高中化学人教版 (2019)必修 第二册第二节 氮及其化合物学案

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第3课时硝酸酸雨及防治
1.了解硝酸的物理性质和化学性质；了解硝酸的工业制备及重要用途。
2.了解二氧化硫和二氧化氮对大气的污染；了解酸雨的形成、危害及防治。
一．硝酸
1．物理性质：无色、易挥发、有刺激性气味的液体。
2．化学性质
（1）不稳定性
化学方程式：4HNO3(浓)eq \(=====,\s\up7(△),\s\d5(或光照))2H2O＋4NO2↑＋O2↑。
（2）强氧化性
硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。
a．与金属反应
稀硝酸与铜反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(填化学方程式，下同)。
浓硝酸与铜反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。
【注意】常温下，铁、铝遇浓HNO3会发生钝化，所以可用铁或铝制容器来盛装浓HNO3。
b．与非金属反应
浓硝酸与C反应：C＋4HNO3(浓)eq \(=====,\s\up7(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。
c．与还原性化合物反应
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等还原性物质。
稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：3Fe2＋＋4H＋＋NOeq \\al(－,3)===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
3．硝酸的工业制备
写出下列反应的化学方程式：
(1)氨在催化剂、加热条件下氧化为NO：4NH3＋5O2eq \(=====,\s\up11(催化剂),\s\d4(△))4NO＋6H2O。
(2)NO被空气氧化为NO2：2NO＋O2===2NO2。
(3)NO2溶于水制备HNO3：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
4．用途硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造化肥、农药、炸药、染料、盐类等。
二.二氧化硫和二氧化氮对大气的污染
1.空气中SO2和NO2的主要来源
（1）煤、石油和某些金属矿物中含有硫或含硫化合物；（2）汽车尾气中除含有氮氧化物外，还含有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、含铅化合物和颗粒等，
严重污染大气，破坏环境。
2.危害
（1）SO2和NO2是主要的大气污染物，它们能直接危害人体健康，引起呼吸道疾病；（2）溶于水形成酸雨；（3）氮氧化物的危害
①光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。
②酸雨：NOx排入大气中，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。
③破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。
④NO与血红蛋白结合使人中毒。
3.酸雨的危害及防治措施
（1）酸雨是指pH〈5.6的雨、雾等形式的降水，主要由大气污染物中硫、氮的氧化物所致。
（2）形成原理
①硫酸型酸雨
②硝酸型酸雨
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
（3）危害
①直接破坏农作物、草原、森林，使土壤、湖泊酸化；②加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀。
（4）防治措施
a．调整能源结构，发展清洁能源；b．研究煤的脱硫技术，改进燃烧装置和燃烧技术，减少二氧化硫和氮氧化物的排放；c．加强工厂废气的回收处理；d．改进汽车尾气的处理技术，控制汽车尾气的排放标准。
1．（2020·苏州市相城区陆慕高级中学高一期中）下列关于浓硝酸的说法不正确的是()
A．常温下铜在浓硝酸中发生钝化
B．光照易分解
C．能与碳反应说明其具有强氧化性
D．露置于空气中溶液浓度降低
【答案】A
【解析】A．常温下铝、铁在浓硝酸中发生钝化，铜不能，A错误；B．浓硝酸见光易分解生成二氧化氮、氧气和水，B正确；C．浓硝酸能与碳反应生成二氧化碳、二氧化氮和水，这说明浓硝酸具有强氧化性，C正确；D．浓硝酸易挥发，露置于空气中溶液浓度会降低，D正确；答案选A。
2．（2020·华中师范大学海南附属中学高一月考）下列关于硝酸正确的是()
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反应只生成NO2
【答案】B
【解析】A．稀硝酸、浓硝酸都能与Fe反应，A错误；B．浓硝酸、稀硝酸都有很强的氧化性，都是强氧化剂，B正确；C．浓硝酸、稀硝酸都是强酸，C错误；D．浓硝酸与铜反应，若铜过量，则随着反应的进行硝酸的浓度减小，还会生成NO，D错误；答案选B。
3．（2021·广西钦州市·高一期末）下列对硝酸的认识正确的是()
A．浓硝酸和稀硝酸都具有强氧化性
B．铜与稀硝酸的反应属于置换反应
C．可用铝制或铁制容器盛装稀硝酸
D．在铜与浓硝酸的反应中，硝酸只体现氧化性，没有体现酸性
【答案】A
【解析】A．硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，所以浓硝酸和稀硝酸都具有强氧化性，A正确；B．铜与稀硝酸发生反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，不属于置换反应，B错误；C．铝或铁在常温下遇到浓硝酸会发生钝化，所以可用铝制或铁制容器盛装浓硝酸，因为稀硝酸会与它们发生反应，因此不能用铝制或铁制容器盛装稀硝酸，C错误；D．铜与浓硝酸发生反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，其中硝酸部分被还原，体现氧化性，还有一部分未被还原，生成硝酸铜，体现其酸性，D错误；故选A。
4．（2021·河南驻马店市·高一期末）在一定条件下，硝酸与下列物质均能发生反应，其中硝酸只表现出氧化性的是
A．氢氧化铁B．碳酸钠C．木炭D．镁
【答案】C
【解析】A．硝酸和氢氧化铁反应生成硝酸铁和水，为复分解反应，元素的化合价均未发生变化，表现了硝酸的酸性，故不选A；B．硝酸和碳酸钠反应生成硝酸钠、二氧化碳和水，为复分解反应，元素的化合价均未发生变化，表现了硝酸的酸性，故不选B；C．浓硝酸和木炭反应生成二氧化碳、二氧化氮和水，硝酸中的氮元素的化合价全部由+5价变为+4价，硝酸只表现出氧化性，故选C；D．硝酸和镁反应生成硝酸镁、NO或NO2和水，反应中氮元素的化合价部分由+5价降低到了+4价或+2价，表现了硝酸的氧化性，部分化合价没变，生成了硝酸镁，表现了酸性，故不选D；故选C。
5．工业上用洗净的废铜屑作原料来制备硝酸铜。为了节约原料和防止污染环境，宜采取的方法是()
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【解析】A．硝酸银较昂贵，A不符合题意；B．2Cu+O22CuO、CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O，该过程中没有污染性气体生成，且能节约硝酸，B符合题意；C．3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，NO有毒，污染环境，C不符合题意；D．Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，NO2有毒，污染环境，D不符合题意；答案为B。
6．（2021·宁夏银川市·银川一中高一期末）酸雨被称为“天堂的眼泪”，会造成水土酸性化、建筑物加速腐蚀等危害。下列说法正确的是()
A．酸雨不会对动植物产生任何影响
B．使用新型能源不会对酸雨的防治产生效果
C．酸雨指的是pH小于7的雨水
D．NO2和SO2的过度排放是形成酸雨的主要原因
【答案】D
【解析】A．酸雨中含有硫酸和硝酸，因此酸雨会造成水土酸性化、建筑物加速腐蚀、污染水源，危害人体健康，使农作物和植物的生长遭到破坏，故A错误；B．使用新型能源，可以减少污染物的排放，有利于酸雨的防治，故B错误；C．pH小于5.6的雨水为酸雨，故C错误；D．人类超量排放的NO2和SO2，是形成酸雨的主要原因，故D正确；故选D。
7．下列有关环境保护的叙述不正确的是()
A．形成酸雨的主要物质是硫的氧化物和氮的氧化物
B．大气污染物主要来自化石燃料燃烧和工业生产过程中产生的废气
C．农田秸秆直接焚烧既省时又省力，应大力推广
D．燃煤烟气脱硫的石灰石—石膏法，可将烟气中的二氧化硫转化为硫酸钙
【答案】C
【解析】A．形成酸雨的主要物质是SO2,NO2,NO等，A正确；B．化石燃料燃烧的废气主要是硫的氧化物和氮氧化物，造成大气污染，B正确；C．农田秸秆直接焚烧会造成空气污染，C错误；D．燃煤烟气脱硫的石灰石—石膏法，先发生，再发生，D正确；故选C。
8．（2020·胶州市实验中学高一月考）下列说法正确的是()
A．CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在
B．NH3汽化时吸收大量的热，因此，氨常用作制冷剂
C．CO2、NO2或SO2都会导致酸雨的形成
D．活性炭、SO2、Na2O2都能使品红溶液褪色，原理相同
【答案】B
【解析】A．NO能够和氧气反应，不能在空气中稳定存在，故A错误；B．液氨变为氨气需要吸收周围环境的热量，导致周围环境的温度迅速降低，因此氨常用作制冷剂，故B正确；C．二氧化碳不会导致酸雨的形成，二氧化硫和二氧化氮都会导致酸雨的形成，故C错误；D．活性炭是吸附品红溶液导致褪色；二氧化硫与品红化合生成无色物质，体现了二氧化硫的漂白性；过氧化钠具有强氧化性，把品红氧化褪色，虽然都能使品红褪色，但是原理不相同，故D错误；故选B。
9．（2020·苏州市相城区陆慕高级中学高一期中）将3.84g铜粉与一定质量浓硝酸反应，当铜完全溶解时，收集到NO、NO2混合气体2.24L(标准状况下)，则所消耗酸的物质的量是()
A．0.1mlB．0.11mlC．0.16mlD．0.22ml
【答案】D
【解析】根据铜和硝酸的反应，3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，可知消耗的硝酸有两个去处，一个是被还原生成氮的氧化物，一个是生成硝酸铜，根据元素守恒n(HNO3)=n(NOx)+2n(Cu(NO3)2)=，
故选D。
10．（2020·邵东市第一中学高一月考）(1)在Fe＋4HNO3=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O的反应中，HNO3表现的性质是________
A．酸性B．氧化性C．还原性D．碱性
若反应生成标准状况下11.2LNO，则被还原的HNO3为___________ml，转移电子为___________ml。
(2)若NA为阿伏伽德罗常数，3.4g氨气中所含氢原子数为___________；所含质子数为________
(3)同温同压下，相同体积的氢气和气体A的质量分别是0.2g和3.4g，则气体A的摩尔质量为___________
【答案】
【解析】(1)在Fe＋4HNO3=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O的反应中，HNO3中氮元素化合价部分由+5降低到+2价、部分不变，表现出氧化性和酸性，故答案为AB。反应生成的NO物质的量为0.5ml，则被还原的HNO3为0.5ml，转移电子为3×0.5ml=1.5ml。
(2)3.4g氨气物质的量为0.2ml，所含氢原子物质的量为0.2ml×3=0.6ml，所含氢原子数为0.6NA；所含质子的物质的量为0.2ml×10=2ml，质子数为2NA。
(3)同温同压下，相同体积的气体物质的量相同，0.2g氢气物质的量为0.1ml，则3.4g气体A的物质的量为0.1ml，则气体A的摩尔质量为。
11．（2021·西宁市海湖中学高一开学考试）如图表示A、B、C、D、E五种含氮物质相互转化的关系。其中A、B、C、D常温下都是气体，B为红棕色，写出A、B、C、D、E的化学式和各步反应的化学方程式。
(1)写出各物质的化学式：A______，B______，C______，D______，E______。
(2)写出各步反应的化学方程式。
①A→C______。
②D→C______。
③B→E______。
④C→B______。
【答案】N2NO2NONH3HNO3N2+O22NO4NH3+5O24NO+6H2O3NO2+H2O=2HNO3+NO3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
【分析】A、B、C、D、E均为含氮物质，CB(红棕色)，则B为NO2，C为NO；AC（NO），则A为N2；A（N2）DC（NO），则D为NH3；B（NO2）→EC（NO），则E为HNO3；依此作答。
【解析】(1)经分析，A为N2，B为NO2，C为NO，D为NH3，E为HNO3；故答案为：N2；NO2；NO；NH3；HNO3；(2)根据上述分析，A→C的化学方程式为：N2+O22NO；D→C的化学方程式为：4NH3+5O24NO+6H2O；B→E的化学方程式为：3NO2+H2O=2HNO3+NO；E→C的化学方程式为：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O；故答案为：N2+O22NO；4NH3+5O24NO+6H2O；3NO2+H2O=2HNO3+NO；3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 。