資源簡介

(共48張PPT)
人教版高一化學必修2第五章5.2.3
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3課時　硝酸　酸雨及防治
核心素養目標
1.宏觀辨識與微觀探析：通過氮的循環，了解氮氣、一氧化氮、二氧化氮的主要性質，認識它們在生產中的應用。
2.變化觀念與平衡思想：具有理論聯系實踐的觀念，能主動關心與環境的關系問題合理利用自然資源的觀念，通過觀察實驗，提高獲取知識、分析知識、評價知識的能力。
3.證據推理與模型認知：從問題和假設出發，設計探究方案，探究一氧化氮和二氧化氮的性質，在探究中互利合作，培養團隊精神。
4.科學探究與創新意識： 通過乙醇、水分別與鈉反應的實驗探究，認識有機化合物分子中共價鍵的類型、極性及其與有機反應的關系，
5.科學精神與社會責任 ：激發學生透過觀察探究本質的興趣，尊重科學以發展的眼光看待科學；通過參與探究過程，培養自身嚴謹的科學態度和辯證分析能力。但是，我們要通過切實可行的辦法，杜絕污染，還社會一片藍天凈土。
教學目標
教學重點：1．比較法學習濃硝酸、稀硝酸的化學性 質，特別是二者氧化性的差別
2．復習氧化還原反應知識中的電子守恒法的原理，并在有關硝酸氧化性的計算中加以應用
3．從形成原理和途徑上認識酸雨的形成、危害及防治
教學難點：濃、稀硝酸的氧化性，金屬與濃硝酸發生氧化還原反應的計算。
復習舊知
1．酸的通性(1)使酸堿指示劑變色(如使紫色石蕊變紅)。(2)與活潑金屬發生置換反應。(3)與堿性氧化物反應，生成鹽和水。(4)與堿發生中和反應。(5)與鹽發生復分解反應。
2．在實驗室和化工生產中常用的酸有鹽酸、硫酸、硝酸(化學式為HNO3)、醋酸(CH3COOH)。
復習舊知
　硝酸的性質
物理性質
純凈的硝酸是無色、有刺激性氣味的液體，易揮發。
濃硝酸顯黃色是因為硝酸分解的二氧化氮溶解在其中
任務探究一
任務探究三1.硝酸的物理性質純硝酸為無色、有氣味的液體，沸點低，易，在空氣中呈“白霧”狀，質量分數為95%以上的濃硝酸稱為“硝酸”。刺激性揮發發煙　硝酸的性質
化學性質
① 不穩定性，見光或受熱易分解
4HNO3 4NO2↑ + O2↑ + 2H2O
光照或加熱
貯存：
一般將濃硝酸保存在棕色試劑瓶中，并放置于陰涼處。
任務探究三
任務探究三　硝酸的性質---化學性質②強氧化性，硝酸濃度不同，與金屬反應的產物也不同硝酸濃度實驗現象實驗結論濃硝酸反應、銅絲，產生色氣體，溶液呈綠色銅與濃硝酸反應生成，化學方程式：_________________________________________劇烈變細紅棕NO2Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O稀硝酸反應、銅絲，產生氣體，溶液呈藍色銅與稀硝酸反應生成，化學方程式：________________________________________________緩慢變細無色NO3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O任務探究三
根據濃硝酸和稀硝酸的強氧化性書寫下列反應的化學方程式：
①鐵與稀硝酸(HNO3過量)：
。
②碳與濃硝酸共熱生成CO2和NO2：
。
③硫與濃硝酸共熱生成H2SO4和NO2：
。
Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
　硝酸的性質
化學性質
任務探究三
　硝酸的性質
化學性質——氧化性
a. 常溫下，能與不活潑金屬 ( Cu ) 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
任務探究三
　硝酸的性質
化學性質——氧化性
濃硝酸的還原產物為 NO2，稀硝酸的還原產物為 NO 。
Cu + 4HNO3(濃) Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
3Cu + 8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
吸收NO2，防止污染空氣
控制反應的發生和停止
任務探究三
　硝酸的性質
化學性質——氧化性
硝酸與較活潑金屬( Fe、Al )
怎樣反應呢
b. 常溫下，稀硝酸與較活潑金屬 ( Fe、Al ) 反應
Al + 4HNO3(稀) Al(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
Fe + 4HNO3(稀) Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
任務探究三
　硝酸的性質
化學性質——氧化性
c. 常溫下，濃硝酸能使較活潑金屬 ( Fe、Al ) 鈍化
冷的濃硝酸或濃硫酸使金屬表面生成一層致密的氧化物薄膜，阻止內層金屬被進一步腐蝕。
d. 加熱下，濃硝酸與較活潑金屬 ( Fe、Al ) 直接反應
Al + 6HNO3(濃) Al(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O
Fe + 6HNO3(濃) Fe(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O
任務探究三
　硝酸的性質
化學性質——氧化性
e. 加熱下，濃硝酸與非金屬 ( C、S ) 反應
S + 6HNO3(濃) H2SO4 + 6NO2↑ + 2H2O
C + 4HNO3(濃) CO2 + 2NO2↑ + 2H2O
f. 濃硝酸能與 H2S、SO2、Fe2+ 等還原性物質反應
任務探究三
　硝酸的性質
化學性質
能使不溶于硝酸的金屬如 金、鉑 等溶解。
濃硝酸 和 濃鹽酸 按體積比為 1∶3
混合得到的混合物。
王 水
任務探究四
制法——實驗室
NaNO3＋H2SO4（濃）=NaHSO4＋HNO3↑
任務探究四
(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。
(3)熱的濃硝酸可將非金屬單質(碳、硫、磷等)氧化為最高價氧化物或最高價含氧酸。
(4)硝酸的強氧化性還表現在可以氧化具有還原性的化合物或離子，如SO2、FeO、Fe2＋、Br－、I－、S2－、SO 等均能被硝酸氧化。
任務探究五
　硝酸的性質
制法——工業
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：
(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。
任務探究五　硝酸的性質寫出上述轉化的化學方程式，并指出含氮物質發生的是氧化反應還是還原反應①_________________________，N2發生反應。②___________________________，NH3發生反應。③_________________，NO發生反應。④_________________________，NO2既發生反應，又發生反應。還原氧化2NO＋O2===2NO2氧化3NO2＋H2O===2HNO3＋NO氧化還原　硝酸的性質
下述實驗中均有紅棕色氣體產生，分析所得結論錯誤的是 (　　)
A. 由①中的紅棕色氣體，推斷產生的氣體一定是混合氣體
B. 紅棕色氣體不能表明②中木炭與濃硝酸發生了反應
C. 由③說明濃硝酸具有揮發性，生成的紅棕色氣體為還原產物
D. ③的氣體產物中檢測出CO2，由此說明木炭一定與濃硝酸發生了反應
D
任務探究五
　硝酸的性質
3. 在標準狀況下將 1.92 g 銅粉投入一定量濃硝酸中，隨著銅粉的溶解，反應生成的氣體顏色逐漸變淺，當銅粉完全溶解后共收集到由 NO2 和 NO 組成的混合氣體 1.12 L，則混合氣體中 NO 的體積為 (　 )
A. 112 mL　　B. 1 008 mL　　C. 224 mL　　D. 448 mL
A
任務探究五
　硝酸的性質
(1)硝酸和活潑金屬反應生成氫氣和相應的硝酸鹽(　　)
(2)硝酸的濃度越大，其氧化性越強(　　)
(3)稀硝酸可溶解Fe(OH)2生成Fe(NO3)2和水(　　)
(4)碳、銅與濃硝酸反應時，濃硝酸只表現強氧化性(　　)
(5)過量的銅和一定量濃硝酸反應，生成氣體只有二氧化氮(　　)
(6)常溫下，將鋁片放入濃硝酸，無明顯現象，是因為鋁和濃硝酸不反應(　　)
(7)王水是濃硝酸和濃鹽酸體積比為1∶3的混合物，能溶解金和鉑(　　)
(8)實驗室可以用銅和稀硝酸制備少量的NO氣體(　　)
(9)濃硝酸氧化性很強，常溫下就可以和碳發生反應(　　)
×
√
×
×
×
×
√
√
×
任務探究五
任務探究五回答下列問題：(1)如何除去濃硝酸中的“黃色”？提示　在濃硝酸中通入足量的氧氣，發生反應4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，使NO2轉化為硝酸，即可除去濃硝酸中的“黃色”。(2)足量的銅與濃硝酸反應，濃硝酸能否完全被還原？其還原產物可能是什么？提示　濃硝酸不可能完全被還原，因生成的硝酸銅溶液中仍有NO；在反應過程中，硝酸的濃度逐漸減小，還原產物可能是NO2和NO的混合物。(3)將鐵粉溶于稀硝酸，鐵元素的存在形式可能為①________、②________、③__________________。Fe(NO3)3Fe(NO3)2Fe(NO3)3和Fe(NO3)2任務探究五
認識無機物的主要角度
任務探究五
(1)氧化性酸和酸的氧化性
①濃硫酸、硝酸等都是氧化性酸，因為其中的 易獲得電子，表現出很強的氧化性；而鹽酸、稀硫酸、碳酸等的酸根部分不能或不易獲得電子，是非氧化性酸。
②在水溶液中任何酸都能電離出H＋，H＋在一定條件下可獲得電子，被還原為H2，從這一點來說，酸都具有氧化性，但此時H＋表現出的性質是酸性，這與氧化性酸中心元素獲得電子表現出的氧化性不同。
任務探究五
(2)“三酸(濃鹽酸、濃硫酸、濃硝酸)變稀”問題辨析。
①濃鹽酸與足量的二氧化錳反應時，濃鹽酸濃度逐漸變小，變為稀鹽酸時不再與二氧化錳反應。
②濃硫酸與足量的銅反應時，濃硫酸濃度逐漸變小，變為稀硫酸時不再與銅反應。
③濃硝酸與足量的銅反應時，濃硝酸濃度逐漸變小，變為稀硝酸時，還原產物發生改變，生成NO。
任務探究五1.下列對于硝酸的認識，不正確的是A.濃硝酸在見光或受熱時會發生分解B.金屬與硝酸反應不產生氫氣C.可用鐵和鋁制品盛裝冷的濃硝酸D.銅與硝酸的反應屬于置換反應解析　濃硝酸在見光或受熱時會發生分解反應生成氧氣、二氧化氮和水，A項正確；硝酸是氧化性酸，金屬與硝酸反應不產生氫氣，B項正確；常溫下鐵和鋁在濃硝酸中鈍化，因此可用鐵和鋁制品盛裝冷的濃硝酸，C項正確；銅與硝酸反應生成硝酸銅、氮的氧化物和水，不屬于置換反應，D項錯誤。√任務探究五
2.0.3 mol銅和含1.2 mol HNO3的濃硝酸，充分反應后，生成NO2的量為
A.0.2 mol B.0.6 mol
C.小于0.6 mol D.大于0.6 mol
解析　因銅與濃硝酸反應：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，隨著反應的進行，濃硝酸變稀，稀硝酸與銅反應：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，所以放出的NO2小于0.6 mol。
√
任務探究五3.氮及其化合物的變化關系如下所示。則下列說法不正確的是A.路線①②③是工業生產硝酸的主要途徑B.路線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷電固氮生成硝酸的主要途徑C.上述所有反應都是氧化還原反應D.氮氣可在足量的氧氣中通過一步反應生成NO2解析　氮氣和氧氣在放電條件下反應生成NO，NO與O2反應生成NO2，氮氣與氧氣不能一步轉化為NO2，D錯誤。　酸雨及防治
任務探究六
酸雨及防治
酸雨的形成
酸雨：主要指 pH小于5.6 的雨水，主要含有硫酸和硝酸
SO2
SO3
H2SO4
硫酸型酸雨：
硝酸型酸雨：
NO2
HNO3
成因：主要是大氣中的 SO2 與 NOx 溶于雨水形成的
任務探究六
　酸雨及防治
酸雨的形成
我們面臨著嚴峻的大氣污染，
SO2 和 NO2 是主要的污染物。
空氣中SO2、氮氧化物的來源 ？
(1) SO2 主要來自于化石燃料的燃燒、（ 如煤與石油 ）
含硫金屬的冶煉以及制造硫酸、磷肥等產生的廢氣。
(2) NO2 主要來自于汽車尾氣 。
任務探究六
酸雨及防治
酸雨的危害
(1) 對人體直接造成危害，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；
(3) 破壞土壤、植被、森林；
(4) 腐蝕建筑物，橋梁，工業設備和電纜等。
任務探究六
　酸雨及防治
酸雨的防治
(1) 調整能源結構，積極開發新能源
(2) 對煤進行處理，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) 改進汽車尾氣的處理技術，控制尾氣排放
(4) 加強工廠廢氣的回收處理，充分利用原料
(5) 種植能夠吸收 SO2 的有關樹木
任務探究六
知識梳理
1.酸雨的概念
正常雨水的pH約為5.6，這是因為雨水中溶解了 的緣故。pH＜5.6的降水稱為酸雨。
2.酸雨的形成
(1)大氣中的 、 及它們反應后的生成物溶于 而形成酸雨。
二氧化碳
二氧化硫
氮氧化物
雨水
知識梳理
(2)硫酸型酸雨的形成過程
寫出圖中標號所示的化學方程式：
① ；
② ；
③ ；
④ 。
SO3＋H2O===H2SO4
2H2SO3＋O2===2H2SO4
知識梳理
(3)硝酸型酸雨的形成過程
寫出圖中標號所示的化學方程式：
① ；
② 。
2NO＋O2===2NO2
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
任務探究七
3.酸雨的危害
(1)直接 農作物，破壞森林和草原，使土壤、湖泊 。
(2)加速建筑物、橋梁、工業設備、運輸工具和電纜的 。
(3)導致地下水中重金屬元素含量增加，污染水源，危害人體健康。
4.酸雨的防治
(1)消除 ，改變能源結構，開發利用清潔能源，如太陽能、風能、氫能等。
(2)對 的排放加以控制，如燃料脫硫處理，廢氣中二氧化硫回收利用、控制汽車尾氣排放等。
(3)健全法律法規，嚴格規定污染物的排放標準，提高環境保護意識。
損傷
酸化
腐蝕
污染源
酸性物質
1.現有雨水樣品1份，每隔一段時間測定該雨水樣品的pH，所得數據如下：
測試時間/h 0 1 2 3 4
雨水的pH 4.73 4.63 4.56 4.55 4.55
(1)分析數據，回答下列問題：
①雨水樣品的pH變化的原因是________________________________________
(用化學方程式表示)。
2H2SO3＋O2===2H2SO4
解析　酸雨放置時pH變小，其原因是雨水中的H2SO3被空氣中氧氣氧化所致：SO2＋H2O??H2SO3，2H2SO3＋O2===2H2SO4。
任務探究七
任務探究七
任務探究七
②如果將剛取樣的上述雨水和自來水相混合，pH將變___，原因是_________
_________________________________________________(用化學方程式表示)。
解析　雨水和自來水混合，應考慮SO2與Cl2(或H2SO3與HClO)的反應：SO2＋2H2O＋Cl2===H2SO4＋2HCl(或H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl)。因此雨水與自來水混合后溶液pH將變小。
小
Cl2＋2H2O
＋SO2===H2SO4＋2HCl或H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl
(2)下列措施中，可減少酸雨產生的途徑的是____(填字母)。
①少用煤作燃料　②把工廠煙囪造高　③燃料脫硫
④在已酸化的土壤中加石灰　⑤開發新能源
A.①②③ B.②③④⑤
C.①③⑤ D.①③④⑤
解析　減少酸雨的產生需減少SO2的排放，將煤轉化為清潔能源(如煤的氣化和液化)，燃料脫硫、固硫，開發不含硫的新能源(如氫能、核能等)，都是有力措施。因此①③⑤正確。
C
任務探究七
任務探究七2.回答下列問題(1)我國城市環境中常見的大氣污染物主要有哪些？提示　SO2、NO2、CO、煙塵等。(2)根據所學知識，你知道采取什么辦法能解決下列問題嗎？①治理已酸化的湖泊和土壤。提示　對于已酸化的湖泊和土壤，可以加入生石灰進行改良。②保護暴露在大氣中的建筑。提示　對于暴露在大氣中的建筑可以通過粉刷油漆進行保護。任務探究七(3)某有色金屬冶煉廠排放的廢氣中含SO2，先用石灰漿吸收SO2，然后利用空氣中的氧氣將產物繼續氧化成石膏(CaSO4·2H2O)。寫出有關反應的兩個化學方程式。提示　SO2＋Ca(OH)2===CaSO3＋H2O，2CaSO3＋O2＋4H2O===2CaSO4·2H2O
常見的環境污染
環境污染 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 土壤酸化，腐蝕建筑物
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的傷害加劇
任務探究七
赤潮和水華含磷洗衣粉的大量使用及廢水的任意排放使藻類過度繁殖，水質惡化，發生在海水中為赤潮，淡水中為水華白色污染聚乙烯塑料的大量使用、任意丟棄破壞土壤結構和生態環境任務探究七小結

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