5.2.3 硝酸 酸雨及防治 课件-2026-2027学年高一下学期化学人教版必修第二册

第二节 第三课时 -----硝酸 酸雨及防治 第五章 化工生产中的重要非金属元素 学习目标 课标要求 核心素养 宏观辨识与微观探析： 通过硝酸与不活泼金属、非金属反应，认识硝酸的强氧化性。 证据推理与模型认知： 能依据实验目的，设计并优化实验方案，对硝酸相关性质进行探讨，了解硝酸的主要性质——不稳定性和强氧化性，建立对氧化性酸的模型认知。 通过硝酸与不活泼金属、非金属反应，认识硝酸的强氧化性。 通过比较浓硝酸与稀硝酸性质的差异，认识浓度、反应条件对反应产物的影响。 知道酸雨的成因及防治措施。 2 情景导入 浓硝酸和浓盐酸的混合物（体积比为1:3）叫做王水，王水的氧化能力比硝酸强，能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。 VHNO3:VHCl = 1:3 组成的混合物 记忆方法 ：“三言（盐）一笑（硝）” 活动单元一 硝酸 硝酸的物理性质 颜色 气味 挥发性 状态 沸点 密度 无色 有刺激性气味 易挥发 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” 瓶口有白雾 活动单元一 硝酸 思考：硝酸是无色液体，但久置的浓硝酸为什么会显黄色？运输硝酸的铝槽车发生泄露事故，为什么造成大量红棕色烟雾？ 刚倒出来 久置后 4HNO3(浓) 4 NO2↑+O2↑+2H2O 或光照 ∆ 思考：那么该如何保存硝酸呢？ 一般将浓硝酸保存在棕色细口瓶中，并放置于阴凉处 见光易分解 【注意】硝酸具有腐蚀性和挥发性，使用时须注意防护和通风。 吸入硝酸酸雾会腐蚀呼吸道，严重会引起急性中毒！ 思考：如何除去浓硝酸中的“黄色”？ 往浓硝酸中通入足量的氧气，发生反应4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，使NO2转化为硝酸，即可除去浓硝酸中的“黄色”。 活动单元一 硝酸 思考：绘制N的价类二维图，从 物质分类和化合价的角度预测硝酸的性质 氢化物 单质 氧化物 酸 碱 盐 物质分类 化合价 +5 +4 +3 +2 0 -3 NH3 NH4+ N2 N2O3 N2O4 N2O5 NO NO2 HNO3 HNO2 NH3∙H2O NO-3 NO-2 +5 +5 +4 +2 硝酸的化学性质 活动单元一 硝酸 硝酸是一元强酸 HNO3 H++NO3- ①与指示剂反应: 稀硝酸使石蕊溶液由紫色变为红色, ②与碱反应: Ca(OH)2+2HNO3=Ca(NO3)2+2H2O ③与碱性氧化物反应: CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O ④与弱酸盐反应: CaCO3+2HNO3=Ca(NO3)2+CO2↑+H2O 浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红(酸性)后褪色(强氧化性) 思考：回顾浓硫酸性质，硝酸能与与活泼金属反应生成氢气吗？ 硝酸的化学性质 控制反应的发生和停止 活动单元一 硝酸 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。 【实验5-8】 P15 探究浓硝酸和稀硝酸的氧化性 吸收NO2，防止污染空气 NO2 + NO + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O 活动单元一 硝酸 硝酸是氧化性酸，无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。 氧化性：浓硝酸＞稀硝酸＞浓硫酸 铜与浓硝酸反应 铜与稀硝酸反应 现象 结论 总结 Cu+4HNO3(浓) =Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O Cu与HNO3 反应，浓度不同，产物不同。 3Cu+8HNO3(稀) =3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 【学科跨越】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。 探究浓硝酸和稀硝酸的氧化性 常温下反应剧烈，铜片溶解 ； 有红棕色的气体产生； 溶液变绿。 反应缓慢，铜片溶解； 有无色的气体产生，气体接触空气时立即变成红棕色； 溶液由无色变为蓝色。 活动单元一 硝酸 硝酸的强氧化性 ①与金属反应 稀或浓硝酸与活泼金属反应均不生成H2 Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 体现酸性和氧化性 思考：请同学们写出这两个反应的离子方程式。 硝酸的 还原产物 浓 稀 极稀 NO2 NO NH4+ 反应通式： 金属 + HNO3(浓) → 硝酸盐 + NO2↑ + H2O 金属 + HNO3(稀) → 硝酸盐 + NO↑ + H2O ① 除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎氧化所有的金属。 ③王水（浓HNO3和浓HCl按体积比1:3配制）具有更强的氧化性，能溶解Au、Pt。 ② 常温下，Fe、Al等金属在浓HNO3中发生“钝化”。 活动单元一 硝酸 Fe少量 Fe过量 Fe + 4HNO3(稀) == Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O Fe + 4H+ + NO3- == Fe3+ + NO↑ + 2H2O 3Fe+ 8HNO3(稀) == 3Fe(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O 3Fe + 8H+ + 2NO3- == Fe2+ + 2NO↑ + 4H2O 【硝酸与金属反应规律】 硝酸能与大部分金属反应（除了铂、金） 思考：试着写出少量/过量Fe粉分别于稀硝酸反应的方程式。 思考：试着写出少量/过量Fe粉分别于浓硝酸反应的方程式。 活动单元一 硝酸 ②与非金属反应 硝酸的强氧化性 C+4HNO3（浓）= 2H2O+4NO2↑+CO2↑ △ S+6HNO3(浓) = H2SO4+6NO2↑+2H2O △ C + 2H2SO4(浓）= CO2 ↑ +2SO2 ↑ +2H2O 类比 规律：浓硝酸跟非金属反应，生成NO2、 H2O和高价氧化物或相应的含氧酸 思考：硝酸具有强氧化性，依照C与浓硫酸的反应方程式，试写出浓硝酸与C、S的反应 活动单元一 硝酸 硝酸的强氧化性 ③与还原性化合物的反应 思考：既然硝酸具有强氧化性，那么I-、Br-、Fe2+、S2-、SO32-可以和H+、NO3-共存吗？ 如与含S2- 、SO32- 、 I- 、 Fe2+等的化合物反应。 3Fe2+ + 4H+ + NO3- = 3Fe3+ + NO↑+ 2H2O S2-→S、SO32-→SO42-、I-→I2 、Fe2+→Fe3+ 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，如有H＋、NO3-存在的溶液中就不能存在I－、Br－、Fe2＋、S2－、SO32－等还原性离子。 活动单元一 硝酸 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 Cu+2H2SO4 （浓）= CuSO4+SO2↑+2H2O △ 2H2SO4(浓)+C = 2SO2↑+CO2↑+2H2O △ 稳定 不稳定 是 是 Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 4HNO3(浓)+C=4NO2↑+CO2↑+2H2O 活动单元一 硝酸 硝酸的工业制备 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：（P16） N2→NH3: ________________________________。 NH3→NO: _______________________________。 NO→NO2: _______________________________。 NO2→HNO3: _____________________________。 N2+3H2 2NH3 高温高压 催化剂 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既发生氧化反应也发生还原反应 活动单元一 硝酸的用途 制造化肥、炸药、染料、塑料、硝酸盐、医药 治疗心绞痛 硝酸 活动单元一 硝酸 守恒法在金属与硝酸反应计算中的应用 ①原子守恒法 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。 Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2 ↑ + 2H2O 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+) 例1. 38.4克的Cu与适量的浓HNO3反应，铜全部溶解，共收集到22.4L气体，则反应消耗HNO3的物质的量为 ________ 2.2mol 例2. 25.6mgCu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 B 活动单元一 硝酸 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电子的物质的量。 例3. 1.92 g Cu投入到一定量的浓硝酸中，铜完全溶解，生成的气体的颜色越来越浅,共收集到 672 mL 的气体(标准状况下)，将盛有此气体的容器倒扣在水槽中，通入标准状况下一定体积的氧气，恰好使气体完全溶于水，则通入的氧气的体积为(　　)mL A．168 B．224 C． 336 D．504 例4 . 铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与5.6LO2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。则消耗铜的质量为(　　) A．16g B．32g C．64g D．无法计算 C B 活动单元一 硝酸 ③电荷守恒法 HNO3过量时反应后溶液中（不考虑OH-）则有：c(NO3- )=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金属离子)。 例5. 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。 (a+0.1) 活动单元二 酸雨及防治 酸雨的概念和成因 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 成因：主要是大气中的SO2与NOx溶于水形成的。 NO HNO3 N2 NO2 活动单元二 酸雨的危害 酸雨有很大的危害，其pH小于5.6，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。 酸雨腐蚀过的雕像 酸雨腐蚀过的森林 酸雨及防治 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。 活动单元三 课堂练习 1. 浓硫酸和浓硝酸是实验室常用的酸，下列关于它们的说法错误的是 A．浓硫酸和浓硝酸都不能用来直接跟锌粒反应制氢气 B．浓硫酸和浓硝酸都能与金属铜反应 C．浓硫酸和浓硝酸加水稀释后都能与金属铜反应 D．浓硫酸和浓硝酸在常温下都能用金属铝或铁制容器盛放 C 2．在某透明强酸性溶液中能够大量存在的离子是 A． Cu2+、Na+、SO42-、Cl- B．Ca2+、Na+、SO42-、ClO- C．Na+、Ca2+、CO32- 、NO3- D．Na+、Fe2+、NO3- 、K+ A 3. 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 活动单元四 课堂练习 4．下列物质在一定条件下的转化关系如图所示。E、G、Q、R均为气体，其中R为红棕色。下列说法正确的是 A．E、G、Q、R、T所含同种元素化合价依次升高 B．E的水溶液能导电，所以E是电解质 C．Q和E可用排水法收集 D．铜与不同浓度的T溶液反应均可生成Q A 5. 某企业利用下列流程综合处理工厂排放的含有SO2的烟气，以减少其对环境造成的污染。下列有关说法正确的是 A A. 二氧化硫吸收塔中发生的反应为SO2+SO32-+H2O=2HSO3- B. 氨气吸收塔中发生的反应为HSO3-+OH-=H2O+SO32- C. 上述流程利用的是氧化还原反应原理 D. 述流程中二氧化硫可循环利用 活动单元四 课堂练习 6．铜和浓硝酸发生反应的化学方程式为 。 (1)在方程式上用双线桥标出电子转移的方向和数目 ； (2)Cu作 剂(填“氧化”或“还原”，下同)，发生 反应，还原产物是 ； (3)如果有6.4g铜参加反应，则被还原的硝酸的质量 g； (4)在该反应中体现浓硝酸的性质有 ；(填序号) ①氧化性 ②酸性 ③挥发性 (5)HNO2既可作氧化剂，又可作还原剂。当它作还原剂时，其氧化产物可能是 。(填序号) ①NH3 ②N2 ③NO2 ④HNO3 还原 氧化 NO2 12.6 ①② ③④ Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $