氮及其化合物第3课时课件 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

人教版·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3课时硝酸酸雨及防治

玻尔是丹麦著名的物理学家，曾获得过诺贝尔奖。第二次世界大战中，玻尔被迫离开将要被德国占领的祖国。为了表示他一定要返回祖国的决心，他决定将诺贝尔金质奖章溶解在王水里，装于玻璃瓶中。后来，纳粹分子窜进玻尔的住宅，那瓶溶有奖章的溶液就在眼皮底下，他们却一无所知。战争结束后，玻尔又从溶液中还原提取出金，并重新铸成奖章。新铸成的奖章---它凝聚着玻尔对祖国无限的热爱和无穷的智慧。

你知道王水的成分吗？硝酸能将金质奖章溶解吗？丹麦物理学家玻尔情境导入——玻尔巧藏诺贝尔金质奖章【学习目标与核心素养】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.认识硝酸在相关反应中体现的性质，了解硝酸的保存方法。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。

核心素养1.通过学习硝酸的性质及原子守恒法、电子守恒法的应用，培养学生论据推理与模型认知的化学核心素养。2.通过酸雨的形成及防治认识化学对人类的作用，培养学生科学态度与社会责任的化学核心素养。刚泄漏时泄漏一段时间

运输硝酸的铝槽车发生泄露事故，现场可闻到刺鼻的气味，同时产生大量红棕色烟雾。消防人员运来纯碱或消石灰进行处理。【思考】1.硝酸呈现出哪些物理性质？

2.为什么可以用纯碱或消石灰处理泄漏出来的硝酸？

3.为什么现场有大量红棕色的烟雾？

4.金属可以与酸反应，为什么可以用铝槽车运输浓硝酸？一、硝酸1.硝酸的物理性质颜色气味状态挥发性溶解性密度质量分数为69%的硝酸为浓硝酸，质量分数达98%以上的浓硝酸称为“________硝酸”发烟无色刺激性气味液体易挥发在空气中形成白雾与水以任意比例互溶比水大硝酸泄漏一段时间后(1)不稳定性2.硝酸的化学性质

浓硝酸不稳定，见光或受热会分解生成NO2，NO2溶于浓硝酸使溶液显黄色长期存放的硝酸保存：浓硝酸保存在棕色瓶，放在阴凉处4HNO3=====4NO2↑+O2↑+2H2O光照或△【思考】如何去除久置硝酸的黄色？向浓硝酸中通入足量的氧气，发生反应4NO2+O2+2H2O===4HNO3除去浓硝酸中的“黄色”。(2)酸的通性——能与金属、碱、酸碱指示剂、盐等反应注意：浓硝酸具有很强的氧化性，所以能使蓝色石蕊试纸先变红后褪色硝酸与大理石反应：2H++CaCO3===Ca2++CO2↑+H2O(3)强氧化性【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________气体产生实验结论铜与稀硝酸常温下缓慢反应生成_____气体铜与浓硝酸常温下剧烈反应生成_____气体反应方程式溶液变蓝色大量气泡溶液变绿色红棕色NONO2Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O3Cu+8HNO3(稀)===

3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O【问题探究】（1）一定量的浓硝酸里加入过量铜会发生哪些变化?（2）反应停止后，如果在溶液中再加入足量稀盐酸会出现什么情况?【提示】一开始是铜与浓硝酸反应：Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O随着反应进行，

硝酸由浓变稀，则发生：3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O晶体或浓溶液与浓硫酸、Cu共热时，若产生红棕色气体则含有NO3_；若为稀溶液则先浓缩后再检验。NO3_的检验：（3）如何检验NO3_?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△C+4HNO3(浓)===2H2O+4NO2↑+CO2↑△S+6HNO3(浓)===H2SO4+6NO2↑+2H2O△③

与非金属反应④与还原性化合物的反应还原性的微粒与H+、NO3-不共存：如HI、HBr、H2S、SO2、FeO、Br-、I-、SO32-、S2-等均能被硝酸氧化。小结:①硝酸与金属反应不放出氢气。②氧化性：浓硝酸>稀硝酸（均比浓硫酸强）。③一般反应规律为：HNO3(浓)→NO2↑HNO3(稀)→NO↑活泼金属(如Mg、Zn等)+HNO3(稀)→硝酸盐+NO、N2O、N2、NH4NO3等多种还原产物。④变价金属与硝酸反应时：3Fe(过量)＋8HNO3(稀)＝3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2OFe(不足)＋4HNO3(稀)＝Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O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，请求丹麦同行、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：N2H2O2O2H2ONH3NONO2HNO3(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。写出有关化学方程式:N2→NH3:________________________________。NH3→NO:_______________________________。NO→NO2:_______________________________。NO2→HNO3:_____________________________。4NH3+5O2

4NO+6H2O2NO+O2===2NO23NO2+H2O===2HNO3+NON2+3H2

2NH3高温高压催化剂为了吸收更充分，往往同时通入O24NO2+O2+2H2O===4HNO3NaNO3+H2SO4(浓)===NaHSO4+HNO3↑

△思考1：温度如何控制？温度不能太高，否则硝酸会分解。故生成物是NaHSO4。思考2：能否采用制氯化氢的装置制硝酸？如图，不能，因硝酸蒸汽腐蚀橡胶塞和胶管。高沸点酸制低沸点酸HNO3实验室制法HCl制取装置二、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。它们会引起呼吸道疾病，危害人体健康，严重时会使人死亡。酸雨：主要指pH小于5.6

的雨水，其主要是含有硫酸和硝酸。成因：主要是大气中的SO2与NOx溶于水形成的。1.酸雨的形成燃烧含硫的燃料工业排出的废气汽车尾气……【酸雨的形成】NOSO2空气阳光、尘埃NO2SO3HNO3H2SO4酸雨(pH＜5.6)H2SO3途径1：2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3+NO途径3：SO2＋H2O===H2SO3、2H2SO3＋O2===2H2SO4途径2：空气中飘尘的催化作用，2SO2＋O2====

2SO3、SO3＋H2O=H2SO4催化剂(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(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【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】【总结】1.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(

)

①②③A.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，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应【课堂练习】D2.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)2C.与Na2CO3反应放出CO2气体,生成NaNO3D.与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2B3.在标准状况下将1.92g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1.12L,则混合气体中NO的体积为(

)A.112mL

B.1008mL

C.224mL

D.448mLA4.9.7gCu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2.24L。将溶液稀释为1L,测得溶液的c(H+)=0.1mol·L-1,此时溶液中NO3-的浓度为(

)A.0.3mol·L-1 B.0.4mol·L-1

C.0.2mol·L-1 D.0.6mol·L-1B5.将1.92g铜粉与一定量浓硝酸反应，当铜粉完全作用时，收集到气体为1.12L（标准状况），则所消耗的硝酸的物质的量是（）A.0.12molB.0.11molC.0.10