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(共40張PPT)
人教版必修第二冊
第二節　氮及其化合物
第3課時　硝酸 酸雨及防治
玻爾巧藏諾貝爾金質獎章
玻爾是丹麥的物理學家，曾獲得諾貝爾獎。二戰中，玻爾被迫離開祖國，他決定將諾貝爾金質獎章溶解在一種溶液里，裝于玻璃瓶中。后來，納粹分子竄進玻爾的住宅，那瓶溶有獎章的溶液就在眼皮底下，他們卻一無所知。戰爭結束后，玻爾又從溶液中還原提取出金，并重新鑄成獎章。新鑄成的獎章---它凝聚著玻爾對祖國無限的熱愛和無窮的智慧。
這種溶液是什么？？？？
①純硝酸是無色、易揮發、有刺激性氣味的液體。
一、硝酸
③密度比水大，（1.5027g/cm3）；
1.物理性質
②能以任意比溶于水；
④沸點低：83℃；
⑤常用濃硝酸的濃度為69％，98％的濃硝酸叫作“發煙硝酸”。
一、硝酸
濃硝酸見光或受熱時發生反應
(1) HNO3的不穩定性
一般將濃硝酸保存在棕色試劑瓶中，并避光放置于陰涼處
2.化學性質
問題一：久置的濃硝酸為何呈黃色？
硝酸分解生成的NO2溶于硝酸中
問題二：如何保存硝酸？
濃硝酸 久置濃硝酸
4HNO3 ==== 4NO2 ↑ +O2 ↑ +2H2O
或光照
一、硝酸
2.化學性質
(2) HNO3的酸性
HNO3 = H+ + NO3-
強酸，完全電離
與金屬反應不產生H2
★注意：
H+
與酸、堿
指示劑作用
與金屬作用
與金屬氧化物作用
與堿作用
與某些鹽作用
一、硝酸
2.化學性質
(3) HNO3的強氧化性
①與金屬反應
幾乎可以使所有金屬（金、鉑 除外）氧化而生成硝酸鹽。
當HNO3與金屬反應時，
HNO3被還原的程度（即氮元素化合價降低的程度）
取決于硝酸的濃度和金屬單質還原性的強弱。
【實驗5-8】
如圖5-14所示，在橡膠塞側面挖一個凹槽，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，觀察并比較實驗現象。向上拉銅絲，終止反應。
硝酸與 Cu 的反應
稀硝酸 濃硝酸
實驗 現象 反應緩慢,有少量氣泡產生, __________, 試管口有紅棕色氣體產生 反應劇烈,有__________
產生,__________,
液面上有________氣體產生
實驗 結論 銅與稀硝酸常溫下緩慢反應生成_____氣體 銅與濃硝酸常溫下劇烈反應生成_____氣體
溶液變藍
大量氣泡
溶液變藍
紅棕色
NO
NO2
一、硝酸
2.化學性質
(3) HNO3的強氧化性
實驗現象:
反應產物:
① Cu與稀硝酸的反應
化學方程式:
3Cu+8HNO3（稀）= 3Cu(NO3)2+ 2NO↑+4H2O
硝酸銅、一氧化氮、水
銅與稀硝酸反應較緩慢，溶液變成藍色(Cu2+)，
生成無色的氣體，遇空氣變為紅棕色。
實驗現象:
反應產物:
化學方程式:
② Cu與濃硝酸的反應
濃硝酸與銅能劇烈反應，放出紅棕色的氣體，銅不斷溶解，溶液變成綠色（NO2氣體融于水和Cu2+導致溶液為綠色）。
二氧化氮、硝酸銅和水
Cu+4HNO3(濃) ＝Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
一、硝酸
2.化學性質
(3) HNO3的強氧化性
① 與Cu反應
Cu+4HNO3(濃) === Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀) === 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
硝酸的濃度不同，與金屬反應的產物也不同。
濃硝酸的還原產物為NO2，稀硝酸的還原產物為NO
思考
①在上述的兩個反應中硝酸都表現出哪些性質。
②上述兩反應中，
若有1mol Cu消耗，則被還原的硝酸的物質的量分別是多少？
③寫出上述兩反應的離子反應方程式
氧化性和酸性
2/3mol 和 2mol
Cu+4H++2NO3- ＝Cu2++2NO2↑+2H2O
3Cu+8H++2NO3-= 3Cu2++ 2NO↑+4H2O
3Fe(過量)＋8HNO3(稀)＝3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
注意點
變價金屬與硝酸反應時，注意量的關系
Fe(不足)＋4HNO3(稀)＝Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
Fe + 2Fe(NO3)3 = 3Fe(NO3)2
試著寫出少量/過量 Fe 粉分別于稀硝酸反應的方程式。
② 常溫下濃硝酸能使Fe、Al發生鈍化
加熱時：
Al + 6HNO3(濃) === Al(NO3)3+ 3NO2↑+ 3H2O
Fe+6HNO3(濃) === Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O
△
△
一、硝酸
2.化學性質
(3) HNO3的強氧化性
常溫下， Fe、Al與濃H2SO4或濃HNO3反應，生成了致密的氧化膜，
阻止酸與內層金屬進一步反應，從而保護了金屬，這個過程叫做“鈍化”
常溫下可用鐵制品或鋁制品盛放濃硝酸，但要注意密封，
以防硝酸揮發變稀后與鐵、鋁反應。
②常溫下，濃硝酸使鐵、鋁等金屬鈍化（加熱時也會發生反應）
①硝酸與金屬反應不放出氫氣。
③氧化性：濃硝酸>稀硝酸（均比濃硫酸強）
較活潑的金屬+ HNO3(極稀) → 硝酸鹽 + H2O + N2O↑
硝酸的強氧化性特點歸納整理
④一般反應規律為：
(如Mg、Zn等)
(或NH3或銨鹽等)
金屬 + HNO3(濃) → 硝酸鹽 + NO2↑ + H2O
金屬 + HNO3(稀) → 硝酸鹽 + NO↑ + H2O
⑤濃HNO3與濃鹽酸按體積比 1∶3 配制而成的混合液叫王水。
玻爾的獎章
王水溶解金屬的能力更強，能溶解金屬 Pt、Au。
記憶方法 ：“三言（鹽）一笑（硝）”
S+6HNO3(濃) === H2SO4+6NO2↑+2H2O
△
③ 與非金屬反應
一、硝酸
2.化學性質
(3) HNO3的強氧化性
將一塊紅熱的木炭投入濃硝酸中
現象：劇烈反應，產生紅棕色氣體
反應方程式：C+4HNO3(濃) === CO2↑+4NO2↑+2H2O
硝酸：是一元酸、強酸、氧化性酸、低沸點酸、不穩定性酸、易溶性酸。
硝酸是重要的化工原料，也是化學實驗室里必備的重要試劑。在工業上可用于制化肥、農藥、炸藥、染料、鹽類等。
1.硝酸的工業制法－氨的催化氧化法
（2）氨氧化生成一氧化氮------氧化爐
4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O
鉑銠合金
800℃
N2+3H2 2NH3
高溫高壓
催化劑
（1）N2和H2反應生成氨氣
二、硝酸的制法
硝酸合成過程裝置圖
N的化合價由0變為-3，發生還原反應
N的化合價由-3變為+2，發生氧化反應
（3）一氧化氮的氧化和硝酸的生成-----吸收塔
2NO + O2 = 2NO2（循環使用）
（4）NO2和水反應生成硝酸
3NO2+H2O=2HNO3+NO
硝酸合成過程裝置圖
1.硝酸的工業制法－氨的催化氧化法
二、硝酸的制法
N的化合價由+2變為+4，發生氧化反應
氮的化合價由+4變為+5和+2價，既發生氧化反應也發生還原反應。
想一想：尾氣包括哪些氣體？
怎樣處理？寫出有關反應的化學方程式。
NO2 + NO+ 2NaOH = 2NaNO2 + H2O
尾氣中包含NO2和NO氣體，
所以需要用氫氧化鈉溶液來吸收尾氣
思考與討論
硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、農藥、炸藥、燃料等。
工業上制硝酸的原理是將氨經過一系列反應得到硝酸，如下圖所示：
（1）寫出每一步反應的化學方程式。
（2）請分析上述反應中的物質類別和氮元素化合價的變化情況，
以及每一步反應中含氮物質發生的是氧化反應還是還原反應。
寫出有關化學方程式:
N2→NH3: ________________________________。
NH3→NO: _______________________________。
NO→NO2: _______________________________。
NO2→HNO3: _____________________________。
4NH3+5O2 4NO+6H2O
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
N2+3H2 2NH3
高溫高壓
催化劑
思考與討論
注意點
高沸點酸制低沸點酸
NaCl(s) + H2SO4(濃) === NaHSO4 + HCl↑
△
HCl制取裝置
NaNO3 + H2SO4(濃) === NaHSO4 + HNO3↑
△
思考1：溫度如何控制？
溫度不能太高，否則硝酸會分解。故生成物是NaHSO4 。
思考2：能否采用制氯化氫的裝置制硝酸？
如圖，不能，因硝酸蒸汽腐蝕橡膠塞和膠管。
高沸點酸制低沸點酸
二、硝酸的制法
2.硝酸的實驗室制法
HCl制取裝置
煤、石油和金屬礦物以及機動車在使用過程中，會生成 SO2和氮氧化物。他們會引起呼吸道疾病，危害人體健康，甚至致人死亡。
SO2以及氮氧化物在大氣中會形成酸雨，
正常雨水由于溶解了CO2，pH約為5.6，
酸雨的pH小于5.6
三、酸雨及防治
S
SO2
SO3
H2SO4
硫酸型酸雨：
硝酸型酸雨：
NO2
HNO3
三、酸雨及防治
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：主要是大氣中的SO2與NOx溶于水形成的。
三、酸雨及防治
酸雨有很大的危害，能直接損傷農作物，破壞森林和草原，使土壤、湖泊酸化，還會加速建筑物、橋梁、工業設備、運輸工具和電纜的腐蝕。
(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。
2. 酸雨的危害
二、酸雨及防治
(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
3. 酸雨的防治
二、酸雨及防治
1.下列關于N2的敘述錯誤的是（ ）
A.N2既可作氧化劑又可作還原劑
B.在雷雨天，空氣中的N2和O2可反映生成NO
C.氮的固定是將N2轉化成含氮的化合物
D.1molN2可與3molH2完全反應生成2molNH3
解析：N2和H2生成氨氣的反應時可逆反應，不能完全轉化
D
練習與應用
2.在NO2與水的反應中（ ）
A.氮元素的化合價不發生變化
B.NO2只是氧化劑
C.NO2只是還原劑
D.NO2既是氧化劑，有事還原劑
解析：3NO2+H2O=2HNO3+NO，反應中NO2的化合價由+4價變為+5和+2價既是氧化劑又是還原劑。
練習與應用
D
3.只用一種試劑可將NH4Cl、（NH4)2SO4、NaCl、Na2SO4四種溶液區別開來的是（　　）
A. NaOH溶液 B. AgNO3溶液
C. BaCl2溶液 D. Ba（OH）2溶液
D
練習與應用
A．氯化銨、硫酸銨均與NaOH反應生成氨氣，氯化鈉、硫酸鈉均與NaOH不反應，不能鑒別；
B．均與硝酸銀反應生成白色沉淀，不能鑒別；
C．硫酸銨、硫酸鈉均與氯化鋇反應生成白色沉淀，氯化銨、氯化鈉均與氯化鋇不反應，不能鑒別；
D．氯化銨、硫酸銨、氯化鈉、硫酸鈉四種溶液分別與Ba（OH）2溶液反應的現象為：刺激性氣體、白色沉淀和刺激性氣體、無現象、白色沉淀，現象不同，可鑒別；
4.根據圖5-11“氨溶于水的噴泉實驗裝置”，下列敘述不正確的是（ ）
A．該實驗說明氨氣極易溶于水
B．燒瓶充滿氯氣，交投滴管和燒瓶中充滿濃堿也可能形成噴泉
C．紅色噴泉說明氨水有堿性
D．燒杯中換成其他液體無法形成噴泉
解析：噴泉反應的原理是可以快速溶解或者反應形成壓強差，所以換成其他液體也可以。
D
練習與應用
5.工業上用廢銅屑作原料制備硝酸銅，下列四種方法中，適宜采用的是哪一種，請從節約原料和污染保護的角度說明原因。
A．Cu + HNO3(濃) → Cu(NO3)2
B．Cu +HNO3(稀) → Cu(NO3)2
C．Cu → CuO → Cu(NO3)2
D．Cu → CuSO4 → Cu(NO3)2
空氣
△
HNO3
濃H2SO4
△
Ba(NO3)2
練習與應用
解析：根據反應的方程式可知，選項ABD中都能產生大氣污染物NO2、NO、SO2，C中沒有污染物產生，且原料利用率高，所以正確的答案選C
6.利用圖5-14進行銅與硝酸反應的實驗
（1）硝酸一般成放在棕色試劑瓶中，請用化學方程式說明其原因______。
（2）使用稀硝酸進行實驗：反應開始后，銅絲逐漸變細，有氣泡產生，溶液變藍。
①銅與稀硝酸反應的離子方程式為__________________。
②實驗中觀察到試管中的氣體略有紅棕色，其原因是________（用化學方程式表示）
答案：（1）4HNO3 == 4NO2 ↑ +O2 ↑ +2H2O
或光照
（2）①3Cu+8H++2NO3-= 3Cu2++ 2NO↑+4H2O
②2NO + O2 = 2NO2
練習與應用
（3）使用濃硝酸進行實驗：反應劇烈進行，銅絲逐漸變細，溶液標
綠，試管上方出現紅棕色氣體。
①銅與濃硝酸反應的化學方程式為_____________________.
②某同學推測反應后溶液呈綠色的原因是NO2在溶液中達到飽和，NO2的
飽和溶液呈黃色，硝酸銅溶液呈藍色，兩者混合后呈綠色。他取少量該
綠色溶液，向其中加入適量水后溶液為藍色，可能原因是
______________________（用化學方程式表示）。
（3）①Cu+4HNO3(濃) ＝Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
②3NO2+H2O=2HNO3+NO
練習與應用
7.汽車尾氣中含有CO、NO等多種污染物，已成為城市空氣的主
要污染源。汽油和柴油中基本不喊氮元素，那么汽車尾氣中的
NO是如何產生的？請褪色可能的原因，并寫出有關反應的化學
方程式。
解答：N2+O2 === 2NO；
高溫
練習與應用

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