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1、第二节第二节 氮及其化合物氮及其化合物第五章化工生产中的重要非金属元素第五章化工生产中的重要非金属元素 第第4课时课时 硝酸硝酸 酸雨及其防治酸雨及其防治硝酸的个人阐述硝酸的个人阐述 大家好！我的名字叫硝酸，内心大家好！我的名字叫硝酸，内心纯净透明，透明，热衷于穿衷于穿棕色棕色的衣服，的衣服，爱好广泛，喜好广泛，喜欢游泳，向往自由，游泳，向往自由，有机会有机会就在空气就在空气中溜达，有一些人不喜中溜达，有一些人不喜欢我，因我，因为我会散我会散发出出刺激性刺激性的味道。但是，一个名叫的味道。但是，一个名叫“工工业”的人相当喜的人相当喜欢我。我。告告诉大家一个秘密，我有双重人格，主人格（大家一个秘
2、密，我有双重人格，主人格（+5价的氮价的氮元素）很元素）很强势，次人格（，次人格（+1价的价的氢元素）比元素）比较温婉，和温婉，和金属交往，主人格金属交往，主人格强势牵手，但并不是所有的金属都能手，但并不是所有的金属都能牵手成功，有的手成功，有的牵手成功一瞬手成功一瞬间就遭到了反就遭到了反对，我也是，我也是很无奈呀！如果你深入的了解我，一定会喜很无奈呀！如果你深入的了解我，一定会喜欢我！我！现在，在，开启我开启我们愉快的相愉快的相处之旅吧之旅吧.无色液体无色液体很很强沸点低，易沸点低，易挥发跟水任意比互溶，溶解放出大量跟水任意比互溶，溶解放出大量热。1、硝酸的物理性质、硝酸的物理性质A.色态：
3、色态：B.腐蚀性：腐蚀性：C.沸点：沸点：D.溶解性：溶解性：硝酸（硝酸（HNO3）95%95%以上的硝酸称为以上的硝酸称为“发烟硝酸发烟硝酸”发烟硝酸的“发烟”原因是挥发出的硝酸和空气中的水蒸气形成硝酸小液滴，所发出的“烟”实际上是 。雾 与指示剂反应与指示剂反应:稀硝酸使石蕊试液由紫变红；稀硝酸使石蕊试液由紫变红；浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色；与碱的反应，生成盐和水；与碱的反应，生成盐和水；与碱性氧化物反应生成盐和水；与碱性氧化物反应生成盐和水；与盐的反应生成新盐和新酸与盐的反应生成新盐和新酸 1）酸的通性）酸的通性Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O
4、H+OH-=H2O Na2CO3+2HNO3=2NaNO3+CO2+H2O2、硝酸的化学性质、硝酸的化学性质 载29吨硝酸的铝槽车侧翻发生泄露事故，造成大量红棕色烟雾，现场可闻到刺鼻的气味。消防人员运来纯碱进行处理，以便防止其扩散并污染。思考1：为什么现场有大量红棕色的烟雾？思考2：从化合价的角度分析，除了NO2气体，还会有什么物质产生？浓硝酸不稳定，见光或受热会分解生成NO2硝酸泄漏4HNO3=4NO2+O2+2H2O 光照或加热光照或加热注：注：保存方法保存方法 2）不稳定性）不稳定性保存硝酸要用保存硝酸要用棕色瓶（防光）棕色瓶（防光）、置于阴凉处、置于阴凉处（防热）（防热），玻璃塞（玻璃
5、塞（橡橡胶塞易被氧化）胶塞易被氧化）。【情境思考】某同学在实验室取出一瓶浓硝酸，发现溶液显黄色,与教材中关于硝酸的描述出现偏差。(1)请解释一下原因?浓硝酸不稳定,见光或受热会分解生成NO2，NO2溶于浓硝酸使溶液显黄色。(2)如何去除硝酸的黄色?向浓硝酸中通入氧气(或空气)，发生反应4NO2+O2+2H2O=4HNO3，消除黄色。小结：通常见光易分解的物质（提示-棕色试剂瓶）有：回忆：高锰酸钾、硝酸银、双氧水、氯水（次氯酸）、硝酸.常温下，常温下，铁、铝遇遇浓硝酸硝酸钝化化 与金属反应：与金属反应：浓硝酸浓硝酸NO2，稀硝酸，稀硝酸NO，无，无H2放出放出3）强氧化性）强氧化性HNO3中氢元
6、素为中氢元素为+1价氮元素为价氮元素为+5价，而价，而HNO3中的中的+5价氮的氧化性强于价氮的氧化性强于+1氢，导致与金属反应时是氢，导致与金属反应时是HNO3中的中的+5价氮得电子被还原，不能生成价氮得电子被还原，不能生成H2。、铜与硝酸反应：、铜与硝酸反应：Cu+4HNO3(浓浓)=Cu(NO3)2+2H2O+2NO2 Cu+4H+2NO3-=Cu2+2H2O+2NO2 3Cu+8HNO3(稀稀)=3Cu(NO3)2+4H2O+2NO 3Cu+8H+2NO3-=3Cu2+4H2O+2NO 现象：现象：1、浓硝酸与铜：、浓硝酸与铜：2、稀硝酸与铜：、稀硝酸与铜：试管内产生大量红棕色气体，溶
7、液逐渐变绿，铜丝逐渐变细试管内产生大量红棕色气体，溶液逐渐变绿，铜丝逐渐变细试管上部出现红棕色气体，溶液逐渐变蓝，铜丝逐渐变细试管上部出现红棕色气体，溶液逐渐变蓝，铜丝逐渐变细、铁与硝酸反与硝酸反应：硝酸过量硝酸过量：Fe+4HNO3（稀）（稀）=Fe(NO3)3+2H2O+NO Fe+4H+NO3-=Fe3+2H2O+NO 硝酸不足硝酸不足：3Fe+8HNO3（稀）（稀）=3Fe(NO3)2+4H2O+2NO 3Fe+8H+2NO3-=3Fe2+4H2O+2NO 与非金属反应：与非金属反应：C+4HNO3(浓浓)=CO2+4NO2+2H2O 与还原性离子反应：与还原性离子反应：SO32-SO
8、42-、Fe2+Fe3+、I-I2 浓硫酸浓硫酸HNO3稳定性稳定性酸的通性酸的通性与与Cu反应反应钝化现象钝化现象与与C反应反应吸水性吸水性脱水性脱水性使使Fe、Al 钝化钝化浓硝酸浓硝酸 使使Fe、Al 钝化钝化 有吸水性、脱水性有吸水性、脱水性无无Cu+2H2SO4（浓）（浓）=CuSO4+SO2+2H2OCu+4HNO3(浓浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO3(稀稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2O4HNO3(浓浓)+C=4NO2+CO2+2H2O2H2SO4(浓浓)+C=2SO2+CO2+2H2O浓硫酸与硝酸的比较浓硫酸与硝酸的比较稳定稳定不稳定不稳定是是
9、是是 劳厄和弗兰克，曾获得1914年和1925年的物理学奖，德国纳粹政府要没收他们的诺贝尔奖牌，他们辗转来到丹麦，请求丹麦同行、1922年物理学奖得主玻尔帮忙保存。1940年，纳粹德国占领丹麦，受人之托的玻尔急得团团转。同在实验室工作的一位匈牙利化学家赫维西（1943年化学奖得主）帮他想了个好主意：将奖牌放入“王水”中，纯金奖牌便溶解了。玻尔于是将溶液瓶放在实验室架子上，来搜查的纳粹士兵果然没有发现这一秘密。战争结束后，溶液瓶里的黄金被还原后送到斯德哥尔摩，按当年的模子重新铸造，于1949年完璧归赵。能使不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。浓硝酸和浓盐酸按体积比为1 3混合得到的混合物。王水王水1
10、.下列反应中硝酸既能表现出酸性又表现出氧化性的是下列反应中硝酸既能表现出酸性又表现出氧化性的是()A.使石蕊溶液变红使石蕊溶液变红B.与铜反应放出与铜反应放出NO气体，生成气体，生成Cu(NO3)2C.与与Na2CO3反应放出反应放出CO2气体，生成气体，生成NaNO3D.与与S单质混合共热时生成单质混合共热时生成H2SO4和和NO2B2.下列有关浓硝酸的说法不正确的是（下列有关浓硝酸的说法不正确的是（）A.实验室常用浓硝酸与金属锌反应制备氢气实验室常用浓硝酸与金属锌反应制备氢气B.常温下浓硝酸能使金属铝钝化常温下浓硝酸能使金属铝钝化C.浓硝酸不稳定，见光易分解，需要避光保存浓硝酸不稳定，见光
11、易分解，需要避光保存D.浓硝酸易挥发，打开瓶塞，瓶口有白雾产生浓硝酸易挥发，打开瓶塞，瓶口有白雾产生A三阶段三阶段 三反应三反应 三设备三设备NO氧化成氧化成NO2 热交热交换器换器硝酸的生成硝酸的生成 吸收塔吸收塔氨的催化氧化氨的催化氧化 转化器转化器4NH3+5O2=4NO+6H2O催化剂催化剂 2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO3.工业上制硝酸的原理工业上制硝酸的原理催化剂催化剂NH3空气空气空气空气NH3热交换器热交换器转化器转化器吸收塔吸收塔工业制备硝酸的流程工业制备硝酸的流程NO、O2、N2等等NO2、O2、N2等等HNO3H2O 煤、石油和某些金属矿物中含有
12、硫，在燃烧或冶炼时往往会生成二氧化硫。在机动车发动机中，燃料燃烧产生的高温条件会使空气中的氮气与氧气反应，生成氮氧化物。它们会引起呼吸道疾病，危害人体健康，严重时会使人死亡。二、酸雨及防治二、酸雨及防治(1)对人体的直接危害首先是它的刺激性，其次是它会形成硫酸雾和硫酸盐雾，其毒性比SO2大，能浸入人的肺部，引起肺水肿等疾病而使人致死。(2)引起河流、湖泊的水体酸化，严重影响水生动物生长。(3)破坏土壤、植被、森林。(4)腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料等。(5)渗入地下，可引起地下水酸化，酸化后的地下水中铝、铜、锌、镉等对人体有害金属元素的含量会偏高。酸雨的危害2饮用酸化饮用酸化的地下水
13、的地下水危害人类危害人类腐蚀建筑物腐蚀建筑物和工业设备和工业设备破坏土壤成分破坏土壤成分使农作物减产使农作物减产甚至死亡甚至死亡损坏植物叶面损坏植物叶面导致森林死亡导致森林死亡破坏露天破坏露天文物古迹文物古迹使湖泊中使湖泊中鱼虾死亡鱼虾死亡 酸雨的危害：酸雨的危害：(1)调整能源结构，积极开发新能源(2)对煤（其中含硫为0.3%-5%)进行处理，如选洗加工、综合开发、在煤中加入适量的生石灰、对排放的烟进行处理等(3)种植能够吸收SO2的有关树木(如臭椿、垂柳、柳杉）等(4)加强工厂废气的回收处理(5)改进汽车尾气的处理技术，控制尾气排放酸雨的防治3酸雨：主要指 pH小于5.6 的雨水，其主要是
14、含有硫酸和硝酸。SSO2SO3H2SO4硫酸型酸雨：硝酸型酸雨：NO2HNO3成因：主要是大气中的SO2与NOx溶于水形成的。酸雨的形成1.硫酸型酸雨的形成过程：硫酸型酸雨的形成过程：SO2SO3：_。SO2H2SO3：_。SO3H2SO4：_。H2SO3H2SO4：_。SO3H2O=H2SO42H2SO3O2=2H2SO4.硝酸型酸雨形成过程：硝酸型酸雨形成过程：NONO2：_。NO2HNO3：_。2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NOSO2H2O H2SO32SO2O2 2 SO3 催化剂催化剂SSO2SO3H2SO4NO2HNO3硝化炸硝化炸药军事上用得比事上用得比较多的是多
15、的是2,4,6-2,4,6-三硝基甲苯三硝基甲苯(TNT)(TNT)。它是由甲苯与。它是由甲苯与浓硝酸和硝酸和浓硫酸反硫酸反应制得的，是一种黄色片状物，具有爆炸威力大、制得的，是一种黄色片状物，具有爆炸威力大、药性性稳定、吸湿性小等定、吸湿性小等优点，常用做炮点，常用做炮弹、手榴、手榴弹、地雷和、地雷和鱼雷等的炸雷等的炸药，也，也可用于采可用于采矿等爆破作等爆破作业。【科学态度与社会责任科学态度与社会责任】硝酸甘油用于治硝酸甘油用于治疗冠心病冠心病制化肥、农药、染料等制化肥、农药、染料等【科学态度与社会责任科学态度与社会责任】“三酸两碱三酸两碱”是重要的化工是重要的化工原料，是指原料，是指:硝
16、酸、硫酸、硝酸、硫酸、盐酸、酸、烧碱、碱、纯碱碱“三酸两碱三酸两碱”是衡量一个国是衡量一个国家化工家化工发展水平的展水平的标志志【科学态度与社会责任科学态度与社会责任】原子守恒法原子守恒法电子得失守恒法电子得失守恒法 电荷守恒法电荷守恒法利用离子方程式计算法利用离子方程式计算法4.4.硝酸与金属计算硝酸与金属计算:1、原子守恒法、原子守恒法 Cu+4HNO3(浓浓)=Cu(NO3)2+2NO2 +2H2OHNO3与金属反应时，一部分与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用以起酸的作用以NO3-的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原
17、子的总物质的量化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的等于反应消耗的HNO3物质的量。物质的量。n(反应的硝酸反应的硝酸)=n(被还原的硝酸被还原的硝酸)+n(未被还原的硝酸未被还原的硝酸)=n(氮的氧化物氮的氧化物)+2n(Cu2+)例例.25.6 mg Cu跟跟含含有有1.410-3 mol的的硝硝酸酸恰恰好好完完全全反反应应,反应完毕后收集到的气体在标准状况下的体积为反应完毕后收集到的气体在标准状况下的体积为()A7.84 mL B13.44 mL C15.68 mL D17.92 mLB2、电子得失守恒法、电子得失守恒法HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，与金属的反应
18、属于氧化还原反应，HNO3中氮中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。例例.某二价金属与硝酸反应时，金属与硝酸所消耗的物质的量之某二价金属与硝酸反应时，金属与硝酸所消耗的物质的量之比为比为2:5，则，则HNO3的还原产物是的还原产物是（）A.NH4NO3 B.N2O C.NO D.NO2ABHNO3过量时反应后溶液中（不考虑过量时反应后溶液中（不考虑OH-）则有：）则有：c(NO3-)=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金属离子代表金属离子)。3、电荷守恒法、电荷守恒法例例.3.2 g铜与过量硝酸反应，硝酸被还原为铜与过量硝酸反应，硝
19、酸被还原为NO2和和NO。反应后溶液中含。反应后溶液中含H+a mol,则此时溶液中则此时溶液中含含NO3-的物质的量为的物质的量为_mol。(a+0.1)4、利用离子方程式计算法、利用离子方程式计算法金属与金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO 3-在在H2SO4提供提供H+的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断过量判断,然后根据完全反应的金属或然后根据完全反应的金属或H+或或NO3-进行相关计算，且溶液中进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。要符
20、合电荷守恒。例例.1L稀硝酸和稀硫酸的混合液，其物质的量浓度分别为稀硝酸和稀硫酸的混合液，其物质的量浓度分别为0.1mol/L和和0.4mol/L。若向该混合液中加入足量的铜粉，则最多能溶解铜粉的。若向该混合液中加入足量的铜粉，则最多能溶解铜粉的质量为质量为()A.2.4g B.3.2g C.6.4g D.9.6g D水吸收水吸收碱吸收或碱吸收或氧化剂氧化剂还原剂还原剂应用氮元素的二维图设计转化方案应用氮元素的二维图设计转化方案,实现氮氧实现氮氧化物的无害化处理化物的无害化处理知识拓展知识拓展 如何减少主要污染源如何减少主要污染源NO2方法方法1：SCR（选择性催化还原）（选择性催化还原）知识拓展知识拓展 如何减少主要污染源如何减少主要污染源NO28NH3+6NO2=7N2+12H2O催化剂催化剂方法方法2：碱液吸收法：碱液吸收法2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O方法方法3：NSR(NOX储存还原储存还原)方法方法4：汽车尾气催化转化器：汽车尾气催化转化器2NO2+4CO=4CO2+N2知识拓展知识拓展 如何减少主要污染源如何减少主要污染源NO2