5.2.3 硝酸 酸雨及其防治-【化学优课PPT】2025-2026学年高中化学必修第二册同步PPT课件

同学们，这些历经千百年的石雕与建筑正在被空气污染和酸性沉降加速侵蚀，让他们受损的不只是自然风化，还有从天空落下的酸性降水。工业排放和机动车尾气会向空气中释放氮氧化物，这些气体进入大气后会在水和氧等参与下继续反应，形成销酸。正常雨水的PH约为5.6，而酸雨通常更低，典型酸雨约为4.0。酸沉降不仅会损害文物建筑，还会影响森林土壤和水体生态。湖泊酸化后，部分水生生物的生存也会受到威胁。这种既重要又危险的物质就是我们今天要研究的主角硝酸。它究竟有哪些性质？又为什么与酸雨密切相关？让我们开始今天的学习。 null 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 硝酸 酸雨及防治 主讲教师：化学优课ppt 第 3 课时　 人教版 必修第二册 学习目标与核心素养 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。 学习目标 1、通过学习硝酸的性质及原子守恒法、电子守恒法的应用，培养学生论据推理与模型认知的化学核心素养。 2、通过酸雨的形成及防治认识化学对人类的作用，培养学生科学态度与社会责任的化学核心素养。 核心素养 新课讲解 硝酸 无色、易挥发、有刺激性气味的液体 1. 物理性质 a. 浓硝酸见光或受热时发生反应 4HNO3(浓) ==== 4NO2↑+O2↑+2H2O △ 或光照 b. 贮存 (1) HNO3的不稳定性 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 硝酸泄漏 硝酸 注意 硝酸具有腐蚀性和挥发性，使用时须注意防护和通风！ 硝酸 (2) HNO3的强氧化性 2. 化学性质 ① 与Cu反应 硝酸具有很强的氧化性，硝酸的浓度不同，与金属反应的产物也不同。 硝酸与铜反应 【实验5-8】 如图5-14所示，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。 硝酸 (2) HNO3的强氧化性 硝酸与铜反应实演示视频 2. 化学性质 硝酸 铜与浓硝酸常温下剧烈反应生成_____气体 反应剧烈,有__________产生,__________,液面上有________气体产生 硝酸 (2) HNO3的强氧化性 溶液变蓝 大量气泡 溶液变绿 红棕色 NO NO2 实验 现象 稀硝酸 浓硝酸 实验 结论 反应缓慢,有少量气泡产生,__________,试管口有红棕色气体产生 铜与稀硝酸常温下缓慢反应生成_____气体 2. 化学性质 8 硝酸 Cu+4HNO3(浓) === Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Cu+8HNO3(稀) === 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O (2) HNO3的强氧化性 浓硝酸的还原产物为NO2，稀硝酸的还原产物为NO 硝酸的浓度不同，与金属反应的产物也不同 ① 与Cu反应 结 论 2. 化学性质 硝酸 ② 常温下浓硝酸能使Fe、Al发生钝化 (2) HNO3的强氧化性 Al + 6HNO3(浓) === Al(NO3)3+ 3NO2↑+ 3H2O △ Fe+6HNO3(浓) === Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O △ 加热时 当加热时，铁、铝会与浓硝酸或浓硫酸发生反应。 常温下 在常温下却可以用铁或铝制容器来盛装农硝酸或浓硫酸。这是因为常温下，铁、铝的表面被浓硝骏或浓硫酸氧化，生成了一层致密的氧化物薄膜，这层薄膜阻止了酸与内层金属的进一步反应。 2. 化学性质 硝酸 C+4HNO3（浓） === 2H2O+4NO2↑+CO2↑ △ S+6HNO3(浓) === H2SO4+6NO2↑+2H2O △ ③ 与非金属反应 (2) HNO3的强氧化性 加热时 2. 化学性质 11 【资料卡片】 能使不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。 浓硝酸和浓盐酸按体积比为1∶3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）” 【思考与交流】 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。 13 【思考与交流】 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 【思考与交流】 N2 H2 O2 O2 H2O NH3 NO NO2 HNO3 （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 【思考与交流】 N2 H2 O2 O2 H2O NH3 NO NO2 HNO3 （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 16 【思考与交流】 （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。 N2 H2 O2 O2 H2O NH3 NO NO2 HNO3 17 酸雨及防治 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。它们会引起呼吸道疾病，危害人体健康，严重时会使人死亡。 酸雨及防治 1. 酸雨的形成 酸雨的形成示意图 酸雨：主要指 pH小于5.6 的雨水，其主要是含有硫酸和硝酸。 S SO2 SO3 H2SO4 NO2 HNO3 硫酸型酸雨： 硝酸型酸雨： 成因：主要是大气中的SO2与NOx溶于水形成的。 酸雨及防治 2. 酸雨的危害 酸雨会破坏森林 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。 （1） 引起河流、湖泊的水体酸化，严重影响水生动物生长。 （2） 破坏土壤、植被、森林。 （3） 腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料等。 （4） 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。 （5） 20 酸雨及防治 3. 酸雨的防治 (1)调整能源结构，积极开发新能源 (2)对煤（其中含硫为0.3%-5%)进行处理，如选洗加工、综合开发、在煤中加入适量的生石灰、对排放的烟进行处理等 (3)种植能够吸收SO2的有关树木(如臭椿、垂柳、柳杉）等 (4)加强工厂废气的回收处理 (5)改进汽车尾气的处理技术，控制尾气排放 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】 【研究与实践】 课堂练习 课堂练习 [江苏连云港2024高一期中] 关于硝酸的说法正确的是（　 　） 题型1 硝酸的一般性质 A. NO₂溶于水生成硝酸，所以 NO₂ 是酸性氧化物 B. 冷的稀硝酸可以保存在铝、铁制成的容器中 C. 浓硝酸久置会变黄是因为硝酸分解产生的 NO₂ 溶于其中 D. 硝酸与铜的反应中，硝酸只表现氧化性 A. NO₂溶于水生成硝酸，所以 NO₂ 是酸性氧化物 B. 冷的稀硝酸可以保存在铝、铁制成的容器中 C. 浓硝酸久置会变黄是因为硝酸分解产生的 NO₂ 溶于其中 D. 硝酸与铜的反应中，硝酸只表现氧化性 C 下列有关硝酸化学性质的叙述中，正确的是（　　 ） 课堂练习 题型2 硝酸的强氧化性 A. 紫色石蕊试纸碰稀硝酸先变红后褪色 B. 稀硝酸能与 FeO 反应，只表现氧化性 C. 浓硝酸保存在棕色玻璃试剂瓶中 D. 硝酸可与 Na₂S 反应制得 H₂S 气体 A. 紫色石蕊试纸碰稀硝酸先变红后褪色 B. 稀硝酸能与 FeO 反应，只表现氧化性 C. 浓硝酸保存在棕色玻璃试剂瓶中 D. 硝酸可与 Na₂S 反应制得 H₂S 气体 C [浙江金华2025高一月考] 一定温度下，探究铜与稀 HNO₃ 反应过程如图，下列说法错误的是（　　） 课堂练习 A. 产生无色气体的离子方程式是 3Cu + 8H⁺ + 2NO₃⁻ == 3Cu²⁺ + 2NO↑ + 4H₂O B. 步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是 3NO₂ + H₂O == 2HNO₃ + NO，使 c(HNO₃) 增大 C. 无色气体变红棕色的化学方程式是 2NO + O₂ == 2NO₂ D. 当活塞不再移动时，再抽入空气，铜会继续溶解 A. 产生无色气体的离子方程式是 3Cu + 8H⁺ + 2NO₃⁻ == 3Cu²⁺ + 2NO↑ + 4H₂O B. 步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是 3NO₂ + H₂O == 2HNO₃ + NO，使 c(HNO₃) 增大 C. 无色气体变红棕色的化学方程式是 2NO + O₂ == 2NO₂ D. 当活塞不再移动时，再抽入空气，铜会继续溶解 B 26 课堂练习 [山东济宁2025高一期中] 某中学化学兴趣小组用足量的铜片与一定量的浓硝酸充分反应，得到0.3 mol NO₂与NO的混合气体，这些气体与一定体积的O₂混合后通入水中，恰好被完全吸收生成硝酸。该兴趣小组又向所得硝酸铜溶液中加入100 mL 6 mol·L⁻¹ NaOH 溶液，Cu²⁺恰好沉淀完全。下列说法正确的是（　　） 题型3 金属与硝酸的反应及其计算 A. 参加反应的HNO₃的物质的量是0.75 mol B. 消耗氧气的体积为6.72 L（标准状况下） C. 混合气体中含1.12 L NO（标准状况下） D. 此反应过程中转移了0.6 mol的电子 A. 参加反应的HNO₃的物质的量是0.75 mol B. 消耗氧气的体积为6.72 L（标准状况下） C. 混合气体中含1.12 L NO（标准状况下） D. 此反应过程中转移了0.6 mol的电子 D 27 5.[宁夏银川一中2025高一期中] 在某100 mL的混合液中，硝酸和硫酸的物质的量浓度分别是0.4 mol·L⁻¹、0.1 mol·L⁻¹，向该混合液中加入1.92 g铜粉，加热，待充分反应后，所得溶液中铜离子的物质的量浓度是（假设反应后溶液体积不变）（　 　） A. 0.15 mol·L⁻¹ B. 0.225 mol·L⁻¹ C. 0.30 mol·L⁻¹ D. 0.45 mol·L⁻¹ 课堂练习 5.[宁夏银川一中2025高一期中] 在某100 mL的混合液中，硝酸和硫酸的物质的量浓度分别是0.4 mol·L⁻¹、0.1 mol·L⁻¹，向该混合液中加入1.92 g铜粉，加热，待充分反应后，所得溶液中铜离子的物质的量浓度是（假设反应后溶液体积不变）（　 　） A. 0.15 mol·L⁻¹ B. 0.225 mol·L⁻¹ C. 0.30 mol·L⁻¹ D. 0.45 mol·L⁻¹ B 28 课堂练习 6.[安徽合肥八中2024高一期中] 为了探究浓硝酸的性质，进行以下五组实验，均观察到红棕色气体。下列分析错误的是（　　） 题型4 硝酸的性质 A. ①④⑤实验对比，④中的红棕色气体可能是由挥发的浓硝酸受热分解产生的 B. ②中灼热的铁片可与浓硝酸发生反应，生成红棕色的NO₂ C. 将带火星的木条靠近①的试管口，木条复燃，说明NO₂支持燃烧 D. ⑤中的红棕色气体可以证明浓硝酸有不稳定性 D A. ①④⑤实验对比，④中的红棕色气体可能是由挥发的浓硝酸受热分解产生的 B. ②中灼热的铁片可与浓硝酸发生反应，生成红棕色的NO₂ C. 将带火星的木条靠近①的试管口，木条复燃，说明NO₂支持燃烧 D. ⑤中的红棕色气体可以证明浓硝酸有不稳定性 课堂练习 7.[河南部分高中2025高一期末] 某研究学习小组对硝酸与二氧化氮的部分性质进行探究。查阅资料：纯硝酸为无色液体；实验室存放的浓硝酸通常显黄色。回答下列问题： （1）为探究浓硝酸显黄色的原因，进行如下实验： ①由实验1和实验3可得出结论：浓硝酸显黄色与______________无关。 ②实验4的目的为验证实验2溶液变黄是否与SO₄²⁻有关，则M为______________________。 ③依据上述实验可推知，浓硝酸呈黄色是溶液中___________、___________共同作用的结果。 实验装置 操作 实验编号 M 实验现象 向M溶液中按一定速率通入NO₂气体10 s 1 6 mol·L⁻¹ HNO₃ 溶液由无色变黄色 2 3 mol·L⁻¹ H₂SO₄ 溶液由无色变黄色 3 6 mol·L⁻¹ NaNO₃ 溶液基本无色 4 __________ 溶液基本无色 NO₃⁻　 3 mol·L⁻¹ Na₂SO₄ H⁺ NO₂ 30 课堂练习 （2）探究 NO₂ 与 Na₂O₂ 的反应。实验装置及步骤如下： i．按图连接好装置，_________________，添加药品。 ii．打开活塞，从仪器 c 向 U 形管中缓慢注入浓硝酸；当浓硝酸快要接触粗铜丝时，关闭活塞，继续注入浓硝酸，使 U 形管中右侧液面适当高于左侧液面。 iii．慢慢打开活塞，使浓硝酸浸没铜丝；观察到刚进入仪器 b 中的红棕色气体迅速褪色，待分散在玻璃纤维上的过氧化钠粉末全部变白后，立即关闭活塞；流出的尾气中未检出 O₂。 课堂练习 ①步骤 i 中按图连接好装置后，进行的第一步操作是_____________________________________。 ②若实验时未使用加有无水氯化钙的仪器 a，则仪器 b 中 Na₂O₂ 发生某副反应的化学方程式为_____________________________________。 ③图中单向阀可实现气体单向流通，其作用是_______________________________________。 ④由化合价规律推测，NO₂ 和 Na₂O₂ 反应生成的物质为____________________________（填化学式）。 2Na₂O₂ + 2H₂O == 4NaOH + O₂↑ 防止空气中的 H₂O、CO₂ 进入仪器 b 中 检查装置气密性 NaNO₃ 课堂练习 8.[广东深圳外国语学校2025高一期中] SO₂ 属于严重的大气污染物，可用 H₂ 与 SO₂ 高温反应消除 SO₂ 的污染，其反应原理可分为两步，过程如图所示。下列说法正确的是（　　） 题型5 硫酸型酸雨的污染与防治 A. X 中 S 元素的化合价为 0 价 B. 大气中的 SO₂ 必须氧化成 SO₃ 才能形成酸雨 C. 在 100～200 ℃ 温度时发生的是置换反应 D. 工业上可用氢氧化钠溶液处理工业尾气中的 SO₂ A. X 中 S 元素的化合价为 0 价 B. 大气中的 SO₂ 必须氧化成 SO₃ 才能形成酸雨 C. 在 100～200 ℃ 温度时发生的是置换反应 D. 工业上可用氢氧化钠溶液处理工业尾气中的 SO₂ D 课堂练习 9.[海南文昌中学2025高一月考] 燃油汽车行驶中会产生 CO、NO 等多种污染物。如图所示为汽车发动机和催化转化器中发生的部分化学反应。下列说法不正确的是（　　） 题型6 氮氧化物的污染与治理 A. 反应Ⅰ是在高温条件下发生的 B. 反应Ⅱ属于人工固氮 C. 物质甲可以和镁反应生成 A₃B₂ 型化合物 D. 物质乙和氨气可以合成尿素 [CO(NH₂)₂] A. 反应Ⅰ是在高温条件下发生的 B. 反应Ⅱ属于人工固氮 C. 物质甲可以和镁反应生成 A₃B₂ 型化合物 D. 物质乙和氨气可以合成尿素 [CO(NH₂)₂] B 课堂练习 10.[福建福州九校2025高一期中联考] 氨和硝酸是重要的化工产品，工业合成氨及制备硝酸的流程如下： 下列说法不正确的是（　　） A. N₂ 和 H₂ 必须经过净化才能进入“合成塔” B. “氨分离器”中主要应用了氨气易液化的性质 C. “氧化炉”中氨的催化氧化反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 4∶5 D. 为提高氮的利用率，尾气可循环进入“吸收塔” 题型7 硝酸工业制备及尾气处理 下列说法不正确的是（　　） A. N₂ 和 H₂ 必须经过净化才能进入“合成塔” B. “氨分离器”中主要应用了氨气易液化的性质 C. “氧化炉”中氨的催化氧化反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 4∶5 D. 为提高氮的利用率，尾气可循环进入“吸收塔” C 35 谢 谢 36 FormatFactory : www.pcfreetime.com www.aliyun.com - Media Transcoding $null