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第五章 化工生產(chǎn)中的重要非金屬原元素
第一節(jié) 氮及其化合物 課時(shí)3
“被溶掉的諾貝爾獎?wù)隆?br/>勞厄和弗蘭克，曾獲得1914年和1925年的物理學(xué)獎，德國納粹政府要沒收他們的諾貝爾獎牌，他們輾轉(zhuǎn)來到丹麥，請求丹麥同行、1922年物理學(xué)獎得主玻爾幫忙保存。1940年，納粹德國占領(lǐng)丹麥，受人之托的玻爾急得團(tuán)團(tuán)轉(zhuǎn)。同在實(shí)驗(yàn)室工作的一位匈牙利化學(xué)家赫維西（1943年化學(xué)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(shí)驗(yàn)室架子上，來搜查的納粹士兵果然沒有發(fā)現(xiàn)這一秘密。戰(zhàn)爭結(jié)束后，溶液瓶里的黃金被還原后送到斯德哥爾摩，按當(dāng)年的模子重新鑄造，于1949年完璧歸趙。
由濃鹽酸和濃硝酸按體積比3:1組成的混合物。
1.知道硝酸的主要性質(zhì)——不穩(wěn)定性和強(qiáng)氧化性。
2.知道硝酸是重要的化工原料。
3.了解酸雨的概念，知道酸雨形成的原因以及造成的危害。
知識點(diǎn)一：硝酸
1.硝酸的物理性質(zhì)
無色
刺激性氣味
液體
易揮發(fā)
HNO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%以上的濃硝酸在空氣中揮發(fā)出硝酸蒸氣會產(chǎn)生“發(fā)煙”現(xiàn)象，通常又叫作發(fā)煙硝酸。
4HNO3(濃) === 4NO2↑+O2↑+2H2O
△
或光照
保存于棕色試劑瓶中
2.硝酸的化學(xué)性質(zhì)
（1）強(qiáng)氧化性
【實(shí)驗(yàn)5-8】在橡膠塞側(cè)面挖一個凹槽，并嵌入下端卷成螺旋狀的銅絲。向兩支具支試管中分別加入2mL濃硝酸和稀硝酸，用橡膠塞塞住試管口，使銅絲與硝酸接觸，觀察并比較實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。向上拉銅絲，終止反應(yīng)。
視頻
稀硝酸 濃硝酸
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 反應(yīng)緩慢，有少量氣泡產(chǎn)生，__________，試管口有紅棕色氣體產(chǎn)生 反應(yīng)劇烈，有__________產(chǎn)生，__________，液面上有________氣體產(chǎn)生
實(shí)驗(yàn)結(jié)論 銅與稀硝酸常溫下緩慢反應(yīng)生成_____氣體 銅與濃硝酸常溫下劇烈反應(yīng)生成_____氣體
溶液變藍(lán)
大量氣泡
溶液變藍(lán)
紅棕色
NO
NO2
Cu+4HNO3(濃) === Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀) ===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
一般情況下：
濃硝酸的還原產(chǎn)物為NO2，稀硝酸的還原產(chǎn)物為NO。
硝酸的濃度不同，與金屬反應(yīng)的產(chǎn)物也不同。
① 與Cu反應(yīng)
在常溫下，鐵、鋁的表面被濃硝酸或濃硫酸氧化，生成一層致密的氧化物薄膜，這層薄膜阻止了酸與內(nèi)層金屬的進(jìn)一步反應(yīng)。
當(dāng)加熱時(shí)，鐵、鋁會與濃硝酸或濃硫酸發(fā)生反應(yīng)。
常溫下，工業(yè)上運(yùn)輸和儲存濃硝酸時(shí)，跟濃硫酸一樣可以用鐵質(zhì)或鋁制容器。這是為什么呢？
③與非金屬反應(yīng)
硝酸、濃硫酸都是常見的氧化性酸，具有強(qiáng)氧化性。濃硝酸不僅能和金屬反應(yīng)，在加熱的條件下，還能與碳單質(zhì)等非金屬單質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。試著寫出濃硝酸與C和濃硝酸與S反應(yīng)的化學(xué)方程式。
C+4HNO3（濃） === 2H2O+4NO2↑+CO2↑
△
S+6HNO3(濃) === H2SO4+6NO2↑+2H2O
△
3.硝酸的用途
硝酸鹽
炸藥
染料
塑料
重要的化工原料
【思考與交流】
硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、農(nóng)藥、炸藥、染料等。工業(yè)上制硝酸的原理是將氨經(jīng)過一系列反應(yīng)得到硝酸，如下圖所示：
N2
H2
O2
O2
H2O
NH3
NO
NO2
HNO3
(1) 寫出每一步反應(yīng)的化學(xué)方程式。
(2) 請分析上述反應(yīng)中的物質(zhì)類別和氮元素化合價(jià)的變化情況，以及每一步反應(yīng)中含氮物質(zhì)發(fā)生的是氧化反應(yīng)還是還原反應(yīng)。
寫出有關(guān)化學(xué)方程式:
N2→NH3: ________________________________。
NH3→NO: _______________________________。
NO→NO2: _______________________________。
NO2→HNO3: _____________________________。
2NO+O2 === 2NO2
3NO2+H2O === 2HNO3+NO
N2+3H2 2NH3
4NH3+5O2 4NO+6H2O
0
-3
-3
+2
+2
+4
+4
+2
+5
酸
單質(zhì)
鹽
氧化物
+2
0
+4
氮元素化合價(jià)
物質(zhì)類別
-3
氫化物
+5
NO2
N2
NO
NH3
HNO3
NH4Cl
NaNO3
H2
Ca(OH)2
HCl
NaOH
H2O
Cu
Cu
O2
H2O
O2
NH3
O2
概括 整合
知識點(diǎn)二：酸雨及其防治
1.酸雨的形成
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。
SO2
O2
H2O
H2SO4
化石燃料的燃燒
2SO2+O2 2SO3
催化劑
SO2+H2O H2SO3
SO3+H2O===H2SO4
硫酸型酸雨
化石燃料的燃燒
植物體的焚燒
硝酸型酸雨
大氣中的氮氧化物
與水反應(yīng)生成硝酸和亞硝酸
硝酸型酸雨
2.酸雨的危害
對人體健康也有直接影響
使湖泊水質(zhì)變酸，導(dǎo)致水生生物死亡
酸雨浸漬土壤，使土壤變得貧瘠
造成森林大面積死亡，腐蝕建筑
3.酸雨的防治
嚴(yán)格規(guī)定污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)，提高人們的環(huán)境保護(hù)意識
酸雨的防治
改變能源結(jié)構(gòu),開發(fā)清潔能源
控制酸性物質(zhì)的排放，對含硫燃料預(yù)先進(jìn)行脫硫等
脫硫塔
1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。
(1)常溫下鐵與濃硝酸反應(yīng),產(chǎn)生大量紅棕色氣體。(　　)
(2)用濃硝酸與Cu反應(yīng)制備NO2。(　　)
(3)汽車尾氣中的氮氧化物與碳?xì)浠衔锸钱a(chǎn)生光化學(xué)煙霧的元兇。(　　)
(4)氮氧化合物也可以形成酸雨。(　　)
x
√
√
√
練一練
2.下列塊狀金屬在常溫時(shí),能全部溶于足量的濃硝酸的是 (　　)
A.Au B.Cu C.Al D.Fe
3.下列反應(yīng)中硝酸只表現(xiàn)強(qiáng)氧化性的是(　　)
A.灼熱的炭與濃硝酸的反應(yīng)
B.Cu與稀硝酸的反應(yīng)
C.FeO與稀硝酸的反應(yīng)
D.Fe(OH)3與硝酸的反應(yīng)
B
A
4.化學(xué)與環(huán)境密切相關(guān),下列有關(guān)說法正確的是 (　　)
A.酸雨是pH小于7的雨水
B.CO2、SO2都會導(dǎo)致酸雨的形成
C.CO2屬于大氣污染物
D.開發(fā)新能源能夠有效控制酸雨
D
5.下列離子方程式正確的是(　　)
D
硝酸及酸雨
硝酸
無色、易揮發(fā)、有刺激性氣味的液體
見光易分解為二氧化氮、氧氣和水
具有強(qiáng)氧化性，能與金屬和部分非金屬反應(yīng)
常溫下，濃硝酸能使鐵、鋁等金屬鈍化
酸雨
pH小于5.6的雨水
硫酸型酸雨
硝酸型酸雨
使土壤、湖泊酸化
加速建筑物、橋梁等的腐蝕

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