資源簡介

第五章 化工生產中的重要非金屬元素
第二節 氮及其化合物
硝酸、酸雨及防治
學習目標
1、結合實驗探究，了解硝酸的主要性質——不穩定性和強氧化性，知道硝酸是重要的化工原料。
2、了解酸雨的概念，知道酸雨形成的主要原因是二氧化硫和二氧化氮進入大氣，知道酸雨會嚴重危害環境，增強環保意識，培養社會責任感。
（強水）：西洋人所造，性最猛烈，能蝕五金。王怡堂先生云∶其水至強，五金八石皆能穿漏，惟玻璃可盛
此水性猛烈，不可服食。西人凡畫洋畫，必須鏤板于銅上者，先以筆畫銅，或山水人物，以此水漬其間一晝夜，其漬處銅自爛，勝于雕刻
《本草綱目拾遺》記載：
強水是什么？
一、硝酸的物理性質
純硝酸是無色、易揮發（沸點是83℃）、有刺激性氣味的液體，
硝酸可以與水以任意比互溶，質量分數為98%以上的硝酸叫發煙硝酸。
開瓶瓶口有白霧
發煙硝酸（W>98%）
參與化學反應溫度不宜過高
濃硝酸久置后呈黃色，為什么？
硝酸泄漏
二、硝酸的化學性質
1、硝酸的不穩定性
4HNO3(濃) ==== 4NO2↑+O2↑+2H2O
△
或光照
濃硝酸見光或受熱時發生反應
純硝酸 久置硝酸
一般將濃硝酸保存在棕色試劑瓶中，
并避光放置于陰涼處。（玻璃塞而非橡膠塞）
如何保存濃硝酸？
二、硝酸的化學性質
2、酸的通性
①與指示劑作用:
②與堿和性氧化物反應:
③與鹽反應:
④與活潑金屬反應：
稀硝酸與石蕊試液變紅，不褪色
濃硝酸與石蕊試液變紅，后褪色
比較與Fe(OH)3、Fe(OH)2 、CuO、FeO的反應
比較與Na2CO3、Na2SO3 的反應
HNO3=H++NO3-
可以與酸反應，
為什么可以用鋁槽車運輸濃硝酸？
不產生H2
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二、硝酸的化學性質
3、硝酸的強氧化性
硝酸的濃度不同，和金屬反應的產物也不同
【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。
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}[實驗5-8]
現象
化學方程式
Cu與
稀硝酸
Cu與
濃硝酸
結論
反應較緩慢，產生無色氣體，逸至試管口變為紅棕色，溶液由無色變為藍色。
反應劇烈，產生紅棕色氣體，溶液由無色變為藍綠色。
3Cu+8HNO3(稀)
=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3(濃)
= Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
稀硝酸、濃硝酸都具有氧化性；硝酸還體現出酸性
且氧化性：濃硝酸> 稀硝酸
練一練：寫出對應的離子方程式：
為什么兩個溶液顏色不一樣？
二、硝酸的化學性質
3、硝酸的強氧化性
①足量的Cu中加入少量的濃硝酸,可能會發生什么反應?
一開始是銅與濃硝酸反應:
Cu+4HNO3(濃) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
隨著反應進行, 硝酸由濃變稀,則發生:
3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
②反應停止后,如果在溶液中再加入足量硫酸會出現什么情況?
溶液中存在NO3-,它遇到H+后,會繼續氧化銅,當然此時NO3-/H+的溶度較稀.
二、硝酸的化學性質
3、硝酸的強氧化性
①除Au、Pt等少數金屬外，硝酸幾乎可以氧化所有的金屬。
②常溫下濃硝酸能使Fe、Al鈍化，但加熱時可以徹底反應。

但是，加熱時可以反應
Al + 6HNO3(濃) === Al(NO3)3+ 3NO2↑+ 3H2O
練一練：試寫出鐵與稀/濃硝酸反應的化學方程式
二、硝酸的化學性質
3、硝酸的強氧化性
①除Au、Pt等少數金屬外，硝酸幾乎可以氧化所有的金屬。
②常溫下濃硝酸能使Fe、Al鈍化，但加熱時可以徹底反應。
③任何金屬與HNO3反應不生成H2，HNO3的濃度不同，還原產物不同。
金屬
稀硝酸
濃硝酸
高價金屬硝酸鹽 + NO2 + H2O
高價金屬硝酸鹽 + NO + H2O
極稀硝酸
高價金屬硝酸鹽+N2O、N2、NH4NO3
二、硝酸的化學性質
3、硝酸的強氧化性
王水
濃硝酸和濃鹽酸按體積比為1：3混合得到的混合物。能使不溶于硝酸的金屬如金、鉑等溶解。
“影視中的化學”大揭秘
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。
玻爾與王水
二、硝酸的化學性質
3、硝酸的強氧化性
與非金屬反應
C+4HNO3 (濃) = CO2↑ + 4NO2↑+ 2H2O
S+6HNO3(濃) = H2SO4+6NO2↑+2H2O
△
非金屬單質+濃硝酸→該非金屬最高價的氧化物或含氧酸 +NO2↑+H2O
練一練：寫出濃硝酸與P反應的化學方程式
二、硝酸的化學性質
3、硝酸的強氧化性
與還原性物質反應
如：Fe2+ 、H2S、SO2、Na2SO3、HI、HBr等
例:Fe2+
HNO3
Fe3+
SO32-
HNO3
SO42-
問題：往淺綠色的Fe(NO3)2溶液中逐滴加入HCl(aq)時，
溶液的顏色變化應該是
在中性和堿性溶液中,NO3-很穩定
但在酸性溶液中,NO3-/H+具有了強氧化性
溶液將由淺綠色變為棕黃色.
鏈接知識點：
離子共存
三、硝酸的工業制法
N2
H2
O2
O2
H2O
NH3
NO
NO2
HNO3
【思考與討論】
(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。
四、酸雨及防治
四、酸雨及防治
1、酸雨的定義：
pH小于5.6的雨。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。
硫酸型酸雨：煤、石油等化石燃料的燃燒和某些含硫的金屬礦物的冶煉
硝酸型酸雨：汽車尾氣以及硝酸工業廢氣等
2、酸雨的形成：
四、酸雨及防治
3、酸雨的危害
①酸化的地下水，危害人體健康
損壞植物葉面導致森林死亡
②直接損傷農作物,破壞森林和草原,使土壤、湖泊酸化;
③加速建筑物、橋梁、工業設備、運輸工具和電纜的腐蝕。
四、酸雨及防治
4、酸雨的防治
①調整能源結構，發展清潔能源；
②研究煤的脫硫技術，改進燃燒技術，減少SO2的排放；
③加強工業廢氣的回收處理；
④改進汽車尾氣的處理技術，提高汽車尾氣排放標準。
相關鏈接
類型
形成原因
主要危害
溫室效應
大氣中CO2含量不斷增加
全球變暖，冰川融化
酸雨
SO2和氮氧化物的排放
使土壤酸化，腐蝕建筑物等
光化學煙霧
氮氧化物和碳氫化合物的排放
危害人體健康和植物生長
臭氧空洞
氮氧化物和氟氯代烴的排放
地球上的生物受太陽紫外線傷害加劇
赤潮和水華
含磷洗滌劑的大量使用及其廢水的任意排放,化肥的不合理使用等
使藻類過度繁殖，水質惡化,發生在海水中為赤潮，發生在淡水中為水華
白色污染
塑料制品的大量使用和任意丟棄
破壞土壤結構和生態環境
四、酸雨及防治

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