5.2.3硝酸和酸雨的防治 课件-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

该高中化学课件聚焦硝酸的性质、实验、用途、工业制法及酸雨防治，通过“久置浓硝酸变黄”等问题导入，结合铜与浓稀硝酸反应实验，联系浓硫酸氧化性构建知识支架，帮助学生衔接前后内容。 其亮点在于以实验探究（如控制反应停止、尾气吸收装置）和对比总结（浓硫酸与硝酸性质比较表）为主，体现科学探究与实践、科学思维。通过守恒法计算实例（如原子守恒解铜与硝酸反应题），助力学生深化理解，教师可借助系统资料提升教学效率。

第二节 氮及其化合物 第3课时 硝酸 一、硝酸的物理性质 颜色 气味 状态 挥发性 沸点 密度 无色 有刺激性气味 易挥发，在空气中形成白雾 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” 【注意】 硝酸具有强腐蚀性和挥发性，使用时须注意防护和通风 一、硝酸的性质 HNO3 蒸气与空气中的水蒸气结合成的硝酸小液滴 1、不稳定性 （自身氧化还原反应） HNO3分解生成的NO2溶于硝酸中。 问题2：如何除去浓硝酸中的“黄色“？ 问题3：浓硝酸如何保存？ 往浓硝酸中通入足量的O2 4NO2+O2+2H2O = 4HNO3 问题1：久置的浓硝酸为什么呈黄色？ 保存在玻璃塞的棕色试剂瓶中，并放在阴凉处。 (橡胶塞易被氧化) 一、硝酸的性质 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？ 酸性 强氧化性 一、硝酸的性质 【思考】回顾浓硫酸，硝酸能与与活泼金属反应生成氢气吗？ 回顾浓硫酸，硝酸能与与活泼金属反应生成氢气吗？ 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（69%）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】 一、硝酸的性质 思考：结合浓硫酸的氧化性检验，我们可以选用什么实验用品、实验装置检验硝酸的氧化性？ 吸收NO2，防止污染空气 控制反应的发生和停止 【实验5-8】硝酸与铜反应 浓硝酸：反应剧烈，铜丝变细，有红棕色气体生成，溶液由无色变为绿色 稀硝酸：反应较慢，铜丝变细，有气泡产生，接近管口处观察到浅红棕色， 溶液由无色变为蓝色 3Cu + 8HNO3(稀) === 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O Cu + 4HNO3(浓) === Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O 3Cu+8H++2NO3ˉ ===3Cu２++2NO↑+4H2O Cu+4H++2NO3ˉ===Cu２++2NO２↑+2H2O 一、硝酸的性质 3、强氧化性 ①与非活泼金属Cu反应 铜与浓硝酸反应： Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O 铜与稀硝酸反应： 3Cu + 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O 强氧化性和酸性 氧化性： HNO3(稀) HNO3(浓) ＜ 注：NO2 溶解在溶液中呈黄色，硝酸铜溶液呈蓝色，根据光学原理， 蓝色和黄色的混合色为绿色。 （均比浓硫酸强） 浓硝酸中的＋5价氮元素具有很强的得电子能力。浓硝酸和稀硝酸都具有很强的氧化性，且浓度越大，其氧化性越强，还原剂一般被其氧化为最高价态。 一、硝酸的性质 硝酸浓度越高，氧化性越强 足量的Cu中加入少量的浓硝酸 , 可能会发生什么反应? (1) 一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 (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? 中性 和 碱性溶液中 NO3- 无氧化性， 当溶液中有大量H+存在（酸性溶液），NO3- 表现出强氧化性。 一、硝酸的性质 3、强氧化性 ②与活泼金属（Fe、Al）反应 常温下： Al + 6HNO3(浓) Al(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O Fe + 6HNO3(浓) Fe(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O 加热下： 金属与硝酸反应的规律： 金属 + HNO3(浓) == 硝酸盐 + NO2↑ + H2O 金属 + HNO3(稀) == 硝酸盐 + NO↑ + H2O 用铁（铝）槽车运输浓硝酸、浓硫酸 冷的浓硝酸能使Fe、Al表面形成致密的氧化膜而钝化 一、硝酸的性质 除Au、Pt等少数金属外，硝酸将金属氧化为高价态金属的硝酸盐。 能使不溶于硝酸的金属如铂、金等溶解。 浓硝酸和浓盐酸按体积比为1∶3混合得到的混合物。 王 水 帮 你 记 忆 (3:1) 记忆方法 ：王水：“三言（盐）一笑（硝）” 【资料卡片】教材P15 试着写出少量或过量Fe粉分别与稀硝酸反应的方程式 Fe + 4HNO3(稀) == Fe(NO3)3 + NO↑+ 2H2O 3Fe + 8HNO3(稀) == 3Fe(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O 少量Fe： 过量Fe： Fe + 4H+ + NO3- == Fe3+ + NO↑ + 2H2O 3Fe + 8H+ + 2NO3- == 3Fe2+ + 2NO↑ + 4H2O Fe与稀硝酸反应 一、硝酸的性质 3、强氧化性 ③ 与非金属反应 木炭与浓硝酸：C＋4HNO3(浓) CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 硫与浓硝酸：S + 6HNO3(浓) H2SO4+ 6NO2↑+2H2O 非金属单质 + 浓HNO3== 最高价氧化物或相应的含氧酸 + NO2↑ + H2O 非金属与浓硝酸反应的规律： C + 2H2SO4(浓）= CO2 ↑ +2SO2 ↑ +2H2O 类比 根据碳与浓硫酸的反应，请推测碳与浓硝酸能否反应? 一、硝酸的性质 类比C + 2H2SO4(浓）= CO2 ↑ +2SO2 ↑ +2H2O 3、强氧化性 ④ 与具有还原性的化合物或离子反应 如与含 S2- 、SO32- 、 I- 、 Fe2+等的化合物反应。 S2-→S、SO32-→SO42-、I-→I2 、Fe2+→Fe3+ H2S、Na2SO3、HI S2- 、SO32- 、Fe2+ 、I﹣等离子在酸性条件下不能与NO3-大量共存！ 3S+2H++ 2N=== 3S+ 2NO↑ + H2O 6I− + 2N+8H+ === 3I2 + 2NO↑+ 4H2O 一、硝酸的性质 课堂小结 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 稳定 不稳定 是 是 Cu + 2H2SO4 (浓) === CuSO4 + SO2↑ + 2H2O △ Cu + 4HNO3(浓) === Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O C + 2H2SO4(浓) === 2SO2↑ + CO2↑ + 2H2O △ 4HNO3(浓) + C == 4NO2↑ + CO2↑ + 2H2O 1．关于硝酸的说法中正确的是 A．硝酸电离出的H+，能被Zn还原成H2 B．常温下，向浓HNO3中投入Fe片，会产生大量的红棕色气体 C．王水是浓硝酸和浓盐酸体积比为3∶1的混合物，能溶解金和铂 D．浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂 习题 硝酸电离出的H+，其氧化能力比NO3-弱，所以NO3-能优先被Zn还原成氮的氧化物等 D 习题 2、进行有关铜、硝酸、硫酸化学性质的实验， 实验过程如图所示。①③均观察到溶液呈蓝色， 试管口有红棕色气体产生的实验现象。下列说法正确的是(　 　) A、①试管口有红棕色气体产生，原因是硝酸被还原为NO2 B、由③的现象可得出结论：Cu可与稀硫酸反应 C、③中反应的离子方程式：3Cu+2NO3－+8H+==3Cu2++2NO↑+4H2O D、③中可能产生SO2 C 三、硝酸的用途 硝酸的用途 化肥、农药、炸药、染料、医药、化学试剂等 硝化纤维塑料 氮肥 硝酸甘油用于治疗冠心病 炸药 染料 N2→NH3: ________________________________。 NH3→NO: _______________________________。 NO→NO2: _______________________________。 NO2→HNO3: _____________________________。 N2+3H2 2NH3 高温高压 催化剂 知识扩展：硝酸的工业制法 4NH3+5O2 4NO+6H2O 2NO+O2===2NO2 3NO2+H2O===2HNO3+NO 氮气发生还原反应 氨气发生氧化反应 NO发生氧化反应 NO2发生氧化反应和还原反应 为了吸收更充分，往往同时通入O2 四、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。 这些气体对空气和我们的生活环境能造成什么影响呢？ 煤燃烧 石油燃烧 硫矿石 汽车尾气 四、酸雨及防治 1、酸雨的概念和成因 （1）概念 （2）成因 主要是大气中的 SO2 与 NOx 溶于雨水形成的 SO2、NOx 的主要来源： 汽车的尾气、硝酸工业废气 煤、石油和某些含硫的金属矿物的燃烧或冶炼 SO2： NOx： 酸雨：主要指 pH小于5.6 的雨水，主要含有硫酸和硝酸 正常雨水的PH=5.6，因为溶有CO2 类型 硫酸型： 硝酸型： 途径1 途径2 2SO2+O2 2SO3 催化剂 △ SO3+H2O===H2SO4 NO HNO3 N2 NO2 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 2NO+O2 ==2NO2 放电 N2+O2=== 2NO 四、酸雨及防治 S SO2 SO3 H2SO4 四、酸雨及防治 2、酸雨的危害 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、运输工具和电缆的腐蚀 3、酸雨的防治 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。 2xCO+2NOx === 2xCO2↑+N2↑ 催化剂 SO2 + CaO= CaSO3 2CaSO3 + O2 = 2CaSO4 (生产石膏） 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 1、下列关于硝酸的说法正确的是(　　 ) A、硝酸为无色液体，常保存在棕色试剂瓶中 B、稀硝酸与少量的Fe反应生成Fe(NO3)2 C、常温下，向浓硝酸中投入铁片，会产生大量的红棕色气体 D、浓硝酸与Cu反应生成NO2，稀硝酸与Cu反应生成NO，说明稀硝酸的氧化性强于浓硝酸的 习题 A 2、下列说法错误的是(　 　) A、一定条件下，SO2、NOx、CO2 均可能导致酸雨 B、严格执行机动车尾气排放标准有利于防止大气污染 C、使用二氧化硫和某些含硫化合物进行增白的食品会对人体健康产生损害 D、使用氯气对自来水消毒过程中，生成的有机氯化物可能对人体有害 习题 A 3、下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论正确的是(　　 ) A、由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定只有NO2 B、红棕色气体表明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，说明木炭一定与浓硝酸发生了反应 习题 C 课堂总结 1、原子守恒法 Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2 ↑ + 2H2O HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用以NO3-的形式存在于溶液中； 一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3物质的量。 n(反应的硝酸)=n(被还原的硝酸)+ n(未被还原的硝酸) = n(被还原的硝酸)+2n(Cu2+) 补充：硝酸的相关计算方法 28 【例1】25.6mg Cu跟含有1.4×10-3 mol的硝酸恰好完全反应，反应完毕后收集到的气体在标准状况下的体积为 ( ) A．7.84 mL B．13.44 mL 　　C．15.68 mL D．17.92 mL 解析：写出方程式，列出已知数据 n(Cu)=0.4×10-3mol, 则生成0.4×10-3molCu(NO3)2, n(反应的硝酸)=n(被还原的硝酸)+ n(未被还原的硝酸) n(反应的硝酸)=1.4×10-3mol，n(未被还原的硝酸)＝0.4×10-3mol×2 故生成气体n(被还原的硝酸)=1.4×10-3mol－0.4×10-3mol×2＝0.6×10-3mol 气体体积为0.6×10-3×22.4=13.44 mL。 B 补充：硝酸的相关计算方法 2、电子得失守恒法 　　HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。 n(氮原子得电子)=n(金属失电子) 补充：硝酸的相关计算方法 　　【例2】某二价金属与硝酸反应时，金属与硝酸所消耗的物质的量之比为2:5，则HNO3的还原产物是（ ） 　　A.N2O5 B.N2O C.NO D.NO2 B 解析:若二价金属(M)为2mol,生成2molM(NO3)2, 未被还原的硝酸4mol,被还原的硝酸1mol 根据得失电子数相等,HNO3中N元素被还原成+1价,应为N2O；答案B。 3、电荷守恒法 　　HNO3过量时反应后溶液中（不考虑OH-）则有： n(NO3- )=n(H+)+xn(Mx+)(Mx+代表金属离子)。 补充：硝酸的相关计算方法 【例3】3.2 g铜与过量硝酸反应，硝酸被还原为NO2和NO。反应后溶液中含H+ a mol,则此时溶液中含NO3-的物质的量为__________mol。 解析: 反应后的溶液中溶质是:Cu(NO3)2和HNO3。 n(NO3-)=2n(Cu)+n(H+)=2×0.05+a=(0.1+a)mol (a+0.1) 4、利用离子方程式计算法 金属与稀H2SO4、稀HNO3的混合酸反应时，当Cu足量时，不能用硝酸与铜反应的化学方程式计算，应用离子方程式来计算。因为硝酸盐中NO 3- 与H2SO4电离出的H+仍能继续与金属反应，因此此类题目，先作过量判断,然后根据完全反应的离子方程式进行相关计算。 3Cu + 8H++2NO3- = 3Cu2++ 2NO ↑ +4H2O 补充：硝酸的相关计算方法 【例4】1L稀硝酸和稀硫酸的混合液，其物质的量浓度分别为0.1mol/L和0.4mol/L。若向该混合液中加入足量的铜粉，则最多能溶解铜粉的质量为 ( ) 　 A.2.4g　　　B.3.2g　　　C. 6.4g　　　D.9.6g 解析: n(H+)=0.1+0.8=0.9(mol) n(NO3-)=0.1mol 　　　3Cu + 8H+ + 2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O 　　　 3 8 2 　　　 0.9mol 0.1mol 　　　NO3-不足,溶解n(Cu)=0.15mol;m(Cu)=9.6(g) B 补充：硝酸的相关计算方法 1、金属与HNO3反应的计算 2、合金与HNO3反应的计算 5、金属与HNO3反应后，再加NaOH使金属离子沉淀的计算 4、金属与HNO3反应，产生的气体又被O2氧化成HNO3的计算 3、金属与HNO3、H2SO4混酸反应的计算 相关题型 补充：硝酸的相关计算方法 Lavf58.30.100 Lavf58.30.100 $