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(共34張PPT)
第二節　　氮及其化合物
第4課時　硝酸 酸雨及防治
第五章　　化工生產中的重要非金屬元素
[學習目標]
1.掌握硝酸的性質及應用(重點)。
2.知道酸雨的成因及防治措施。
3.掌握硝酸與金屬、非金屬反應的特點(難點)。
引入新課
你了解硝酸嗎？
一、硝酸的性質及工業制法
1.硝酸的性質
物理性質：無色、易揮發、有刺激性氣味的液體。

化學性質：
4HNO3(濃) ==== 4NO2↑+O2↑+2H2O
光或△
(1) 不穩定性
貯存：棕色玻璃瓶中，陰涼處。
產生的NO2又溶于濃硝酸中而使其顯黃色
①使酸堿指示劑變色
②與堿、堿性氧化物、與部分鹽反應
1.硝酸的性質
(2)酸性
H+＋OH－==H2O
2H+＋Na2O==2Na+＋H2O
2H+＋CaCO3==Ca2+＋CO2↑＋H2O
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。
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。
思考1
一、硝酸的性質及工業制法
1.硝酸的性質
(3)強氧化性
①實驗探究：濃HNO3和稀HNO3與銅的反應
注意現象、原理及結論
一、硝酸的性質及工業制法
1.硝酸的性質
Cu與濃HNO3
銅絲變細，產生大量紅棕色氣體，溶液逐漸變綠
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
Cu與稀HNO3
Cu+4HNO3(濃)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
紅棕色
3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
無色
2NO+O2 == 2NO2
結論：濃→NO2，稀→NO，濃HNO3的氧化性更強。
實驗探究：濃HNO3和稀HNO3與銅的反應
一、硝酸的性質及工業制法
1.硝酸的性質
(1)一定量銅放入濃硝酸后，銅有剩余，推測產生的氣體成分？
再向其中加入少量的稀硫酸，金屬銅還會繼續溶解嗎？
可能是NO2和NO的混合氣體。
思考2
稀硫酸提供H+，與溶液中的會繼續與銅反應。
(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。
變價金屬與硝酸反應，量不同產物不同。
Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
3Fe(過量)＋8HNO3(稀) ===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
一、硝酸的性質及工業制法
(3)強氧化性
1.硝酸的性質
①濃度不同，與金屬反應的產物也不同。
實驗探究：濃硝酸與Fe、Al等金屬如何反應？
②鈍化
常溫下，濃硝酸能使Fe、Al發生鈍化。
特別注意：
Fe+6HNO3(濃) === Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O
加熱
b.常溫下可用鐵或鋁制容器來盛裝濃HNO3或濃H2SO4
一、硝酸的性質及工業制法
a.加熱會反應
(3)強氧化性
1.硝酸的性質
③與非金屬(碳)的反應
C＋4HNO3(濃) === CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
△
注意條件：“濃”、“加熱”。
硝酸可以氧化具有還原性的微粒：、Br－、Fe2+、S2－等。
一、硝酸的性質及工業制法
2.硝酸的工業制法
硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、農藥、染料等。
工業如何制硝酸？
一、硝酸的性質及工業制法
①N2+3H2 2NH3
高溫高壓
催化劑
②4NH3+5O2===4NO+6H2O
催化劑
③2NO＋O2===2NO2
④3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
2.硝酸的工業制法
0 -3
原理分析
單質 還原反應
發生的反應類型
-3 +2
+2 +4
+4 +5 +2
氫化物 氧化反應
氧化物 氧化反應
氧化物 歧化反應
一、硝酸的性質及工業制法
反應物中
含氮物質的類別
1.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(　　)
×
×
×
×
√
應用體驗
一、硝酸的性質及工業制法
應用體驗
2.下列事實與硝酸性質的對應關系錯誤的是
A.打開濃硝酸的試劑瓶，瓶口有白霧——揮發性
B.用棕色試劑瓶保存濃硝酸——不穩定性
C.稀硝酸使紫色石蕊溶液變紅——酸性
D.稀硝酸使黑色氧化銅固體溶解——強氧化性
√
一、硝酸的性質及工業制法
HNO3見光或受熱易分解
稀硝酸與CuO反應生成Cu(NO3)2和H2O，體現了稀硝酸的酸性
硝酸的氧化性
(1)硝酸與金屬反應不能生成氫氣。濃度不同，產物不同， 一般
濃硝酸被還原為NO2，稀硝酸被還原為NO。
(2)硝酸與大多數金屬(金、鉑等除外)反應，將金屬氧化為高價態。
但常溫下，濃硝酸能使鐵、鋁鈍化。
歸納總結
一、硝酸的性質及工業制法
二、酸雨及防治
大氣中SO2與NOx溶于水，形成pH小于5.6的雨水。
(1) 來源
1. 酸雨
SO2：
Nox：
煤 、石油和某些金屬礦物的燃燒和冶煉
汽車發動機中，N2與O2反應生成NOx
(2) 形成：
硫酸型酸雨：SO2 →SO3 →H2SO4
硝酸型酸雨：NO2→HNO3
注意：正常雨水由于溶解了CO2，pH約為5.6。
2.酸雨的危害與防治
(1)危害：直接損傷農作物，使土壤、湖泊酸化，
腐蝕建筑物、橋梁、工業設備等。
(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。
二、酸雨及防治
1.判斷正誤
(1)空氣中的SO2溶于水最終形成酸雨(　　)
(2)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(　　)
(3)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(　　)
√
×
×
應用體驗
二、酸雨及防治
2.工業或機動車尾氣中的NOx會造成環境問題，可用多種方法脫除。
(1)堿液吸收：NaOH溶液可吸收硝酸工業尾氣(含NO、NO2)，獲得副產品NaNO2。
①等物質的量NO與NO2被NaOH溶液吸收，反應的離子方程式為___________
__________________。
NO＋NO2＋
應用體驗
②若吸收時NO與NO2比例控制不當，則吸收液經濃縮結晶、過濾得到NaNO2晶體中最有可能混有的雜質是_______(填化學式，下同)。排放的尾氣中含量較高的氮氧化物是_____。
NaNO3
NO
二、酸雨及防治
2OH- ==2+H2O
(2)還原法：尿素水溶液熱解產生的NH3可去除尾氣中的NOx，流程如下：
8NH3＋6NO2
①寫出“催化反應”過程中NH3還原NO2的化學方程式：______________
________________________。
②若氧化處理后的尾氣中混有SO2，此時催化劑表面會因為覆蓋部分硫酸鹽而導致催化劑中毒，降低NOx的去除率。試分析硫酸鹽的產生過程：__________
_____________________________________________________________。
SO2與O2、H2O反應生成H2SO4，H2SO4與NH3反應生成(NH4)2SO4或者NH4HSO4
應用體驗
二、酸雨及防治
(2)還原法：尿素水溶液熱解產生的NH3可去除尾氣中的NOx，流程如下：
應用體驗
③“催化反應”過程中需控制溫度在250～380 ℃之間。溫度過高，NOx的去除率下降，其原因可能是溫度過高催化劑的活性降低和___________________
____________。
溫度升高，NH3催化
氧化生成NO
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。
2CaSO3＋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。
歸納總結
二、酸雨及防治
歸納總結
SO2、NOx的消除方法
(2)NOx的消除
①堿液吸收法 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋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
二、酸雨及防治
本節內容結束
1.硝酸的性質
硝酸是 色、易 、有 氣味的液體，硝酸具有如下化學性質：
(1)不穩定性
濃硝酸見光或受熱易分解，化學方程式為 。
長期存放的濃硝酸呈黃色是因為其分解生成的 溶于硝酸中，實驗室常將濃硝酸保存在 試劑瓶中，并放置在 處。
目標一 答案
無
揮發
刺激性
NO2
棕色
陰涼
(2)酸性
硝酸是強酸，具有酸的通性。
寫出下列反應的離子方程式：
①硝酸和氫氧化鈉反應： 。
②硝酸和氧化鈉反應： 。
③硝酸和碳酸鈣反應： 。
目標一 答案
H＋＋OH－===H2O
2H＋＋Na2O===2Na＋＋H2O
2H＋＋CaCO3===Ca2＋＋CO2↑＋H2O
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。
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。
目標一 答案
思考1
(3)強氧化性
①硝酸具有很強的氧化性，濃度不同，與金屬反應的產物也不同。
實驗探究：濃HNO3和稀HNO3與銅的反應
實驗 裝置 兩只具支試管中分別加入濃硝酸和稀硝酸 實驗 現象 濃HNO3：銅絲變細，產生大量 色氣體，溶液逐漸變 。 稀HNO3：銅絲變細，開始產生少量 氣體，反應逐漸加快，氣體在試管上部變為
色，溶液逐漸變藍
目標一 答案
紅棕
綠
無色
紅棕
化學 方程式
實驗 結論 濃HNO3與金屬銅反應生成 ，稀HNO3與金屬銅反應生成 ，濃HNO3的氧化性更 。
目標一 答案
Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
NO2
強
NO
(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？
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，與溶液中的會繼續與銅反應。
目標一 答案
思考2
(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。
Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；3Fe(過量)＋8HNO3(稀) ===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
目標一 答案
②鈍化
常溫下，鐵、鋁的表面被 或 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 或 。當 時，鐵、鋁會與濃HNO3或濃H2SO4發生反應。
③濃HNO3與非金屬(碳)的反應
化學方程式： 。
目標一 答案
濃HNO3
濃H2SO4
濃HNO3
濃H2SO4
加熱
C＋4HNO3(濃) CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
2.硝酸的工業制法
硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、農藥、染料等，工業制硝酸的原理如圖：
序號 反應物中含氮物質的類別、氮元素化合價的變化情況 化學方程式 含氮物質發生反應的類型(氧化反應、還原反應)
①
目標一 答案
單質，0→－3
還原反應
②
③
④
目標一 答案
氫化物，－3→＋2
氧化物，＋2→＋4
氧化物，＋4→＋5、＋2
2NO＋O2===2NO2
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
氧化反應
氧化反應
既發生氧化反應
又發生還原反應

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