第2节 第3课时 硝酸　酸雨及防治（同步课件）-【上好课】2024-2025学年高一化学同步精品课堂（人教版2019必修第二册）

第二节 氮及其化合物 课时3 硝酸　酸雨及防治 人教版2019必修第二册 第五章 化工生产中的重要非金属元素 素养目标 宏观辨识与微观探析： 通过硝酸与不活泼金属、非金属反应，认识硝酸的强氧化性。 证据推理与模型认知： 能依据实验目的，设计并优化实验方案，对硝酸相关性质进行探讨，了解硝酸的主要性质——不稳定性和强氧化性，建立对氧化性酸的模型认知。 科学探究与创新意识： 树立绿色化学理念，在解决酸雨的问题中，体会化学学科的社会价值，增强学生环保意识，培养社会责任感。 教学目标 本节重点 掌握硝酸的性质及应用。 本节难点 掌握硝酸与金属、非金属反应的特点。 1.通过硝酸与不活泼金属、非金属反应，认识硝酸的强氧化性。 2.通过比较浓硝酸与稀硝酸性质的差异，认识浓度、反应条件对反应产物的影响。 3.知道酸雨的成因及防治措施。 新课导入 N2 NO2 NH3 Cu(NO3)2 物质类别 氢化物 单质 氧化物 酸 盐 -3 0 +2 +5 +4 化合价 +1 +3 NO HNO3 碱 O2 请你回忆！ 根据氮及其化合物的“价-类二维图”回忆氮元素从低价态到高价态的转化过程！ 新课导入 请你思考！ 请你说说得到硝酸的两条路线的意义及化学方程式！ 雷雨天氮的循环自然界产生硝酸 N2 NO NO2 HNO3 O2 放电 O2 H2O 工业制硝酸的原理 N2 + O2 = 2NO 放电 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 2NO+O2===2NO2 3NO2+H2O===2HNO3+NO 4NH3+5O2 4NO+6H2O N2+3H2 2NH3 高温高压 催化剂 酸雨的形成 硝酸的工业制法 硝酸的制法和性质 壹 酸雨及防治 贰 知识导航 课堂思考 请你总结！ 工业上以空气、水、氨为主要原料制备硝酸 思考与讨论 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： (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。 01 硝酸的制法和性质 课堂探究 一、硝酸的制法和性质 认识了解 探究学习 1.硝酸的工业制法 现代工业上一般都采用氨催化氧化法制硝酸。 2NO+O2===2NO2 3NO2+H2O===2HNO3+NO 4NH3+5O2 4NO+6H2O 1 mol NH3原料，求最多可生产硝酸的物质的量。 NH3～ NO ～ NO2 ～2/3HNO3 1 mol 循环操作 课堂探究 一、硝酸的制法和性质 认识了解 探究学习 1.硝酸的工业制法 生产流程 课堂思考 你知道吗？ 工业生产的浓硝酸为什么可以用铝槽车、铁槽车装运，一旦出现事故有极大的危害！ 从事故现场视频，你认为硝酸具有哪些性质呢？ 硝酸的性质 课堂探究 一、硝酸的制法和性质 重点理解 探究学习 2. 硝酸的物理性质 纯硝酸是无色、易挥发（沸点是83℃）、有刺激性气味的液体，硝酸可以与水以任意比互溶,质量分数为95%以上的硝酸叫发烟硝酸。 【注意】硝酸具有强腐蚀性和挥发性，使用时须注意防护和通风。 浓硝酸久置后呈黄色，为什么？ 课堂探究 一、硝酸的制法和性质 重点理解 探究学习 硝酸泄漏一段时间后的现象 红棕色气体是何物质？请写方程式 3. 硝酸的化学性质 HNO3 → NO2↑ +5 +4 HNO3 → NO2↑ +5 +4 化合价降低 +1 -2 化合价升高 0 O2↑ ＋ 具有氧化性 课堂探究 一、硝酸的制法和性质 重点理解 探究学习 3. 硝酸的化学性质 (1) 不稳定性 ①浓硝酸见光或受热时发生反应 ②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。 ③一般将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，并避光放置于阴凉处 如何去除浓硝酸的黄色？ 向浓硝酸中通入氧气（或空气） 4NO2+O2+2H2O === 4HNO3 请你思考！ 硝酸泄漏如何处理？ 课堂思考 消防队员用水枪控制烟雾，用大量水和碱液对现场进行稀释。 利用酸的通性 观看 课堂探究 一、硝酸的制法和性质 重点理解 探究学习 （2）酸的通性 ？ 3. 硝酸的化学性质 硝酸是一元强酸 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 ①与指示剂反应: HNO3 === H++ N 课堂探究 重点理解 一、硝酸的制法和性质 探究学习 3. 硝酸的化学性质 N2 NO2 NH3 Cu(NO3)2 物质类别 氢化物 单质 氧化物 酸 盐 -3 0 +2 +5 +4 化合价 +1 +3 NO HNO3 碱 NH4NO3 强氧化性 课堂探究 一、硝酸的制法和性质 重点理解 探究学习 3. 硝酸的化学性质 （3）强氧化性 ①硝酸显酸性使石蕊溶液变红，因强氧化性而具有漂白性，又使其褪色。 ②常温下，铁、铝遇到浓硝酸发生钝化 用铝槽车、铁槽车装运浓硝酸 如果是稀硝酸会怎样？硝酸和金属发生怎样的反应？ 课堂探究 一、硝酸的制法和性质 实验探究 实验探究 如图5-14所示，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2mL浓硝酸（69%）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5-8】 课堂探究 重点 理解 一、硝酸的制法和性质 探究学习 3. 硝酸的化学性质 （3）强氧化性 ③铜与硝酸的反应 实验现象 实验结论 Cu＋4HNO3(浓) == Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 3Cu＋8HNO3(稀) ==3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 反应剧烈，铜片逐渐溶解，溶液变绿，生成红棕色气体 反应较慢，铜片上有气泡产生，溶液逐渐变为蓝色，接近管口处观察到浅红棕色 浓HNO3+Cu 稀HNO3+Cu 铜与浓硝酸反应生成NO2 铜与浓硝酸反应生成NO 硝酸具有强氧化性，浓度不同，与金属反应的产物也不同。 典例精讲 【例1】写出铜与浓、稀硝酸反应方程式，用双线桥表示电子转移的方向和数目，并改写为离子方程式 Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 　 1 失去 2e－ × 得到 e－ 2 × Cu＋4H＋＋3NO3－＝Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O 3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 　 3 失去 2e－ × 得到 3e－ 2 × 3Cu＋8H＋＋2NO3－＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 　 请你思考！ 为什么铜和浓硝酸反应之后的溶液呈绿色？ 课堂思考 观点1：浓硝酸中铜离子浓度更大 饱和硝酸铜溶液 观点2：溶液中溶解有NO2 向硝酸铜溶液中通入NO2气体 NO2在溶液中达到饱和，NO2饱和溶液呈黄色，硝酸铜溶液呈蓝色，两者混合成绿色。 22 课堂探究 一、氨的工业制法和性质 重点理解 对比探究 3. 硝酸的化学性质 ④铁与硝酸的反应 a.常温下，浓硝酸能使Fe、Al发生钝化。 b.加热会反应 Fe+6HNO3(浓) === Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O 加热 c.铁在常温下可以和稀硝酸反应，预测铁与稀硝酸反应的产物，试写出化学方程式。 Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 3Fe(过量)＋8HNO3(稀) ===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 课堂探究 一、硝酸的制法和性质 重点理解 探究学习 3. 硝酸的化学性质 （3）强氧化性 ⑤硝酸与金属的反应，既表现出强氧化性，又表现出酸性,除了Pt、Au之外的绝大多数金属都能与硝酸反应。 a.硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强，还原剂一般被氧化为最高价态。氧化性：浓硝酸>稀硝酸（均比浓硫酸强） b.浓硝酸的还原产物是NO2，稀硝酸的还原产物是NO，极稀硝酸可能变成N2、N2O、NH4NO3等。 3Zn+8HNO3(稀)===3Zn(NO3)2+2NO↑+4H2O 4Zn+10HNO3(极稀)===4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O c. HNO3与金属反应一般不能产生H2 。 （浓、稀硝酸都具有强氧化性） ⑥硝酸与金属的反应规律： 典例精讲 【例2】解释原因 1.足量的Cu中加入少量的浓硝酸，可能会发生什么反应？ 2.上述反应停止后，如果再加入足量硫酸会出现什么情况？ 一开始是铜与浓硝酸反应: Cu+4HNO3(浓) === Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 随着反应进行，硝酸由浓变稀，则发生: 3Cu+8HNO3(稀) === 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 溶液中存在N，它遇到H+后，会继续氧化铜，当然此时N /H+的溶度较稀，发生3Cu + 8H+ + 2N=== 3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O 3.铜投入稀硫酸中不会溶解，再向溶液中投入KNO3固体，铜会不会溶解?为什么? 【总结】中性和碱性溶液中N无氧化性，当溶液中有大量H+存在时，N就表现出强氧化性，如有H+ 、N存在的溶液中不能存在I−、Br−、Fe2+、S2−、S等还原性离子。 会溶解，相当于构成了HNO3 ，可以氧化Cu。 典例精讲 【例2】解释原因 浓硝酸氧化性比稀硝酸强，浓HNO3反应更剧烈。 4.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？ 5.硝酸能大多数金属反应(除铂、金)，那么运输硝酸用什么容器呢？ 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。 请你推测！ 根据碳与浓硫酸的反应，请推测碳与浓硝酸能否反应? 课堂思考 C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O == △ C＋4HNO3(浓) CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 观看 课堂探究 一、硝酸的制法和性质 重点理解 探究学习 3. 硝酸的化学性质 （3）强氧化性 ⑦与非金属反应 C＋4HNO3(浓) === CO2↑＋4NO2↑＋2H2O △ ⑧硝酸可以氧化具有还原性的微粒：、Br－、Fe2+、S2－等。 3Fe2+ + N+4H+ === 3Fe3+ + NO↑+ 2H2O 3S+2H++ 2N=== 3S+ 2NO↑ + H2O 6I− + 2N+8H+ === 3I2 + 2NO↑+ 4H2O 课堂思考 请你思考！ 科学史话，思考如何实现不活泼金属与酸的反应？ 资料卡片 浓硝酸和浓盐酸的混合物（体积比为1:3）叫做王水，能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。 王水 典例精讲 【例3】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(　　) × × × × √ 课堂思考 你知道吗？ 你知道什么是酸雨吗？酸雨有何危害、如何防治？ 57年后 31 02 酸雨及防治 课堂探究 二、酸雨及防治 重点理解 探究学习 1. 酸雨 PH小于5.6的雨水（正常雨水由于溶解了CO2，PH约为5.6）。 二氧化硫、氮氧化合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。 （1）硫酸型酸雨 S→SO2 →H2SO3→ H2SO4 SO2＋H2O⇌H2SO3 2H2SO3 ＋O2 = 2H2SO4 SO2来源于煤 、石油和某些金属矿物的燃烧和冶炼 （2）硝酸型酸雨 NO2 →HNO3 3NO2＋H2O = 2HNO3＋NO Nox来源于汽车发动机中，N2与O2反应生成NOx 课堂探究 二、酸雨及防治 重点理解 探究学习 2.酸雨的危害与防治 (1)危害：直接损伤农作物，使土壤、湖泊酸化， 腐蚀建筑物、桥梁、工业设备等。 (2)防治： 钙基固硫：CaO + SO2 = CaSO3 2CaSO3 ＋O2 = 2CaSO4 煤中加石灰石、生石灰 2NO＋2CO 2CO2＋2N2 催化剂 34 课堂小结 35 1.下列事实与硝酸性质的对应关系错误的是 A.打开浓硝酸的试剂瓶，瓶口有白雾——挥发性 B.用棕色试剂瓶保存浓硝酸——不稳定性 C.稀硝酸使紫色石蕊溶液变红——酸性 D.稀硝酸使黑色氧化铜固体溶解——强氧化性 随堂演练 D 2.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 36 随堂演练 3.氮及其化合物的变化关系如下所示： 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 D 37 随堂演练 4.0.3 mol铜和含1.2 mol HNO3的浓硝酸，充分反应后，生成NO2的量为( ) A.0.2 mol B.0.6 mol C.小于0.6 mol D.大于0.6 mol C 5.现有以下几种措施： ①对燃烧煤时产生的尾气进行除硫处理；②少用原煤作燃料；③燃煤时鼓入足量空气；④开发清洁能源。 其中能减少酸雨产生的措施是( ) A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④ C 38 演示完毕 感谢聆听 分层作业见同课时word https://www.zxxk.com/user/13354804  Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.27.100 www.ku6.com 'Ku6 ku6.com 2007 www.ku6.com $$