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1、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（三）学习目标一一掌握硝酸的物理性质和掌握硝酸的物理性质和化学性质；化学性质；二二了解人类活动对氮循环了解人类活动对氮循环的影响，知道造成酸雨、的影响，知道造成酸雨、光化学烟雾和富营养化光化学烟雾和富营养化等化学环境的原因；等化学环境的原因；三三了解如何减少氮氧化合了解如何减少氮氧化合物的排放，树立环境保物的排放，树立环境保护的意识。护的意识。目录CONTENTS硝酸酸雨及防治12新课导入1.1.硝酸是一种强酸，活泼的金属如铁、锌与之反应却不硝酸是一种强酸，活泼的金属如铁、锌与之反应却不会生成氢气？这是为什么呢？会生成氢气？这是为什么呢？2
2、.2.工业上，常用铝槽车或铁槽车装运浓硝酸，为什么？工业上，常用铝槽车或铁槽车装运浓硝酸，为什么？01硝酸硝酸的性质物理性质物理性质1.1.纯硝酸是纯硝酸是无色、刺激性气味无色、刺激性气味的液体，密度比水的液体，密度比水大大；2.2.与水以与水以任意比任意比互溶；互溶；3.3.低沸点（低沸点（8383）、易）、易挥发挥发；4.4.常用质量分数为常用质量分数为6969的浓硝酸，溶解了过量的浓硝酸，溶解了过量NONO2 2质量分数质量分数9595以上以上的的浓硝酸浓硝酸叫叫“发烟硝酸发烟硝酸”，；，；5.5.久置的硝酸呈黄色是因为久置的硝酸呈黄色是因为浓硝酸不稳定，见光或受热会分解生成了浓硝酸不稳
3、定，见光或受热会分解生成了NONO2 2，NONO2 2溶于浓硝酸使溶液显黄色溶于浓硝酸使溶液显黄色。硝酸的性质化学性质化学性质1.酸性酸性：硝酸具有酸的一些通性，但硝酸与硝酸具有酸的一些通性，但硝酸与活泼金属活泼金属反应时反应时无无氢气氢气产生产生HNO3=H+NO3-与指示剂反应与指示剂反应:稀硝酸使石蕊溶液由稀硝酸使石蕊溶液由紫色紫色变为变为红色红色,浓硝酸使紫色石浓硝酸使紫色石蕊溶液先变蕊溶液先变红红(酸性酸性)后后褪色褪色(强氧化性强氧化性)与碱反应与碱反应:Fe(OH)3+3HNO3=Fe(NO3)3+3H2O与碱性氧化物反应与碱性氧化物反应:CuO+HNO3=Cu(NO3)2+H
4、2O与弱酸盐反应与弱酸盐反应:CaCO3+HNO3=Ca(NO3)2+CO2+H2O硝酸的性质化学性质化学性质1.不稳定性不稳定性：浓硝酸见光或受热时易分解：浓硝酸见光或受热时易分解：贮存：贮存：4HNO4HNO3 3(浓浓)=4NO)=4NO2 2+O+O2 2+2H+2H2 2OO 或或光照光照去除硝酸的黄色去除硝酸的黄色方法：方法：去除硝酸的黄色方法去除硝酸的黄色方法一般将浓硝酸保存在棕色细口试剂瓶中，并避光放置于阴凉处，不能用橡胶塞。一般将浓硝酸保存在棕色细口试剂瓶中，并避光放置于阴凉处，不能用橡胶塞。向浓硝酸中通入氧气（或空气）向浓硝酸中通入氧气（或空气）4NO4NO2 2+O+O2
5、 2+2H+2H2 2O=4HNOO=4HNO3 3硝酸的性质化学性质化学性质2.2.强氧化性强氧化性：硝酸具有很强的氧化性，硝酸的浓度不同，与金属反应：硝酸具有很强的氧化性，硝酸的浓度不同，与金属反应的产物也不同。的产物也不同。如图所示，在橡胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌如图所示，在橡胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。向两支入下端卷成螺旋状的铜丝。向两支具支试管具支试管中分别加入中分别加入2ml2ml浓硝酸和稀硝酸，用橡胶塞塞浓硝酸和稀硝酸，用橡胶塞塞住试管口，使铜丝与硝酸接触，观察并比较住试管口，使铜丝与硝酸接触，观察并比较实验现象。向上拉铜丝，终止反应。实验现象。向上拉铜丝，终止
6、反应。实验5-8铜丝添加标题文字硝酸的性质1.1.试管内产生试管内产生无色气体无色气体，气体在试管，气体在试管上部变为上部变为红棕色红棕色；2.2.反应逐渐加快；反应逐渐加快；3.3.溶液逐渐变蓝，铜丝变细。溶液逐渐变蓝，铜丝变细。实验5-81.1.试管内产生大量试管内产生大量红棕色红棕色气体；气体；2.2.反应剧烈；反应剧烈；3.3.溶液逐渐变溶液逐渐变绿绿，铜丝变细。，铜丝变细。稀硝酸稀硝酸浓硝酸浓硝酸产物：NOCu(NO3)2产物：NO2Cu(NO3)2硝酸的性质1.浓硝酸与铜丝反应，浓硝酸过量会怎样？铜丝过量会怎样？浓硝酸与铜丝反应，浓硝酸过量会怎样？铜丝过量会怎样？浓硝酸过量：浓浓硝
7、酸过量：浓HNOHNO3 3和和CuCu反应剧烈，生成红棕色气体，溶液一般为蓝色反应剧烈，生成红棕色气体，溶液一般为蓝色（一般讲纯净的硝酸铜水溶液是蓝色的，因为铜离子水合后显蓝色，而（一般讲纯净的硝酸铜水溶液是蓝色的，因为铜离子水合后显蓝色，而硝酸根离子并不结合铜离子。但如果是浓硝酸和铜反应的时候形成硝酸根离子并不结合铜离子。但如果是浓硝酸和铜反应的时候形成NONO2 2部部分溶解在体系中，由于浓硝酸中，水份较少，一部分分溶解在体系中，由于浓硝酸中，水份较少，一部分NONO2 2并不水合而保持并不水合而保持原有的颜色，混合铜离子的蓝色，看上去是绿色的。如果加入较多的水原有的颜色，混合铜离子的蓝
8、色，看上去是绿色的。如果加入较多的水稀释，则又会变成蓝色溶液）；稀释，则又会变成蓝色溶液）；铜片过量：刚开始反应剧烈，生成红棕色气体，溶液为蓝色，反应一段铜片过量：刚开始反应剧烈，生成红棕色气体，溶液为蓝色，反应一段时间后溶液变稀时间后溶液变稀HNOHNO3 3与与CuCu反应缓慢，生成气体颜色变浅，试管口处颜色加反应缓慢，生成气体颜色变浅，试管口处颜色加深变为红色，溶液为蓝色。深变为红色，溶液为蓝色。思考：思考：硝酸的性质稀硝酸和浓硝酸与铜反应的化学方程式。Cu+4HNO3（浓）（浓）=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO3（稀）（稀）=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O+
9、5+20+2得到23e-失去32e-氧化剂还原剂+5+20+4得到2e-失去2e-氧化剂还原剂硝酸的性质稀硝酸和浓硝酸与铜反应的离子方程式。Cu+NO3-=Cu2+NO+H2O3 32 2Cu+4H+2NO3-=Cu2+2NO2+2H2O+5+20+2+8H+4硝酸的性质2.2.稀硝酸和浓硝酸谁的氧化性更强？稀硝酸和浓硝酸谁的氧化性更强？1.1.从实验现象可知，氧化性：浓从实验现象可知，氧化性：浓HNOHNO3 3 稀稀HNOHNO3 3；2.2.浓硝酸的还原产物一般为浓硝酸的还原产物一般为NONO2 2，稀硝酸的还原产物一般为，稀硝酸的还原产物一般为NONO，但，但 不能从还原产物中不能从还
10、原产物中N N元素的价态高低来判断氧化剂氧化性的强弱。元素的价态高低来判断氧化剂氧化性的强弱。思考：思考：3.3.稀硝酸和浓硝酸与铜丝的反应速率都是怎样变化的？为什么会出现这样的现象？稀硝酸和浓硝酸与铜丝的反应速率都是怎样变化的？为什么会出现这样的现象？1.1.稀硝酸与铜丝的反应是先慢后快稀硝酸与铜丝的反应是先慢后快；浓硝酸与铜丝的反应是先快后慢；浓硝酸与铜丝的反应是先快后慢；2.2.稀硝酸的氧化性没有浓的那么强，加上铜本来就不是很活泼，所以反应没有那么快，比较稀硝酸的氧化性没有浓的那么强，加上铜本来就不是很活泼，所以反应没有那么快，比较缓慢。但是反应放出热量使的反应速率加快，加上有气体生成缓
11、慢。但是反应放出热量使的反应速率加快，加上有气体生成，所以反应速率到后面会加快所以反应速率到后面会加快；而浓硝酸的氧化性比较强，开始与铜丝的反应比较快，随着反应发生，浓硝酸的浓度渐渐地变而浓硝酸的氧化性比较强，开始与铜丝的反应比较快，随着反应发生，浓硝酸的浓度渐渐地变小，变为稀硝酸，反应速率自然就降了下来。小，变为稀硝酸，反应速率自然就降了下来。硝酸的性质4.4.分支试管通入的氢氧化钠溶液的作用是什么？分支试管通入的氢氧化钠溶液的作用是什么？吸收氮的氧化物，防止污染空气吸收氮的氧化物，防止污染空气思考：思考：浓硝酸和浓盐酸的混合物浓硝酸和浓盐酸的混合物（体积比为（体积比为1:31:3）叫做王水
12、，）叫做王水，能使一些不溶于硝酸的金属能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。如金、铂等溶解。记忆方法记忆方法 ：王水：王水：“三言三言（盐）一笑（硝）（盐）一笑（硝）”特殊的强氧化特殊的强氧化性溶液性溶液王王水水硝酸的氧化性与硝酸的氧化性与H H+的浓度有的浓度有关。关。H H+的浓度越高，硝酸的的浓度越高，硝酸的氧化性越强。盐酸中氯离子氧化性越强。盐酸中氯离子与金属形成配合物也促使金与金属形成配合物也促使金属溶解。属溶解。硝酸的性质强氧化性强氧化性1.1.与金属的反应：与金属的反应：HNOHNO3 3既表现氧化性又表现酸性既表现氧化性又表现酸性硝酸具有强氧化性，能与除金、铂、钛以外的大多数
13、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。与与FeFe、AlAl反应：常温时浓硝酸可使铁、铝表面反应：常温时浓硝酸可使铁、铝表面形成致密的氧化膜，阻止酸与内层金属进一步形成致密的氧化膜，阻止酸与内层金属进一步反应，从而保护了金属，这个过程叫做反应，从而保护了金属，这个过程叫做“钝化钝化”。所以可以用铁容器或铝容器盛放浓硝酸。（加所以可以用铁容器或铝容器盛放浓硝酸。（加热时反应）热时反应）与铜反应，硝酸无论浓稀，都具有强氧化性，与铜反应，硝酸无论浓稀，都具有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强硝酸的浓度不同，而且浓度越大，氧化性越强硝酸的浓度不同，与金属反应的产物也不同。一
14、般情况金属与硝与金属反应的产物也不同。一般情况金属与硝酸反应，浓硝酸被还原成酸反应，浓硝酸被还原成NONO2 2，稀硝酸被还原成，稀硝酸被还原成NONO硝酸的性质强氧化性强氧化性与非金属反应与非金属反应：只表现氧化性：只表现氧化性硝酸能把许多非金属单质硝酸能把许多非金属单质(如：如：C C、S S、P P等等)氧化，生成最高价含氧酸或最高价非金属氧化，生成最高价含氧酸或最高价非金属氧化物。如与氧化物。如与C C的反应：的反应：与还原性化合物反应与还原性化合物反应硝酸可氧化硝酸可氧化H H2 2S S、SOSO2 2、NaNa2 2SOSO3 3、HIHI、FeFe2 2等还原性物质。等还原性物
15、质。工业制硝酸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：将氨经过一系列反应得到硝酸，如下图所示：(1)(1)你能写出每一步反应的化学方程式吗？你能写出每一步反应的化学方程式吗？(2)(2)请分析上述反应中的物质类别和氮元素化合价的变化情况，以及每一步反应中含请分析上述反应中的物质类别和氮元素化合价的变化情况，以及每一步反应中含氮物质发生的是氧化反应还是还原反应。氮物质发生的是氧化反应还是还原反应。工业制硝酸N2NH3:NH3NO:NONO2:NO2H
16、NO3:N2+3H2 2NH3高温高压催化剂4NH3+5O2 4NO+6H2O2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NON N的化合价由的化合价由0 0变为变为-3-3，发生还原反，发生还原反应应N N的化合价由的化合价由-3-3变为变为+2+2，发生氧化反，发生氧化反应应N N的化合价由的化合价由+2+2变为变为+4+4，发生氧化反应，发生氧化反应氮的化合价由氮的化合价由+4+4变为变为+5+5和和+2+2价，既发价，既发生氧化反应也发生还原反应生氧化反应也发生还原反应硝酸的用途硝酸甘油用于治疗硝酸甘油用于治疗冠心病冠心病化肥、农药、炸药、染料、医药、化化肥、农药、炸药、染料、
17、医药、化学试剂。学试剂。02酸雨及防治酸雨及防治大气中的二氧化硫、氮氧化物及它们反应后的大气中的二氧化硫、氮氧化物及它们反应后的生成物溶于雨水而形成酸雨。正常雨水溶解了生成物溶于雨水而形成酸雨。正常雨水溶解了二氧化碳，二氧化碳，pHpH约为约为5.65.6。pHpH5.65.6的降水称为酸的降水称为酸雨。雨。酸雨的形成酸雨的形成酸雨的形成示意图酸雨及防治硫酸型酸雨的形成硫酸型酸雨的形成请写出图中标号所示的化学方程式。；。SO3H2O=H2SO42H2SO3O2=2H2SO4粉尘等催化剂2SO2O2 2SO3SO2+H2O H2SO3酸雨及防治硝酸型酸雨的形成硝酸型酸雨的形成写出图中标号所示的化
18、学方程式：；。2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NO酸雨及防治酸雨的危害酸雨的危害1 1.直接直接损伤损伤农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊酸化酸化。2 2.加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀腐蚀。3 3.导致地下水中重金属元素含量增加，污染水源，危害人体健康。导致地下水中重金属元素含量增加，污染水源，危害人体健康。酸雨及防治酸雨的防治酸雨的防治1.1.消消除除污污染染源源，改改变变能能源源结结构构，开开发发利利用用清清洁洁能能源源，如如太太阳阳能能、风风能、氢能等。能、氢能等。2.2.
19、对对酸酸性性物物质质的的排排放放加加以以控控制制，如如燃燃料料脱脱硫硫处处理理，废废气气中中二二氧氧化化硫硫回收利用、控制汽车尾气排放等。回收利用、控制汽车尾气排放等。3.3.健全法律法规，严格规定污染物的排放标准，提高环境保护意识。健全法律法规，严格规定污染物的排放标准，提高环境保护意识。典例集训【例【例1 1】下列关于浓硝酸的说法正确的是（下列关于浓硝酸的说法正确的是（）A A难挥发难挥发B B常温下不能氧化铜常温下不能氧化铜C C应保存在无色细口瓶中应保存在无色细口瓶中D D常温下能使铝片钝化常温下能使铝片钝化D典例集训【例【例2 2】硝酸被称为硝酸被称为“国防工业之母国防工业之母”是因
20、为它是制取炸药的重要原料。是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是（下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是（）A A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酸性和强氧化性酸性和强氧化性B B不能用稀硝酸与锌反应制氢气不能用稀硝酸与锌反应制氢气强氧化性强氧化性C C要用棕色瓶盛装浓硝酸要用棕色瓶盛装浓硝酸不稳定性不稳定性D D能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去强氧化性强氧化性D典例集训【例【例3 3】对于硫酸和硝酸的比较中，下列叙述不正确的是（对于硫酸和硝酸的比较中，下列叙述不正确的是（）A A冷的浓硫酸和浓硝
21、酸都可以用铝、铁的容器盛装冷的浓硫酸和浓硝酸都可以用铝、铁的容器盛装B B稀硫酸和稀硝酸都具有氧化性稀硫酸和稀硝酸都具有氧化性C C浓硫酸和浓硝酸都具有很强的腐蚀性、脱水性浓硫酸和浓硝酸都具有很强的腐蚀性、脱水性D D硫酸和硝酸都是重要的化工原料硫酸和硝酸都是重要的化工原料C典例集训【例4】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C典例集训【例【例5 5】在一定条件下，硝酸与下列物质均能发生反应，在一定条件下，硝酸与下列物质均能发生反应，其中硝酸表现出氧化性的是其中硝酸表现出氧化性的是A A木炭木炭B B氧
22、化铜氧化铜C C氢氧化铁氢氧化铁D D碳酸钠碳酸钠C典例集训C典例集训【例7】物质的量之比为2：5的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为N2O，反应结束后锌没有剩余，则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是A1：4B1：5C2：3D2：5A典例集训【例【例8 8】将将1.92g1.92g铜粉与一定量的浓硝酸反应，当铜粉完全反应时收集到气体铜粉与一定量的浓硝酸反应，当铜粉完全反应时收集到气体1.12L(1.12L(标标准状况下准状况下)，则所消耗的硝酸的物质的量是，则所消耗的硝酸的物质的量是A A0.08mol0.08molB B0.09mol0.09molC C0.11mol0.11molD D0.12mol0.12molC典例集训B谢 谢 您 的 观 看