資源簡介

(共22張PPT)
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
第三課時
硝酸 酸雨及防治
運輸硝酸的鋁槽車發生泄露事故，現場彌漫大量白霧，聞到刺鼻的氣味，同時產生大量紅棕色煙霧。消防員進場后用水噴淋處理煙霧，并緊急調來大量沙子，在酸液流經之處壘起堤壩，并迅速運來生石灰進行處理。
剛泄漏時
泄漏一段時間
情境探究，預測硝酸的性質
思考：1、硝酸呈現出哪些性質？
2、為什么現場有大量紅棕色的煙霧？
3、為什么可以用生石灰處理泄漏出來的硝酸？
4、金屬可以與酸反應，為什么可以用鋁槽車運輸濃硝酸？
情境探究，預測硝酸的性質
顏色、狀態 氣味 特性 水溶性
硝酸的物理性質
無色
刺激性氣味
與水任意比例互溶
易揮發
沸點（83℃）
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”
【思考】濃硝酸久置后呈黃色，為什么？
1. 濃硝酸見光或受熱時發生反應
4HNO3(濃) == 4NO2↑+O2↑+2H2O
△
或光照
一般將濃硝酸保存在棕色試劑瓶中，并避光放置于陰涼處
純硝酸 久置硝酸
濃硝酸見光或受熱會分解生成NO2，
NO2溶于濃硝酸使溶液顯黃色。
【思考】如何保存濃硝酸？
【思考】 如何去除硝酸的黃色？
向濃硝酸中通入氧氣（或空氣）
4NO2+O2+2H2O==4HNO3
硝酸的化學性質
一、不穩定性
HNO3=H++NO3-
①與指示劑反應:
稀硝酸使石蕊溶液由紫色變為紅色,
濃硝酸使紫色石蕊溶液先變紅(酸性)后褪色(強氧化性)
②與堿反應:
Fe(OH)3+3HNO3=Fe(NO3)3+3H2O
③與堿性氧化物反應:
CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O
④與弱酸鹽反應:
CaCO3+2HNO3=Ca(NO3)2+CO2↑+H2O
二、酸性
【思考】硝酸與金屬反應能不能生成氫氣？
硝酸與銅反應
銅絲變細
溶液變綠
產生大量
紅棕色氣體
海
陸
空
溶液
固體
氣體
銅與濃硝酸
銅與稀硝酸
銅絲變細
溶液變藍
產生無色氣體，氣體在試管上部變紅棕色
探究硝酸的化學性質
1. 足量的銅與一定量的濃硝酸反應，得到氣體的成分是什么？
NO、NO2的混合氣體。
Cu + 4HNO3(濃) === Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
2. 濃硝酸、稀硝酸與Cu反應產物分別為NO2、NO，反應中稀硝酸化合價降低較多，說明稀硝酸氧化性比濃硝酸強，對嗎？
不對。濃度越大，氧化性越強，濃硝酸氧化性比稀硝酸強，
濃HNO3反應更劇烈。
3Cu + 8HNO3(稀) === 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O
3. 銅投入到稀硫酸中不會溶解，再向溶液中投入KNO3固體，銅會不會溶解？為什么？
4. 若銅與硝酸反應后，硝酸不足而銅剩余，向反應體系中加入稀硫酸，銅是否繼續溶解？若溶解，發生什么反應？
5. 寫出少量/過量Fe粉分別于稀硝酸反應的方程式。
Fe + 4HNO3(稀) == Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O （ Fe少量）
3Fe+ 8HNO3(稀) == 3Fe(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O （ Fe過量）
【思考】金屬可以與酸反應，為什么可以用鋁槽車運輸濃硝酸？
常溫下，Fe 和Al遇到冷的濃硝酸、濃硫酸發生鈍化，被氧化成一層致密的氧化膜，加熱時反應。
“偷金”—— 去黑心首飾店清洗一些黃金首飾后，首飾質量變輕，這是怎么回事呢？
VHNO3:VHCl = 1:3 組成的混合物
三、強氧化性
2. 與非金屬反應——氧化性
C+4HNO3（濃）= 2H2O+4NO2↑+CO2↑
△
S+6HNO3(濃) = H2SO4+6NO2↑+2H2O
△
硝酸濃度越大，氧化性越強
濃硝酸作用：
只表現強氧化性
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
紅磷被熱的濃硝酸氧化：
預測
P＋5HNO3(濃) === H3PO4＋5NO2↑＋H2O
△
④硝酸幾乎能夠與所有的金屬反應(除Au、Pt外)，但不生成氫氣；與變價金屬反應時，金屬能夠被氧化為最高價態。
⑤硝酸與具有還原性的弱酸鹽(如Na2SO3、NaI等)、堿性氧化物、堿以及其他還原劑反應時，優先發生氧化還原反應。
⑥分析離子共存的問題時要注意隱含的硝酸，即酸性條件的硝酸鹽溶液，H＋和NO3- 共存時相當于稀硝酸，有較強的氧化性。
特別注意
硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、農藥、炸藥、染料等。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：
N2
H2
O2
O2
H2O
NH3
NO
NO2
HNO3
(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。
硝酸的工業制法
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
硝酸的工業制法
熱交換器
氧化爐
SO2、NOx 的主要來源
汽車的尾氣。
煤、石油和某些含硫的金屬礦物的燃燒或冶煉。
SO2、NOx的危害:
SO2與NOx會引起呼吸道疾病，嚴重時會使人死亡。溶于水形成酸雨；
SO2：
NOx：
酸雨：主要指 pH小于5.6 的雨水，主要含有硫酸和硝酸
成因：主要是大氣中的 SO2 與 NOx 溶于雨水形成的
酸雨及其防治
類型：
硫酸型：
硝酸型：
途徑1
途徑2
2SO2+O2 2SO3
△
催化劑
SO3+H2O===H2SO4
NO
HNO3
N2
NO2
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
2NO+O2 ==2NO2
放電
N2+O2= 2NO
酸雨及其防治
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。
硝酸的危害
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。
酸雨的防治
環境問題 主要污染物 主要危害
溫室效應 CO2 造成全球氣候變暖，水位上升，陸地面積減小。氣候干早，土地沙漠化，農業減產
酸雨 SO2、NOx 土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蝕等
臭氧層 破壞 氟氯代烷、NOx 到達地球表面的紫外線明顯增多，給人類健康（皮膚癌）及生態環境帶來多方面危害
光化學 煙霧 碳氫化合物、NOx 刺激人體器官，特別是人的呼吸系統，使人生病甚至死亡
常見的環境問題
環境問題 主要污染物 主要危害
白色污染 聚乙烯塑料的大量使用、任意丟棄 ①在土壤中影響農作物吸收水分和養分，導致農作物減產。
②混入生活垃圾中難處理、難回收。
③易被動物當作食物吞入，導致動物死亡。
赤潮和 水華 廢水中含氮、磷元素的營養物質 使水體富營養化，導致水中藻類瘋長，消耗水中溶解的氧，使水體變得渾濁、水質惡化
PM2.5 顆粒物 污染空氣，形成霧霾天氣，增加交通事故，危害人體健康
常見的環境問題

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