5.2 课时3 硝酸 酸雨及防治 导学案 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

5.2 课时3 硝酸 酸雨及防治 【学习目标】 1.能运用氧化还原反应知识理解硝酸的氧化性。 2.了解硝酸在相关反应中所体现的性质,了解硝酸的保存方法。 3.了解SO2、NO2对大气质量的影响,特别是酸雨的成因、危害及防治措施。 【自主预习】 一、硝酸的性质与应用 1.物理性质 纯净的硝酸是　　　色、　　　挥发、有　　　　　气味的液体,熔、沸点较低,质量分数为95%以上的浓硝酸在空气中能挥发出硝酸蒸气,会产生“发烟”现象,通常又称为发烟硝酸。 2.化学性质 (1)不稳定性 浓硝酸见光或受热会发生分解,化学方程式为　　　　　　　　　,一般将其保存在棕色试剂瓶中。 (2)强氧化性 ①实验探究 实验 装置 稀硝酸 浓硝酸 实验 现象 反应缓慢,有少量气泡产生,　　　　　　,试管口有红棕色气体产生 反应剧烈,有　　　　　　产生,　　　　　　,液面上有　　　　　气体产生 实验 结论 铜与稀硝酸在常温下缓慢反应生成　　　　气体 铜与浓硝酸在常温下剧烈反应生成　　　　气体 ②强氧化性的表现 写出下列有关反应的化学方程式: a.与金属反应 稀硝酸与铜反应:　　　　　　　　　　　　　　　。 浓硝酸与铜反应:　　　　　　　　　　　　　　　。 b.与非金属反应 浓硝酸与红热的C(被氧化为CO2)的反应为　　　　　　　　　　　　　　　。 3.硝酸的用途 硝酸是一种重要的化工原料,常用来制　　　　、农药、染料、炸药等。实验室里,硝酸是一种重要的化学试剂。 二、硝酸的工业制备 1.硝酸工业生产的流程 2.写出有关化学方程式: N2→NH3:　　　　　　　　　　　　。 NH3→NO:　　　　　　　　　　　　　。 NO →NO2:　　　　　　　　　　　　　　。 NO2→HNO3:　　　　　　　　　　　　。 三、酸雨及防治 1.酸雨的形成与危害 2.SO2和NO2的主要来源、危害和防治 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)硝酸是一种黄色并具有一定挥发性的酸,保存时不可用橡胶塞。 (　　) (2)锌与稀硝酸反应得不到氢气,说明稀硝酸能使锌钝化。 (　　) (3)常温下,向浓硝酸中投入铁片,会产生大量红棕色气体。 (　　) (4)硝酸与金属反应时,主要是+5价的氮得电子。 (　　) (5)工业浓硝酸通常呈黄色,是因为溶解了NO2气体。 (　　) (6)浓硝酸与铜或碳反应,均体现其强氧化性。 (　　) (7)足量铁与稀硝酸反应后溶液呈浅绿色,说明稀硝酸不能氧化Fe2+。 (　　) (8)二氧化氮不仅能形成酸雨,还能在一定条件下促进形成“光化学烟雾”。 (　　) 2.如何判断硝酸在化学反应中表现氧化性还是酸性? 3.为什么可以用铁质槽车和铝质槽车运输浓硝酸? 【合作探究】 　硝酸的性质 　　某螺丝工厂发生硝酸泄漏事故,导致8名工作人员因烧伤和身体不适被紧急送医。硝酸泄漏事故现场会产生大量黄色的浓烟,伴随着刺鼻的气味不断向外扩散,消防人员采用大量水和碱液稀释,事故得到有效控制。 1.硝酸泄漏为什么会产生黄烟?其主要成分是什么? 2.消防人员采用大量水和碱液稀释硝酸,原因是什么? 3.金属与硝酸的反应中,硝酸起什么作用?分别是如何体现的? 1.硝酸与金属反应的一般规律 (1)金属与硝酸反应不生成H2 如2HNO3(浓)+AgAgNO3+NO2↑+H2O; 4HNO3(稀)+3Ag3AgNO3+NO↑+2H2O。 (2)浓硝酸与Fe、Al的反应 常温条件下:Fe、Al钝化(化学变化)。加热条件下:生成硝酸盐、NO2和H2O。 (3)稀硝酸与Fe反应 反应关系:HNO3Fe(NO3)3Fe(NO3)2 (4)浓硝酸与铜的反应 浓硝酸开始HNO3被还原为NO2,随着反应的进行,浓硝酸变稀,HNO3被还原为NO,向反应后的溶液中加稀硫酸,N又被还原为NO。 2.金属与硝酸反应的计算方法 下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是(　　)。 选项 实验操作 现象 解释或结论 A 过量的Fe粉中加入稀硝酸,充分反应后,滴入KSCN溶液 溶液呈红色 稀硝酸将Fe氧化为Fe3+ B 常温下,Fe、Al放入浓硝酸或浓硫酸中 无明显现象 Fe、Al与浓硝酸或浓硫酸发生钝化 C Al箔插入稀硝酸中 无现象 Al箔表面被硝酸氧化,形成致密的氧化膜 D 用玻璃棒蘸取少量浓硝酸点到蓝色石蕊试纸上 试纸变红色 浓硝酸具有酸性 现有9.7 g Cu和Zn的合金与足量的稀硝酸反应,还原产物只有NO气体,其体积在标准状况下为2.24 L。将反应后的溶液稀释到体积为1 L,测得溶液中的c(H+)=0.1 mol·L-1,此时溶液中N的浓度为(　　)。 A.0.3 mol·L-1　　　　B.0.4 mol·L-1 C.0.2 mol·L-1 D.0.6 mol·L-1 　酸雨的形成及防治 　　火山爆发会释放二氧化硫和氮氧化物,而这两种气体与大气中的水和氧气相互作用时会产生酸雨。酸雨是二氧化硫和氮氧化物等酸性气体上升到空中与水蒸气结合的产物,会使土壤酸化,影响植物的正常生长,甚至导致植物死亡。还会使湖泊酸化,危害鱼虾。酸雨对我们的身体也会造成直接的伤害,会影响呼吸系统,刺激皮肤和眼睛。 1.形成酸雨的气体是什么? 2.酸雨中的酸性主要是由哪些物质造成的? 3.正常雨水的pH约为5.6,为什么不等于7? 4.硫酸型酸雨的形成过程如下: 写出图中标号所示的化学方程式。 5.硝酸型酸雨的形成过程如下:汽车尾气NONO2HNO3,写出图中标号所示的化学方程式。 1.酸雨类型 正常雨水的pH约为5.6,pH<5.6称为酸雨。酸雨可分为以下两种类型: (1)硫酸型酸雨:SO2→SO3→H2SO4(或SO2→H2SO3→H2SO4)。 (2)硝酸型酸雨:NOx→NO2→HNO3。 2.酸雨的防治 酸雨的防治主要是对污染物进行处理。对含有SO2、NOx废气的常见处理方法如下: (1)含有 SO2废气的两种处理方法 工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧,燃烧时硫、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙,从而使硫转移到煤渣中,反应的化学方程式为CaO+ SO2CaSO3,2CaSO3+O22CaSO4,总反应的化学方程式为2CaO+2SO2+O22CaSO4 该脱硫法采用喷雾吸收法,雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2,其反应的化学方程式为2NH3+ SO2+H2O(NH4)2SO3,2(NH4)2SO3+O22(NH4)2SO4 　(2)含有NOx尾气的处理方法 硝酸工业产生的废气中含有较多的NO、NO2,可用强碱溶液进行吸收,同时获得副产品。如:2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O; NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O 在催化剂、加热条件下,氮氧化物通过与氨或CO反应转化为无毒气体(N2)。 如:6NO+4NH35N2+6H2O;6NO2+8NH37N2+12H2O 硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大,但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注,下列说法不正确的是(　　)。 A.汽车尾气中含有NO、CO等多种大气污染物 B.CO2是酸雨的主要成因 C.雷雨天气有少量HNO3降落到地面,转化为铵盐,可促进植物生长 D.硝酸厂和化肥厂的废气都含有氮氧化物 部分城市某日空气质量日报如下: 城市 污染指数 首要污染物 空气质量等级 SO2 NO2 PM10 A 98 23 67 SO2 Ⅱ B 47 29 35 SO2 Ⅰ C 62 80 113 PM10 Ⅲ D 52 76 59 NO2 Ⅰ (1)由表可知,空气质量日报中涉及的污染物主要是　　　　　　　和可吸入颗粒物(PM10)。 (2)SO2的排放是造成酸雨的主要因素。形成酸雨的过程之一可简单表示如下: 请回答下列问题: ①酸雨的pH　　　(填“>”“<”或“=”)5.6。 ②反应b的化学方程式为　　　　　　　　　　。 ③若用足量的氢氧化钠溶液吸收含二氧化硫的工业废气,写出该反应的离子方程式:　　　　　　　　　　。 【随堂检测】 1.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.可用铁制品或铝制品盛装冷的浓硝酸 D.铜与硝酸的反应属于置换反应 2.以下非金属氧化物与其引起的环境问题或危害及主要来源对应正确的是(　　)。 选项 氧化物 环境问题或危害 主要来源 A CO2 酸雨 化石燃料的燃烧 B SO2 光化学烟雾 汽车尾气的排放 C NO2 温室效应 工厂废气的排放 D CO 煤气中毒 煤炭的不完全燃烧 3.下列说法正确的是(　　)。 A.NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体,是酸雨的主要成因 B.汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5 C.植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料,实现氮的固定 D.工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除 4.下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论不正确的是(　　)。 A.由①中的红棕色气体,推断生成的气体一定是混合气体 B.红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应 C.由③说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物 D.③的气体产物中检测出CO2,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应 5.工业或机动车尾气中的NOx会造成环境问题,可用碱液吸收的方法处理。NaOH溶液可吸收硝酸工业尾气(含NO、NO2),获得副产品NaNO2。 (1)等物质的量NO与NO2被NaOH溶液吸收,反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)若吸收时NO与NO2的比例控制不当,则吸收液经浓缩结晶、过滤得到的NaNO2晶体中最有可能混有的杂质是　　　(填化学式)。排放的尾气中含量较高的氮氧化物是　　(填化学式)。 参考答案 自主预习·悟新知 一、1.无　易　刺激性 2.(1)4HNO3(浓)4NO2↑+O2↑+2H2O (2)①溶液变蓝　大量气泡　溶液变绿　红棕色　NO　NO2　②Fe、Al　3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O　Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O　C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O 3.化肥 二、2.N2+3H22NH3　4NH3+5O24NO+6H2O　2NO+O22NO2　3NO2+H2O2HNO3+NO 三、1.小于5.6　二氧化硫　氮氧化物 效果检测 1.(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)√ (7)×　(8)√ 2.关键看反应后N元素在溶液中的存在形式。 ①若N元素以NOx形式存在,则硝酸表现氧化性; ②若N元素以N形式存在,则硝酸表现酸性; ③若上述两种形式均存在,则硝酸既表现氧化性又表现酸性。 3.浓硝酸有强氧化性,在常温下能将铁和铝的表面氧化,生成一层致密的氧化物保护膜,使铁和铝钝化,从而阻止反应进一步发生。 合作探究·提素养 任务1　硝酸的性质 问题生成 1.浓硝酸受热或见光易分解,化学方程式为4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O,黄烟的主要成分为NO2。 2.硝酸呈酸性,用大量水冲洗可降低硝酸浓度;碱液可以与硝酸发生中和反应消除污染。 3.①强氧化性:HNO3中+5价的氮有很强的得电子能力。例如,将Fe氧化为高价态的Fe3+。②酸性:生成了盐类物质。例如Fe(NO3)3、Al(NO3)3。 典型例题 例1　B　 解析　稀硝酸与铁粉反应,铁首先被氧化成Fe3+,过量的铁粉将Fe3+还原,最终得到Fe2+,再滴入KSCN溶液,溶液不显红色,A项错误;常温下,Fe、Al在浓硝酸或浓硫酸中发生钝化,Fe、Al表面生成致密的氧化膜阻止了反应的进行,B项正确;Al箔能与稀硝酸反应,现象为Al箔溶解并放出气体,C项错误;浓硝酸具有氧化性,能使蓝色石蕊试纸先变红后褪色,D项错误。 例2　B　 解析　n(NO)=0.1 mol,转移电子的物质的量为0.1 mol×3=0.3 mol,因1 mol Cu或Zn与硝酸反应失去2 mol电子,故n(Cu)+n(Zn)==0.15 mol,则n[Cu(NO3)2]+n[Zn(NO3)2]=0.15 mol,其中所含n(N)=0.3 mol,溶液中c(HNO3)=c(H+)=0.1 mol·L-1,其中含n(N)=0.1 mol,溶液中N的总浓度为=0.4 mol·L-1。 任务2　酸雨的形成及防治 问题生成 1.SO2、NOx。 2.酸雨中的酸性主要是由硫酸和硝酸造成的。 3.这是因为雨水中溶解了二氧化碳。 4.①2SO2+O22SO3;②SO2+H2OH2SO3;③SO3+H2OH2SO4;④2H2SO3+O22H2SO4。 5.①2NO+O22NO2;②3NO2+H2O2HNO3+NO。 典型例题 例3　B　 解析　NO、NO2、SO2是酸雨的主要成因,CO2不是,B项错误。 例4　(1)SO2、NO2　(2)①<　②2SO2+O22SO3　③2OH-+SO2S+H2O 解析　(1)分析图表中的物质和数据可知,涉及的污染物主要是SO2、NO2和可吸入颗粒物(PM10)。 (2)①酸雨的pH<5.6。②根据流程图,反应b是二氧化硫的催化氧化反应,反应的化学方程式为2SO2+O22SO3。③用足量的氢氧化钠溶液吸收含二氧化硫的工业废气,该反应的离子方程式为2OH-+SO2S+H2O。 随堂检测·精评价 1.D　解析　浓硝酸在见光或受热时会发生分解反应生成氧气、二氧化氮和水,A项正确;硝酸是氧化性酸,金属与硝酸反应不产生氢气,B项正确;常温下铁和铝在浓硝酸中钝化,因此可用铁制品或铝制品盛装冷的浓硝酸,C项正确;铜与硝酸反应生成硝酸铜、氮的氧化物和水,不属于置换反应,D项错误。 2.D　解析　形成酸雨的氧化物主要是SO2和氮氧化物;CO2是造成温室效应的主要气体;引起光化学烟雾的主要气体为NO2;CO会造成煤气中毒,故D项正确。 3.D　解析　A项,NO2是红棕色且有刺激性气味的气体,而SO2是无色有刺激性气味的气体,错误;B项,汽车尾气的主要大气污染物为某些C与N的氧化物,如NOx和CO等,错误;C项,氮的固定是指将游离态的氮元素转化为化合态,且植物可吸收土壤中的铵根离子或硝酸根离子作为肥料,不能直接吸收空气中的氮氧化物,错误;D项,工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除,如加入石灰石或石灰乳均可进行脱硫处理,正确。 4.D　解析　①中灼热碎玻璃起加热作用,浓硝酸受热分解生成红棕色气体NO2,硝酸中氮元素化合价降低,则必有元素化合价升高,只能为氧元素,因此,还有O2生成,产生的气体为混合气体,A项正确;由①可知,浓硝酸受热分解可生成红棕色气体,所以②中生成的“红棕色气体”不一定是木炭与浓硝酸发生反应产生的,B项正确;③中浓硝酸挥发才能与红热木炭接触,生成的NO2是还原产物,C项正确;③中红热的木炭还可与空气中的O2反应生成CO2,不一定是木炭与浓硝酸发生反应生成了CO2,D项错误。 5.(1)NO+NO2+2OH-2N+H2O (2) NaNO3　NO 解析　(1)由题意可知NO和NO2混合气体通入NaOH溶液中,反应生成NaNO2,化学方程式为NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O,离子方程式为NO+NO2+2OH-2N+H2O。 (2)NO与NO2混合气体中NO过量时,混合气体与NaOH反应生成的盐只有NaNO2,过量的NO不和NaOH反应,以尾气形式排放。当NO与NO2的比例为1∶1时,混合气体与NaOH反应只生成NaNO2,无气体释放。混合气体中NO2过量时,除NO与NO2按物质的量之比1∶1与NaOH反应生成NaNO2外,剩余的NO2可被NaOH溶液吸收生成NaNO2和NaNO3,无气体释放。综上所述,晶体中最可能存在的杂质为NaNO3,比例不当时可能释放NO。 学科网（北京）股份有限公司 $$