第二節(jié)氮及其化合物第3課時(shí)硝酸、酸雨及防治第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素情

景

引

入運(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)大量紅棕色煙霧。消防人員運(yùn)來(lái)純堿進(jìn)行處理，以便防止其擴(kuò)散并污染黃河。剛泄漏時(shí)泄漏一段時(shí)間

運(yùn)輸濃硝酸的鋁槽車泄露情

景

引

入思考1：硝酸呈現(xiàn)出哪些物理性質(zhì)？思考2：為什么可以用純堿處理泄漏出來(lái)的硝酸？思考3：為什么現(xiàn)場(chǎng)有大量紅棕色的煙霧？思考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？

運(yùn)輸濃硝酸的鋁槽車泄露揮發(fā)出來(lái)的HNO3遇到空氣中的水分子結(jié)合成的小液滴，形成白霧。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為69%的硝酸為濃硝酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%以上的硝酸為“發(fā)煙硝酸”顏色揮發(fā)性氣味狀態(tài)溶解性密度無(wú)色有刺激性氣味比水大與水任意比例互溶液體易揮發(fā)一、硝酸1.物理性質(zhì)【思考】硝酸是無(wú)色液體，但久置的濃硝酸為什么會(huì)顯黃色？瓶口有白霧？沸點(diǎn)是83℃ρ=1.5027g/mL4HNO3(濃)4NO2↑+O2↑+2H2O或光照?【思考】硝酸該如何保存？貯存:一般將濃硝酸保存在棕色試劑瓶中，并避光放置于陰涼處一、硝酸(1)不穩(wěn)定性2.化學(xué)性質(zhì)如何去除硝酸的黃色？通入足量氧氣4NO2+O2+2H2O=4HNO3（細(xì)口瓶，玻璃塞）久置濃硝酸顯黃色？因硝酸分解產(chǎn)生NO2溶于硝酸的緣故從物質(zhì)分類和化合價(jià)的角度預(yù)測(cè)硝酸的性質(zhì)物質(zhì)分類化合價(jià)氫化物

單質(zhì)

氧化物

酸

堿

鹽

+5+4+3+20-3NH3NH4+N2N2O3N2O4/NO2N2O5NOHNO3HNO2NH3?H2ONO-3NO-2HNO3==

H++NO3-

若把硝酸滴加到石蕊溶液中，溶液先變紅后褪色，出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因是什么？氧化性(2)酸性硝酸是一元強(qiáng)酸HNO3=

H++NO3-

稀硝酸使紫色石蕊溶液變紅,濃硝酸使紫色石蕊溶液變紅(酸性)后褪色(強(qiáng)氧化性)②與堿反應(yīng):Fe(OH)3+3HNO3=Fe(NO3)3+3H2O③與堿性氧化物反應(yīng):CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O④與弱酸鹽反應(yīng):CaCO3+2HNO3=Ca(NO3)2+CO2↑+H2O?①與指示劑反應(yīng):?⑤與金屬單質(zhì)反應(yīng):不生成氫氣【實(shí)驗(yàn)5-8】

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)。濃硝酸稀硝酸實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論反應(yīng)劇烈，銅絲變細(xì)，產(chǎn)生大量紅棕色氣體，溶液逐漸變綠反應(yīng)緩慢，銅絲變細(xì)，開始產(chǎn)生少量無(wú)色氣體，反應(yīng)逐漸加快，氣體在試管口變?yōu)榧t棕色，溶液逐漸變藍(lán)銅與稀硝酸常溫下緩慢反應(yīng)生成NO銅與濃硝酸常溫下劇烈反應(yīng)生成NO2(3)HNO3的強(qiáng)氧化性①與Cu反應(yīng)一、硝酸(3)HNO3的強(qiáng)氧化性濃硝酸的還原產(chǎn)物為NO2，稀硝酸的還原產(chǎn)物為NO硝酸的濃度不同，與金屬反應(yīng)的產(chǎn)物也不同。①與Cu反應(yīng)3Cu+8HNO3(稀)

===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2OCu+4HNO3(濃)

===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O思考：濃硝酸、稀硝酸與Cu反應(yīng)產(chǎn)物分別為NO2、NO，反應(yīng)中稀硝酸化合價(jià)降低較多，說(shuō)明稀硝酸氧化性比濃硝酸強(qiáng)，對(duì)嗎？硝酸濃度越大，氧化性越強(qiáng)。氧化性：濃HNO3>稀HNO3【思考與討論】

1、足量的Cu中加入少量的濃硝酸,可能會(huì)發(fā)生什么反應(yīng)?開始時(shí)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↑+4H2O2、反應(yīng)停止后,如果在溶液中再加入足量硫酸會(huì)出現(xiàn)什么情況?溶液中存在NO3-，它遇到H+后，會(huì)繼續(xù)氧化銅，當(dāng)然此時(shí)NO3-/H+的溶度較稀，反應(yīng)生成NO。3.試著寫出少量/過量Fe粉分別于稀硝酸反應(yīng)的方程式。3Fe+8HNO3(稀)==3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O（Fe過量）【思考】為什么鐵少量生成三價(jià)鐵，鐵過量生成二價(jià)鐵？Fe+4HNO3(稀)==Fe(NO3)3+NO↑+2H2O

（

Fe少量）

大多數(shù)金屬能與硝酸反應(yīng)，但在常溫下，鐵和鋁會(huì)被冷的濃硝酸、濃硫酸鈍化，生成一層致密的氧化膜，阻止了酸與內(nèi)層金屬的反應(yīng)，故可以用鐵（鋁）槽車運(yùn)輸濃硝酸、濃硫酸。②常溫下濃硝酸能使Fe、Al發(fā)生鈍化加熱時(shí)反應(yīng)：Al+6HNO3(濃)===Al(NO3)3+3NO2↑+3H2O△Fe+6HNO3(濃)===Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O△應(yīng)用：鐵（鋁）槽車運(yùn)輸濃硝酸、濃硫酸。A.與金屬反應(yīng)（Au、Pt

不反應(yīng)）（3）強(qiáng)氧化性Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O②常溫下濃硝酸能使Fe、Al發(fā)生鈍化①與Cu反應(yīng)加熱時(shí)反應(yīng)：Al+6HNO3(濃)===Al(NO3)3+3NO2↑+3H2O△Fe+6HNO3(濃)===Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O△小結(jié)金屬+濃/稀硝酸→最高價(jià)態(tài)的硝酸鹽+NO2↑/NO↑+H2O氧化性：濃HNO3>稀HNO3濃度越大，氧化性越強(qiáng)。應(yīng)用：鐵（鋁）槽車運(yùn)輸濃硝酸、濃硫酸。Eg.高考不掌握的例子——更多不同濃度Zn+4HNO3(濃)=Zn(NO3)2+______+2H2O3Zn+8HNO3(稀)=3Zn(NO3)2+______+4H2O4Zn+10HNO3(更稀)=4Zn(NO3)2+______+5H2O4Zn+10HNO3(極稀)=4Zn(NO3)2+_________+3H2O2NO2↑2NO↑N2O↑NH4NO3硝酸濃度越低，還原產(chǎn)物價(jià)態(tài)越低。（3）強(qiáng)氧化性C+4HNO3（濃）=CO2↑+4NO2↑+2H2OS+6HNO3(濃)=H2SO4+6NO2↑+2H2O△非金屬單質(zhì)+濃硝酸→最高價(jià)氧化物或其含氧酸+NO2↑+H2OB.與非金屬單質(zhì)反應(yīng)——

N+5價(jià)（3）強(qiáng)氧化性C.與還原性物質(zhì)反應(yīng)

Fe2＋HNO3（SO2）SO32－HNO3Br-HNO3I-HNO3不與Cl-反應(yīng)HNO3

S2-Fe3＋SO42－SBr2I2——

N+5價(jià)王水

濃HCl和濃HNO3

(體積比3:1)混合，能使一些不溶于硝酸的金屬如Au、Pt等溶解。玻爾

玻爾，丹麥物理學(xué)家，曾獲得諾貝爾獎(jiǎng)。二戰(zhàn)中，玻爾被迫離開將要被德國(guó)占領(lǐng)的祖國(guó)。為了表示重返祖國(guó)的決心，他將諾貝爾金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)氯芙庠谕跛?，裝于玻璃瓶中，然后將它放在柜面上。后來(lái)，納粹分子竄進(jìn)玻爾的住宅，那瓶溶有獎(jiǎng)?wù)碌娜芤壕驮跀橙说难燮さ紫?。?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)嘛@得更加燦爛奪目，因?yàn)樗壑枌?duì)祖國(guó)無(wú)限的熱愛和無(wú)窮智慧。延伸閱讀（不要求）：濃HNO3

體現(xiàn)氧化性；Cl–

提供配體；形成PtCl62–、AuCl4–等離子。玻爾巧藏諾貝爾金獎(jiǎng)?wù)孪跛崾侵匾幕ぴ?，用于制化肥、農(nóng)藥、炸藥、染料等3.硝酸的用途氮肥硝化纖維塑料炸藥染料農(nóng)藥工業(yè)上制硝酸的原理是將氨經(jīng)過一系列反應(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)。思考與討論4.硝酸的制備教材16頁(yè)“思考與討論”寫出有關(guān)化學(xué)方程式:N2→NH3:________________________________。NH3→NO:_______________________________。NO→NO2:_______________________________。NO2→HNO3:_____________________________。4NH3+5O24NO+6H2O2NO+O2===2NO23NO2+H2O===2HNO3+NON2+3H2

2NH3高溫高壓催化劑硝酸的工業(yè)制備教材16頁(yè)“思考與討論”實(shí)驗(yàn)室制備硝酸不揮發(fā)性酸制備揮發(fā)性酸硝酸鈉（NaNO3）液-液加熱型NaNO3+H2SO4

==NaHSO4+HNO3△【思考】該反應(yīng)能否證明硫酸的酸性比硝酸的酸性強(qiáng)？或者硫的非金屬性比氮的非金屬?gòu)?qiáng)？與銅反應(yīng)與Zn等活潑金屬常溫時(shí)，與Fe、Al反應(yīng)【加熱不鈍化】與鉑/金

反應(yīng)與碳反應(yīng)條件還原產(chǎn)物稀硫酸等非氧化性酸不反應(yīng)置換出H2/不反應(yīng)濃硫酸加熱SO2SO2鈍化

/加熱反應(yīng)稀硝酸/NONONO/不反應(yīng)濃硝酸/NO2NO2鈍化

/加熱反應(yīng)硫酸、硝酸的氧化性規(guī)律氧化性酸與金屬活動(dòng)性處于H之前的金屬反應(yīng)，置換出H2

KCaNaMgAlZnFeZnPb

H

CuHgAgPtAu

加熱

下能與多數(shù)金屬和非金屬單質(zhì)反應(yīng)，放出SO2能與多數(shù)金屬單質(zhì)反應(yīng)，一般放出NO能與多數(shù)金屬單質(zhì)和非金屬單質(zhì)反應(yīng)，一般放出NO2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。這些氣體對(duì)空氣和我們的生活環(huán)境能造成什么影響呢？酸雨：pH＜5.6的雨水雨水一般呈弱酸性，pH≈5.6CO2+H2OH2CO3排放的酸性氣體未經(jīng)處理而排放到空氣中，可能導(dǎo)致降雨的酸性增強(qiáng)二、酸雨及其防治指pH小于5.6

的雨水，其主要是含有硫酸和硝酸。1.酸雨主要是大氣中的SO2與NOx溶于水形成的。2.成因硫酸型酸雨：3.類型硝酸型酸雨：二、酸雨及其防治【正常雨水約5.6，因溶CO2】硫酸型酸雨：SO3＋H2O===H2SO42H2SO3＋O2===2H2SO4硝酸型酸雨：2NO＋O2===2NO23NO2＋H2O===2HNO3＋NO反應(yīng)原理：2SO2＋O2===2SO3粉塵反應(yīng)原理：SO2＋H2O===

H2SO34.危害：①加速建筑物、橋梁、工業(yè)設(shè)備、運(yùn)輸工具和電纜的腐蝕

②直接損傷農(nóng)作物，破壞森林和草原，使土壤、湖泊酸化

③導(dǎo)致地下水中重金屬元素含量增加，污染水源5.防治(1)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，積極開發(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)，控制尾氣排放環(huán)境污染形成原因主要危害溫室效應(yīng)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NOx的排放土壤酸化，腐蝕建筑物光化學(xué)煙霧NOx和碳?xì)浠衔锏呐欧盼：θ梭w健康和植物生長(zhǎng)臭氧空洞NOx和氟氯代烴的排放地球上的生物受太陽(yáng)紫外線的傷害加劇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(zhì)惡化，發(fā)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(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境常見的環(huán)境污染學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)1.硝酸被稱為“國(guó)防工業(yè)之母”是因?yàn)樗侵迫≌ㄋ幍闹匾?。下列?shí)驗(yàn)事實(shí)與硝酸性質(zhì)不相對(duì)應(yīng)的一組是()A．濃硝酸使紫色石蕊溶液先變紅后褪色——酸性和強(qiáng)氧化性B．不能用稀硝酸與鋅反應(yīng)制氫氣——強(qiáng)氧化性C．要用棕色瓶盛裝濃硝酸——不穩(wěn)定性D．能使滴有酚酞的氫氧化鈉溶液紅色褪去——強(qiáng)氧化性D學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)2.用以下三種途徑來(lái)制取相同質(zhì)量的硝酸銅:①銅跟濃硝酸反應(yīng),②銅跟稀硝酸反應(yīng),③銅跟