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課時硝酸酸雨及防治學(xué)習(xí)目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)學(xué)法指導(dǎo)結(jié)合實驗探究，掌握硝酸的保存方法、不穩(wěn)定性、強氧化性科學(xué)探究與創(chuàng)新意識1．比較法學(xué)習(xí)濃硝酸、稀硝酸的化學(xué)性質(zhì)，特別是二者氧化性的差別2．復(fù)習(xí)氧化還原反應(yīng)知識中的電子守恒法的原理，并在有關(guān)硝酸氧化性的計算中加以應(yīng)用3．從形成原理和途徑上認(rèn)識酸雨的形成、危害及防治結(jié)合環(huán)境污染與防治知識，了解酸雨的形成及危害，加強環(huán)保意識科學(xué)精神與社會責(zé)任課前·新知導(dǎo)學(xué)硝酸1．物理性質(zhì)硝酸是______色、______揮發(fā)、___________氣味的液體。2．化學(xué)性質(zhì)(1)不穩(wěn)定性。濃硝酸見光或受熱會分解產(chǎn)生二氧化氮，化學(xué)方程式：_______________________________________________。濃硝酸一般保存在______色試劑瓶中，并放置在__________。無易有刺激性棕陰涼處(2)強氧化性。①與金屬銅的反應(yīng)——教材【實驗5－8】。濃硝酸、稀硝酸與銅反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為_________________________________________________、__________________________________________________。Cu＋4HNO3(濃)═══Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O3Cu＋8HNO3(稀)═══3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O②濃硝酸與鐵、鋁的反應(yīng)。a．________下，鐵、鋁的表面被濃硝酸或濃硫酸氧化，生成了一層______________薄膜，這層薄膜阻止了酸______________________。b．________時，鐵、鋁會與濃硝酸或濃硫酸發(fā)生反應(yīng)。③王水是濃硝酸和________按體積比為________組成的混合物。王水能使不溶于硝酸的金屬，如__________等溶解。常溫致密的氧化物與內(nèi)層金屬的進(jìn)一步反應(yīng)加熱濃鹽酸1∶3金、鉑3．工業(yè)制硝酸(1)工業(yè)上制硝酸的流程圖。(2)反應(yīng)原理。①_________________________________；②_________________________________；③_________________________________；④_________________________________。2NO＋O2═══2NO23NO2＋H2O═══2HNO3＋NO4．硝酸的用途硝酸是重要的化工原料，用于制_______、________、_______、染料等。化肥農(nóng)藥炸藥(1)實驗室中濃硝酸顯黃色的原因是什么？【答案】濃硝酸分解生成的二氧化氮又溶于硝酸所致。(2)在硝酸與銅的反應(yīng)中，體現(xiàn)了硝酸的哪些性質(zhì)？【答案】強氧化性、酸性。微思考(3)濃硝酸、稀硝酸與Cu反應(yīng)的產(chǎn)物分別為NO2、NO，反應(yīng)中稀硝酸中氮元素的化合價降低較多，說明稀硝酸的氧化性比濃硝酸強，對嗎？【答案】不對，濃硝酸的氧化性比稀硝酸強，與Cu反應(yīng)時濃硝酸反應(yīng)更劇烈。

(2024·江蘇連云港七校期中)下列關(guān)于硝酸的說法正確的是

(

)A．NO2溶于水生成硝酸，所以NO2是酸性氧化物B．冷的稀硝酸可以保存在鋁或鐵制容器中C．濃硝酸久置溶液會變黃是因為硝酸分解產(chǎn)生NO2D．硝酸與銅的反應(yīng)中，硝酸只表現(xiàn)氧化性【答案】C

【解析】二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮，但二氧化氮和硝酸中氮元素的化合價不相等，所以二氧化氮不是酸性氧化物，A錯誤；稀硝酸具有強氧化性，能與活潑金屬鋁、鐵反應(yīng)，所以冷的稀硝酸不能保存在鋁或鐵制容器中，B錯誤；濃硝酸具有不穩(wěn)定性，久置易分解生成二氧化氮、氧氣和水，分解生成的二氧化氮溶于濃硝酸會使溶液變?yōu)辄S色，C正確；銅與硝酸反應(yīng)時，氮元素的化合價部分降低被還原，硝酸表現(xiàn)酸性和強氧化性，D錯誤。酸雨及防治1．大氣中二氧化硫、氮氧化物的來源(1)二氧化硫：___________的燃燒、含硫金屬礦物的冶煉等。(2)氮氧化物：機動車發(fā)動機產(chǎn)生的__________使空氣中的_______________反應(yīng)生成氮氧化物。2．二氧化硫、氮氧化物的危害(1)引起_________疾病，嚴(yán)重時會使人死亡。(2)形成________。

煤和石油高溫條件氮氣和氧氣呼吸道酸雨3．酸雨的形成與危害(1)酸雨：二氧化硫、氮氧化物以及它們在大氣中發(fā)生反應(yīng)后的生成物溶于雨水會形成酸雨。酸雨的pH__________。(2)形成。①硫酸型酸雨：SO2→SO3→________或SO2→H2SO3→________。②硝酸型酸雨：NOx→NO2→________。(3)危害。①__________農(nóng)作物，破壞森林和草原，使土壤、湖泊_______。②加速建筑物、橋梁、工業(yè)設(shè)備、運輸工具和電纜的________。小于5.6H2SO4H2SO4HNO3直接損傷酸化腐蝕(1)正常雨水是否呈中性？【答案】否，正常雨水由于溶解了二氧化碳，呈酸性，其pH約為5.6。微思考(2)“雷雨發(fā)莊稼”有何科學(xué)道理？試結(jié)合有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式解釋說明。(3)收集到的酸雨樣品，放置時間稍長，酸性反而越強，原因是什么？【答案】酸雨中的H2SO3易被O2氧化為酸性較強的H2SO4。

(2023·廣東深圳聯(lián)考改編)“綠水青山就是金山銀山”理念旨在引導(dǎo)社會各界自覺踐行綠色生活，共建美麗中國。下列說法正確的是

(

)A．酸雨是pH＜7的雨水B．采用原煤脫硫技術(shù)可減少燃煤產(chǎn)生的SO2C．汽車尾氣中的NO主要來源于汽油的不充分燃燒D．CO2、SO2、NO2均是常見的大氣污染物【答案】B課堂·重難探究1．硝酸的強氧化性規(guī)律(1)硝酸的濃度越大，其氧化性越強。(2)還原劑一般被氧化成最高價態(tài)。[重難理解]重難點一硝酸的強氧化性2．硝酸的強氧化性的表現(xiàn)(1)硝酸與金屬的反應(yīng)。①除Au、Pt等少數(shù)金屬外，硝酸幾乎可以氧化所有的金屬。②活潑金屬與HNO3反應(yīng)不生成H2，HNO3的濃度不同，還原產(chǎn)物不同。③常溫下濃硝酸能使Fe、Al鈍化，加熱時反應(yīng)。(2)硝酸與非金屬的反應(yīng)。反應(yīng)規(guī)律：非金屬單質(zhì)＋濃硝酸―→最高價氧化物或高價含氧酸＋NO2↑＋H2O。(3)硝酸與還原性化合物的反應(yīng)。(4)硝酸與鐵反應(yīng)：當(dāng)硝酸過量時，產(chǎn)物為Fe(NO3)3；當(dāng)鐵過量時，產(chǎn)物為Fe(NO3)2。

下列說法正確的是

(

)A．過量的鐵與濃硝酸反應(yīng)，其產(chǎn)物是Fe(NO3)3、NO2、NO、H2OB．1mol銅與足量的濃硝酸反應(yīng)，消耗硝酸的物質(zhì)的量為2molC．往Fe(NO3)2溶液中加入稀硫酸，溶液的顏色會由淺綠色變?yōu)樽攸S色D．鐵、鋁在任何濃度的硝酸中都會鈍化【答案】C

[典例精練]【解析】過量的鐵與濃硝酸反應(yīng)生成Fe(NO3)2，A錯誤；1mol銅與足量的濃硝酸反應(yīng)，消耗硝酸的物質(zhì)的量為4mol，B錯誤；鐵、鋁在濃硝酸中會發(fā)生鈍化，但在稀硝酸中不會鈍化，D錯誤。

(2024·北京匯文中學(xué)期中)用以下三種途徑來制取相同質(zhì)量的硝酸銅：①銅與濃硝酸反應(yīng)；②銅與稀硝酸反應(yīng)；③銅與氧氣反應(yīng)生成CuO，CuO再與稀硝酸反應(yīng)。下列有關(guān)敘述不正確的是 (

)A．①和②電子轉(zhuǎn)移數(shù)之比為1∶3B．三種途徑所消耗的銅的質(zhì)量相等C．所消耗的硝酸的量：①＞②＞③D．對環(huán)境造成的危害，③最小【答案】A

根據(jù)方程式知，制取相同質(zhì)量的硝酸銅需要硝酸的物質(zhì)的量之比為12∶8∶6＝6∶4∶3，所以消耗硝酸的量：①＞②＞③，C正確；NO、NO2都是有毒氣體，污染大氣，根據(jù)方程式知，只有③中不產(chǎn)生有毒氣體，所以③對環(huán)境造成的危害最小，D正確。

(2024·河北滄州獻(xiàn)縣第一中學(xué)月考)硝酸被稱為“國防工業(yè)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的性質(zhì)相對應(yīng)的是

(

)A．濃硝酸使紫色石蕊溶液先變紅后褪色——不穩(wěn)定性B．稀硝酸可以溶解金屬銅——酸性和強氧化性C．濃硝酸要用棕色瓶盛裝并避光保存——揮發(fā)性D．稀硝酸能使滴有酚酞的氫氧化鈉溶液的紅色褪去——強氧化性【答案】B硝酸與金屬反應(yīng)的“三個守恒、一個關(guān)系”(1)三個守恒。①得失電子守恒：金屬失電子數(shù)＝n(NO2)＋3n(NO)。②氮原子守恒：n(HNO3)＝xn[M(NO3)x]＋n(NO2)＋n(NO)。[重難理解]重難點二硝酸與金屬反應(yīng)的有關(guān)計算(2)一個關(guān)系。起酸性作用的HNO3的物質(zhì)的量是金屬離子的物質(zhì)的量和金屬離子所帶電荷數(shù)的乘積，可表示為n(HNO3)酸性＝xn(Mx＋)＝n(轉(zhuǎn)移電子)。

1.92gCu投入一定量的濃硝酸中，銅完全溶解，生成的氣體的顏色越來越淺，共收集到672mL的氣體(氣體體積已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。將盛有此氣體的容器倒扣在水槽中，通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下一定體積的氧氣，恰好使氣體完全溶于水，則通入的氧氣的體積為 (

)A．168mL

B．224mLC．336mL

D．504mL【答案】C

[典例精練]A．0.3mol·L－1

B．0.4mol·L－1C．0.2mol·L－1

D．0.6mol·L－1【答案】B

SO2和氮的氧化物的吸收、轉(zhuǎn)化(1)NaOH溶液吸收。SO2＋2NaOH═══Na2SO3＋H2ONO2＋NO＋2NaOH═══2NaNO2＋H2O2NO2＋2NaOH═══NaNO2＋NaNO3＋H2O[重難理解]重難點三酸雨的危害與防治(2)氨氣吸收。2NH3＋H2O＋SO2═══(NH4)2SO3(4)石灰吸收。CaO＋SO2═══CaSO3，2CaSO3＋O2═══2CaSO4【名師點撥】(1)氮的氧化物是造成酸雨和臭氧層空洞的共同污染物。(2)NO在破壞臭氧層的過程中可發(fā)生如下反應(yīng)：NO＋O3—→NO2＋O2

①NO2＋O3—→NO＋2O2

②總反應(yīng)方程式為2O3═══3O2，從整個反應(yīng)來看NO作催化劑。(3)NO使人中毒的原理與CO相似，被人吸入后與血紅蛋白結(jié)合，從而使血紅蛋白失去運輸O2的能力。

(2023·廣東廣州第七中學(xué)期中)如圖所示是酸雨的形成示意圖。根據(jù)圖示回答下列問題。(1)下列氣體容易形成酸雨的是________(填字母)。A．CO2

B．SO2

C．N2

D．NO2[典例精練](2)現(xiàn)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(shù)據(jù)如下：

分析數(shù)據(jù)，回答下列問題：①雨水樣品的pH變化的原因是____________________(用化學(xué)方程式表示)。②如果將剛?cè)拥纳鲜鲇晁妥詠硭嗷旌?，pH將變________，原因是__________________________(用化學(xué)方程式表示)。測試時間/h01234雨水的pH4.734.634.564.554.55(3)你認(rèn)為減少酸雨的產(chǎn)生可采取的措施是__________(填字母)。①減少用煤作燃料②開發(fā)新能源③化石燃料脫硫④在已酸化的土壤中灑石灰

⑤監(jiān)測并治理汽車排出的大量尾氣⑥收集大氣中氮氧化物制備硝酸A．①②③④⑤⑥ B．①②③⑤B．①②③④⑤ D．②③⑤⑥【答案】(1)BD

(2)①SO2＋H2O

H2SO3，2H2SO3＋O2═══2H2SO4

②小Cl2＋2H2O＋SO2═══H2SO4＋2HCl(或H2SO3＋HClO═══H2SO4＋HCl)

(3)B【解析】(2)①酸雨放置時pH變小，其原因是雨水中的H2SO3被空氣中的氧氣氧化。②雨水和自來水混合，應(yīng)考慮H2SO3與Cl2(或HClO)的反應(yīng)。(3)①少用煤作燃料、②開發(fā)新能源、③化石燃料脫硫、⑤監(jiān)測并治理汽車排出的大量尾氣，這些措施有利于減少二氧化硫、氮氧化物等物質(zhì)的排放，有利于減少酸雨產(chǎn)生；④在已酸化的土壤中灑石灰只會降低土壤中的酸性，而不會減少大氣中的酸性氣體，⑥收集大氣中氮氧化物制備硝酸，屬于污染后的治理，不能減少酸雨的產(chǎn)生；故選B。

(2024·河南鄢陵第一高級中學(xué)開學(xué))酸雨是對降水呈酸性(pH小于5.6)的統(tǒng)稱。下列說法錯誤的是 (

)A．空氣中的SO2溶于水，最終形成酸雨B．汽車排放的尾氣、硝酸廠和化肥廠的廢氣都含有氮氧化物C．工業(yè)廢水任意排放是造成酸雨的主要原因D．為了減少酸雨的形成，必須減少SO2的排放量，對燃料脫硫處理【答案】C[課堂小結(jié)]小練·素養(yǎng)達(dá)成1．(2023·吉林長春三中段考)以下非金屬氧化物與其引起的環(huán)境問題及主要來源對應(yīng)正確的是

(

)選項氧化物環(huán)境問題主要來源ACO2破壞臭氧層化石燃料的燃燒BSO2溫室效應(yīng)汽車尾氣的排放CNO2光化學(xué)煙霧工廠廢氣的排放DCO酸雨汽車尾氣和化石燃料的不完全燃燒【答案】C

【解析】破壞臭氧層的是氟利昂等，不是CO2，A錯誤；導(dǎo)致溫室效應(yīng)的氣體是CO2、CH4等，B錯誤；造成光化學(xué)煙霧的氣體是氮氧化物和碳?xì)浠衔?，C正確；CO有毒，能使人中毒，造成酸雨的是SO2和氮氧化物，D錯誤。2．下列關(guān)于硝酸的敘述正確的是 (

)A．NO2溶于水生成硝酸，所以NO2是酸性氧化物B．硝酸可與活潑金屬反應(yīng)生成鹽和氫氣C．濃硝酸見光或受熱易分解，必須保存在棕色瓶中D．硝酸與銅的反應(yīng)中，硝酸只表現(xiàn)出氧化性【答案】C

【解析】NO2和硝酸中氮元素的化合價不相等，NO2不是酸性氧化物；硝酸與活潑金屬反應(yīng)時常生成鹽和含氮氧化物；硝酸與銅反應(yīng)生成硝酸銅及NO或NO2，硝酸既表現(xiàn)出氧化性也表現(xiàn)出酸性。3．(2024·陜西西安鐵一中學(xué)月考)在稀硫酸中加入銅粉，銅粉不溶解，再加入某物質(zhì)X，發(fā)現(xiàn)銅粉逐漸溶解，請問X不可能是 (

)A．Fe2(SO4)3 B．HClC．H2O2 D．KNO3【答案】B4．已知3Cu＋8HNO3(稀)═══3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，則下列說法不正確的是

(

)A．Cu作還原劑，HNO3作氧化劑B．HNO3在該反應(yīng)中只表現(xiàn)出了氧化性C．每生成22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)NO有3mol的電子轉(zhuǎn)移D．如果有8molHNO3被還原，則生成了8molNO【答案】B

【解析】根據(jù)反應(yīng)3Cu＋8HNO3(稀)═══3C失3×2e－u(NO3)2＋2N得2×3e－O↑＋4H2O可知，A正確；HNO3在該反應(yīng)中既表現(xiàn)酸性又表現(xiàn)氧化性，B錯誤；根據(jù)雙線橋分析，該反應(yīng)每生成2molNO轉(zhuǎn)移6mol電子，C正確；HNO3被還原生成NO，若有8molHNO3被還原，則生成8molNO，D正確。5．(2023·廣東汕尾海豐中學(xué)段考)硝酸是一種具有強氧化性、腐蝕性的強酸，其還原產(chǎn)物因硝酸濃度的不同而有變化，從總體上說，硝酸濃度越高，平均每分子硝酸得到的電子數(shù)越少，濃硝酸的還原產(chǎn)物主要為NO2、稀硝酸的還原產(chǎn)物為NO。實驗室中，常用Cu與濃硝酸反應(yīng)制取NO2，用Cu與稀硝酸反應(yīng)制取NO。(1)濃硝酸具有以下性質(zhì)：①強氧化性；②酸性；③還原性；④不穩(wěn)定性；⑤揮發(fā)性。下列反應(yīng)或現(xiàn)象主要體現(xiàn)了硝酸什么性質(zhì)？久置濃硝酸顯黃色：______(填序號，下同)，反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________________________。用稀硝酸清洗試管壁上的銀：__________；稀硝酸清洗石灰水試劑瓶壁上的固體：__________。(2)請寫出實驗室中用Cu與稀硝酸反應(yīng)制取NO的化學(xué)方程式并用雙線橋標(biāo)明電子的轉(zhuǎn)移方向及數(shù)目：_________________________。(3)64gCu與適量的濃硝酸反應(yīng)，銅全部作用后，共收集到22.4L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，反應(yīng)中消耗的HNO3的物質(zhì)的量是________mol。(4)硝酸的還原產(chǎn)物NO、NO2、N2O等對環(huán)境均有副作用，為了可持續(xù)發(fā)展，當(dāng)今社會提出的一個新概念：“綠色化學(xué)”，它要求從經(jīng)濟、環(huán)保和技術(shù)上設(shè)計可行的化學(xué)反應(yīng)，則下列由單質(zhì)銅制取硝酸銅的方法可行且符合“綠色化學(xué)”的是________(填字母)。(2)銅與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、一氧化氮與水，反應(yīng)中銅元素化合價升高被氧