人教版高中化学必修第二册第五章化工生产中的重要非金属元素第二节第3课时硝酸酸雨及防治课件

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人教版高中化学必修第二册第五章化工生产中的重要非金属元素第二节第3课时硝酸酸雨及防治课件

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(共54张PPT)
[学习目标]
1.通过实验探究,了解硝酸的主要性质,认识硝酸在工业和农业生产中的重要意义。
2.结合真实情境认识硫、氮的化合物对生态环境的影响,了解酸雨及防治。
1.物理性质
硝酸是无色、易____、有刺激性气味的液体。
挥发
(3)强氧化性
①实验探究
实验
装置
物质 稀硝酸 浓硝酸
实验
现象 反应缓慢,有少量气泡产生,溶液变__色,试管口有_____色气体产生 反应剧烈,有大量气泡产生,溶液变__色,液面上有_____色气体产生
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

红棕

红棕
NO
NO2
反应的化学方程式:
铜与稀硝酸:____________________________________________;
铜与浓硝酸:___________________________________________。
②常温下,铁、铝在冷的浓硝酸中表面被氧化为一层致密的氧化物薄膜,阻止浓硝酸进一步氧化内层金属,呈现“____”状态,所以常温下,可以用铝或铁制容器盛装浓硝酸,加热时铁、铝会继续与浓硝酸反应。
③浓硝酸和浓盐酸的混合物(体积比为____)叫做王水,可以溶解铂、金等不溶于硝酸的金属。
3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
钝化
1∶3
3.用途
硝酸是一种重要的化工原料,用于制化肥、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
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
[正误判断] (正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)硝酸和活泼金属反应生成氢气和相应的硝酸盐( )
(2)常温下,将铝片放入浓硝酸中无明显现象,是因为铝与浓硝酸不反应( )
(3)铜与浓硝酸反应时,硝酸表现出强氧化性和酸性( )
(4)浓硝酸保存在无色玻璃瓶中( )
×
×

×
1.下列关于浓硝酸和浓硫酸的叙述中正确的是(  )
A.常温下都可用铝制容器贮存
B.露置在空气中,容器内酸液的质量都减轻
C.常温下都能与铜较快反应
D.露置在空气中,容器内酸液的浓度都增大
解析 浓H2SO4吸水增重,B错误;浓H2SO4在常温下与Cu不反应,C错误;浓H2SO4吸水、浓HNO3挥发都会使酸液的浓度减小,D错误。
A
2.下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是(  )
A.使石蕊溶液变红
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
解析 A项,HNO3只表现酸性;B项,Cu与稀硝酸反应时,部分起酸的作用生成 Cu(NO3)2,部分作氧化剂被还原为NO;C项,2HNO3+Na2CO3===CO2↑+H2O+2NaNO3,HNO3只表现强酸性;D项,HNO3将S氧化为H2SO4,自身被还原为NO2,在该反应中HNO3只表现强氧化性。
B
D
解析 反应开始前通入CO2气体,目的是排出装置内的空气,A项正确;铜与浓硝酸反应生成Cu(NO3)2、NO2和水,B项正确;装置B中发生反应:3NO2+H2O===2HNO3+NO,3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,因此当装置B中0.03 mol Cu被氧化时,装置B中产生NO气体的物质的量大于0.02 mol,C项正确;装置C中的实验尾气是NO和少量NO2的混合气体,用水不能吸收,D项错误。
[名师点睛]
硝酸的强氧化性
1.酸雨
5.6
SO2
SO2+H2O H2SO3
2H2SO3+O2===2H2SO4
3NO2+H2O===2HNO3+NO
2.SO2与NO2的主要来源、危害和防治
酸雨
[正误判断] (正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)pH<7的降雨均为酸雨( )
(2)温室效应主要是空气中SO2的含量升高造成的( )
(3)严格控制汽车尾气的排放,可有效减少氮氧化物对大气的污染( )
(4)光化学烟雾主要是由SO2造成的( )
(5)汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂废气都含有氮氧化物( )
×
×

×

1.以下非金属氧化物与其引起的环境问题及主要来源对应正确的是(  )
C
选项 氧化物 环境问题 主要来源
A CO2 破坏臭氧层 化石燃料的燃烧
B SO2 温室效应 汽车尾气的排放
C NO2 光化学烟雾 工厂废气的排放
D CO 酸雨 汽车尾气和化石燃料的不完全燃烧
解析 破坏臭氧层的是氟氯代烃,A错误;导致温室效应的气体是CO2、CH4,B错误;造成光化学烟雾的气体是氮氧化物和碳氢化合物,C正确;CO与酸雨无关,D错误。
解析 根据得失电子守恒、原子守恒综合判断可知,M为NaNO2,X为N2,A项正确。
A
3.下列措施可减少酸雨产生途径的是    (填序号)。
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
解析 少用煤作燃料,燃料脱硫均可减少SO2的排放;开发新能源可减少污染气体的排放;把工厂烟囱造高并不能减少污染物的排放,用石灰改良土壤是污染后的治理,不能减少酸雨的产生。
①③⑤
[名师点睛]
(2)氨水脱硫法
该脱硫法采用喷雾吸收法,雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2,其反应的化学方程式为2NH3+SO2+H2O===(NH4)2SO3,2(NH4)2SO3+O2===2(NH4)2SO4。
2.NOx的消除方法
(1)碱液吸收法
硝酸工业产生的废气中含有较多的NO、NO2,可采用强碱溶液进行吸收,同时获得副产品。
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:在催化剂、加热条件下,氮氧化物通过与氨或CO反应转化为无毒气体(N2),一般适用于汽车尾气的处理。
1.(2025·邢台高一检测)酸雨形成的示意图如图。下列说法错误的是(  )

A.SO2、NO2均为酸性氧化物
B.火山喷发、森林火灾都会产生SO2
C.工厂产生的烟气应经脱硫处理后再排放
D.酸雨形成过程中涉及氧化还原反应
A
解析 SO2为酸性氧化物,NO2是不成盐氧化物,故A错误;火山喷发过程中,火山喷口处硫燃烧生成二氧化硫,森林火灾中木材中含硫物质燃烧也会产生二氧化硫,故B正确;由于二氧化硫会污染环境,因此工厂产生的烟气应经脱硫处理后再排放,故C正确;酸雨形成主要是二氧化硫和水反应生成亚硫酸,亚硫酸和氧气反应生成硫酸或二氧化硫和氧气反应生成三氧化硫,三氧化硫和水反应生成硫酸,因此酸雨形成过程中涉及氧化还原反应,故D正确。
2.下列有关浓硝酸的说法中错误的是(  )
A.加热时浓硝酸能与碳反应,说明其具有强氧化性
B.浓硝酸不稳定,需要用棕色试剂瓶避光保存
C.浓硝酸能溶解金属铜,说明其只有强酸性
D.常温下浓硝酸能使金属铝钝化,可以用铝槽车运输浓硝酸
解析 浓硝酸与灼热的碳反应生成二氧化碳、二氧化氮和水,氮元素化合价降低,硝酸只表现出强氧化性,A正确;浓硝酸具有不稳定性,见光分解生成二氧化氮、氧气和水,所以要用棕色试剂瓶避光保存,B正确;浓硝酸与铜反应生成硝酸铜、NO2和水,N元素化合价降低,说明硝酸表现强氧化性,生成硝酸铜,硝酸还表现出酸性,C错误;浓硝酸具有强氧化性,常温下使铝的表面形成致密的氧化膜而使铝钝化,所以可以用铝槽车运输浓HNO3,D正确。
C
3.下列有关防止或减少酸雨的措施中不可行的是(  )
A.对燃煤及燃煤烟气进行脱硫
B.对含SO2、NO2的废气处理后再排放
C.人工收集大气雷电产生的氮的氧化物
D.推广天然气、甲醇等作为汽车的燃料
解析 对燃煤及燃煤烟气进行脱硫,可以减少硫酸型酸雨的产生,A可行;对含SO2、NO2的废气处理后再排放,可以减少酸雨,B可行;人工收集大气雷电产生的氮的氧化物不现实,C不可行;推广天然气、甲醇等作为汽车的燃料,可以减少燃煤的使用,有利于减少酸雨,D可行。
C
4.下列事实体现了硝酸的什么性质?写出有关反应的化学方程式或离子方程式。
(1)浓硝酸应存放于棕色试剂瓶中:浓硝酸具有    ;反应的化学方程式为                            
                   。
(2)银片溶于热的稀硝酸:硝酸具有       ;反应的化学方程式为                            
                      。
(3)石灰石和稀硝酸混合反应制取CO2:硝酸具有    ;反应的离子方程式为                            
                。
不稳定性
氧化性、酸性
酸性
CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑
1.下列实验事实与硝酸性质不相符的一组是(  )
A.浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——酸性和强氧化性
B.不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性
C.要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性
D.能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性
解析 硝酸能使滴有酚酞的NaOH溶液红色褪去,原因是硝酸和NaOH发生了酸碱中和反应,体现的是硝酸的酸性,D项错误。
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2.久置的浓硝酸呈黄色的原因是(  )
A.浓硝酸本身有颜色
B.浓硝酸具有挥发性
C.浓硝酸与氧气反应生成有色物质
D.浓硝酸见光分解产生的二氧化氮气体溶解在里面
解析 硝酸不稳定,见光易分解生成NO2使溶液呈黄色,所以久置的浓硝酸呈黄色的原因是浓硝酸见光分解产生的NO2气体溶解在其中,D正确。
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3.(2025·鞍山高一检测)下列叙述不正确的是(  )
A.氮的固定是将N2转化为含氮的化合物
B.与金属反应时,稀硝酸被还原为更低价态,则稀硝酸氧化性强于浓硝酸
C.浓硝酸光照易分解,因此贮存在棕色瓶中,并放在冷暗处
D.实验室可用氢氧化钠溶液处理铜与浓、稀硝酸反应产生的尾气
B
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4.大气污染是环境污染的一个重要方面,常见的大气污染分一次污染和二次污染,二次污染是排入环境中的一次污染物在物理化学因素或生物作用下发生变化,或与环境中其他物质发生反应生成新的污染物,如2NO+O2===2NO2,由NO2导致的污染就是NO的二次污染。有下列物质:①SO2、②NO、③NO2、④HCl、⑤CO2。不易导致二次污染的是(  )
A.①②③④⑤ B.①③⑤
C.④和⑤ D.只有④
解析 HCl和CO2性质稳定,不易再发生反应导致二次污染。
C
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6.下列叙述Ⅰ和叙述Ⅱ均正确,且有因果关系的是(  )
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A
选项 叙述Ⅰ 叙述Ⅱ
A 浓硝酸保存在棕色试剂瓶中 浓硝酸见光易分解
B 浓硫酸具有强氧化性和吸水性 浓硫酸可干燥H2和CO,不可干燥SO2和NH3
C 常温下,铁遇浓硝酸发生钝化 常温下,铁与浓硝酸不反应
D 用湿润的蓝色石蕊试纸检验NH3变红 氨气是碱性气体
解析 浓硝酸见光易分解,故浓硝酸需要保存在棕色试剂瓶中,A正确;浓硫酸具有酸性和吸水性,可作为干燥剂,且不和一氧化碳、氢气、二氧化硫反应,能干燥氢气、一氧化碳和二氧化硫,浓硫酸能与碱性物质NH3反应,故不能干燥NH3,B错误;常温下,铁与浓硝酸发生钝化,该过程发生了化学反应,C错误;氨气是碱性气体,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色,D错误。
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7.用以下三种途径来制取等质量的硝酸铜:①铜与稀硝酸反应;②铜与浓硝酸反应;③铜先与氧气反应生成氧化铜,氧化铜再与硝酸反应。以下叙述不正确的是(  )
A.三种途径所消耗铜的质量相等
B.三种途径所消耗硝酸的物质的量是①>②>③
C.途径③的制备方法最符合“绿色化学”理念
D.途径①中还原剂与氧化剂的物质的量之比是3∶2
B
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8.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(  )
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D
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.由②中的红棕色气体不能表明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
解析 浓硝酸不稳定,易分解为二氧化氮、水和氧气。①中的红棕色气体是NO2,N元素化合价降低,根据氧化还原反应规律,一定有元素化合价升高,推断产生的气体中还一定有O2,故A正确;浓硝酸受热易分解,②中的红棕色气体可能是硝酸分解产生,不能说明木炭与浓硝酸发生了反应,故B正确;硝酸中N元素化合价为+5价,生成的二氧化氮中N元素化合价为+4价,化合价降低,所以生成的红棕色气体为还原产物,故C正确;③的气体产物中检测出CO2,CO2可能是C和氧气反应生成的产物,故D错误。
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9.图甲、乙、丙均为验证铜和浓硝酸反应的装置:

(1)甲、乙、丙三个装置中共同发生反应的化学方程式是           
                      。
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
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(2)和甲装置相比,乙装置的优点是①                 ;
②              。
(3)为了进一步验证NO2和水的反应,某学生设计了丙装置。实验时先关闭弹簧夹       ,再打开弹簧夹       ,才能使NO2气体充满②试管;当气体充满②试管后,将铜丝提起与溶液脱离。欲使烧杯中的水进入②试管,应该                            
                               。
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可以控制反应的发生与停止
可吸收NO2气体,防止污染环境
c
a、b
先关闭弹簧夹b,再关闭弹簧夹a,然后打开弹簧夹c,用手捂住试管②
解析 (1)铜和浓硝酸反应的化学方程式是Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。(2)根据题目给定的装置图可知,乙装置有尾气处理装置,同时可以通过上下移动铜丝来控制反应的发生与停止。(3)实验丙中,实验时先关闭弹簧夹c,再打开弹簧夹a、b,才能使NO2气体充满②试管;当气体充满②试管后,将铜丝提起与溶液脱离,停止反应。欲使烧杯中的水进入②试管,应该先关闭弹簧夹b,再关闭弹簧夹a,然后打开弹簧夹c,用手捂住试管②。
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10.我国的环境空气质量标准中对空气中SO2的最高浓度限值规定如下表所示。
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标准等级 一级标准 二级标准 三级标准
浓度限值/ (mg/m3) 0~0.15 0.15~0.50 0.50~0.70
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11.下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是(  )
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选项 实验操作 实验现象 实验解释或结论
A 过量的铁粉中加入稀硝酸,充分反应后,滴入KSCN溶液 溶液呈红色 稀硝酸将Fe氧化为Fe3+
B 常温下,Fe、Al放入浓硝酸或浓硫酸中 无明显现象 Fe、Al与浓硝酸或浓硫酸不反应
C 铝箔插入稀硝酸中 无明显现象 铝箔表面被硝酸氧化,形成致密的氧化膜
D 用玻璃棒蘸取浓硝酸点到蓝色石蕊试纸上 试纸先变红色后褪色 浓硝酸具有酸性和强氧化性
解析 稀硝酸与铁粉反应,铁首先被氧化成Fe3+,过量铁粉又将Fe3+还原,最终得到Fe2+,滴入KSCN溶液不显红色,A错误;常温下,Fe、Al在浓硝酸或浓硫酸中发生钝化,生成致密的氧化膜阻止了反应进一步进行,B错误;铝箔能与稀硝酸反应放出气体,C错误。
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12.(2025·张家口高一检测)为消除SO2、NOx的排放对环境带来的影响,研究人员提出若干“脱硫”“脱硝”的方法。回答下列问题:
(1)下列物质中,能吸收SO2的有    (填字母)。
a.氨水 b.酸性KMnO4溶液
c.BaCl2溶液 d.Na2CO3溶液
(2)向燃煤中加入适量石灰石,高温时将SO2转化为CaSO4的化学方程式为                            
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