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第二节　第4课时　硝酸　酸雨及防治
【课程目标】　1.掌握硝酸的性质及应用。
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。
夯基提能·一遍过
知识点一　硝酸
1．物理性质
硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体，具有腐蚀性。
2．化学性质
【知识衔接 】　硝酸的酸性 硝酸属于强酸，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：H＋＋OH－===H2O。
②硝酸和氧化钠反应：2H＋＋Na2O===2Na＋＋H2O。
③硝酸和碳酸钙反应：
2H＋＋CaCO3===Ca2+＋CO2↑＋H2O。
(1)不稳定性
①化学方程式：_______________________________________________________________。
②硝酸的保存：实验室常将浓硝酸保存在______试剂瓶中，并放在________处。长期存放的浓硝酸呈黄色，原因是硝酸分解生成的NO2溶于硝酸中造成的。
(2)强氧化性
实验探究
实验操作
硝酸 ①浓硝酸 ②稀硝酸
实验现象 ①浓硝酸与铜反应较剧烈，铜丝逐渐溶解，产生红棕色气体，溶液逐渐变深蓝色；②稀硝酸与铜反应较缓慢，铜丝逐渐溶解，产生无色气体，溶液逐渐变蓝色
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________
①硝酸与金属的反应
浓HNO3与铜反应的方程式：________________________________________________。
稀HNO3与铜反应的方程式：________________________________________________。
②钝化
a．钝化：常温下，铁、铝的表面被浓HNO3氧化，生成一层________________，阻止了酸与内层金属的进一步反应。
b．应用：常温下，浓硝酸可以用________制容器来盛装。应避免靠近热源
③浓HNO3与非金属(碳)的反应
化学方程式：______________________________________________________________。
④王水
组成：浓硝酸和浓盐酸的混合物，体积比为1∶3 。
特性：能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。
【师说·助学】　把石蕊溶液滴加到浓硝酸中，溶液先变红后褪色，试解释原因。
3．用途
硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造化肥、农药、炸药、染料和硝酸盐等，在实验室里是一种重要的化学试剂。
4．工业制法
写出上述转化的化学方程式：
①________________________________。
②________________________________。
③________________________________。
④________________________________。
即学即练
1．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
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(NO3)2
C．与Na2CO3反应放出CO2气体，生成NaNO3
D．与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2
3．某化学兴趣小组进行有关探究Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
A．①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，稀硝酸被还原为NO2
B．③中反应的离子方程式为3Cu＋＋8H＋===3Cu2+＋2NO↑＋4H2O
C．③中滴加稀硫酸，铜片继续溶解，说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸强
D．由上述实验可知，Cu在常温下既可与稀硝酸反应，也可与稀硫酸反应
知识点二　酸雨及防治
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二氧化碳的缘故。________的降水称为酸雨。
2．酸雨的形成
(1)大气中的二氧化硫、氮氧化物及它们在大气中发生反应后的生成物溶于雨水而形成酸雨。
(2)酸雨的形成过程
Ⅰ.写出硫酸型酸雨的形成过程中转化的化学方程式：
途径① SO2→SO3：__________________________________。
SO3→H2SO4：________________________________________。
途径② SO2→H2SO3：________________________________。
H2SO3→H2SO4：____________________________________。
Ⅱ.写出硝酸型酸雨形成过程中转化的化学方程式：
NO→NO2： ___________________________________________________________。
NO2→HNO3： ________________________________________________________。
3．酸雨的危害及防治
(1)危害
酸雨能直接损伤农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊酸化，加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。
(2)防治
①消除________：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：对排放的二氧化硫、氮氧化物等物质采取吸收、回收处理等措施。
【知识拓展】　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。
反应原理：
CaO＋SO2CaSO3、2CaSO3＋O2===2CaSO4。
总反应：2CaO＋2SO2＋O22CaSO4。
②氨水脱硫法：将SO2通过氨水并被氧化生成氮肥(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。
(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
NON2：4NH3＋6NO5N2＋6H2O。NOx＋CO―→N2＋CO2：
2NO＋2CO2CO2。
即学即练
1．[2024·广西兴安高一期中]下列关于酸雨的说法错误的是(　　)
A．硫酸型酸雨主要由二氧化硫气体造成
B.pH＜5.6的雨水为酸雨
C．防治酸雨最主要的措施是禁止使用化石燃料，开发新能源
D．可以向燃煤中添加石灰进行脱硫
2．(1)现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pH，所得数据如表。
测试时间/h 0 1 2 3 4
雨水的pH 4.73 4.63 4.56 4.55 4.55
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)。
②如果将刚取样的上述雨水与自来水相混合，pH将变________，原因是________________________________(用化学方程式表示)。
(2)下列可以减少酸雨产生的途径是________ (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
3．某企业利用下列流程综合处理工厂排放的含有SO2的烟气，以减少其对环境造成的污染。
回答下列问题：
(1)二氧化硫吸收塔中发生反应的离子方程式为________________________。
(2)氨吸收塔中发生反应的离子方程式为________________________。
(3)上述流程中，可以循环利用的物质为________(填字母)。
a.SO2 b．NH4HSO3
c.(NH4)2SO3
素养落实·重拓展
题型 硝酸与金属反应规律
例1 (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？
(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。
例2 某100 mL混合液中，HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4 mol·L-1和0.1 mol·L-1，向该混合液中加入1.92 g铜粉，加热，待充分反应后，所得溶液中Cu2+的物质的量浓度(忽略溶液体积变化)为(　　)
A．0.15 mol·L-1 B．0.225 mol·L-1
C．0.35 mol·L-1 D．0.45 mol·L-1
状元随笔　硝酸的氧化性规律
(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。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-、等均能被硝酸氧化。
【变式演练】———————————你学会了吗？
1．在通风橱中进行下列实验：
步骤
现象 Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色 Fe表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止
下列说法中不正确的是(　　)
A．Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式为2NO＋O2===2NO2
B．Ⅱ中的现象说明常温下铁在浓硝酸中发生钝化
C．过量铁与稀硝酸反应生成亚铁盐
D．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3
2．[2024·上海黄浦区高一期末]吴老师用打磨过的铝片进行如图实验，下列分析不合理的是(　　)
A．①中铝片发生了钝化
B．②中产生的气泡是氮氧化合物，不是氢气
C．③中沉淀溶解的离子方程式是Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
D．将铝片换成铁片，实验现象类似
第4课时　硝酸　酸雨及防治
夯基提能·一遍过
知识点一
2．(1)①4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O　②棕色　阴凉　(2)NO2　NO　更强　①Cu＋4HNO3(浓Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　3Cu＋8HNO3(稀3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O　②a.致密的氧化物薄膜　b．铁或铝　③C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
[师说·助学]　提示：硝酸显酸性使石蕊溶液变红，因浓硝酸具有强氧化性，能漂白石蕊溶液而使其褪色。
4．①N2＋3H22NH3　②4NH3＋5O24NO＋6H2O　③2NO＋O2===2NO2　④3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
即学即练
1．解析：浓硝酸具有挥发性，挥发出HNO3(g)溶于水蒸气中产生白雾，A正确；HNO3见光或受热易分解，故实验室常用棕色试剂瓶保存浓硝酸，并置于阴凉处，B正确；稀硝酸中含有H＋，使紫色石蕊溶液变红，体现其酸性，C正确；稀硝酸与CuO反应生成Cu(NO3)2和H2O，体现了稀硝酸的酸性，D错误。
答案：D
2．解析：在上述反应A、C项中HNO3均表现出酸性，在B、D项中HNO3中氮元素的化合价均降低，表现出氧化性，并且在B项中又有Cu(NO3)2和水生成，说明此反应中HNO3还表现出酸性。
答案：B
3．解析：①中发生反应3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，生成的硝酸铜溶液为蓝色，试管口处NO被氧气氧化生成红棕色的二氧化氮，但稀硝酸被还原生成NO，A错误；③中发生反应的化学方程式为＋4H2SO4===4CuSO4＋2NO↑＋4H2O，其离子方程式3Cu＋＋8H＋===3Cu2+＋2NO↑＋4H2O，B正确；③中滴加稀硫酸，Cu与稀硫酸不反应，但在酸性条件下具有强氧化性，继续与Cu反应，稀硝酸的氧化性比稀硫酸强，C错误；Cu在常温下可以和稀硝酸反应，不与稀硫酸反应，D错误。
答案：B
知识点二
1．pH＜5.6
2．(2)Ⅰ.2SO2＋O22SO3　SO3＋H2O===H2SO4　SO2＋H2O H2SO3　2H2SO3＋O2===2H2SO4　
Ⅱ.2NO＋O2===2NO2　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
3．(2)污染源
即学即练
1．解析：硫酸型酸雨主要由二氧化硫气体造成，二氧化硫和水生成亚硫酸，亚硫酸在空气中被氧化为硫酸，A正确；正常的雨水显酸性，pH＜5.6的雨水为酸雨，B正确；防治酸雨最主要的措施是合理使用化石燃料，开发新能源，C错误；可以向燃煤中添加石灰进行脱硫，减小硫氧化物的排放，可以减少酸雨，D正确。
答案：C
2．解析：(1)①酸雨放置时pH变小，其原因是雨水中的H2SO3被空气中的氧气氧化所致：SO2＋H2O H2SO3、2H2SO3＋O2===2H2SO4。②雨水与自来水相混合，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。(2)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。
答案：(1)①SO2＋H2O H2SO3、2H2SO3＋O2===2H2SO4　②小　Cl2＋2H2O＋SO2===H2SO4＋2HCl(或H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl)
(2)C
3．答案：(1)SO2＋
(2)NH3＋(或NH3·H2O＋H===++ H2O)
(3)c
素养落实·重拓展
例1　答案：(1)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，发生反应3Cu＋＋8H＋===3Cu2+＋2NO↑＋4H2O，金属铜继续溶解。
(2)Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；3Fe(过量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
例2　解析：HNO3、H2SO4混合液中H＋总的物质的量为的物质的量为0.04 mol，Cu的物质的量为0.03 mol。Cu与稀硝酸发生反应
3Cu+ 8H++ 2===3Cu2++2NO↑+4H2O
3 8 2
0.03 mol 0.06 mol 0.04 mol)
H＋量不足，应根据H＋的物质的量来计算。
3Cu+ 8H++ 2===3Cu2++2NO↑+4H2O
8 3
0.06 mol n(Cu2+)
n(Cu2+)＝0.06 mol×＝0.022 5 mol，
c(Cu2+)＝＝0.225 mol·L-1。
答案：B
变式演练
1．解析：Fe与稀HNO3反应产生的无色NO在空气中遇O2，反应产生红棕色NO2，反应方程式为2NO＋O2===2NO2，A正确；浓硝酸具有强氧化性，在室温下遇Fe会迅速反应产生红棕色NO2，Ⅱ中后来反应迅速停止，现象说明Fe 在冷的浓HNO3中钝化，Fe不能与浓硝酸接触，反应停止发生，B正确；铁与稀硝酸反应生成硝酸铁、NO、H2O，当Fe过量时，过量铁把硝酸铁还原为硝酸亚铁，反应方程式为Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2，C正确；不能根据硝酸与金属反应时本身被还原的氧化物的价态高低判断硝酸氧化性的强弱。硝酸的浓度越大，其氧化性越强，反应越剧烈。浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，D错误。
答案：D
2．解析：常温下，打磨过的铝片遇浓硝酸钝化形成致密的氧化膜，A正确；加入水稀释浓硝酸，氧化铝与稀硝酸反应，导致氧化膜被破坏，内部的铝和稀硝酸发生氧化还原反应生成氮氧化物和硝酸铝，B正确；往反应后的溶液中加入氢氧化钠溶液，先产生氢氧化铝沉淀，后氢氧化铝溶解，沉淀溶解的离子方程式是Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－，C正确；铁和浓硝酸在常温下会钝化形成致密的氧化膜，加入水稀释硝酸，铁的氧化物溶解产生Fe3+, 导致薄膜被破坏，进而内部的铁可以和稀硝酸反应生成氮氧化物和硝酸铁，Fe3+与NaOH溶液反应生成Fe(OH)3沉淀，但生成的不会溶解在过量的NaOH溶液中，则将铝片换成铁片，实验现象不类似，D错误。
答案：D

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