8 第二节 第4课时 硝酸 酸雨及防治-【金版新学案】2024-2025学年高中化学必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019 双选）

第4课时　硝酸　酸雨及防治 [学习目标]　1.掌握硝酸的性质及应用。　2.知道酸雨的成因及防治措施。　3.掌握硝酸与金属、非金属反应的特点。 任务一　硝酸 1．物理性质 硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。 2．化学性质 (1)酸的通性：属于强酸，具有酸的通性。 [交流研讨1]　写出下列反应的离子方程式。 ①硝酸和氢氧化钠反应：__________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②硝酸和氧化钠反应：____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③硝酸和碳酸钙反应：________________________________________________ ________________________________________________________________________。 提示：①H＋＋OH－===H2O　 ②2H＋＋Na2O===2Na＋＋H2O　 ③2H＋＋CaCO3===Ca2+＋CO2↑＋H2O (2)不稳定性：见光或受热易分解。 化学方程式为4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O。 [交流研讨2]　实验室一般将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处。如果将浓硝酸取出，发现浓硝酸呈黄色。这是为什么呢？ 提示：浓硝酸见光、受热易分解，所以保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处。浓硝酸见光分解会生成二氧化氮，溶于浓硝酸呈黄色。 (3)强氧化性 ①HNO3与金属(Cu)的反应 【实验探究】 实验 操作 两支具支试管中分别加入浓硝酸和稀硝酸 实验 现象 ①浓硝酸反应比较剧烈，铜丝逐渐溶解，产生红棕色气体，溶液逐渐变深蓝色； ②稀硝酸反应比较缓慢，铜丝逐渐溶解，产生无色气体，溶液逐渐变蓝色 【实验结论】 a．化学方程式 浓HNO3与铜反应：Cu＋4HNO3（浓）===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O； 稀HNO3与铜反应：3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。 b．浓HNO3的氧化性更强。 学生用书第23页 [交流研讨3]　(1)浓硝酸、稀硝酸与Cu的反应生成物分别为NO2、NO，反应中，稀硝酸中氮元素的化合价降低较多，说明稀硝酸氧化性比浓硝酸强，对吗？ 提示：不对。浓硝酸氧化性比稀硝酸强，与Cu反应时浓HNO3反应更剧烈。 (2)一定量的金属铜放入浓硝酸后，金属铜有剩余，推测产生的气体成分可能有哪些。再向其中加入少量的稀硫酸，金属铜还会继续溶解吗？ 提示：产生的气体可能是NO2和NO的混合气体。向有金属铜剩余的溶液中加入少量稀硫酸，稀硫酸提供氢离子，溶液中的NO会继续与铜反应。 (3)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。 提示：Fe（少量）＋4HNO3（稀）===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；3Fe（过量）＋8HNO3（稀）===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。 ②钝化 常温下浓硝酸可使铁、铝的表面形成致密的氧化物薄膜而钝化，保护内部金属不再与酸反应，所以可以用铁制容器或铝制容器盛放浓硝酸。加热时，铁、铝可以与浓硝酸反应。 ③浓HNO3与非金属（碳）的反应 化学方程式：C＋4HNO3（浓）CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 ④王水 组成：浓硝酸和浓盐酸的混合物，体积比为1∶3 。 特性：能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。 3．硝酸的工业制法 硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、农药、染料等，工业制硝酸的原理如图： 写出上述转化的化学方程式。 ①N2＋3H22NH3。 ②4NH3＋5O24NO＋6H2O。 ③2NO＋O2===2NO2。 ④3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 硝酸的强氧化性 1．规律 (1)硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。 (2)硝酸作氧化剂的反应中，还原剂一般被氧化为最高价态。 2．表现 (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活泼金属与硝酸反应不生成H2，硝酸的浓度不同，还原产物不同，可能是NO2、N2O、NO、N2、NH等。 ③不活泼金属与硝酸反应的模板为： ④常温下，浓硝酸能使Fe、Al钝化。加热时可以与Fe、Al发生反应。 (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最高价含氧酸＋NO2↑＋H2O。 ②实例：C＋4HNO3（浓）CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 (3)硝酸与还原性化合物的反应 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-、SO等均能被HNO3氧化。 (4)铁与稀硝酸反应，先生成Fe(NO3)3，若Fe过量，Fe(NO3)3再与Fe反应生成Fe(NO3)2。　　 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 答案：D 解析：浓硝酸具有挥发性，挥发出HNO3(g)，溶于水蒸气中产生白雾，A正确；HNO3见光或受热易分解，故实验室常用棕色试剂瓶保存浓硝酸，并置于阴凉处，B正确；稀硝酸中含有H＋，使紫色石蕊溶液变红，体现其酸性，C正确；稀硝酸与CuO反应生成Cu(NO3)2和H2O，体现了稀硝酸的酸性，D错误。 学生用书第24页 任务二　酸雨及防治 1．酸雨的概念 正常雨水的pH约为5.6，这是因为雨水中溶解了二氧化碳的缘故。pH＜5.6的降水称为酸雨。 2．酸雨的形成 (1)大气中的二氧化硫、氮氧化物及它们在大气中发生反应后的生成物溶于雨水而形成酸雨。 (2)酸雨的形成过程 Ⅰ.写出硫酸型酸雨的形成过程中转化的化学方程式。 ①SO2→SO3：2SO2＋O22SO3。 ②SO2→H2SO3：SO2＋H2O⥫⥬H2SO3。 ③SO3→H2SO4：SO3＋H2O===H2SO4。 ④H2SO3→H2SO4：2H2SO3＋O2===2H2SO4。 Ⅱ.写出硝酸型酸雨形成过程中转化的化学方程式。 ①NO→NO2：2NO＋O2===2NO2。 ②NO2→HNO3：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 3．酸雨的危害及防治 SO2、NOx的消除方法 1．SO2的消除方法 (1)钙基固硫法：将生石灰和含硫的煤混合燃烧，SO2转化为CaSO4。 反应原理：CaO＋SO2CaSO3、2CaSO3＋O2===2CaSO4。 总反应：2CaO＋2SO2＋O22CaSO4。 (2)氨水脱硫法：将SO2通过氨水并被氧化生成氮肥(NH4)2SO4。 反应原理：2NH3·H2O＋SO2===(NH4)2SO3＋H2O、2(NH4)2SO3＋O2===2(NH4)2SO4。 (3)碱液吸收法：SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O。 2．NOx的消除方法 (1)碱液吸收法 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 NON2：4NH3＋6NO5N2＋6H2O， NON2：2NO＋2CON2＋2CO2。　　 1．正误判断，错误的说明原因。 (1)汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气都含有氮氧化物。 (2)安装煤炭燃烧过程的固硫装置主要是为了提高煤的利用率。 (3)大量燃烧化石燃料排放的废气中含大量的CO2，从而使雨水的pH＜5.6。 答案：(1)正确 (2)错误。固硫装置是为了除去燃烧过程产生的硫的氧化物 (3)错误。化石燃料燃烧排放的废气中含有SO2，SO2使雨水的pH＜5.6 学生用书第25页 2．(1)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： 测试时间/h 0 1 2 3 4 雨水的pH 4.73 4.63 4.56 4.55 4.55 分析数据，回答下列问题： ①雨水样品的pH变化的原因是________________________________________ ________________________________________________________________________ （用化学方程式表示）。 ②如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合，pH将变　　　　（填“大”或“小”），原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ （用化学方程式表示）。 (2)下列可以减少酸雨产生途径的是　　　　（填字母）。 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 A．①②③ B．②③④⑤ C．①③⑤ D．①③④⑤ 答案：(1)①SO2＋H2O⥫⥬H2SO3、2H2SO3＋O2===2H2SO4　②小　Cl2＋2H2O＋SO2===H2SO4＋2HCl（或H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl）　(2)C 解析：(1)①雨水样品放置时pH变小，其原因是雨水中的H2SO3被空气中的氧气氧化所致：SO2＋H2O⥫⥬H2SO3、2H2SO3＋O2===2H2SO4。②雨水和自来水混合，应考虑SO2与Cl2或H2SO3与HClO的反应：SO2＋2H2O＋Cl2===H2SO4＋2HCl或H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl。因此雨水与自来水混合后溶液pH将变小。(2)减少酸雨的产生需减少SO2的排放，将煤转化为清洁能源（如煤的气化和液化），燃料脱硫、固硫，开发不含硫的新能源（如氢能、核能等），都是有力措施，因此①③⑤正确。 1．古籍富载化学知识。下列物质没有强氧化性的是(　　) A．王水：硝酸和盐酸 B．鼻冲水：氨水 C．硇水：硝酸 D．坏水：浓硫酸 答案：B 解析：A．王水：硝酸和盐酸，硝酸有强氧化性，A不符合题意；B．氨水没有强氧化性，B符合题意；C．硝酸有强氧化性，C不符合题意；D．浓硫酸有强氧化性，D不符合题意；故选B。 2．（2024·威海高一期末）下列有关硝酸化学性质的叙述正确的是(　　) A．硝酸能与Na2SO3反应，但不生成SO2 B．硝酸的氧化性很强，能氧化所有金属 C．可用铝或铁制容器盛装稀硝酸 D．浓硝酸因易挥发出HNO3而呈黄色 答案：A 3．（2024·兴安县期中）下列关于酸雨的说法错误的是(　　) A．硫酸型酸雨主要由二氧化硫气体造成 B．pH＜5.6的雨水为酸雨 C．防治酸雨最主要的措施是禁止使用化石燃料，开发新能源 D．可以向燃煤中添加石灰进行脱硫 答案：C 解析：A．硫酸型酸雨主要由二氧化硫气体造成，二氧化硫和水生成亚硫酸，亚硫酸在空气中被氧化为硫酸，A正确；B．正常的雨水显酸性，pH＜5.6的雨水为酸雨，B正确；C．防治酸雨最主要的措施是合理使用化石燃料，开发新能源，C错误；D．可以向燃煤中添加石灰进行脱硫，减少硫氧化物的排放，可以减少酸雨，D正确；故选C。 4．将19.5 g锌粉与一定量的浓硝酸反应生成硝酸盐、水及气体，当锌粉完全反应时收集到11.2 L NO、NO2混合气体（标准状况下），则所消耗硝酸的物质的量是(　　) A．1.2 mol B．1.1 mol C．0.9 mol D．0.8 mol 答案：B 解析：锌和浓硝酸反应生成NO2，而与稀硝酸反应时则生成NO，标准状况下，n(NO2)＋n(NO)＝＝0.5 mol，即被还原的硝酸的物质的量为0.5 mol，n(Zn)＝＝0.3 mol，则生成的n[Zn(NO3)2]＝0.3 mol，可知表现酸性的硝酸的物质的量为0.3 mol×2＝0.6 mol，则参加反应的硝酸的物质的量为0.5 mol＋0.6 mol＝1.1 mol。 5．某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的是NO气体，设计了如下实验。实验装置如图所示（已知NO、NO2能与NaOH溶液反应）： (1)设计装置A的目的是___________________________________________________ ________________________________________________________________________， 学生用书第26页 为达此目的应进行的操作是_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)在(1)中的操作后将装置B中铜丝插入稀硝酸，并微热之，观察到装置B中的现象是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； B中反应的离子方程式是______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)将注射器F中的空气推入E中，E中的气体变为红棕色，该实验的目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)D装置的作用是__________________________________________________ ________________________________________________________________________， D装置中干燥管的作用是________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)利用生成的CO2将整套装置内的空气排尽，以排除对气体产物观察的干扰　使分液漏斗的凹槽对准小孔，打开分液漏斗旋塞，打开K，当装置C中产生白色沉淀时，关闭K (2)铜丝上产生气泡，溶液变为蓝色　3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2+＋2NO↑＋4H2O (3)验证E中的无色气体为NO (4)吸收NO、NO2等尾气，防止污染空气　防止倒吸 解析：(1)因烧瓶中有空气，则生成的NO能与氧气反应生成二氧化氮，利用A装置反应生成的CO2将整套装置内的空气排尽，以排除对气体产物观察的干扰；为达到此目的，应进行的操作是使分液漏斗的凹槽对准小孔，打开分液漏斗旋塞，打开K，当装置C中产生白色沉淀时，关闭K；(2)因铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水，其离子反应为3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2+＋2NO↑＋4H2O，因此实验现象是铜丝上产生气泡，溶液变为蓝色；(3)将F中的空气推入E中，发生反应：2NO＋O2===2NO2，E中无色气体变为红棕色，证明NO存在，则装置E和F的作用是验证NO的生成；(4)NO、NO2都有毒，污染环境，氮的氧化物能被NaOH溶液吸收，则装置D的作用为吸收多余的氮氧化物，防止污染空气；D装置中干燥管的作用是防止倒吸。 学科网（北京）股份有限公司 $$