第五章 第二节 第3课时 硝酸 酸雨及防治-2024-2025学年高一化学同步课件（人教版2024必修第二册）

硝酸 酸雨及防治 【第五章 化工生产中的重要非金属元素 】 人教版高中化学必修第二册 高中化学 新课导入 硝酸既能制造“养料”，也能制造“武器”，它的性质为何如此多变？ 氮肥 烈性炸药 高中化学 一、硝酸 物理性质 硝酸的物理性质 颜色、状态 气味 溶解性 密度 与水任意比例互溶 比水大 刺激性气味 无色液体 浓硝酸易挥发，沸点：83℃ 质量分数大于69%的硝酸为浓硝酸 质量分数大于98%的硝酸称为发烟硝酸 高中化学 一、硝酸 不稳定性 化学性质 思考：浓硝酸久置后呈黄色，为什么？ 4NO2↑＋O2↑＋2H2O 4HNO3 光照或 见光或受热易分解 久置的浓硝酸呈黄色原因： 硝酸分解生成的NO2溶于硝酸中 注意：保存浓硝酸需要用棕色细口试剂瓶、玻璃塞、放于冷暗处 高中化学 一、硝酸 化学性质 HNO3 H+ + NO3- 硝酸是一元强酸，具有酸的通性。电离方程式：________________________ 与指示剂反应 与碱反应 与碱性氧化物反应 与盐反应 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) H＋＋OH－ H2O 2H＋＋Na2O 2Na＋＋H2O CaCO3＋2H＋ Ca2＋＋CO2↑＋H2O 高中化学 【实验5-8 】硝酸与铜的反应 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 一、硝酸 化学性质 高中化学 一、硝酸 化学性质 高中化学 实验现象 立即 绿 实验结论 一、硝酸 铜片 溶解，溶液变 ，产生大量的 色气体。 铜与浓硝酸 红棕 铜与浓硝酸反应生成NO2 Cu＋4HNO3(浓) == Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 高中化学 实验现象 缓慢 蓝 实验结论 一、硝酸 铜片 溶解，溶液变 ，产生 色气泡， 遇空气变为 色 铜与稀硝酸 无 铜与浓硝酸反应生成NO 红棕 3Cu＋8HNO3(稀) ==3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 高中化学 一、硝酸 思考与讨论 为什么铜和浓硝酸反应溶液会变成绿色？ 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 高中化学 一、硝酸 拓展与延伸 思考：一定量的金属铜放入浓硝酸后，铜有剩余，推测气体成分有哪些？再向其中加入稀硫酸，铜能继续溶解吗？ 气体为NO2和NO的混合气体 加入稀硫酸后，铜能继续溶解 注意：中性或碱性溶液中，NO3-无氧化性，当溶液中存在大量H+时，NO3-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。 高中化学 一、硝酸 铁与硝酸 ①常温下，浓硝酸能使Fe、Al发生钝化。 ②加热会反应 Fe+6HNO3(浓) === Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O △ ③铁在常温下可以和稀硝酸反应，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 高中化学 一、硝酸 金属与硝酸酸反应规律 ②一般情况下，金属无论和浓硝酸还是稀硝酸反应，都体现硝酸的强氧化性和酸性。 ③硝酸与金属反应不能生成氢气。硝酸浓度不同，其还原产物不同，一般情况下，浓硝酸被还原为NO2，稀硝酸被还原为NO，极稀硝酸可能变成N2、N2O、NH4NO3等。 ①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） 4Zn+10HNO3(极稀)===4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O 高中化学 一、硝酸 金属与硝酸酸反应的计算 2.56g铜粉与10mL浓硝酸反应，当铜粉完全反应时收集到标准状况下气体0.896L（不考虑NO2和N2O4的转化），则所消耗的硝酸的物质的量为多少？ n (Cu)=0.04mol n (气体)=0.04mol 根据N原子守恒： n (HNO3)=2n[ Cu(NO3)2]+n (NO2)+n (NO) =2n(Cu)+n (气体) =0.08mol+ 0.04mol=0.12mol 高中化学 2.56g铜粉与10mL浓硝酸反应，当铜粉完全反应时收集到标准状况下气体0.896L（不考虑NO2和N2O4的转化），则所消耗的硝酸的物质的量为多少？ 一、硝酸 金属与硝酸酸反应的计算 拓展一：若向反应后的溶液中加入100mL1mol/L的NaOH溶液，恰好使Cu2+完全沉淀，求原硝酸的浓度 根据N原子守恒： n (HNO3)=n (NaNO3)+n (气体) 根据Na原子守恒： n (HNO3)=n (NaOH)+n (气体) =0.1Lⅹ1mol/L+ 0.04mol=0.14mol c (HNO3)= =14mol/L 高中化学 2.56g铜粉与10mL浓硝酸反应，当铜粉完全反应时收集到标准状况下气体0.896L（不考虑NO2和N2O4的转化），则所消耗的硝酸的物质的量为多少？ 一、硝酸 金属与硝酸酸反应的计算 拓展二：将产生的气体与O2混合，通入水中，气体恰被完全吸收生产硝酸，消耗O2物质的量是多少？ 思路分析：硝酸被还原成NO和NO2，后又完全转化为HNO3 ，在整个反应中，相当于N元素的化合价没有发生变化， Cu失去的电子被O2得到。 根据得失电子守恒： 2n (Cu)=4n (O2) n (O2) .04mol=0.02mol 高中化学 一、硝酸 金属与硝酸酸反应的计算 金属M HNO3 M(NO3)X NO、NO2 全部电离，可参加其他反应 参加反应 未参加反应 N原子守恒 得失电子守恒 起酸性作用的n(HNO3)等于生成的硝酸盐中n(NO3-) 利用离子方程式快速找出各种量的相互关系 酸性 氧化性 两个守恒 一个关系 一个技巧 技巧总结 高中化学 一、硝酸 非金属与硝酸 浓硝酸与非金属单质C、P、S等在加热条件下反应，非金属单质被氧化为最高价含氧酸或酸性氧化物。 C＋4HNO3(浓) === CO2↑＋4NO2↑＋2H2O △ 注意：硝酸与非金属单质反应只表现出强氧化性 高中化学 一、硝酸 王水 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 王水中含有硝酸、氯气和氯化亚硝酰等强氧化剂，同时还含有高浓度的氯离子。所以王水的氧化能力比硝酸强，不溶于硝酸的金、铂，却可以溶解在王水中 王水溶金 高中化学 一、硝酸 用途 近期发现某些有机—金属框架（MOFs）可定向释放NO，用于治疗心血管疾病。 视野拓展 1. 农业：可制造氮肥 2. 工业生产：可制造TNT炸药 3. 医学：用于生产硝酸甘油片 4. 材料：参与有机合成与染料 高中化学 二、工业制硝酸 ①       ②       ③       ④       0→－3 还原反应 +3→＋2 氧化反应 +2→＋4 氧化反应 +4→＋5、+2 氧化反应、还原反应 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O 加热 催化剂 N2＋3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 2NO+O2 2NO2 3NO2＋H2O 2HNO3＋NO NO + 循环 高中化学 三、酸雨的防治 煤、石油和某些金属矿物中含有硫，在燃烧或冶炼时往往会生成二氧化硫。在机动车发动机中，燃料燃烧产生的高温条件会使空气中的氮气与氧气反应，生成氮氧化物。 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。 高中化学 三、酸雨的防治 （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 NO → NO2 →HNO3 NOx来源于汽车发动机中，N2与O2反应生成NOx 高中化学 三、酸雨的防治 酸雨的危害 导致地下水中重金属元素含量增加，污染水源 直接损伤农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊酸化 加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀 高中化学 ①从源头着手，改变能源结构，开发利用清洁能源 三、酸雨的防治 防治措施 ②健全法律，严格规定污染物的排放标准，提高人们环境保护意识。 高中化学 SO2处理方法 NOx处理方法 三、酸雨的防治 防治措施 钙基脱硫法 碱液吸收法 催化还原法 氨水脱硫法 2NO2＋2OH-===NO2- +NO3-＋H2O NO +NO2＋2OH- ===2NO2- ＋H2O 2NO＋2CO 2CO2＋2N2 催化剂 CaO＋SO2＝CaSO3 2CaSO3＋O2＝2CaSO4 2NH3 ＋H2O ＋SO2（少量）＝(NH4)2SO3 2 (NH4)2SO3 ＋O2＝2(NH4)2SO4 高中化学 课堂小结 硝酸 酸雨的防治 硝酸 工业制备硝酸 物理性质 化学性质 用途 酸雨的防治 概念 危害 防治措施 高中化学 随堂练习 C 1.一定量的浓硝酸与过量的铜充分反应，生成的气体是（　　） A．只有NO2 B．只有NO C．NO2和NO D．NO2和H2 高中化学 随堂练习 C 2.依据图中氮元素及其化合物间的转化关系，判断下列说法错误的是（　　） A．X是N2O5 B．工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸 C．可用排空气法收集NO气体 D．由NH3→N2可知，原理上NH3与NO2反应生成N2也可以实现 高中化学 A 随堂练习 3.在标准状况下将1.92g铜粉投入一定量浓HNO3中，随着铜粉的溶解，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜粉完全溶解后共收集到由NO2和NO组成的混合气体1.12L，则混合气体中NO的体积为（　　） A．112mL B．1008mL C．224mL D．448mL 高中化学 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 S＋6HNO3(浓)H2SO4＋6NO2↑＋2H2O $$