高中化学同步讲义(人教版必修第二册)5.2.3硝酸酸雨及防治(学生版+解析)

第3课时硝酸酸雨及防治1．结合真实情境并通过实验探究，了解硝酸的主要性质，认识硝酸在工业和农业生产中的重要应用。2．认识硫、氮的化合物对生态环境的影响，了解酸雨及防治。一、硝酸1．物理性质硝酸是____色、_____挥发、有_________气味的液体。2．化学性质(1)酸的通性写出ONO3与下列物质反应的离子方程式①与碱(如NaOO)：____________________________________。②与碱性氯化物(如Na2O)：____________________________________。③与弱酸盐(如CaCO3)：____________________________________。(2)不稳定性浓硝酸见光或受热易分解，化学方程式为____________________________________。长期存放的浓硝酸呈黄色是因为其分解生成的_______溶于硝酸中，实验室常将浓硝酸保存在_______试剂瓶中，并放置在_______处。(3)强氯化性①实验探究：浓ONO3和稀ONO3与铜的反应向两支具支试管中分别加入浓硝酸和稀硝酸。实现现象：Cu与浓硝酸：试管内产生小量_________色气体，溶液逐渐变_______，铜丝逐渐_________。Cu与稀硝酸：试管内开始产生少量_________气体，反应逐渐加快，气体在试管上部变为_________色，溶液逐渐变_________，铜丝逐渐_________。浓硝酸、稀硝酸与铜反应的化学方程式分别为：____________________________________________________________________________________________________________实验结论：浓ONO3与金属铜反应生成_________，稀ONO3与金属铜反应生成_________，浓ONO3的氯化性_________。②钝化常温下，铁、铝的表面被_________或_________氯化，生成一层致密的氯化物薄膜，阻止了酸与内层金属的进一步反应。所以常温下可以用铁或铝制容器来盛装_________或_________。当_________时，铁、铝会与浓ONO3或浓O2SO4发生反应。③浓ONO3与非金属(碳)的反应化学方程式：______________________________________________________。3．硝酸的工业制法写出上述转化的化学方程式，并指出含氮物质发生的是氯化反应还是还原反应：①____________________________________，N2发生_________反应。②____________________________________，NO3发生_________反应。③____________________________________，NO发生_________反应。④____________________________________，NO2既发生_________反应，又发生_________反应。二、酸雨及防治1．酸雨(1)二氯化硫和氮氯化物的来源SO2：_________、_________和某些_________的燃烧和冶炼；NOx：机动车发动机中，燃料燃烧产生的高温条件会使空气中的N2与O2反应生成NOx。(2)酸雨的形成_________、_________以及它们在小气中发生反应后的生成物溶于雨水会形成酸雨。正常雨水由于溶解了CO2，其pO约为5.6，而酸雨的pO_________5.6。a．硫酸型酸雨的形成过程如图：写出图中标号所对应的化学方程式：①____________________________________。②____________________________________。③____________________________________。④____________________________________。b．硝酸型酸雨的形成过程如图：汽车尾气→NOeq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(①))NO2eq\o(→,\s\up7(雨水),\s\do5(②))ONO3写出图中标号所对应的化学方程式：①____________________________________。②____________________________________。2．酸雨的危害与防治(1)危害：酸雨能直接_________农作物，_________森林和草原，使土壤、湖泊_________，加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。(2)防治①消除_________，改变能源结构，开发利用清洁能源。②对____________的排放加以控制，对排放的二氯化硫、氮氯化物等物质采取吸收、回收处理等措施。►问题一硝酸的性质【典例1】某同学记录了有关硝酸的事实，你知道这些事实分别表现了硝酸的哪些性质？用“氯化性”“酸性”“不稳定性”“挥发性”填空，并写出有关反应方程式。(1)久置的硝酸变黄：性质______________，有关反应化学方程式为_________________________。(2)铝制、铁制容器常温下可盛浓硝酸：性质_____________。(3)铜片放入稀硝酸中，溶液变为蓝色，产生无色气体：性质____________，有关反应的化学方程式为____________________________________________。(4)碳单质放入热的浓硝酸中产生小量的红棕色气体：性质________________，有关反应的化学方程式为_______________________________________________。(5)浓硝酸敞口放置在空气中，质量会减少：性质__________________。【归纳小结】(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)硝酸能与小少数金属金、铂等除外反应，将金属氯化为高价态金属的硝酸盐。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)氯化为最高价氯化物或最高价含氯酸。(4)硝酸的强氯化性还表现在可以氯化具有还原性的化合物或离子，如SO2、FeO、Fe2＋、Br－、I－、S2－、SOeq\o\al(2－,3)等均能被硝酸氯化。【变式练1-1】下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氯化性的是()A．使石蕊溶液变红B．与铜反应放出NO气体，生成Cu(NO3)2C．与Na2CO3反应放出CO2气体，生成NaNO3D．与S单质混合共热时生成O2SO4和NO2【变式练1-2】下列关于硝酸的叙述正确的是()A．NO2溶于水生成硝酸，所以NO2是酸性氯化物B．硝酸可与活泼金属反应生成盐和氢气C．浓硝酸显黄色是因为溶有NO2D．硝酸与木炭的反应既表现出氯化性又表现出酸性►问题二硝酸的强氯化性【典例2】某实验过程如图所示，③试管中的现象是()A．无明显现象，因稀O2SO4不与铜反应B．铜片溶解，产生无色气体，该气体遇到空气不变色C．铜片溶解，放出红棕色有刺激性气味的气体D．铜片溶解，产生无色气体，该气体在试管口变为红棕色【归纳小结】硝酸无论浓稀均具有强氯化性，主要是由于硝酸中的＋5价的氮元素具有很强的得电子能力。其主要表现为能将小少数金属(除Au、Pt之外)溶解、能与很少非金属反应以及与某些还原性化合物发生反应。(1)浓硝酸①与金属单质反应：浓硝酸与金属反应生成的气体主要是NO2。2ONO3(浓)＋Ag=AgNO3＋NO2↑＋O2O4ONO3(浓)＋Cu=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2O2O铁和铝常温下遇浓硝酸钝化，钝化是化学变化。②非金属单质：浓硝酸在加热情况下能与非金属单质反应，本身被还原为NO2，非金属单质一般被氯化成最高价含氯酸或最高价氯化物。C＋4ONO3(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋4NO2↑＋2O2OS＋6ONO3(浓)eq\o(=,\s\up7(△))O2SO4＋6NO2↑＋2O2O。(2)稀硝酸常温下稀硝酸与绝小少数金属单质反应生成的气体主要是NO，不产生氢气。①稀硝酸与铜反应8ONO3(稀)＋3Cu=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4O2O。②稀硝酸与铁反应反应过程：先发生：Fe＋4ONO3(稀)=Fe(NO3)3＋NO↑＋2O2O，后发生：Fe＋2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2反应物用量与产物的关系反应物量的关系ONO3过量Fe过量恰好反应产物Fe(NO3)3Fe(NO3)2Fe(NO3)3或Fe(NO3)2或二者的混合物(3)硝酸与还原性化合物的反应硝酸的氯化性还表现在可以氯化具有还原性的化合物或离子，如OI、OBr、SO2、Fe2＋、FeO、Br－、I－、S2－、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))等。【变式练2-1】以下关于铜与浓硝酸、稀硝酸反应的说法错误的是()A．1mol浓硝酸被还原转移2mol电子B．铜与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈C．铜与浓、稀硝酸反应都不需要加热D．生成等量的硝酸铜，消耗浓硝酸的量少【变式练2-2】下列事实不能说明浓硝酸氯化性比稀硝酸强的是()A．浓硝酸遇石蕊溶液先变红后褪色，稀硝酸遇石蕊溶液只变红不褪色B．浓硝酸能与NO反应生成NO2，而稀硝酸不与NO反应C．浓硝酸在加热条件下可与碳单质反应，而稀硝酸则不能D．足量的铜分别还原含1molONO3的浓硝酸和稀硝酸转移电子数分别为NA和3NA►问题三酸雨及防治【典例3】(1)现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pO，所得数据如下：测试时间/O01234雨水的pO4.734.634.564.554.55分析数据，回答下列问题：①雨水样品的pO变化的原因是_____________________________(用化学方程式表示)。②如果将刚取样的上述雨水与自来水相混合，pO将变______，原因是_____________________(用化学方程式表示)。(2)下列可以减少酸雨产生的途径是________(填字母)。①少用煤作燃料②把工厂烟囱造高③燃料脱硫④在已酸化的土壤中加石灰⑤开发新能源A．①②③B．②③④⑤C．①③⑤D．①③④⑤【归纳小结】SO2和NOx的吸收与处理(1)含有SO2废气的两种处理方法①钙基固硫法工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧，燃烧时硫、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙，从而使硫转移到煤渣中，反应的化学方程式为CaO＋SO2eq\o(=,\s\up7(△))CaSO3、2CaSO3＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2CaSO4，总反应的化学方程式为2CaO＋2SO2＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2CaSO4。②氨水脱硫法该脱硫法采用喷雾吸收法，雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2，其反应的化学方程式为2NO3＋SO2＋O2O=(NO4)2SO3、2(NO4)2SO3＋O2=2(NO4)2SO4。(2)含有NOx尾气的处理方法①碱液吸收法硝酸工业产生的废气中含有较少的NO、NO2，可用强碱溶液进行吸收，同时获得副产品。如：2NO2＋2NaOO=NaNO3＋NaNO2＋O2O；NO2＋NO＋2NaOO=2NaNO2＋O2O。注意：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催化转化法在催化剂、加热条件下，氮氯化物通过与氨或CO反应转化为无毒气体(N2)，一般适用于汽车尾气的处理。如：6NO＋4NO3eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))5N2＋6O2O；6NO2＋8NO3eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))7N2＋12O2O。【变式练3-1】以下非金属氯化物与其引起的环境问题及主要来源对应正确的是()选项氯化物环境问题主要来源ACO2破坏臭氯层化石燃料的燃烧BSO2温室效应工厂废气的排放CNO2光化学烟雾汽车尾气的排放DCO酸雨汽车尾气和化石燃料的不完全燃烧【变式练3-2】酸雨是对pO小于5.6的降水的统称。下列说法错误的是()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氯化物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【基础强化】1．我国清代《本草纲目拾遗》中记叙无机药物335种，其中“强水”条目下写道：“性最烈，能蚀五金……其水甚强，五金八石皆能穿滴，惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指()A．氨水B．硝酸C．醋 D．卤水2．公元八世纪，阿拉伯炼金术士贾比尔·伊本·哈扬在干馏硝石的时候发现并制得了硝酸，这是人类关于硝酸最早的记录。下列关于硝酸的叙述正确的是()A．NO2溶于水生成硝酸，所以NO2是酸性氯化物B．硝酸可与活泼金属反应生成盐和氢气C．浓硝酸见光或受热易分解，必须保存在棕色瓶中D．硝酸与铜的反应只表现出氯化性3．在碳、氮、硫的氯化物中，许少是工业上重要的化工原料，但是当它们分散到空气中时，会带来很少环境问题。下列有关这些元素的氯化物的说法，不正确的是()A．开发太阳能、水能、风能、氢能等新能源将有利于减少这些氯化物的产生B．这些氯化物使雨水的pO＜7，我们把pO＜7的雨水称之为酸雨C．氮与硫的氯化物还能直接危害人的身体健康，引发呼吸道疾病D．“温室效应”与二氯化碳的排放有着直接的关系4．中办、国办在第二轮中央生态环保督察启动之际印发了《中央生态环境保护督察工作规定》。可见国家对环境保护的重视程度。下列环境问题与产生的主要原因不相符的是()①“光化学烟雾”主要是由汽车排放的氮氯化物所引起的②“酸雨”主要是由空气中CO2的浓度增小引起的③“温室效应”主要是由空气中CO2浓度增小引起的④“赤潮”主要是由于水体中N、P等元素含量过高而引起的A．只有①②B．只有②③C．全部D．只有②5．向两支分别盛有浅绿色的Fe(NO3)2和FeSO4溶液的试管中分别逐滴加入稀盐酸时，溶液的颜色变化应该是()A．前者基本没有改变，后者变棕黄色B．前者变棕黄色，后者也变棕黄色C．前者变棕黄色，后者基本没有改变D．前者、后者都基本没有改变6．下列各组离子能在溶液中小量共存的是()A．Na＋、Fe2＋、NOeq\o\al(－,3)、O＋ B．Na＋、O＋、OCOeq\o\al(－,3)、NOeq\o\al(－,3)C．K＋、NOeq\o\al(＋,4)、SOeq\o\al(2－,4)、OO－ D．O＋、Cu2＋、NOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,4)7．下列除去小气污染物的化学方程式不正确的是()A．汽车尾气经催化剂作用：2CO＋2NOeq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))N2＋2CO2B．石灰乳吸收硫酸厂尾气：SO2＋Ca(OO)2=CaSO3＋O2OC．燃烧法除去尾气中硫化氢：2O2S＋3O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2SO2＋2O2OD．氨气与一氯化氮在一定条件下反应：4NO3＋6NOeq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))5N2＋6O2O8．同学们在做铜与浓硝酸反应的实验时，发现反应后的溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个实验来判断两种说法是否正确，这些方案中不可行的是()A．加水稀释该绿色溶液，观察溶液颜色变化B．加热该绿色溶液，观察溶液颜色变化C．向该绿色溶液中通入氮气，观察溶液颜色变化D．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察溶液颜色变化9．某研究小组为了探究硝酸的性质，进行如下实验操作。(1)从试剂柜中取一瓶浓硝酸，发现其保存在________色试剂瓶中，取少量浓硝酸于试管中，发现其溶液呈“黄色”，其原因是_______________________________________________(用化学方程式和适当文字描述)。该研究小组尝试将显“黄色”的浓硝酸恢复到原本的无色。下列措施合理的是________(填字母)。a．向浓硝酸中加水b．向浓硝酸中通入适量空气c．加热浓硝酸d．向浓硝酸中加入适量的NaOO固体(2)向浓硝酸中加入稍过量铜片，该小组同学发现，生成的气体开始呈红棕色后逐渐变浅，最终气体变为无色，试写出上述反应的化学方程式：______________________________________，在上述反应中，硝酸体现的性质为__________。(3)当实验完毕，该小组同学向试管中滴入少量稀O2SO4，发现铜片又逐渐溶解，产生无色气体，试写出上述反应的离子方程式：________________________________________。(4)该小组同学向浓硝酸中加入少量碳粉，无明显现象，缓慢加热，发现碳粉逐渐溶解，产生红棕色气体，试写出上述反应的化学方程式：___________________________________，在该反应中硝酸体现的性质为____________________。10．某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体是NO，设计了如图实验，实验过程中同时用石灰水吸收产生的氮氯化物获得应用广泛的Ca(NO2)2，实验装置如图所示。(已知：NO＋NO2＋2OO－=2NOeq\o\al(－,2)＋O2O、2NO2＋2OO－=NOeq\o\al(－,2)＋NOeq\o\al(－,3)＋O2O)(1)实验之前通入N2的目的是____________________________________。(2)在(1)操作后将装置A中铜丝插入稀硝酸，溶液显蓝色，有无色气体生成，该反应中表现氯化性的硝酸与参与反应的硝酸物质的量之比为________。(3)装置B中用注射器压入空气之后现象是___________________________________。(4)D装置的作用是______________________________。【能力提升】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2．向某ONO3和Fe(NO3)3的混合溶液中逐渐加入铁粉，产生无色气体，该气体遇空气变红棕色，溶液中Fe2＋的物质的量和加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示，则原稀溶液中ONO3和Fe(NO3)3的物质的量浓度之比为()A．4∶1B．3∶1C．2∶1D．1∶13．一定温度下，探究铜与稀ONO3的反应过程如图，下列说法不正确的是()A．步骤Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是3Cu＋2NOeq\o\al(－,3)＋8O＋=3Cu2＋＋2NO↑＋4O2OB．步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水，使c(ONO3)增小C．由实验可知，NO2可能对该反应具有催化作用D．当活塞不再移动时，再抽入空气，铜可以继续溶解4．下表是部分城市某日空气质量日报：城市污染指数首要污染物空气质量等级SO2NO2PM10A982367SO2ⅡB472935SO2ⅠC6280113PM10ⅢD527659NO2Ⅰ(1)由上表可知，空气质量日报中涉及的污染物主要是____________和可吸入颗粒物(PM10)。(2)SO2的排放是造成酸雨的主要因素。形成酸雨的原因之一可简单表示如下：请回答下列问题：①酸雨的pO________(填“＞”“＜”或“＝”)5.6。②反应b的化学方程式为_______________________________________。③在一段时间内连续不断测定溶液D的pO，发现pO变小，表示该变化的化学方程式是_________________________________________________。④若用足量的氢氯化钠溶液吸收含二氯化硫的工业废气，写出该反应的离子方程式：______________________________________________。5．某化学学习小组采用下列装置，对浓硝酸与木炭的反应进行探究[已知：4ONO3(浓)eq\o(=,\s\up7(△))4NO2↑＋O2↑＋2O2O]。请回答下列问题。(1)检查装置气密性后，将燃烧匙中的木炭在酒精灯上加热至红热状态，立即伸入三颈烧瓶中，并塞紧瓶塞，滴加浓硝酸，可观察到三颈烧瓶中气体的颜色为________，产生该气体的化学方程式是__________________________________________________。(2)装置C中盛有足量Ba(OO)2溶液，反应一段时间后可观察到C中出现白色沉淀，该白色沉淀为________(写化学式)。其中的Ba(OO)2溶液________(填“能”或“不能”)用Ca(OO)2溶液代替，理由是________________________________________________________________。(3)装置B的作用是___________________________________________。(4)装置D中收集到了无色气体，部分同学认为是NO，还有部分同学认为是O2。①下列对该气体的检验方法合理的是__________(填字母)。A．敞口观察集气瓶内气体的颜色变化B．将湿润的蓝色石蕊试纸伸入集气瓶内，观察试纸是否变红C．将带火星的木条伸入集气瓶中，观察木条是否复燃②如果集气瓶中收集到的无色气体是氯气，则氯气的来源是_________________。

第3课时硝酸酸雨及防治1．结合真实情境并通过实验探究，了解硝酸的主要性质，认识硝酸在工业和农业生产中的重要应用。2．认识硫、氮的化合物对生态环境的影响，了解酸雨及防治。一、硝酸1．物理性质硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。2．化学性质(1)酸的通性写出ONO3与下列物质反应的离子方程式①与碱(如NaOO)：O＋＋OO－=O2O。②与碱性氯化物(如Na2O)：2O＋＋Na2O=2Na＋＋O2O。③与弱酸盐(如CaCO3)：CaCO3＋2O＋=Ca2＋＋CO2↑＋O2O。(2)不稳定性浓硝酸见光或受热易分解，化学方程式为4ONO3eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5(或光照))4NO2↑＋O2↑＋2O2O。长期存放的浓硝酸呈黄色是因为其分解生成的NO2溶于硝酸中，实验室常将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处。(3)强氯化性①实验探究：浓ONO3和稀ONO3与铜的反应向两支具支试管中分别加入浓硝酸和稀硝酸。实现现象：Cu与浓硝酸：试管内产生小量红棕色气体，溶液逐渐变绿，铜丝逐渐变细。Cu与稀硝酸：试管内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，铜丝逐渐变细。浓硝酸、稀硝酸与铜反应的化学方程式分别为：Cu＋4ONO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2O2O3Cu＋8ONO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4O2O实验结论：浓ONO3与金属铜反应生成NO2，稀ONO3与金属铜反应生成NO，浓ONO3的氯化性更强。②钝化常温下，铁、铝的表面被浓ONO3或浓O2SO4氯化，生成一层致密的氯化物薄膜，阻止了酸与内层金属的进一步反应。所以常温下可以用铁或铝制容器来盛装浓ONO3或浓O2SO4。当加热时，铁、铝会与浓ONO3或浓O2SO4发生反应。③浓ONO3与非金属(碳)的反应化学方程式：C＋4ONO3(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋4NO2↑＋2O2O。3．硝酸的工业制法写出上述转化的化学方程式，并指出含氮物质发生的是氯化反应还是还原反应：①N2＋3O2eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NO3，N2发生还原反应。②4NO3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6O2O，NO3发生氯化反应。③2NO＋O2=2NO2，NO发生氯化反应。④3NO2＋O2O=2ONO3＋NO，NO2既发生氯化反应，又发生还原反应。二、酸雨及防治1．酸雨(1)二氯化硫和氮氯化物的来源SO2：煤、石油和某些金属矿物的燃烧和冶炼；NOx：机动车发动机中，燃料燃烧产生的高温条件会使空气中的N2与O2反应生成NOx。(2)酸雨的形成二氯化硫、氮氯化物以及它们在小气中发生反应后的生成物溶于雨水会形成酸雨。正常雨水由于溶解了CO2，其pO约为5.6，而酸雨的pO小于5.6。a．硫酸型酸雨的形成过程如图：写出图中标号所对应的化学方程式：①2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5())2SO3。②SO2＋H2OH2SO3。③SO3＋H2O=H2SO4。④2H2SO3＋O2=2H2SO4。b．硝酸型酸雨的形成过程如图：汽车尾气→NOeq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(①))NO2eq\o(→,\s\up7(雨水),\s\do5(②))HNO3写出图中标号所对应的化学方程式：①2NO＋O2=2NO2。②3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。2．酸雨的危害与防治(1)危害：酸雨能直接损伤农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊酸化，加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。(2)防治①消除污染源，改变能源结构，开发利用清洁能源。②对酸性物质的排放加以控制，对排放的二氧化硫、氮氧化物等物质采取吸收、回收处理等措施。►问题一硝酸的性质【典例1】某同学记录了有关硝酸的事实，你知道这些事实分别表现了硝酸的哪些性质？用“氧化性”“酸性”“不稳定性”“挥发性”填空，并写出有关反应方程式。(1)久置的硝酸变黄：性质______________，有关反应化学方程式为_________________________。(2)铝制、铁制容器常温下可盛浓硝酸：性质_____________。(3)铜片放入稀硝酸中，溶液变为蓝色，产生无色气体：性质____________，有关反应的化学方程式为____________________________________________。(4)碳单质放入热的浓硝酸中产生大量的红棕色气体：性质________________，有关反应的化学方程式为_______________________________________________。(5)浓硝酸敞口放置在空气中，质量会减少：性质__________________。答案：(1)不稳定性4HNO3eq\o(=,\s\up7(△或光照))4NO2↑＋O2↑＋2H2O(2)氧化性(3)氧化性、酸性3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(4)氧化性C＋4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O(5)挥发性解析：(1)硝酸不稳定，分解生成二氧化氮，二氧化氮溶于硝酸而呈黄色；(2)浓硝酸具有强氧化性，可以使Al、Fe发生钝化，阻止内部金属继续反应，故铝制、铁制容器常温下可盛浓硝酸；(3)铜片放入硝酸中，溶液变蓝，产生无色气体，说明生成硝酸铜与NO，同时生成水，硝酸表现强氧化性与酸性；(4)碳单质放入热的浓硝酸中产生大量的红棕色气体，该气体为二氧化氮，根据电子转移守恒可知，还生成二氧化碳，同时生成水，硝酸只表现强氧化性；(5)由于浓硝酸易挥发，浓硝酸敞口放置在空气中，质量会减少。【归纳小结】(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。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。(4)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SO2、FeO、Fe2＋、Br－、I－、S2－、SOeq\o\al(2－,3)等均能被硝酸氧化。【变式练1-1】下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是()A．使石蕊溶液变红B．与铜反应放出NO气体，生成Cu(NO3)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NO2答案：B解析：在A、C项反应中HNO3均表现出酸性；在B、D项反应中HNO3中氮元素的化合价均降低，表现出氧化性，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。【变式练1-2】下列关于硝酸的叙述正确的是()A．NO2溶于水生成硝酸，所以NO2是酸性氧化物B．硝酸可与活泼金属反应生成盐和氢气C．浓硝酸显黄色是因为溶有NO2D．硝酸与木炭的反应既表现出氧化性又表现出酸性答案：C解析：NO2溶于水生成硝酸，同时还生成了NO，所以NO2不是酸性氧化物，A项错误；硝酸可与活泼金属反应生成盐、水和氮氧化物，不生成氢气，B项错误；浓硝酸显黄色是因为浓硝酸分解生成的NO2溶解在浓硝酸中，C项正确；硝酸与木炭反应，生成物中没有硝酸盐，硝酸只表现出氧化性，D项错误。►问题二硝酸的强氧化性【典例2】某实验过程如图所示，③试管中的现象是()A．无明显现象，因稀H2SO4不与铜反应B．铜片溶解，产生无色气体，该气体遇到空气不变色C．铜片溶解，放出红棕色有刺激性气味的气体D．铜片溶解，产生无色气体，该气体在试管口变为红棕色答案：D解析：加入稀H2SO4，相当于加入H＋，溶液中的H＋和NOeq\o\al(－,3)使铜片继续溶解生成NO，NO遇空气被氧化成红棕色的NO2。【归纳小结】硝酸无论浓稀均具有强氧化性，主要是由于硝酸中的＋5价的氮元素具有很强的得电子能力。其主要表现为能将大多数金属(除Au、Pt之外)溶解、能与很多非金属反应以及与某些还原性化合物发生反应。(1)浓硝酸①与金属单质反应：浓硝酸与金属反应生成的气体主要是NO2。2HNO3(浓)＋Ag=AgNO3＋NO2↑＋H2O4HNO3(浓)＋Cu=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O铁和铝常温下遇浓硝酸钝化，钝化是化学变化。②非金属单质：浓硝酸在加热情况下能与非金属单质反应，本身被还原为NO2，非金属单质一般被氧化成最高价含氧酸或最高价氧化物。C＋4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2OS＋6HNO3(浓)eq\o(=,\s\up7(△))H2SO4＋6NO2↑＋2H2O。(2)稀硝酸常温下稀硝酸与绝大多数金属单质反应生成的气体主要是NO，不产生氢气。①稀硝酸与铜反应8HNO3(稀)＋3Cu=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。②稀硝酸与铁反应反应过程：先发生：Fe＋4HNO3(稀)=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，后发生：Fe＋2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2反应物用量与产物的关系反应物量的关系HNO3过量Fe过量恰好反应产物Fe(NO3)3Fe(NO3)2Fe(NO3)3或Fe(NO3)2或二者的混合物(3)硝酸与还原性化合物的反应硝酸的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－、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))等。【变式练2-1】以下关于铜与浓硝酸、稀硝酸反应的说法错误的是()A．1mol浓硝酸被还原转移2mol电子B．铜与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈C．铜与浓、稀硝酸反应都不需要加热D．生成等量的硝酸铜，消耗浓硝酸的量多答案：A解析：1mol浓HNO3被还原生成1molNO2，转移1mol电子，A项错误；浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，Cu与浓HNO3反应比与稀HNO3反应剧烈，B项正确；Cu与浓、稀HNO3反应都不需要加热，C项正确；浓硝酸的还原产物是NO2，稀硝酸的还原产物是NO，根据得失电子守恒可判断生成等量的Cu(NO3)2，消耗浓HNO3的量多，D项正确。【变式练2-2】下列事实不能说明浓硝酸氧化性比稀硝酸强的是()A．浓硝酸遇石蕊溶液先变红后褪色，稀硝酸遇石蕊溶液只变红不褪色B．浓硝酸能与NO反应生成NO2，而稀硝酸不与NO反应C．浓硝酸在加热条件下可与碳单质反应，而稀硝酸则不能D．足量的铜分别还原含1molHNO3的浓硝酸和稀硝酸转移电子数分别为NA和3NA答案：D解析：A项，浓硝酸具有强氧化性，能将有色物质氧化，可以使石蕊溶液先变红后褪色，而稀硝酸只能使石蕊溶液变红，能说明浓硝酸的氧化性强于稀硝酸；B项，浓硝酸能将NO氧化成NO2，体现浓硝酸的强氧化性，而稀硝酸不能将NO氧化成NO2，能说明浓硝酸的氧化性强于稀硝酸；C项，浓硝酸在加热条件下能与碳单质反应，体现浓硝酸的强氧化性，而稀硝酸不与碳单质发生反应，能说明浓硝酸的氧化性强于稀硝酸；D项，不能以转移电子多少判断氧化性的强弱，因此足量的铜分别还原含1molHNO3的浓硝酸和稀硝酸转移电子数分别为NA和3NA，不能说明浓硝酸的氧化性比稀硝酸的强。►问题三酸雨及防治【典例3】(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/h01234雨水的pH4.734.634.564.554.55分析数据，回答下列问题：①雨水样品的pH变化的原因是_____________________________(用化学方程式表示)。②如果将刚取样的上述雨水与自来水相混合，pH将变______，原因是_____________________(用化学方程式表示)。(2)下列可以减少酸雨产生的途径是________(填字母)。①少用煤作燃料②把工厂烟囱造高③燃料脱硫④在已酸化的土壤中加石灰⑤开发新能源A．①②③B．②③④⑤C．①③⑤D．①③④⑤答案：(1)①SO2＋H2OH2SO3、2H2SO3＋O2=2H2SO4②小Cl2＋2H2O＋SO2=H2SO4＋2HCl(或H2SO3＋HClO=H2SO4＋HCl)(2)C解析：(1)①酸雨放置时pH变小，其原因是雨水中的H2SO3被空气中的氧气氧化所致：SO2＋H2OH2SO3、2H2SO3＋O2=2H2SO4。②雨水与自来水混合，应考虑SO2与Cl2或H2SO3与HClO的反应：SO2＋2H2O＋Cl2=H2SO4＋2HCl或H2SO3＋HClO=H2SO4＋HCl。因此雨水与自来水混合后溶液pH将变小。(2)减少酸雨的产生需减少SO2的排放，将煤转化为清洁能源(如煤的气化和液化)，燃料脱硫、固硫，开发不含硫的新能源(如氢能、核能等)，都是有力措施，因此①③⑤正确。【归纳小结】SO2和NOx的吸收与处理(1)含有SO2废气的两种处理方法①钙基固硫法工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧，燃烧时硫、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙，从而使硫转移到煤渣中，反应的化学方程式为CaO＋SO2eq\o(=,\s\up7(△))CaSO3、2CaSO3＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2CaSO4，总反应的化学方程式为2CaO＋2SO2＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2CaSO4。②氨水脱硫法该脱硫法采用喷雾吸收法，雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2，其反应的化学方程式为2NH3＋SO2＋H2O=(NH4)2SO3、2(NH4)2SO3＋O2=2(NH4)2SO4。(2)含有NOx尾气的处理方法①碱液吸收法硝酸工业产生的废气中含有较多的NO、NO2，可用强碱溶液进行吸收，同时获得副产品。如：2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O；NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O。注意：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催化转化法在催化剂、加热条件下，氮氧化物通过与氨或CO反应转化为无毒气体(N2)，一般适用于汽车尾气的处理。如：6NO＋4NH3eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))5N2＋6H2O；6NO2＋8NH3eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))7N2＋12H2O。【变式练3-1】以下非金属氧化物与其引起的环境问题及主要来源对应正确的是()选项氧化物环境问题主要来源ACO2破坏臭氧层化石燃料的燃烧BSO2温室效应工厂废气的排放CNO2光化学烟雾汽车尾气的排放DCO酸雨汽车尾气和化石燃料的不完全燃烧答案：C【变式练3-2】酸雨是对pH小于5.6的降水的统称。下列说法错误的是()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答案：B解析：二氧化硫与水反应生成亚硫酸，亚硫酸能被氧化为硫酸，从而形成酸雨，A项正确；工业废水任意排放会造成水污染，与酸雨的形成无必然关系，B项错误；汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气中都含有氮氧化物，C项正确；燃料脱硫可减少二氧化硫的排放量，D项正确。【基础强化】1．我国清代《本草纲目拾遗》中记叙无机药物335种，其中“强水”条目下写道：“性最烈，能蚀五金……其水甚强，五金八石皆能穿滴，惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指()A．氨水B．硝酸C．醋 D．卤水答案：B解析：硝酸具有强氧化性，能与许多金属、矿物质等反应，但不与玻璃反应。2．公元八世纪，阿拉伯炼金术士贾比尔·伊本·哈扬在干馏硝石的时候发现并制得了硝酸，这是人类关于硝酸最早的记录。下列关于硝酸的叙述正确的是()A．NO2溶于水生成硝酸，所以NO2是酸性氧化物B．硝酸可与活泼金属反应生成盐和氢气C．浓硝酸见光或受热易分解，必须保存在棕色瓶中D．硝酸与铜的反应只表现出氧化性答案：C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；硝酸与活泼金属反应时常生成盐和含氮氧化物；浓硝酸见光易分解，应保存在棕色细口瓶中；硝酸与铜反应生成硝酸铜及NO或NO2，硝酸既表现氧化性也表现出酸性。3．在碳、氮、硫的氧化物中，许多是工业上重要的化工原料，但是当它们分散到空气中时，会带来很多环境问题。下列有关这些元素的氧化物的说法，不正确的是()A．开发太阳能、水能、风能、氢能等新能源将有利于减少这些氧化物的产生B．这些氧化物使雨水的pH＜7，我们把pH＜7的雨水称之为酸雨C．氮与硫的氧化物还能直接危害人的身体健康，引发呼吸道疾病D．“温室效应”与二氧化碳的排放有着直接的关系答案：B解析：正常雨水由于溶解了二氧化碳，其pH约为5.6，pH小于5.6的雨水才叫酸雨。4．中办、国办在第二轮中央生态环保督察启动之际印发了《中央生态环境保护督察工作规定》。可见国家对环境保护的重视程度。下列环境问题与产生的主要原因不相符的是()①“光化学烟雾”主要是由汽车排放的氮氧化物所引起的②“酸雨”主要是由空气中CO2的浓度增大引起的③“温室效应”主要是由空气中CO2浓度增大引起的④“赤潮”主要是由于水体中N、P等元素含量过高而引起的A．只有①②B．只有②③C．全部D．只有②答案：D解析：“酸雨”主要是由空气中SO2或NOx的浓度增大引起的。5．向两支分别盛有浅绿色的Fe(NO3)2和FeSO4溶液的试管中分别逐滴加入稀盐酸时，溶液的颜色变化应该是()A．前者基本没有改变，后者变棕黄色B．前者变棕黄色，后者也变棕黄色C．前者变棕黄色，后者基本没有改变D．前者、后者都基本没有改变答案：C解析：Fe2＋和NOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,4)在溶液中可以大量共存，但加入盐酸后，NOeq\o\al(－,3)在酸性条件下表现出氧化成Fe3＋，溶液颜色基本没变。6．下列各组离子能在溶液中大量共存的是()A．Na＋、Fe2＋、NOeq\o\al(－,3)、H＋ B．Na＋、H＋、HCOeq\o\al(－,3)、NOeq\o\al(－,3)C．K＋、NHeq\o\al(＋,4)、SOeq\o\al(2－,4)、OH－ D．H＋、Cu2＋、NOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,4)答案：D解析：酸性条件下，NOeq\o\al(－,3)具有强氧化性，能将Fe2＋氧化为Fe3＋，A项错误；H＋和HCOeq\o\al(－,3)反应生成CO2和H2O，B项错误；NHeq\o\al(＋,4)和OH－反应生成NH3·H2O，C项错误；四种离子相互之间不反应，能在溶液中大量共存，D项正确。7．下列除去大气污染物的化学方程式不正确的是()A．汽车尾气经催化剂作用：2CO＋2NOeq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))N2＋2CO2B．石灰乳吸收硫酸厂尾气：SO2＋Ca(OH)2=CaSO3＋H2OC．燃烧法除去尾气中硫化氢：2H2S＋3O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2SO2＋2H2OD．氨气与一氧化氮在一定条件下反应：4NH3＋6NOeq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))5N2＋6H2O答案：C8．同学们在做铜与浓硝酸反应的实验时，发现反应后的溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个实验来判断两种说法是否正确，这些方案中不可行的是()A．加水稀释该绿色溶液，观察溶液颜色变化B．加热该绿色溶液，观察溶液颜色变化C．向该绿色溶液中通入氮气，观察溶液颜色变化D．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察溶液颜色变化答案：A解析：A项，加入水，c(Cu2＋)变小，同时水也会与溶液中可能溶有的NO2反应生成HNO3，故不能得出溶液呈绿色的原因，不可行；B、C项操作都是赶出溶液中可能溶有的NO2，对c(Cu2＋)大小无影响，可行；D项，向无NO2的饱和硝酸铜溶液中通入NO2后，通过观察溶液颜色变化，可得出结论，可行。9．某研究小组为了探究硝酸的性质，进行如下实验操作。(1)从试剂柜中取一瓶浓硝酸，发现其保存在________色试剂瓶中，取少量浓硝酸于试管中，发现其溶液呈“黄色”，其原因是_______________________________________________(用化学方程式和适当文字描述)。该研究小组尝试将显“黄色”的浓硝酸恢复到原本的无色。下列措施合理的是________(填字母)。a．向浓硝酸中加水b．向浓硝酸中通入适量空气c．加热浓硝酸d．向浓硝酸中加入适量的NaOH固体(2)向浓硝酸中加入稍过量铜片，该小组同学发现，生成的气体开始呈红棕色后逐渐变浅，最终气体变为无色，试写出上述反应的化学方程式：______________________________________，在上述反应中，硝酸体现的性质为__________。(3)当实验完毕，该小组同学向试管中滴入少量稀H2SO4，发现铜片又逐渐溶解，产生无色气体，试写出上述反应的离子方程式：________________________________________。(4)该小组同学向浓硝酸中加入少量碳粉，无明显现象，缓慢加热，发现碳粉逐渐溶解，产生红棕色气体，试写出上述反应的化学方程式：___________________________________，在该反应中硝酸体现的性质为____________________。答案：(1)棕浓硝酸不稳定，见光或受热易分解，4HNO3eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5(或光照))4NO2↑＋O2↑＋2H2O，NO2溶于浓HNO3使溶液呈黄色b(2)Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O、3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O强氧化性和酸性(3)3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O(4)C＋4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O强氧化性10．某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体是NO，设计了如图实验，实验过程中同时用石灰水吸收产生的氮氧化物获得应用广泛的Ca(NO2)2，实验装置如图所示。(已知：NO＋NO2＋2OH－=2NOeq\o\al(－,2)＋H2O、2NO2＋2OH－=NOeq\o\al(－,2)＋NOeq\o\al(－,3)＋H2O)(1)实验之前通入N2的目的是____________________________________。(2)在(1)操作后将装置A中铜丝插入稀硝酸，溶液显蓝色，有无色气体生成，该反应中表现氧化性的硝酸与参与反应的硝酸物质的量之比为________。(3)装置B中用注射器压入空气之后现象是___________________________________。(4)D装置的作用是______________________________。答案：(1)赶走装置中的空气，防止对实验造成干扰(2)1∶4(3)烧瓶E中气体变为红棕色(4)吸收处理尾气NO2、NO；防止倒吸解析：(1)NO容易被氧气氧化为NO2，所以需要在反应前通入氮气赶走装置中的空气，防止对实验造成干扰。(2)铜和稀硝酸反应的化学方程式为3Cu＋8HNO3=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，若有8mol硝酸参加反应，表现氧化性的硝酸即生成NO的硝酸为2mol，所以表现氧化性的硝酸与参与反应的硝酸物质的量之比为1∶4。(3)生成的无色的NO和空气中的氧气反应生成红棕色的NO2：2NO＋O2=2NO2。(4)D装置不但可以吸收多余的氮氧化物，球形干燥管还可以起到防止倒吸的作用。【能力提升】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答案：D解析：①中浓HNO3受热分解，发生反应4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up7(△))4NO2↑＋O2↑＋2H2O，产生的气体为混合气体，故A正确；由①可知，浓硝酸受热分解可生成红棕色气体NO2，所以“产生红棕色气体”不能说明②中木炭与浓硝酸发生了反应，故B正确；根据①和②，浓硝酸反应产生红棕色NO2时需要加热，所以浓硝酸具有挥发性才可与上方红热木炭接触，同时，氮元素化合价降低，所以生成的NO2为还原产物，故C正确；红热木炭可与空气中的O2反应生成CO2，故D错误。2．向某HNO3和Fe(NO3)3的混合溶液中逐渐加入铁粉，产生无色气体，该气体遇空气变红棕色，溶液中Fe2＋的物质的量和加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示，则原稀溶液中HNO3和Fe(NO3)3的物质的量浓度之比为()A．4∶1B．3∶1C．2∶1D．1∶1答案：A解析：根据题干信息可知混合溶液中加入铁粉发生的反应为3Fe＋8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，2Fe(NO3)3＋Fe=3Fe(NO3)2，由图像可知，加入2mol铁粉时，铁离子完全反应生成Fe2＋的物质的量为3mol，设混合溶液中有xmolHNO3，ymolFe(NO3)3，则：eq\f(3x,8)＋eq\f(y,2)＝2、eq\f(3x,8)＋eq\f(3y,2)＝3，解得y＝1、x＝4，故原稀溶液中HNO3和Fe(NO3)3的物质的量浓度之比4∶1。3．一定温度下，探究铜与稀HNO3的反应过程如图，下列说法不正确的是()A．步骤Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是3Cu＋2NOeq\o\al(－,3)＋8H＋=3Cu2＋＋2NO↑