第5章 第2节 第3课时 硝酸 酸雨及防治（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中化学必修第二册（人教版2024）

第3课时　硝酸　酸雨及防治 [学习目标] 1.能从物质类别、氮元素化合价的角度认识硝酸的性质及含氮物质间的相互转化。（证据推理与模型认知） 2.认识常见的大气污染物，了解酸雨的形成、危害及其防治。（科学态度与社会责任） （见学生用书P32） 知识点1　硝酸的性质 1.硝酸的物理性质 （1）硝酸是①　无　色、②　易　挥发、③　有刺激性　气味的液体。 （2）挥发出的硝酸在空气中与水蒸气结合形成白雾。 （3）通常市售硝酸中HNO3的质量分数为68％～70％，HNO3质量分数为95％以上的浓硝酸通常叫做发烟硝酸。 2.硝酸的化学性质 （1）酸性 在水中的电离方程式为④　HNO3H＋＋N　。 （2）不稳定性 ①浓硝酸⑤　见光或者受热　会分解，其化学方程式为⑥　4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O　。 ②长期存放的浓硝酸呈黄色是因为其分解生成的NO2溶于硝酸中；实验室常将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处。 （3）强氧化性 ①硝酸具有很强的⑦　氧化性　，且硝酸的浓度不同，与金属反应的产物也不同。 ②硝酸与铜反应实验装置如图所示，填写下表。 硝酸 浓度 实验现象 实验结论 浓硝酸 反应⑧　剧烈　、铜丝⑨　变细　，产生⑩　红棕　色气体，溶液呈蓝绿色 铜与浓硝酸反应生成⑪　NO2　，化学方程式：⑫　Cu＋4HNO3（浓）Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O　 稀硝酸 反应⑬　缓慢　、铜丝⑭　变细　，产生⑮　无色　气体，溶液呈蓝色 铜与稀硝酸反应生成⑯　NO　，化学方程式：⑰　3Cu＋8HNO3（稀）3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O　 知识点2　工业制备硝酸 工业上制硝酸的原理是将氨经过一系列反应得到硝酸，如图所示： 写出上述转化中每一步的化学方程式，并分析含氮物质发生的是氧化反应还是还原反应。 ①⑱　N2＋3H22NH3　，N2发生⑲　还原　反应； ②⑳　4NH3＋5O24NO＋6H2O　，NH3发生㉑　氧化　反应； ③㉒　2NO＋O22NO　，NO发生㉓　氧化　反应； ④㉔　3NO2＋H2O2HNO3＋NO　，NO2即发生氧化反应又发生还原反应。 知识点3　酸雨及防治 1.酸雨的概念 正常雨水由于溶解了㉕　二氧化碳　，其pH约为5.6，而酸雨的pH㉖　＜　5.6。 2.酸雨的形成 大气中的㉗　二氧化硫　、㉘　氮氧化物　及它们在大气中发生反应后的生成物溶于㉙　雨水　会形成酸雨。 3.酸雨的危害及防治 （1）酸雨的危害 ①直接㉚　损伤　农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊㉛　酸化　。 ②加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的㉜　腐蚀　。 ③导致地下水中重金属元素含量增加，污染水源，危害人体健康。 （2）酸雨的防治 ①消除㉝　污染源　，改变能源结构，开发利用清洁能源，如太阳能、风能、氢能等。 ②对㉞　酸性物质　的排放加以控制，如燃料脱硫处理，废气中二氧化硫回收利用、控制汽车尾气排放等。 ③健全法律法规，严格规定污染物的排放标准，提高环境保护意识。 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）硝酸具有腐蚀性和挥发性，使用时要注意防护和环境的通风。 （　√　） （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）浓硝酸、稀硝酸都具有强氧化性，它们都能使铁、铝钝化。 （　×　） （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。 （　√　） （6）浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色。 （　×　） （1）稀硝酸可与Fe（OH）2发生氧化还原反应3Fe（OH）2＋10HNO3 3Fe（NO3）3＋NO↑＋8H2O。 （2）金属单质与硝酸发生反应时，硝酸既表现出强氧化性又表现出酸性；非金属单质与硝酸发生反应时，硝酸只表现出强氧化性。 （3）硝酸浓度越大，氧化性越强。常温下，稀硝酸能与铁、铝发生反应，但浓硝酸使铁、铝钝化，加热时，铁、铝会与浓硝酸发生反应。 （4）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。 （5）浓硝酸有强酸性和漂白性，加入石蕊试液，先变红，后褪色；稀硝酸有强酸性，无漂白性，加入石蕊试液，只变红，不褪色。 （见学生用书P34） 探究点1　硝酸的性质 1.如何除去浓硝酸中的“黄色”？ 答案　在浓硝酸中通入足量的氧气，发生反应4NO2＋O2＋2H2O4HNO3，使NO2转化为硝酸，即可除去浓硝酸中的“黄色”。 2.过量的铜与一定浓度的稀硝酸充分反应，若向反应后的溶液中滴加稀硫酸，过量的铜能否继续溶解？ 答案　能继续溶解，向反应后的溶液中滴加稀硫酸，酸性条件下，N可以与铜继续反应，其反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2N3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。 3.向浓硝酸中加入少量炭粉，无明显现象，缓慢加热，发现炭粉逐渐溶解，产生红棕色气体，试写出该反应的化学方程式，该反应中，硝酸体现了哪些性质？ 答案　化学方程式为C＋4HNO3（浓）CO2↑＋4NO2＋2H2O，硝酸体现了强氧化性。 硝酸的氧化性 （1）硝酸的氧化性很强，除Pt、Au以外的大多数金属都能被硝酸氧化，但不生成H2。 （2）浓硝酸的氧化性比稀硝酸的强。一般情况下，浓硝酸的还原产物是NO2，稀硝酸的还原产物是NO。 （3）在与铜的反应中，硝酸既表现出强氧化性又表现出酸性。硝酸与非金属反应时只表现出氧化性，反应规律：非金属单质＋浓硝酸最高价氧化物或高价含氧酸＋NO2↑＋H2O。 （4）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SO2、FeO、Fe2＋、Br－、I－、S2－、S等均能被硝酸氧化。 （5）N在酸性条件下表现出强氧化性，但在碱性、中性条件下，N无氧化性。 【例题1】下列反应既体现硝酸的酸性，又体现硝酸的氧化性的是（　　） A.CuO＋2HNO3Cu（NO3）2＋H2O B.FeO＋4HNO3Fe（NO3）3＋2H2O＋NO2↑ C.C＋4HNO3CO2↑＋2H2O＋4NO2↑ D.NH3＋HNO3NH4NO3 答案　B 解析　A项，硝酸中氮元素的化合价没有变化，只生成硝酸盐，则只体现硝酸的酸性，错误；B项，生成硝酸铁，体现硝酸的酸性，且硝酸中部分氮元素的化合价由＋5降低为＋4，体现硝酸的氧化性，正确；C项，硝酸与碳反应，硝酸中氮元素的化合价全部降低，只体现硝酸的氧化性，而不能体现酸性，错误；D项，反应中没有元素化合价发生变化，只生成硝酸盐，则只体现硝酸的酸性，错误。 【变式1】如图所示，向一定量的铁粉中加入一定体积12 mol·L－1的浓硝酸并加热，待反应结束后，下列微粒在体系中一定存在的是（　　） ①N　②F　③Fe3＋　④NO2　⑤NO A.① B.①⑤ C.②④⑤ D.①②③⑤ 答案　A 解析　①无论铁粉是否过量，铁与浓硝酸加热反应均生成硝酸盐，则体系中一定大量存在N，①正确；②若硝酸过量，铁与浓硝酸加热反应生成硝酸铁，体系中存在Fe3＋，若铁粉过量，铁与浓硝酸加热反应生成硝酸亚铁，体系中不存在Fe3＋，则体系中可能存在Fe2＋，②错误；③若硝酸过量，铁与浓硝酸加热反应生成硝酸铁，体系中存在Fe3＋，若铁粉过量，铁与浓硝酸加热反应生成硝酸亚铁，体系中不存在Fe3＋，则体系中可能存在Fe3＋，③错误；④铁与浓硝酸开始加热反应只生成二氧化氮，则体系中一定大量存在二氧化氮，④正确；⑤铁与浓硝酸加热反应只生成二氧化氮，随反应的进行，硝酸浓度会变低，铁与稀硝酸反应生成一氧化氮，则体系中可能存在一氧化氮，⑤错误；故选A项。 “三酸（浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸）变稀”问题辨析 （1）浓盐酸与足量的二氧化锰反应时，浓盐酸浓度逐渐变小，变为稀盐酸时不再与二氧化锰反应。 （2）浓硫酸与足量的铜反应时，浓硫酸浓度逐渐变小，变为稀硫酸时不再与铜反应。 （3）浓硝酸与足量的铜反应时，浓硝酸浓度逐渐变小，变为稀硝酸时，会继续反应，但还原产物发生改变，生成NO。 探究点2　酸雨及防治 4.我国城市环境中常见的大气污染物主要有哪些？ 答案　SO2、NO2、CO、烟尘等。 5.燃煤中加入适量石灰石或生石灰起到“固硫”的作用，可以有效减少酸雨，你知道原理是什么吗？ 答案　燃煤中加入适量石灰石或生石灰发生反应：CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋SO2CaSO3，2CaSO3＋O22CaSO4，能减少SO2的排放，可以有效减少酸雨。 1.硫酸型酸雨的形成过程 图中标号所示的化学方程式： ①2SO2＋O22SO3 ②SO2＋H2OH2SO3 ③SO3＋H2OH2SO4 ④2H2SO3＋O22H2SO4 2.硝酸型酸雨的形成过程 汽车尾气NONO2HNO3 图中标号所示的化学方程式： ①2NO＋O22NO2 ②3NO2＋H2O2HNO3＋NO 3.酸雨的防治 4.常见的环境问题 环境问题 形成原因 主要危害 温室效应 大气中CO2等含量不断增加 全球变暖，冰川融化 酸雨 SO2和氮氧化物的排放 土壤酸化，腐蚀建筑物 光化学烟雾 氮氧化物和碳氢化合物的排放 危害人体健康和植物生长 臭氧层空洞 氮氧化物和氟氯代烃的排放 地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧 赤潮和水华 含氮磷洗衣粉的大量使用或工业废水的任意排放 使藻类过度繁殖，水质恶化，发生在海水中为赤潮，淡水中为水华 白色污染 聚乙烯塑料的大量使用、任意丢弃 破坏土壤结构和生态环境 【例题2】下列有关酸雨及其形成的说法正确的是（　　） A.pH小于7的降雨通常称为酸雨 B.酸雨的形成和空气中CO2含量增多有直接关系 C.大量含硫化石燃料燃烧是形成酸雨的主要原因 D.植被破坏、水土流失、生态环境破坏导致了酸雨的形成 答案　C 解析　酸雨是指pH＜5.6的降雨，A项错误；CO2含量增多，会导致温室效应，不会导致酸雨的形成，B项错误；含硫化石燃料燃烧会产生大量SO2，经过一系列变化会形成酸雨，C项正确；植被破坏、水土流失、生态环境破坏不会导致酸雨的形成，D项错误。 【变式2】某企业利用下列流程综合处理工厂排放的含有SO2的烟气，以减少其对环境造成的污染。下列有关说法正确的是（　　） A.二氧化硫吸收塔中发生的反应为SO2＋S＋H2O2HS B.氨气吸收塔中发生的反应为HS＋OH－H2O＋S C.上述流程利用的是氧化还原反应原理 D.上述流程中SO2可循环利用 答案　A 解析　二氧化硫用（NH4）2SO3溶液吸收，发生的离子反应为SO2＋S＋H2O2HS，A项正确；氨气吸收塔中发生的反应为HS＋NH3·H2ON＋S＋H2O，B项错误；题述流程中各反应都没有元素化合价的变化，不是氧化还原反应，C项错误；题述流程吸收SO2，不能循环利用，D项错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$