学年新教材人教版必修第二册 第五章第二节 氮及其化合物第3课时 学案 1.docx
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学年新教材人教版必修第二册第五章第二节氮及其化合物第3课时学案1
第二节氮及其化合物
第3课时 硝酸 酸雨及防治
课程标准
核心素养
1.结合真实情景中的应用实例或通过实验探究,了解硝酸的主要性质。
2.认识硝酸在生产中的应用和对生态环境的影响。
3.认识氮及其化合物的多样性,了解通过化学反应可以探索物质的性质,实现物质的转化。
1.宏观辨识与微观探析:
能说明硝酸的性质与应用之间的关系。
2.科学态度与社会责任:
能运用氮及其化合物知识分析讨论生产、生活中简单的化学问题(如酸雨防治、环境保护等),认识化学科学对社会可持续发展的贡献。
硝 酸
1.物理性质
硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。
2.化学性质
(1)不稳定性
①化学方程式:
4HNO3
4NO2↑+O2↑+2H2O。
②保存:
一般将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中,并放置在阴凉处。
(2)强氧化性
①与金属铜反应
浓硝酸与Cu反应:
4HNO3(浓)+Cu===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O;
稀硝酸与Cu反应:
__8HNO3(稀)+3Cu===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
②常温下,浓硝酸、浓硫酸使铁、铝钝化(铁、铝表面被氧化生成一层致密的氧化物薄膜,这层薄膜阻止了酸与内层金属的进一步反应),故常温下,可以用铁或铝制容器来盛装浓硝酸或浓硫酸。
③王水
组成
浓硝酸和浓盐酸的混合物,体积比为1∶3
特性
能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解
3.工业制硝酸
原理:
将氨经过一系列反应得到硝酸,如图所示。
写出每步反应的化学方程式,并指出反应中含氮物质发生的是氧化反应还是还原反应。
(1)N2+3H2
2NH3(还原反应)
(2)4NH3+5O2
4NO+6H2O(氧化反应)
(3)2NO+O2===2NO2(氧化反应)
(4)3NO2+H2O===2HNO3+NO(既发生氧化反应,又发生还原反应)
硝酸与金属反应的“三个守恒、一个关系”
1.三个守恒
(1)得失电子守恒:
金属失电子数=n(NO2)+3n(NO)。
(2)氮原子守恒:
n(HNO3)=xn[M(NO3)x]+n(NO2)+n(NO)。
(3)若向反应后的溶液中加入NaOH溶液恰好使Mx+沉淀完全,此时溶质为NaNO3,则存在:
n(Na+)=n(NO
)=n(HNO3)-n(NO)-n(NO2)。
2.一个关系
起酸性作用的HNO3的物质的量是金属物质的量和金属所带电荷数的乘积,可表示为n(HNO3)酸性=xn(Mx+)=n(转移电子)。
1.下列对于硝酸的认识中,不正确的是( )
A.浓硝酸在见光或受热时会发生分解
B.铜与硝酸的反应属于置换反应
C.金属与硝酸反应不产生氢气
D.可用铁和铝制品盛装浓硝酸
解析:
选B。
4HNO3(浓)
4NO2↑+O2↑+2H2O,A正确;铜与浓、稀硝酸反应的还原产物分别是NO2和NO,没有单质生成,故不属于置换反应,B错误;硝酸是氧化性酸,金属与硝酸反应均不产生H2,C正确;铁与铝遇冷的浓硝酸钝化,故可用铁或铝制容器盛装浓硝酸,D正确。
2.0.3molCu和含1.2molHNO3的浓硝酸充分反应后,生成NO2的量为( )
A.0.2mol B.0.6mol
C.小于0.6molD.大于0.6mol
解析:
选C。
因铜与浓硝酸反应:
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,随着反应的进行,浓硝酸变稀,铜与稀硝酸反应:
3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,所以放出的NO2小于0.6mol。
3.氮及其化合物的转化关系如下图所示,则下列说法不正确的是( )
A.路线①②③是工业生产硝酸的主要途径
B.路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径
C.上述所有反应都是氧化还原反应
D.氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2
解析:
选D。
氮气和氧气在放电或高温条件下反应生成NO,NO与O2反应生成NO2,即氮气与氧气不能一步转化为NO2。
酸雨及防治
1.SO2与NOx的主要来源
(1)SO2主要来自煤、石油的燃烧和某些含硫金属矿物的冶炼。
(2)NOx主要来自机动车尾气(高温条件下氮气和氧气生成氮氧化物)。
2.酸雨
(1)概念:
pH<5.6的降雨。
(2)成因:
主要是大气中的SO2和NOx以及它们在大气中发生反应后的生成物溶于水形成的。
(3)类型
①硫酸型:
SO2→H2SO3→H2SO4。
化学方程式:
SO2+H2OH2SO3、2H2SO3+O2===2H2SO4。
②硝酸型:
NO2→HNO3。
化学方程式:
3NO2+H2O===2HNO3+NO。
(4)危害
①直接损伤农作物,破坏森林和草原,使土壤、湖泊酸化。
②加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电缆的腐蚀。
1.保护环境,就是关爱自己。
下列说法中你认为不正确的是( )
A.采用原煤脱硫技术,可减少燃煤产生的SO2
B.酸雨指pH小于7的雨水
C.大气中氮氧化物主要来自汽车尾气的排放
D.倡导低碳生活、绿色出行
解析:
选B。
原煤中加入的生石灰可与煤燃烧产生的二氧化硫反应,最终生成硫酸钙,从而减少了SO2气体的排放,达到脱硫的目的,A项正确;酸雨指pH小于5.6的雨水,其pH范围错误,B项错误;大气中氮氧化物主要来自汽车尾气的排放,C项正确;低碳生活指在生活中要尽力减少所消耗的能量,特别是二氧化碳的排放量,从而减少对大气的污染,减缓生态恶化,故应倡导低碳生活、绿色出行,D项正确。
2.下图所示是酸雨的形成示意图。
根据图示回答下列问题。
(1)下列气体容易形成酸雨的是________。
A.CO2 B.SO2 C.N2 D.NO2
(2)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:
测试时间/h
0
1
2
3
4
雨水的pH
4.73
4.63
4.56
4.55
4.55
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和自来水混合,pH将变______,原因是__________________(用化学方程式表示)。
(3)下列措施中,可减少酸雨产生的途径的是________(填字母)。
①少用煤做燃料 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.①③⑤D.①③④⑤
解析:
(1)SO2、NO2易形成酸雨。
(2)①酸雨放置时pH变小,其原因是雨水中的H2SO3被空气中氧气氧化:
2H2SO3+O2===2H2SO4。
②雨水和自来水混合,应考虑H2SO3与Cl2(或HClO)的反应:
SO2+2H2O+Cl2===H2SO4+2HCl(或H2SO3+HClO===H2SO4+HCl)。
因此雨水与自来水混合后溶液pH将变小。
答案:
(1)BD
(2)①2H2SO3+O2===2H2SO4
②小 Cl2+2H2O+SO2===H2SO4+2HCl(或H2SO3+HClO===H2SO4+HCl)
(3)C
课堂小结
合格考训练
1.大气中的二氧化硫和二氧化氮溶于水后会形成酸雨。
下列说法错误的是( )
A.二氧化硫和二氧化氮是形成酸雨的主要物质
B.酸雨的主要成分为H2SO4和HNO3
C.汽车尾气中的NOx指NO2
D.煤燃烧时加入适量石灰石,可减少废气中SO2的量
解析:
选C。
A项,二氧化硫和二氧化氮是形成酸雨的主要物质,正确;B项,酸雨的主要成分为H2SO4和HNO3,正确;C项,汽车尾气中的NOx指NO、NO2,错误;D项,煤燃烧时加入适量石灰石,将发生反应:
CaCO3
CaO+CO2↑,CaO+SO2===CaSO3,减少了废气中SO2的量,正确。
2.下列反应既表现硝酸的酸性,又显示硝酸的氧化性的是( )
A.CuO+2HNO3===Cu(NO3)2+H2O
B.FeO+4HNO3(浓)===Fe(NO3)3+2H2O+NO2↑
C.C+4HNO3(浓)===CO2↑+2H2O+4NO2↑
D.NH3+HNO3===NH4NO3
解析:
选B。
A、D两项表现硝酸的酸性;B项生成硝酸铁,表现硝酸的酸性,生成二氧化氮,表现硝酸的强氧化性;C项表现硝酸的强氧化性。
3.将相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应,下列叙述正确的是( )
A.反应剧烈程度:
两者相同
B.消耗硝酸的物质的量:
前者多,后者少
C.反应生成气体的颜色:
前者浅,后者深
D.反应中转移的电子总数:
前者多,后者少
解析:
选B。
相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应,与浓硝酸的反应更剧烈,A错;铜和浓硝酸、稀硝酸反应的化学方程式分别为①4HNO3(浓)+Cu===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,②8HNO3(稀)+3Cu===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
①产生红棕色气体,②产生无色气体,C错;由于参加反应的铜的质量相同,且两反应中还原剂都是铜,反应后铜的价态又相同,所以反应中转移的电子总数相等,D错;1molCu和浓硝酸反应消耗4mol硝酸,1molCu和稀硝酸反应消耗8/3mol硝酸,相同质量的铜和过量浓硝酸、稀硝酸反应时,消耗的浓硝酸多,B正确。
4.铜跟1mol·L-1的硝酸反应,若c(NO
)下降0.2mol·L-1,则c(H+)下降( )
A.0.2mol·L-1 B.0.4mol·L-1
C.0.6mol·L-1D.0.8mol·L-1
解析:
选D。
铜跟1mol·L-1的硝酸反应的离子方程式为8H++2NO
+3Cu===3Cu2++2NO↑+4H2O,H+和NO
的消耗量之比为8∶2=4∶1,它们浓度的变化量之比是4∶1。
5.“可持续发展”是全球经济发展的共同课题,“珍惜地球,保护环境”已成为我国的基本国策。
汽车尾气(含有烃类、CO、SO2和NO等物质)是城市空气的污染源。
治理方法之一是在汽车排气管上装一个“催化转化器”(用铂、钯合金做催化剂),它的特点是使CO与NO反应,生成两种可参与大气生态循环的无毒气体,并促使烃类充分燃烧及SO2催化氧化。
(1)写出CO与NO在催化剂作用下的化学方程式:
______________________________。
(2)“催化转化器”的缺点是在一定程度上提高了空气的酸度,其原因是________________________________________________________________________。
(3)控制城市空气污染源的方法可行的有________。
A.开发氢能源B.使用电动车
C.植树造林D.戴上呼吸面具
解析:
CO与NO反应,生成可参与大气生态循环的无毒气体,并促使SO2的转化(催化剂作用下),可知CO与NO反应生成N2和CO2,问题
(1)可解决;联想到SO2可催化氧化成SO3,在空气中溶于水形成H2SO4,故问题
(2)的答案为SO2转化为SO3,SO3与水形成H2SO4酸雾;植树造林和戴呼吸面具都不是控制污染源的可行方法,故问题(3)的答案为A和B。
答案:
(1)2CO+2NO
2CO2+N2
(2)SO2转化为SO3,SO3与水形成H2SO4酸雾 (3)AB
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