5.2.3 硝酸　酸雨及防治 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（酸性、不稳定性、强氧化性）、工业制备及酸雨的成因与防治，通过铜与浓稀硝酸反应实验导入，衔接氮及其化合物知识，以实验现象观察、反应原理分析为支架，构建从性质到应用的认知脉络。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，通过对比铜与浓稀硝酸反应现象培养观察能力，用原子守恒、得失电子守恒解析计算题（如例2）提升逻辑思维。结合酸雨防治联系实际，渗透科学态度与责任。采用“实验-原理-应用”教学链，学生能深化理解，教师可高效开展教学与评价。

第二节　氮及其化合物 第3课时　硝酸　酸雨及防治 新课探究 课堂评价 学习任务一　硝酸的性质及工业制备 学习任务二　酸雨及防治 【新知自主预习】 一、硝酸的性质 1.物理性质 硝酸是　　　　色、　　　　挥发的液体,有刺激性气味。 2.化学性质 学习任务一　硝酸的性质及工业制备 新 课 探 究 无 易 3 (1)酸性:硝酸溶液中含有H+,具有酸的化学通性。 (2)不稳定性 浓硝酸见光或受热会分解产生NO2,化学方程式为　 。  [注意] 由于浓硝酸见光或受热分解,一般浓硝酸保存在带有玻璃塞的棕色试剂瓶中,并放置在阴凉处。 新 课 探 究 4HNO3 2H2O+4NO2↑+O2↑ 4 (3)强氧化性 硝酸是一元强酸,具有酸的　　　　,但硝酸与金属反应一般　　　　H2。硝酸无论浓、稀都有强氧化性,而且浓度越大氧化性越强。 ①硝酸与铜的反应[教材实验5-8]   新 课 探 究 通性 不产生 实验 操作 　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2 mL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 5 新 课 探 究 实验 现象 　浓硝酸与铜反应时,试管内产生大量  气体,溶液逐渐　　　　 ,铜丝逐渐变细;稀硝酸与铜反应时,试管内开始产生少量 　　　　气体,反应逐渐加快,气体在试管上部变为红棕色,溶液逐渐　　　　 ,铜丝逐渐变细  反应 原理 　稀硝酸与铜反应:　 　　　　　　　　 　　　　　　　　　　;  　 浓硝酸与铜反应:　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　  红棕色 变绿 无色 变蓝 3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O （续表） 6 ②硝酸与非金属反应 浓硝酸可与非金属单质(碳、硫、磷等)在加热条件下反应,非金属单质被氧化,转化为最高价含氧酸(或酸性氧化物)。加热时,浓硝酸与碳的反应: C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O。 [注意] ①常温下,冷的浓硝酸能使铁、铝等　 ,  属于化学反应,表面生成致密氧化膜。 ②王水是　　 　和　 　 　的混合物,体积比为　 ,  能使不溶于硝酸的金、铂等溶解。 新 课 探 究 钝化 浓盐酸 浓硝酸 3∶1 7 二、工业制备硝酸 工业上制硝酸的原理是将氨经过一系列反应得到硝酸,如图所示: 写出上述转化中每一步的化学方程式,并分析含氮物质发生的是氧化反应还是还原反应。 ①　 , N2发生　　　　反应;  ②　 , NH3发生　　　　反应;  ③　 , NO发生　　　　反应;  ④　 , NO2既发生氧化反应又发生还原反应。 新 课 探 究 N2+3H2 2NH3 还原 4NH3+5O2 4NO+6H2O 氧化 2NO+O2 2NO2 氧化 3NO2+H2O 2HNO3+NO 8 【核心知识讲解】 1.硝酸与金属反应的一般规律 (1)与Cu、Ag等不活泼金属反应时,浓硝酸的还原产物为NO2,稀硝酸的还原产物为NO。反应过程中硝酸会变稀,因此与浓硝酸反应往往得到NO2和NO的混合气体。硝酸与金属反应时,一般没有H2产生。例如: Ag+2HNO3(浓) AgNO3+NO2↑+H2O 3Ag+4HNO3(稀) 3AgNO3+NO↑+2H2O (2)常温下,Fe、Al在浓硝酸中发生钝化,王水(浓硝酸与浓盐酸体积比为1∶3)可溶解Pt、Au。 新 课 探 究 (3)硝酸与金属反应的计算 灵活运用原子守恒、得失电子守恒及溶液中的电荷守恒关系。例如Cu与HNO3反应中有以下等量关系: ①N原子守恒:反应前所有的N只存在于HNO3中,反应后含N的物质有HNO3的还原产物(假设有NO2、NO)和Cu(NO3)2,若HNO3过量,则过量HNO3中也含N,则有n(N)=n(NO2)+n(NO)+2n[Cu(NO3)2]+n(HNO3)剩。 ②得失电子守恒:反应中失去电子的是参加反应的Cu,Cu-2e- Cu2+;得到电子的是被还原的HNO3(假设还原产物为NO2、NO),N+e- NO2、N+3e- NO。根据得失电子守恒,则有2n(Cu)=n(NO2)+3n(NO)。 新 课 探 究 ③电荷守恒:在任何溶液中,阴离子所带负电荷总数与阳离子所带正电荷总数是相等的。在Cu与HNO3反应后的溶液中,若HNO3不过量,阳离子只有Cu2+,阴离子只有N(此类计算不考虑H2O电离出的极少量的H+、OH-);若HNO3过量,溶液中的阳离子有Cu2+和H+,阴离子只有N。则若HNO3不过量:n(N)=2n(Cu2+);若HNO3过量:n(N)=2n(Cu2+)+n(H+)。 新 课 探 究 2.硝酸与非金属的反应 (1)加热时,稀硝酸与非金属单质(如C等)不发生反应。 (2)加热时,浓硝酸与非金属单质(如C等)发生反应,生成NO2、非金属的氧化物(或相应含氧酸)。 例如,C+4HNO3(浓) 2H2O+4NO2↑+CO2↑。 新 课 探 究 【知识迁移应用】 例1 [2023·山东德州期末] 一定温度下探究铜与稀硝酸的反应,反应过程如图所示。下列说法不正确的是 (　) A.过程Ⅰ中生成气体的离子方程式为 3Cu+8H++2N 3Cu2++2NO↑+4H2O B.过程Ⅱ中气体变为红棕色的原因是 2NO+O2 2NO2 C.当活塞不再移动时,即使再抽入空气,金属铜屑也不继续溶解 D.②振荡时,针管内可能会发生的反应有4NO2+O2+2H2O 4HNO3 C　　 新 课 探 究 13 [解析] 铜与稀硝酸的反应产物为NO,离子方程式为3Cu+8H++2N 3Cu2++2NO↑+4H2O,A正确; 活塞不再移动时,再抽入空气,NO和氧气在水中发生反应生成硝酸,能继续溶解铜,C错误; ②振荡时,针管内的二氧化氮与氧气在水中可以发生反应生成硝酸,反应的化学方程式为4NO2+O2+2H2O 4HNO3,D正确。 新 课 探 究 14 例2 [2023·山东济南期末] 将5.6 g Mg和Cu混合物完全溶解于足量的硝酸中,收集反应产生的气体X,再向所得溶液中加入过量的NaOH溶液,产生10.7 g沉淀。根据题意推断气体X的成分可能是 (　) A.0.15 mol NO2 B.0.2 mol NO C.0.05 mol NO、0.15 mol NO2 D.0.05 mol NO、0.2 mol NO2 [解析] 将5.6 g Mg和Cu混合物完全溶解于足量硝酸中,反应所得溶液中加入过量NaOH溶液,产生10.7 g沉淀,该沉淀为Mg(OH)2、Cu(OH)2,根据固体差量关系,则沉淀中m(OH-)为10.7 g-5.6 g=5.1 g,n(OH-)==0.3 mol;根据电荷守恒可知,5.6 g Mg和Cu混合物失去电子的总物质的量为0.15 mol×2=0.3 mol。若生成0.15 mol NO2,N元素获得电子为0.15 mol×(5-4)=0.15 mol,得失电子不守恒,A错误; 新 课 探 究 C　　 15 例2 [2023·山东济南期末] 将5.6 g Mg和Cu混合物完全溶解于足量的硝酸中,收集反应产生的气体X,再向所得溶液中加入过量的NaOH溶液,产生10.7 g沉淀。根据题意推断气体X的成分可能是 (　) A.0.15 mol NO2 B.0.2 mol NO C.0.05 mol NO、0.15 mol NO2 D.0.05 mol NO、0.2 mol NO2 若生成0.2 mol NO,N元素获得电子为0.2 mol×(5-2)=0.6 mol,得失电子不守恒,B错误; 若生成0.05 mol NO、0.15 mol NO2,N元素获得电子为0.05 mol×(5-2)+0.15 mol×(5-4)=0.3 mol,得失电子守恒,C正确; 若生成0.05 mol NO、0.2 mol NO2,N元素获得电子为0.05 mol×(5-2)+0.2 mol×(5-4)=0.35 mol,得失电子不守恒,D错误。 新 课 探 究 C　　 16 [方法技巧] 硝酸与金属反应计算问题的思维模板 新 课 探 究 17 【新知自主预习】 1.酸雨 学习任务二　酸雨及防治 新 课 探 究 pH<5.6 SO2 18 2. SO2与NO2的主要来源、危害和防治 (1)来源 (2)防治 新 课 探 究 煤、石油 汽车尾气 清洁 【情境问题思考】 煤、石油和某些金属矿物中含有硫,在燃烧或冶炼时常会产生SO2。在机动车发动机中,燃料燃烧产生的高温条件会使空气中N2与O2反应,生成氮氧化物。它们会污染环境,危害人体健康。 新 课 探 究 问题一:排放到大气中的SO2是如何转化成硫酸型酸雨的?请结合化学方程式描述其转化路径。 [答案] 提示:排放到空气中的SO2在氧气和水蒸气的共同作用下形成酸雾,随雨水降落成为硫酸型酸雨。 2SO2+O2 2SO3、SO3+H2O H2SO4; SO2+H2O ⇌H2SO3、2H2SO3+O2 2H2SO4。 新 课 探 究 问题二:排放到大气中的氮氧化物是如何转化成硝酸型酸雨的?请结合化学方程式描述其转化路径。 [答案] 提示:排放到空气中的氮氧化物,NO与O2反应生成NO2,NO2与空气中的水蒸气反应生成HNO3,随雨水降落成为硝酸型酸雨。 2NO+O2 2NO2、3NO2+H2O 2HNO3+NO。 新 课 探 究 【知识迁移应用】 例3 图为某城市某日空气质量报告,下列叙述与报告内容不相符的是 (　) A.该日空气首要污染物是PM2.5 B.该市空气质量等级属于重度污染 C.污染物NO2可能主要来源于机动车尾气 D.CO、SO2均可导致酸雨 [解析] 由图中信息可知,该日空气首要污染物是PM2.5,A正确; 由图中信息可知,空气质量等级属于重度污染,B正确; 空气中的N2和O2在机动车发动机内高温下反应生成NO,NO与O2反应生成NO2,C正确; SO2、NO2均能导致酸雨,CO不能引起酸雨,D错误。 D　　　 新 课 探 究 23 [归纳总结] (1)常见的污染类型 ①光化学烟雾:NOx在紫外线作用下,与碳氢化合物发生一系列光化学反应,产生的一种有毒的烟雾。 ②酸雨:NOx和SO2排入大气中后,发生反应生成HNO3和H2SO4等,随雨水降到地面。 ③破坏臭氧层:NO2等可使平流层中的臭氧减少,导致地面紫外线辐射量增加。 新 课 探 究 (2)常见的NOx尾气处理方法 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)。一般适合工业尾气中NOx的处理。 ②催化转化:在催化剂、加热条件下,氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2),一般适用于汽车尾气的处理。 新 课 探 究 1.下列气体大量排到空气中不会引起酸雨的是 (　)　　　　 　　　　　 　　　　　 A.SO2 B.NO C.NO2 D.CO [解析] 二氧化硫是有毒气体,是形成硫酸型酸雨的有害气体,会污染大气, A项不符合题意; 一氧化氮有毒,会污染大气,并能形成光化学烟雾,且与氧气反应生成二氧化氮,会导致硝酸型酸雨的形成,B项不符合题意; 二氧化氮有毒,会污染大气,并能形成光化学烟雾,也能形成硝酸型酸雨,C项不符合题意; CO有毒,但不会导致酸雨的形成,D项符合题意。 课 堂 评 价 D　　　 课 堂 评 价 2. [2023·北京西城区期末] 下列反应中,硝酸既表现酸性,又表现氧化性的是 (　) A.Fe2O3跟稀硝酸反应 B.Fe(OH)2跟稀硝酸反应 C.CuO跟稀硝酸反应 D.Al(OH)3跟稀硝酸反应 [解析] Fe2O3、CuO都是碱性氧化物,与稀硝酸发生复分解反应,A、C错误; Al(OH)3跟稀硝酸发生中和反应,属于非氧化还原反应,D错误; Fe(OH)2具有较强还原性,与稀硝酸发生氧化还原反应,生成Fe(NO3)3、NO和H2O,体现HNO3的酸性和强氧化性,B正确。 B　　　 3.下列有关硝酸化学性质的叙述正确的是 (　) A.稀硝酸使红色石蕊试纸变蓝 B.硝酸能与Na2CO3反应,但不生成CO2 C.硝酸可与Na2S反应制得H2S气体 D.浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色 [解析] 稀硝酸显酸性,不可能使红色石蕊试纸变蓝,故A错误; 发生复分解反应,可以生成CO2,故B错误; HNO3有强氧化性,可以氧化H2S气体,不能用于制取H2S,故C错误; NO2呈红棕色,浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色,故D正确。 课 堂 评 价 D　　　　 4.将0.1 mol铜与40 mL 10 mol· L-1 HNO3溶液充分反应后,溶液中含a mol H+(生成气体的体积已折算为标准状况)。由此可知 (　) A.生成气体的体积为4.48 L B.生成气体的体积为1.49 L C.被还原的硝酸的物质的量为(0.2-a) mol D.反应后溶液中所含N的物质的量为0.2 mol [解析] 根据题意可知剩余HNO3为a mol,Cu(NO3)2的物质的量为0.1 mol,被还原的HNO3为0.04 L×10 mol·L-1-a mol-0.1 mol×2=(0.2-a) mol,生成的NO和NO2的总物质的量为(0.2-a) mol,NO和NO2的体积为22.4(0.2-a) L(已折算为标准状况),反应后溶液中所含N的物质的量为(0.2+a) mol,综上所述C项正确。 课 堂 评 价 C　　　　 5. 如图甲所示是验证铜和浓硝酸反应的装置,乙、丙是师生对实验改进后的装置: (1)写出甲、乙、丙三个装置中都发生的反应的化学方程式: 　 。  课 堂 评 价 Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O (2)和甲装置相比,乙装置的优点: ①　　　　　　　　　　　　　　　;  ②　　　　　　　　　　　　　　　。 课 堂 评 价 可控制反应的发生和停止 可吸收NO2,防止污染环境  (3)为了进一步验证NO2和水的反应,某学生 设计了丙装置。实验时先关闭止水夹　　 　　,再打开止水夹　　　　,才能使NO2气 体充满B试管;当气体充满B试管后,将铜丝 提起与溶液脱离。欲使烧杯中的水进入B试 管,应如何操作?　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　。 [解析] 利用对比的方法,找出装置的优缺点,应注意NO2有毒,要进行尾气吸收。丙中要使NO2充满试管B,应先关闭止水夹c,再打开a、b,NO2充满试管B后,把铜丝拉起,然后关闭b,再关闭a后打开c,用手捂住试管B,使气体受热膨胀,与水接触,NO2极易与水反应,使系统内压强减小,烧杯中的水便进入试管B。 课 堂 评 价 先关闭b,再关闭a,然后打开c,用手捂住试管B c　 a、b $