春季创新设计改题型教师版第3课时 硝酸酸雨及防治.docx

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春季创新设计改题型教师版第3课时硝酸酸雨及防治

第3课时　硝酸　酸雨及防治

学业要求

核心素养对接

1.能列举、描述、辨识硝酸的重要物理性质、化学性质及实验现象。

2.能从氧化还原反应的角度分析浓、稀硝酸的强氧化性。

3.硫的化合物、氮的化合物引起的酸雨及防治。

1.通过浓、稀硝酸性质的不同培养学生变化观念。

2.通过研究氮的化合物、硫的化合物的污染，提高学生的科学态度与社会责任。

[知识梳理]

知识点一　硝酸

此为硝酸的安全周知卡，硝酸的危险性类别为什么是“腐蚀”，浓、稀硝酸分别有什么样的性质？

请学习下列知识点找到答案：

1.物理性质

纯硝酸为无色、有刺激性气味的液体，沸点低，易挥发，在空气中呈“白雾”状，质量分数95%以上的浓硝酸称为“发烟硝酸”。

2．化学性质

（1）酸性：

属于强酸，具有酸的通性，如CaCO3与HNO3反应CaCO3＋2HNO3（稀）===Ca（NO3）2＋CO2↑＋H2O。

（2）不稳定性：

见光或受热易分解，化学方程式为4HNO3

4NO2↑＋O2↑＋2H2O。

市售浓HNO3呈黄色，因硝酸分解产生的NO2溶在硝酸里，故浓HNO3应保存在棕色试剂瓶，置于冷暗处，不能用橡胶塞。

（3）强氧化性：

①与金属反应：

硝酸具有强氧化性，能与除金、铂、钛以外的大多数金属反应。

a．Cu与浓HNO3反应的化学方程式为Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O。

Cu与稀HNO3反应的化学方程式为3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O。

注意：

[实验5－8]的实验现象

既表现HNO3的氧化性，又表现酸性，HNO3→NO2、NO，氧化性，HNO3→Cu（NO3）2，酸性

b．与Fe、Al反应：

常温时浓硝酸可使铁、铝表面形成致密的氧化膜而钝化，所以可以用铁容器或铝容器盛放浓硝酸。

②与非金属反应：

碳与浓硝酸反应的化学方程式为C＋4HNO3（浓）

CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。

只表现氧化性

3．工业制法

硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、农药、炸药、染料等。

工业上制硝酸的原理是将氨经过一系列反应得到硝酸，如下图所示：

4．用途

硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、染料、塑料、硝酸盐等。

知识点二　酸雨及其防治

这是酸雨危害的漫画，酸雨为什么有这么大的危害，酸雨的成分是什么？

酸雨如何防治？

通过掌握以下知识解决这个问题：

正常雨水pH＝5.6，是因为溶解了CO2

微判断

（1）金属与硝酸反应无H2放出是因为硝酸中N元素的化合价处于最高价态，其得电子能力强于H＋（　　）

（2）碳、铜分别与浓硝酸反应，浓硝酸均只表现强氧化性（　　）

（3）浓硝酸能用铁制容器或铝制器存放是因为铝、铁与浓硝酸不反应（　　）

（4）向浓硝酸中滴加石蕊溶液，现象为先变红后褪色（　　）

答案　

（1）√　

（2）×　（3）×　（4）√

微训练

1．已知3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O，则下列说法不正确的是（　　）

A．Cu做还原剂，HNO3做氧化剂

B．HNO3在该反应中只有部分表现出了氧化性

C．每生成22.4L（标准状况）NO有3mol电子转移

D．如果有8molHNO3被还原，则生成了2molNO

解析　根据反应

知，A正确；HNO3在该反应中既表现酸性又表现氧化性，B正确；根据双线桥分析，该反应每生成2molNO转移6mol电子，C正确；HNO3被还原生成NO，若有8molHNO3被还原，则生成8molNO，D错误。

答案　D

2．回答下列问题。

（1）有时在实验室看到的硝酸显黄色，原因是_______________________________。

实验室保存硝酸的方法是_______________________________________。

（2）铜与足量浓HNO3反应时，表现酸性的硝酸与做氧化剂的HNO3物质的量之比为________。

（3）铜粉放入稀硫酸溶液中，加热后无明显变化，但加入某盐一段时间后，发现铜粉质量减少，则该盐不可能是________（填序号）。

A．FeCl3　　　　　　B．NaCl

C．KNO3D．Cu（NO3）2

（4）一定量的浓硝酸与足量的铜充分反应，生成气体的成分有________，写出反应的离子方程式：

_________________________________________。

向反应后的溶液中加入稀硫酸，如果反应，写出反应的离子方程式：

________________________________________________________

_________________________________________________________。

（5）从某金属粉末（含有Au、Cu、Ag）中分离出Au，加入的试剂是________________________________________________________________，

写出Ag参与反应的化学方程式：

_______________________________

__________________________________________________________。

（6）往两支分别装有浅绿色的Fe（NO3）2和FeSO4溶液的试管中分别逐滴加入稀盐酸时，溶液的颜色变化应该为

Fe（NO3）2溶液____________________________________________________；

FeSO4溶液________________________________________________________。

答案　

（1）久置硝酸显黄色是由于硝酸见光或受热发生了分解，生成的NO2溶于浓硝酸所致　保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处　

（2）1∶1　（3）B

（4）NO2、NO　Cu＋4H＋＋2NO

===2NO2↑＋2H2O＋Cu2＋、3Cu＋8H＋＋2NO

===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O　3Cu＋8H＋＋2NO

===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O　（5）稀硝酸　3Ag＋4HNO3===3AgNO3＋NO↑＋2H2O

（6）浅绿色变棕黄色　不变色

微思考

1．市售浓HNO3为什么呈黄色，如何去除这个黄色？

提示　①4HNO3

4NO2↑＋O2↑＋2H2O，NO2溶于HNO3显黄色。

②可通入氧气，使NO2转化为HNO3。

2．浓HNO3反应时，还原产物的价态与什么有关？

提示　HNO3的浓度不同，产物不同，浓时为NO2，稀时为NO，如HNO3与较活泼金属反应，HNO3浓度很稀也可生成NH

、N2、N2O等。

学习任务1　硝酸的强氧化性

资料：

资料一、当硝酸与金属反应时，硝酸被还原的程度取决于酸的浓度和还原剂的强弱。

对于同一还原剂来说，酸越稀，被还原的程度愈大。

资料二、在金属活动性顺序中，位于氢后的金属铜、汞、银等，跟浓硝酸反应时，主要得到二氧化氮；跟稀硝酸反应时，主要得到一氧化氮。

所以说，当硝酸与铜、汞、银等金属反应时，浓硝酸比稀硝酸的氧化性强。

资料三、当活泼金属锌、镁等跟硝酸反应时，硝酸浓度不同，还原产物不同；前期有气体（NO2）产生，而后期则有铵盐生成。

铁与稀硝酸的反应与上述情况类似。

上图显示了铁与不同浓度HNO3反应时的还原产物，从上图中可以看出，当其他条件一致时，如温度、还原剂一致时，在浓硝酸（密度为1.35）中，主要产物是NO2，随着HNO3浓度逐渐下降，产物NO2逐渐减少，而一氧化氮的相对含量逐渐增多。

当密度是1.30时，主要产物是NO，其次是NO2及少量N2O；当密度是1.15时，NO与NH3的相对含量几乎相当；HNO3的密度为1.05时，NH3成为主要的产物。

资料四、Fe、Co、Ni、Al等金属遇到浓硝酸会产生钝化现象。

是因为在常温下，浓硝酸跟这些金属接触，能够使金属表面生成一薄层致密的氧化物保护膜阻止内部金属继续跟硝酸反应。

结合上述四则资料回答下列问题：

1．浓、稀硝酸分别与铜反应时，其还原产物相同吗？

提示　浓HNO3、稀HNO3产物不同，前者生成NO2，后者生成NO。

2．硝酸的氧化性与浓度有关吗？

越浓氧化性越强，还是越稀氧化性越强？

提示　与浓度有关，浓硝酸的氧化性比稀硝酸强。

3．实验：

在分别盛有少量浓、稀硝酸的试管里，分别滴入几滴紫色石蕊溶液并加热。

请预测实验现象，并给出解释。

提示　前者溶液先变成红色，过一会红色消失。

后者溶液变成红色，但不消失。

这是由于浓硝酸具有强氧化性，而使红色褪去。

浓硝酸比稀硝酸氧化性强。

硝酸的强氧化性

HNO3中的＋5价氮元素具有很强的得电子能力。

硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强

（1）硝酸与金属的反应

①除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属，如3Ag＋4HNO3（稀）===3AgNO3＋NO↑＋2H2O；

②活泼金属与硝酸反应不生成H2，硝酸的浓度不同，还原产物不同；

③常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化。

（2）硝酸与非金属的反应

①反应规律：

非金属单质＋浓硝酸→最高价氧化物或其含氧酸＋NO2↑＋H2O；

②实例：

C＋4HNO3（浓）

CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。

（3）硝酸与还原性化合物的反应

硝酸的强氧化性还表现在可以氧化具有还原性的化合物或离子，如HI、HBr、SO2、Fe2＋、FeO、Br－、I－、S2－、SO

等均能被HNO3氧化。

【例题1】　下列关于硝酸的说法中正确的是（　　）

A．稀硝酸能与Fe发生反应，浓硝酸不能

B．浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂

C．稀硝酸是弱酸，浓硝酸是强酸

D．稀硝酸与Cu反应生成NO，而浓硝酸与Cu反应生成NO2，稀硝酸得电子更多，故稀硝酸的氧化性大于浓硝酸

解析　A项，加热条件下，浓硝酸也能与Fe发生反应；B项，浓、稀硝酸均具有强氧化性；C项，硝酸属于强酸，与浓度大小无关；D项，硝酸的氧化性强弱与其浓度大小有关，浓硝酸的氧化性大于稀硝酸的氧化性，这与HNO3和Cu反应中HNO3得电子数目多少无关。

答案　B

变式训练1　下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是（双选）（　　）

A．FeO与稀硝酸反应生成Fe（NO3）3和NO

B．与铜反应放出NO气体，生成Cu（NO3）2

C．与Na2CO3反应放出CO2气体，生成NaNO3

D．与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2

解析　FeO与稀硝酸反应生成Fe（NO3）3，HNO3部分做氧化剂；B项，Cu与稀硝酸反应时，部分起酸的作用生成Cu（NO3）2，部分做氧化剂被还原为NO；C项，2HNO3＋Na2CO3===CO2↑＋H2O＋2NaNO3，HNO3只表现强酸性；D项，HNO3将S氧化为H2SO4，自身被还原为NO2，在该反应中HNO3只表现强氧化性。

答案　B

学习任务2　酸雨的形成与防治

情景：

如图是德国的一座大理石雕像在六十年间的变化，结合所学知识回答下列问题：

（1）造成上述现象的原因________________________________________________。

（2）写出上述变化中的化学（或离子）方程式：

_________________________________

________________________________________________________________

_______________________________________________________________。

（3）为防治酸雨，降低煤燃烧时向大气排放的