【公开课】硝酸与酸雨的防治+课件高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

1、第第2节节 氮及其化合物氮及其化合物第五第五章章 化工化工生产中的重要生产中的重要非金属元非金属元素素课堂引入运运输输硝硝酸酸的的铝铝槽槽车车发发生生泄泄露露事事故故，现现场场闻闻到到刺刺鼻鼻的的气气味味，同同时时产产生生大大量量红红棕棕色色烟烟雾雾。消消防防员员紧紧急急调调来来大大量量沙沙子子，在在酸酸液液流流经经之之处处垒垒起起堤堤坝坝，并并迅迅速速运来运来熟石灰熟石灰进行处理。进行处理。刚刚泄漏时泄漏时泄漏泄漏一段时间一段时间问：硝酸问：硝酸呈现出哪些物理性质？呈现出哪些物理性质？1.物理性质物理性质四、硝酸四、硝酸挥发出来挥发出来的的HNO3分子遇分子遇到到空气中空气中的的水分子结合成的小液滴水分子结合成的小液滴，实际是雾。，实际是雾。质量分数为质量分数为69%的硝酸为浓硝酸的硝酸为浓硝酸质量分数为质量分数为98%以上的硝酸为以上的硝酸为“发发烟烟硝酸硝酸”颜色颜色挥发性挥发性气味气味状态状态溶解性溶解性密度密度无色无色刺激性刺激性气味气味比水大比水大与水任意与水任意比例互溶比例互溶液体液体易挥发易挥发思考：思考：3.金属金属可以与酸反应，为什么可以用铝槽车运输浓硝酸？可以与酸

2、反应，为什么可以用铝槽车运输浓硝酸？1.硝酸硝酸是无色液体，但久置的浓硝酸为什么会显黄色是无色液体，但久置的浓硝酸为什么会显黄色？2.运输运输硝酸的铝槽车发生泄露事故硝酸的铝槽车发生泄露事故，为什么，为什么造成大量红棕色烟雾？造成大量红棕色烟雾？刚倒出来刚倒出来久置后久置后2.化学性质化学性质(1)不稳定性：不稳定性：四、硝酸四、硝酸4HNO3=2H2O4NO2 O2 光照光照或或一般一般将浓硝酸保存在将浓硝酸保存在棕色细口瓶棕色细口瓶中中，并，并放置于放置于阴凉阴凉处处久置硝酸久置硝酸由于由于NO2溶解而使其变溶解而使其变黄色黄色问：问：该该如何保存硝酸？如何保存硝酸？2.化学性质化学性质(2)酸的通性：酸的通性：HNO3 =H+NO3-硝酸酸碱指示剂酸碱指示剂遇石蕊变红，遇酚酞不变色遇石蕊变红，遇酚酞不变色与碱反应与碱反应H+OH-=H2O与碱性氧化与碱性氧化物反应物反应2H+Na2O=2Na+H2O与某些盐与某些盐反反应应CaCO3+2H+=Ca2+CO2+H2O2.化学性质化学性质(3)强氧化性：强氧化性：稀稀硝酸和浓硝酸都有硝酸和浓硝酸都有强氧化性强氧化性浓度浓度越大氧化性越

3、强：越大氧化性越强：浓浓HNO3稀稀HNO3浓度浓度不同，与金属反应的不同，与金属反应的产物产物也也不同不同由于由于HNO3中的中的N+5价，处在最高价价，处在最高价，故硝酸具有，故硝酸具有较强的得电子能力较强的得电子能力注意注意实验实验5-8实验探究实验实验5-82.化学性质化学性质(3)强氧化性：强氧化性：与金属单质与金属单质Cu4HNO3(浓浓)=Cu(NO3)22NO22H2O3Cu8HNO3(稀稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O问问1 1：一一定量的金属铜放入浓硝酸后定量的金属铜放入浓硝酸后，铜，铜有剩余，推测产生的气体有剩余，推测产生的气体成分有成分有哪些哪些?再向其中再向其中加入稀加入稀硫酸硫酸，铜，铜还会继续溶解吗还会继续溶解吗?中性和碱性溶液中中性和碱性溶液中NO3-无氧化性，当溶液中有大量无氧化性，当溶液中有大量H+存在时，存在时，NO3-就表现出强氧就表现出强氧化性化性a.与与Cu思考：思考：铁在常温下可以和稀硝酸反应，预测铁与稀硝酸反应的产物，铁在常温下可以和稀硝酸反应，预测铁与稀硝酸反应的产物，试写出化学方程式。试写出化学方程式。Fe过量过量时：时：Fe+

4、4HNO3(稀稀)=Fe(NO3)3+NO+2H2OFe+2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2Fe少量少量时：时：Fe+4HNO3(稀稀)=Fe(NO3)3+NO+2H2O总总反应：反应：3Fe+8HNO3(稀稀)=3Fe(NO3)2+2NO+4H2O提示：提示：硝酸硝酸与变价金属与变价金属(如如 Fe)反应，根据金属量的多少分别得到高价、反应，根据金属量的多少分别得到高价、低价或两种价态共存的混合物。低价或两种价态共存的混合物。(3)强氧化性：强氧化性：与金属单质与金属单质常温常温下，铁、铝的表面被下，铁、铝的表面被浓浓 HNO3 氧氧化，生成一层化，生成一层致密的氧化物薄膜致密的氧化物薄膜，阻止，阻止了酸与内层金属的进一步反应了酸与内层金属的进一步反应。故故常温常温下可以用铁或铝制容器来盛装下可以用铁或铝制容器来盛装浓浓HNO3b.钝化钝化当当加热加热时，铁、铝会与浓时，铁、铝会与浓HNO3 或浓或浓 H2SO4 发生反应。发生反应。王水王水(浓浓HNO3和浓和浓HCl按按体积比体积比1:3配制配制)具有具有更强的更强的氧化性，能溶解氧化性，能溶解Au、Pt(3)强氧化性：强氧化

5、性：与非金属单质与非金属单质C+4HNO3(浓浓)=2H2O+4NO2+CO2S+6HNO3(浓浓)=H2SO4+6NO2+2H2O 与还原性化合物与还原性化合物 如与含如与含S2-、SO32-、I-、Fe2+等的化合物反应。等的化合物反应。S2-、SO32-、Fe2+、I等离子在酸性条件下不能与等离子在酸性条件下不能与NO3-大量共存！大量共存！3Fe2+4H+NO3-=3Fe3+NO+2H2OS2-S、SO32-SO42-、I-I2、Fe2+Fe3+问：问：I-、Br-、Fe2+、S2-、SO32-可以和可以和H+、NO3-共存吗？共存吗？3.应用应用硝酸是重要的化工原料，用于制化肥硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、炸药、炸药、硝化硝化纤维塑料纤维塑料、医药、染料医药、染料等等4.工业制硝酸工业制硝酸N2H2O2O2H2ONH3NO2HNO3NO1.试写出以下每一步转化的反应方程式。试写出以下每一步转化的反应方程式。2.分分析析上上述述每每一一步步反反应应中中氮氮元元素素化化合合价价的的变变化化，指指出出氮氮元元素素发发生生的的是是氧氧化化反应还是还原反应。反应还是还原反应。工业上

6、制硝酸的原理是将氨经过一系列反应得到硝酸：工业上制硝酸的原理是将氨经过一系列反应得到硝酸：4.工业制硝酸工业制硝酸写出有关化学方程式写出有关化学方程式:N2NH3:_。NH3NO:_。NONO2:_。NO2HNO3:_。氮气发生还原反应氮气发生还原反应氨气发生氧化反应氨气发生氧化反应NO发生氧化反应发生氧化反应NO2既既发生氧化反应也发生发生氧化反应也发生还原反应还原反应4NH3+5O2=4NO+6H2O2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO N2+3H2 2NH3高温高压高温高压催化剂催化剂课堂引入(3)类型：类型：五五、酸雨及防治、酸雨及防治1.酸雨的概念和成因酸雨的概念和成因(1)酸雨酸雨：主要指：主要指 pH小于小于5.6 的雨水，其主要是的雨水，其主要是含有硫酸和硝酸含有硫酸和硝酸。(2)成因成因：主要是大气中的：主要是大气中的SO2与与NOx溶于水形成的。溶于水形成的。SSO2SO3H2SO4硫酸型酸雨：硫酸型酸雨：煤、石油等化石燃料的燃烧和某些含硫的金属矿物的冶炼煤、石油等化石燃料的燃烧和某些含硫的金属矿物的冶炼硝酸型酸雨：硝酸型酸雨：汽车尾气以及硝酸工

7、业废气等汽车尾气以及硝酸工业废气等NOHNO3N2NO22.酸雨的危害酸雨的危害五五、酸雨及防治、酸雨及防治对对人人体体的的直直接接危危害害：酸酸雨雨的的刺刺激激性性，与与其其形形成成的的硫硫酸酸雾雾和和硫硫酸酸盐盐雾雾，能浸入人的肺部，引起肺水肿等疾病而使人致死；能浸入人的肺部，引起肺水肿等疾病而使人致死；能能直直接接损损伤伤农农作作物物，破破坏坏森森林林和和草草原原，使使土土壤壤、湖湖泊泊酸酸化化，还还会会加加速速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。3.酸雨的防治酸雨的防治五五、酸雨及防治、酸雨及防治调整能源结构，发展调整能源结构，发展清洁能源清洁能源；研究煤的研究煤的脱硫脱硫技术，改进燃烧技术，减少技术，改进燃烧技术，减少SO2的排放；的排放；加强工业加强工业废气的回收废气的回收处理；处理；改进汽车改进汽车尾气的处理尾气的处理技术，技术，提高尾气提高尾气排放排放标准标准，新能源车的使用，新能源车的使用。4.常见环境污染常见环境污染环境污染环境污染形成原因形成原因主要危害主要危害温室效应温室效应大气中大气中CO2含量不断增加含

8、量不断增加全球变暖，冰川融化全球变暖，冰川融化酸雨酸雨SO2和氮氧化物的排放和氮氧化物的排放土壤酸化，腐蚀建筑物土壤酸化，腐蚀建筑物光化学烟雾光化学烟雾氮氧化物和碳氢化合物的排放氮氧化物和碳氢化合物的排放危害人体健康和植物生长危害人体健康和植物生长臭氧空洞臭氧空洞氮氧化物和氟氯代烃的排放氮氧化物和氟氯代烃的排放地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧赤潮和水华赤潮和水华含磷洗衣粉的大量使用及废水的任含磷洗衣粉的大量使用及废水的任意排放意排放使藻类过度繁殖，水质恶化，发生在海使藻类过度繁殖，水质恶化，发生在海水中为赤潮，淡水中为水华水中为赤潮，淡水中为水华白色污染白色污染聚乙烯塑料的大量使用、任意丢弃聚乙烯塑料的大量使用、任意丢弃破坏土壤结构和生态环境破坏土壤结构和生态环境课堂拓展二氧化硫二氧化硫和氮和氮氧化物氧化物的消除方法的消除方法SO2的消除方法的消除方法钙基固硫法：将生石灰和含硫的煤混合燃烧，钙基固硫法：将生石灰和含硫的煤混合燃烧，S转化为转化为CaSO4。反应原理：反应原理：CaO+SO2=CaSO3、2CaSO3+O2=2CaSO4(生产石膏生产石

9、膏)总反应：总反应：2CaO+2SO2+O2=2CaSO4氨水脱硫法：将氨水脱硫法：将SO2通过氨水并被氧化生成氮肥通过氨水并被氧化生成氮肥(NH4)2SO4。反应原理：反应原理：2NH3H2O+SO2=(NH4)2SO3+H2O、2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4碱液吸收法：碱液吸收法：SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O。NOx的消除的消除碱液吸收碱液吸收法法：2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2ONO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)n(NO)。催化转化催化转化法：法：NOx和和NH3或或CO在高温和催化剂的条件下反应生成在高温和催化剂的条件下反应生成N2。课堂练习【例例1】某学习小组为研究铜与浓、稀硝酸反应的差异，设计了如图所示的实某学习小组为研究铜与浓、稀硝酸反应的差异，设计了如图所示的实验装置。验装置。下列说法不正确的是下列说法不正确的是()A反应开始前通入过量的反应开始前通入过量的CO2气体，目的是排除装置内的空气气体，目的是排除装置内的空气BA中的离子方程式为：中的离子方程式为：Cu2NO34H=Cu22NO22H2OC当当B中中0.03 mol铜粉被氧化时，铜粉被氧化时，B中产生的中产生的NO气体大于气体大于0.02 molDC装置中装入一定量的水进行尾气处理装置中装入一定量的水进行尾气处理D课堂练习则下列说法则下列说法不正确的是不正确的是()A.路线路线是工业生是工业生产硝酸的主要途径产硝酸的主要途径B.路线路线、是雷电固氮生成硝酸的主要途径是雷电固氮生成硝酸的主要途径C.上述所有反应都是氧化还原反应上述所有反应都是氧化还原反应D.氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2【例例2】氮及其化合物的变化关系如下所示氮及其化合物的变化关系如下所示：D

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