高中化学人教版 (2019)必修 第二册第二节 氮及其化合物第4课时导学案

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第二节 氮及其化合物第4课时导学案，共11页。
1.掌握硝酸的性质及应用。
2.知道酸雨的成因及防治措施。3.掌握硝酸与金属、非金属反应的特点。
一、硝酸的性质及工业制法
1．硝酸的性质
硝酸是________色、易________、有______气味的液体，硝酸具有如下化学性质：
(1)不稳定性
浓硝酸见光或受热易分解，化学方程式为_________________________。
长期存放的浓硝酸呈黄色是因为其分解生成的________溶于硝酸中，实验室常将浓硝酸保存在________试剂瓶中，并放置在________处。
(2)酸性
硝酸是强酸，具有酸的通性。
写出下列反应的离子方程式：
①硝酸和氢氧化钠反应：________________________________________________。
②硝酸和氧化钠反应：____________________________________________________。
③硝酸和碳酸钙反应：___________________________________________________。
思考1 若把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？
________________________________________________________________________
(3)强氧化性
①硝酸具有很强的氧化性，浓度不同，与金属反应的产物也不同。
实验探究：浓HNO3和稀HNO3与铜的反应
思考2 (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？
________________________________________________________________________
(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，试写出化学方程式。
________________________________________________________________________
②钝化
常温下，铁、铝的表面被________或______氧化，生成一层致密的氧化物薄膜，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________或________。当________时，铁、铝会与浓HNO3或浓H2SO4发生反应。
③浓HNO3与非金属(碳)的反应
化学方程式：_________________________________。
2．硝酸的工业制法
硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、农药、染料等，工业制硝酸的原理如图：
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．下列事实与硝酸性质的对应关系错误的是( )
A．打开浓硝酸的试剂瓶，瓶口有白雾——挥发性
B．用棕色试剂瓶保存浓硝酸——不稳定性
C．稀硝酸使紫色石蕊溶液变红——酸性
D．稀硝酸使黑色氧化铜固体溶解——强氧化性
硝酸的氧化性
(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，将金属氧化为高价态金属的硝酸盐。将浓硝酸与浓盐酸以1∶3的体积比混合，所得混合物称为王水，它能溶解一些不溶于硝酸的金属，如Pt、Au等。但在常温下，浓硝酸能使铁、铝钝化。
(3)热的浓硝酸可将非金属单质(碳、硫、磷等)氧化为最高价氧化物或最高价含氧酸。
(4)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SO2、FeO、Fe2＋、Br－、I－、S2－、SOeq \\al(2－,3)等均能被硝酸氧化。
二、酸雨及防治
1．酸雨
(1)二氧化硫和氮氧化物的来源
SO2：________、________和某些________________的燃烧或冶炼；
NOx：机动车发动机中，N2与O2反应生成NOx。
(2)酸雨的形成
________________、________________以及它们在大气中发生反应后的生成物溶于雨水形成酸雨。正常雨水由于溶解了CO2，其pH约为5.6，而酸雨的pH________。
2．酸雨的危害与防治
(1)危害：酸雨能直接________农作物，______森林和草原，使土壤、湖泊________，加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。
(2)防治
①消除____________，改变能源结构，开发利用清洁能源。
②对________________的排放加以控制，对排放的二氧化硫、氮氧化物等物质采取吸收、回收处理等措施。
1．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)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( )
(4)大量燃烧化石燃料排放的废气中含大量的CO2，从而使雨水的pH＜5.6( )
2．(1)现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pH，所得数据如下：
分析数据，回答下列问题：
①雨水样品的pH变化的原因是____________________________(用化学方程式表示)。
②如果将刚取样的上述雨水与自来水相混合，pH将变________，原因是_______________(用化学方程式表示)。
(2)下列可以减少酸雨产生的途径是___________________________(填字母)。
①少用煤作燃料 ②把工厂烟囱造高
③燃料脱硫 ④在已酸化的土壤中加石灰
⑤开发新能源
A．①②③ B．②③④⑤
C．①③⑤ D．①③④⑤
SO2、NOx的消除方法
(1)SO2的消除方法
①钙基固硫法：将生石灰和含硫的煤混合燃烧，S转化为CaSO4。
反应原理：CaO＋SO2eq \(=====,\s\up7(△))CaSO3、2CaSO3＋O2===2CaSO4。
总反应：2CaO＋2SO2＋O2eq \(=====,\s\up7(△))2CaSO4。
②氨水脱硫法：将SO2通过氨水并被氧化生成氮肥(NH4)2SO4。
反应原理：2NH3·H2O＋SO2===(NH4)2SO3＋H2O、2(NH4)2SO3＋O2===2(NH4)2SO4。
③碱液吸收法：SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O。
(2)NOx的消除
①碱液吸收法
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O、
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O。
NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。
②催化转化法
NOeq \(――→,\s\up7(NH3))N2：4NH3＋6NOeq \(=====,\s\up7(高温),\s\d5(催化剂))5N2＋6H2O，NOx＋CO―→N2＋CO2：2NO＋2COeq \(=====,\s\up7(高温),\s\d5(催化剂))N2＋2CO2。

1．(2023·威海高一期末)下列有关硝酸化学性质的叙述正确的是( )
A．硝酸能与Na2SO3反应，但不生成SO2
B．硝酸的氧化性很强，能氧化所有金属
C．可用铝或铁制容器盛装稀硝酸
D．浓硝酸因易挥发出HNO3而呈黄色
2．(2023·邯郸高一月考)酸雨是对pH小于5.6的降水的统称。下列说法错误的是( )
A．空气中的SO2溶于水，最终形成酸雨
B．工业废水任意排放是造成酸雨的主要原因
C．汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气都含有能形成酸雨的氮氧化物
D．为了减少酸雨的形成，必须减少SO2的排放量，可对燃料进行脱硫处理
3．某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体是NO，设计了如图实验，实验过程中同时用石灰水吸收产生的氮氧化物获得应用广泛的Ca(NO2)2，实验装置如图所示。(已知：NO＋NO2＋2OH－===2NOeq \\al(－,2)＋H2O、2NO2＋2OH－===NOeq \\al(－,2)＋NOeq \\al(－,3)＋H2O)
(1)实验之前通入N2的目的是__________。
(2)在(1)操作后将装置A中铜丝插入稀硝酸，溶液显蓝色，有无色气体生成，该反应中表现氧化性的硝酸与参与反应的硝酸物质的量之比为________。
(3)装置B中用注射器压入空气之后现象是____________________。
(4)D装置的作用是__________________。
第4课时 硝酸 酸雨及防治
一、
1．无 挥发 刺激性
(1)4HNO3eq \(=====,\s\up7(△),\s\d5(或光照))4NO2↑＋O2↑＋2H2O NO2 棕色
阴凉
(2)①H＋＋OH－===H2O ②2H＋＋Na2O===2Na＋＋H2O ③2H＋＋CaCO3===Ca2＋＋CO2↑＋H2O
思考1 硝酸显酸性使石蕊溶液变红，因强氧化性而具有漂白性，又使其褪色。
(3)①红棕 绿 无色 红棕 Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O NO2 NO 强
思考2 (1)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，稀硫酸提供氢离子，与溶液中的NOeq \\al(－,3)会继续与铜反应。
(2)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。反应的化学方程式为Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；3Fe(过量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
②浓HNO3 浓H2SO4 浓HNO3 浓H2SO4 加热
③C＋4HNO3(浓)eq \(=====,\s\up7(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
2．①单质，0→－3 N2＋3H2eq \(,\s\up7(高温、高压),\s\d5(催化剂))2NH3 还原反应 ②氢化物，－3→＋2 4NH3＋5O2eq \(=====,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))4NO＋6H2O 氧化反应 ③氧化物，＋2→＋4 2NO＋O2===2NO2
氧化反应 ④氧化物，＋4→＋5、＋2 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 氧化反应、还原反应
应用体验
1．(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
2．D [浓硝酸具有挥发性，挥发出HNO3(g)溶于水蒸气中产生白雾，A正确；HNO3见光或受热易分解，故实验室常用棕色试剂瓶保存浓硝酸，并置于阴凉处，B正确；稀硝酸中含有H＋，使紫色石蕊溶液变红，体现其酸性，C正确；稀硝酸与CuO反应生成Cu(NO3)2和H2O，体现了稀硝酸的酸性，D错误。]
二、
1．(1)煤 石油 金属矿物
(2)二氧化硫 氮氧化物 小于5.6
2．(1)损伤 破坏 酸化 (2)①污染源 ②酸性物质
应用体验
1．(1)√ (2)√ (3)× (4)×
2．(1)①SO2＋H2OH2SO3、2H2SO3＋O2===2H2SO4 ②小 Cl2＋2H2O＋SO2===H2SO4＋2HCl(或H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl)
(2)C
随堂演练 知识落实
1．A 2.B
3．(1)排尽装置中的空气，防止对实验造成干扰
(2)1∶4 (3)烧瓶E中气体变为红棕色
(4)吸收处理尾气NO2、NO；防止倒吸
解析 (1)NO容易被氧气氧化为NO2，所以需要在反应前通入氮气赶走装置中的空气，防止对实验造成干扰。(2)铜和稀硝酸反应的化学方程式为3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，若有8 ml硝酸参加反应，表现氧化性的硝酸即生成NO的硝酸为2 ml，所以表现氧化性的硝酸与参与反应的硝酸物质的量之比为1∶4。(3)生成的无色气体NO和空气中的氧气反应生成红棕色的NO2：2NO＋O2===2NO2。(4)D装置不但可以吸收多余的氮氧化物，球形干燥管还可以起到防止倒吸的作用。
实验装置
两只具支试管中分别加入浓硝酸和稀硝酸
实验
现象
浓HNO3：铜丝变细，产生大量________色气体，溶液逐渐变________
稀HNO3：铜丝变细，开始产生少量________气体，反应逐渐加快，气体在试管上部变为________色，溶液逐渐变蓝
化学方程式
实验结论
浓HNO3与金属铜反应生成______，稀HNO3与金属铜反应生成______，浓HNO3的氧化性更________
序号
反应物中含氮物质的类别、氮元素化合价的变化情况
化学方程式
含氮物质发生反应的类型(氧化反应、还原反应)
①
②
③
④
测试时间/h
0
1
2
3
4
雨水的pH
4.73
4.63
4.56
4.55
4.55