第5章 第2节 第4课时 硝酸 酸雨及其防治(课件PPT)-【精讲精练】2024-2025学年高中化学必修第二册（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4课时　硝酸　酸雨及其防治 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 知识整合 新知探究 01 随堂演练 知识落实 02 课时作业 知能达标 03 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 01 知识整合 新知探究 栏目导航 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 液 刺激性 易 有 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 NO2 棕色 阴凉处 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 无 红棕 蓝 溶解 红棕 绿色 溶解 NO NO2 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 铁、铝 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 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\o(=====,\s\up17(△),\s\do15(或光照))4NO2↑＋2H2O＋O2↑。 ②长期存放的HNO3呈黄色，是硝酸分解产生的________溶于其中形成的。 ③温度越高、光线越强、浓度越大，越易分解。 ④保存：________试剂瓶，并放置在__________。 (2)强氧化性 实验物质 稀硝酸 浓硝酸 实验现象 试管中开始产生少量______色气体，反应逐渐加快，气体在试管口变成________色，溶液逐渐变______色，铜丝逐渐________ 试管中产生大量________色气体，溶液逐渐变________，铜丝逐渐________ 实验结论 常温下，稀硝酸与铜缓慢反应生成________ 常温下，浓硝酸与铜迅速剧烈反应生成________ 硝酸浓度不同，与金属反应的产物也不同： ①铜与浓硝酸反应的化学方程式为 __________________________________________________。 ②铜与稀硝酸反应的化学方程式为 __________________________________________________。 常温下，浓硝酸使__________钝化。除金、铂外几乎能氧化所有的金属。 3．硝酸的工业制法 工业上制取硝酸的原理是将氮气经过一系列反应得到硝酸，其流程如下图所示： eq \x(N2) eq \o(——→,\s\up17(H2),\s\do15(①)) eq \x(NH3) eq \o(——→,\s\up17(O2),\s\do15(②)) eq \x(NO) eq \o(——→,\s\up17(O2),\s\do15(③)) eq \x(NO2) eq \o(——→,\s\up17(H2O),\s\do15(④)) eq \x(HNO3) 1．浓硝酸可以氧化非金属单质，如加热条件下可将C氧化为CO2，同时生成红棕色气体，反应的化学方程式为________________________，体现浓硝酸的____________性。 提示　C＋4HNO3(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O　氧化 2．硝酸是无机化学工业中三大强酸之一，具有酸类的通性。 材料一　由于硝酸同时具有氧化性和酸性，硝酸也被用来精炼金属：先把不纯的金属氧化成硝酸盐，排除杂质后再还原。浓硝酸可以用铝槽车储存运输，稀硝酸应用不锈钢或玻璃钢增强塑料槽车或储罐输送或储存。少量采用耐酸陶瓷坛或玻璃瓶包装。铝制品是硝酸理想的容器。 材料二　如表实验中均有红棕色气体产生。 ① ② ③ (1)由材料一可知硝酸能够与所有金属单质反应吗？硝酸与金属能生成氢气吗？ 提示　硝酸能与除金、铂外的金属反应。硝酸的氧化性是＋5价的氮元素表现的，故不会生成氢气。 (2)材料一中提到“铝制品是硝酸理想的容器”是铝不与硝酸反应吗？若不是，则原因是什么？ 提示　铝是硝酸理想的容器，原因是浓硝酸具有强氧化性，常温下将铝的表面氧化为致密的氧化膜，隔绝了铝与硝酸的接触，若加热则反应继续。 (3)材料二中，哪个装置中的现象表明浓硝酸表现了强氧化性？解释各实验现象的原因。 提示　都不能。①中的碎玻璃不与浓硝酸反应，但仍有红棕色气体产生，说明浓硝酸受热分解产生了二氧化氮和氧气；通过①分析可知，浓硝酸受热可以分解产生二氧化氮和氧气，所以②中红棕色气体可能来自硝酸分解，即不能表明②中木炭与浓硝酸发生反应；实验③中木炭没有与浓硝酸接触，浓硝酸没有被加热，生成的红棕色气体二氧化氮只能是挥发出的硝酸蒸气与红热木炭反应或是挥发出的硝酸受热分解，从而生成了二氧化氮。 3．将铜片置于具支试管的底部(见下图)，通过分液漏斗加入2 mL稀硝酸。 反应结束后有Cu剩余，再向溶液中加入稀硫酸，会有什么现象？ 提示　会有气泡产生。反应结束后溶液中含有Cu(NO3)2，再向溶液中加入稀硫酸提供H＋，由离子方程式：8H＋＋2NOeq \o\al(－,3)＋3Cu===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O可知，会有NO气体生成。 硝酸的强氧化性 1．本质 HNO3中的＋5价氮元素具有很强的得电子能力。 2．规律 (1)硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。 (2)还原剂一般被氧化成最高价态。 3．具体表现 (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HNO3反应不生成H2，HNO3的浓度不同，还原产物不同。 ③常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化。 (2)硝酸与非金属的反应 反应规律：非金属单质＋浓硝酸—→最高价氧化物或含氧酸＋NO2↑＋H2O，如：C＋4HNO3(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))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离子或化合物，如：Fe2＋、I－、S2－、SOeq \o\al(2－,3)及HI、SO2、H2S等均能被HNO3氧化。 1．下列对于硝酸的认识，错误的是(　　) 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浓硝酸 D．铜与硝酸的反应属于置换反应 解析　浓硝酸在见光或受热时会发生分解生成氧气、二氧化氮和水，A正确；硝酸是氧化性酸，金属与硝酸反应不产生氢气，B正确；常温下铁和铝在浓硝酸中钝化，因此可用铁和铝制品盛装浓硝酸，C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错误。 答案　D 2．向浅绿色的Fe(NO3)2溶液中逐滴加入少量稀盐酸时，溶液的颜色变化应该是(　　) A．颜色变浅　　　　　 B．变为红色 C．没有改变 D．变为黄色 解析　Fe(NO3)2溶液中加入稀盐酸时，H＋和NOeq \o\al(－,3)结合成具有强氧化性的稀硝酸，将浅绿色Fe2＋氧化成黄色Fe3＋，故选D。 答案　D 3．为证明稀硝酸与铜反应产物中气体为NO，设计如图实验(实验过程中分液漏斗顶部玻璃塞上的凹槽与漏斗口颈上的小孔相通)，下列说法错误的是(　　) A．关闭活塞，加入稀硝酸至液面a处 B．在装置左侧稍加热可以加快稀硝酸与 铜的反应速率 C．通过关闭或开启活塞可以控制反应的进行 D．反应开始后，胶塞下方有无色气体生成，但不能证明该气体为NO 解析　关闭活塞，将无法加液体到液面a处，A错误；关闭活塞，生成的NO把稀硝酸压向右边，使铜丝与稀硝酸分离，C正确；想证明该气体为NO，必须使NO与O2接触，生成红棕色的NO2，D正确。 答案　A 知识点二　硝酸与金属反应的有关计算 1．38.4 g Cu与足量的浓硝酸反应，铜全部反应后： (1)收集到的气体在标准状况下的体积是多少？ 提示　浓硝酸在反应中被还原为NO2，Cu被氧化为Cu2＋，反应中Cu失去电子eq \f(38.4 g,64 g· mol－1)×2＝1.2 mol，所以硝酸在反应中得到电子1.2 mol，生成NO2的物质的量为1.2 mol,在标准状况下体积为1.2 mol×22.4 L· mol－1＝26.88 L。 (2)上述反应中，参与反应的硝酸的总物质的量是多少？ 提示　参与反应的硝酸一部分被还原为NO2，一部分以NOeq \o\al(－,3)的形式与Cu2＋结合成Cu(NO3)2，参与反应的硝酸的总物质的量＝被还原成NO2的物质的量＋与Cu2＋结合的NOeq \o\al(－,3)的物质的量＝1.2 mol＋1.2 mol＝2.4 mol。 2．38.4 g Cu与一定量的浓硝酸反应，铜全部反应完后，收集到的气体在标准状况下的体积为17.92 L，计算混合气体中NO2和NO的物质的量。 提示　设混合气体中NO2的物质的量为x、NO的物质的量为y，混合气体的物质的量为eq \f(17.92 L,22.4 L· mol－1)＝0.8 mol，根据题意可列方程eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x＋3y＝\f(38.4 g,64 g· mol－1)×2,x＋y＝0.8 mol)) 解得x＝0.6 mol，y＝0.2 mol。 3．铜与一定量的浓硝酸反应，得到硝酸铜和NO、NO2、N2O4的混合气体，这些气体与5.6 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸，则消耗的铜的质量为____________ g。 提示　32　n(O2)＝0.25 mol，NO、NO2、N2O4的混合气体与0.25 mol O2完全与水反应生成HNO3，则整个过程中HNO3反应前后没有变化，证明氧气得到的电子和铜失去的电子相同，由电子守恒可知：n(Cu)×2＝n(O2)×4，n(Cu)＝2×0.25 mol＝0.5 mol，消耗铜的质量＝0.5 mol×64 g·mol－1＝32 g。 1．硝酸与金属反应的计算方法 (1)电子守恒：硝酸与金属反应属于氧化还原反应，氮原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。生成1 mol NO2、NO、N2O、N2、NH4NO3分别得到1 mol、3 mol、8 mol、10 mol、8 mol电子。 (2)原子守恒：HNO3与金属反应时，一部分以NOeq \o\al(－,3)的形式存在，一部分转化为还原产物，这两部分中氮原子的物质的量之和与反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量相等。 2．“离子方程式法”在解题中的应用 金属与H2SO4、HNO3的混酸反应时，由于NOeq \o\al(－,3)在H2SO4提供H＋的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作少量、过量计算，然后根据完全反应的金属或H＋或NOeq \o\al(－,3)进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。 1．(2023·盐城响水中学高一段考)将一定质量的铜溶于100 mL 11 mol·L－1的浓硝酸中，待铜完全溶解后，生成0.4 mol NO2和NO的混合气体，并测得溶液中H＋的浓度为1 mol·L－1。假设反应后溶液的体积仍为100 mL，则金属铜的质量为(　　) A．6.4 g B．9.6 g C．12.8 g D．19.2 g 解析　测得溶液中H＋的浓度为1 mol·L－1，说明反应剩余硝酸的物质的量为1 mol·L－1×0.1 L＝0.1 mol，根据N元素守恒，反应生成硝酸铜的物质的量为eq \f(11 mol·L－1×0.1 L－0.4 mol－0.1 mol,2)＝0.3 mol，根据铜元素守恒，铜的质量为0.3 mol×64 g·mol－1＝19.2 g，故选D。 答案　D 2．(2024·重庆高一期末)向1 L浓度均为0.4 mol·L－1的稀H2SO4和稀HNO3的混合溶液中加入足量的铜粉，最多溶解的铜粉质量为(　　) A．38.4 g　　　　　　　 B．32 g C．28.8 g D．19.2 g 解析　反应实质是：3Cu＋8H＋＋2NOeq \o\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。溶液有n(H＋)＝0.4×2＋0.4＝1.2 mol，有n(NOeq \o\al(－,3))＝0.4 mol，由方程式可知 H＋不足，以H＋为标准进行计算，n(Cu2＋)＝eq \f(3,8)×1.2 mol，最多溶解的铜粉质量为eq \f(3,8)×1.2×64＝28.8 g。 答案　C 知识点三　酸雨及防治 1．SO2与NO2的主要来源、危害和防治 (1)来源 ①SO2主要来自____________和某些含硫的金属矿物的燃烧或冶炼。 ②NO2主要来自汽车尾气。 (2)危害 ①引起大气污染，直接危害人体健康。 ②溶于水形成________。 2．酸雨 (1)概念：pH＜______的降水。正常雨水由于溶解_______，其pH约为5.6。 (2)成因：主要是大气中的________与____________溶于水形成的。 (3)危害 ①直接破坏农作物、森林、草原，使土壤、湖泊酸化。 ②加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀。 1．雨水长时间放置时，pH变化的原因是什么？ 提示　雨水中的H2SO3被空气中的O2氧化为H2SO4，因H2SO4是强酸，H2SO3是中强酸，故雨水的pH随时间的增长而逐渐减小，一段时间后，H2SO3全部被氧化，雨水的pH不再变化。 2．在煤中加入适量生石灰，可以大大减少煤燃烧时SO2的排放，请你写出涉及反应的化学方程式。 提示　向煤中加入适量生石灰，涉及反应的化学方程式为CaO＋SO2eq \o(=====,\s\up17(高温))CaSO3,2CaSO3＋O2eq \o(=====,\s\up17(高温))2CaSO4。 1．硫酸型酸雨形成的两个途径 途径1：空气中飘尘的催化作用，使2SO2＋O2eq \o(,\s\up17(催化剂))2SO3、SO3＋H2O===H2SO4。 途径2：SO2＋H2OH2SO3、2H2SO3＋O2===2H2SO4。 2．硝酸型酸雨的形成 NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨水降到地面。 1．下列环境问题与产生的主要原因不相符的是(　　) ①“光化学烟雾”主要是由汽车排放的氮氧化物所引起的　②“酸雨”主要是由空气中CO2的浓度增大引起的　③“温室效应”的加剧主要是由空气中CO2浓度增大引起的　④“赤潮”主要是由水体中N、P等元素含量过高而引起的 A．①②　　　　　　 B．②③ C．①②③④ D．② 解析　“酸雨”主要是由空气中SO2和氮氧化物的浓度增大引起的；所以只有②不相符，D正确。 答案　D 2．化学与环境密切相关，下列有关说法错误的是(　　) A．CO2、NO2或SO2都会导致酸雨的形成 B．对酸性物质的排放加以控制，开发新清洁能源是减少酸雨的有效措施 C．NO2、NO等氮氧化物是形成光化学烟雾的主要污染物 D．大气中CO2含量的增加会导致温室效应加剧 解析　CO2是空气的成分之一，酸雨是指pH<5.6的雨水，NO2和SO2排放到空气中易导致酸雨的形成，CO2不会导致酸雨的形成，故A说法错误。 答案　A 1．明代著名哲学家、科学家方以智在其《物理小识》卷七《金石类》中指出：有硇水者，剪银块投之，则旋而为水。其中的“硇水”指(　　) A．醋酸 B．盐酸 C．硝酸 D．硫酸 解析　常温下能使金属银溶解，醋酸、盐酸和硫酸常温下均不能溶解金属银，硝酸是氧化性酸，因此“硇水”是指硝酸。 答案　C 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 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。 答案　D 3．(2024·上海高一期中)下列关于浓硝酸和稀硝酸的比较正确的是(　　) A．与铜反应都生成蓝色溶液 B．都能使石蕊溶液先变红，再褪色 C．和金属反应时都体现了酸性和强氧化性 D．都能和灼热的木炭反应 解析　浓硝酸与铜反应生成绿色溶液，A错误；浓硝酸能使石蕊试液先变红、再褪色，稀硝酸不会引起褪色，B错误；浓硝酸能和灼热的木炭反应，稀硝酸不能和灼热的木炭反应，D错误。 答案　C 4．(2023·银川二中高一段考)关于铜与足量浓、稀HNO3反应的说法中错误的是(　　) A．Cu与浓、稀HNO3反应都不需加热 B．Cu与浓HNO3反应更剧烈，故氧化性浓HNO3强于稀HNO3 C．生成等量的Cu(NO3)2，消耗浓HNO3的量多 D．1 mol浓HNO3被还原转移2 mol电子 解析　Cu与浓硝酸反应化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，Cu与浓、稀HNO3反应均不需要加热，A正确；浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，故浓硝酸与铜反应比稀硝酸与铜反应剧烈，B正确；生成等量的硝酸铜，消耗的浓硝酸量多，C正确；1 mol浓硝酸被还原为NO2，转移1 mol电子，D错误。 答案　D 5．在浓硝酸中放入铜片，则： (1)开始反应的化学方程式为___________________________________，实验现象为________________________________________________。 (2)若铜有剩余，则反应将要结束时的化学方程式为________________ ________________________________________________________。 (3)待反应停止后若有铜剩余，再加入少量质量分数为25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，其原因是______________________ ____________________________________。 (4)若将12.8 g铜与一定量的浓硝酸反应，铜消耗完时，共产生气体 5.6 L(标准状况)，则所消耗的硝酸的物质的量是__________。 解析　(2)随着反应的进行，硝酸浓度不断减小，故反应后阶段发生的是铜与稀硝酸的反应。 (4)n(NOx)＝eq \f(5.6 L,22.4 L·mol－1)＝0.25 mol，故根据氮原子守恒可知，消耗n(HNO3)＝2n(Cu)＋n(NOx)＝2×eq \f(12.8 g,64 g·mol－1)＋0.25 mol＝0.65 mol。 答案　(1)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　铜片逐渐溶解，溶液逐渐变蓝，有红棕色气体逸出 (2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O (3)加入稀硫酸后，H＋与原溶液中的NOeq \o\al(－,3)形成强氧化性的环境，又能使剩余的Cu发生反应，离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NOeq \o\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O (4)0.65 mol $$