第5章 第2节 第3课时 硝酸 酸雨及防治-【金版教程】2024-2025学年高中化学必修第二册创新导学案课件PPT（人教版2019 单选版）

第五章　化工生产中的重要非金属元素 第二节　氮及其化合物 第三课时　硝酸　 酸雨及防治 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.知道氮的氧化物(NO2)、硫的氧化物(SO2)是主要的大气污染物及其防治措施，培养“科学态度与社会责任”的核心素养。 2 学习理解 01 课时作业 05 目录 CONTENTS 探究应用 02 总结提升 04 微专题 03 学习理解 无 易 刺激性 棕色 学习理解 5 装置 现象 稀HNO3 浓HNO3 反应缓慢，试管中有少量气泡产生，溶液______，试管口有_________气体产生 反应剧烈，试管中有大量气泡产生，溶液______，液面上有______色气体产生 结论 缓慢反应生成_______气体 剧烈反应生成_______气体 反应方程式 ________________________________________________________ ________________________________________________________ (3)强氧化性 ①与金属Cu反应 变蓝 红棕色 变蓝 红棕 NO NO2 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 学习理解 6 ②与铁、铝等金属的反应 常温下，铁、铝遇浓硫酸或浓硝酸后表面被氧化生成一层致密的氧化膜，这层膜阻止了酸与内层金属的进一步反应，该过程也可以称为“钝化”，因此常温下可用____________的容器贮存浓硝酸或浓硫酸。在加热或高温条件下，铁、铝等直接与浓硫酸或浓硝酸反应。 ③王水 由________________组成的混合物，体积比为_______。能使不溶于硝酸的金属如_________等溶解。 铝制或铁制 浓硝酸和浓盐酸 1∶3 金、铂 学习理解 7 3．工业制法 写出上述转化的化学方程式： N2→NH3：_________________________。 NH3→NO： _______________________________。 NO→NO2： ___________________。 NO2→HNO3： ___________________________。 4．用途 是制炸药、染料、塑料等的原料，也是化学实验室的必备试剂。 2NO＋O2===2NO2 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 学习理解 8 二、酸雨及防治 5.6 5.6 二氧化硫 氮氧化物 煤、石油 学习理解 9 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通风。(　　) (2)常温下铁、铝制容器可盛放浓硝酸，是因为Fe、Al与浓硝酸不反应。(　　) (3)铜与浓硝酸反应时，浓硝酸只表现强氧化性。(　　) (4)过量的铜与浓硝酸反应，生成的气体只有NO2。(　　) (5)稀硝酸与金属反应生成硝酸盐和氢气。(　　) (6)化石燃料燃烧产生大量的CO2，是形成酸雨的主要原因。(　　) × √ × × × × 学习理解 10 探究应用 启思研讨　教师独具内容 硝酸与Cu反应的实验探究 实验装置： 实验操作： 如图所示，在橡胶塞中嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。向两支具支试管中分别加入2 mL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。 探究应用 12 [问题探究] 1．两支具支试管中观察到的实验现象是否完全相同？反应中浓硝酸、稀硝酸起什么作用？ 提示：不完全相同。加入浓硝酸的具支试管中出现的现象是铜片表面产生气泡，铜片溶解，溶液变蓝，具支试管上部空间气体由无色变为红棕色。加入稀硝酸的具支试管中出现的现象是铜片表面产生气泡，铜片溶解，溶液变蓝，具支试管上部空间气体由无色变为红棕色，后又变成无色。两支具支试管中浓、稀硝酸既表现出氧化性，又表现出酸性。 探究应用 13 2．分析两支具支试管中发生反应的氮元素的价态变化，思考硝酸的浓度对还原产物有何影响。 3．足量的铜与一定量的浓硝酸反应，得到气体的成分是什么？ 提示：反应中，浓硝酸的还原产物是NO2，稀硝酸的还原产物是NO，即硝酸的浓度越低，还原产物中氮元素的价态越低。 提示：NO、NO2的混合气体。铜与浓HNO3反应生成NO2，随着反应的进行，浓硝酸变稀，铜与稀硝酸反应生成NO，故得到的是NO和NO2的混合气体。 探究应用 14 知识点一　硝酸的化学性质 1．硝酸的不稳定性 HNO3在光照或加热条件下会分解，硝酸浓度越大越容易分解。所以HNO3应盛放在棕色细口试剂瓶中，且放在阴凉处；浓硝酸呈黄色是由于溶有NO2的缘故。 2．硝酸的强氧化性 (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。 探究应用 15 ②金属与HNO3反应不生成H2。 ③HNO3的浓度不同，还原产物不同，浓HNO3的还原产物为NO2，稀HNO3的还原产物为NO，一般HNO3的浓度越稀，还原产物中N元素的化合价越低。 ④常温下浓硝酸、浓H2SO4能使Fe、Al钝化(化学变化)。 ⑤稀硝酸与铁反应时，产物符合以下规律： 探究应用 16 探究应用 17 [练1]　下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是(　　) A．能使紫色石蕊溶液变为红色 B．与铜反应放出一氧化氮气体，生成硝酸铜 C．与碳酸钠反应放出二氧化碳气体，生成硝酸钠 D．与单质硫混合共热时生成硫酸和二氧化氮 解析：硝酸使紫色石蕊溶液变为红色，与碳酸钠反应放出二氧化碳气体，表现的都是硝酸的酸性；硝酸与单质硫混合共热时生成硫酸和二氧化氮，表现的是硝酸的强氧化性；硝酸与铜反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，既表现其强氧化性又表现其酸性。 探究应用 18 [练2]　某研究小组为了探究硝酸的性质，进行如下实验操作。 (1)从试剂柜中取一瓶浓硝酸，发现其保存在________色试剂瓶中，取少量浓硝酸于试管中，发现其溶液呈“黄色”，其原因是_______________________________ ________________________________________________________________________ (用化学方程式和适当文字描述)。该研究小组尝试将显“黄色”的浓硝酸恢复到原本的无色。下列措施合理的是________(填字母)。 a．向浓硝酸中加水 b．向浓硝酸中通入适量空气 c．加热浓硝酸 d．向浓硝酸中加入适量的NaOH固体 棕 b 探究应用 19 (2)向浓硝酸中加入稍过量铜片，该小组同学发现，生成的气体开始呈红棕色后逐渐变浅，最终气体变为无色，试写出上述反应的化学方程式：________________________________________________________________________________________，在上述反应中，硝酸体现的性质为____________________。 (3)当实验完毕，该小组同学向试管中滴入少量稀H2SO4，发现铜片又逐渐溶解，产生无色气体，试写出上述反应的离子方程式： __________________________________________。 Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O、3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 强氧化性和酸性 探究应用 20 知识点二　酸雨及防治 探究应用 21 2．防治措施 (1)调整能源结构，发展清洁能源。 (2)研究原煤的脱硫技术，改进燃烧技术，减少二氧化硫和氮氧化物的排放，如用石灰法对煤燃烧后的烟气脱硫。 (3)加强工厂废气的回收处理。 (4)改进汽车尾气的处理技术，控制尾气排放。 探究应用 22 探究应用 23 探究应用 24 [练3]　下列说法不正确的是(　　) A．酸雨形成过程中有氧化还原反应发生 B．煤和石油的燃烧是形成酸雨的唯一来源 C．二氧化硫以及氮氧化物是形成酸雨的主要物质 D．燃煤时加入适量石灰石，可减少废气中SO2的含量，从而减少酸雨的产生 探究应用 25 [练4]　汽车尾气(含CO、SO2和NO等)是城市空气污染源之一，治理的方法之一是在汽车的排放管上装一个“催化转化器”，它能使CO跟NO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，并促进二氧化硫的转化。 (1)汽车尾气中导致酸雨形成的主要物质是_____________。 (2)写出在催化剂的作用下CO跟NO反应的化学方程式：____________________________。 (3)使用“催化转化器”的缺点是在一定程度上提高了排放废气的酸度，有可能促进酸雨的形成，其原因是__________________________________________________ ________________________________________________。 SO2、NO “催化转化器”促进了SO2的转化，生成的SO3增多，发生反应SO3＋H2O===H2SO4，提高了废气的酸度 探究应用 26 1．引起温室效应的气体除CO2之外，还有CH4等。 2．酸雨、光化学烟雾、臭氧层空洞均与氮氧化物有关。 3．CO2不属于空气污染物。 探究应用 27 微专题 硝酸与金属反应的有关计算 1．反应规律 反应通式：M＋HNO3―→M(NO3)x＋还原产物＋H2O。 还原产物：浓HNO3→NO2；稀HNO3→NO。 2．思维模型 微专题 29 微专题 30 微专题 31 微专题 32 微专题 33 微专题 34 3．38.4 g Cu与适量的浓硝酸反应，Cu全部反应后，共收集到1 mol气体(不考虑NO2与N2O4的转化)。反应消耗的HNO3的物质的量是(　　) A．1.0 mol B．1.6 mol C．2.2 mol D．2.4 mol 微专题 35 4．向13.6 g由Cu和Cu2O组成的混合物中加入一定浓度的稀硝酸250 mL，当固体物质完全溶解后生成Cu(NO3)2和NO气体。在所得溶液中加入0.5 mol·L－1的NaOH溶液1.0 L，生成沉淀的质量为19.6 g，此时溶液呈中性且金属离子已完全沉淀。下列有关说法正确的是(　　) A．原固体混合物中Cu和Cu2O的物质的量之比为1∶1 B．原稀硝酸中HNO3的物质的量浓度为1.3 mol·L－1 C．产生NO的体积为2.24 L D．Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余的HNO3为0.1 mol 微专题 36 解析：生成的沉淀为Cu(OH)2，质量为19.6 g，其物质的量为0.2 mol。设Cu、Cu2O的物质的量分别为x、y，则x＋2y＝0.2 mol，64 g·mol－1×x＋144 g·mol－1×y＝13.6 g，解得x＝0.1 mol，y＝0.05 mol，Cu与Cu2O的物质的量之比为2∶1，A错误；Cu和Cu2O中的Cu都变为Cu2＋，转移电子的物质的量为(0.1×2＋0.05×2) mol＝0.3 mol，根据得失电子守恒可知，生成的NO的物质的量应为0.1 mol，但未注明是标准状况，故气体体积不一定为2.24 L，C错误；n(NaOH)＝0.5 mol，生成0.2 mol Cu(OH)2时消耗了0.4 mol NaOH，另外0.1 mol NaOH中和了剩余的0.1 mol硝酸，D正确；硝酸的总物质的量为0.1 mol(剩余的)＋0.1 mol(表现氧化性的)＋0.4 mol(表现酸性的)＝0.6 mol，其物质的量浓度为2.4 mol·L－1，B错误。 微专题 37 总结提升 本课总结 自我反思：﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 总结提升 39 随堂提升 1．下列有关酸雨的说法正确的是(　　) A．凡是呈酸性的雨水都称为酸雨 B．酸雨的形成只与SO2的排放有关 C．煤的脱硫可以在一定程度上防止酸雨的形成 D．为了不形成酸雨，应停止使用一切化石燃料 总结提升 40 非金属氧化物 环境问题 A CO2 破坏臭氧层 B SO2 温室效应 C NO2 光化学烟雾 D CO 酸雨 2．以下非金属氧化物与其引起的环境问题对应正确的是(　　) 总结提升 41 3．将相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是(　　) A．反应剧烈程度：两者相同 B．消耗硝酸的物质的量：前者多，后者少 C．反应生成气体的颜色：前者浅，后者深 D．反应中转移的电子总数：前者多，后者少 解析：相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应时，浓硝酸参与的反应更剧烈，A错误；铜和浓硝酸、稀硝酸反应的方程式分别为①4HNO3(浓)＋Cu===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，②8HNO3(稀)＋3Cu===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。①产生红棕色气体，②产生无色气体，C错误；由于参加反应的铜的质量相同，且两反应中还原剂都是铜，反应后铜的价态又相同，所以反应中转移的电子总数相等，D错误。 总结提升 42 总结提升 43 5．下列关于硝酸的说法中正确的是(　　) A．硝酸电离出的H＋，能被Zn还原成H2 B．常温下，向浓HNO3中投入Fe片，会产生大量的红棕色气体 C．向装有Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀H2SO4，可在管口观察到红棕色气体 D．过量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液，溶液呈红色 总结提升 44 课时作业 题号 1 2 3 4 5 6 难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ 对点 硝酸的 性质 酸雨及 防治 硝酸的 性质 硝酸的 性质 硝酸的 性质 硝酸的 性质 题号 7 8 9 10 11 难度 ★★ ★★ ★★ ★ ★★★ 对点 含氮物质的转化 硝酸的 性质 硝酸的 性质 硝酸的 性质 浓硝酸的性质 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时作业 46 [学习·理解] 1．硝酸被称为“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸性质不对应的一组是(　　) A．浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——酸性和强氧化性 B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性 C．要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性 D．能使滴有酚酞溶液的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性 解析：使滴有酚酞溶液的氢氧化钠溶液红色褪去，硝酸表现出酸性。 　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时作业 47 2．下列说法错误的是(　　) A．正常雨水的pH为7.0，酸雨的pH小于7.0 B．严格执行机动车尾气排放标准有利于防止大气污染 C．使用二氧化硫和某些含硫化合物进行增白的食品会对人体健康产生损害 D．使用氯气对自来水消毒过程中，生成的有机氯化物可能对人体有害 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时作业 48 3．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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时作业 49 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时作业 50 步骤 现象 Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色 Fe表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止 5．在通风橱中进行下列实验： 下列说法中不正确的是(　　) A．Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式为2NO＋O2===2NO2 B．Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化膜，阻止Fe进一步反应 C．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3 D．红棕色气体的成分是NO2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时作业 51 6．1.92 g Cu投入一定量的浓硝酸中，铜完全溶解，生成的气体的颜色越来越浅，共收集到672 mL的气体(气体体积已折算为标准状况下)。将盛有此气体的容器倒扣在水槽中，通入标准状况下一定体积的氧气，恰好使气体完全溶于水，则通入的氧气的体积为(　　) A．168 mL B．224 mL C．336 mL D．504 mL 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时作业 52 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时作业 53 [应用·实践] 7．(2024·辽宁省调兵山市第二高中高一下学期期末)部分含氮物质的分类与相应氮元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是(　　) A．a可经催化氧化生成b B．b、c均为大气污染气体，在空气中可稳定存在 C．Cu与d的浓溶液常温下反应可生成c D．d的浓溶液保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时作业 54 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时作业 55 8．(2024·河北石家庄无极中学高一下学期第一次月考)下列表述正确的是(　　) ①浓硝酸通常保存在棕色试剂瓶中 ②检验亚硫酸钠溶液在空气中放置是否变质可以通过先加稀硝酸，再加氯化钡溶液的方法 ③锌与稀硝酸反应主要产物有氢气 ④足量的铁与稀硝酸反应后溶液呈浅绿色，说明稀硝酸不能氧化Fe2＋ ⑤将浓硫酸滴到纸上，纸变黑，说明浓硫酸具有脱水性 ⑥二氧化硫和二氧化氮都能形成酸雨，酸雨的pH≥7 A．①③④ B．①②⑥ C．①⑤ D．①⑤⑥ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时作业 56 解析：①浓硝酸是具有挥发性的不稳定性酸，遇光遇热均会发生分解反应，所以浓硝酸通常保存在棕色试剂瓶中，正确；②稀硝酸具有强氧化性，能将亚硫酸钠氧化为硫酸钠，加入氯化钡溶液后会有硫酸钡白色沉淀生成，则检验亚硫酸钠溶液在空气中放置是否变质不能通过先加稀硝酸，再加氯化钡溶液的方法检验，错误；③稀硝酸具有强氧化性，锌与稀硝酸反应可以得到一氧化氮气体，不能得到氢气，错误；④铁与稀硝酸反应生成硝酸铁、一氧化氮和水，过量的铁与硝酸铁反应生成硝酸亚铁，则足量的铁与稀硝酸反应后溶液呈浅绿色，不能说明稀硝酸不能氧化亚铁离子，错误；⑤浓硫酸具有脱水性，将浓硫酸滴到纸上，纸中含有的纤维素会脱水炭化而变黑，正确；⑥二氧化硫和二氧化氮都能形成酸雨，酸雨的pH小于5.6，错误；根据上述分析可知，正确的有①⑤。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时作业 57 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时作业 58 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时作业 59 10．(1)铜与足量浓HNO3反应时，表现酸性的HNO3与作氧化剂的HNO3物质的量之比为________。 (2)一定量的浓硝酸与足量的铜充分反应，生成气体的成分有___________，写出反应的离子方程式：____________________________________________________ ______________________________。向反应后的溶液中加入稀硫酸，如果反应，写出反应的离子方程式：_________________________________________。 (3)从某金属粉末(含有Au、Cu、Ag)中分离出Au，加入的试剂是________，写出Ag参与反应的化学方程式：_________________________________________。 (4)往两支分别装有浅绿色的Fe(NO3)2和FeSO4溶液的试管中分别逐滴加入稀盐酸时，溶液的颜色变化应该为Fe(NO3)2溶液________________；FeSO4溶液________。 1∶1 NO2、NO 稀硝酸 3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O 浅绿色变棕黄色 不变色 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时作业 60 [创新·提高] 11．某课外活动小组为了探究木炭与浓硝酸反应后的 气态生成物，设计如下实验。 (1)甲同学设计实验如图甲。 红热木炭未进入试管前，浓硝酸上方并无明显变化。 当按图甲装置进行实验后，浓硝酸液面上方有明显的红棕色气体产生，且沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，后浑浊消失。 ①液面上方出现红棕色气体，说明浓硝酸可能具有________(填字母)。 a．酸性　　b．挥发性　　c．不稳定性 bc 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时作业 61 ②沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，________(填“能”或“不能”)说明木炭与浓硝酸发生了反应，是因为________________________________________________ ___________________________。 (2)乙同学设计实验如图乙。按图乙装置进行实验后， 浓硝酸液面上方有明显的红棕色气体产生，且沾有澄清石 灰水的玻璃片无明显变化。沾有澄清石灰水的玻璃片无明 显变化，________(填“能”或“不能”)说明木炭与 浓硝酸未反应，是因为_______________________________________________。 不能 红热木炭与空气中的氧气反应也能生成二氧化碳，使澄清石灰水变浑浊 不能 挥发出的硝酸和生成的NO2都能优先与石灰水反应 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时作业 62 检查装置气密性 将装置中的空气排尽 C中澄清石灰水变浑浊 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时作业 63 解析：(1)①木炭未伸入浓硝酸中，液面上方出现红棕色NO2气体，说明试管内可能有硝酸蒸气与木炭发生了反应，证明浓硝酸具有挥发性；NO2气体也可能是硝酸分解产生，证明浓硝酸具有不稳定性。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时作业 64 　　　　　　　　　　　　　 R 一、硝酸 1．物理性质 硝酸是______色，_____挥发，有_________气味的液体。 2．化学性质 (1)酸性：硝酸是一种一元强酸，溶于水完全电离，电离方程式为HNO3===H＋＋NOeq \o\al(－,3)。 (2)不稳定性：浓硝酸见光或受热会分解： _________________________________。实验室常将浓硝酸保存在_______试剂瓶中，并放置在阴凉处。 4HNO3eq \o(=====,\s\up17(△),\s\do15(或光照))4NO2↑＋O2↑＋2H2O N2＋3H2eq \o(,\s\up17(催化剂),\s\do15(高温、高压))2NH3 4NH3＋5O2eq \o(=====,\s\up17(催化剂),\s\do15(△))4NO＋6H2O (2)硝酸与非金属的反应 反应规律：非金属单质＋浓硝酸eq \o(――→,\s\up17(△))最高价氧化物或其含氧酸＋NO2↑＋H2O。 如：C＋4HNO3(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 (3)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、Fe2＋、FeO、Br－、I－、S2－、SOeq \o\al(2－,3)等均能被HNO3氧化。 [注意]　NOeq \o\al(－,3)在离子共存问题的判断中的特殊性 在水溶液中，NOeq \o\al(－,3)本无氧化性，但当水溶液中有大量H＋存在时，NOeq \o\al(－,3)就表现出强氧化性，如在有H＋、NOeq \o\al(－,3)存在的溶液中就不能存在Fe2＋、S2－、I－、SOeq \o\al(2－,3)、Br－等还原性离子。 (4)浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红，后褪色(酸性、强氧化性)。 浓硝酸不稳定，见光或受热易分解，4HNO3eq \o(=====,\s\up17(△),\s\do15(或光照))4NO2↑＋O2↑＋2H2O，NO2溶于浓HNO3使溶液呈黄色 3Cu＋8H＋＋2NOeq \o\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 1．酸雨类型 (1)硫酸型：①SO2→H2SO3→H2SO4，SO2＋H2OH2SO3，2H2SO3＋O2===2H2SO4；②SO2→SO3→H2SO4，2SO2＋O2eq \o(,\s\up17(粉尘))2SO3，SO3＋H2O===H2SO4。 (2)硝酸型：NO2→HNO3，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 [知识拓展]　SO2和NOx的吸收与处理 (1)含有SO2废气的处理方法 ①钙基固硫法 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＋SO2eq \o(=====,\s\up17(△))CaSO3、2CaSO3＋O2eq \o(=====,\s\up17(△))2CaSO4，总反应的化学方程式为2CaO＋2SO2＋O2eq \o(=====,\s\up17(△))2CaSO4。 ②氨水脱硫法 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＋O2===2(NH4)2SO4。 (2)含有NOx尾气的处理方法 ①碱液吸收法 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＋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 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)，一般适用于汽车尾气的处理。如：6NO＋4NH3eq \o(=====,\s\up17(催化剂),\s\do15(△))5N2＋6H2O；6NO2＋8NH3eq \o(=====,\s\up17(催化剂),\s\do15(△))7N2＋12H2O。 2CO＋2NOeq \o(=====,\s\up17(催化剂))N2＋2CO2 3．计算方法 (1)原子守恒法：反应前所有的N只存在于HNO3中，反应后含N的物质有HNO3的还原产物(假设有NO2、NO)和M(NO3)x，若HNO3过量，则过量的HNO3中也含N，则有n(N)＝n(NO2)＋n(NO)＋xn[M(NO3)x]＋n剩(HNO3)。 (2)得失电子守恒法(以Cu和少量浓硝酸反应为例)：反应中失去电子的是参加反应的Cu，Cu－2e－―→Cu2＋；得到电子的是被还原的HNO3(假设还原产物为NO2、NO)，NOeq \o\al(－,3)＋e－―→NO2、NOeq \o\al(－,3)＋3e－―→NO。根据得失电子守恒，则有2n(Cu)＝n(NO2)＋3n(NO)。若将生成的氮的氧化物与一定量的氧气共同通入水中，氮的氧化物完全生成硝酸，由于开始反应物为硝酸，中间生成了氮的氧化物，但最终又生成了硝酸，所以相当于铜失的电子最终由氧气得到，则有n(Cu)＝2n(O2)。 (3)溶液中电荷守恒：若向反应后的溶液中加入NaOH溶液恰好使Mx＋沉淀完全，此时溶质为NaNO3，则存在：n(Na＋)＝n(NOeq \o\al(－,3))＝n剩余(HNO3)＋xn[M(NO3)x]＝n总(HNO3)－n(NO)－n(NO2)。 (4)离子方程式计算法：金属与硫酸、硝酸的混合酸反应时， 如铜与硝酸、硫酸的混合溶液反应，依据离子方程式3Cu＋8H＋＋2NOeq \o\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O确定反应比例，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NOeq \o\al(－,3)进行相关计算，且要符合电荷守恒。 1．(2024·武汉市第十二中学高一月考)某稀溶液中含有4 mol KNO3和2.5 mol H2SO4，向其中加入1.5 mol Fe，充分反应(已知NOeq \o\al(－,3)被还原为NO)，最终溶液体积为1 L。下列说法正确的是(　　) A．所得溶液中c(NOeq \o\al(－,3))＝2.75 mol·L－1 B．所得溶液中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝1∶2 C．反应后生成NO的体积为33.6 L(标准状况下) D．所得溶液中的溶质只有FeSO4 解析：铁与稀硝酸完全反应生成硝酸铁的离子方程式为Fe＋4H＋＋NOeq \o\al(－,3)===Fe3＋ ＋NO↑＋2H2O，铁与稀硝酸完全反应生成硝酸亚铁的离子方程式为3Fe＋8H＋＋2NOeq \o\al(－,3)===3Fe2＋ ＋2NO↑＋4H2O，若1.5 mol铁完全反应生成铁离子，反应消耗的硝酸根离子为1.5 mol，氢离子为1.5 mol×4＝6 mol，若1.5 mol铁完全反应生成亚铁离子，反应消耗的硝酸根离子为1.5 mol×eq \f(2,3)＝1 mol，氢离子为1.5 mol×eq \f(8,3)＝4 mol，由题意可知，溶液中硝酸根离子为4 mol、氢离子为5 mol，1.5 mol铁完全反应，反应中硝酸根离子过量，氢离子不足，反应后溶液中含有铁离子、亚铁离子、硝酸根离子和硫酸根离子，设铁离子为x mol，由反应方程式可得4x＋(1.5－x)×eq \f(8,3)＝5，解得x＝eq \f(3,4)，则溶液中含有eq \f(3,4) mol铁离子和eq \f(3,4) mol亚铁离子，硫酸根离子为2.5 mol，硝酸根离子为4 mol－eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4) mol＋\f(3,4) mol×\f(2,3)))＝2.75 mol，钾离子为4 mol。 2．9.7 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。将反应后所得溶液稀释为1 L，测得溶液的c(H＋)＝0.1 mol·L－1，此时溶液中NOeq \o\al(－,3)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 解析：n(NO)＝0.1 mol，转移电子的物质的量为0.1 mol×3＝0.3 mol，n(Cu)＋n(Zn)＝0.3 mol÷2＝0.15 mol，n[Cu(NO3)2]＋n[Zn(NO3)2]＝0.15 mol，其中所含n(NOeq \o\al(－,3))＝0.3 mol，溶液中c(HNO3)＝c(H＋)＝0.1 mol·L－1，其中含n(NOeq \o\al(－,3))＝0.1 mol，溶液中NOeq \o\al(－,3)的总浓度为0.4 mol·L－1。 解析：Cu跟浓硝酸反应的化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。随着反应的进行，浓硝酸会逐渐变成稀硝酸，反应则变为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。参加反应的硝酸一部分作酸，一部分作氧化剂被还原(其中一部分被还原为NO2，另一部分被还原为NO)，故n(HNO3)＝n[HNO3(作酸)]＋n[HNO3(作氧化剂)]＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NO2)＋n(NO)＝2×eq \f(38.4 g,64 g·mol－1)＋1 mol＝2.2 mol。 4．(2024·河南信阳高一下学期联考)对如图所示实验的有关分析正确的是(　　) A．反应相同质量的铜片所需硝酸的量相同 B．右边针筒中生成红棕色气体 C．该反应过程中硝酸仅体现氧化性 D．左边针筒发生反应的离子方程式为Cu＋ 2NOeq \o\al(－,3)＋4H＋===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O 解析：硝酸具有强氧化性，与Zn反应生成氮氧化物等，不能生成H2，A错误；常温下，Fe遇浓硝酸钝化，阻止进一步反应，B错误；稀H2SO4电离出H＋，NOeq \o\al(－,3)在酸性条件下具有强氧化性，被Fe2＋还原为NO，NO在试管口遇O2生成红棕色的NO2，C正确；过量的Fe粉中加入稀HNO3，生成Fe2＋，滴入KSCN溶液不显红色，D错误。 4．下列说法中，正确的是(　　) A．可用铝制或铁制容器盛装稀硝酸 B．在0.1 mol·L－1的盐酸中，Na＋、Fe2＋、SOeq \o\al(2－,4)、NOeq \o\al(－,3)能大量共存 C．56 g Fe与硝酸发生氧化还原反应时，转移的电子一定是3 mol D．浓硝酸在光照下颜色变黄，说明浓硝酸不稳定，见光易分解 解析：根据电子的转移情况，找出关系式： INCLUDEPICTURE "F:\\待考\\421化学（必修第二册导学案（单选\\116HX59.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\待考\\421化学（必修第二册导学案（单选\\116HX59.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\李艳普\\艳普\\421化学（必修第二册导学案（单选\\116HX59.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\艳普\\421化学（必修第二册导学案（单选\\116HX59.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\艳普\\421化学（必修第二册导学案（单选\\116HX59.TIF" \* MERGEFORMATINET ，整个过程相当于Cu失的e－转移给O2，由此得出Cu和O2的关系式：2Cu～O2，n(Cu)＝＝0.03 mol，则n(O2)＝eq \f(1,2)n(Cu)＝0.015 mol，V(O2)＝0.015 mol×22.4 L/mol＝0.336 L＝336 mL。 解析：根据图示可知a为NH3，b为NO，c为NO2，d为HNO3。NH3可经催化氧化生成NO：4NH3＋5O2eq \o(=====,\s\up17(催化剂),\s\do15(加热))4NO＋6H2O，A正确；NO和NO2均为大气污染物，能引起酸雨以及光化学烟雾等，NO能和空气中的氧气在常温下反应生成NO2而不能在空气中稳定存在，B错误；铜与浓硝酸在常温下即可反应生成NO2：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，C正确；浓硝酸不稳定，光照或受热易分解为NO2、O2和水，所以浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处，D正确。 9．将0.1 mol铜与40 mL 10 mol·L－1 HNO3充分反应后，溶液中含a mol H＋，下列说法中正确的为(　　) A．生成的气体在标准状况下的体积为4.48 L B．生成的气体在标准状况下的体积为2.24 L C．被还原的硝酸的物质的量为(0.2－a) mol D．反应后溶液中所含NOeq \o\al(－,3)的物质的量为0.2 mol 解析：溶液中含有H＋，则HNO3过量。在反应过程中HNO3逐渐变稀，实际上发生了两个反应：①Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O、②3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。反应消耗的HNO3包括起酸性作用和氧化剂作用两部分，前者反应后以Cu(NO3)2形式存在，后者被还原后生成NO2、NO气体，从两反应式看出：Cu～2HNO3(酸)～Cu(NO3)2，HNO3(氧化剂)～NO2(或NO)，作酸用的硝酸为0.2 mol，生成的气体为NO、NO2的混合气体，溶液中有a mol的HNO3过量，则被还原的HNO3的物质的量＝生成的气体的物质的量＝(0.4－a－0.2) mol＝(0.2－a) mol，溶液中的NOeq \o\al(－,3)由过量的HNO3和Cu(NO3)2中的NOeq \o\al(－,3)组成，为(a＋0.2) mol。 Cu＋4H＋＋2NOeq \o\al(－,3)===2NO2↑＋2H2O＋Cu2＋、3Cu＋8H＋＋2NOeq \o\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 3Cu＋8H＋＋2NOeq \o\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O (3)丙同学克服了甲、乙同学设计上的缺点，设计实验如图丙。已知酸性高锰酸钾能将NO、NO2氧化成NOeq \o\al(－,3)，MnOeq \o\al(－,4)被还原为Mn2＋。 ①如图连接装置后，需进行的实验操作为__________________；加热木炭与浓硝酸前需先通一段时间N2，目的是____________________________。 ②装置A中木炭与浓硝酸反应的化学方程式为 _________________________________________。 ③能证明木炭被氧化的实验现象为__________________________。 ④D装置中发生反应的离子方程式为____________________________________。 C＋4HNO3(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 5NO＋3MnOeq \o\al(－,4)＋4H＋===5NOeq \o\al(－,3)＋3Mn2＋＋2H2O $$