氮及其化合物第3課時(shí)課件 2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第二冊(cè)

人教版·必修·第二冊(cè)第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素

第二節(jié)氮及其化合物

第3課時(shí)硝酸酸雨及防治

玻爾是丹麥著名的物理學(xué)家，曾獲得過(guò)諾貝爾獎(jiǎng)。第二次世界大戰(zhàn)中，玻爾被迫離開(kāi)將要被德國(guó)占領(lǐng)的祖國(guó)。為了表示他一定要返回祖國(guó)的決心，他決定將諾貝爾金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)氯芙庠谕跛铮b于玻璃瓶中。后來(lái)，納粹分子竄進(jìn)玻爾的住宅，那瓶溶有獎(jiǎng)?wù)碌娜芤壕驮谘燮さ紫?，他們卻一無(wú)所知。戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后，玻爾又從溶液中還原提取出金，并重新鑄成獎(jiǎng)?wù)?。新鑄成的獎(jiǎng)?wù)?--它凝聚著玻爾對(duì)祖國(guó)無(wú)限的熱愛(ài)和無(wú)窮的智慧。

你知道王水的成分嗎？硝酸能將金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)氯芙鈫幔康溛锢韺W(xué)家玻爾情境導(dǎo)入——玻爾巧藏諾貝爾金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)隆緦W(xué)習(xí)目標(biāo)與核心素養(yǎng)】學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能運(yùn)用氧化還原反應(yīng)知識(shí)理解硝酸的氧化性。2.認(rèn)識(shí)硝酸在相關(guān)反應(yīng)中體現(xiàn)的性質(zhì)，了解硝酸的保存方法。3.了解SO2、NO2對(duì)大氣質(zhì)量的影響，特別是酸雨的成因、危害及防治措施。

核心素養(yǎng)1.通過(guò)學(xué)習(xí)硝酸的性質(zhì)及原子守恒法、電子守恒法的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生論據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)核心素養(yǎng)。2.通過(guò)酸雨的形成及防治認(rèn)識(shí)化學(xué)對(duì)人類的作用，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的化學(xué)核心素養(yǎng)。剛泄漏時(shí)泄漏一段時(shí)間

運(yùn)輸硝酸的鋁槽車發(fā)生泄露事故，現(xiàn)場(chǎng)可聞到刺鼻的氣味，同時(shí)產(chǎn)生大量紅棕色煙霧。消防人員運(yùn)來(lái)純堿或消石灰進(jìn)行處理?！舅伎肌?.硝酸呈現(xiàn)出哪些物理性質(zhì)？

2.為什么可以用純堿或消石灰處理泄漏出來(lái)的硝酸？

3.為什么現(xiàn)場(chǎng)有大量紅棕色的煙霧？

4.金屬可以與酸反應(yīng)，為什么可以用鋁槽車運(yùn)輸濃硝酸？一、硝酸1.硝酸的物理性質(zhì)顏色氣味狀態(tài)揮發(fā)性溶解性密度質(zhì)量分?jǐn)?shù)為69%的硝酸為濃硝酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)98%以上的濃硝酸稱為“________硝酸”發(fā)煙無(wú)色刺激性氣味液體易揮發(fā)在空氣中形成白霧與水以任意比例互溶比水大硝酸泄漏一段時(shí)間后(1)不穩(wěn)定性2.硝酸的化學(xué)性質(zhì)

濃硝酸不穩(wěn)定，見(jiàn)光或受熱會(huì)分解生成NO2，NO2溶于濃硝酸使溶液顯黃色長(zhǎng)期存放的硝酸保存：濃硝酸保存在棕色瓶，放在陰涼處4HNO3=====4NO2↑+O2↑+2H2O光照或△【思考】如何去除久置硝酸的黃色？向濃硝酸中通入足量的氧氣，發(fā)生反應(yīng)4NO2+O2+2H2O===4HNO3除去濃硝酸中的“黃色”。(2)酸的通性——能與金屬、堿、酸堿指示劑、鹽等反應(yīng)注意：濃硝酸具有很強(qiáng)的氧化性，所以能使藍(lán)色石蕊試紙先變紅后褪色硝酸與大理石反應(yīng)：2H++CaCO3===Ca2++CO2↑+H2O(3)強(qiáng)氧化性【實(shí)驗(yàn)5-8】

如圖5-14所示，在橡膠塞側(cè)面挖一個(gè)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。向上拉銅絲，終止反應(yīng)。①與Cu反應(yīng)稀硝酸濃硝酸實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象反應(yīng)緩慢，有少量氣泡產(chǎn)生，__________，試管口有紅棕色氣體產(chǎn)生反應(yīng)劇烈，有__________產(chǎn)生，__________，液面上有________氣體產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)結(jié)論銅與稀硝酸常溫下緩慢反應(yīng)生成_____氣體銅與濃硝酸常溫下劇烈反應(yīng)生成_____氣體反應(yīng)方程式溶液變藍(lán)色大量氣泡溶液變綠色紅棕色NONO2Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O3Cu+8HNO3(稀)===

3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O【問(wèn)題探究】（1）一定量的濃硝酸里加入過(guò)量銅會(huì)發(fā)生哪些變化?（2）反應(yīng)停止后，如果在溶液中再加入足量稀鹽酸會(huì)出現(xiàn)什么情況?【提示】一開(kāi)始是銅與濃硝酸反應(yīng)：Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O隨著反應(yīng)進(jìn)行，

硝酸由濃變稀，則發(fā)生：3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O晶體或濃溶液與濃硫酸、Cu共熱時(shí)，若產(chǎn)生紅棕色氣體則含有NO3_；若為稀溶液則先濃縮后再檢驗(yàn)。NO3_的檢驗(yàn)：（3）如何檢驗(yàn)NO3_?②常溫下濃硝酸能使Fe、Al發(fā)生鈍化加熱時(shí)：Al+6HNO3(濃)===Al(NO3)3+3NO2↑+3H2O△Fe+6HNO3(濃)===Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O△C+4HNO3(濃)===2H2O+4NO2↑+CO2↑△S+6HNO3(濃)===H2SO4+6NO2↑+2H2O△③

與非金屬反應(yīng)④與還原性化合物的反應(yīng)還原性的微粒與H+、NO3-不共存：如HI、HBr、H2S、SO2、FeO、Br-、I-、SO32-、S2-等均能被硝酸氧化。小結(jié):①硝酸與金屬反應(yīng)不放出氫氣。②氧化性：濃硝酸>稀硝酸（均比濃硫酸強(qiáng)）。③一般反應(yīng)規(guī)律為：HNO3(濃)→NO2↑HNO3(稀)→NO↑活潑金屬(如Mg、Zn等)+HNO3(稀)→硝酸鹽+NO、N2O、N2、NH4NO3等多種還原產(chǎn)物。④變價(jià)金屬與硝酸反應(yīng)時(shí)：3Fe(過(guò)量)＋8HNO3(稀)＝3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2OFe(不足)＋4HNO3(稀)＝Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O勞厄和弗蘭克，曾獲得1914年和1925年的物理學(xué)獎(jiǎng)，德國(guó)納粹政府要沒(méi)收他們的諾貝爾獎(jiǎng)牌，他們輾轉(zhuǎn)來(lái)到丹麥，請(qǐng)求丹麥同行、1922年物理學(xué)獎(jiǎng)得主玻爾幫忙保存。1940年，納粹德國(guó)占領(lǐng)丹麥，受人之托的玻爾急得團(tuán)團(tuán)轉(zhuǎn)。同在實(shí)驗(yàn)室工作的一位匈牙利化學(xué)家赫維西（1943年化學(xué)獎(jiǎng)得主）幫他想了個(gè)好主意：將獎(jiǎng)牌放入“王水”中，純金獎(jiǎng)牌便溶解了。玻爾于是將溶液瓶放在實(shí)驗(yàn)室架子上，來(lái)搜查的納粹士兵果然沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這一秘密。戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后，溶液瓶里的黃金被還原后送到斯德哥爾摩，按當(dāng)年的模子重新鑄造，于1949年完璧歸趙。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【資料卡片】【思考與交流】

硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、農(nóng)藥、炸藥、染料等。工業(yè)上制硝酸的原理是將氨經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)得到硝酸，如下圖所示：N2H2O2O2H2ONH3NONO2HNO3(1)寫出每一步反應(yīng)的化學(xué)方程式。(2)請(qǐng)分析上述反應(yīng)中的物質(zhì)類別和氮元素化合價(jià)的變化情況，以及每一步反應(yīng)中含氮物質(zhì)發(fā)生的是氧化反應(yīng)還是還原反應(yīng)。寫出有關(guān)化學(xué)方程式:N2→NH3:________________________________。NH3→NO:_______________________________。NO→NO2:_______________________________。NO2→HNO3:_____________________________。4NH3+5O2

4NO+6H2O2NO+O2===2NO23NO2+H2O===2HNO3+NON2+3H2

2NH3高溫高壓催化劑為了吸收更充分，往往同時(shí)通入O24NO2+O2+2H2O===4HNO3NaNO3+H2SO4(濃)===NaHSO4+HNO3↑

△思考1：溫度如何控制？溫度不能太高，否則硝酸會(huì)分解。故生成物是NaHSO4。思考2：能否采用制氯化氫的裝置制硝酸？如圖，不能，因硝酸蒸汽腐蝕橡膠塞和膠管。高沸點(diǎn)酸制低沸點(diǎn)酸HNO3實(shí)驗(yàn)室制法HCl制取裝置二、酸雨及防治

煤、石油和某些金屬礦物中含有硫，在燃燒或冶煉時(shí)往往會(huì)生成二氧化硫。在機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃料燃燒產(chǎn)生的高溫條件會(huì)使空氣中的氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)，生成氮氧化物。它們會(huì)引起呼吸道疾病，危害人體健康，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使人死亡。酸雨：主要指pH小于5.6

的雨水，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。1.酸雨的形成燃燒含硫的燃料工業(yè)排出的廢氣汽車尾氣……【酸雨的形成】NOSO2空氣陽(yáng)光、塵埃NO2SO3HNO3H2SO4酸雨(pH＜5.6)H2SO3途徑1：2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3+NO途徑3：SO2＋H2O===H2SO3、2H2SO3＋O2===2H2SO4途徑2：空氣中飄塵的催化作用，2SO2＋O2====

2SO3、SO3＋H2O=H2SO4催化劑(1)對(duì)人體的直接危害首先是它的刺激性，其次是它會(huì)形成硫酸霧和硫酸鹽霧，其毒性比SO2大，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，嚴(yán)重影響水生動(dòng)物生長(zhǎng)。(3)破壞土壤、植被、森林。(4)腐蝕金屬、油漆、皮革、紡織品及建筑材料等。(5)滲入地下，可引起地下水酸化，酸化后的地下水中鋁、銅、鋅、鎘等對(duì)人體有害金屬元素的含量會(huì)偏高。2.酸雨的危害(1)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，積極開(kāi)發(fā)新能源(2)對(duì)煤（其中含硫?yàn)?.3%-5%)進(jìn)行處理，如選洗加工、綜合開(kāi)發(fā)、在煤中加入適量的生石灰、對(duì)排放的煙進(jìn)行處理等(3)種植能夠吸收SO2的有關(guān)樹(shù)木(如臭椿、垂柳、柳杉）等(4)加強(qiáng)工廠廢氣的回收處理(5)改進(jìn)汽車尾氣的處理技術(shù)，控制尾氣排放3.酸雨的防治【研究與實(shí)踐】測(cè)定雨水的pH【研究目的】酸雨對(duì)環(huán)境危害巨大，人們已經(jīng)采取多種措施來(lái)防治酸雨。通過(guò)以下活動(dòng)了解測(cè)定雨水pH的方法，認(rèn)識(shí)酸雨的危害，激發(fā)保護(hù)環(huán)境的緊迫感?！狙芯咳蝿?wù)】(1)收集資料以“酸雨”為關(guān)鍵詞進(jìn)行搜索，了解酸雨的形成原因、基本類型、相關(guān)危害及預(yù)防和治理措施。圖5-17用pH計(jì)測(cè)量水樣的酸度(2)測(cè)定雨水的pH根據(jù)收集的資料，確定測(cè)定雨水pH的過(guò)程和方法并進(jìn)行實(shí)踐，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和討論?？蓞⒖既缦逻^(guò)程：①下雨時(shí)用容器直接收集一些雨水作為樣品，靜置，以蒸餾水或自來(lái)水作為參照，觀察并比較它們的外觀；②用pH試紙（或pH計(jì)）測(cè)量雨水和蒸餾水的酸度并記錄；③有條件的話，可連續(xù)取樣并測(cè)定一段時(shí)間（如一周）內(nèi)本地雨水、地表水或自來(lái)水的pH，將得到的數(shù)據(jù)列表或作圖，確定你所在地區(qū)本時(shí)間段內(nèi)雨水等的平均酸度?！窘Y(jié)果與討論】【總結(jié)】1.下述實(shí)驗(yàn)中均有紅棕色氣體產(chǎn)生,對(duì)比分析所得結(jié)論不正確的是(

)

①②③A.由①中的紅棕色氣體,推斷產(chǎn)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(fā)生了反應(yīng)C.由③說(shuō)明濃硝酸具有揮發(fā)性,生成的紅棕色氣體為還原產(chǎn)物D.③的氣體產(chǎn)物中檢測(cè)出CO2，由此說(shuō)明木炭一定與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng)【課堂練習(xí)】D2.下列反應(yīng)中硝酸既能表現(xiàn)出酸性又表現(xiàn)出氧化性的是(

)A.使石蕊試液變紅B.與銅反應(yīng)放出NO氣體,生成Cu(NO3)2C.與Na2CO3反應(yīng)放出CO2氣體,生成NaNO3D.與S單質(zhì)混合共熱時(shí)生成H2SO4和NO2B3.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下將1.92g銅粉投入一定量濃硝酸中,隨著銅粉的溶解,反應(yīng)生成的氣體顏色逐漸變淺,當(dāng)銅粉完全溶解后共收集到由NO2和NO組成的混合氣體1.12L,則混合氣體中NO的體積為(

)A.112mL

B.1008mL

C.224mL

D.448mLA4.9.7gCu和Zn的合金與足量的稀硝酸反應(yīng),還原產(chǎn)物只有NO氣體,其體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為2.24L。將溶液稀釋為1L,測(cè)得溶液的c(H+)=0.1mol·L-1,此時(shí)溶液中NO3-的濃度為(

)A.0.3mol·L-1 B.0.4mol·L-1

C.0.2mol·L-1 D.0.6mol·L-1B5.將1.92g銅粉與一定量濃硝酸反應(yīng)，當(dāng)銅粉完全作用時(shí)，收集到氣體為1.12L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則所消耗的硝酸的物質(zhì)的量是（）A.0.12molB.0.11molC.0.10