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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　
学习目标与核心素养
学习目标
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SO2、NO2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。
一、硝酸的性质
1.物理性质
刺激性
无
易
硝酸质量分数为90%以上的浓硝酸，在空气中挥发出硝酸蒸气会产生“发烟”现象，通常又叫作发烟硝酸。
2.化学性质
(1)酸性:
在水中的电离方程式为_________________________。
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+HNO3=NaNO3+H2O
与碱性氧化物反应：CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O
与盐反应：CaCO3+2HNO3=Ca(NO3)2+H2O+CO2↑
HNO3===H++
(2)不稳定性:
浓硝酸见光或受热会发生分解,化学方程式为
___________________________________。
4HNO3(浓)
4NO2↑+O2↑+2H2O
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。
(3)强氧化性：①实验探究:
实
验
装
置
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
溶液变绿
红棕色
NO
NO2
4mol/L
15mol/L
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:_________________________________________。
浓硝酸与铜反应:_________________________________________。
3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
b.与非金属反应:
浓硝酸与红热的C(被氧化为CO2)的反应为
___________________________________________。
C+4HNO3(浓)===CO2↑+4NO2↑+2H2O
课件2：浓硝酸与木炭的反应_高清.kux
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）
+4HNO3（稀）=
Fe(NO3)3
+
NO↑
+2H2O
3Fe（过量）+8HNO3（稀）=
3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
【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NO2,NO2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4NO2+O2+2H2O===4HNO3,消除黄色。
3.硝酸的用途与工业制法
(1)用途:
炸药
硝酸银
【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：
N2
H2
O2
O2
H2O
NH3
NO
NO2
HNO3
(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:
N2→NH3:
________________________________。
NH3→NO:
_______________________________。
NO→NO2:
_______________________________。
NO2→HNO3:
_____________________________。
4NH3+5O2
4NO+6H2O
2NO+O2
===
2NO2
3NO2+H2O
===
2HNO3+NO
N2+3H2
2NH3
高温高压
催化剂
二、酸雨及防治
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。
1.酸雨
(1)概念:pH<____的降水。正常雨水由于溶解了CO2,其pH约为5.6。
(2)成因:主要是大气中的_____、______与水或者水、氧气反应形成的。
5.6
SO2
NO2
(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SO2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。
(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。
2.
酸雨的危害
2.SO2与NO2的主要来源、危害和防治
煤和石油
酸雨
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NO2,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+4HNO3(稀)
===3AgNO3+NO↑+2H2O;
②活泼金属与硝酸反应不生成H2,硝酸的浓度不同,还原产物不同;
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+NO2↑
+H2O;
②实例:C+4HNO3(浓)
CO2↑+4NO2↑+2H2O。
(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、SO2、Fe2+、FeO、Br-、I-、S2-、
等均能被HNO3氧化。
提示:会溶解。
由离子方程式8H++2
+3Cu===3Cu2++2NO↑+4H2O可知,只要溶液中同时有H+和
,铜就会发生反应而溶解。
(2)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?
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确的是
(　　)
①
②
③
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
√
练习与思考
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
√
①组装好装置检验气密性后,如何加
入稀硝酸?____________________。?
②如何控制反应的进行?如何加快
反应速率?____________________。??
③如何操作验证产生的气体为NO?_________________。?
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)。
打开活塞1使左右大气相通,然后加入硝酸使液面达到a处
关闭活塞1，一段时间后铜丝与酸液分离，反应即停。
加热
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。
(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________________________。?
②装置E和F的作用是________________________。
为实现此作用,操作是__________________________。?
③装置D的作用是__________________________。?
产生CO2,赶走装置中的空气,防止因NO与O2反应
生成NO2而产生干扰
将F中的空气推入E中,若气体变为红棕色则说明生了NO
吸收多余的氮氧化物,防止污染空气,防止倒吸发生
验证NO的生成

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