5.2.3 硝酸 酸雨及其防治 课件-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

新人教版 化学 必修2 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 酸雨及防治 1、能运用氧化还原反应知识理解硝酸的氧化性。 2、认识硝酸在相关反应中体现的性质，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。 教学目标 你了解硝酸吗？ 新课导入 一、硝酸 1. 物理性质 无色、易挥发、有刺激性气味的液体 常用的浓硝酸质量分数约为69％。在水中完全电离： 质量分数为95%以上的硝酸为“发烟硝酸” HNO3 = H+ + NO3- 【思考】浓硝酸久置后呈黄色，为什么？ 4HNO3(浓) = 4NO2↑+O2↑+2H2O △ 或光照 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。 保存方法：一般将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，并避光放置于阴凉处 2. 化学性质 (1) 不稳定性 硝酸具有腐蚀性和挥发性，浓度越大氧化性越强，使用时须注意防护和通风！ 一、硝酸 2.化学性质 (2) 酸的通性 硝酸具有酸的哪些共同性质？请以稀硝酸为例，举例相关反应？ 使指示剂变色： 与碱发生中和反应： 与碱性氧化物反应： 与某些盐反应： 稀硝酸使紫色石蕊试液变红，浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红(酸性)后褪色(强氧化性) 2H＋+ CuO = Cu2＋+ H2O 2H＋+ CO32－ = H2O + CO2↑ H＋+ OH － = H2O 回顾浓硫酸，硝酸能与与活泼金属反应生成氢气吗？ 【思考】 一、硝酸 2.化学性质 (2) 强氧化性 ①与金属 铜丝 【实验5-8】 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。 一、硝酸 2.化学性质 (2) 强氧化性 ①与金属 稀硝酸 3Cu + 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O 浓硝酸 一般情况下，浓硝酸的还原产物为NO2，稀硝酸的还原产物为NO 反应较慢，有少量气泡产生，溶液变蓝，接近管口处观察到浅红棕色 反应剧烈，有大量气泡产生，溶液变绿，液面上有红棕色气体生成 体现氧化性、酸性 思考：硝酸与铜的反应中，硝酸表现出哪些性质？，还原产物分别是什么？ 1.稀硝酸和浓硝酸谁的氧化性更强？ 从实验现象可知，氧化性：浓HNO3>稀HNO3，但不能从还原产物中N元素的价态高低和得失电子数目来判断氧化剂氧化性的强弱。 2.足量的铜与一定量的浓硝酸反应，得到气体的成分是什么？ 3.铜投入到稀硫酸中不会溶解，再向溶液中投入KNO3固体，铜会不会溶解？ 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 4. 若铜与硝酸反应后，硝酸不足而铜剩余，向反应体系中加入稀硫酸，铜是否继续溶解？若溶解，发生什么反应？ 5.回顾 Fe、Al 和硫酸的反应，思考和硝酸反应规律是怎么样的？ 6.向浓硝酸中加入金属银，会发生什么反应？ 思考讨论 [思考] 向浓硝酸中加入金属银，会发生什么反应？ Ag+2HNO3(浓)=AgNO3+NO2↑+H2O 3Ag+4HNO3(稀) =3AgNO3+NO↑+2H2O [思考]试着写出少量/过量Fe粉分别于稀硝酸反应的方程式。 Fe + 4HNO3(稀) = Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O （ Fe少量） 3Fe+ 8HNO3(稀) = 3Fe(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O （ Fe过量） 思考讨论 一、硝酸 2.化学性质 (2) 强氧化性 ①与金属 除铂、金外的金属 金属+HNO3(浓) = 硝酸盐+NO2↑+H2O 金属+HNO3(稀) = 硝酸盐+NO↑+H2O Fe、Al ① 常温下，稀硝酸与 Fe、Al 反应生成对应的硝酸盐和NO；浓硝酸与 Fe、Al 发生钝化 ② 加热时，浓硝酸与 Fe、Al 反应生成对应的硝酸盐和NO2 Al + 6HNO3(浓) = Al(NO3)3+ 3NO2↑+ 3H2O △ Fe+6HNO3(浓) = Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O △ 应用：常温下可以用铁或铝制容器来盛装浓硝酸或浓硫酸 思考：向过量铁粉中加入稀硝酸，充分反应后，加入硫氰化钾，溶液为什么呈无色？ 一、硝酸 2.化学性质 (2) 强氧化性 ②与非金属 C+4HNO3（浓） = 2H2O+4NO2↑+CO2↑ △ S+6HNO3(浓) = H2SO4+6NO2↑+2H2O △ 加热时 如HI HBr SO2 Fe2+ FeO S2- SO32-等 ③与还原性物质 【牢记】离子还原性：S2->SO32-(SO2)>I->Fe2+>Br- 资料卡片 能使不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。 浓盐酸和浓硝酸按体积比为3：1混合得到的混合物。 王 水 劳厄和弗兰克，曾获得1914年和1925年的物理学奖，德国纳粹政府要没收他们的诺贝尔奖牌，他们辗转来到丹麦，请求丹麦同行、1922年物理学奖得主玻尔帮忙保存。1940年，纳粹德国占领丹麦，受人之托的玻尔急得团团转。同在实验室工作的一位匈牙利化学家赫维西（1943年化学奖得主）帮他想了个好主意：将奖牌放入“王水” 中，纯金奖牌便溶解了。玻尔于是将溶液瓶放在实验室架子上，来搜查的纳粹士兵果然没有发现这一秘密。战争结束后，溶液瓶里的黄金被还原后送到斯德哥尔摩，按当年的模子重新铸造，于1949年完璧归赵。 记忆方法 ：“三言（盐）一笑（硝）” 思考讨论 一、硝酸 3.工业制硝酸 硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、农药、炸药、染料等。工业上制硝酸的原理是将氨经过一系列反应得到硝酸，如下图所示： (1) 写出每一步反应的化学方程式。 N2 H2 O2 O2 H2O NH3 NO NO2 HNO3 (2) 请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。 一、硝酸 3.工业制硝酸 N2 H2 O2 O2 H2O NH3 NO NO2 HNO3 （1）N2和H2反应生成氨气 N的化合价由0变为-3，发生还原反应 N2+3H2 2NH3 高温高压 催化剂 （2）氨氧化生成一氧化氮------氧化炉 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O 铂铑合金 800℃ N的化合价由-3变为+2，发生氧化反应 （3） 一氧化氮的氧化和硝酸的生成-----吸收塔 2NO + O2 = 2NO2（循环使用） N的化合价由+2变为+4，发生氧化反应 （4）NO2和水反应生成硝酸 3NO2+H2O=2HNO3+NO 氮的化合价由+4变为+5和+2价，既发生氧化反应，也发生还原反应。 二、酸雨及防治 1. 酸雨的形成 (1) 概念 主要指 pH小于5.6 的雨水，其主要是含有硫酸和硝酸。 (2) 形成 主要是大气中的SO2与NOx溶于水形成的。 正常雨水由于溶解了CO2，pH≈5.6 S SO2 SO3 H2SO4 ①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 ②硝酸型酸雨：汽车尾气以及硝酸工业废气等 NO2 HNO3 (3) 类型与来源 二、酸雨及防治 2. 酸雨的危害 渗入地下，可引起地下水酸化，酸化后的地下水中铝、铜、锌、镉等对人体有害金属元素的含量会偏高。 对人体的直接危害首先是它的刺激性，其次是它会形成硫酸雾和硫酸盐雾，其毒性比SO2大，能浸入人的肺部，引起肺水肿等疾病而使人致死。 引起河流、湖泊的水体酸化，严重影响水生动物生长。 破坏土壤、植被、森林。 腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料等。 二、酸雨及防治 3. 酸雨的防治 调整能源结构，发展清洁能源； 研究煤的脱硫技术，改进燃烧技术，减少SO2的排放； 加强工业废气的回收处理； 改进汽车尾气的处理技术，提高汽车尾气排放标准。 二、酸雨及防治 3. 酸雨的防治 SO2、NOx的消除方法 ①SO2的消除方法 ①钙基固硫法：将生石灰和含硫的煤混合燃烧，S转化为CaSO4。 2CaSO3＋O2 = 2CaSO4 ②氨水脱硫法：将SO2通过氨水并氧化生成氮肥(NH4)2SO4。 反应原理：2NH3·H2O＋SO2 = (NH4)2SO3＋H2O 2(NH4)2SO3＋O2 = 2(NH4)2SO4 ③碱液吸收法：SO2＋2NaOH = Na2SO3＋H2O。 二、酸雨及防治 3. 酸雨的防治 SO2、NOx的消除方法 ②NO2的消除方法 ①碱液吸收法 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 研究与实践 酸雨对环境危害巨大，人们已经采取多种措施来防治酸雨。通过以下活动了解测定雨水pH的方法，认识酸雨的危害，激发保护环境的紧迫感。 【研究任务】 用pH计测量水样的酸度 测定雨水的pH 【研究目的】 (1) 收集资料 以“酸雨”为关键词进行搜索，了解酸雨的形成原因、基本类型、相关危害及预防和治理措施。 (2) 测定雨水的pH根据收集的资料，确定测定雨水pH的过程和方法并进行实践，对结果进行分析和讨论。 （1）通过测定数据判断降雨是否为酸雨。若是酸雨，分析形成原因，并提出减轻酸雨危害的建议。 （2) 本次实践活动及结果对你有什么启发？撰写研究报告，并与同学讨论。 【结果与讨论】 思考讨论 硫酸型酸雨形成过程 写出图中标号所示的化学方程式： ① ； ② ； ③ ； ④ 。 SO3＋H2O == H2SO4 2H2SO3＋O2 == 2H2SO4 SO2+H2O H2SO3 典例剖析 硝酸型酸雨的形成过程 写出图中标号所示的化学方程式： ① ； ② 。 2NO＋O2 == 2NO2 3NO2＋H2O == 2HNO3＋NO 典例剖析 硝酸 酸雨及防治 硝酸 酸雨及防治 物理性质 化学性质 酸性 不稳定性 强氧化性 酸雨成因 酸雨危害 防治措施 课堂总结 课堂总结 1. 下列关于硝酸的叙述，正确的是（ ） A．稀硝酸能与Fe发生反应，浓硝酸不能 B．浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂 C．稀硝酸是弱酸，浓硝酸是强酸 D．稀硝酸与Cu反应，生成NO，而浓硝酸与Cu反应只生成NO2 B 2. 在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶，再加入下列物质，铜粉溶解的是（　　） ① FeCl3　 ② Fe2O3　 ③ Cu(NO3) 2　 ④ KNO3 A．只有①或② B．只有②或④ C．只有①或②或③ D．①②③④中任意一种 D 课堂练习 3. 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 (　　) ① ② ③ A.由①中的红棕色气体,推断产生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 D 课堂练习 4.工业上用废铜屑作原料制备硝酸铜，下列四种方法中，适宜采用的是哪一种，请从节约原料和污染保护的角度说明原因。( ) A．Cu + HNO3(浓) Cu(NO3)2 B．Cu +HNO3(稀) Cu(NO3)2 C．Cu CuO Cu(NO3)2 D．Cu CuSO4 Cu(NO3)2 空气 △ HNO3 浓H2SO4 △ Ba(NO3)2 C 课堂练习 5.酸雨被称为“天堂的眼泪”，会造成水土酸性化、建筑物加速腐蚀等危害，下列有关说法正确的是( ) A. 酸雨是指pH<7的雨水，酸雨长时间放置，酸性变强 B. NO2与SO2的过度排放是形成酸雨的主要原因 C. 使用新型能源不会对酸雨的防治产生效果 D. 酸雨不会对动物的健康产生任何影响 B 课堂练习 新人教版 化学 必修2 第五章 化工生产中的重要非金属元素 谢谢观看 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制, www.ieway.cn EV录屏5.1.3软件录制 提示：会溶解。由离子方程式3Cu＋8H＋＋2NOeq \o\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O可知，只要溶液中同时有H＋和NOeq \o\al(－,3)，铜就会发生反应而溶解。 总反应：2CaO＋2SO2＋O22CaSO4 反应原理：CaO＋SO2CaSO3 NON2：4NH3＋6NO5N2＋6H2O NOx＋CO―→N2＋CO2：2NO＋2CON2＋2CO2 2SO2＋O22SO3 汽车尾气―→NONO2HNO3 $