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

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 课时 3 硝酸 酸雨及防治 1 学习目标 1. 学习硝酸的性质，包括强氧化性、酸性等。 2. 硝酸与金属、非金属反应的规律及相关计算。 3. 了解酸雨的形成、危害及防治措施。 2 问题导学 2023年2月14日，美国亚利桑那州图森市高速公路，一辆运输硝酸的铝槽车侧翻，引发危险物质硝酸泄漏，现场可闻到刺鼻的气味，同时大量红棕色烟雾。消防人员通过喷洒水稀释和运来纯碱进行处理，以防止其扩散造成更大危害。 【思考】①为什么现场有大量红棕色的烟雾？ ②金属可以与酸反应，为什么可以用铝槽车运输浓硝酸？ 一、硝酸 ①无色、易挥发、有刺激性气味的液体。能与水以任意比例互溶。 1.物理性质 ②质量分数为98%以上的硝酸叫发烟硝酸。 常用的浓硝酸质量分数为69%。 114、116 4 2.化学性质 【思考】浓硝酸久置后呈黄色，为什么？ 4HNO3(浓) ==== 4NO2↑ + O2↑ + 2H2O △ 或光照 一般将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，并避光放置于阴凉处 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。 【思考】如何保存浓硝酸？ ①不稳定性 通入适量 O2 可去除黄色 从类别看：酸性 从价态看：氧化性 ②酸的通性 一元强酸：HNO3 = H+ + NO3-- 使指示剂显色 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 稀硝酸使蓝色石蕊溶液变为红色 浓硝酸使蓝色石蕊溶液先变红后褪色 如NaOH H+ + OH- = H2O 如Na2O 2H＋＋Na2O = 2Na＋＋H2O 如Na2CO3 2H+ + CO32- = H2O + CO2↑ 能不能生成H2？ 思考：浓硝酸滴加到石蕊溶液中，溶液先变红后褪色，该现象的原因是什么? 浓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。 ③硝酸的强氧化性——与金属反应 【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。 115、110 8 稀硝酸：反应较慢，有气泡产生，接近管口处观察到浅红棕色，溶液呈蓝色。 3Cu + 8HNO3(稀) === 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O Cu + 4HNO3(浓) === Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O 实验现象： 浓硝酸：反应剧烈，有红棕色气体生成，溶液变绿。 浓硝酸→NO2 稀硝酸→NO Cu + 4H+ + 2NO3-==Cu2+ + 2NO2↑ + 2H2O 3Cu + 8H+ +2NO3-(稀) === 3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O 硝酸与铜的反应中，硝酸表现出哪些性质？若有1molCu消耗，则被还原的硝酸的物质的量分别是多少？ 酸性和强氧化性 Cu2+的蓝色和NO2的红棕色混合成绿色（光学原理）也可能是Cu2+的浓度过大 2mol 和 2/3mol 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； 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？ 铜与浓HNO3反应生成NO2气体，随着反应的进行，硝酸浓度变稀，铜与稀HNO3反应生成NO气体，故得到的是NO和NO2的混合气体。 3.铜放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？为什么？ 提醒：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.常温下，铁能否与浓、稀硝酸反应？ Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 3Fe(过量)＋8HNO3(稀) ===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 常温下，浓硝酸可用铁制或铝制容器盛装。这是因为常温下，铁、铝被浓硝酸氧化，生成一层致密的氧化膜，阻止了内层金属与浓硝酸进一步反应，这种现象叫做——钝化。 浓硝酸的钝化 加热时，铁、铝会与浓硝酸发生反应。盛装时注意控制温度！ Fe+6HNO3(浓) == Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O △ 反应条件、溶液浓度都会影响化学反应 归纳总结——硝酸与金属反应规律 1.除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎氧化所有的金属。 2.常温下，Fe、Al等金属在浓HNO3中发生“钝化”。 3. 一般来说，金属与硝酸反应 浓硝酸→NO2，稀硝酸→NO，都无H2放出。 极稀硝酸与活泼金属反应，还原产物可为N2O、N2、NH4NO3等。 怎么溶解？ ③硝酸的强氧化性——与非金属反应 C+4HNO3（浓）== 2H2O+4NO2↑+CO2↑ △ S+6HNO3(浓) == H2SO4+6NO2↑+2H2O △ 硝酸还可以氧化具有还原性的微粒： 【牢记】离子还原性：S2- > SO32-(SO2) > I- > Fe2+ > Br- > Cl- I- → I2、Br- → Br2、Fe2+ → Fe3+、S2- → S、SO32- → SO42- 2.0.3 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 C 1.在pH=1 溶液中，能大量共存的离子组合是（ ） A. NH4+、I- 、NO3-、Br- B. S2-、Na+ 、SO32 - 、NO3- C. Cu2+、NO3-、Na+ 、Cl- D. Fe2+ 、K+ 、NO3- 、SO42– C 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)常温下Fe和Al在浓硫酸和浓硝酸中发生钝化，说明常温下不反应(　　) × × × × 3. 某学习小组为研究铜与浓、稀硝酸反应的差异，设计了如图所示的实验装置。 下列说法不正确的是(　　) A．反应开始前通入过量的CO2气体，目的是排除装置内的空气 B．A中的离子方程式为：Cu＋2NO3－＋4H＋= Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O C．当B中0.03 mol铜粉被氧化时，B中产生的NO气体大于0.02 mol D．C装置中装入一定量的水进行尾气处理 D 4.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 5. 在标准状况下将1.92 g铜粉投入一定量浓硝酸中,随着铜粉的溶解,反应生成的气体颜色逐渐变浅,当铜粉完全溶解后共收集到由NO2和NO组成的混合气体1.12 L,则混合气体中NO的体积为 (　　 ) A.112 mL　　B.1 008 mL　　C.224 mL　　D.448 mL A 能使不溶于硝酸的金属如铂、金等溶解。 王水：浓硝酸和浓盐酸按体积比为1∶3混合得到的混合物 记忆方法 ：王水：“三言（盐）一笑（硝）” 【资料卡片】教材P15 3、硝酸的用途 氮肥 硝化纤维塑料 染 料 硝酸甘油用于治疗冠心病 工业如何制取硝酸？ 化工原料，用于制炸药、染料、医药、硝化纤维，化肥等。 二、硝酸的工业制备 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： ①N2+3H2 2NH3 高温高压 催化剂 ②4NH3+5O2 === 4NO+6H2O 催化剂 ③2NO＋O2 === 2NO2 ④3NO2＋H2O === 2HNO3＋NO 试着写出过程①②③④的化学方程式 22 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 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 NO2 HNO3 成因：主要是大气中的SO2与NOx溶于水形成的。 三、酸雨的危害与防治 酸雨有很大的危害，能直接损伤农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊酸化，还会加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。 三、酸雨的危害与防治 （1）酸雨的防治措施 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)SO2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。 ①等物质的量NO与NO2被NaOH溶液吸收，反应的化学方程式为___________ NO＋NO2＋2NaOH == 2NaNO2+H2O ( 2 )NOx的消除：可以用碱液来吸收NO，NO2 ②NO2被NaOH溶液吸收可得到两种盐，反应的化学方程式为___________ NO2＋2NaOH == NaNO3+NaNO2+H2O 27 （4）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 课堂小结 硝酸 物理 性质 无色（久置可能呈黄色）、易挥发、有刺激性气味的液体，密度比水大，与水任意比互溶 化学 性质 酸通性、不稳定性、强氧化性（与不活泼金属如Cu、非金属如C、N、S反应） 酸雨及防治 定义 成因 防治 方法 调整能源结构，积极开发新能源； 研究脱硫、燃烧技术；种植能够吸收SO2的有关树木等。 pH小于5.6 的雨水；二氧化硫、氮氧化物以及它们在大气中发生反应后的生成物溶于雨水 1.目前，汽车尾气系统中均安装了催化转化器(含有催化剂)，在催化剂作用下，尾气中CO和NO发生反应，其微观过程如图所示。下列说法错误的是（ ） A．CO和NO在催化剂表面反应过程的顺序为①②③④⑤ B．该反应属于氧化还原反应 C．反应中CO和NO的物质的量比为1∶1 D．反应前后涉及3种氧化物 A 当堂检测 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 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。 提示：会溶解。发生的反应为3Cu＋8H＋＋2NOeq \o\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。 Lavf58.46.101 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 反应原理：CaO＋SO2CaSO3 总反应：2CaO＋2SO2＋O2 2CaSO4 ③NON2：4NH3＋6NO 5N2＋6H2O ④NOx＋CO―→N2＋CO2：2NO＋2CO N2＋2CO2 $