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第五章 化工生产中的重要非金属元素
高一化学人教版（2019）必修第二册
第二节 氮及其化合物
第2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
（强水）：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
此水性猛烈，不可服食。西人凡画洋画，必须镂板于铜上者，先以笔画铜，或山水人物，以此水渍其间一昼夜，其渍处铜自烂，胜于雕刻
中医书籍《本草纲目拾遗》记载：
强水是什么？
1、硝酸的物理性质
颜色 气味 挥发性 状态 沸点 密度
无色
有刺激性气味
易挥发
液体
83℃
1.5027 g/cm3
① 硝酸能与水任意比互溶
② 常用浓硝酸质量分数为69％。
③ 质量分数为98%以上的硝酸为“发烟硝酸”
开瓶瓶口有白雾
发烟硝酸（W>98%）
参与化学反应温度不宜过高
一、硝酸
运输硝酸的铝槽车发生泄露事故，造成大量红棕色烟雾，现场可闻到刺鼻的气味。消防人员运来纯碱进行处理，以便防止其扩散并污染黄河。
【思考】1、为什么现场有大量红棕色的烟雾？
【思考】
2、硝酸是无色液体，但久置的浓硝酸为什么会显黄色？
2、化学性质
(1) 不稳定性，见光或受热易分解
4HNO3 4NO2↑ + O2↑ + 2H2O
光照或加热
硝酸泄漏
【思考】
硝酸该如何保存？
一般将浓硝酸保存在棕色细口瓶中，并放置于阴凉处
运输硝酸的铝槽车发生泄露事故，造成大量红棕色烟雾，现场可闻到刺鼻的气味。消防人员运来纯碱进行处理，以便防止其扩散并污染黄河。
为什么可以用纯碱处理泄漏出来的硝酸？
【思考】
(2) 酸性：HNO3 = H+ + NO3—
与指示剂显色
与金属反应
与碱反应
与碱性氧化物反应
与弱酸盐反应
硝酸
稀硝酸使蓝色石蕊溶液变为红色，浓硝酸使蓝色石蕊溶液先变红(酸性)后褪色(强氧化性)。
不生成H2
如NaOH
H+ + OH- = H2O
如CuO
2H+ + CuO = Cu2+ + H2O
如Na2CO3
2H+ + CO32- = H2O + CO2↑
2、化学性质
与金属Cu反应
HNO3与金属反应：氧化性、酸性
浓硝酸：反应剧烈，铜丝变细，有红棕色气体生成
稀硝酸：反应较慢，铜丝变细，有气泡产生，接近管口处观察到浅红棕色
3Cu + 8HNO3(稀) === 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O
Cu + 4HNO3(浓) === Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
(3) 强氧化性——与金属反应（除Au、Pt）
浓硝酸的还原产物为 NO2，稀硝酸的还原产物为 NO 。
① 3Cu＋8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
② Cu＋4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 ＋2NO2↑＋2H2O
思考：
（1）以上反应中，HNO3表现了什么性质？
氧化剂与还原剂的物质的量之比分别是多少？
（2）HNO3的还原产物有什么特点？
（3）结合实验现象，想一想浓稀HNO3哪个氧化性更强？
运输硝酸的铝槽车发生泄露事故，造成大量红棕色烟雾，现场可闻到刺鼻的气味。消防人员运来纯碱进行处理，以便防止其扩散并污染黄河。
问题3：为什么可以用铝槽车运输浓硝酸？
常温下，浓硝酸能使较活泼金属 ( Fe、Al ) 钝化
冷的浓硝酸或浓硫酸使金属表面生成一层致密的氧化物薄膜，阻止内层金属被进一步腐蚀。
加热下，浓硝酸与较活泼金属 ( Fe、Al ) 直接反应
Al + 6HNO3(浓) Al(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O
Fe + 6HNO3(浓) Fe(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O
波尔巧藏诺贝尔金奖章
二次世界大战中，德国法西斯占领了丹麦，下达了逮捕著名科学家诺贝尔奖获得者波尔的命令。波尔被迫离开自己的祖国，为了表示他一定要返回祖国的决心和防止诺贝尔金质奖章落入法西斯手中，他机智地将金质奖章溶解在一种特殊的液体中，在纳粹分子的眼皮底下巧妙地珍藏了好几年，直至战争结束，波尔重返家园，从溶液中还原提取出金，并重新铸成奖章。“你们知道这种能溶解金的溶液是什么吗？”
王水：
浓硝酸与浓盐酸的体积比为1:3，能溶解一些不溶于硝酸的金属如金、铂。
能使不溶于硝酸的金属如铂、金等溶解。
浓硝酸和浓盐酸按体积比为1∶3混合得到的混合物。
王 水
【资料卡片】教材P15
帮
你
记
忆
(3:1)
加热下，浓硝酸与非金属 ( C、S ) 反应
S + 6HNO3(浓) H2SO4 + 6NO2↑ + 2H2O
C + 4HNO3(浓) CO2 + 2NO2↑ + 2H2O
(3) 强氧化性——与非金属反应
【拓展】
金属抛光
金属抛光的过程中都发生了哪些反应？体现了硝酸的什么性质？
变光亮
生成红棕色气体
Cu + 4HNO3(浓) === Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
酸性
酸性、氧化性
【注意】
硝酸的浓度不同，氧化性强弱不同，与金属反应的产物也不同
CuO+2HNO3 Cu(NO3)2+H2O
2、化学性质
(1)硝酸的实验室制法
原理
H2SO4+KNO3===HNO3↑+KHSO4
不挥发性酸制备挥发性酸
【注意】
硝酸见光易分解，实验中应该避光
3、硝酸的制法
①
②
③
④
N2
H2
O2
O2
H2O
NH3
NO2
HNO3
NO
序号 反应物中含氮物质的类别氮元素化合价的变化 化学方程式 含氮物质发生反应的类型
①
②
单质，0→ -3
4NH3+5O2 === 4NO+6H2O
催化剂
氢化物， -3→+2
还原反应
氧化反应
N2 + 3H2 2NH3
3、硝酸的制法
(2)硝酸的工业制法
①
②
③
④
N2
H2
O2
O2
H2O
NH3
NO2
HNO3
NO
序号 反应物中含氮物质的类别氮元素化合价的变化 化学方程式 含氮物质发生反应的类型
③
④
2NO＋O2===2NO2
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
氧化物，+2→+4
氧化物， +4→+5 、 +2
氧化反应
氧化反应和还原反应
3、硝酸的制法
(2)硝酸的工业制法
炸药、燃料、医药、硝化纤维，化肥等
3、硝酸的用途
酸雨及防治
二、酸雨及防治
二、酸雨及防治
酸雨：主要指 pH小于5.6 的雨水，其主要是含有硫酸和硝酸。
S
SO2
SO3
H2SO4
硫酸型酸雨：煤、石油等化石燃料的燃烧和某些含硫的金属矿物的冶炼
硝酸型酸雨：汽车尾气以及硝酸工业废气等
NO2
HNO3
成因：主要是大气中的SO2与NOx溶于水形成的。
1、酸雨概念与成因
类型：
硫酸型：
硝酸型：
途径1
途径2
2SO2+O2 2SO3
△
催化剂
SO3+H2O===H2SO4
NO
HNO3
N2
NO2
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
2NO+O2 ==2NO2
放电
N2+O2=== 2NO
2、酸雨类型
酸雨有很大的危害，其pH小于5.6，能直接损伤农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊酸化，还会加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。
3、酸雨的危害
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SO2的排放；
③加强工业废气的回收处理；
④改进汽车尾气的处理技术，提高汽车尾气排放标准。
3、酸雨的防治
相关链接
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
三、不同价态含氮物质的转化
本课总结
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(　　)
×
×
×
×
√
3. 在pH=1 溶液中，能大量共存的离子组是（ ）
A. NH4+、I- 、NO3-、Br- B. S2-、Na+ 、SO32 - 、NO3-
C. Cu2+、NO3-、Na+ 、Cl- D. Fe2+ 、K+ 、NO3- 、SO42–
在酸性溶液中(H+)，NO3-具有强氧化性，与S2-、SO32- 、I- 、Fe2+、Br- 等不能共存。
C
2. 下列关于硝酸的叙述，正确的是（ ）
A．稀硝酸能与Fe发生反应，浓硝酸不能 B．浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂
C．稀硝酸是弱酸，浓硝酸是强酸
D．稀硝酸与Cu反应，生成NO，而浓硝酸与Cu反应只生成NO2
B
4.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
B
5.下列对于硝酸的认识，不正确的是
A.浓硝酸在见光或受热时会发生分解
B.金属与硝酸反应不产生氢气
C.可用铁和铝制品盛装冷的浓硝酸
D.铜与硝酸的反应属于置换反应
√
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YOU

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