硝酸酸雨及防治第3課時第二節(jié)氮及其化合物第二節(jié)氮及其化合物學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能從物質(zhì)類別、元素價態(tài)的角度預(yù)測硝酸的化學(xué)性質(zhì)和變化。2.通過硝酸的性質(zhì)的學(xué)習(xí),能設(shè)計簡單的實(shí)驗(yàn)方案探究硝酸的性質(zhì),能對相關(guān)現(xiàn)象和事實(shí)進(jìn)行合理的解釋。3.通過認(rèn)識酸雨等環(huán)境問題,能描述硫或氮的化合物對環(huán)境的影響并能依據(jù)所學(xué)知識提出減少硫或氮的氧化物的排放措施和方法。任務(wù)分項突破『自主梳理』學(xué)習(xí)任務(wù)1認(rèn)識硝酸的性質(zhì)及工業(yè)制備1.硝酸的物理性質(zhì)顏色氣味狀態(tài)揮發(fā)性無色刺激性液體易揮發(fā),在空氣中形成白霧2.硝酸的化學(xué)性質(zhì)(1)酸的通性。①能電離產(chǎn)生H+(HNO3是強(qiáng)酸):

。②能使酸堿指示劑變色,如使紫色石蕊溶液變紅色。③與堿反應(yīng),如硝酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng),離子方程式為

。④與堿性氧化物反應(yīng),如硝酸和氧化鈉反應(yīng),離子方程式為

。⑤與某些鹽反應(yīng),如硝酸和碳酸鈣反應(yīng),離子方程式為

。(2)不穩(wěn)定性。濃硝酸見光或受熱易分解:4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O。長期存放的濃硝酸呈黃色是因?yàn)槠浞纸馍傻腘O2溶于硝酸中,實(shí)驗(yàn)室常將濃硝酸保存在

試劑瓶中,并放在

處。棕色陰涼實(shí)驗(yàn)裝置試劑稀硝酸濃硝酸實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象反應(yīng)

,有少量氣泡產(chǎn)生,溶液

,試管口有

氣體產(chǎn)生反應(yīng)

,有

產(chǎn)生,溶液

,液面上有

氣體產(chǎn)生化學(xué)方程式

實(shí)驗(yàn)結(jié)論濃、稀硝酸都有

性,而且濃度越大,氧化性

(3)強(qiáng)氧化性。①與金屬(Cu)反應(yīng)[實(shí)驗(yàn)5-8]。緩慢變藍(lán)紅棕色劇烈大量氣泡變藍(lán)紅棕色3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2OCu+4HNO3(濃)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O強(qiáng)氧化越強(qiáng)②與Fe、Al反應(yīng):常溫下,濃硝酸可使鐵、鋁表面形成致密的氧化物薄膜而

,所以可以用

制容器盛放濃硝酸。3.工業(yè)制備相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式:①

。②

。③

。④

。鈍化鐵或鋁『互動探究』《本草綱目拾遺》中記載:“(硝酸)西洋人所造,性最猛烈,能蝕五金?！蓖踱孟壬?“其水至強(qiáng),五金八石皆能穿漏,惟玻璃可盛?！碧骄?硝酸的性質(zhì)與保存問題1:上述資料中體現(xiàn)了硝酸的哪些性質(zhì)?提示:酸性和強(qiáng)氧化性。問題2:濃硝酸通常保存在棕色試劑瓶中,將濃硝酸取出,發(fā)現(xiàn)濃硝酸呈黃色,這是為什么呢?提示:濃硝酸見光易分解,保存在棕色試劑瓶中。濃硝酸見光分解會生成二氧化氮,溶于濃硝酸使其呈黃色。提示:NO2和NO,Cu和稀硝酸的反應(yīng)中雖然氮元素化合價降低的多,但不能說明稀硝酸的氧化性比濃硝酸的強(qiáng);可根據(jù)濃硝酸與Cu反應(yīng)更劇烈判斷,濃硝酸的氧化性更強(qiáng)。問題4:銅投入稀硫酸中不會溶解,再向溶液中投入KNO3固體,銅會不會溶解?為什么?探究2硝酸與金屬反應(yīng)的規(guī)律問題3:濃硝酸、稀硝酸與Cu反應(yīng)的還原產(chǎn)物分別是什么?根據(jù)反應(yīng)中氮元素的化合價變化,能說明稀硝酸氧化性比濃硝酸強(qiáng)嗎?提示:若將鋅投入稀硝酸中,因?yàn)橄跛岬膹?qiáng)氧化性,所以不會有H2生成,會生成NO等。Fe(NO3)3(或Fe3+);Fe(NO3)2(或Fe2+)。問題5:若將鋅投入稀硝酸中,會有H2生成嗎?分別將少量鐵粉和過量鐵粉溶于稀硝酸,寫出鐵元素的存在形式。硝酸強(qiáng)氧化性的反應(yīng)規(guī)律及應(yīng)用(1)常溫下,Al、Fe遇濃硝酸發(fā)生鈍化,并非不反應(yīng);加熱時,鐵、鋁可以繼續(xù)與濃硝酸反應(yīng)。(2)硝酸濃度越大,其還原產(chǎn)物價態(tài)越高,一般情況為HNO3(濃)→NO2,HNO3(稀)→NO。因此金屬與濃硝酸反應(yīng),先放出NO2,后隨硝酸濃度變小,放出NO;Zn等活潑金屬與稀硝酸反應(yīng)時可能有NO、N2O、N2、NH4NO3等多種還原產(chǎn)物。歸納拓展(3)硝酸中+5價N的氧化性遠(yuǎn)大于H+,所以硝酸與金屬反應(yīng)不生成H2,且金屬一般被氧化為高價態(tài)。(4)硝酸的濃度越大,反應(yīng)溫度越高,其氧化性越強(qiáng)。稀硝酸只能使紫色石蕊溶液變紅,濃硝酸能使紫色石蕊溶液先變紅,后褪色。(5)濃硝酸與非金屬反應(yīng),一般規(guī)律:非金屬單質(zhì)+濃硝酸→最高價氧化物或其含氧酸+NO2↑+H2O,如C+4HNO3(濃)CO2↑+4NO2↑+2H2O?！侯}組例練』題點(diǎn)一硝酸的性質(zhì)1.下列關(guān)于硝酸的說法正確的是(

)A.硝酸為無色液體,常保存在棕色試劑瓶中B.稀硝酸與少量的Fe反應(yīng)生成Fe(NO3)2C.常溫下,向濃硝酸中投入鐵片,會產(chǎn)生大量的紅棕色氣體D.濃硝酸與Cu反應(yīng)生成NO2,稀硝酸與Cu反應(yīng)生成NO,說明稀硝酸的氧化性強(qiáng)于濃硝酸的A解析:硝酸為無色液體,見光易分解,應(yīng)避光保存在棕色試劑瓶中,A正確;硝酸具有強(qiáng)氧化性,能將Fe氧化成Fe(NO3)3,B錯誤;常溫下,向濃硝酸中投入鐵片發(fā)生鈍化,不會產(chǎn)生大量紅棕色氣體,C錯誤;硝酸的氧化性強(qiáng)弱與濃度有關(guān),硝酸濃度越大氧化性越強(qiáng),一般濃硝酸還原產(chǎn)物為NO2,稀硝酸還原產(chǎn)物為NO,D錯誤。2.某同學(xué)進(jìn)行有關(guān)銅、硝酸、硫酸化學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)過程如圖所示。①③均觀察到溶液呈藍(lán)色,試管口有紅棕色氣體產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。下列說法正確的是(

)A.①試管口有紅棕色氣體產(chǎn)生,原因是硝酸被還原為NO2B.由③的現(xiàn)象可得出結(jié)論:Cu可與稀硫酸反應(yīng)C.③中反應(yīng)的離子方程式:D.③中可能產(chǎn)生SO2C題點(diǎn)二硝酸與金屬反應(yīng)的計算3.銅與一定量濃硝酸恰好完全反應(yīng),得到硝酸銅溶液和NO2、N2O4、NO的混合氣體,將這些氣體與0.84LO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)混合后通入水中,所有氣體完全被水吸收生成硝酸,若向所得硝酸銅溶液中加入5mol/LNaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,消耗NaOH溶液的體積是(

)A.60mL B.45mLC.30mL D.15mLC解析:NO2、N2O4、NO混合氣體與0.84LO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)混合后通入水中,所有氣體完全被水吸收生成硝酸,說明整個過程中被還原的HNO3反應(yīng)前后沒有變化,即Cu失去的電子都被O2得到了,根據(jù)得失電子守恒建立關(guān)系式n(Cu)×2=n(O2)×4,解得n(Cu)=0.075mol,根據(jù)Cu2+～2OH-得NaOH的物質(zhì)的量為0.075mol×2=0.15mol,則NaOH溶液的體積故選C。4.將32.64g銅與140mL一定濃度的硝酸溶液反應(yīng),銅完全溶解產(chǎn)生的NO和NO2混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2L,請回答下列問題。(1)NO的體積為

(保留兩位有效數(shù)字)L,NO2的體積為

L。

5.85.4(2)待產(chǎn)生的氣體全部釋放后,向溶液中加入VmLamol·L-1的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2+全部轉(zhuǎn)化成沉淀,則原硝酸溶液的濃度為

mol·L-1(列計算式即可)。

(3)將銅和硝酸產(chǎn)生的氣體收集在一倒置于水槽的容器中,當(dāng)通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下O2

L時,使水充滿容器。

5.7硝酸與金屬反應(yīng)的計算解答規(guī)律規(guī)律方法學(xué)習(xí)任務(wù)2了解酸雨及防治『自主梳理』1.酸雨＜5.62.防治(1)調(diào)整能源結(jié)構(gòu),發(fā)展清潔能源。(2)研究煤的脫硫技術(shù),改進(jìn)燃燒技術(shù),減少二氧化硫和氮氧化物的排放。(3)加強(qiáng)工廠廢氣的回收處理。(4)改進(jìn)汽車尾氣的處理技術(shù),控制尾氣排放?！夯犹骄俊惶骄空J(rèn)識酸雨的危害及防治酸雨的危害很大,如影響人類健康;使森林大面積枯死;使湖水酸化,魚類死亡;使農(nóng)作物生長受到影響而減產(chǎn);使名勝古跡、建筑物腐蝕損壞等。問題1:酸雨的產(chǎn)生主要與哪些物質(zhì)有關(guān)?提示:酸雨的產(chǎn)生主要與SO2、氮氧化物有關(guān)。問題2:正常的雨水為什么呈酸性?收集到的酸雨樣品,放置時間稍長,酸性反而越強(qiáng),原因是什么?提示:由于雨水中溶解了CO2,導(dǎo)致其pH約為5.6,故正常雨水呈酸性;酸雨的pH小于5.6。酸雨中的H2SO3為弱酸,長時間放置易被O2氧化為酸性更強(qiáng)的H2SO4。問題3:在煤中加入適量生石灰,可以大大減少煤燃燒時SO2的排放;汽車安裝尾氣凈化裝置可將NO、CO轉(zhuǎn)化為無害氣體。寫出以上涉及反應(yīng)的化學(xué)方程式。歸納拓展常見的環(huán)境污染環(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和氮氧化物的排放土壤酸化,腐蝕建筑物光化學(xué)煙霧氮氧化物和碳?xì)浠衔锏呐欧盼：θ梭w健康和植物生長臭氧空洞氮氧化物和氟氯代烴的排放地球上的生物受太陽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『題組例練』1.形成酸雨的過程如圖所示。下列說法正確的是(

)A.含NOx、SO2的煙氣和酸雨的分散劑相同B.酸雨沉降到地面后酸性還會有所增強(qiáng)C.機(jī)動車尾氣中的NOx來源于燃油中的含氮物質(zhì)D.在已酸化的土壤中加消石灰可以減少酸雨的形成B解析:含NOx、SO2的煙氣和酸雨的分散劑不相同,酸雨的分散劑是H2O,含NOx、SO2的煙氣的分散劑是大氣,A錯誤;硫酸型酸雨的形成過程之一是SO2+H2OH2SO3,亞硫酸是弱酸,又不穩(wěn)定,易被氧氣氧化成硫酸,所以酸雨沉降到地面后酸性還會有所增強(qiáng),B正確;機(jī)動車尾氣中的NOx來源于在電火花的條件下,空氣中氮?dú)夂脱鯕夥磻?yīng)生成的氮氧化物,C錯誤;在已酸化的土壤中加消石灰可以中和土壤的酸性,但不能減少酸雨的形成,D錯誤。2.汽車尾氣已成為城市空氣的污染源之一。SCR技術(shù)利用尿素[CO(NH2)2]水溶液轉(zhuǎn)化NOx的示意圖如圖所示。下列說法錯誤的是(

)A.尿素“熱分解”產(chǎn)生NH3的化學(xué)方程式為CO(NH2)2+H2OCO2↑+2NH3↑B.SCR催化轉(zhuǎn)化器中發(fā)生反應(yīng)的NOx與NH3的物質(zhì)的量之比為3∶2xC.SCR催化轉(zhuǎn)化器溫度過高時會減弱汽車尾氣轉(zhuǎn)化的效果D.SCR技術(shù)可以緩解光化學(xué)煙霧、酸雨、霧霾等環(huán)境問題C知識整合學(xué)科素養(yǎng)測評某校課外活動小組為了探究銅與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體主要是NO設(shè)計了如下實(shí)驗(yàn)方案。(1)甲同學(xué)設(shè)計如圖實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)過程中活塞2為打開狀態(tài))。①組裝好裝置檢驗(yàn)氣密性后,加入稀硝酸的操作為

。打開活塞1,解析:(1)①打開活塞1使左右大氣相通,加入稀硝酸,液面才能達(dá)到a處。加入稀硝酸至液面a處②如何控制反應(yīng)的進(jìn)行?

。通過關(guān)閉或開啟活塞1可以控制反應(yīng)的進(jìn)行解析:②關(guān)閉或開啟活塞1能控制U形管內(nèi)產(chǎn)生氣體的壓強(qiáng),當(dāng)關(guān)閉活塞1時,左側(cè)壓強(qiáng)增大,能使銅和稀硝酸分離從而停止反應(yīng)。③如何操作驗(yàn)證產(chǎn)生的氣體為NO?

。

反應(yīng)開始后,膠塞下方有無色解析:③NO是無色氣體,如要證明反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是NO,需將活塞1打開,使空氣進(jìn)入分液漏斗中,分液漏斗中氣體變?yōu)榧t棕色,則證明反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體是NO。氣體生成,打開活塞1,分液漏斗中氣體變?yōu)榧t棕色,證明反應(yīng)產(chǎn)生的氣體為NO(2)乙同學(xué)設(shè)計了如圖所示裝置(加熱裝置和固定裝置均已略去)。圖中K為止水夾(處于關(guān)閉狀態(tài)),F是一半空的注射器。①設(shè)計裝置A的目的是

;A裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

;裝置E和F的作用是

;為實(shí)現(xiàn)此作用,操作是

。產(chǎn)生CO2,趕走裝置中的空氣,防止因NO與O2解析:(2)①裝置中含有空氣,