5.2 氮及其化合物 第3课时（导学案）化学人教版必修第二册

第一节 硫及其化合物 课时3 硝酸　酸雨及防治 一、知识目标 1.掌握工业上以空气、水、氨为主要原料制备硝酸的原理和方法，能正确书写相关反应的化学方程式。 2.了解硝酸的物理性质，掌握硝酸的不稳定性、酸的通性和强氧化性等化学性质，并能运用这些性质解决实际问题。 3.明确酸雨的概念、成因、危害及防治措施，理解硫酸型酸雨和硝酸型酸雨的形成过程。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：通过对硝酸性质的实验探究和分析，从宏观现象入手，深入理解硝酸反应的微观本质，建立结构决定性质的化学观念。 2.证据推理与模型认知：通过对硝酸与金属、非金属反应的分析，掌握硝酸的强氧化性，建立氧化还原反应的思维模型，并能运用该模型解决相关化学问题。 3.科学探究与创新意识：通过分组讨论和实验探究，培养学生的团队合作能力和探究精神，提高学生设计实验、分析实验和解决实际问题的能力。 一、教学重点 1.掌握硝酸的性质及应用。 二、教学难点 1.掌握硝酸的性质及应用。 一、工业制硝酸（氨氧化法） 1. 工业制备硝酸以______、______、______为主要原料，氨的催化氧化反应条件为______，化学方程式：________________________。 2. 一氧化氮被氧气氧化生成______，化学方程式：________________________。 3. 二氧化氮与水反应的化学方程式：________________________，该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为______。 4. 工业制硝酸中，第三步生成的NO会______，再次与O₂反应，提高原料利用率。 【答案】 1. 空气；水；氨；催化剂（Pt-Rh合金）、加热；4NH₃ + 5O₂ ≜[催化剂][Δ] 4NO + 6H₂O 2. 二氧化氮（NO₂）；2NO + O₂ = 2NO₂ 3. 3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO；1:2 4. 循环利用 二、硝酸的性质 （一）物理性质 硝酸是______色、有______气味的液体，易______，能以任意比与______互溶；质量分数98%以上的硝酸称为______。 （二）化学性质 1. 不稳定性：硝酸见光或受热易分解，化学方程式：________________________，因此硝酸应保存在______中，并放置在______；浓硝酸因溶解了分解生成的______而呈黄色。 2. 酸的通性：硝酸在水溶液中完全电离，电离方程式：________________________；与NaOH反应的离子方程式：________________________。 3. 强氧化性：硝酸的氧化性来自于______，且______越大，氧化性越强。 （1）Cu与浓硝酸反应的化学方程式：________________________；Cu与稀硝酸反应的化学方程式：________________________。 （2）加热条件下，C与浓硝酸反应的化学方程式：________________________。 （3）常温下，浓硝酸能使______、______表面发生钝化，因此可用铁制或铝制容器盛放浓硝酸。 【答案】（一）无；刺激性；挥发；水；发烟硝酸 （二）1. 4HNO₃ ≜[光照/△] 4NO₂↑ + O₂↑ + 2H₂O；棕色试剂瓶；冷暗处；NO₂ 2. HNO₃ = H⁺ + NO₃⁻；H⁺ + OH⁻ = H₂O 3. +5价的N；浓度 （1）Cu + 4HNO₃(浓) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O；3Cu + 8HNO₃(稀) = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O （2）C + 4HNO₃(浓) ≜[Δ] CO₂↑ + 4NO₂↑ + 2H₂O （3）Fe；Al 三、酸雨及其防治 1. 正常雨水因溶解了______，pH约为______，酸雨是指______的雨水。 2. 酸雨主要分为______和______，我国以______为主。 3. 硫酸型酸雨形成：化石燃料燃烧产生的______与水反应生成亚硫酸，化学方程式：________________________；亚硫酸被氧气氧化为硫酸，化学方程式：________________________。 4. 硝酸型酸雨形成：氮的氧化物（NO、NO₂）进入大气，与水反应生成硝酸，核心循环反应：________________________、________________________。 5. 酸雨防治的核心措施：开发______替代化石燃料；对化石燃料进行______处理；对工业废气、汽车尾气处理后再排放等。 【答案】 1. CO₂；5.6；pH＜5.6 2. 硫酸型酸雨；硝酸型酸雨；硫酸型酸雨 3. SO₂；SO₂ + H₂O ⇌ H₂SO₃；2H₂SO₃ + O₂ = 2H₂SO₄ 4. 2NO + O₂ = 2NO₂；3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO 5. 清洁能源；脱硫、脱硝 一、新课导入 【播放视频】 【问题思考】观看雷雨天后庄稼茁壮成长的视频，思考为什么会出现“雷雨壮庄稼”这样的现象？ 【学生答案】在雷雨天，天空中会发生一系列复杂的化学反应。空气中的氮气和氧气在雷电的作用下会发生反应生成一氧化氮，一氧化氮又会迅速与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮再与雨水反应就会生成硝酸，硝酸随着雨水落到地面，为土壤提供了氮肥，从而促进了庄稼的生长。相关反应方程式为：；；。 2.【问题思考】由“雷雨壮庄稼”的现象，思考工业上是如何制备硝酸的呢？硝酸又具有哪些性质呢？ 二、 硝酸的制法和性质 任务1：请同学们分组讨论工业上以空气、水、氨为主要原料制备硝酸？ 【问题思考】分组讨论工业上以空气、水、氨为主要原料制备硝酸的原理，写出每一步反应的化学方程式，并分析上述反应中的物质类别和氮元素化合价的变化情况，以及每一步反应中含氮物质发生的是氧化反应还是还原反应。 【交互动画】 【学生答案】 现代工业上一般采用氨催化氧化法制硝酸，反应原理及相关分析如下： 第一步：，是氢化物，是单质，是氧化物，是氧化物。中氮元素化合价为价，中氮元素化合价为价，氮元素化合价升高，发生氧化反应。 第二步：，是氧化物，是单质，是氧化物。中氮元素化合价为价，中氮元素化合价为价，氮元素化合价升高，发生氧化反应。 第三步：，是氧化物，是氧化物，是酸，是氧化物。中氮元素化合价为价，中氮元素化合价为价，中氮元素化合价为价，部分氮元素化合价升高，部分氮元素化合价降低，既发生氧化反应又发生还原反应。 【问题思考】2.若有原料，求最多可生产硝酸的物质的量，并思考循环操作的原理。 【学生答案】 根据上述反应方程式可知，理论上最多可生产。循环操作原理：在第三步反应中会生成，将生成的重新收集，使其与氧气反应生成，再用水吸收生成硝酸，这样可以提高原料的利用率，使尽可能多地转化为硝酸。 【交互动画】硝酸生产的工艺流程 【总结讲解】 一、硝酸的制法和性质 1.硝酸的工业制法 ①现代工业上一般都采用氨催化氧化法制硝酸。 ②1 mol NH3原料，求最多可生产硝酸的物质的量。 循环操作最多可生产 ③生产流程 任务2：请同学们分组讨论工业生产的浓硝酸如何装运呢？一旦出现事故有极大的危害！从事故现场视频，你认为硝酸具有哪些性质呢？ 【问题思考】观看工业生产的浓硝酸装运事故现场视频，总结硝酸可能具有的物理性质。 【学生答案】硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。 【问题思考】浓硝酸见光或者受热会分解产生二氧化氮，所以一般将其保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处。那么浓硝酸久置后呈黄色，为什么？如何去除浓硝酸的黄色？ 【学生答案】浓硝酸见光或受热会分解生成，溶于浓硝酸使溶液显黄色。去除浓硝酸黄色的方法是向浓硝酸中通入氧气（或空气），发生反应。 【总结讲解】 一、硝酸的制法和性质 2. 硝酸的物理性质 硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。浓硝酸见光或者受热会分解产生二氧化氮，所以一般将其保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处。 3. 硝酸的化学性质 (1) 不稳定性 ①浓硝酸见光或受热时发生反应 ②浓硝酸见光或受热会分解生成NO2，NO2溶于浓硝酸使溶液显黄色。 ③一般将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，并避光放置于阴凉处 如何去除浓硝酸的黄色？ 向浓硝酸中通入氧气（或空气） 。 任务3：请同学们分组探讨硝酸泄漏如何处理？ 【问题思考】回顾酸的通性，思考硝酸作为酸可能具有的性质，完成下列表格。 【学生答案】 反应类型 反应情况 举例（化学方程式） 与指示剂反应 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） 与碱反应 - 与碱性氧化物反应 - 与弱酸盐反应 - 【总结讲解】 一、硝酸的制法和性质 3. 硝酸的化学性质 （2）酸的通性 硝酸是一元强酸 HNO3 === H++ NO3− ①与指示剂反应: 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)。 ②与碱反应 ③与碱性氧化物反应: ④与弱酸盐反应: 任务4： 请同学们分组探讨硝酸可与哪些物质反应？从价态变化认识硝酸的氧 【交互动画】 【问题思考】硝酸具有强氧化性，从价态变化角度思考硝酸可与哪些物质反应？ 【学生答案】硝酸中氮元素为价，处于最高价态，具有强氧化性，可与具有还原性的物质反应，如金属、非金属、具有还原性的微粒（、、、等）。 【问题思考】硝酸显酸性使石蕊溶液变红，因强氧化性而具有漂白性，又使其褪色。常温下，铁、铝遇到浓硝酸会发生什么现象？为什么？ 【学生答案】常温下，铁、铝遇到浓硝酸发生钝化。这是因为浓硝酸具有强氧化性，会在铁、铝表面形成一层致密的氧化膜，阻止内部金属继续与浓硝酸反应。 【总结讲解】 一、硝酸的制法和性质 3. 硝酸的化学性质 （3）强氧化性 ①硝酸显酸性使石蕊溶液变红，因强氧化性而具有漂白性，又使其褪色。 ②常温下，铁、铝遇到浓硝酸发生钝化 任务5：请同学们分组讨论如果是稀硝酸会怎样？硝酸和金属发生怎样的反应？ 【问题思考】进行铜与浓、稀硝酸反应的实验，观察并记录实验现象，根据实验现象写出反应方程式。 【学生答案】铜与浓硝酸反应：反应剧烈，铜片逐渐溶解，溶液变绿，生成红棕色气体。反应方程式为。 铜与稀硝酸反应：反应较慢，铜片上有气泡产生，溶液逐渐变为蓝色，接近管口处观察到浅红棕色。反应方程式为。 【问题思考】讨论铁与硝酸的反应，思考铁与硝酸反应会有什么现象？写出相关反应方程式。 【学生答案】常温下，浓硝酸能使、发生钝化。 - 加热时，铁与浓硝酸反应：。 铁在常温下可以和稀硝酸反应，当铁少量时：；当铁过量时：。 【问题思考】总结硝酸与金属反应的规律。 【学生答案】硝酸与金属的反应，既表现出强氧化性，又表现出酸性，除了、之外的绝大多数金属都能与硝酸反应。 硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强，还原剂一般被氧化为最高价态。氧化性：浓硝酸稀硝酸（均比浓硫酸强）。 浓硝酸的还原产物是，稀硝酸的还原产物是，极稀硝酸可能变成、、等。 硝酸与金属反应一般不能产生（浓、稀硝酸都具有强氧化性）。 【总结讲解】 一、硝酸的制法和性质 3. 硝酸的化学性质 （3）强氧化性 ③铜与硝酸的反应 实验现象 实验结论 浓HNO3+Cu 反应剧烈，铜片逐渐溶解，溶液变绿，生成红棕色气体 铜与浓硝酸反应生成NO2 Cu＋4HNO3(浓) == Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 稀HNO3+Cu 反应较慢，铜片上有气泡产生，溶液逐渐变为蓝色，接近管口处观察到浅红棕色 铜与浓硝酸反应生成NO 3Cu＋8HNO3(稀) ==3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 典例精讲 【例1】写出铜与浓、稀硝酸反应方程式，用双线桥表示电子转移的方向和数目，并改写为离子方程式 【答案】 【总结讲解】 一、硝酸的制法和性质 3. 硝酸的化学性质 （3）强氧化性 ④铁与硝酸的反应 a.常温下，浓硝酸能使Fe、Al发生钝化。 b.加热会反应 c.铁在常温下可以和稀硝酸反应，预测铁与稀硝酸反应的产物，试写出化学方程式。 ， 。 ⑤硝酸与金属的反应，既表现出强氧化性，又表现出酸性,除了Pt、Au之外的绝大多数金属都能与硝酸反应。 ⑥硝酸与金属的反应规律： a.硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强，还原剂一般被氧化为最高价态。氧化性：浓硝酸>稀硝酸（均比浓硫酸强） b.浓硝酸的还原产物是NO2，稀硝酸的还原产物是NO，极稀硝酸可能变成N2、N2O、NH4NO3等。 3Zn+8HNO3(稀)===3Zn(NO3)2+2NO↑+4H2O 4Zn+10HNO3(极稀)===4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O c. HNO3与金属反应一般不能产生H2 。 （浓、稀硝酸都具有强氧化性） 任务6：请同学们分组讨论根据碳与浓硫酸的反应，请推测非金属与浓硝酸能否反应? 【问题思考】根据碳与浓硫酸的反应，请推测非金属与浓硝酸能否反应？写出碳与浓硝酸反应的方程式。 【学生答案】能反应。碳与浓硝酸反应的方程式为。 【问题思考】举例说明硝酸可以氧化具有还原性的微粒。 【学生答案】如； ； （仅为示例，答案不唯一）。 【总结讲解】 一、硝酸的制法和性质 3. 硝酸的化学性质 （3）强氧化性 ⑦与非金属反应 ⑧硝酸可以氧化具有还原性的微粒：SO32−、Br－、Fe2+、S2－等。 ， ， 。 典例精讲 【例2】判断正误 (1)硝酸可与Na2SO3反应生成SO2(　　) (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)在常温下Fe和Al在浓硫酸和浓硝酸中发生钝化，说明常温下浓硫酸和浓硝酸与Fe和Al不反应(　　) (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(　　) 【答案】× × × × √ 【解析】(1)×；硝酸具有强氧化性，会将氧化为，不会生成。 (2)×；稀硝酸具有强氧化性，会将氧化为，生成而不是。 (3)×；碳与浓硝酸反应时，浓硝酸只表现强氧化性；铜与浓硝酸反应时，浓硝酸既表现强氧化性又表现酸性。 (4)×；常温下和在浓硫酸和浓硝酸中发生钝化，是因为发生了化学反应，在金属表面形成了一层致密的氧化膜，阻止了内部金属继续反应。 (5)√；王水是浓硝酸和浓盐酸体积比为的混合物，其氧化性比浓硝酸强，能溶解、等金属。 三、 酸雨及防治 任务1：请同学们分组探讨什么是酸雨吗？酸雨有何危害、如何防治？ 【交互动画】了解酸雨及其防治 【问题思考】什么是酸雨？酸雨是如何形成的？写出硫酸型酸雨和硝酸型酸雨形成的化学方程式。 【学生答案】：小于的雨水（正常雨水由于溶解了，约为）称为酸雨。二氧化硫、氮氧化合物以及它们在大气中发生反应后的生成物溶于雨水会形成酸雨。 硫酸型酸雨：，；。 硝酸型酸雨：，。 【问题思考】 酸雨有何危害？如何防治酸雨？ 【学生答案】危害：直接损伤农作物，使土壤、湖泊酸化，腐蚀建筑物、桥梁、工业设备等。 防治：钙基固硫：；；对燃烧煤时产生的尾气进行除硫处理；少用原煤作燃料；开发清洁能源等。 【总结讲解】 二、酸雨及防治 1. 酸雨 PH小于5.6的雨水（正常雨水由于溶解了CO2，PH约为5.6）。 二氧化硫、氮氧化合物以及它们在大气中发生反应后的生成物溶于雨水会形成酸雨。 （1）硫酸型酸雨。 S→SO2 →H2SO3→ H2SO4 SO2＋H2O⇌H2SO3 2H2SO3 ＋O2 = 2H2SO4 （2）硝酸型酸雨 NO2 →HNO3 3NO2＋H2O = 2HNO3＋NO 2.酸雨的危害与防治 (1)危害：直接损伤农作物，使土壤、湖泊酸化，腐蚀建筑物、桥梁、工业设备等。 (2)防治： 钙基固硫：CaO + SO2 = CaSO3 2CaSO3 ＋O2 = 2CaSO4 一、硝酸的制法和性质 1.硝酸的工业制法 原理：氨催化氧化法 4 2​ 生产流程 2.硝酸的物理性质 无色、易挥发、有刺激性气味的液体 保存：棕色试剂瓶，阴凉处 3.硝酸的化学性质 (1) 不稳定性 ①浓硝酸见光或受热时发生反应 ②浓硝酸见光或受热会分解生成NO2，NO2溶于浓硝酸使溶液显黄色。 ③一般将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，并避光放置于阴凉处 如何去除浓硝酸的黄色？ 向浓硝酸中通入氧气（或空气） 。 （2）酸的通性 硝酸是一元强酸 HNO3 === H++ NO3− ①与指示剂反应: 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)。 ②与碱反应 ③与碱性氧化物反应: ④与弱酸盐反应: （3）强氧化性 ①硝酸显酸性使石蕊溶液变红，因强氧化性而具有漂白性，又使其褪色。 ②常温下，铁、铝遇到浓硝酸发生钝化 ③铜与硝酸的反应 实验现象 实验结论 浓HNO3+Cu 反应剧烈，铜片逐渐溶解，溶液变绿，生成红棕色气体 铜与浓硝酸反应生成NO2 Cu＋4HNO3(浓) == Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 稀HNO3+Cu 反应较慢，铜片上有气泡产生，溶液逐渐变为蓝色，接近管口处观察到浅红棕色 铜与浓硝酸反应生成NO 3Cu＋8HNO3(稀) ==3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O ④铁与硝酸的反应 a.常温下，浓硝酸能使Fe、Al发生钝化。 b.加热会反应 c.铁在常温下可以和稀硝酸反应，预测铁与稀硝酸反应的产物，试写出化学方程式。 ， 。 ⑤硝酸与金属的反应，既表现出强氧化性，又表现出酸性,除了Pt、Au之外的绝大多数金属都能与硝酸反应。 ⑥硝酸与金属的反应规律： a.硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强，还原剂一般被氧化为最高价态。氧化性：浓硝酸>稀硝酸（均比浓硫酸强） b.浓硝酸的还原产物是NO2，稀硝酸的还原产物是NO，极稀硝酸可能变成N2、N2O、NH4NO3等。 3Zn+8HNO3(稀)===3Zn(NO3)2+2NO↑+4H2O 4Zn+10HNO3(极稀)===4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O c. HNO3与金属反应一般不能产生H2 。 （浓、稀硝酸都具有强氧化性） ⑦与非金属反应 ⑧硝酸可以氧化具有还原性的微粒：SO32−、Br－、Fe2+、S2－等。 ， ， 。 二、酸雨及防治 1.酸雨 定义：pH<5.6的雨水 （1）硫酸型酸雨。 S→SO2 →H2SO3→ H2SO4 SO2＋H2O⇌H2SO3 2H2SO3 ＋O2 = 2H2SO4 （2）硝酸型酸雨 NO2 →HNO3 3NO2＋H2O = 2HNO3＋NO 2.酸雨的危害与防治 (1)危害：直接损伤农作物，使土壤、湖泊酸化，腐蚀建筑物、桥梁、工业设备等。 (2)防治： 钙基固硫：CaO + SO2 = CaSO3 2CaSO3 ＋O2 = 2CaSO4 尾气处理 1.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 【答案】D 2.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 【答案】D 3.氮及其化合物的变化关系如下所示： 则下列说法不正确的是( ) A.路线①②③是工业生产硝酸的主要途径 B.路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径 C.上述所有反应都是氧化还原反应 D.氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2 【答案】B 4.0.3 mol铜和含1.2 mol HNO3的浓硝酸，充分反应后，生成NO2的量为( ) A.0.2 mol B.0.6 mol C.小于0.6 mol D.大于0.6 mol 【答案】C 5.现有以下几种措施： ①对燃烧煤时产生的尾气进行除硫处理；②少用原煤作燃料；③燃煤时鼓入足量空气；④开发清洁能源。 其中能减少酸雨产生的措施是( ) A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④ 【答案】C 考点1硝酸的制法和性质 1．（2024高二下·云南·学业考试）下列关于浓硝酸的说法错误的是 A．能溶解铜单质 B．能用铁罐车运输 C．长时间敞口置于空气中浓度不变 D．用棕色细口瓶保存 【答案】C 【详解】A．浓硝酸具有强氧化性，可将铜氧化，能溶解铜单质，A正确； B．浓硝酸具有强氧化性，常温下将铁钝化，形成致密的氧化膜，浓硝酸能用铁罐车运输，B正确； C．浓硝酸易挥发，长时间敞口置于空气中浓度变小，C错误； D．浓硝酸不稳定，见光易分解，常用棕色细口瓶避光保存，D正确； 故答案为：C。 2．（25-26高一上·黑龙江哈尔滨·期末）下列各组离子在指定的溶液中能大量共存的是 A．醋酸溶液中： B．加入镁粉产生的溶液中： C．无色透明的溶液中： D．能使酚酞变红的溶液中： 【答案】A 【详解】A．醋酸溶液为酸性，在酸性条件下均稳定存在且相互之间不发生反应，与CH3COOH也都不反应，能大量共存，A正确； B．加入镁粉产生的溶液为酸性，酸性条件下，与可以发生氧化还原反应，Fe2+与S2-可以生成FeS沉淀，不能大量共存，B错误； C．含的溶液呈黄色，不符合无色条件，不能大量存在，C错误； D．能使酚酞变红的溶液为碱性，反应生成沉淀，反应生成水和碳酸根离子，不能大量共存，D错误； 故选A。 3．（25-26高一上·陕西西安·阶段练习）如图是氮元素常见物质的“价—类”二维图。下列说法正确的是 A．D和E都是酸性氧化物 B．A气体的水溶液可以导电，所以A是电解质 C．F是一种具有挥发性的一元强酸 D．检验I中阳离子的方法：向样品中加强碱，产生的气体可使湿润的蓝色石蕊试纸变红 【答案】C 【详解】A．D是+2价氮的氧化物，为NO，是不成盐氧化物，不能与碱反应生成盐，不属于酸性氧化物；E为+4价的，与碱反应时化合价变化：2+2NaOH=++，也不是酸性氧化物，故D和E不都是酸性氧化物，A错误； B．A是氢化物，氮元素化合价为-3，物质为，其水溶液导电是因与水反应生成的是一元弱碱能电离出离子，自身不能电离，属于非电解质，B错误； C．F是含氧酸，氮元素化合价为+5，物质为，硝酸是一元强酸，且浓硝酸具有挥发性，C正确； D．I是正盐，阳离子为，检验时加强碱产生，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，D错误； 故选C。 考点2 酸雨及防治 4．（2023·江苏·高考真题）氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是 A．实验室探究稀硝酸与铜反应的气态产物： B．工业制硝酸过程中的物质转化： C．汽车尾气催化转化器中发生的主要反应： D．实验室制备少量的原理： 【答案】B 【详解】A．Cu与稀硝酸的反应产物之一为NO，NO与氧气发生反应生成NO2，A正确； B．氮气与氧气在高温条件下生成NO，但NO无法与水发生化学反应，B错误； C．汽车尾气催化转化器主要将污染气体NO、CO转化为无污染的气体，故该反应方程式为，C正确； D．实验室利用熟石灰和氯化铵制备少量，化学方程式为，D正确。 故选B。 （更多的见分层作业) / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 硫及其化合物 课时3 硝酸　酸雨及防治 一、知识目标 1.掌握工业上以空气、水、氨为主要原料制备硝酸的原理和方法，能正确书写相关反应的化学方程式。 2.了解硝酸的物理性质，掌握硝酸的不稳定性、酸的通性和强氧化性等化学性质，并能运用这些性质解决实际问题。 3.明确酸雨的概念、成因、危害及防治措施，理解硫酸型酸雨和硝酸型酸雨的形成过程。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：通过对硝酸性质的实验探究和分析，从宏观现象入手，深入理解硝酸反应的微观本质，建立结构决定性质的化学观念。 2.证据推理与模型认知：通过对硝酸与金属、非金属反应的分析，掌握硝酸的强氧化性，建立氧化还原反应的思维模型，并能运用该模型解决相关化学问题。 3.科学探究与创新意识：通过分组讨论和实验探究，培养学生的团队合作能力和探究精神，提高学生设计实验、分析实验和解决实际问题的能力。 一、教学重点 1.掌握硝酸的性质及应用。 二、教学难点 1.掌握硝酸的性质及应用。 一、工业制硝酸（氨氧化法） 1. 工业制备硝酸以______、______、______为主要原料，氨的催化氧化反应条件为______，化学方程式：________________________。 2. 一氧化氮被氧气氧化生成______，化学方程式：________________________。 3. 二氧化氮与水反应的化学方程式：________________________，该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为______。 4. 工业制硝酸中，第三步生成的NO会______，再次与O₂反应，提高原料利用率。 二、硝酸的性质 （一）物理性质 硝酸是______色、有______气味的液体，易______，能以任意比与______互溶；质量分数98%以上的硝酸称为______。 （二）化学性质 1. 不稳定性：硝酸见光或受热易分解，化学方程式：________________________，因此硝酸应保存在______中，并放置在______；浓硝酸因溶解了分解生成的______而呈黄色。 2. 酸的通性：硝酸在水溶液中完全电离，电离方程式：________________________；与NaOH反应的离子方程式：________________________。 3. 强氧化性：硝酸的氧化性来自于______，且______越大，氧化性越强。 （1）Cu与浓硝酸反应的化学方程式：________________________；Cu与稀硝酸反应的化学方程式：________________________。 （2）加热条件下，C与浓硝酸反应的化学方程式：________________________。 （3）常温下，浓硝酸能使______、______表面发生钝化，因此可用铁制或铝制容器盛放浓硝酸。 三、酸雨及其防治 1. 正常雨水因溶解了______，pH约为______，酸雨是指______的雨水。 2. 酸雨主要分为______和______，我国以______为主。 3. 硫酸型酸雨形成：化石燃料燃烧产生的______与水反应生成亚硫酸，化学方程式：________________________；亚硫酸被氧气氧化为硫酸，化学方程式：________________________。 4. 硝酸型酸雨形成：氮的氧化物（NO、NO₂）进入大气，与水反应生成硝酸，核心循环反应：________________________、________________________。 5. 酸雨防治的核心措施：开发______替代化石燃料；对化石燃料进行______处理；对工业废气、汽车尾气处理后再排放等。 一、新课导入 【播放视频】 【问题思考】观看雷雨天后庄稼茁壮成长的视频，思考为什么会出现“雷雨壮庄稼”这样的现象？ 【学生答案】 2.【问题思考】由“雷雨壮庄稼”的现象，思考工业上是如何制备硝酸的呢？硝酸又具有哪些性质呢？ 二、 硝酸的制法和性质 任务1：请同学们分组讨论工业上以空气、水、氨为主要原料制备硝酸？ 【问题思考】分组讨论工业上以空气、水、氨为主要原料制备硝酸的原理，写出每一步反应的化学方程式，并分析上述反应中的物质类别和氮元素化合价的变化情况，以及每一步反应中含氮物质发生的是氧化反应还是还原反应。 【交互动画】 【学生答案】 【问题思考】2.若有原料，求最多可生产硝酸的物质的量，并思考循环操作的原理。 【学生答案】 【交互动画】硝酸生产的工艺流程 【总结讲解】 一、硝酸的制法和性质 1.硝酸的工业制法 ①现代工业上一般都采用氨催化氧化法制硝酸。 ②1 mol NH3原料，求最多可生产硝酸的物质的量。 ③生产流程 任务2：请同学们分组讨论工业生产的浓硝酸如何装运呢？一旦出现事故有极大的危害！从事故现场视频，你认为硝酸具有哪些性质呢？ 【问题思考】观看工业生产的浓硝酸装运事故现场视频，总结硝酸可能具有的物理性质。 【学生答案】 【问题思考】浓硝酸见光或者受热会分解产生二氧化氮，所以一般将其保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处。那么浓硝酸久置后呈黄色，为什么？如何去除浓硝酸的黄色？ 【学生答案】 【总结讲解】 一、硝酸的制法和性质 2. 硝酸的物理性质 3. 硝酸的化学性质 (1) 不稳定性 如何去除浓硝酸的黄色？ 任务3：请同学们分组探讨硝酸泄漏如何处理？ 【问题思考】回顾酸的通性，思考硝酸作为酸可能具有的性质，完成下列表格。 【学生答案】 反应类型 反应情况 举例（化学方程式） 与指示剂反应 与碱反应 - 与碱性氧化物反应 - 与弱酸盐反应 - 【总结讲解】 一、硝酸的制法和性质 3. 硝酸的化学性质 （2）酸的通性 ①与指示剂反应: ②与碱反应 ③与碱性氧化物反应: ④与弱酸盐反应: 任务4： 请同学们分组探讨硝酸可与哪些物质反应？从价态变化认识硝酸的氧 【交互动画】 【问题思考】硝酸具有强氧化性，从价态变化角度思考硝酸可与哪些物质反应？ 【学生答案】 【问题思考】硝酸显酸性使石蕊溶液变红，因强氧化性而具有漂白性，又使其褪色。常温下，铁、铝遇到浓硝酸会发生什么现象？为什么？ 【学生答案】 【总结讲解】 一、硝酸的制法和性质 3. 硝酸的化学性质 （3）强氧化性 任务5：请同学们分组讨论如果是稀硝酸会怎样？硝酸和金属发生怎样的反应？ 【问题思考】进行铜与浓、稀硝酸反应的实验，观察并记录实验现象，根据实验现象写出反应方程式。 【学生答案】 【问题思考】讨论铁与硝酸的反应，思考铁与硝酸反应会有什么现象？写出相关反应方程式。 【学生答案】 【问题思考】总结硝酸与金属反应的规律。 【学生答案】 【总结讲解】 一、硝酸的制法和性质 3. 硝酸的化学性质 （3）强氧化性 ③铜与硝酸的反应 实验现象 实验结论 浓HNO3+Cu 稀HNO3+Cu 典例精讲 【例1】写出铜与浓、稀硝酸反应方程式，用双线桥表示电子转移的方向和数目，并改写为离子方程式 【答案】 【总结讲解】 一、硝酸的制法和性质 3. 硝酸的化学性质 （3）强氧化性 ④铁与硝酸的反应 ⑤硝酸与金属的反应，既表现出强氧化性，又表现出酸性,除了Pt、Au之外的绝大多数金属都能与硝酸反应。 ⑥硝酸与金属的反应规律： 任务6：请同学们分组讨论根据碳与浓硫酸的反应，请推测非金属与浓硝酸能否反应? 【问题思考】根据碳与浓硫酸的反应，请推测非金属与浓硝酸能否反应？写出碳与浓硝酸反应的方程式。 【学生答案】 【问题思考】举例说明硝酸可以氧化具有还原性的微粒。 【学生答案】 【总结讲解】 一、硝酸的制法和性质 3. 硝酸的化学性质 （3）强氧化性 ⑦与非金属反应 ⑧硝酸可以氧化具有还原性的微粒： 典例精讲 【例2】判断正误 (1)硝酸可与Na2SO3反应生成SO2(　　) (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)在常温下Fe和Al在浓硫酸和浓硝酸中发生钝化，说明常温下浓硫酸和浓硝酸与Fe和Al不反应(　　) (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(　　) 三、 酸雨及防治 任务1：请同学们分组探讨什么是酸雨吗？酸雨有何危害、如何防治？ 【交互动画】了解酸雨及其防治 【问题思考】什么是酸雨？酸雨是如何形成的？写出硫酸型酸雨和硝酸型酸雨形成的化学方程式。 【学生答案】 【问题思考】 酸雨有何危害？如何防治酸雨？ 【学生答案】 【总结讲解】 二、酸雨及防治 1. 酸雨 （1）硫酸型酸雨。 （2）硝酸型酸雨 2.酸雨的危害与防治 (1)危害： (2)防治： 一、硝酸的制法和性质 1.硝酸的工业制法 原理：氨催化氧化法 4 2​ 生产流程 2.硝酸的物理性质 无色、易挥发、有刺激性气味的液体 保存：棕色试剂瓶，阴凉处 3.硝酸的化学性质 (1) 不稳定性 ①浓硝酸见光或受热时发生反应 ②浓硝酸见光或受热会分解生成NO2，NO2溶于浓硝酸使溶液显黄色。 ③一般将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，并避光放置于阴凉处 如何去除浓硝酸的黄色？ 向浓硝酸中通入氧气（或空气） 。 （2）酸的通性 硝酸是一元强酸 HNO3 === H++ NO3− ①与指示剂反应: 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)。 ②与碱反应 ③与碱性氧化物反应: ④与弱酸盐反应: （3）强氧化性 ①硝酸显酸性使石蕊溶液变红，因强氧化性而具有漂白性，又使其褪色。 ②常温下，铁、铝遇到浓硝酸发生钝化 ③铜与硝酸的反应 实验现象 实验结论 浓HNO3+Cu 反应剧烈，铜片逐渐溶解，溶液变绿，生成红棕色气体 铜与浓硝酸反应生成NO2 Cu＋4HNO3(浓) == Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 稀HNO3+Cu 反应较慢，铜片上有气泡产生，溶液逐渐变为蓝色，接近管口处观察到浅红棕色 铜与浓硝酸反应生成NO 3Cu＋8HNO3(稀) ==3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O ④铁与硝酸的反应 a.常温下，浓硝酸能使Fe、Al发生钝化。 b.加热会反应 c.铁在常温下可以和稀硝酸反应，预测铁与稀硝酸反应的产物，试写出化学方程式。 ， 。 ⑤硝酸与金属的反应，既表现出强氧化性，又表现出酸性,除了Pt、Au之外的绝大多数金属都能与硝酸反应。 ⑥硝酸与金属的反应规律： a.硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强，还原剂一般被氧化为最高价态。氧化性：浓硝酸>稀硝酸（均比浓硫酸强） b.浓硝酸的还原产物是NO2，稀硝酸的还原产物是NO，极稀硝酸可能变成N2、N2O、NH4NO3等。 3Zn+8HNO3(稀)===3Zn(NO3)2+2NO↑+4H2O 4Zn+10HNO3(极稀)===4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O c. HNO3与金属反应一般不能产生H2 。 （浓、稀硝酸都具有强氧化性） ⑦与非金属反应 ⑧硝酸可以氧化具有还原性的微粒：SO32−、Br－、Fe2+、S2－等。 ， ， 。 二、酸雨及防治 1.酸雨 定义：pH<5.6的雨水 （1）硫酸型酸雨。 S→SO2 →H2SO3→ H2SO4 SO2＋H2O⇌H2SO3 2H2SO3 ＋O2 = 2H2SO4 （2）硝酸型酸雨 NO2 →HNO3 3NO2＋H2O = 2HNO3＋NO 2.酸雨的危害与防治 (1)危害：直接损伤农作物，使土壤、湖泊酸化，腐蚀建筑物、桥梁、工业设备等。 (2)防治： 钙基固硫：CaO + SO2 = CaSO3 2CaSO3 ＋O2 = 2CaSO4 尾气处理 1.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 2.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 3.氮及其化合物的变化关系如下所示： 则下列说法不正确的是( ) A.路线①②③是工业生产硝酸的主要途径 B.路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径 C.上述所有反应都是氧化还原反应 D.氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2 4.0.3 mol铜和含1.2 mol HNO3的浓硝酸，充分反应后，生成NO2的量为( ) A.0.2 mol B.0.6 mol C.小于0.6 mol D.大于0.6 mol 5.现有以下几种措施： ①对燃烧煤时产生的尾气进行除硫处理；②少用原煤作燃料；③燃煤时鼓入足量空气；④开发清洁能源。 其中能减少酸雨产生的措施是( ) A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④ 考点1硝酸的制法和性质 1．（2024高二下·云南·学业考试）下列关于浓硝酸的说法错误的是 A．能溶解铜单质 B．能用铁罐车运输 C．长时间敞口置于空气中浓度不变 D．用棕色细口瓶保存 2．（25-26高一上·黑龙江哈尔滨·期末）下列各组离子在指定的溶液中能大量共存的是 A．醋酸溶液中： B．加入镁粉产生的溶液中： C．无色透明的溶液中： D．能使酚酞变红的溶液中： 3．（25-26高一上·陕西西安·阶段练习）如图是氮元素常见物质的“价—类”二维图。下列说法正确的是 A．D和E都是酸性氧化物 B．A气体的水溶液可以导电，所以A是电解质 C．F是一种具有挥发性的一元强酸 D．检验I中阳离子的方法：向样品中加强碱，产生的气体可使湿润的蓝色石蕊试纸变红 考点2 酸雨及防治 4．（2023·江苏·高考真题）氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是 A．实验室探究稀硝酸与铜反应的气态产物： B．工业制硝酸过程中的物质转化： C．汽车尾气催化转化器中发生的主要反应： D．实验室制备少量的原理： （更多的见分层作业) / 学科网（北京）股份有限公司 $