資源簡介

(共36張PPT)
第二節 氮及其化合物
第五章化工生產中的重要非金屬元素
第4課時 硝酸 酸雨及其防治
硝酸的個人闡述
大家好！我的名字叫硝酸，內心純凈透明，熱衷于穿棕色的衣服，愛好廣泛，喜歡游泳，向往自由，有機會就在空氣中溜達，有一些人不喜歡我，因為我會散發出刺激性的味道。但是，一個名叫“工業”的人相當喜歡我。告訴大家一個秘密，我有雙重人格，主人格（+5價的氮元素）很強勢，次人格（+1價的氫元素）比較溫婉，和金屬交往，主人格強勢牽手，但并不是所有的金屬都能牽手成功，有的牽手成功一瞬間就遭到了反對，我也是很無奈呀！如果你深入的了解我，一定會喜歡我！現在，開啟我們愉快的相處之旅吧......
無色液體
很強
沸點低，易揮發
跟水任意比互溶，溶解放出大量熱。
1、硝酸的物理性質
A.色態：
B.腐蝕性：
C.沸點：
D.溶解性：
硝酸（HNO3）
95%以上的硝酸稱為“發煙硝酸”
發煙硝酸的“發煙”原因是揮發出的硝酸和空氣中的水蒸氣形成硝酸小液滴，所發出的“煙”實際上是 。
霧
①與指示劑反應:稀硝酸使石蕊試液由紫變紅；
濃硝酸使紫色石蕊試液先變紅后褪色 ；
②與堿的反應，生成鹽和水；
③與堿性氧化物反應生成鹽和水；
④與鹽的反應生成新鹽和新酸
1）酸的通性
Fe2O3+ 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O
H+ + OH- = H2O
Na2CO3+2HNO3= 2NaNO3+CO2↑+ H2O
2、硝酸的化學性質
載29噸硝酸的鋁槽車側翻發生泄露事故，造成大量紅棕色煙霧，現場可聞到刺鼻的氣味。消防人員運來純堿進行處理，以便防止其擴散并污染。
思考1：為什么現場有大量紅棕色的煙霧？
思考2：從化合價的角度分析，除了NO2氣體，還會有什么物質產生？
濃硝酸不穩定，見光或受熱會分解生成NO2
硝酸泄漏
4HNO3=====4NO2↑+O2↑+2H2O
光照或加熱
注：保存方法
2）不穩定性
保存硝酸要用棕色瓶（防光）、置于陰涼處（防熱），玻璃塞（橡膠塞易被氧化）。
【情境·思考】某同學在實驗室取出一瓶濃硝酸，
發現溶液顯黃色,與教材中關于硝酸的描述出現偏差。
(1)請解釋一下原因
濃硝酸不穩定,見光或受熱會分解生成NO2，
NO2溶于濃硝酸使溶液顯黃色。
(2)如何去除硝酸的黃色
向濃硝酸中通入氧氣(或空氣)，發生反應4NO2+O2+2H2O===4HNO3，消除黃色。
小結：通常見光易分解的物質（提示---棕色試劑瓶）有：
回憶：高錳酸鉀、硝酸銀、雙氧水、氯水（次氯酸）、硝酸...
①常溫下，鐵、鋁遇濃硝酸鈍化
②與金屬反應：
濃硝酸→NO2，稀硝酸→NO，無H2放出
3）強氧化性
HNO3中氫元素為+1價氮元素為+5價，而HNO3中的+5價氮的氧化性強于+1氫，導致與金屬反應時是HNO3中的+5價氮得電子被還原，不能生成H2。
Ⅰ、銅與硝酸反應：
Cu+4HNO3(濃) = Cu(NO3)2+2H2O+2NO2↑
Cu+4H++2NO3- = Cu2++2H2O+2NO2↑
3Cu+8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2+4H2O+2NO↑
3Cu+8H++2NO3- = 3Cu2++4H2O+2NO↑
現象：
1、濃硝酸與銅：
2、稀硝酸與銅：
試管內產生大量紅棕色氣體，溶液逐漸變綠，銅絲逐漸變細
試管上部出現紅棕色氣體，溶液逐漸變藍，銅絲逐漸變細
Ⅱ、鐵與硝酸反應：
硝酸過量：
Fe+4HNO3（稀）= Fe(NO3)3+2H2O+NO↑
Fe+4H++NO3- = Fe3++2H2O+NO↑
硝酸不足：
3Fe+8HNO3（稀）= 3Fe(NO3)2+4H2O+2NO↑
3Fe+8H++2NO3- = 3Fe2++4H2O+2NO↑
④與非金屬反應：
C+4HNO3(濃) = CO2↑+4NO2↑+2H2O
⑤與還原性離子反應：
SO32-→SO42-、Fe2+→Fe3+、I-→I2
濃硫酸 HNO3
穩定性
酸的通性
與Cu 反應
鈍化現象
與C 反應
吸水性 脫水性
使Fe、 Al 鈍化
濃硝酸 使Fe、 Al 鈍化
有吸水性、脫水性
無
Cu+2H2SO4 （濃）===CuSO4+SO2↑+2H2O
△
Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
4HNO3(濃)+C=4NO2↑+CO2↑+2H2O
2H2SO4(濃)+C==2SO2↑+CO2↑+2H2O
△
濃硫酸與硝酸的比較
穩定
不穩定
是
是
勞厄和弗蘭克，曾獲得1914年和1925年的物理學獎，德國納粹政府要沒收他們的諾貝爾獎牌，他們輾轉來到丹麥，請求丹麥同行、1922年物理學獎得主玻爾幫忙保存。1940年，納粹德國占領丹麥，受人之托的玻爾急得團團轉。同在實驗室工作的一位匈牙利化學家赫維西（1943年化學獎得主）幫他想了個好主意：將獎牌放入“王水” 中，純金獎牌便溶解了。玻爾于是將溶液瓶放在實驗室架子上，來搜查的納粹士兵果然沒有發現這一秘密。戰爭結束后，溶液瓶里的黃金被還原后送到斯德哥爾摩，按當年的模子重新鑄造，于1949年完璧歸趙。
能使不溶于硝酸的金屬如金、鉑等溶解。
濃硝酸和濃鹽酸按體積比為1∶3混合得到的混合物。
王水
1.下列反應中硝酸既能表現出酸性又表現出氧化性的是( )
A.使石蕊溶液變紅
B.與銅反應放出NO氣體，生成Cu(NO3)2
C.與Na2CO3反應放出CO2氣體，生成NaNO3
D.與S單質混合共熱時生成H2SO4和NO2
B
2.下列有關濃硝酸的說法不正確的是（ ）
A.實驗室常用濃硝酸與金屬鋅反應制備氫氣
B.常溫下濃硝酸能使金屬鋁鈍化
C.濃硝酸不穩定，見光易分解，需要避光保存
D.濃硝酸易揮發，打開瓶塞，瓶口有白霧產生
A
三階段 三反應 三設備
NO氧化成NO2 熱交換器
硝酸的生成 吸收塔
氨的催化氧化 轉化器
4NH3+ 5O2 === 4NO+6H2O
催化劑
△
2NO+ O2 === 2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO
3.工業上制硝酸的原理
催化劑
NH3空氣
空氣NH3
熱交換器
轉化器
吸收塔
工業制備硝酸的流程
NO、O2、N2等
NO2、O2、N2等
HNO3
H2O
煤、石油和某些金屬礦物中含有硫，在燃燒或冶煉時往往會生成二氧化硫。在機動車發動機中，燃料燃燒產生的高溫條件會使空氣中的氮氣與氧氣反應，生成氮氧化物。它們會引起呼吸道疾病，危害人體健康，嚴重時會使人死亡。
二、酸雨及防治
(1)對人體的直接危害首先是它的刺激性，其次是它會形成硫酸霧和硫酸鹽霧，其毒性比SO2大，能浸入人的肺部，引起肺水腫等疾病而使人致死。
(2)引起河流、湖泊的水體酸化，
嚴重影響水生動物生長。
(3)破壞土壤、植被、森林。
(4)腐蝕金屬、油漆、皮革、紡織品及建筑材料等。
(5)滲入地下，可引起地下水酸化，酸化后的地下水中鋁、銅、鋅、鎘等對人體有害金屬元素的含量會偏高。
酸雨的危害
2
飲用酸化的地下水危害人類
腐蝕建筑物和工業設備
破壞土壤成分使農作物減產甚至死亡
損壞植物葉面導致森林死亡
破壞露天文物古跡
使湖泊中魚蝦死亡
酸雨的危害：
(1)調整能源結構，積極開發新能源
(2)對煤（其中含硫為0.3%-5%)進行處理，如選洗加工、綜合
開發、在煤中加入適量的生石灰、對排放的煙進行處理等
(3)種植能夠吸收SO2的有關樹木(如臭椿、垂柳、柳杉）等
(4)加強工廠廢氣的回收處理
(5)改進汽車尾氣的處理技術，控制尾氣排放
酸雨的防治
3
酸雨：主要指 pH小于5.6 的雨水，其主要是含有硫酸和硝酸。
S
SO2
SO3
H2SO4
硫酸型酸雨：
硝酸型酸雨：
NO2
HNO3
成因：主要是大氣中的SO2與NOx溶于水形成的。
酸雨的形成
1
Ⅰ.硫酸型酸雨的形成過程：
①SO2→SO3：____________________。
②SO2→H2SO3：__________________。
③SO3→H2SO4：_____________________。
④H2SO3→H2SO4：______________________。
SO3＋H2O === H2SO4
2H2SO3＋O2 === 2H2SO4
Ⅱ.硝酸型酸雨形成過程：
①NO→NO2：____________________。
②NO2→HNO3：____________________________。
2NO＋O2 === 2NO2
3NO2＋H2O === 2HNO3＋NO
SO2＋H2O H2SO3
2SO2＋O2 2 SO3
△
催化劑
S
SO2
SO3
H2SO4
NO2
HNO3
硝化炸藥軍事上用得比較多的是2, 4, 6-三硝基甲苯(TNT)。它是由甲苯與濃硝酸和濃硫酸反應制得的，是一種黃色片狀物，具有爆炸威力大、藥性穩定、吸濕性小等優點，常用做炮彈、手榴彈、地雷和魚雷等的炸藥，也可用于采礦等爆破作業。
【科學態度與社會責任】
硝酸甘油用于治療冠心病
制化肥、農藥、染料等
【科學態度與社會責任】
“三酸兩堿”是重要的化工原料，是指:
硝酸、硫酸、鹽酸、
燒堿、純堿
“三酸兩堿”是衡量一個國家化工發展水平的標志
【科學態度與社會責任】
①原子守恒法
②電子得失守恒法
③電荷守恒法
④利用離子方程式計算法
4.硝酸與金屬計算:
1、原子守恒法
Cu + 4HNO3(濃) = Cu(NO3)2 + 2NO2 ↑ + 2H2O
HNO3與金屬反應時，一部分HNO3起酸的作用以NO3-的形式存在于溶液中；一部分作為氧化劑轉化為還原產物，這兩部分中氮原子的總物質的量等于反應消耗的HNO3物質的量。
n(反應的硝酸)
= n(被還原的硝酸)+ n(未被還原的硝酸)
= n(氮的氧化物)+2n(Cu2+)
例. 25.6 mg Cu跟含有1.4×10-3 mol的硝酸恰好完全反應,反應完畢后收集到的氣體在標準狀況下的體積為( )
A．7.84 mL B．13.44 mL
C．15.68 mL D．17.92 mL
B
2、電子得失守恒法
HNO3與金屬的反應屬于氧化還原反應，HNO3中氮原子得電子的物質的量等于金屬失電子的物質的量。
例.某二價金屬與硝酸反應時，金屬與硝酸所消耗的物質的量之比為2:5，則HNO3的還原產物是 （ ）
A.NH4NO3 B.N2O C.NO D.NO2
AB
HNO3過量時反應后溶液中（不考慮OH-）則有：
c(NO3- )=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金屬離子)。
3、電荷守恒法
例.3.2 g銅與過量硝酸反應，硝酸被還原為NO2和NO。反應后溶液中含H+ a mol,則此時溶液中含NO3-的物質的量為__________mol。
(a+0.1)
4、利用離子方程式計算法
金屬與H2SO4、HNO3的混合酸反應時，由于硝酸鹽中NO 3- 在H2SO4提供H+的條件下能繼續與金屬反應，因此此類題目應用離子方程式來計算，先作過量判斷,然后根據完全反應的金屬或H+或NO3-進行相關計算，且溶液中要符合電荷守恒。
例. 1L稀硝酸和稀硫酸的混合液，其物質的量濃度分別為0.1mol/L和0.4mol/L。若向該混合液中加入足量的銅粉，則最多能溶解銅粉的質量為 ( ) 　
A.2.4g B.3.2g　 C. 6.4g D.9.6g
D
水吸收
堿吸收或氧化劑
還原劑
應用氮元素的二維圖設計轉化方案,實現氮氧化物的無害化處理
知識拓展 如何減少主要污染源—NO2
方法1：SCR（選擇性催化還原）
知識拓展 如何減少主要污染源—NO2
8NH3+6NO2 ===7N2+12H2O
催化劑
方法2：堿液吸收法
2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O
方法3：NSR(NOX儲存還原)
方法4：汽車尾氣催化轉化器
2NO2+4CO==4CO2+N2
知識拓展 如何減少主要污染源—NO2

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