《学霸笔记·同步精讲》第5章 化工生产中的重要非金属元素 第2节 第3课时　硝酸　酸雨及防治（课件）高中化学人教版必修二

(共34张PPT)
第二节　氮及其化合物
第3课时　硝酸　酸雨及防治
第五章
2026
内容索引
01
02
03
自主预习·新知导学
合作探究·释疑解惑
课 堂 小 结
课 标 定 位
1.通过实验探究,了解浓硝酸、稀硝酸的主要性质。
2.能从含硫、氮物质的性质及转化的视角分析酸雨和雾霾的成因、危害与防治。认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
素 养 阐 释
1.能从类别和价态角度认识硝酸的性质,形成变化观念、宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知的学科核心素养。
2.能通过实验探究活动,提升知识应用能力,增强合作探究意识,形成科学态度与社会责任的学科核心素养。
自主预习·新知导学
一、硝酸
1.物理性质。
硝酸是无色液体,易挥发,有刺激性气味。
2.化学性质。
(1)酸性。
硝酸是一元强酸,具有酸的通性。硝酸的电离方程式为________________________。
(2)不稳定性。
浓硝酸见光或受热会分解,化学方程式为4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O。因此浓硝酸应保存在棕色细口瓶中,并置于阴凉处。
(3)强氧化性。
①浓硝酸、稀硝酸均能氧化单质铜,反应的化学方程式为4HNO3(浓)+Cu══Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,
8HNO3(稀)+3Cu══3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。反应中硝酸除了表现氧化性外,还表现酸性。
②铁、铝在冷的浓硝酸中表面被氧化为致密的薄膜,阻止浓硝酸进一步氧化内层金属,呈现“钝化”状态,加热时铁、铝会继续与浓硝酸反应。
③浓硝酸不能溶解铂、金,但是体积比为1∶3的浓硝酸和浓盐酸的混合物(即王水)可以溶解铂、金。
④跟浓硫酸类似,加热时浓硝酸也能氧化木炭,反应的化学方程式为C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O。
【自主思考1】 浓硝酸、稀硝酸与Cu反应的产物分别为NO2、NO,稀硝酸中氮元素化合价降低较多,这能否说明稀硝酸的氧化性比浓硝酸的氧化性强
提示:不能。浓硝酸的氧化性比稀硝酸的氧化性强,浓硝酸与Cu反应更剧烈。
【自主思考2】 常温下Fe在浓硝酸中钝化,但加热时Fe与浓硝酸剧烈反应。写出反应的化学方程式。
二、酸雨及防治
1.SO2与NOx的主要来源、危害和防治。
2.酸雨。
(1)定义:pH<5.6的降水。
(2)成因:主要是大气中的二氧化硫、氮氧化物以及它们在大气中发生反应后的生成物溶于雨水形成的。
(3)危害:
①直接破坏农作物、森林、草原,使土壤、湖泊酸化。
②加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀。
【自主思考3】 由SO2溶于雨水形成的酸雨,若在空气中长时间放置,其酸性如何变化,为什么
提示:酸性增强。因为SO2溶于水生成弱酸H2SO3,H2SO3被空气中氧气氧化生成强酸H2SO4,所以酸性增强。
【效果自测】
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)活泼金属与所有稀酸反应均生成H2。(　　)
(2)C、Cu分别与浓硝酸反应时,浓硝酸均只表现强氧化性。(　　)
(3)铜与稀硝酸反应生成的气体在空气中会变为红棕色。(　　)
(4)浓盐酸与浓硝酸按体积比1∶3组成王水。(　　)
(5)pH<7的降雨均为酸雨。(　　)
(6)浓硝酸具有强氧化性,所以要密封保存在棕色瓶中。(　　)
(7)常温下铁与浓硝酸不反应,所以常用铁制容器盛装浓硝酸。(　　)
(8)汽车尾气的大量排放,是酸雨形成的主要原因之一。(　　)
×
×
√
×
×
×
×
√
2.敞口放置的浓硫酸和浓硝酸,放置过程中其浓度会如何变化 为什么 都会降低。敞口放置时,浓硫酸吸收空气中的水蒸气,浓硝酸会挥发。由此可知用铁或铝制容器储存浓硫酸或浓硝酸时,必须密封,储存时必须采取的另一个措施是远离热源,原因是当加热时,铁、铝会与浓硫酸或浓硝酸反应。
3.写出下列反应的离子方程式。
合作探究·释疑解惑
探究任务1
硝酸的强氧化性
【问题引领】
我国清代《本草纲目拾遗》中记叙无机药物三百多种,其中“强水”条目下写道:“性最烈,能蚀五金……其水甚强,五金八石皆能穿第,惟玻璃可盛。”
1.这里的“强水”指硝酸,“能蚀五金”表现了“强水”的什么性质
提示:表现了硝酸的强氧化性和酸性。
2.浓硝酸滴到蓝色石蕊试纸上,试纸先变红后褪色,这表现了HNO3的什么性质
提示:酸性和强氧化性。
【归纳提升】
1.硝酸的强氧化性。
HNO3中的+5价氮元素具有很强的得电子能力。硝酸的浓度越大,反应温度越高,其氧化性越强。
(1)硝酸与金属的反应。
①除Au、Pt等少数金属外,硝酸几乎可以氧化所有的金属。
如3Ag+4HNO3(稀)══3AgNO3+NO↑+2H2O。
②HNO3与金属反应时,+5价N得电子,因此不生成H2。HNO3的浓度不同,还原产物不同。
③常温下Fe、Al在浓硝酸中发生钝化。
(2)硝酸与非金属的反应。
与非金属单质C、S、P等在加热条件下反应,非金属被氧化为最高价氧化物或最高价氧化物对应的水化物。
如浓硝酸与木炭加热时的化学方程式为:
(3)硝酸与还原性化合物的反应。
硝酸的强氧化性还表现在可以氧化具有还原性的化合物或离子,如HI、HBr、SO2、Fe2+、FeO、Br-、I-、S2-、 等均能被HNO3氧化。
2.关于硝酸与金属反应的计算。
(1)原子守恒法。
HNO3与金属反应时,一部分HNO3起酸的作用,以 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中氮原子的物质的量。
(2)得失电子守恒法。
HNO3与金属的反应属于氧化还原反应,HNO3中氮原子得到电子的物质的量等于金属原子失去电子的物质的量。
(3)电荷守恒法。
HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH-)有:
c( )=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金属离子)。
(4)离子方程式计算法。
金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时,由于硝酸盐中N在H2SO4提供H+的条件下能继续与金属反应,此类题目应用离子方程式来计算,先作过量判断,然后根据完全反应的金属或H+或N进行相关计算,且溶液中要符合电荷守恒。
(1)硝酸与金属反应时,一般既表现强氧化性,又表现酸性,参加反应的硝酸一部分被还原,还有一部分仍以 形式存在。
(2)浓硝酸与金属反应的过程中,浓度逐渐减小,还原产物有可能是NO2和NO的混合物。
(3)与金属反应时硝酸的还原产物的规律是:浓硝酸→NO2,稀硝酸→NO。但随着金属活动性顺序的增强以及HNO3浓度的降低,硝酸的还原产物会发生变化,一般说来,氮元素的价态随之降低。
(4)“ +H+”组合具有强氧化性,能与Fe2+、S2-、I-、 等因发生氧化还原反应而不能大量共存于溶液中。
【典型例题】
【例题1】 38.4 g铜与适量的浓硝酸反应,铜全部作用后,共收集到气体22.4 L(标准状况),反应消耗的硝酸可能是(　　)。
A.1.0 mol B.1.6 mol
C.2.2 mol D.2.4 mol
答案:C
解析:在反应过程中HNO3浓度减小,实际上发生了两个反应: Cu+4HNO3(浓)══Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,3Cu+8HNO3(稀)══ 3Cu(NO3)2 +2NO↑+4H2O,反应消耗的HNO3包括起酸性作用的HNO3和起氧化性作用的HNO3,前者反应后以Cu(NO3)2形式存在,后者被还原后生成NO2、NO气体,从两个化学方程式看出:Cu~2HNO3(酸)~Cu(NO3)2,HNO3(氧化剂)~NO2 (或NO),所以反应消耗的HNO3的物质的量为
【变式训练1】 1.下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出强氧化性的是(　　)。
A.使石蕊溶液变红
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
答案:B
解析:在题述反应A、C项中HNO3均表现出酸性。在B、D项中HNO3中氮元素的化合价均降低,表现出强氧化性,并且在B项中又有Cu(NO3)2生成,说明此反应中HNO3还表现出酸性。
2.将8 g Fe置于40 mL硝酸中微热,生成气体的颜色随反应的进行由深变浅,充分反应后得标准状况下的气体为1.792 L,此时剩余2.4 g固体。
(1)求该反应中被还原的HNO3和未被还原的HNO3的质量之比;
(2)求混合气体中NO和NO2的体积之比。
答案:(1)2∶5　(2)3∶1
【问题引领】
探究任务2
酸雨及防治
酸雨是指pH小于5.6的雨、雪或其他形式的降水。酸雨主要是人为地向大气中排放大量酸性物质所造成的,酸雨的类型主要包括硫酸型酸雨和硝酸型酸雨。
1.酸雨的产生与哪些物质有关
提示:酸雨的产生与SO2、NOx有关。
2.实践应用:调查你所在地区工业生产情况,结合所学知识,提出防治酸雨的措施并与同学交流。
提示:(1)调整能源结构,发展清洁能源。
(2)研究煤的脱硫技术,改进燃煤技术,减少SO2和氮氧化物的排放。
(3)加强工厂废气的回收处理。
(4)改进汽车尾气的处理技术。
【归纳提升】
1.常见的环境污染。
(1)酸雨——主要是由SO2和氮氧化物造成的;能使土壤酸化,腐蚀建筑物等。
(2)光化学烟雾——主要是由氮氧化物、碳氢化合物造成的;危害人体健康,影响植物生长。
(3)臭氧空洞——主要是氮氧化物、氟氯代烃等废气排放引起;使地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧。
(4)温室效应——主要是大气中CO2含量的不断增加造成的;会使全球气候变暖,冰川融化,海平面上升。
2.SO2、氮氧化物的吸收或转化。
(1)碱液吸收:
①SO2+2NaOH══Na2SO3+H2O
②NO2+NO+2NaOH══2NaNO2+H2O
2NO2+2NaOH══NaNO3+NaNO2+H2O
(2)氨水吸收:
2NH3+H2O+SO2══(NH4)2SO3
【典型例题】
【例题2】 酸雨给人类带来了种种危害,严重地威胁着地球生命生存的生态环境,下列有关减少或者防止酸雨形成的措施中可行的是　　　　。
①对燃煤进行脱硫处理　②对含SO2、NO2的工业废气进行无害处理后,再排放到大气中　③人工收集雷电作用所产生的氮氧化物　④飞机、汽车等交通工具采用清洁燃料
答案:①②④
解析:①燃煤脱硫后,煤燃烧产生的SO2减少,有助于防止酸雨形成;②将工业废气中的NO2转化为N2,有助于防止环境污染;③雷电作用下N2与O2反应生成NO,无法用人工方法在雷电作用下收集NO;④采用天然气等清洁燃料,可减少SO2和氮氧化物的排放,有助于防止酸雨的形成。
【变式训练2】 1.下列说法错误的是(　　)。
A.空气中的SO2溶于水,最终形成酸雨
B.汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气都含有氮氧化物
C.工业废水任意排放是造成酸雨的主要原因
D.为了减少酸雨的形成,必须减少SO2的排放量,对燃料脱硫处理
答案:C
解析:工业废水任意排放引起江河湖泊污染,而酸雨主要是由SO2和NOx的大量排放造成的,C项错误。
2.空气是人类生存所必需的重要资源。为改善空气质量而启动的“蓝天工程”得到了全民的支持。下列措施不利于“蓝天工程”建设的是(　　)。
A.推广使用燃煤脱硫技术,防止SO2污染
B.实施绿化工程,防治可吸附性颗粒污染
C.研制开发燃料电池汽车,消除机动车尾气污染
D.加大石油、煤的开采速度,增加化石燃料的供应量
答案:D
解析:化石燃料燃烧能增加CO2和SO2的排放,不利于改善空气质量。
课 堂 小 结