高中人教版 (2019)第二节 氮及其化合物教学课件ppt
展开运输硝酸的铝槽车发生泄露,现场闻到刺鼻的气味,同时产生大量红棕色的烟雾。消防员紧急调来大量沙子,在酸液流经之处垒起堤坝,并迅速运来熟石灰进行处理。硝酸呈现出哪些物理性质? 为什么现场有大量红棕色的烟雾? 为什么可以用熟石灰处理泄漏出来的硝酸? 金属可以与酸反应,那么为什么还可以用铝槽车运输浓硝酸?
在金属的化学性质的学习中,我们已经知道活泼金属可以与酸反应生成盐和氢气。那如果将硝酸、浓硫酸与活泼金属或不活泼金属混合,会怎么样呢?
丹麦有位叫玻尔的科学家,37岁时他获得了1922年的诺贝尔奖。第二次世界大战期间,玻尔被迫离开即将被德军占领的祖国,为了表示他一定要返回祖国的决心,他决定将诺贝尔奖章留在实验室。玻尔把金奖章溶解在盛有王水的试剂瓶里。后来,纳粹分子进入玻尔实验室,那个试剂瓶就在他们的眼皮底下,他们却一无所知。战争结束后,玻尔从王水中把金还原出来,并重新铸成奖章。而玻尔配制王水的主要组成之一就是“硝酸”。这节课我们就一起来学习有关硝酸的知识。
阅读教材,归纳硝酸的物理性质。
质量分数为69%的硝酸为浓硝酸,质量分数为98%以上的硝酸为“发烟硝酸”,硝酸挥发出来的 HNO3分子遇到空气中的水分子会结合成小液滴,形成雾。
硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体,能溶于水。
展示一瓶发黄的硝酸,思考黄色物质可能是什么,然后推测硝酸的分解产物还可能含有哪些物质。
浓硝酸分解产生的 NO2又溶于硝酸而使其呈黄色。
浓硝酸应该如何保存呢?
浓硝酸一般保存在棕色试剂瓶中,并放置在阴凉处。
从物质分类的角度看,硝酸是三大强酸之一,具有酸的通性:
(2)与碱性氧化物反应,如:
从 HNO3中氮元素的化合价角度分析硝酸可能具有的化学性质。
HNO3 中的 N元素为+5价,处于 N元素的最高价态,具有氧化性。
探究实验:铜与浓硝酸、稀硝酸的反应。
1.实验步骤:在橡胶塞侧面挖一个凹槽,并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。向两支具支试管中分别加入2mL浓硝酸和稀硝酸,用橡胶塞塞住试管口,使铜丝与硝酸接触,观察并比较实验现象。向上拉铜丝,终止反应。
2.该实验装置的特点:
(1)可以做到使反应随时发生,随时停止。
(2)有毒的 NO2气体用碱液吸收,防止污染空气。
(3)微型化实验,培养节约意识。
3.观察Cu分别与浓、稀硝酸反应的实验现象,并从以下几方面作出对比:①反应速率;②反应溶液颜色的变化;③产生气体的颜色。
硝酸具有强氧化性,硝酸的浓度不同,与金属铜反应的产物也不同
若把浓硝酸滴加到石蕊溶液中,溶液先变红后褪色,出现该现象的原因是什么?
浓硝酸显酸性,能使石蕊溶液变红,同时浓硝酸因有强氧化性而具有漂白性,又使溶液褪色。
1.一定量的金属铜放入浓硝酸后,金属铜有剩余,推测产生的气体成分可能有哪些? 再向其中加入少量的稀硫酸,金属铜还会继续溶解吗?
提示:产生的气体可能是 NO2和 NO 的混合气体。向有金属铜剩余的溶液中加入少量稀硫酸,稀硫酸提供了 H+ ,与溶液中的 NO3- 继续与铜反应,故铜还会继续溶解。
2.铁在常温下可以和稀硝酸反应,预测铁与稀硝酸反应的产物,试写出反应的化学方程式。
提示:硝酸与变价金属(如 Fe)反应,根据金属量的多少分别得到高价、低价或两种价态共存的混合物。如:Fe少量时:Fe+4HNO3(稀) Fe(NO3)3+NO↑+2H2OFe过量时:3Fe+8HNO3(稀)?3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
金属铁遇到浓硝酸会反应吗? 演示实验:将铝条、铁钉放入浓硝酸中。
常温下,铁、铝的表面被浓 HNO3或浓 H2SO4氧化,生成了一层致密的氧化物薄膜,这层膜阻止了酸与内层金属的进一步反应,所以常温下可以用铁或铝制容器来盛装浓HNO3或浓 H2SO4。当加热时,铁、铝会与浓 HNO3或浓 H2SO4发生反应。
1.硝酸与金属反应不能生成氢气。硝酸浓度不同,其还原产物不同,一般情况下,浓硝酸被还原为 NO2,稀硝酸被还原为 NO。
2.硝酸能与大多数金属(金、铂等除外)反应,能将金属氧化为高价态金属的硝酸盐。但在常温下,浓硝酸能使铁、铝“钝化”。
浓硫酸具有强氧化性,能与碳反应,那么硝酸是否也有此性质呢?
浓硝酸与非金属的反应:
阅读教材,总结王水的组成和性质。
浓硝酸和浓盐酸的混合物(体积比为1∶3)叫做王水,能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。
1.判断正误。(1)硝酸可与Na2SO3反应生成SO2。 ( )(2))稀硝酸可溶解Fe(OH)2生成Fe(NO3)2和水。( )(3)碳、铜与浓硝酸反应时,浓硝酸只表现强氧化性。( )(4)在常温下,Fe和 Al在浓硫酸和浓硝酸中发生“钝化”,说明常温下浓硫酸和浓硝酸与Fe和 Al不反应。( )(5)王水是浓硝酸和浓盐酸体积比为1∶3的混合物,其氧化性比浓硝酸强。( )
2.硝酸有广泛的用途,下列关于硝酸的叙述中正确的是 ( )A.溶有 NO2的浓硝酸可作火箭中的助燃剂B.现代工业中使用硝石与浓硫酸反应制硝酸C.稀硝酸与铜反应生成 NO,而浓硝酸与铜反应则生成 NO2,说明稀硝酸的氧化性更强D.稀硝酸具有酸性,可与硫化亚铁反应生成硫化氢气体
阅读教材,总结SO2、NOx 的来源及酸雨的形成。
搜集酸雨的危害及防治措施的相关资料,小组讨论、汇报。
1.酸雨的危害:腐蚀建筑物和工业设备;破坏露天的文物古迹;损坏植物叶面,导致森林死亡;使湖泊中鱼虾死亡;破坏土壤成分,使农作物减产甚至死亡;饮用酸化造成的地下水,对人体有害等。
(1)消除污染源,改变能源结构,开发利用清洁能源。
(2)对酸性物质的排放加以控制,对排放的SO2、NOx 等物质采取吸收、回收处理等措施。
判断正误。(1)空气中的SO2溶于水最终形成酸雨。 ( )(2)汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气都含有氮氧化物。( )(3)工业废水任意排放是造成酸雨的主要原因。 ( )(4)安装煤炭燃烧过程的固硫装置主要是为了提高煤的利用率。 ( )(5)大量燃烧化石燃料导致排放的废气中含有大量的CO2,从而使雨水的pH<5.6。( )
硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体,能以任意比溶于水,密度比水的大,沸点低(83℃),常用浓硝酸的浓度为69%,98%的浓硝酸叫做“发烟硝酸”。
硝酸具有不稳定性:4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O。据此分析:
(1)久置的浓硝酸为何呈黄色?
提示:浓 HNO3 见光或受热分解生成的 NO2溶于硝酸中,导致浓硝酸呈黄色。
(2)如何保存浓硝酸?
提示:浓 HNO3 盛放在棕色试剂瓶中,并放置在阴凉处。
硝酸具有强氧化性,几乎可以氧化所有金属(金、铂除外)而生成硝酸盐。
演示实验1:硝酸与金属铜的反应。
1.实验操作:在橡胶塞侧面挖一个凹槽,并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。向两支具支试管中分别加入2mL浓硝酸和稀硝酸,用橡胶塞塞住试管口,使铜丝与硝酸接触,观察并比较实验现象。向上拉铜丝,终止反应。
实验现象:试管内产生大量红棕色气体,溶液逐渐变绿,铜丝逐渐变细。
(2)Cu与稀硝酸的反应:
实验现象:试管内开始产生少量无色气体,反应逐渐加快,气体在试管上部变为红棕色,溶液逐渐变蓝,铜丝逐渐变细。
(1)Cu与浓硝酸的反应:
反应原理:3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
4.实验讨论:(1)在上述的两个反应中硝酸都表现出哪些性质?(2)上述的两个反应中,若有 1 ml Cu消耗,则被还原的硝酸的物质的量分别是多少?(3)写出上述的两个反应的离子反应方程式。
提示:硝酸表现出氧化性和酸性。
提示:2 ml 和 2/3 ml。
演示实验2:硝酸与非金属的反应。
1.实验步骤:将一块红热的木炭投入浓硝酸中,观察现象。
2.实验现象:剧烈反应,产生红棕色气体。
硝酸是重要的化工原料,用于制化肥、农药、炸药、燃料等。工业上制硝酸的原理是将氨经过一系列反应得到硝酸,如下所示:
写出每一步反应的化学方程式。
制备硝酸过程的尾气包括哪些有害气体? 怎样处理? 写出有关反应的化学方程式。
尾气中包含 NO2和 NO有害气体,需用 NaOH 溶液来吸收。
阅读教材,总结酸雨的形成原因、危害及防治措施。
1.煤、石油和金属矿物以及机动车在使用过程中,会生成SO2和 NOx。
2.SO2、NOx 以及它们在大气中发生反应后的生成物溶于雨水会形成酸雨。正常雨水由于溶解了二氧化碳,其pH 约为 5.6,而酸雨的pH 小于 5.6。
3.酸雨危害很大,能直接损伤农作物,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。
4.SO2和 NO2都是有用的化工原料,但当它们分散在大气中时,就成了难以处理的污染物。因此,工业废气排放到大气中之前,必须进行适当处理,防止有害物质污染大气,并充分利用原料。
1.将铁屑溶于过量盐酸后,再加入下列物质,会有Fe3+ 生成的是 ( )A.硫酸 B.碘水C.硝酸锌 D.氯化铜
2.下列事实不能说明浓硝酸氧化性比稀硝酸强的是 ( )A.浓硝酸遇石蕊溶液先变红后褪色,稀硝酸遇石蕊溶液只变红不褪色B.浓硝酸能与 NO 反应生成 NO2,而稀硝酸不能与 NO反应C.浓硝酸在加热条件下可与碳单质反应,而稀硝酸则不能D.足量的铜分别还原含 1 ml HNO3 的浓硝酸和稀硝酸,转移的电子数分别为NA和3NA
3.下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论不正确的是( )
A.由①中的红棕色气体推断产生的气体一定是混合气体B.有红棕色反气体产生不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应C.由③说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物D.③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
4.将 64 g Cu完全溶于适量浓硝酸中,收集到氮的氧化物(含 NO、NO2)的混合物,这些气体恰好能被 700 mL 2 ml·L-1 NaOH 溶液完全吸收,生成只含NaNO3和 NaNO2 的盐溶液,其中NaNO3的物质的量为( )A.0.8 ml B.0.6 mlC.0.4 ml D.0.2 ml
5.阅读下列材料并回答问题。(1)常见的大气污染分为一次污染和二次污染。二次污染指的是排入环境中的一次污染物在物理、化学或生物因素作用下发生变化,或与环境中的其他物质发生反应生成新的污染物,如2NO+O2 2NO2,二氧化氮就是二次污染物。在 SO2、NO、NO2、HCl、CO五种物质中,不会导致二次污染的是_________。
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