資源簡介

(共43張PPT)
第5章 化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素
第二節(jié) 氮及其化合物
第4課時(shí) 硝酸 酸雨及防治
導(dǎo)入一
運(yùn)輸硝酸的鋁槽車發(fā)生泄露,現(xiàn)場聞到刺鼻的氣味,同時(shí)產(chǎn)生大量紅棕色的煙霧。消防員緊急調(diào)來大量沙子,在酸液流經(jīng)之處壘起堤壩,并迅速運(yùn)來熟石灰進(jìn)行處理。
硝酸呈現(xiàn)出哪些物理性質(zhì) 為什么現(xiàn)場有大量紅棕色的煙霧 為什么可以用熟石灰處理泄漏出來的硝酸 金屬可以與酸反應(yīng),那么為什么還可以用鋁槽車運(yùn)輸濃硝酸
導(dǎo)入二
在金屬的化學(xué)性質(zhì)的學(xué)習(xí)中,我們已經(jīng)知道活潑金屬可以與酸反應(yīng)生成鹽和氫氣。那如果將硝酸、濃硫酸與活潑金屬或不活潑金屬混合,會(huì)怎么樣呢
導(dǎo)入三
丹麥有位叫玻爾的科學(xué)家,37歲時(shí)他獲得了1922年的諾貝爾獎(jiǎng)。第二次世界大戰(zhàn)期間,玻爾被迫離開即將被德軍占領(lǐng)的祖國,為了表示他一定要返回祖國的決心,他決定將諾貝爾獎(jiǎng)?wù)铝粼趯?shí)驗(yàn)室。玻爾把金獎(jiǎng)?wù)氯芙庠谑⒂型跛脑噭┢坷铩：髞?納粹分子進(jìn)入玻爾實(shí)驗(yàn)室,那個(gè)試劑瓶就在他們的眼皮底下,他們卻一無所知。戰(zhàn)爭結(jié)束后,玻爾從王水中把金還原出來,并重新鑄成獎(jiǎng)?wù)隆６柵渲仆跛闹饕M成之一就是“硝酸”。這節(jié)課我們就一起來學(xué)習(xí)有關(guān)硝酸的知識。
思路一
一、硝酸的性質(zhì)
閱讀教材,歸納硝酸的物理性質(zhì)。
質(zhì)量分?jǐn)?shù)為69%的硝酸為濃硝酸,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%以上的硝酸為“發(fā)煙硝酸”,硝酸揮發(fā)出來的 HNO3分子遇到空氣中的水分子會(huì)結(jié)合成小液滴,形成霧。
硝酸是無色、易揮發(fā)、有刺激性氣味的液體,能溶于水。
一、硝酸的性質(zhì)
展示一瓶發(fā)黃的硝酸,思考黃色物質(zhì)可能是什么,然后推測硝酸的分解產(chǎn)物還可能含有哪些物質(zhì)。
硝酸的不穩(wěn)定性:
4HNO3 2H2O+4NO2↑+O2↑
△
或光照
濃硝酸分解產(chǎn)生的 NO2又溶于硝酸而使其呈黃色。
濃硝酸應(yīng)該如何保存呢
濃硝酸一般保存在棕色試劑瓶中,并放置在陰涼處。
一、硝酸的性質(zhì)
從物質(zhì)分類的角度看,硝酸是三大強(qiáng)酸之一,具有酸的通性:
(1)與堿反應(yīng),如:
HNO3+NaOH NaNO3+H2O
(2)與堿性氧化物反應(yīng),如:
Na2O+2HNO3 2NaNO3+H2O
(3)與鹽反應(yīng),如:
CaCO3+2HNO3 Ca(NO3)2+H2O+CO2↑
從 HNO3中氮元素的化合價(jià)角度分析硝酸可能具有的化學(xué)性質(zhì)。
HNO3 中的 N元素為+5價(jià),處于 N元素的最高價(jià)態(tài),具有氧化性。
一、硝酸的性質(zhì)
探究實(shí)驗(yàn):銅與濃硝酸、稀硝酸的反應(yīng)。
1.實(shí)驗(yàn)步驟:在橡膠塞側(cè)面挖一個(gè)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)。
一、硝酸的性質(zhì)
2.該實(shí)驗(yàn)裝置的特點(diǎn):
(1)可以做到使反應(yīng)隨時(shí)發(fā)生,隨時(shí)停止。
(2)有毒的 NO2氣體用堿液吸收,防止污染空氣。
(3)微型化實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)節(jié)約意識。
一、硝酸的性質(zhì)
3.觀察Cu分別與濃、稀硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并從以下幾方面作出對比:①反應(yīng)速率;②反應(yīng)溶液顏色的變化;③產(chǎn)生氣體的顏色。
反應(yīng) Cu與濃硝酸 Cu與稀硝酸
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 (1)Cu片:有大量氣泡產(chǎn)生 (2)溶液顏色:無色變?yōu)榫G色 (3)氣體顏色:紅棕色 (4)反應(yīng)劇烈程度:劇烈 (5)觸摸容器外壁:很熱 (1)Cu片:有氣泡產(chǎn)生
(2)溶液顏色:無色變?yōu)樗{(lán)色
(3)氣體顏色:無色(上方略顯紅棕色)
(4)反應(yīng)劇烈程度:緩慢
(5)觸摸容器外壁:溫?zé)?br/>化學(xué)方程式
實(shí)驗(yàn)結(jié)論 Cu+4HNO3(濃) Cu(NO3)2
+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+
2NO↑+4H2O
硝酸具有強(qiáng)氧化性,硝酸的濃度不同,與金屬銅反應(yīng)的產(chǎn)物也不同
一、硝酸的性質(zhì)
若把濃硝酸滴加到石蕊溶液中,溶液先變紅后褪色,出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因是什么
濃硝酸顯酸性,能使石蕊溶液變紅,同時(shí)濃硝酸因有強(qiáng)氧化性而具有漂白性,又使溶液褪色。
一、硝酸的性質(zhì)
1.一定量的金屬銅放入濃硝酸后,金屬銅有剩余,推測產(chǎn)生的氣體成分可能有哪些 再向其中加入少量的稀硫酸,金屬銅還會(huì)繼續(xù)溶解嗎
提示：產(chǎn)生的氣體可能是 NO2和 NO 的混合氣體。向有金屬銅剩余的溶液中加入少量稀硫酸,稀硫酸提供了 H+ ,與溶液中的 NO3- 繼續(xù)與銅反應(yīng),故銅還會(huì)繼續(xù)溶解。
一、硝酸的性質(zhì)
2.鐵在常溫下可以和稀硝酸反應(yīng)，預(yù)測鐵與稀硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物，試寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。
提示：硝酸與變價(jià)金屬(如 Fe)反應(yīng),根據(jù)金屬量的多少分別得到高價(jià)、低價(jià)或兩種價(jià)態(tài)共存的混合物。如:
Fe少量時(shí):Fe+4HNO3(稀) Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
Fe過量時(shí):3Fe+8HNO3(稀) 3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
一、硝酸的性質(zhì)
金屬鐵遇到濃硝酸會(huì)反應(yīng)嗎 演示實(shí)驗(yàn):將鋁條、鐵釘放入濃硝酸中。
觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
常溫下,鐵、鋁的表面被濃 HNO3或濃 H2SO4氧化,生成了一層致密的氧化物薄膜,這層膜阻止了酸與內(nèi)層金屬的進(jìn)一步反應(yīng),所以常溫下可以用鐵或鋁制容器來盛裝濃HNO3或濃 H2SO4。當(dāng)加熱時(shí),鐵、鋁會(huì)與濃 HNO3或濃 H2SO4發(fā)生反應(yīng)。
一、硝酸的性質(zhì)
1.硝酸與金屬反應(yīng)不能生成氫氣。硝酸濃度不同,其還原產(chǎn)物不同,一般情況下,濃硝酸被還原為 NO2,稀硝酸被還原為 NO。
2.硝酸能與大多數(shù)金屬(金、鉑等除外)反應(yīng),能將金屬氧化為高價(jià)態(tài)金屬的硝酸鹽。但在常溫下,濃硝酸能使鐵、鋁“鈍化”。
一、硝酸的性質(zhì)
濃硫酸具有強(qiáng)氧化性,能與碳反應(yīng),那么硝酸是否也有此性質(zhì)呢
濃硝酸與非金屬的反應(yīng):
C + 4HNO3(濃) 2H2O + 4NO2↑ + CO2↑
S + 6HNO3(濃) H2SO4 + 6NO2↑ + 2H2O
閱讀教材,總結(jié)王水的組成和性質(zhì)。
濃硝酸和濃鹽酸的混合物(體積比為1∶3)叫做王水,能使一些不溶于硝酸的金屬如金、鉑等溶解。
一、硝酸的性質(zhì)
小試牛刀
1.判斷正誤。
(1)硝酸可與Na2SO3反應(yīng)生成SO2。 ( )
(2))稀硝酸可溶解Fe(OH)2生成Fe(NO3)2和水。( )
(3)碳、銅與濃硝酸反應(yīng)時(shí),濃硝酸只表現(xiàn)強(qiáng)氧化性。( )
(4)在常溫下,Fe和 Al在濃硫酸和濃硝酸中發(fā)生“鈍化”,說明常溫下濃硫
酸和濃硝酸與Fe和 Al不反應(yīng)。( )
(5)王水是濃硝酸和濃鹽酸體積比為1∶3的混合物,其氧化性比濃硝酸強(qiáng)。
( )
×
×
×
×
√
一、硝酸的性質(zhì)
2.硝酸有廣泛的用途,下列關(guān)于硝酸的敘述中正確的是 ( )
A.溶有 NO2的濃硝酸可作火箭中的助燃劑
B.現(xiàn)代工業(yè)中使用硝石與濃硫酸反應(yīng)制硝酸
C.稀硝酸與銅反應(yīng)生成 NO,而濃硝酸與銅反應(yīng)則生成 NO2,說明稀
硝酸的氧化性更強(qiáng)
D.稀硝酸具有酸性,可與硫化亞鐵反應(yīng)生成硫化氫氣體
A
二、酸雨及防治
閱讀教材,總結(jié)SO2、NOx 的來源及酸雨的形成。
二、酸雨及防治
搜集酸雨的危害及防治措施的相關(guān)資料,小組討論、匯報(bào)。
1.酸雨的危害:腐蝕建筑物和工業(yè)設(shè)備;破壞露天的文物古跡;損壞植物葉面,導(dǎo)致森林死亡;使湖泊中魚蝦死亡;破壞土壤成分,使農(nóng)作物減產(chǎn)甚至死亡;飲用酸化造成的地下水,對人體有害等。
2.酸雨的防治措施:
(1)消除污染源,改變能源結(jié)構(gòu),開發(fā)利用清潔能源。
(2)對酸性物質(zhì)的排放加以控制,對排放的SO2、NOx 等物質(zhì)采取吸收、回收處理等措施。
二、酸雨及防治
小試牛刀
判斷正誤。
(1)空氣中的SO2溶于水最終形成酸雨。 ( )
(2)汽車排放的尾氣、硝酸廠和化肥廠的廢氣都含有氮氧化物。( )
(3)工業(yè)廢水任意排放是造成酸雨的主要原因。 ( )
(4)安裝煤炭燃燒過程的固硫裝置主要是為了提高煤的利用率。 ( )
(5)大量燃燒化石燃料導(dǎo)致排放的廢氣中含有大量的CO2,從而使雨
水的pH<5.6。( )
√
√
×
×
×
二、酸雨及防治
拓展延伸
思路二
一、硝酸
閱讀教材,歸納硝酸的物理性質(zhì)。
硝酸是無色、易揮發(fā)、有刺激性氣味的液體,能以任意比溶于水,密度比水的大,沸點(diǎn)低(83℃),常用濃硝酸的濃度為69%,98%的濃硝酸叫做“發(fā)煙硝酸”。
一、硝酸
硝酸具有不穩(wěn)定性:4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O。據(jù)此分析:
(1)久置的濃硝酸為何呈黃色
提示：濃 HNO3 見光或受熱分解生成的 NO2溶于硝酸中,導(dǎo)致濃硝酸呈黃色。
(2)如何保存濃硝酸
提示：濃 HNO3 盛放在棕色試劑瓶中,并放置在陰涼處。
一、硝酸
硝酸具有強(qiáng)氧化性,幾乎可以氧化所有金屬(金、鉑除外)而生成硝酸鹽。
演示實(shí)驗(yàn)1:硝酸與金屬銅的反應(yīng)。
1.實(shí)驗(yàn)操作:在橡膠塞側(cè)面挖一個(gè)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)。
一、硝酸
3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、原理:
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:試管內(nèi)產(chǎn)生大量紅棕色氣體,溶液逐漸變綠,銅絲逐漸變細(xì)。
反應(yīng)原理:Cu+4HNO3(濃) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。
(2)Cu與稀硝酸的反應(yīng):
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:試管內(nèi)開始產(chǎn)生少量無色氣體,反應(yīng)逐漸加快,氣體在試管上部變?yōu)榧t棕色,溶液逐漸變藍(lán),銅絲逐漸變細(xì)。
(1)Cu與濃硝酸的反應(yīng)：
反應(yīng)原理:3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
一、硝酸
4.實(shí)驗(yàn)討論:
(1)在上述的兩個(gè)反應(yīng)中硝酸都表現(xiàn)出哪些性質(zhì)
(2)上述的兩個(gè)反應(yīng)中,若有 1 mol Cu消耗,則被還原的硝酸的物質(zhì)的量分別是多少
(3)寫出上述的兩個(gè)反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式。
提示：硝酸表現(xiàn)出氧化性和酸性。
提示：2 mol 和 2/3 mol。
提示：Cu + 4H+ + 2NO3- Cu2+ + 2NO2↑ + 2H2O，
3Cu + 8H+ + 2NO3- 3Cu2+ +2NO↑ + 4H2O
一、硝酸
演示實(shí)驗(yàn)2:硝酸與非金屬的反應(yīng)。
1.實(shí)驗(yàn)步驟:將一塊紅熱的木炭投入濃硝酸中,觀察現(xiàn)象。
2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:劇烈反應(yīng),產(chǎn)生紅棕色氣體。
3.反應(yīng)原理:C+4HNO3(濃) CO2↑+4NO2↑+2H2O。
一、硝酸
拓展延伸
二、工業(yè)制硝酸
硝酸是重要的化工原料,用于制化肥、農(nóng)藥、炸藥、燃料等。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,如下所示:
寫出每一步反應(yīng)的化學(xué)方程式。
二、工業(yè)制硝酸
制備硝酸過程的尾氣包括哪些有害氣體 怎樣處理 寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。
尾氣中包含 NO2和 NO有害氣體,需用 NaOH 溶液來吸收。
NO2+NO+2NaOH 2NaNO2+H2O
三、酸雨及防治
展示酸雨的形成過程:
三、酸雨及防治
閱讀教材,總結(jié)酸雨的形成原因、危害及防治措施。
1.煤、石油和金屬礦物以及機(jī)動(dòng)車在使用過程中,會(huì)生成SO2和 NOx。
2.SO2、NOx 以及它們在大氣中發(fā)生反應(yīng)后的生成物溶于雨水會(huì)形成酸雨。正常雨水由于溶解了二氧化碳,其pH 約為 5.6,而酸雨的pH 小于 5.6。
3.酸雨危害很大,能直接損傷農(nóng)作物,破壞森林和草原,使土壤、湖泊酸化,加速建筑物、橋梁、工業(yè)設(shè)備、運(yùn)輸工具和電纜的腐蝕。
4.SO2和 NO2都是有用的化工原料,但當(dāng)它們分散在大氣中時(shí),就成了難以處理的污染物。因此,工業(yè)廢氣排放到大氣中之前,必須進(jìn)行適當(dāng)處理,防止有害物質(zhì)污染大氣,并充分利用原料。
總結(jié)
課堂練習(xí)
1.將鐵屑溶于過量鹽酸后,再加入下列物質(zhì),會(huì)有Fe3+ 生成的是 ( )
A.硫酸
B.碘水
C.硝酸鋅
D.氯化銅
C
課堂練習(xí)
2.下列事實(shí)不能說明濃硝酸氧化性比稀硝酸強(qiáng)的是 ( )
A.濃硝酸遇石蕊溶液先變紅后褪色,稀硝酸遇石蕊溶液只變紅不褪色
B.濃硝酸能與 NO 反應(yīng)生成 NO2,而稀硝酸不能與 NO反應(yīng)
C.濃硝酸在加熱條件下可與碳單質(zhì)反應(yīng),而稀硝酸則不能
D.足量的銅分別還原含 1 mol HNO3 的濃硝酸和稀硝酸,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)
分別為NA和3NA
D
課堂練習(xí)
3.下述實(shí)驗(yàn)中均有紅棕色氣體產(chǎn)生,對比分析所得結(jié)論不正確的
是( )
A.由①中的紅棕色氣體推斷產(chǎn)生的氣體一定是混合氣體
B.有紅棕色反氣體產(chǎn)生不能表明②中木炭與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng)
C.由③說明濃硝酸具有揮發(fā)性,生成的紅棕色氣體為還原產(chǎn)物
D.③的氣體產(chǎn)物中檢測出 CO2,由此說明木炭一定與濃硝酸發(fā)生
了反應(yīng)
D
課堂練習(xí)
4.將 64 g Cu完全溶于適量濃硝酸中,收集到氮的氧化物(含 NO、
NO2)的混合物,這些氣體恰好能被 700 mL 2 mol·L-1 NaOH 溶液完
全吸收,生成只含NaNO3和 NaNO2 的鹽溶液,其中NaNO3的物質(zhì)的
量為( )
A.0.8 mol B.0.6 mol
C.0.4 mol D.0.2 mol
C
課堂練習(xí)
5.閱讀下列材料并回答問題。
(1)常見的大氣污染分為一次污染和二次污染。二次污染指的是排入
環(huán)境中的一次污染物在物理、化學(xué)或生物因素作用下發(fā)生變化,或與
環(huán)境中的其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)生成新的污染物,如2NO+O2 2NO2,二
氧化氮就是二次污染物。在 SO2、NO、NO2、HCl、CO五種物質(zhì)中,
不會(huì)導(dǎo)致二次污染的是_________。
HCl、CO
課堂練習(xí)
(2)汽車尾氣(含一氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等)是城市空氣的污
染源之一,治理的方法之一是在汽車的排氣管上裝“催化轉(zhuǎn)化器”,
它能使一氧化碳和氮氧化物發(fā)生反應(yīng)生成可參與大氣生態(tài)循環(huán)的
無毒氣體。
①汽車尾氣中易造成光化學(xué)煙霧的物質(zhì)是________________。
②寫出一氧化碳與一氧化氮反應(yīng)的化學(xué)方程式:______________
_______________________。
NO 等氮氧化物
2NO + 2CO N2 + 2CO2
催化劑
謝謝！

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