2019-2020学年新教材高中化学 第五章 化工生产中的重要非金属元素 第二节 氮及其化合物 第3

第二节氮及其化合物[新教材内容有哪些]第3课时硝酸酸雨及防治[新课程标准是什么]1.了解硝酸的物理性质和化学性质。2.了解酸雨的成因、基本性质及防治。[自学新教材]阅读教材，回答下列问题：1．物理性质硝酸是____色、____挥发、有气味的液体。2．化学性质(1)不稳定性在实验室里浓硝酸保存在棕色细口瓶中的原因：_____________________________________(用化学方程式表示)。无刺激性4HNO3(浓)=======△或光照4NO2↑＋O2↑＋2H2O易(2)强氧化性硝酸中氮元素的化合价为价，处于最高价态，据此可以判断硝酸具有性。能与大多数金属反应，写出下列反应的化学方程式：①浓硝酸与铜反应，被还原为NO2：___________________________________________。②稀硝酸与铜反应，被还原为NO：_____________________________________________。＋5强氧化4HNO3(浓)＋Cu===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O8HNO3(稀)＋3Cu===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O[落实新知能]1．硝酸的强氧化性体现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。一般规律为稀硝酸被还原产物为NO，浓硝酸被还原产物为NO2。(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4HNO3(稀)＋3Ag===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，浓硝酸能使铁(铝)发生钝化，这是因为浓硝酸将铁、铝容器表面氧化，形成致密的氧化物薄膜。若在加热条件下，可破坏氧化膜，从而使反应继续进行。④硝酸与金属反应时，一般既表现强氧化性，又表现酸性。(2)硝酸与非金属的反应①反应规律：浓硝酸＋非金属单质―→最高价氧化物或其含氧酸＋NO2↑＋H2O。②实例：4HNO3(浓)＋C=====△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、I－、S2－、SO2－3等均能被HNO3氧化。[注意]在中性或碱性的稀溶液中NO－3不表现氧化性，但当水溶液中有大量H＋存在时，NO－3表现出强氧化性，所以在判断离子共存时，当溶液中含有NO－3时，要尤为注意溶液的酸碱性和是否存在其他还原性离子。2．王水的成分和性质王水是浓硝酸和浓盐酸按体积比为1∶3的混合物，能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。3．工业制硝酸的反应原理(1)制备流程(2)反应原理N2＋3H2==============高温、高压催化剂2NH34NH3＋5O2========催化剂△4NO＋6H2O2NO＋O2===2NO23NO2＋H2O===2HNO3＋NO[演练新学考]1．硝酸被称为“国防工业之母”，是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸的性质不相对应的是()A．浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——酸性和强氧化性B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性C．要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液的红色褪去——强氧化性解析：向滴有酚酞的NaOH溶液中滴入硝酸，溶液红色褪去，利用的是硝酸的酸性。答案：D2．在下列反应中，硝酸既表现出氧化性，又表现出酸性的是()A．2HNO3＋H2S===S↓＋2NO2↑＋2H2OB．2HNO3＋CuO===Cu(NO3)2＋H2OC．4HNO3=====△4NO2↑＋O2↑＋2H2OD．8HNO3(稀)＋3Cu===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O解析：A中HNO3只表现氧化性；B中HNO3只表现酸性；C中HNO3既表现氧化性，又表现还原性；D中HNO3既表现氧化性，又表现酸性。答案：D3．下列关于硝酸的叙述正确的是()A．常温下，浓硝酸可以使金属镁钝化B．稀硝酸与活泼金属反应主要放出氢气C．浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂D．室温下，铜能与浓硝酸反应，不能与稀硝酸反应解析：常温下，浓硝酸可以使铁、铝发生钝化，而镁不能钝化，A错误；稀硝酸具有强氧化性，与活泼金属反应主要还原产物为含氮元素的物质，不能得到氢气，B错误；浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂，C正确；室温下，铜与浓硝酸、稀硝酸均反应，只是反应的速度及还原产物不同，D错误。答案：C[自学新教材]阅读教材，回答下列问题：1．酸雨形成酸雨的形成过程十分复杂，简要概括如下：(1)写出酸雨中生成H2SO4的化学方程式：___________________________________________。(2)写出酸雨中生成HNO3的化学方程式：_________________________________。SO2＋H2O===H2SO3;2H2SO3＋O2===2H2SO43NO2＋H2O===2HNO3＋NO2．酸雨危害①直接损伤农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊_____。②加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电缆的_____。3．酸雨防治①调整能源结构，发展清洁能源。②研究煤的脱硫技术，改进燃烧技术，减少二氧化硫和氮氧化物的排放。③加强工厂废气的回收处理。④改进汽车尾气的处理技术，控制尾气排放。酸化腐蚀[落实新知能]1．酸雨是指pH小于5.6的雨水，主要是氮氧化物溶于水最终形成硝酸或硫酸造成的，二氧化碳饱和溶液的pH约等于5.6，所以二氧化碳溶于水不会形成酸雨。2．硫酸型酸雨放久后pH变小的原因是2H2SO3＋O2===2H2SO4，弱酸变强酸所致。3．其他常见环境问题环境污染形成原因主要危害温室效应大气中CO2含量不断增加全球变暖，冰雪融化，释放有毒气体光化学烟雾氮氧化物和碳氢化合物的排放危害人体健康和植物生长臭氧空洞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赤潮和水华含磷洗衣粉的大量使用及其废水的任意排放使藻类过度繁殖，水质恶化，发生在海水中为赤潮，淡水中为水华白色污染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[演练新学考]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)SO2和NO2都是大气污染物，能直接危害人体健康()(2)SO2主要来自煤、石油和某些含硫金属矿物的燃烧和冶炼()(3)NO2主要来自汽车尾气()(4)pH5.6的降水称为酸雨()(5)酸雨主要由大气中的SO2和NO2溶于水而形成()(6)酸雨能直接破坏农作物、使土壤酸化、腐蚀工业设备等()答案：(1)√(2)√(3)√(4)√(5)√(6)√2．酸雨形成的最主要原因是()A．森林遭乱砍滥伐，破坏了生态平衡B．工业上大量燃烧含硫燃料C．大气中二氧化碳的含量增多D．汽车排出大量尾气解析：空气中硫的氧化物和氮的氧化物随雨水降下就形成酸雨。酸雨的形成主要是由于空气中SO2和NOx的增多，在我国主要是SO2的增多。空气中SO2的主要来源是①化石燃料(煤和石油产品)的燃烧；②含硫矿石的冶炼；③硫酸、磷肥、纸浆厂的工业废气。目前，由于汽车用的燃料汽油、柴油等都经过了脱硫处理，所以形成酸雨的最主要原因是工业上大量燃烧含硫燃料。答案：B3．下列有关环境污染的说法不正确的是()A．燃煤时加入适量石灰石，可减少废气中SO2的量B．pH在5.6～7之间的降水通常称为酸雨C．光化学烟雾的形成主要与NOx和碳氢化合物有关D．含磷洗涤剂会导致水体污染答案：B[难度增一点][典例1]铜与一定量浓硝酸恰好完全反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，将这些气体与0.84LO2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸，若向所得硝酸铜溶液中加入5mol·L－1NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，消耗NaOH溶液的体积是()A．60mLB．45mLC．30mLD．15mL[解析]NO2、N2O4、NO混合气体与0.84LO2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸，说明整个过程中被还原的HNO3反应前后没有变化，即Cu失去的电子都被O2得到了，根据得失电子守恒建立关系式：n(Cu)×2＝n(O2)×4，解得n(Cu)＝0.0375mol×2＝0.075mol，根据Cu2＋～2OH－得NaOH为0.075mol×2＝0.15mol，则NaOH溶液的体积V＝0.15mol5mol·L－1＝0.03L＝30mL。[答案]C[典例2]在某100mL混合酸中，HNO3物质的量浓度为0.4mol·L－1，H2SO4物质的量浓度为0.2mol·L－1。向其中加入1.92g铜粉微热，待充分反应后，溶液中Cu2＋物质的量浓度约为()A．0.15mol·L－1B．0.3mol·L－1C．0.225mol·L－1D．无法计算[解析]溶液中n(H＋)＝0.1L×0.4mol·L－1＋0.1L×0.2mol·L－1×2＝0.08mol，n(NO－3)＝0.1L×0.4mol·L－1＝0.04mol，n(Cu)＝1.92g64g·mol－1＝0.03mol，根据反应的离子方程式3Cu＋8H＋＋2NO－3===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O可知此时氢离子与Cu恰好完全反应，NO－3过量。故充分反应后，溶液中c(Cu)约为0.03mol0.1L＝0.3mol·L－1。[答案]B[知能深一点]1．思维建模2．计算方法原子守恒法HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中，另一部分HNO3作为氧化剂转化为还原产物，这两部分HNO3中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量得失电子守恒法HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得到电子的物质的量等于金属失去电子的物质的量电荷守恒法HNO3过量时，反应后溶液中(不考虑OH－)有c(NO)＝c(H＋)＋xc(Mx＋)(Mx＋代表金属离子)离子方程式计算法金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO在H2SO4提供H＋的条件下能继续与金属反应，故此类题目应用离子方程式来计算。先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NO进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒－3[选考难一点]1．相同质量的四份铜片，分别置于足量的下列酸中，在一定条件下反应，所得到的气体的物质的量最多的是()A．浓硫酸B．稀硫酸C．浓硝酸D．稀硝酸解析：稀H2SO4与Cu不反应，无气体放出；Cu与浓H2SO4、浓HNO3、稀HNO3反应时，Cu失去电子数相同，根据电子守恒，元素化合价降低越少，还原产物的物质的量越多，根据H2S＋6O4(浓)―→S＋4O2，HN＋5O3(浓)―→N＋4O2，HN＋5O3(稀)―→N＋2O，可知浓HNO3放出的气体最多。答案：C2．将Mg、Cu组成的mg混合物投入适量稀HNO3中恰好完全反应，固体完全溶解时收集到的还原产物NO气体为0.896L(标准状况)，向反应后溶液中加入2mol·L－1NaOH溶液60mL时，金属离子恰好沉淀完全，则形成沉淀的质量为()A．(m＋2.28)gB．(m＋2.04)gC．(m＋3.32)gD．(m＋4.34)g解析：当金属离子恰好沉淀时，n(OH－)＝2mol·L－1×60×10－3L＝0.12mol，m(沉淀)＝m(金属)＋m(OH－)＝mg＋0.12mol×17g·mol－1＝(m＋2.04)g，故B正确。答案：B3.向200mL2mol·L－1HNO3溶液中，逐渐加入铁粉至过量(假设生成的气体只有一种)，在此过程中，n(Fe2＋)随n(Fe)变化如图所示。下列有关说法正确的是()A．该过程中产生标准状况下的氢气4.48LB．向c点处的反应液中加入稀盐酸后无明显现象C．图中a＝1.5、b＝1.5D．当加入铁粉nmol时(0.1n0.15)，溶液中n(Fe3＋)＝(0.3－2n)mol解析：硝酸与铁反应生成硝酸铁、NO和水，不生成氢气，A错误；c点处的溶液是硝酸亚铁，若加入盐酸，H＋、NO