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(共38张PPT)
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
课时3 硝酸和酸雨的防治
贰
叁
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本节重难点
硝酸的性质和用途
壹
酸雨的危害和防治
贰
课堂导入
（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？
课堂导入
王水
王水又称“王酸”，是一种腐蚀性非常强、冒黄色雾的液体，是由浓盐酸(HCl)和浓硝酸(HNO3)按体积比为3:1组成的混合物。
王水中含有硝酸、氯气和氯化亚硝酰等强氧化剂，同时还含有高浓度的氯离子。正因为如此，王水的氧化能力比硝酸强，不溶于硝酸的黄金，却可以溶解在王水中。
课堂导入
二战时期 玻尔巧藏金奖章
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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”
探究课堂
刚倒出来
久置后
硝酸是无色液体，
但久置的浓硝酸为什么会显黄色？
运输硝酸的铝槽车发生泄露事故，
为什么造成大量红棕色烟雾？
探究课堂
硝酸的化学性质
4HNO3(浓) 4NO2↑+O2↑+2H2O
或光照

一般将浓硝酸保存在棕色细口瓶中，
并放置于阴凉处。
1、不稳定性
（久制硝酸由于NO2溶解而使其变黄色。）
该如何保存硝酸？
探究课堂
如何除去浓硝酸中的“黄色”？
往浓硝酸中通入足量的氧气，发生反应4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，使NO2转化为硝酸，即可除去浓硝酸中的“黄色”。
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从物质分类和化合价的角度预测硝酸的性质
物质分类
化合价
氢化物 单质 氧化物 酸 碱 盐
+5
+4
+3
+2
0
-3
NH3
NH4+
N2
N2O3
N2O4
N2O5
NO
NO2
HNO3
HNO2
NH3 H2O
NO3-
NO2-
硝酸的化学性质
探究课堂
硝酸的化学性质
2、酸的通性
HNO3 = H++NO3-
3、强氧化性
稀硝酸和浓硝酸都有强氧化性
由于HNO3中的N +5价，处在最高价，故硝酸具有较强的得电子能力
且浓度越大氧化性越强：浓HNO3>稀HNO3
探究课堂
硝酸的化学性质
课本实验【5-8】
在橡胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。向两支具支试管中分别加入2 mL浓硝酸和稀硝酸，用橡胶塞塞住试管口，使铜丝与硝酸接触，观察并比较实验现象。向上拉铜丝，终止反应。
实验步骤
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硝酸的化学性质
课本实验【5-8】
探究课堂
硝酸的化学性质
铜与浓硝酸反应 铜与稀硝酸反应
现象 常温下反应剧烈，铜片溶解 ； 有红棕色的气体产生； 溶液变绿。 反应缓慢，铜片溶解；
有无色的气体产生，气体接触空气时立即变成红棕色；
溶液由无色变为蓝色。
结论
离子 方程式
总结 Cu+4HNO3(浓) =Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8H+ + 2NO3- = 3Cu2++2NO↑+4H2O
Cu+4H+ + 2NO3- =Cu2++2NO2↑+2H2O
Cu与HNO3 反应，浓度不同，产物不同。
3Cu+8HNO3(稀) =3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
探究课堂
浓硝酸中的＋5价氮元素具有很强的得电子能力。
浓硝酸和稀硝酸都具有很强的氧化性，
且浓度越大氧化性越强，还原剂一般被其氧化为最高价态。
硝酸的
还原产物
浓
稀
极稀
NO2
NO
NH4+
资料卡片
探究课堂
足量的Cu中加入少量的浓硝酸 , 可能会发生什么反应
(3) 反应停止后，如果在溶液中再加入足量盐酸，会出现什么情况
(1) 一开始是铜与浓硝酸反应:
Cu+4HNO3(浓) = Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
(2) 随着反应进行，硝酸由浓变稀，则发生：
溶液中存在NO3-，它遇到H+后，会继续氧化铜。
3Cu+8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
中性和碱性溶液中NO3-无氧化性，当溶液中有大量H+存在时，NO3-就表现出强氧化性。
探究课堂
硝酸的化学性质——钝化
大多数金属能与硝酸反应，但在常温下，铁和铝会被冷的浓硝酸、浓硫酸钝化，生成一层致密的氧化膜，阻止了酸与内层金属的反应，故可以用铁（铝）槽车运输浓硝酸、浓硫酸。
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归纳总结——硝酸与金属反应规律
① 除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎氧化所有的金属。
④ 王水（浓HNO3和浓HCl按体积比1:3配制）具有更强的氧化性，能溶解Au、Pt。
③ 一般来说，金属与硝酸反应
浓硝酸→NO2，稀硝酸→NO，都无H2放出。
② 常温下，Fe、Al等金属在浓HNO3中发生“钝化”。
探究课堂
硝酸的化学性质
I-、Br-、Fe2+、S2-、SO32-可以和H+、NO3-共存吗？
② 与还原性化合物的反应
如与含S2- 、SO32- 、 I- 、 Fe2+等的化合物反应。
S2- 、SO32- 、Fe2+ 、I﹣等离子在酸性条件下不能与NO3-大量共存！
3Fe2+ + 4H+ + NO3- = 3Fe3+ + NO↑+ 2H2O
S2-→S、SO32-→SO42-、I-→I2 、Fe2+→Fe3+
3、强氧化性
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硝酸的化学性质
3、强氧化性
③ 与某些非金属单质反应：
C+4HNO3（浓） 2H2O+4NO2↑+CO2↑

探究课堂
浓硫酸与硝酸的比较
浓硫酸 HNO3
稳定性
酸的通性
与Cu反应
钝化现象
与C反应
吸水性、脱水性
使Fe、 Al 钝化
浓硝酸 使Fe、 Al 钝化
有吸水性、脱水性
无
Cu+2H2SO4 （浓）= CuSO4+SO2↑+2H2O
△
2H2SO4(浓)+C = 2SO2↑+CO2↑+2H2O
△
稳定
不稳定
是
是
Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
4HNO3(浓)+C=4NO2↑+CO2↑+2H2O
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硝酸的用途
炸药、医药、硝化纤维塑料，化肥等
炸药
硝化纤维塑料
探究课堂
硝酸的工业制法
工业上制硝酸的原理是将氨经过一系列反应得到硝酸：
N2
H2O
NO
NO2
HNO3
H2
O2
O2
NH3
1.试写出以下每一步转化的反应方程式。
2.分析上述每一步反应中氮元素化合价的变化，指出氮元素发生的是氧化反应还是还原反应。
探究课堂
硝酸的工业制法
写出有关化学方程式:
N2→NH3: ________________________________________。
NH3→NO: _______________________________________。
NO→NO2: _______________________________________。
NO2→HNO3: _____________________________________。
氮气发生还原反应
氨气发生氧化反应
NO发生氧化反应
NO2既发生氧化反应也发生还原反应
4NH3+5O2 4NO+6H2O
2NO+O2 = 2NO2
3NO2+H2O = 2HNO3+NO
N2+3H2 2NH3
高温高压
催化剂
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【例1】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
D
探究课堂
【例2】下列各组中的两物质作用时，反应条件或反应物用量的改变，对生成物没有影响的是(　　)
A．Na与O2　　　 B．Fe和FeCl3
C．NaOH与CO2 D．Cu与HNO3
B
探究课堂
【例3】某学习小组为研究铜与浓、稀硝酸反应的差异，设计了如图所示的实验装置。
下列说法不正确的是(　　)
A．反应开始前通入过量的CO2气体，目的是排除装置内的空气
B．A中的离子方程式为：Cu＋2NO3－＋4H＋= Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O
C．当B中0.03 mol铜粉被氧化时，B中产生的NO气体大于0.02 mol
D．C装置中装入一定量的水进行尾气处理
D
探究课堂
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。
煤燃烧
石油燃烧
硫矿石
汽车尾气
这些气体对空气和我们的生活环境能造成什么影响呢？
探究课堂
酸雨的概念和成因
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
成因：主要是大气中的SO2与NOx溶于水形成的。
NO
HNO3
N2
NO2
探究课堂
酸雨的危害
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。
酸雨腐蚀过的雕像
酸雨腐蚀过的森林
探究课堂
酸雨的防治
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。
探究课堂
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
探究课堂
【拓展】SO2、氮氧化物的吸收或转化
碱液吸收
① SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O
② NO+NO2+2NaOH=2NaNO3+H2O
2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O
氨水吸收
2NH3+H2O+SO2=(NH4)2SO3
还原转化
8NH3+6NO2 7N2+12H2O
一定条件
4NH3+6NO 5N2+6H2O
还原转化
SO3+H2O = H2SO4
一定条件
2SO2+O2 2SO3
一定条件

探究课堂
【例4】酸雨形成的最主要原因是(　　)
A．森林遭乱砍滥伐，破坏了生态平衡
B．工业上大量燃烧含硫燃料
C．大气中二氧化碳的含量增多
D．汽车排出大量尾气
B
则下列说法不正确的是( )
A.路线①②③是工业生产硝酸的主要途径
B.路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径
C.上述所有反应都是氧化还原反应
D.氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2
探究课堂
【例4】氮及其化合物的变化关系如下所示：
D
探究课堂
【例6】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。下列有关说法正确的是
A
A. 二氧化硫吸收塔中发生的反应为SO2+SO32-+H2O=2HSO3-
B. 氨气吸收塔中发生的反应为HSO3-+OH-=H2O+SO32-
C. 上述流程利用的是氧化还原反应原理
D. 述流程中二氧化硫可循环利用
课堂小结
谢谢观看
THANKS

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