第3课时 硝酸及酸雨的防治 课件 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

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3课时 硝酸和酸雨的防治 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. 结合实验探究，认识硝酸在相关反应中体现的 不稳定性和强氧化性，知道硝酸是重要的化工原料； 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。 1、N位于第VA族，HNO3中的N为+5价，预测硝酸有什么性质？ 2、金属与硝酸反应的产物有什么规律？ 浓硝酸和浓盐酸的混合物叫做王水， 能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。 P15资料卡片 —— 王水 VHNO3:VHCl = 1:3 组成的混合物 记忆方法 ：“三言（盐）一笑（硝）” 一.硝酸的物理性质 颜色 气味 挥发性 状态 沸点 密度 无色 有刺激性气味 易挥发 液体 83℃ 1.5027 g/cm3 ① 硝酸能与水任意比互溶 ② 常用浓硝酸质量分数为69％。 ③ 质量分数为98%以上的硝酸为“发烟硝酸” 在空气中形成白雾 硝酸是无色液体，但久置的浓硝酸为什么会显黄色？ 开瓶瓶口有白雾 发烟硝酸（w >98%） 运输硝酸的铝槽车发生泄露事故，造成大量红棕色烟雾 二，硝酸的化学性质 1、不稳定性 （久制硝酸由于NO2溶解而使其变黄色。） 4HNO3(浓) 4NO2↑+O2↑+2H2O 或光照 ∆ （久制硝酸由于NO2溶解而使其变黄色。） 思考：该如何保存硝酸？ 一般将浓硝酸保存在棕色细口瓶中，并放置于阴凉处。 思考1：如何除去浓硝酸中的“黄色”？ 往浓硝酸中通入足量的氧气，发生反应 4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，使NO2转化为硝酸，即可除去浓硝酸中的“黄色”。 思考2：从物质分类和化合价的角度预测硝酸的性质 1、酸的通性 2、强氧化性 由于HNO3中的N +5价，处在最高价，故硝酸具有较强的得电子能力 HNO3 = H++NO3- 2、硝酸的通性： HNO3 = H+ + NO3- 与指示剂显色 与金属反应 与碱反应 与碱性氧化物反应 与弱酸盐反应 硝酸 能不能生成H2 如 NaOH H+ + OH- = H2O 如 CuO 2H+ + CuO = Cu2+ + H2O 如 Na2CO3 2H+ + CO32- = H2O + CO2↑ ？ 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) 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。 【实验5-8】 铜与硝酸的反应 硝酸浓度 浓硝酸 稀硝酸 实验现象 反应 、铜丝 ，产生 色气体，溶液呈 色 反应 、铜丝 ，产生 色气体，溶液呈 色 浓硝酸的还原产物为 NO2，稀硝酸的还原产物为 NO 。 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。 【实验5-8】 铜与硝酸的反应 硝酸浓度 浓硝酸 稀硝酸 实验现象 反应 、铜丝 ，产生 色气体，溶液呈绿色 反应 、铜丝 ，产生 色气体，溶液呈蓝色 剧烈 变细 红棕 浓硝酸的还原产物为 NO2，稀硝酸的还原产物为 NO 。 变细 无 缓慢 ①与金属反应 Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O （除Au和Pt外） 3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 酸性:氧化性=_ 酸性:氧化性=_ 结论：硝酸与金属反应均不生成H2，浓HNO3→NO2，稀HNO3→NO NaOH溶液的作用？ 吸收氮的氧化物，防止污染空气。 2NO2 + 2NaOH = NaNO2 + NaNO3 + H2O NO2 + NO + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O 请同学们写出这两个 反应的离子方程式。 3.硝酸的强氧化性 浓HNO3>稀HNO3 王水（浓HCl和浓HNO3按体积比3:1配制）具有更强的氧化性，能溶解Au、Pt。 思考：足量的Cu中加入少量的浓硝酸 , 可能会发生什么反应? (3) 反应停止后，如果在溶液中再加入足量盐酸，会出现什么情况? (1) 开始是铜与浓硝酸反应: Cu+4HNO3(浓) = Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O (2) 随着反应进行，硝酸由浓变稀，则发生： 溶液中存在NO3-，它遇到H+后，会继续氧化铜。 3Cu+8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 中性和碱性溶液中NO3-无氧化性，当溶液中有大量H+存在时，NO3-就表现出强氧化性。 3Cu+8H+ + 2NO3- = 3Cu2++2NO↑+4H2O 常温下，浓硝酸能使较活泼金属 ( Fe、Al ) 钝化 常温下，铁和铝会被冷的浓硝酸、浓硫酸钝化，生成一层致密的氧化膜，故可以用铁（铝）槽车运输浓硝酸、浓硫酸。 加热下，浓硝酸与较活泼金属 ( Fe、Al ) 直接反应 Al + 6HNO3(浓) Al(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O Fe (少）+ 6HNO3(浓) Fe(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O 3.硝酸的强氧化性 钝化是化学反应 若铁粉过量，产物有什么不同？？？ ②与非金属反应 3SO2＋2NO3－＋2H2O = 3SO42－＋2NO↑＋4H＋ 3Fe2＋＋NO3－＋4H＋ = 3Fe3＋＋NO↑＋2H2O ③与还原性化合物反应---硝酸可氧化含SO2、S2- 、SO32- 、 I- 、 Fe2+等的还原性物质。 产物：S2-→S、SO32-→SO42-、I-→I2 、Fe2+→Fe3+ 结论： S2- 、SO32- 、Fe2+ 、I﹣等离子在酸性条件下不能与NO3-大量共存！ 3.硝酸的强氧化性 S＋6HNO3(浓) ==H2SO4＋6NO2↑＋2H2O △ N2 NH3 H2 O2 O2 H2O HNO3 NO NO2 为了吸收更充分，往往同时通入O2 五、硝酸 三. 硝酸工业制法 试写出以下每一步转化的反应方程式。 硝化纤维塑料 氮肥 硝酸甘油用于治疗冠心病 化肥、农药、炸药、染料、医药、化学试剂等。 炸药 染料 四、硝酸的用途 浓硫酸与硝酸的比较 浓硫酸 HNO3 稳定性 酸的通性 与Cu反应 钝化现象 与C反应 吸水性、脱水性 使Fe、 Al 钝化 浓硝酸 使Fe、 Al 钝化 有吸水性、脱水性 无 Cu+2H2SO4 （浓）= CuSO4+SO2↑+2H2O △ 2H2SO4(浓)+C = 2SO2↑+CO2↑+2H2O △ 稳定 不稳定 是 是 Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 4HNO3(浓)+C=4NO2↑+CO2↑+2H2O 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。 煤燃烧 石油燃烧 硫矿石 汽车尾气 这些气体对空气和我们的生活环境能造成什么影响呢？ 五，酸雨及防治 1. 概念：酸雨主要指 pH小于5.6 的雨水。 硫酸型酸雨：煤、石油等化石燃料的燃烧和某些含硫的金属矿物的冶炼 硝酸型酸雨：汽车尾气以及硝酸工业废气等 NO HNO3 N2 NO2 2. 分类： 4. 防治：①调整能源结构，发展清洁能源； ②研究煤的脱硫技术，改进燃烧技术，减少SO2的排放； ③加强工业废气的回收处理； ④改进汽车尾气的处理技术，提高汽车尾气排放标准。 3．危害：①直接损伤农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊酸化； ②加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电缆的腐蚀等。 常见的环境污染 环境污染 形成原因 主要危害 温室效应 大气中CO2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 含磷洗衣粉的大量使用及废水的任意排放 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 含氮元素物质间转化图 氮元素价类二维图 Lavf58.30.100 C＋4HNO3(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O $$