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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
第三课时
硝酸 酸雨及防治
运输硝酸的铝槽车发生泄露事故，现场弥漫大量白雾，闻到刺鼻的气味，同时产生大量红棕色烟雾。消防员进场后用水喷淋处理烟雾，并紧急调来大量沙子，在酸液流经之处垒起堤坝，并迅速运来生石灰进行处理。
刚泄漏时
泄漏一段时间
情境探究，预测硝酸的性质
思考：1、硝酸呈现出哪些性质？
2、为什么现场有大量红棕色的烟雾？
3、为什么可以用生石灰处理泄漏出来的硝酸？
4、金属可以与酸反应，为什么可以用铝槽车运输浓硝酸？
情境探究，预测硝酸的性质
颜色、状态 气味 特性 水溶性
硝酸的物理性质
无色
刺激性气味
与水任意比例互溶
易挥发
沸点（83℃）
质量分数为69%的硝酸为浓硝酸
质量分数为98%以上的硝酸为“发烟硝酸”
【思考】浓硝酸久置后呈黄色，为什么？
1. 浓硝酸见光或受热时发生反应
4HNO3(浓) == 4NO2↑+O2↑+2H2O
△
或光照
一般将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，并避光放置于阴凉处
纯硝酸 久置硝酸
浓硝酸见光或受热会分解生成NO2，
NO2溶于浓硝酸使溶液显黄色。
【思考】如何保存浓硝酸？
【思考】 如何去除硝酸的黄色？
向浓硝酸中通入氧气（或空气）
4NO2+O2+2H2O==4HNO3
硝酸的化学性质
一、不稳定性
HNO3=H++NO3-
①与指示剂反应:
稀硝酸使石蕊溶液由紫色变为红色,
浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红(酸性)后褪色(强氧化性)
②与碱反应:
Fe(OH)3+3HNO3=Fe(NO3)3+3H2O
③与碱性氧化物反应:
CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O
④与弱酸盐反应:
CaCO3+2HNO3=Ca(NO3)2+CO2↑+H2O
二、酸性
【思考】硝酸与金属反应能不能生成氢气？
硝酸与铜反应
铜丝变细
溶液变绿
产生大量
红棕色气体
海
陆
空
溶液
固体
气体
铜与浓硝酸
铜与稀硝酸
铜丝变细
溶液变蓝
产生无色气体，气体在试管上部变红棕色
探究硝酸的化学性质
1. 足量的铜与一定量的浓硝酸反应，得到气体的成分是什么？
NO、NO2的混合气体。
Cu + 4HNO3(浓) === Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
2. 浓硝酸、稀硝酸与Cu反应产物分别为NO2、NO，反应中稀硝酸化合价降低较多，说明稀硝酸氧化性比浓硝酸强，对吗？
不对。浓度越大，氧化性越强，浓硝酸氧化性比稀硝酸强，
浓HNO3反应更剧烈。
3Cu + 8HNO3(稀) === 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O
3. 铜投入到稀硫酸中不会溶解，再向溶液中投入KNO3固体，铜会不会溶解？为什么？
4. 若铜与硝酸反应后，硝酸不足而铜剩余，向反应体系中加入稀硫酸，铜是否继续溶解？若溶解，发生什么反应？
5. 写出少量/过量Fe粉分别于稀硝酸反应的方程式。
Fe + 4HNO3(稀) == Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O （ Fe少量）
3Fe+ 8HNO3(稀) == 3Fe(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O （ Fe过量）
【思考】金属可以与酸反应，为什么可以用铝槽车运输浓硝酸？
常温下，Fe 和Al遇到冷的浓硝酸、浓硫酸发生钝化，被氧化成一层致密的氧化膜，加热时反应。
“偷金”—— 去黑心首饰店清洗一些黄金首饰后，首饰质量变轻，这是怎么回事呢？
VHNO3:VHCl = 1:3 组成的混合物
三、强氧化性
2. 与非金属反应——氧化性
C+4HNO3（浓）= 2H2O+4NO2↑+CO2↑
△
S+6HNO3(浓) = H2SO4+6NO2↑+2H2O
△
硝酸浓度越大，氧化性越强
浓硝酸作用：
只表现强氧化性
与非金属反应
非金属的产物是高价氧化物(或酸）
硝酸的产物一般是NO2
红磷被热的浓硝酸氧化：
预测
P＋5HNO3(浓) === H3PO4＋5NO2↑＋H2O
△
④硝酸几乎能够与所有的金属反应(除Au、Pt外)，但不生成氢气；与变价金属反应时，金属能够被氧化为最高价态。
⑤硝酸与具有还原性的弱酸盐(如Na2SO3、NaI等)、碱性氧化物、碱以及其他还原剂反应时，优先发生氧化还原反应。
⑥分析离子共存的问题时要注意隐含的硝酸，即酸性条件的硝酸盐溶液，H＋和NO3- 共存时相当于稀硝酸，有较强的氧化性。
特别注意
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。
硝酸的工业制法
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
硝酸的工业制法
热交换器
氧化炉
SO2、NOx 的主要来源
汽车的尾气。
煤、石油和某些含硫的金属矿物的燃烧或冶炼。
SO2、NOx的危害:
SO2与NOx会引起呼吸道疾病，严重时会使人死亡。溶于水形成酸雨；
SO2：
NOx：
酸雨：主要指 pH小于5.6 的雨水，主要含有硫酸和硝酸
成因：主要是大气中的 SO2 与 NOx 溶于雨水形成的
酸雨及其防治
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
酸雨及其防治
酸雨有很大的危害，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。
硝酸的危害
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。
酸雨的防治
环境问题 主要污染物 主要危害
温室效应 CO2 造成全球气候变暖，水位上升，陆地面积减小。气候干早，土地沙漠化，农业减产
酸雨 SO2、NOx 土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等
臭氧层 破坏 氟氯代烷、NOx 到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康（皮肤癌）及生态环境带来多方面危害
光化学 烟雾 碳氢化合物、NOx 刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病甚至死亡
常见的环境问题
环境问题 主要污染物 主要危害
白色污染 聚乙烯塑料的大量使用、任意丢弃 ①在土壤中影响农作物吸收水分和养分，导致农作物减产。
②混入生活垃圾中难处理、难回收。
③易被动物当作食物吞入，导致动物死亡。
赤潮和 水华 废水中含氮、磷元素的营养物质 使水体富营养化，导致水中藻类疯长，消耗水中溶解的氧，使水体变得浑浊、水质恶化
PM2.5 颗粒物 污染空气，形成雾霾天气，增加交通事故，危害人体健康
常见的环境问题

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