄清 石灰 水
NaOH 溶液-
用于制造炸药、染料、
农药等
实验室重要化学试剂
使湖泊的水质变酸，
导致水生生物死亡酸雨
酸雨浸渍土壤，会 的危
使土壤变得贫瘠 害
造成森林大面积
死亡
酸雨对人体健康
也有直接影响
与非金
改变能源结构 酸雨
控制酸性物质 的防
的排放 治
提高人们的环境
保护意识
属反应 如与碳反应
与还原性化合物，如 H S 、HBr 等反应
无色液体，有刺激性 气味
易挥发
硝酸、
酸雨
及防
治
硝酸 的化 学性 质
与除Au 、Pt外的 大多数金属反应
浓硝酸能使 铁、铝钝化
硝酸的 物理性 质
与金 属反 应
硝酸的 用途
具有酸的通性
强氧 化性
钝化
酸雨

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