資源簡介

第4課時 硝酸的性質及酸雨的防治
第五章 第二節 氮及其化合物
核心素養學習目標
1.能從物質類別、氮元素化合價的角度認識硝酸的性質及含氮物質間的相互轉化，促進“證據推理與模型認知”化學核心素養的發展。
2.認識二氧化硫、氮氧化物為大氣污染物，了解酸雨的形成、危害及其防治，增強環保意識和培養社會責任感。
創設情境
玻爾是丹麥著名的物理學家，曾獲得過諾貝爾獎。第二次世界大戰中，玻爾被迫離開將要被德國占領的祖國。為了表示他一定要返回祖國的決心，他決定將諾貝爾金質獎章溶解在王水里，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。你知道王水的成分嗎？硝酸能將金質獎章溶解嗎？硝酸具有哪些性質呢？
任務一：硝酸的性質及工業制法
【閱讀總結】閱讀教材第15-16頁，歸納硝酸的物理性質
揮發出來的HNO3分子遇到空氣中的水分子結合成的小液滴，實際是霧。
質量分數為69%的硝酸為濃硝酸
質量分數為98%以上的硝酸為“發煙硝酸”
1. 物理性質
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}顏色
揮發性
氣味
狀態
溶解性
密度
無色
刺激性氣味
比水大
與水任意比例互溶
液體
易揮發
任務一：硝酸的性質及工業制法
棕色試劑瓶，玻璃塞，放在陰涼處
(1)不穩定性
濃硝酸分解產生的NO2又溶于硝酸而使其呈黃色
4HNO3 === 2H2O＋4NO2 ↑ ＋O2 ↑
光照
或△
2. 化學性質
【思考】濃硝酸該如何保存？
【閱讀總結】閱讀教材第15-16頁，歸納硝酸的化學性質
任務一：硝酸的性質及工業制法
(2)酸性
Na2O＋2H＋===2Na＋＋H2O
OH—＋H＋===H2O
和氫氧化鈉反應
和氧化鈉反應
和碳酸鈣反應
CaCO3＋2H＋ === Ca2＋＋CO2↑＋H2O
酸的通性
提示：硝酸顯酸性使石蕊溶液變紅，因強氧化性而具有漂白性，又使其褪色。
若把硝酸滴加到石蕊溶液中，溶液先變紅后褪色，出現該現象的原因是什么？
【思考交流】
任務一：硝酸的性質及工業制法
【實驗探究】觀察實驗5-8，分析濃硝酸與金屬的反應原理
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}實驗現象
化學反應
實驗結論
Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
濃 HNO3：銅絲變細，產生大量紅棕色氣體，溶液逐漸變綠
稀HNO3 ：銅絲變細，開始產生少量無色氣體，反應逐漸加快，氣體在試管上部變為紅棕色，溶液逐漸變藍
濃 HNO3與金屬銅反應生成NO2 ，稀 HNO3 與金屬銅反應生成NO ，濃HNO3的氧化性更強
任務一：硝酸的性質及工業制法
(1)一定量的金屬銅放入濃硝酸后，金屬銅有剩余，推測產生的氣體成分可能有哪些? 再向其中加入少量的稀硫酸，金屬銅還會繼續溶解嗎?
Fe過量時：Fe+4HNO3(稀) === Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
Fe+2Fe(NO3)3 === 3Fe(NO3)2
Fe少量時：Fe+4HNO3(稀) === Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
總反應：3Fe+8HNO3(稀) === 3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
(2)鐵在常溫下可以和稀硝酸反應，預測鐵與稀硝酸反應的產物，試寫出化學方程式。
提示：硝酸與變價金屬(如 Fe )反應，根據金屬量的多少分別得到高價、低價或兩種價態共存的混合物。
【思考交流】小組討論以下問題：
提示： 產生的氣體可能是 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，稀硫酸提供氫離子，與溶液中的 NO3?會繼續與銅反應。
?
任務一：硝酸的性質及工業制法
鈍化：常溫下，鐵、鋁的表面被濃 HNO3 或濃 H2SO4氧化，生成一層致密的氧化物薄膜，阻止了酸與內層金屬的進一步反應。所以常溫下可以用鐵或鋁制容器來盛裝濃HNO3 或濃H2SO4。
加熱時：
Al + 6HNO3(濃) === Al(NO3)3+ 3NO2↑+ 3H2O
Fe + 6HNO3(濃) === Fe(NO3)3+3NO2↑+ 3H2O
當加熱時，鐵、鋁會與濃HNO3 或濃 H2SO4 發生反應。
【思考交流】鐵與濃硝酸會怎么反應呢？
【遷移應用】預測紅磷被熱的濃硝酸氧化的產物并書寫化學方程式
任務一：硝酸的性質及工業制法
C + 4HNO3(濃) === 2H2O + 4NO2↑ + CO2↑
△
S + 6HNO3(濃) === H2SO4+ 6NO2↑ + 2H2O
△
與非金屬反應
非金屬的產物是高價氧化物(或酸）
硝酸的產物一般是NO2
P＋5HNO3(濃) === H3PO4＋5NO2↑＋H2O
△
【歸納總結】通過下面濃硝酸與碳單質和硫單質的反應方程式歸納濃硝酸與非金屬單質反應的規律
任務一：硝酸的性質及工業制法
【閱讀總結】閱讀教材P16”思考與討論“，分析硝酸的工業制法
①
②
③
④
N2
H2
O2
O2
H2O
NH3
NO2
HNO3
NO
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}序號
反應物中含氮物質的類別氮元素化合價的變化
化學方程式
含氮物質發生反應的類型
①
②
③
④
單質，0→ -3
4NH3+5O2 === 4NO+6H2O
催化劑
氫化物， -3→+2
還原反應
氧化反應
2NO＋O2===2NO2
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
氧化物，+2→+4
氧化物， +4→+5 、 +2
氧化反應
氧化反應和還原反應
N2+3H2 2NH3
高溫、高壓
催化劑
【評價訓練】
任務一：硝酸的性質及工業制法
判斷正誤
(1)硝酸可與Na2SO3反應生成SO2(　　)
(2)稀硝酸可溶解Fe(OH)2生成Fe(NO3)2和水(　　)
(3)碳、銅與濃硝酸反應時，濃硝酸只表現強氧化性(　　)
(4)在常溫下Fe和Al在濃硫酸和濃硝酸中發生鈍化，說明常溫下濃硫酸和濃硝酸與Fe和Al不反應(　　)
(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(　　)
×
×
×
×
√
【反思總結】
任務一：硝酸的性質及工業制法
硝 酸 的 氧 化 性
(1)硝酸與金屬反應不能生成氫氣。硝酸濃度不同，其還原產物不同，一般情況下，濃硝酸被還原為NO2，稀硝酸被還原為NO。
(2)硝酸能與大多數金屬(金、鉑等除外)反應，將金屬氧化為高價態金屬的硝酸鹽。但在常溫下，濃硝酸能使鐵、鋁鈍化。
任務二：酸雨及防治
煤、石油和某些含硫的金屬礦物的燃燒或冶煉。
(1)SO2、NOx 的來源
SO2：
NOx：
汽車發動機中，N2與O2反應生成NOx
(2)酸雨的形成
1. 酸雨
金屬的冶煉
硝酸工業
大氣中SO2與NOx溶于水，形成pH小于5.6的雨水。
【閱讀總結】閱讀教材第16頁，歸納酸雨的形成和防治
任務二：酸雨及防治
硫酸型酸雨：
SO3＋H2O===H2SO4
2H2SO3＋O2===2H2SO4
硝酸型酸雨：
2NO＋O2===2NO2
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
反應原理：
2SO2＋O2 === 2SO3
粉塵
反應原理：
SO2＋H2O === H2SO3
【拓展資料】結合圖5-15認識酸雨的類型和形成過程
任務二：酸雨及防治
【閱讀總結】閱讀教材結合已學分析總結酸雨的危害和防治酸雨的危害與防治
(1)危害：酸雨能直接損傷農作物，破壞森林和草原，使土壤、湖泊酸化，加速建筑物、橋梁、工業設備、運輸工具和電纜的腐蝕。
(2)防治：
①消除污染源，改變能源結構，開發利用清潔能源。
②對酸性物質的排放加以控制，對排放的二氧化硫、氮氧化物等物質采取吸收、回收處理等措施。
任務二：酸雨及防治
SO2、NOx的消除方法
(1)SO2的消除方法
①鈣基固硫法：
將生石灰和含硫的煤混合燃燒，S轉化為CaSO4
反應原理：CaO＋SO2 === CaSO3
△
2CaSO3＋O2 === 2CaSO4
總反應：2CaO＋2SO2＋O2 === 2CaSO4
△
②氨水脫硫法：將SO2通過氨水并氧化生成氮肥(NH4)2SO4。
反應原理：2NH3·H2O＋SO2 ===(NH4)2SO3＋H2O
2(NH4)2SO3＋O2 === 2(NH4)2SO4
③堿液吸收法
SO2+2NaOH === Na2SO3+H2O
【拓展資料】
任務二：酸雨及防治
(2)NOx的消除
①堿液吸收法
NO2+NO+2NaOH === 2NaNO2+H2O
2NO2+2NaOH === NaNO3+NaNO2+H2O
NO2、NO的混合氣體能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是n(NO2)≥n(NO)
②催化轉化法
4NH3+6NO === 5N2+6H2O
高溫
催化劑
NOx+CO→N2+CO2
NO → N2
NH3
2NO+2CO === N2+2CO2
高溫
催化劑
汽車尾氣處理
SO2、NOx的消除方法
【拓展資料】
練習1
【評價訓練】
(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)大量燃燒化石燃料排放的廢氣中含大量的CO2，從而使雨水的pH＜5.6(　　)
√
√
×
×
×
任務二：酸雨及防治
練習1
歸納總結
硝酸
酸雨及防治
硝酸的物理性質
硝酸的化學性質
硝酸的工業制法
酸雨的形成
酸雨的防治
硝酸、酸雨及防治
本課結束
今日作業
第五章 第二節 第4課時 硝酸的性質及酸雨的防治

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