高一下学期化学人教版（2019）必修第二册5.2.3 硝酸及酸雨的防治 课件(31张PPT)

(共31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
课时3 硝酸及酸雨的防治
学习目标
1. 能运用氧化还原反应知识理解硝酸的氧化性；
2. 结合实验探究，认识硝酸在相关反应中体现的不稳定性和强氧化性，知道硝酸是重要的化工原料；
3.了解SO2、NO2对大气质量的影响，特别是酸雨的成因、危害及防治措施。
二战时期 玻尔巧藏金奖章
实验探究
情景引入
浓硝酸和浓盐酸的混合物（体积比为1:3）叫做王水，能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。
资料卡片——王水
VHNO3:VHCl = 1:3 组成的混合物
记忆方法 ：王水：“三言（盐）一笑（硝）”
“偷金”—— 去黑心首饰店清洗一些黄金首饰后，首饰质量变轻，这是怎么回事呢？
一、王水
二、硝酸
物 理 性 质
纯硝酸是无色、易挥发（沸点是83℃）、有刺激性气味的液体。
硝酸可以与水以任意比互溶,质量分数为95%以上的硝酸叫发烟硝酸。
浓硝酸久置后呈黄色，为什么？
二、硝酸
化 学 性 质
1. 不稳定性：
4HNO3(浓) == 4NO2↑+O2↑+2H2O
或光照
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。
如何储存浓硝酸？
一般将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，并避光放置于阴凉处。
向浓硝酸中通入氧气（或空气）
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
去除硝酸黄色的方法？
二、硝酸
化 学 性 质
2. 酸的通性：
①与指示剂反应
②与碱反应:
Fe(OH)3 + 3HNO3 = Fe(NO3)3 + 3H2O
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
因为硝酸具有强氧化性
⑤活泼金属（制氢气）
×
（生成NO2或NO）
√
二、硝酸
化 学 性 质
3. 强氧化性
金属可以与酸反应，为什么可以用铝槽车运输浓硝酸？
① 与金属的反应
常温下浓硝酸能使Fe、Al发生钝化反应
实验探究
二、硝酸
化 学 性 质
3. 强氧化性
① 与金属的反应
浓硝酸：反应剧烈，有红棕色气体生成
稀硝酸：反应较慢，有气泡产生，接近管口处观察到浅红棕色
3Cu + 8HNO3(稀) === 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O
Cu + 4HNO3(浓) === Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
体现氧化性和酸性
酸性和氧化性(1:1)
酸性和氧化性(3:1)
二、硝酸
化 学 性 质
3. 强氧化性
① 与金属的反应
NaOH溶液的作用？
吸收氮的氧化物，防止污染空气
2NO2 + 2NaOH = NaNO2 + NaNO3 + H2O
NO2 + NO + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O
二、硝酸
化 学 性 质
3. 强氧化性
② 与非金属反应
硝酸具有强氧化性，试写出浓硝酸与C、S的反应
体现氧化性
C + 4HNO3（浓）= 2H2O + 4NO2↑ + CO2↑
△
S + 6HNO3(浓) = H2SO4 + 6NO2↑ + 2H2O
△
二、硝酸
化 学 性 质
3. 强氧化性
③ 氧化Fe2+、 Br-、I- 、S2-、 SO2等具有还原性的化合物
3Fe2+ + NO3- + 4H+ = 3Fe3+ + NO↑ + 2H2O
二、硝酸
特 别 提 醒
Fe和Al遇到冷的浓硝酸被钝化，被氧化成一层致密的氧化膜。
硝酸中表现氧化性的是+5价氮而不是H+
（浓硫酸、硝酸是氧化性酸）
硝酸无论浓稀，都具有强氧化性；
浓度越大，氧化性越强；
一般情况金属与硝酸反应，浓硝酸被还原成NO2，稀 硝酸被还原成NO
二、硝酸
深 度 思 考
NO、NO2的混合气体。
Cu + 4HNO3(浓) === Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
3Cu + 8HNO3(稀) === 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O
1. 足量的铜与一定量的浓硝酸反应，得到气体的成分是什么？
2. 浓硝酸、稀硝酸与Cu反应产物分别为NO2、NO，反应中稀硝酸化合价降低较多，说明稀硝酸氧化性比浓硝酸强吗？
不对。浓硝酸氧化性比稀硝酸强，浓HNO3反应更剧烈。
二、硝酸
深 度 思 考
3. 铜投入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？
二、硝酸
深 度 思 考
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？
3Cu + 8HNO3(稀) === 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O
5. 试着写出少量/过量Fe粉分别于稀硝酸反应的方程式。
Fe + 4HNO3(稀) = Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O （ Fe少量）
3Fe+ 8HNO3(稀) = 3Fe(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O （ Fe过量）
Fe + 4H+ + NO3- = Fe3+ + NO↑ + 2H2O （ Fe少量）
3Fe + 8H+ + 2NO3- = 3Fe2+ + 2NO↑ + 4H2O （ Fe少量）
二、硝酸
深 度 思 考
6. 由铜粉制备硝酸铜有哪些途径？并评价哪种途径更优？
途径一：
3Cu + 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O
途径三：
2Cu + O2 2CuO，
CuO + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + H2O
途径二：
Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O
途径三更优，原因是制备等量的Cu(NO3)2消耗的硝酸最少且无污染性气体产生。
牛刀小试
【例1】下列关于硝酸的叙述，正确的是（ ）
A．稀硝酸能与Fe发生反应，浓硝酸不能
B．浓硝酸 和稀硝酸都是强氧化剂
C．稀硝酸是弱酸，浓硝酸是强酸
D．稀硝酸与Cu反应生成NO，浓硝酸与Cu反应只生成NO2
B
【例2】在pH=1的溶液中，能大量共存的离子组是（ ）
A. NH4+、I- 、NO3-、Br-
B. S2-、Na+ 、SO32 - 、NO3-
C. Cu2+、NO3-、Na+ 、Cl-
D. Fe2+ 、K+ 、NO3- 、SO42–
C
牛刀小试
【例3】下列各反应表明了HNO3的什么性质
④Na2CO3+2HNO3=
2NaNO3+CO2↑+H2O　　　　　　
①NaNO3(s)+H2SO4(浓)===
微热
NaHSO4+HNO3↑
②3Cu+8HNO3(稀)==
3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O　　　　　　　　　　　
③C+4HNO3(浓)==
△
4NO2↑+CO2↑+2H2O　　　　　　　　
2H2O+4NO2↑+O2↑
⑤4HNO3==
△
挥发性
强氧化性、酸性
强氧化性　
强酸性　
不稳定性
牛刀小试
【例4】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
牛刀小试
【例5】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 (　　)
D
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,说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
三、硝酸的工业制法
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。
三、硝酸的工业制法
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
主要是大气中SO2、NOx 溶于雨水形成的。
硫酸型：
硝酸型：
四、酸雨
成 因
酸雨：主要指 pH < 5.6 的雨水，其主要是含有硫酸和硝酸。
类 型
汽车尾气以及硝酸工业废气等
煤、石油等化石燃料的燃烧和某些含硫的金属矿物的冶炼
四、酸雨
危 害
酸雨：主要指 pH < 5.6 的雨水，其主要是含有硫酸和硝酸。
饮用酸化的地下水危害人类
腐蚀建筑物和工业设备
破坏土壤成分使农作物减产甚至死亡
损坏植物叶面导致森林死亡
破坏露天文物古迹
使湖泊中鱼虾死亡
四、酸雨
防 治
酸雨：主要指 pH < 5.6 的雨水，其主要是含有硫酸和硝酸。
(1)对含有硫的煤、石油和金属矿物进行脱硫处理；
(2)加强工厂废气的回收处理；
(3)种植能够吸收SO2的有关树木等；
(4)改进汽车尾气的处理技术，控制尾气排放；
(5)调整能源结构，积极开发新能源；
五、常见环境问题
环境问题 原因 措施
温室 效应 CO2 造成全球气候变暖，水位上升，陆地面积减小。气候干早，土地沙漠化，农业减产
酸雨 SO2、NOx 土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等
臭氧层 破坏 氟氯代烷 NOx 到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康（皮肤癌）及生态环境带来多方面危害
光化学 烟雾 碳氢化合物NOx 刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病甚至死亡
五、常见环境问题
环境问题 原因 措施
白色 污染 废弃塑 料制品 ①在土壤中影响农作物吸收水分和养分，导致农作物减产。
②混入生活垃圾中难处理、难回收。
③易被动物当作食物吞入，导致动物死亡。
赤潮和 水华 废水中含 氮、磷元素 的营养物质 使水体富营养化，导致水中藻类疯长，消耗水中溶解的氧，使水体变得浑浊、水质恶化
PM2.5 颗粒物 污染空气，形成雾霾天气，增加交通事故，危害人体健康
牛刀小试
【例6】下列各组离子中，能在水溶液中大量共存的是（ ）
A．Na+、Ag+、Cl－、CO32－
B．Na+、Mg2+、Cl－、SO42－
C．Fe3+、K+、OH－、SO42－
D．Fe2+、H+、SO42－、NO3－
B
牛刀小试
【例7】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
课堂小结