資源簡介

(共37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
（三）
學習目標
一
掌握硝酸的物理性質和化學性質；
二
了解人類活動對氮循環的影響，知道造成酸雨、光化學煙霧和富營養化等化學環境的原因；
三
了解如何減少氮氧化合物的排放，樹立環境保護的意識。
目錄
CONTENTS
硝酸
酸雨及防治
1
2
新課導入
1.硝酸是一種強酸，活潑的金屬如鐵、鋅與之反應卻不會生成氫氣？這是為什么呢？
2.工業上，常用鋁槽車或鐵槽車裝運濃硝酸，為什么？
01
硝酸
硝酸的性質
物理性質
1.純硝酸是無色、刺激性氣味的液體，密度比水大；
2.與水以任意比互溶；
3.低沸點（83℃）、易揮發；
4.常用質量分數為69﹪的濃硝酸，溶解了過量NO2質量分數95﹪以上的濃硝酸叫“發煙硝酸”，；
5.久置的硝酸呈黃色是因為濃硝酸不穩定，見光或受熱會分解生成了NO2，NO2溶于濃硝酸使溶液顯黃色。
硝酸的性質
化學性質
1.酸性：
硝酸具有酸的一些通性，但硝酸與活潑金屬反應時無氫氣產生
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+HNO3=Cu(NO3)2+H2O
④與弱酸鹽反應:
CaCO3+HNO3=Ca(NO3)2+CO2↑+H2O
硝酸的性質
化學性質
1.不穩定性：
①濃硝酸見光或受熱時易分解：
② 貯存：
4HNO3(濃) ==== 4NO2↑+O2↑+2H2O
△或光照
③去除硝酸的黃色方法：
③去除硝酸的黃色方法
一般將濃硝酸保存在棕色細口試劑瓶中，并避光放置于陰涼處，不能用橡膠塞。
向濃硝酸中通入氧氣（或空氣）
4NO2+O2+2H2O==4HNO3
硝酸的性質
化學性質
2.強氧化性：硝酸具有很強的氧化性，硝酸的濃度不同，與金屬反應的產物也不同。
如圖所示，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。
實驗5-8
銅絲
添加標題文字
硝酸的性質
1.試管內產生無色氣體，氣體在試管上部變為紅棕色；
2.反應逐漸加快；
3.溶液逐漸變藍，銅絲變細。
實驗5-8
1.試管內產生大量紅棕色氣體；
2.反應劇烈；
3.溶液逐漸變綠，銅絲變細。
稀硝酸
濃硝酸
產物：
NO
Cu(NO3)2
產物：
NO2
Cu(NO3)2
硝酸的性質
1.濃硝酸與銅絲反應，濃硝酸過量會怎樣？銅絲過量會怎樣？
濃硝酸過量：濃HNO3和Cu反應劇烈，生成紅棕色氣體，溶液一般為藍色（一般講純凈的硝酸銅水溶液是藍色的，因為銅離子水合后顯藍色，而硝酸根離子并不結合銅離子。但如果是濃硝酸和銅反應的時候形成NO2部分溶解在體系中，由于濃硝酸中，水份較少，一部分NO2并不水合而保持原有的顏色，混合銅離子的藍色，看上去是綠色的。如果加入較多的水稀釋，則又會變成藍色溶液）；
銅片過量：剛開始反應劇烈，生成紅棕色氣體，溶液為藍色，反應一段時間后溶液變稀HNO3與Cu反應緩慢，生成氣體顏色變淺，試管口處顏色加深變為紅色，溶液為藍色。
思考：
硝酸的性質
稀硝酸和濃硝酸與銅反應的化學方程式。
Cu+4HNO3（濃）=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
+5
+2
0
+2
得到2×3e-
失去3×2e-
氧化劑
還原劑
+5
+2
0
+4
得到2×e-
失去2e-
氧化劑
還原劑
硝酸的性質
稀硝酸和濃硝酸與銅反應的離子方程式。
Cu+ NO3- = Cu2+ + NO↑ + H2O
3 3
2 2
Cu + 4H+ + 2NO3- = Cu2+ +2NO2↑+ 2H2O
+5
+2
0
+2
+8H+ 4
硝酸的性質
2.稀硝酸和濃硝酸誰的氧化性更強？
1. 從實驗現象可知，氧化性：濃HNO3>稀HNO3；
2. 濃硝酸的還原產物一般為NO2，稀硝酸的還原產物一般為NO，但
不能從還原產物中N元素的價態高低來判斷氧化劑氧化性的強弱。
思考：
3.稀硝酸和濃硝酸與銅絲的反應速率都是怎樣變化的？為什么會出現這樣的現象？
1. 稀硝酸與銅絲的反應是先慢后快；濃硝酸與銅絲的反應是先快后慢；
2. 稀硝酸的氧化性沒有濃的那么強，加上銅本來就不是很活潑，所以反應沒有那么快，比較緩慢。但是反應放出熱量使的反應速率加快，加上有氣體生成，所以反應速率到后面會加快；而濃硝酸的氧化性比較強，開始與銅絲的反應比較快，隨著反應發生，濃硝酸的濃度漸漸地變小，變為稀硝酸，反應速率自然就降了下來。
硝酸的性質
4.分支試管通入的氫氧化鈉溶液的作用是什么？
吸收氮的氧化物，防止污染空氣
思考：
濃硝酸和濃鹽酸的混合物（體積比為1:3）叫做王水，能使一些不溶于硝酸的金屬如金、鉑等溶解。
記憶方法 ：王水：“三言（鹽）一笑（硝）”
特殊的強氧化性溶液——王水
硝酸的氧化性與H+的濃度有關。H+的濃度越高，硝酸的氧化性越強。鹽酸中氯離子與金屬形成配合物也促使金屬溶解。
硝酸的性質
強氧化性
1.與金屬的反應：HNO3既表現氧化性又表現酸性
硝酸具有強氧化性，能與除金、鉑、鈦以外的大多數金屬反應。
與Fe、Al反應：常溫時濃硝酸可使鐵、鋁表面形成致密的氧化膜，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”。
所以可以用鐵容器或鋁容器盛放濃硝酸。（加熱時反應）
與銅反應，硝酸無論濃稀，都具有強氧化性，而且濃度越大，氧化性越強硝酸的濃度不同，與金屬反應的產物也不同。一般情況金屬與硝酸反應，濃硝酸被還原成NO2，稀硝酸被還原成NO
硝酸的性質
強氧化性
②與非金屬反應：只表現氧化性
硝酸能把許多非金屬單質(如：C、S、P等)氧化，生成最高價含氧酸或最高價非金屬氧化物。如與C的反應：
③與還原性化合物反應
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等還原性物質。
工業制硝酸
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) 你能寫出每一步反應的化學方程式嗎？
(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。
工業制硝酸
N2→NH3:
NH3→NO:
NO→NO2:
NO2→HNO3:
N2+3H2 2NH3
高溫高壓
催化劑
4NH3+5O2 4NO+6H2O
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
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
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
硝酸的用途
硝酸甘油用于治療冠心病
化肥、農藥、炸藥、染料、醫藥、化學試劑。
02
酸雨及防治
酸雨及防治
大氣中的二氧化硫、氮氧化物及它們反應后的生成物溶于雨水而形成酸雨。正常雨水溶解了二氧化碳，pH約為5.6。pH＜5.6的降水稱為酸雨。
酸雨的形成
酸雨的形成示意圖
酸雨及防治
硫酸型酸雨的形成
請寫出圖中標號所示的化學方程式。
① ；② ；
③ ；④ 。
SO3＋H2O===H2SO4
2H2SO3＋O2===2H2SO4
粉塵等催化劑
2SO2＋O2 2SO3
SO2+H2O H2SO3
酸雨及防治
硝酸型酸雨的形成
寫出圖中標號所示的化學方程式：
① ；
② 。
2NO＋O2===2NO2
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
酸雨及防治
酸雨的危害
1.直接損傷農作物，破壞森林和草原，使土壤、湖泊酸化。
2.加速建筑物、橋梁、工業設備、運輸工具和電纜的腐蝕。
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。
酸雨及防治
酸雨的防治
1.消除污染源，改變能源結構，開發利用清潔能源，如太陽能、風能、氫能等。
2.對酸性物質的排放加以控制，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。
典例集訓
【例1】下列關于濃硝酸的說法正確的是（ ）
A．難揮發
B．常溫下不能氧化銅
C．應保存在無色細口瓶中
D．常溫下能使鋁片鈍化
D
典例集訓
【例2】硝酸被稱為“國防工業之母”是因為它是制取炸藥的重要原料。下列實驗事實與硝酸性質不相對應的一組是（ ）
A．濃硝酸使紫色石蕊試液先變紅后褪色——酸性和強氧化性
B．不能用稀硝酸與鋅反應制氫氣——強氧化性
C．要用棕色瓶盛裝濃硝酸——不穩定性
D．能使滴有酚酞的氫氧化鈉溶液紅色褪去——強氧化性
D
典例集訓
【例3】對于硫酸和硝酸的比較中，下列敘述不正確的是（ ）
A．冷的濃硫酸和濃硝酸都可以用鋁、鐵的容器盛裝
B．稀硫酸和稀硝酸都具有氧化性
C．濃硫酸和濃硝酸都具有很強的腐蝕性、脫水性
D．硫酸和硝酸都是重要的化工原料
C
典例集訓
【例4】相同質量的四份銅片，分別置于足量的下列酸中，在一定條件下反應，所得到的氣體的物質的量最多的是(　　)
A．濃硫酸
B．稀硫酸
C．濃硝酸
D．稀硝酸
C
典例集訓
【例5】在一定條件下，硝酸與下列物質均能發生反應，其中硝酸表現出氧化性的是
A．木炭
B．氧化銅
C．氫氧化鐵
D．碳酸鈉
C
典例集訓
C
典例集訓
【例7】物質的量之比為2：5的鋅與稀硝酸反應，若硝酸被還原的產物為N2O，反應結束后鋅沒有剩余，則該反應中被還原的硝酸與未被還原的硝酸的物質的量之比是
A．1：4
B．1：5
C．2：3
D．2：5
A
典例集訓
【例8】將1.92g銅粉與一定量的濃硝酸反應，當銅粉完全反應時收集到氣體1.12L(標準狀況下)，則所消耗的硝酸的物質的量是
A．0.08mol
B．0.09mol
C．0.11mol
D．0.12mol
C
典例集訓
B
謝謝您的觀看

展開更多......

收起↑