人教版必修二 硝酸 酸雨及防治 课件（25张）

(共25张PPT)
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
第3课时　硝酸 酸雨及防治
一、硝酸
____色、易______、有_______气味的液体
1. 物理性质
无
挥发
刺激性
浓硝酸 浓硫酸 浓盐酸
挥发性
气味
常用浓酸的 质量分数
物质的量浓度
易
难
易
刺激性气味
无
刺激性气味
69％
98％
36.5％
16.5mol/L
18.4mol/L
12mol/L
比较盐酸、硫酸、硝酸的主要物理性质
[问题1]浓硝酸和浓盐酸的保存有何不同，推测可能的原因？
浓硝酸久置后呈黄色，为什么？
a. 浓硝酸见光或受热时会发生反应
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_____色试剂瓶中，并避光放置于阴凉处
棕
【问题2】如何除去黄色？
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
滴加适量的水
[问题3]在实验室，保存浓硝酸的试剂瓶通常用玻璃塞而不用橡胶塞，推测可能的原因？
一、硝酸
(2) HNO3的强氧化性
2. 化学性质
【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。
① 与Cu反应
一、硝酸
(2) HNO3的强氧化性
2. 化学性质
稀硝酸 浓硝酸
实验 现象 反应缓慢,有少量气泡产生,__________,试管口有红棕色气体产生 反应剧烈,有__________产生,_________,液面上有________气体产生
结论 铜与稀硝酸常温下缓慢反应生成_____ 铜与浓硝酸常温下剧烈反应生成_____
溶液变蓝
大量气泡
溶液变绿
红棕色
NO
NO2
3Cu+8HNO3(稀) === 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3(浓) === Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
铜与浓硝酸的化学方程式：
铜与稀硝酸的化学方程式：
铜与稀硝酸的离子方程式：
3Cu + 8H+ +2 NO3— = 3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O
硝酸作用：
酸性、
强氧化性
[思考A]在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入KNO3 ，发现铜粉溶解，为什么？
[思考B]在稀硝酸中加入足量的铜粉，反应结束后，再继续滴加稀硫酸，铜粉________(填“会”或“不会”)溶解，为什么？
会
[思考C]如果过量的铜与浓硝酸反应，生成的气体只有NO2吗？
[思考D]判断：浓硝酸还原产物是NO2，得一个电子；稀硝酸还原产物是NO，得三个电子，所以稀硝酸的氧化性更强？
[问题4]用等质量铜片与等体积的浓硝酸、稀硝酸(硝酸均过量)反应时，发现反应后所得溶液前者呈绿色，后者呈蓝色。
对此有两种看法：
A、两者颜色不同的原因，是因为Cu2+浓度差异引起的。
B、前者溶液呈绿色，是因为生成的红棕色NO2溶解于溶液中引起的。你认为上述看法 (“A”或“B”)合理。
若是A合理，说明理由，若是B合理，设计一个简单实验证明： 。
B合理---铜质量相等，硝酸足量，硝酸铜浓度相同
必修二教材第18页练习与应用习题6
实验方案：往蓝色溶液中通入NO2，溶液由蓝色变为绿色；
或加热绿色溶液，有红棕色气体产生，溶液变成蓝色；
[问题5]铜与浓、稀硝酸均可反应，但常温下常用铁或铝制容器来盛装浓硝酸或浓硫酸，你知道原因吗？
② 常温下浓硝酸能使Fe、Al发生钝化
加热时：
Al + 6HNO3(浓) === Al(NO3)3+ 3NO2↑+ 3H2O
Fe+6HNO3(浓) === Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O
(2) HNO3的强氧化性
△
△
③ 与非金属（如：C）反应
C+4HNO3（浓）= 2H2O+4NO2↑+CO2↑
△
[问题6]向紫色石蕊试液中滴加浓硝酸的现象：_______________
先变红后褪色
硝酸作用：
强氧化性
（2）金属与硝酸反应时，金属被氧化成相应的高价硝酸盐：
浓HNO3的还原产物一般是NO2 ，
稀HNO3还原产物一般是NO。
（1）Fe、Al和稀HNO3能反应，但在冷的浓HNO3中钝化。
（3）硝酸浓度越高，氧化性越强；反应根据稀HNO3 的浓度不同可得NO、N2O、 N2、NH4NO3 等不同产物。。
（4）金、铂、钛不能与硝酸反应。
【小结】硝酸反应的规律:
（5）与许多的非金属能反应（如C、P、S等)
C + 4HNO3（浓） = 2H2O + 4NO2↑+ CO2↑
(6) 硝酸与还原性化合物反应:
如含S2- 、SO32- 、Fe2+ 、I-等的化合物反应。
3FeO+10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O
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。
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
【资料卡片】
【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：
N2
H2
O2
O2
H2O
NH3
NO
NO2
HNO3
(1) 写出每一步反应的化学方程式。
(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。
【思考与交流】
写出有关化学方程式:
N2→NH3: ________________________________。
NH3→NO: _______________________________。
NO→NO2: _______________________________。
NO2→HNO3: _____________________________。
4NH3+5O2 4NO+6H2O
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
N2+3H2 2NH3
高温高压
催化剂
[问题7]阅读必修二教材第16页了解什么叫酸雨、形成酸雨的原因、
酸雨有哪些危害？如何防止形成酸雨？
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：
硝酸型酸雨：
NO2
HNO3
成因：主要是大气中的SO2与NOx溶于水形成的。
二、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。
(1)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。
(2)引起河流、湖泊的水体酸化，严重影响水生动物生长。
(3)破坏土壤、植被、森林。
(4)腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料等。
(5)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。
2. 酸雨的危害
二、酸雨及防治
(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
3. 酸雨的防治
二、酸雨及防治
【研究与实践】
测定雨水的pH
【研究目的】
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】
(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。
图5-17用pH计测量水样的酸度
(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。可参考如下过程：
①下雨时用容器直接收集一些雨水作为样品，静置，以蒸馏水或自来水作为参照，观察并比较它们的外观；
②用pH试纸（或pH计）测量雨水和蒸馏水的酸度并记录；
③有条件的话，可连续取样并测定一段时间（如一周）内本地雨水、地表水或自来水的pH，将得到的数据列表或作图，确定你所在地区本时间段内雨水等的平均酸度。
【结果与讨论】
【知识补充】硝酸与金属反应的计算技巧
(1)电子守恒法：硝酸与金属反应属于氧化还原反应，N原子得到的电子总数等于金属原子失去的电子总数。
(2)原子守恒法：硝酸与金属反应时，反应前HNO3中的NO3—一部分仍以NO3 —的形式存在，一部分转化为还原产物，这两部分中N原子的物质的量与反应消耗的HNO3中N原子的物质的量相等。
【例题1】一定质量铜和适量的浓硝酸反应，随着反应的进行，所生成的气体颜色逐渐变浅，当铜反应完毕后，共收集到11.2L气体（标况），将该气体与0.325molO2混合溶于水，恰好无气体剩余．则反应中消耗硝酸的物质的量（　　）
A. 1.2mol B. 1.1mol C. 1.8 mol D. 1.6mol
C
【知识补充】硝酸与金属反应的计算技巧
【例题2】将4mol的Cu投入 1L浓度为 2 mol·L－1的稀硝酸和3mol·L－1的稀硫酸混合容易中反应，则产生NO的物质的量为_______mol,如果反应结束后，继续滴加稀硫酸，剩余的铜片会不会继续溶解？
2
不会
【练习1】 不同浓度的硝酸分别与足量的锌完全反应，还原产物分别是NO2、 NO和NH4NO3 ，若这些产物的物质的量相等，则参加反应的HNO3 的物质的量之比是（ ）
A.2: 4: 5 B.1: 2: 5 C.1: 2: 2 D.1: 1: 1
B
【练习2】一定量的铁与一定量的浓HNO3反应，得到硝酸铁溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与3.36 L O2（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。若向所得硝酸铁溶液中加入
2 mol·L-1 的NaOH 溶液至Fe3+恰好沉淀，则消耗NaOH 溶液的体积是( )
A．300 mL B．150 mL C．120 mL D．90 mL
A
【练习3】某溶液能与Al作用产生H2，则该溶液可能大量共存的离子组合是（ ）
A.Na+ 、NO3- 、Fe2+ 、K+ B.Cl- 、Na+ 、Fe2+ 、K+
C.K+ 、I- 、NO3- 、H+ D.NO3-、Na+ 、NH4+ 、HCO3-
B
【练习4】铁在热的稀硝酸中反应其主要还原产物为N2O，而在冷的稀硝酸中反应，其主要产物为NO，当溶液更稀时，还原产物是NH4+，请分析下图回答有关问题：
C(H+)
c(H+)线
a
a
b
c
d
b
c
d
n(Fe)
V气体 （标况）
o
（1）假设在任意气体产生的曲线段内只有一种还原产物，判断从o点到a点时还原产物应为（ ）
NO
（2）判断从a点到b点时还原产物为（ ）
其原因是___________________
N2O
反应放热 温度升高
（3）试配平由b到c点的化学方程式。
Fe+ HNO3= Fe(NO3)3+ + H2O
4：已知到达d点时，反应完全结束，此时溶液中主要的阳离子为( )且分析c、d点投入金属铁的物质的量之比nc(Fe):nd(Fe)=( ： )
C(H+)
c(H+)线
a
a
b
c
d
b
c
d
n(Fe)
V气体 （标况）
o
Fe2+ NH4+
2 3
NH4NO3
8
8
30
3
9
1.下列反应中硝酸既能表现出酸性又表现出氧化性的是 (　　)
A.使石蕊试液变红
B.与铜反应放出NO气体,生成Cu(NO3)2
C.与Na2CO3反应放出CO2气体,生成NaNO3
D.与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2
【课堂练习】
B
2.硝酸被称为“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是（ ）
A．浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色——酸性和强氧化性
B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性
C．要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性
D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性
【课堂练习】
D
3．“绿色化学实验”已走进课堂，下列做法符合“绿色化学”的是
①实验室收集氨气采用图1所示装置
②实验室做氯气与钠的反应实验时采用图2所示装置
③实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸生成铵盐的实验
④实验室中采用图3所示装置进行铜与稀硝酸的反应
A．②③④ B．①②③
C．①②④ D．①③④
C
4. 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
【课堂练习】
选做. 9.7 g Cu和Zn的合金与足量的稀硝酸反应,还原产物只有NO气体,其体积在标准状况下为2.24 L。将溶液稀释为1 L,测得溶液的c(H+)=0.1 mol·L-1,此时溶液中NO3-的浓度为 (　　)
A.0.3 mol·L-1 B.0.4 mol·L-1 C.0.2 mol·L-1 D.0.6 mol·L-1
【课堂练习】
B