资源简介

(共51张PPT)
第3课时　硝酸　酸雨及防治
课前 基础认知
一、硝酸
1.硝酸的物理性质。
2.硝酸的化学性质。
(1)酸的通性。
(2)不稳定性。
浓硝酸受热或见光易分解,化学方程式为
微思考 实验室应如何保存浓硝酸
提示:密封保存在棕色细口瓶(或黑纸包裹的无色玻璃瓶)中,并置于阴凉处。
(3)强氧化性。
硝酸—
3.工业制硝酸的原理。
工业上制取硝酸的原理是将氨经过一系列反应得到硝酸。
相关化学反应方程式为:
微训练1下列关于硝酸的叙述正确的是(　　)。
A.常温下,浓硝酸可以使金属镁钝化
B.稀硝酸与活泼金属反应主要放出氢气
C.浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂
D.室温下,铜能与浓硝酸反应,不能与稀硝酸反应
答案:C
解析:常温下,浓硝酸可以使铁、铝发生钝化,而不能使镁钝化,A项错误。稀硝酸具有强氧化性,与活泼金属反应的主要还原产物为含氮元素的物质,不能得到氢气,B项错误。浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂,C项正确。室温下,铜与浓硝酸、稀硝酸均反应,只是反应的快慢及还原产物不同,D项错误。
二、酸雨及防治
1.酸雨的形成。
二氧化硫、氮氧化物以及它们在大气中发生反应后的生成物溶于雨水会形成酸雨。酸雨的pH　小于5.6　。
2.酸雨的危害。
(1)直接损伤农作物。
(2)破坏森林和草原。
(3)使土壤、湖泊酸化。
(4)加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。
3.酸雨的防治。
(1)减少化石燃料的燃烧。
(2)对二氧化硫和氮氧化物的排放加以控制。
微训练2下列说法错误的是(　　)。
A.排放到空气中的SO2溶于水,最终形成酸雨
B.汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂排放的废气都含有氮氧化物
C.工业废水的任意排放是造成酸雨的主要原因
D.为了减少酸雨的形成,必须减少SO2的排放量,对燃料脱硫处理
答案:C
解析:工业废水任意排放会引起江河湖泊污染,而酸雨主要是由于SO2和NO2溶于雨水引起的。
课堂 重难突破
问题探究
一 硝酸的氧化性及相关计算
材料Ⅰ　《本草纲目拾遗》记载:(硝酸)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。
材料Ⅱ　某同学在实验室取出一瓶浓硝酸,发现溶液呈黄色,与教材中关于硝酸的描述出现偏差。
(1)材料Ⅰ的描述体现了硝酸的什么性质 材料Ⅱ中硝酸显黄色的原因是什么 如何去除硝酸的黄色
提示:强氧化性。浓硝酸不稳定,见光或受热会分解生成红棕色的NO2,NO2溶于浓硝酸使溶液显黄色。向浓硝酸中通入适量氧气(或空气),发生反应4NO2+O2+2H2O═4HNO3,消除黄色。
(2)工业上储存或运输浓硝酸一般使用铝制罐车,试解释其原因。
提示:常温下,冷的浓硝酸能使Fe、Al发生钝化。
重难归纳
1.硝酸的强氧化性。
HNO3中+5价的氮元素具有很强的得电子能力。硝酸的浓度越大,反应温度越高,其氧化性越强。
(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金属与硝酸反应一般不生成H2,硝酸的浓度不同,还原产物不同;
(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;
(3)硝酸与还原性物质的反应。
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。
(4)稀硝酸与铁的反应。
①反应过程:先发生Fe+4HNO3(稀)═Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,后发生Fe+2Fe(NO3)3═3Fe(NO3)2。
②反应物用量与产物的关系。
反应物量的关系 HNO3过量 Fe过量 恰好反应
产物 Fe(NO3)3 Fe(NO3)2 Fe(NO3)3或Fe(NO3)2或
二者的混合物
2.硝酸与金属反应的计算。
典型例题
【例1】简要回答下列问题。
(1)在盛有足量铜片的烧瓶中加入一定量浓硝酸。
①开始时反应的化学方程式为_____________________。
②反应结束前的化学方程式为_____________________。
③待反应停止后,向烧瓶中再加入少量25%的稀硫酸,这时铜片上又有气泡产生,其原因是_____________________。
(用必要的文字和化学用语回答)
(2)在100 mL的混合酸中,c(HNO3)=0.4 mol·L-1,c(H2SO4)= 0.2 mol·L-1,向其中加入2.56 g铜粉,微热,待充分反应后,溶液中Cu2+的物质的量浓度为　　　　 。
(3)14 g铜、银合金与一定量某浓度的硝酸反应,将放出的气体与1.12 L(标准状况下)氧气混合通入水中,恰好全部被水吸收,则合金中铜的质量是　　　　 g。
答案:(1)①Cu+4HNO3(浓)══Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
②3Cu+8HNO3(稀)══3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(2)0.3 mol·L-1
(3)3.2
(3)根据题意,其反应过程如下:
所以整个过程中14 g Cu、Ag失去电子总数等于1.12 L(标准状况下)O2得到的电子总数。
设Cu和Ag的物质的量分别为x、y,则:
铜的质量为m(Cu)=64 g·mol-1×0.05 mol=3.2 g。
问题探究
某小组某次实验数据如下表:
二 酸雨及防治
雨样 刚开始下雨时雨样的pH 雨快下完时雨样的pH
0 2 4 6 0 2 4 6
测试
点甲 5.22 4.91 4.73 4.72 5.36 5.08 4.92 4.90
测试
点乙 4.81 4.62 4.53 4.52 5.06 4.87 4.64 4.62
(1)根据数据判断此次降雨甲、乙两地是否为酸雨,哪个地区酸雨更严重。
提示:均为酸雨,乙更严重。甲、乙两地雨水pH均小于5.6,且乙地pH更小。
(2)分析放置过程中雨水pH变化的原因。
提示:酸雨的酸性随放置时间的增长而增强,是因为SO2+H2O H2SO3、2H2SO3+O2═2H2SO4。
(3)为了减少酸雨的出现,燃煤脱硫技术中,向燃煤中加入生石灰的原理是什么 若改为加入石灰石是否可行
提示:利用CaO与SO2、O2反应生成固体CaSO4。可行,高温条件下CaCO3分解生成CaO,CaO可与SO2、O2反应生成CaSO4。
重难归纳
1.酸雨的成因。
典型例题
【例2】硫酸型酸雨的形成原理可简化表示如下:
请回答下列问题。
(1)A物质的化学式为　　　　,B物质的化学式为　　　　。
(2)根据SO2的性质,可让工厂的烟道气通过　　　　　　　　或氧化剂等除去SO2,达到减少污染的目的。
(3)现有雨水样品1份,每隔一段时间测定该雨水样品的pH,所得数据如下:
①雨水样品的pH变化的原因是　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。
②如果将刚取来的上述雨水和用氯气消毒的自来水相混合,pH将　　　　(填“增大”“减小”或“不变”),原因是(用化学方程式表示)　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)你认为减少酸雨产生可采取的措施是　　　　(填序号)。
①少用未处理的煤作燃料　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
答案:(1)SO2　SO3
(2)碱液(如氨水)
(3)①2H2SO3+O2══2H2SO4
②减小　H2SO3+Cl2+H2O══H2SO4+2HCl
(4)①③⑤
解析:(1)酸雨是含硫物质燃烧生成的二氧化硫溶于雨水形成的,依据流程分析可知含硫燃料燃烧生成二氧化硫,然后被催化氧化为三氧化硫,三氧化硫溶于水生成硫酸,反应的过程为 则A物质的化学式为SO2,B物质的化学式为SO3。
(2)SO2是酸性氧化物,能与碱溶液反应,且SO2中硫元素显+4价,它可能升高到+6价,具有还原性,依据氧化还原反应,加入氧化剂能实现SO2的转化。综上分析知,可让工厂的烟道气通过碱溶液(如氨水)或氧化剂(如酸性KMnO4溶液)除去SO2,达到减少污染的目的。
(3)①雨水的pH变小是由于排放出来的SO2等气体溶于水后生成H2SO3,H2SO3逐渐被空气中的氧气氧化生成易电离的H2SO4,化学方程式为2H2SO3+O2═2H2SO4,从而使雨水的酸性增强;②因氯气能氧化H2SO3生成硫酸和盐酸,两者都是强酸,酸性增强,pH减小,反应的化学方程式为H2SO3+Cl2+H2O═H2SO4+2HCl。
(4)少用未处理的煤作燃料、燃料脱硫、开发新能源等措施可以减少二氧化硫气体的排放,从而减少酸雨的形成,即①③⑤正确。
成果验收站
1.下列有关酸雨的说法不正确的是(　　)。
A.酸雨形成过程中一定有氧化还原反应发生
B.煤和石油的燃烧是酸雨的唯一来源
C.二氧化硫以及氮氧化物是形成酸雨的主要因素
D.酸雨的危害有使土壤、湖泊酸化以及加速建筑物、桥梁的腐蚀等
答案:B
解析:二氧化硫、氮氧化物经过复杂的大气化学反应,被雨水吸收溶解而形成硫酸型或硝酸型酸雨,则一定有氧化还原反应发生, A项正确。汽车尾气中的氮氧化物也能形成硝酸型酸雨,B项错误。二氧化硫、二氧化氮经过复杂的大气化学反应,被雨水吸收溶解而形成酸雨,C项正确。pH<5.6的雨水称为酸雨,酸雨对农作物、桥梁、建筑物等有破坏作用,D项正确。
2.(2023云南学考)化工工程师设计流程NH3→NO→NO2→HNO3,实现了硝酸的工业生产。下列说法错误的是(　　)。
A.NH3中氮元素的化合价为-3价
B.HNO3热稳定性良好
C.NO遇空气变为红棕色的NO2
D.可用NaOH溶液处理硝酸工业产生的尾气
答案:B
解析:NH3中,H元素显+1价,则氮元素的化合价为-3价,A项正确。HNO3见光、受热都易分解,其热稳定性差,B项错误。NO为无色气体,NO2为红棕色气体,NO遇空气变为红棕色的NO2,C项正确。V(NO2)∶V(NO)≥1∶1的混合气,都能被NaOH溶液完全吸收,所以可用NaOH溶液处理硝酸工业产生的尾气,D项正确。
3.将相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应,下列叙述正确的是(　　)。
A.反应剧烈程度:两者相同
B.消耗硝酸的物质的量:前者多,后者少
C.反应生成气体的颜色:前者浅,后者深
D.反应中转移的电子总数:前者多,后者少
答案:B
4.用如图所示装置制取、提纯并收集表中的四种气体(表中a、b、c表示相应仪器中加入的试剂),其中可行的是(　　)。
D
解析:A项,NO2能与氢氧化钠溶液反应,收集不到NO2气体,错误。B项,铜与浓硫酸反应需要加热,且SO2能被酸性KMnO4溶液氧化,故不能用酸性KMnO4溶液除杂,错误。C项,碱石灰是固体干燥剂,应放在干燥管中,且不能用向上排空气法收集NH3,错误。D项,H2O2溶液在MnO2的催化作用下分解放出O2,O2能用浓硫酸干燥,且O2的密度大于空气的密度,故O2可用向上排空气法收集,正确。
5.某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体是NO,设计了如图实验,实验过程中同时用澄清石灰水吸收产生的氮氧化物获得应用广泛的Ca(NO2)2,实验装置如图所示。
(1)实验之前通入N2的目的是 　　　　　　　　　　　。
(2)通入N2后,将装置A中的铜丝插入稀硝酸中,观察到溶液显蓝色,有无色气体生成,该反应中表现氧化性的硝酸与参与反应的硝酸的物质的量之比为　　　　　　。
(3)装置B中用注射器压入空气之后的现象是　　　　　。
(4)D装置的作用是 　　　　　　　　　　　。
答案:(1)赶走装置中的空气,防止对实验造成干扰
(2)1∶4　
(3)烧瓶E中气体变为红棕色
(4)吸收处理尾气NO2、NO;防止倒吸
解析:(1)NO容易被氧气氧化为NO2,所以需要在反应前通入氮气,赶走装置中的空气,防止对实验造成干扰。
(2)铜与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu+8HNO3(稀) ═3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,若有8 mol硝酸参加反应,表现氧化性的硝酸即生成NO的硝酸为2 mol,所以表现氧化性的硝酸与参与反应的硝酸物质的量之比为1∶4。
(3)无色的NO和空气中的氧气反应生成红棕色的NO2: 2NO+O2═2NO2。
(4)D装置不但可以吸收多余的氮氧化物,球形干燥管还可以起到防止倒吸的作用。

展开更多......

收起↑