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(共45张PPT)
硝酸　酸雨及防治
第3课时
第二节　氮及其化合物
第二节　氮及其化合物
学习目标
1.能从物质类别、元素价态的角度预测硝酸的化学性质和变化。
2.通过硝酸的性质的学习,能设计简单的实验方案探究硝酸的性质,能对相关现象和事实进行合理的解释。
3.通过认识酸雨等环境问题,能描述硫或氮的化合物对环境的影响并能依据所学知识提出减少硫或氮的氧化物的排放措施和方法。
任务分项突破
『自主梳理』
学习任务1　认识硝酸的性质及工业制备
1.硝酸的物理性质
颜色 气味 状态 挥发性
无色 刺激性 液体 易挥发,在空气中形成白雾
2.硝酸的化学性质
(1)酸的通性。
①能电离产生H+(HNO3是强酸): 。
②能使酸碱指示剂变色,如使紫色石蕊溶液变红色。
③与碱反应,如硝酸和氢氧化钠溶液反应,离子方程式为 。
④与碱性氧化物反应,如硝酸和氧化钠反应,
离子方程式为 。
⑤与某些盐反应,如硝酸和碳酸钙反应,
离子方程式为 。
(2)不稳定性。
浓硝酸见光或受热易分解:4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O。
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 试剂瓶中,并放在 处。
棕色
阴凉
实验 装置 试剂 稀硝酸 浓硝酸
实验 现象 反应 ,有少量气泡产生,溶液 ,试管口有 　 气体产生 反应 ,有 产生,溶液 ,液面上有 气体产生
化学 方程式

实验 结论 浓、稀硝酸都有 性,而且浓度越大,氧化性 (3)强氧化性。
①与金属(Cu)反应[实验5-8]。
缓慢
变蓝
红棕色
剧烈
大量气泡
变蓝
红棕色
3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+
2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+
2NO2↑+2H2O
强氧化
越强
②与Fe、Al反应:常温下,浓硝酸可使铁、铝表面形成致密的氧化物薄膜而
,所以可以用 制容器盛放浓硝酸。
3.工业制备
相关反应的化学方程式:
① 。
② 。
③ 。
④ 。
钝化
铁或铝
『互动探究』
《本草纲目拾遗》中记载:“(硝酸)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。”
探究1　硝酸的性质与保存
问题1:上述资料中体现了硝酸的哪些性质
提示:酸性和强氧化性。
问题2:浓硝酸通常保存在棕色试剂瓶中,将浓硝酸取出,发现浓硝酸呈黄色,这是为什么呢
提示:浓硝酸见光易分解,保存在棕色试剂瓶中。浓硝酸见光分解会生成二氧化氮,溶于浓硝酸使其呈黄色。
提示:NO2和NO,Cu和稀硝酸的反应中虽然氮元素化合价降低的多,但不能说明稀硝酸的氧化性比浓硝酸的强;可根据浓硝酸与Cu反应更剧烈判断,浓硝酸的氧化性更强。
问题4:铜投入稀硫酸中不会溶解,再向溶液中投入KNO3固体,铜会不会溶解 为什么
探究2　硝酸与金属反应的规律
问题3:浓硝酸、稀硝酸与Cu反应的还原产物分别是什么 根据反应中氮元素的化合价变化,能说明稀硝酸氧化性比浓硝酸强吗
提示:若将锌投入稀硝酸中,因为硝酸的强氧化性,所以不会有H2生成,会生成NO等。Fe(NO3)3(或Fe3+);Fe(NO3)2(或Fe2+)。
问题5:若将锌投入稀硝酸中,会有H2生成吗 分别将少量铁粉和过量铁粉溶于稀硝酸,写出铁元素的存在形式。
硝酸强氧化性的反应规律及应用
(1)常温下,Al、Fe遇浓硝酸发生钝化,并非不反应;加热时,铁、铝可以继续与浓硝酸反应。
(2)硝酸浓度越大,其还原产物价态越高,一般情况为HNO3(浓)→NO2,
HNO3(稀)→NO。因此金属与浓硝酸反应,先放出NO2,后随硝酸浓度变小,放出NO;Zn等活泼金属与稀硝酸反应时可能有NO、N2O、N2、NH4NO3等多种还原产物。
归
纳
拓
展
(3)硝酸中+5价N的氧化性远大于H+,所以硝酸与金属反应不生成H2,且金属一般被氧化为高价态。
(4)硝酸的浓度越大,反应温度越高,其氧化性越强。稀硝酸只能使紫色石蕊溶液变红,浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红,后褪色。
(5)浓硝酸与非金属反应,一般规律:非金属单质+浓硝酸→最高价氧化物或其含氧酸+NO2↑+H2O,如C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O。
『题组例练』
题点一　硝酸的性质
1.下列关于硝酸的说法正确的是(　　)
A.硝酸为无色液体,常保存在棕色试剂瓶中
B.稀硝酸与少量的Fe反应生成Fe(NO3)2
C.常温下,向浓硝酸中投入铁片,会产生大量的红棕色气体
D.浓硝酸与Cu反应生成NO2,稀硝酸与Cu反应生成NO,说明稀硝酸的氧化性强于浓硝酸的
A
解析:硝酸为无色液体,见光易分解,应避光保存在棕色试剂瓶中,
A正确;硝酸具有强氧化性,能将Fe氧化成Fe(NO3)3,B错误;常温下,向浓硝酸中投入铁片发生钝化,不会产生大量红棕色气体,C错误;硝酸的氧化性强弱与浓度有关,硝酸浓度越大氧化性越强,一般浓硝酸还原产物为NO2,稀硝酸还原产物为NO,D错误。
2.某同学进行有关铜、硝酸、硫酸化学性质的实验,实验过程如图所示。
①③均观察到溶液呈蓝色,试管口有红棕色气体产生的实验现象。下列说法正确的是(　　)
A.①试管口有红棕色气体产生,原因是硝酸被还原为NO2
B.由③的现象可得出结论:Cu可与稀硫酸反应
C.③中反应的离子方程式:
D.③中可能产生SO2
C
题点二　硝酸与金属反应的计算
3.铜与一定量浓硝酸恰好完全反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,将这些气体与0.84 L O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸,若向所得硝酸铜溶液中加入 5 mol/L NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,消耗NaOH溶液的体积是
(　　)
A.60 mL B.45 mL
C.30 mL D.15 mL
C
解析:NO2、N2O4、NO混合气体与0.84 L O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸,说明整个过程中被还原的HNO3反应前后没有变化,即Cu失去的电子都被O2得到了,根据得失电子守恒建立关系式n(Cu)×2=n(O2)×4,解得n(Cu)=0.075 mol,根据Cu2+～2OH-得NaOH的物质的量为 0.075 mol×2=0.15 mol,则NaOH溶液的体积 故选C。
4.将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸溶液反应,铜完全溶解产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L,请回答下列问题。
(1)NO的体积为　　　 　(保留两位有效数字)L,NO2的体积为　　　　L。
5.8
5.4
(2)待产生的气体全部释放后,向溶液中加入V mL a mol·L-1的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2+全部转化成沉淀,则原硝酸溶液的
浓度为　　　　　　　　mol·L-1(列计算式即可)。
(3)将铜和硝酸产生的气体收集在一倒置于水槽的容器中,当通入标准状况下O2　　　　L时,使水充满容器。
5.7
硝酸与金属反应的计算解答规律
规律方法
学习任务2　了解酸雨及防治
『自主梳理』
1.酸雨
＜5.6
2.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。
『互动探究』
探究　认识酸雨的危害及防治
酸雨的危害很大,如影响人类健康;使森林大面积枯死;使湖水酸化,鱼类死亡;使农作物生长受到影响而减产;使名胜古迹、建筑物腐蚀损坏等。
问题1:酸雨的产生主要与哪些物质有关
提示:酸雨的产生主要与SO2、氮氧化物有关。
问题2:正常的雨水为什么呈酸性 收集到的酸雨样品,放置时间稍长,酸性反而越强,原因是什么
提示:由于雨水中溶解了CO2,导致其pH约为 5.6,故正常雨水呈酸性;酸雨的pH小于5.6。酸雨中的H2SO3为弱酸,长时间放置易被O2氧化为酸性更强的H2SO4。
问题3:在煤中加入适量生石灰,可以大大减少煤燃烧时SO2的排放;汽车安装尾气净化装置可将NO、CO转化为无害气体。写出以上涉及反应的化学方程式。
归
纳
拓
展
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
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
『题组例练』
1.形成酸雨的过程如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.含NOx、SO2的烟气和酸雨的分散剂相同
B.酸雨沉降到地面后酸性还会有所增强
C.机动车尾气中的NOx来源于燃油中的含氮物质
D.在已酸化的土壤中加消石灰可以减少酸雨的形成
B
解析:含NOx、SO2的烟气和酸雨的分散剂不相同,酸雨的分散剂是H2O,含NOx、SO2的烟气的分散剂是大气,A错误;硫酸型酸雨的形成过程之一是SO2+H2O H2SO3,亚硫酸是弱酸,又不稳定,易被氧气氧化成硫酸,所以酸雨沉降到地面后酸性还会有所增强,B正确;机动车尾气中的NOx来源于在电火花的条件下,空气中氮气和氧气反应生成的氮氧化物,C错误;在已酸化的土壤中加消石灰可以中和土壤的酸性,但不能减少酸雨的形成,D错误。
2.汽车尾气已成为城市空气的污染源之一。SCR技术利用尿素[CO(NH2)2]水溶液转化NOx的示意图如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.尿素“热分解”产生NH3的化学方程式为 CO(NH2)2+H2O CO2↑+2NH3↑
B.SCR催化转化器中发生反应的NOx与NH3的物质的量之比为3∶2x
C.SCR催化转化器温度过高时会减弱汽车尾气转化的效果
D.SCR技术可以缓解光化学烟雾、酸雨、雾霾等环境问题
C
知识整合
学科素养测评
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设计了如下实验方案。
(1)甲同学设计如图实验(实验过程中活塞2为打开状态)。
①组装好装置检验气密性后,加入稀硝酸的操作为　
　。
打开活塞1,
解析:(1)①打开活塞1使左右大气相通,加入稀硝酸,液面才能达到a处。
加入稀硝酸至液面a处
②如何控制反应的进行 　 。
通过关闭或开启活塞1可以控制反应的进行
解析:②关闭或开启活塞1能控制U形管内产生气体的压强,当关闭活塞1时,左侧压强增大,能使铜和稀硝酸分离从而停止反应。
③如何操作验证产生的气体为NO

　 。
反应开始后,胶塞下方有无色
解析:③NO是无色气体,如要证明反应产生的气体是NO,需将活塞1打开,使空气进入分液漏斗中,分液漏斗中气体变为红棕色,则证明反应所产生的气体是NO。
气体生成,打开活塞1,分液漏斗中气体变为红棕色,证明反应产生的气体为NO
(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是一半空的注射器。
①设计装置A的目的是　
　 ;A装置中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;装置E和F的作用是　　　　　　　;为实现此作用,操作是　
　。
产生CO2,赶走装置中的空气,防止因NO与O2
解析:(2)①装置中含有空气,对NO的检验有干扰,A中产生的CO2可排除装置中的空气。A中碳酸钙和稀硝酸反应生成CO2,其反应的离子方程式为CaCO3+2H+ Ca2++CO2↑+H2O;将注射器F中的空气推入E中,若气体变为红棕色,则说明反应生成了NO,装置E和F的作用是验证NO的生成。
反应生成NO2而产生干扰
CaCO3+2H+ Ca2++CO2↑+H2O
验证NO的生成
将注射器F中的空气
推入E中,若气体变为红棕色,则说明反应生成了NO
②B装置中发生反应的离子方程式为　
　 。
2NO↑+4H2O
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
解析:③氮氧化物是大气污染物,可用NaOH溶液吸收,干燥管可以
防止倒吸。则D的作用是吸收多余的氮氧化物,防止污染空气;防止倒吸。
命题解密与解题指导
情境解读:本题以稀硝酸与金属Cu的反应和NO的检验为背景,探究NO的检验方法与化学用语的表示方法等。
素养立意:通过稀硝酸与金属Cu的反应,认识硝酸的酸性、强氧化性等性质,培养科学探究与创新意识的学科素养。
思路点拨:(1)稀硝酸与Cu的反应及硝酸的化学性质;
(2)NO的检验方法。
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