2021新教材高中化学第2节第3课时硝酸酸雨及防治学案-人教版必修2.doc

1、第3课时硝酸酸雨及防治学习目标核心素养1结合真实情境并通过实验探究，了解硝酸的主要性质，认识硝酸在工业和农业生产中的重要意义。2结合真实情境，认识硫、氮的化合物对生态环境的影响，了解酸雨及防治。宏观辨识与微观探析：能从物质类别和元素化合价的角度，预测硝酸的性质及转化科学探究与创新意识：能根据教材中给出的硝酸性质的探究问题，设计简单的实验方案，完成操作，观察现象，对实验现象作出解释科学态度与社会责任：能主动关心与环境保护有关的酸雨等社会热点问题，形成与环境和谐共处、合理利用自然资源的观念新课情景呈现常温下，浓硝酸或浓硫酸可使铁、铝表面形成致密的氧化膜而钝化，保护内部的金属不再与酸反应，所以可以用

2、铝质或铁质容器盛放浓硝酸。为什么常温下浓硫酸或浓硝酸使铝、铁钝化，让我们走进教材，学习硝酸和酸雨及防治。课前素能奠基新知预习一、硝酸的性质1物理性质2化学性质(1)酸性：在水中的电离方程式为_HNO3=HNO_。(2)不稳定性：浓硝酸见光或受热会发生分解，化学方程式为_4HNO3(浓)4NO2O22H2O_。(3)强氧化性：实验探究：实验装置稀硝酸浓硝酸实验现象反应缓慢，有少量气泡产生，_溶液变蓝_试管口有红棕色气体产生反应剧烈，有_大量气泡_产生，_溶液变蓝_，液面上有_红棕色_气体产生实验结论铜与稀硝酸常温下缓慢反应生成_NO_气体铜与浓硝酸常温下剧烈反应生成_NO2_气体强氧化性的表现：

3、写出下列有关反应的化学方程式：a与金属反应：稀硝酸与铜反应：_3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O_。浓硝酸与铜反应：_Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O_。b与非金属反应：浓硝酸与红热的碳(被氧化为CO2)的反应为_C4HNO3(浓)CO24NO22H2O_。3硝酸的用途与工业制法(1)用途：(2)工业制法：工业流程：写出有关化学方程式：N2NH3：_N23H22NH3_。NH3NO：_4NH35O24NO6H2O_。NONO2：_2NOO2=2NO2_。NO2HNO3：_3NO2H2O=2HNO3NO_。二、酸雨及防治1SO2与NO2的主要来源、危害

4、和防治(1)来源(2)危害(3)防治2酸雨(1)概念：pH_5.6_的降水。正常雨水由于溶解了CO2，其pH约为5.6。(2)成因：主要是大气中的_SO2_与_NO2_溶于水形成的。(3)危害：直接损伤农作物、破坏森林和草原，使土壤、湖泊酸化。加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。预习自测1判断下列说法是否正确(正确的打“”，错误的打“”)(1)硝酸的浓度越大，其氧化性越强。()(2)铜与浓硝酸反应只能生成二氧化氮气体。()(3)在铜与硝酸的反应中硝酸只表现氧化性。()解析：(1)由铜与浓、稀硝酸反应的剧烈程度可知，硝酸的浓度越大氧化性越强。(2)铜与浓硝酸反应开始生成NO2气体，

5、但随硝酸浓度减小，会生成NO气体。(3)铜与硝酸反应中有NO2(或NO)生成，又有硝酸铜生成，硝酸既表现氧化性又表现酸性。2下列因果关系不正确的是(A)选项原因结果A大量植树造林温室效应BSO2和NO2气体的大量排放酸雨C含氮、磷等生活废水的大量排放水华、赤潮D汽车尾气的排放光化学烟雾解析：植物光合作用会吸收CO2，大量植树造林可防止温室效应，A项错误；SO2和NO2气体大量排放，最终会转变成硫酸和硝酸，造成酸雨，B项正确；磷、氮是植物的营养元素，含氮、磷等生活废水的大量排放，会导致水体富营养化，藻类疯长，引发水华、赤潮，C项正确；汽车尾气的排放会产生氮氧化物，从而造成光化学烟雾，D项正确。3

6、建材厂家常常在铝质材料的表面镀铜，提高材料的美观程度。某兴趣小组为除去镀在铝表面的铜镀层，可选用的试剂是(B)A稀硝酸 B浓硝酸C稀硫酸 D浓盐酸解析：稀硝酸与Al、Cu均反应，A项错；铜与浓硝酸反应，铝在浓硝酸中钝化，则可除去Cu，B项正确；Cu与稀硫酸不反应，不能除去Cu，C项错误；Cu与浓盐酸不反应，不能除去Cu，D项错误。4公元八世纪，阿拉伯炼金术士贾比尔本哈扬在干馏硝石的时候发现并制得了硝酸，这是人类关于硝酸最早的记录。下列关于硝酸的叙述正确的是(C)ANO2溶于水生成硝酸，所以NO2是酸性氧化物B硝酸可与活泼金属反应生成盐和氢气C浓硝酸见光或受热易分解，必须保存在棕色瓶中D硝酸与铜

7、的反应只表现出氧化性解析：HNO3中氮元素是5价，NO2中氮元素是4价，NO2不是酸性氧化物，A项错误；金属与浓硝酸反应生成NO2，与稀硝酸反应生成NO，不生成H2，B项错误；浓硝酸见光或受热易分解，所以应该保持在棕色、避光阴凉处，C项正确；硝酸与铜反应时，生成氮的氧化物和硝酸盐，则硝酸既表现出氧化性又表现酸性，D项错误。5中办、国办在第二轮中央生态环保督察启动之际印发了中央生态环境保护督察工作规定。可见国家对环境保护的重视程度。下列环境问题与产生的主要原因不相符的是(D)“光化学烟雾”主要是由汽车排放的氮氧化物所引起的“酸雨”主要是由空气中CO2的浓度增大引起的“温室效应”主要是由空气中CO

8、2浓度增大引起的“赤潮”主要是由于水体中N、P等元素含量过高而引起的A只有 B只有C全部 D只有解析：“光化学烟雾”主要是由汽车排放的氮氧化物所引起的；“酸雨”主要是由空气中SO2和氮的氧化物的浓度增大引起的；“温室效应”主要由空气中CO2浓度增大引起的；“赤潮”主要是由于水体中N、P等元素含量过高引起的；所以只有不相符，故D项正确。课堂素能探究硝酸的强氧化性,知识点问题探究1少量的Fe与足量稀硝酸反应，Fe被氧化为2价还是3价？过量的Fe与稀硝酸反应呢？提示：硝酸的氧化性较强，可将Fe氧化为Fe3，故少量的Fe与足量稀硝酸反应，Fe被氧化为3价；由于Fe可与Fe3生成Fe2，故过量的Fe与稀

9、硝酸反应得到2价铁。2铜投入稀硫酸中不会溶解，再向溶液中投入KNO3固体，铜会不会溶解？为什么？提示：会溶解。由离子方程式8H2NO3Cu=3Cu22NO4H2O可知，只要溶液中同时有H和NO，铜就会发生反应而溶解。知识归纳总结1规律(1)硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。(2)浓硝酸的还原产物是NO2，稀硝酸的还原产物是NO。(3)还原剂一般被氧化为最高价态。2表现(1)硝酸与金属的反应除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属，如3Ag4HNO3(稀)=3AgNO3NO2H2O；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；NO2N2O、N2、NH4NO3

10、等NO常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化，加热时反应。(2)硝酸与非金属的反应反应规律：非金属单质浓硝酸最高价氧化物或其含氧酸NO2H2O；实例：C4HNO3(浓)CO24NO22H2O。(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。典例剖析_典例1某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO设计了实验方案。(1)甲同学设计如图实验(实验过程中活塞2为打开状态)。组装好装置检验气密性后，如何加入稀硝酸？_打开活塞1，加入稀硝酸至液面a处_。如何控制反应的进行？如何

11、加快反应速率？_通过关闭或开启活塞1可以控制反应的进行；在装置左侧稍加热可以加快稀硝酸与铜的反应速率_。如何操作验证产生的气体为NO？_反应开始后，胶塞下方有无色气体生成，打开活塞1，漏斗中有红棕色气体，证明该气体为NO_。(2)乙同学设计了如图所示装置(加热装置和固定装置均已略去)。图中K为止水夹(处于关闭状态)，F是一半空的注射器。设计装置A的目的是_产生CO2，赶走装置中的空气，防止因NO与O2反应生成NO2而产生干扰_。装置E和F的作用是_验证NO的生成_。为实现此作用，操作是_将注射器F中的空气推入E中，若气体变为红棕色则说明生成了NO_。装置D的作用是_吸收多余的氮氧化物，防止污染

12、空气，防止倒吸_。解析：(1)打开活塞1使左右大气相通，加入硝酸时，液面才能达到液面a处；关闭或开启活塞1能控制U形管内产生气体的压强，当关闭活塞1，左侧压强大时能使铜和稀硝酸分离从而停止反应；加热可加快反应速率；一氧化氮是无色气体，如果证明反应产生的气体是一氧化氮，需要将活塞1打开，将气体放入分液漏斗中，气体在分液漏斗中变为红棕色，则证明反应所产生的气体是一氧化氮。(2)装置中含有氧气，对NO的检验有干扰，A产生的CO2可以排除装置中的空气；将注射器F中的空气推入E中，若气体变为红棕色则说明生成了NO；氮的氧化物是大气污染物，可以被氢氧化钠溶液吸收，干燥管可以防止倒吸。变式训练_1下述实验中

13、均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是(D)A由中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体B红棕色气体不能表明中木炭与浓硝酸产生了反应C由说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物D的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应解析：A对，中灼热碎玻璃不与浓HNO3反应，仍有红棕色气体NO2生成，说明浓硝酸受热发生了分解反应，生成NO2、O2和H2O；B对，由于浓硝酸受热分解生成NO2，则中红棕色气体可能来源于浓硝酸的分解，故不能表明中木炭与浓硝酸发生反应；C对，中木炭未与浓硝酸接触，生成的红棕色气体只能是挥发出的HNO3与红热木炭发生反应，或挥发出的HNO3受热

14、分解生成NO2，说明浓硝酸具有挥发性，NO2是还原产物；D错，由于空气中含有O2，则红热的木炭可能与O2反应产生了CO2，故不能说明木炭与浓硝酸发生了反应。硝酸与金属反应的有关计算,知识点问题探究1铜与足量稀硝酸反应时，表现酸性的HNO3与作氧化剂的HNO3物质的量之比是多少？提示：Cu与稀硝酸反应：3Cu8HNO3=3Cu(NO3)22NO4H2O。当有8 mol HNO3参加反应时，有2 mol HNO3表现氧化性，6 mol HNO3表现酸性，故表现酸性的HNO3与作氧化剂的HNO3物质的量之比为31。2m g Cu与足量的一定浓度的硝酸充分反应，生成V L NO、NO2混合气体(标准状

15、况下)，则参加反应的HNO3的物质的量是多少？提示：被还原的硝酸无论生成NO还是NO2，均有氮原子与被还原，NO和NO2的总物质的量与被还原HNO3的物质的量相等；末被还原(起酸性作用)的硝酸等于Cu(NO3)2物质的量的2倍，故参加反应的硝酸的物质的量为()mol。知识归纳总结1硝酸与金属反应的规律硝酸与金属单质反应时一部分被还原，一部分生成硝酸盐，故硝酸既表现了酸性又表现了氧化性，但硝酸与金属反应一般不生成H2。(1)硝酸与铜的反应：在反应中硝酸的作用可用如图表示：可以看出，随HNO3浓度的降低，还原产物会由NO2变为NO。由氮原子守恒可知，无论是NO2还是NO，被还原的硝酸与被还原生成气

16、体的物质的量总是相等的；未被还原的NO与Cu2构成Cu(NO3)2，NO的物质的量为Cu2物质的量的2倍；运用电子守恒、原子守恒，便可顺利求解参加反应的Cu、HNO3以及产物NO2、NO之间量的关系。(2)稀硝酸与铁的反应：Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O3Fe(过量)8HNO3(稀)=3Fe(NO3)22NO4H2O反应物的量与生成物的关系如图所示：上述反应首先发生反应，若Fe剩余再发生反应Fe2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2，合并即可得反应。所以，无论反应还是反应，被还原的HNO3皆占参与反应的HNO3的。2金属与硝酸反应常用的计算方法(1)原子守恒法：HNO3与金

17、属反应时，反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量等于显酸性的HNO3(以硝酸盐的NO形式存在于溶液中)的物质的量与显氧化性的HNO3(以NOx的形式存在)的物质的量之和。(2)电子守恒法：HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。(3)电荷守恒：HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH)有：c(NO)c(H)nc(Mn)(Mn代表金属离子)。典例剖析_典例2 在标准状况下将1.92 g铜粉投入一定量浓硝酸中，随着铜粉的溶解，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜粉完全溶解后共收集到由NO2和NO组成的混合气体1.12 L，则(1)混合气体中NO的体积为_112_mL；(2)上题参加反应的

18、硝酸的物质的量是_0.11_mol；(3)上题反应中起酸性作用与作氧化剂的硝酸的物质的量之比是_65_。解析：(1)混合气体的总物质的量为1.12 L22.4 Lmol10.05 mol,1.92 g铜粉的物质的量为0.03 mol。设NO的物质的量为n1 mol，则NO2的物质的量为(0.05n1)mol，根据得失电子守恒得3n1(0.05n1)10.032，解得n10.005，V(NO)0.005 mol22.4 Lmol10.112 L112 mL。(2)由氮原子守恒知参加反应的硝酸的物质的量n(HNO3)2nCu(NO3)2n(NOx)2n(Cu)n(NOx)0.03 mol20.05

19、 mol0.11 mol。(3)起酸性作用与作氧化剂的硝酸的物质的量之比2nCu(NO3)2n(NOx)(0.032)mol0.05 mol65。变式训练_2.9.7 g Cu和Zn的合金与足量的稀硝酸反应，还原产物只有NO气体，其体积在标准状况下为2.24 L。将溶液稀释为1 L，测得溶液的c(H)0.1 molL1，此时溶液中NO的浓度为(B)A0.3 molL1 B0.4 molL1C0.2 molL1 D0.6 molL1解析：n(NO)0.1 mol，转移电子的物质的量0.1 mol(52)0.3 mol；Cu、Zn分别与稀硝酸反应中生成2价阳离子，则每个金属原子生成金属阳离子间失去

20、2个电子，根据金属和电子转移关系式得：n(Cu)n(Zn)n(e)0.3 mol0.15 mol，溶液中根据电荷守恒得：c(NO)c(H)2c(Cu2)2c(Zn2)0.1 molL120.15 mol0.4 molL1，故选B。名师博客呈现1解答有关金属与硝酸反应的思维流程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

21、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即时训练在某100 mL混合酸中，HNO3物质的量浓度为0.4 molL1，H2SO4物质的量浓度为0.2 molL1。向其中加入1.92 g铜粉微热，待充分反应后，溶液中Cu2物质的量浓度约为(B)A0.15 molL1 B0.3 molL1C0.225 molL1 D无法计算解析：溶液中n(H)0.1 L0.4 molL10.1 L0.2 molL120.08 mol，n(NO)0.1 L0.4 molL10.04 mol，n(Cu)0.03 mol，根据反应的离子方程式3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O可知此时氢离子与Cu恰好完全反应，NO过量。故充分反应后，溶液中c(Cu2)约为0.3 molL1。