人教版高中化学必修第二册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4课时硝酸酸雨及防治课件(共58张PPT)

(共58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4课时　硝酸　酸雨及防治
学习目标：1.通过硝酸与不活泼金属、非金属反应，认识硝酸的强氧化性。2.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。3.知道氮的 氧化物（NOx）、硫的氧化物（SO2）是主要的大气污染物及防治措施。
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研习任务一　硝酸的性质及工业制法
教材　认知
1. 物理性质
无　
刺激性　
低　
易　
2. 化学性质
（1）不稳定性
4HNO3　 4NO2↑＋O2↑＋2H2O　
NO2　
棕色　
阴凉　
[思考1]　若把浓硝酸滴加到石蕊溶液中，溶液先变红后褪色，出现该现象的原因是 什么？
提示：浓硝酸显酸性使石蕊溶液变红，因强氧化性而具有漂白性，又使其褪色。
（3）强氧化性
①硝酸具有很强的氧化性，浓度不同，与金属反应的产物也不同。
实验探究：浓HNO3和稀HNO3与铜的反应
实验
装置
向两只具支试管中分别加入浓硝酸和稀硝酸
实验
现象 浓HNO3：铜丝变细，产 生大量 　红棕　色气体， 溶液逐渐变 　绿　 稀HNO3：铜丝变细，开始产生少量 　无色　气 体，反应逐渐加快，气体在试管上部变为 　红 棕　色，溶液逐渐变蓝
红棕　
绿　
无色　
红
棕　
化学
方程
式
实验
结论 浓HNO3与金属铜反应生成 　NO2　，稀HNO3与金属铜反应生成 　NO　，浓 HNO3的氧化性更 　 强　
Cu（NO3）2＋2NO2↑＋
2H2O
4H2O
NO2　
NO　
强　
[思考2]　（1）一定量的金属铜放入浓硝酸后，金属铜有剩余，推测产生的气体成分 可能有哪些？再向其中加入少量的稀硫酸，金属铜还会继续溶解吗？
（2）铁在常温下可以和稀硝酸反应，预测铁与稀硝酸反应的产物，试写出化学 方程式。
②钝化
③浓HNO3与非金属（碳）的反应
浓HNO3　
浓H2SO4　
浓HNO3　
浓H2SO4　
加热　
3. 硝酸的工业制法
硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、农药、染料等，工业制硝酸的原理如图：
序 号 反应物中含氮物质的类别、氮元素化合价的变化情况 化学方程式 含氮物质发生反应的类型 （氧化反应、还原反应）
① 单质，0→－3
N 2＋ 　 还原反应
② 氢化物，－3→＋2 氧化反应
单质，0→－3
还原反应
氢化物，－3→＋2
4NO＋6H2O
氧化反应
序 号 反应物中含氮物质的类 别、氮元素化合价的变化 情况 化学方程式 含氮物质发生反应的类型 （氧化反应、还原反应）
③ 氧化物，＋2→＋4 氧化反应
④ 氧化物，＋4→＋5、＋2 氧化反应、还原反应
单质，0→－3
还原反应
氧化物，＋4→＋5、＋2
＋NO
氧化反应、还原反应
4. 用途：硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造化肥、农药、炸药、染料、 盐类等。
归纳总结
　　王水是一种腐蚀性极强、冒黄色雾的液体.是浓盐酸（HCl）和浓硝酸（ HNO3） 按体积比3∶1组成的混合物。它是少数几种能够溶解金、铂的液体之一。
应用　体验
1. 微判断

√
√




A. 打开浓硝酸的试剂瓶，瓶口有白雾——挥发性
B. 用棕色试剂瓶保存浓硝酸——不稳定性
C. 稀硝酸使紫色石蕊溶液变红——酸性
D. 稀硝酸使黑色氧化铜固体溶解——强氧化性
解析：浓硝酸具有挥发性，挥发出HNO3（g）溶于水蒸气中产生白雾，A正确； HNO3见光或受热易分解，故实验室常用棕色试剂瓶保存浓硝酸，并置于阴凉处，B 正确；稀硝酸中含有H＋，使紫色石蕊溶液变红，体现其酸性，C正确；稀硝酸与CuO 反应生成Cu（NO3）2和H2O，体现了稀硝酸的酸性，D错误。
D
归纳总结
硝酸的氧化性
（1）硝酸与金属反应不能生成氢气。硝酸浓度不同，其还原产物不同，一般情 况下，浓硝酸被还原为NO2，稀硝酸被还原为NO。
（2）硝酸能与大多数金属（金、铂等除外）反应，将金属氧化为高价态金属的 硝酸盐。将浓硝酸与浓盐酸以1∶3的体积比混合，所得混合物称为王水，它能溶解一 些不溶于硝酸的金属，如Pt、Au等。但在常温下，浓硝酸能使铁、铝钝化。
（3）热的浓硝酸可将非金属单质（碳、硫、磷等）氧化为最高价氧化物或最高 价含氧酸。
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研习任务二　酸雨及防治
教材　认知
1. SO2与NO2的主要来源
（2）NO2：主要来自于汽车尾气。（高温条件下N2和O2生成氮氧化物）
煤、石油　
2. 酸雨
[特别提醒]　酸雨形成的两种类型
①硫酸型：SO2→H2SO3→H2SO4。
②硝酸型：NO2→HNO3。
pH＜5.6　
二氧化硫、氮氧化物以及它们在大气中发生反应后的生成物　
损伤　
破坏　
酸
化　
污染源　
酸性物质　
应用　体验
1. 微判断

√
√
√


2. （1）现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pH，所得数据如下：
测试时间/h 0 1 2 3 4
雨水的pH 4.73 4.63 4.56 4.55 4.55
分析数据，回答下列问题：
小　
Cl2＋2H2O＋
A. ①②③ B. ②③④⑤
C. ①③⑤ D. ①③④⑤
C　
归纳总结
SO2、NOx的消除方法
　　（1）SO2的消除方法
①钙基固硫法：将生石灰和含硫的煤混合燃烧，S转化为CaSO4。
②氨水脱硫法：将SO2通过氨水并被氧化生成氮肥（ NH4）2SO4。
（2）NOx的消除方法
①碱液吸收法
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）。
②催化转化法
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课堂强研习 合作学习 精研重难
课后提素养
A. NO2溶于水生成硝酸，所以NO2是酸性氧化物
B. 硝酸与活泼金属反应生成硝酸盐和氢气
C. 常温下铁与浓硝酸反应，产生大量的红棕色气体
D. 硝酸与铜反应时既表现出氧化性又表现出酸性
解析：NO2和硝酸中氮元素的化合价不相等，NO2不是酸性氧化物；硝酸与金属反应 时，不生成氢气；常温下，铁遇浓硝酸发生钝化。
D
A. 空气中的SO2溶于水，最终形成酸雨
B. 工业废水任意排放是造成酸雨的主要原因
C. 汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气都含有能形成酸雨的氮氧化物
D. 为了减少酸雨的形成，必须减少SO2的排放量，可对燃料进行脱硫处理
B
3. 某同学利用下列实验装置图探究铜与稀硝酸反应的还原产物并进行喷泉实验（假 设药品足量），请回答下列问题。
3Cu＋8H＋＋
③①④⑤②　
解析：（2）该实验为探究铜与稀硝酸反应的还原产物并进行喷泉实验，铜和稀硝酸 反应生成一氧化氮气体，所以连接装置后先检查装置气密性（③）；然后打开活塞与 止水夹（①）；从长颈漏斗往U形管中注入稀硝酸至与橡皮塞下端齐平（④），将整 个装置内的空气赶尽，避免铜和稀硝酸反应生成的NO和O2反应生成NO2，对气体产 物的观察产生干扰；关闭活塞与止水夹（⑤）；U形管右侧酸液与铜丝分离后，打开 活塞（②），从而进行喷泉实验。所以操作顺序为③①④⑤②。
解析：（3）装置中残留空气，反应产物一氧化氮易与空气中的氧气反应，操作④从 长颈漏斗往U形管中注入稀硝酸至与橡皮塞下端齐平，将U形管内的空气赶尽，可避 免铜和稀硝酸反应生成的NO和O2反应生成NO2，对气体产物的观察产生干扰。
将U形管内的空气赶尽，避免NO和O2反应生成
NO2，对气体产物的观察产生干扰
解析：（4）该实验铜和稀硝酸反应生成的NO是无色难溶于水的气体，装置内压强增 大，用长颈漏斗能接收被气体压出U形管的液体，防止稀硝酸溢出。
接收被气体压出U形管的液体，防止
稀硝酸溢出
A. U形管右侧收集到无色气体
B. U形管右侧产生的无色气体进入圆底烧瓶后接触空气变为红棕色
C. U形管中溶液颜色变成蓝色
B　
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课时作业
[基础训练]
A. 浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——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. 能使滴有酚酞溶液的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性
解析：使滴有酚酞溶液的氢氧化钠溶液红色褪去，硝酸表现出酸性。
D
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A. 过程①中有极性键的断裂与形成
B. 过程②③④均是氧化还原反应
C. 废气中NO和NO2不能被碱液吸收
D
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A. 消耗硝酸的物质的量：前者少，后者多
B. 反应中转移的电子总数：两者相同
C. 反应速率：两者相同
D. 反应生成气体的颜色：前者浅，后者深
B
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A. 一般来说，硝酸与铁反应的还原产物不是单一的
B. 用一定量的铁粉与大量的9.75 mol·L－1 HNO3溶液反
应得到标准状况下气体2.24 L，则参加反应的硝酸的
物质的量为0.1 mol
C. 硝酸的浓度越大，其还原产物中价态越高的成分越多
D. 当硝酸浓度为9.75 mol·L－1时还原产物是NO、NO2、
N2O，且其物质的量之比为5∶3∶1
B
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解析：根据题图可知，硝酸的还原产物有多种，因此一般来说，硝酸与铁反应的还原 产物不是单一的，A正确；参加反应的硝酸包括被还原的以及没有被还原的（转化为 硝酸铁），因此参加反应的硝酸的物质的量大于0.1 mol，B错误；根据题图可知，随 着硝酸浓度的增大，NO2的含量增大，这说明硝酸的浓度越大，其还原产物中价态越 高的成分越多，C正确；根据题图可知，当硝酸浓度为9.75 mol·L－1时还原产物是 NO、NO2、N2O，且其物质的量之比为10∶6∶2＝5∶3∶1，D正确。
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A. 由①中的红棕色气体，推断浓硝酸受热易分解，应保存在低温阴暗处
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，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
D
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解析：①中浓硝酸分解生成二氧化氮气体，②中C与浓硝酸反应生成二氧化氮或浓硝 酸受热分解生成二氧化氮，③中浓硝酸挥发后与C反应生成二氧化碳、二氧化氮，以 此来解答。加热条件下，浓硝酸分解生成二氧化氮和氧气，则浓硝酸受热易分解，应 保存在低温阴暗处，故A正确；加热条件下，浓硝酸分解生成二氧化氮和氧气，则红 棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应，故B正确；硝酸中N元素化合价为 ＋5价，生成二氧化氮的N元素化合价为＋4价，化合价降低，故生成的红棕色气体为 还原产物，故C正确；木炭加热至红热，可与空气中氧气反应生成二氧化碳，不能说 明木炭一定与浓硝酸发生了反应，故D错误。
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6. （2024·汕尾高一阶段考）硝酸是一种具有强氧化性、腐蚀性的强酸，其还原产物 因硝酸浓度的不同而有变化，从总体上说，硝酸浓度越高，平均每分子硝酸得到的电 子数越少，浓硝酸的还原产物主要为NO2、稀硝酸的还原产物为NO。实验室中，常 用Cu与浓HNO3反应制取NO2，用Cu与稀HNO3反应制取NO。
（1）浓硝酸具有以下性质：
A. 强氧化性　　B. 酸性　　C. 还原性
D. 不稳定性　　E. 挥发性
下列反应或者现象主要体现了硝酸的什么性质：
D　
4HNO3
（浓）　 4NO2↑＋O2↑＋2H2O
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解析：（1）①久置浓硝酸显黄色是因为浓硝酸具有不稳定性，遇热或光受热分解生 成二氧化氮、氧气和水，二氧化氮溶于浓硝酸使溶液呈黄色，反应的化学方程式为 4HNO3（浓） 4NO2↑＋O2↑＋2H2O。
②用稀硝酸清洗试管壁上的银发生的反应为稀硝酸与银反应生成硝酸银、一氧化氮和 水，反应中稀硝酸表现强氧化性和酸性。
③稀硝酸清洗石灰水试剂瓶壁上的固体发生的反应为稀硝酸与碳酸钙反应生成硝酸钙 和水，反应中稀硝酸表现酸性。
AB　
B　
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解析：（2）铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮与水，反应中铜元素化合价升高 被氧化，铜为反应的还原剂、硝酸铜为氧化产物，氮元素的化合价部分降低被还原， 硝酸表现酸性和强氧化性，表示电子转移方向及数目的双线桥 为 。
　
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A. 0.5 mol B. 1 mol
C. 2 mol D. 3 mol
D　
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A. Cu Cu（NO3）2
B. Cu CuO Cu（NO3）2
C. Cu CuO Cu（OH）2 Cu（NO3）2
B　
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解析：（4）铜与硝酸反应会生成有毒的氮的氧化物，则制备硝酸铜的过程中生 成氮的氧化物会污染空气，不符合绿色化学的要求，故A错误；铜与氧气反应生 成氧化铜，氧化铜与硝酸反应生成硝酸铜和水，则制备硝酸铜的过程中不会生 成氮的氧化物，符合绿色化学的要求，故B正确；由质量守恒定律可知，氧化铜 需要在催化剂、加热、加压的条件下转化为氢氧化铜，则制备硝酸铜的方案不 科学，故C错误；铜与浓硫酸常温下不反应，共热反应会生成二氧化硫，制备硝 酸铜的方案不科学，故D错误。
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[提升训练]
7. 某同学进行有关铜、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示：
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
D. ③中可能产生SO2
C
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解析：
3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O
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A. 铁 B. 铝 C. 铂 D. 玻璃
CD
解析：（2）①这种丝状材料的成分不能与稀硝酸反应，所以 A、B项不可选。②红棕色的气体是NO2，原因是生成的NO与空 气中的氧气反应。
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（3）为证明铜丝与稀硝酸反应生成的确实是NO，某学生另设计了一套如图乙所示的 装置制取NO。反应开始后，可以在U形管右端观察到无色的NO气体。
接收被气体压出U形管的液体，防止稀硝酸溢出
关闭U形管右端导气管上的活塞，反应产生的气
体将U形管右端管内的稀硝酸向下压，使铜丝与稀硝酸分开，反应就会停止
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解析：（3）①该实验装置是防止产生的气体与空气接触，长玻璃管的作用是暂时储 存稀硝酸，防止稀硝酸溢出；②关闭活塞，产生的气体使稀硝酸液面下降，从而将铜 丝与稀硝酸分开，反应停止。
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解析：（4）不能用排空气法来收集NO，因为NO与空气中的氧气反应，只能用排水 法，C和D装置符合题意。
CD
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