5.2.3硝酸 酸雨及防治 学案（含答案）

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1、第第 3 3 课时课时 硝酸硝酸 酸雨及防治酸雨及防治 学业要求 核心素养建构 1.结合实验探究，了解硝酸的主要性质 不稳定性和强氧化性，知道硝酸是重要的化 工原料。 2.了解酸雨的概念，知道酸雨形成的主要原 因是二氧化硫和氮氧化物进入大气，知道酸 雨会严重危害环境，增强环保意识，培养社 会责任感。 知识梳理 一、硝酸 1.物理性质 纯硝酸为无色、 有刺激性气味的液体， 沸点低， 易挥发， 在空气中呈“白雾”状， 质量分数 95%以上的浓硝酸称为“发烟硝酸”。 2.化学性质 (1)酸性：属于强酸，具有酸的通性，如 CaCO3与 HNO3反应 CaCO3 2HNO3(稀)=Ca(NO3)2CO2

2、H2O。 (2)不稳定性：见光或受热易分解，化学方程式为 4HNO3= 受热或光照4NO 2 O22H2O。 特别提醒 市售浓HNO3呈黄色， 因硝酸分解产生的NO2溶在硝酸里， 故浓HNO3 应保存在棕色试剂瓶中，置于冷暗处，不能用橡胶塞。 (3)强氧化性： 与金属反应： 硝酸具有强氧化性，能与除金、铂、钛以外的大多数金属反应。 a.Cu 与浓 HNO3反应的化学方程式为 Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO2 2H2O。 Cu 与稀 HNO3反应的化学方程式为 3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO 4H2O。 特别提醒 铜与硝酸反应中， 硝酸既表现强氧化性， 又表现酸性

3、， HNO3NO2、 NO，氧化性，HNO3Cu(NO3)2，酸性。 b.与 Fe、Al 反应：常温时浓硝酸可使铁、铝表面形成致密的氧化膜而钝化，所 以可以用铁容器或铝容器盛放浓硝酸。 与非金属反应： 碳与浓硝酸反应的化学方程式为 C4HNO3(浓)= CO24NO22H2O。 特别提醒 非金属单质与硝酸反应中硝酸只表现氧化性。 王水 组成 浓硝酸和浓盐酸的混合物，体积比为 13 特性 能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解 微自测 1.判断正误(正确的打“”，错误的打“”) (1)金属与硝酸反应无 H2放出是因为硝酸中 N 元素的化合价处于最高价态， 其得 电子能力强于 H ( ) (2)碳

4、、铜分别与浓硝酸反应，浓硝酸均只表现强氧化性( ) (3)浓硝酸能用铁制容器或铝制器存放是因为铝、铁与浓硝酸不反应( ) (4)向浓硝酸中滴加石蕊溶液，现象为先变红后褪色( ) 答案 (1) (2) (3) (4) 3.工业制法 工业上制硝酸的原理是将氨经过一系列反应得到硝酸，如下图所示： 4.用途 硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、染料、塑料、硝酸盐等。 微自测 2.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.路线是工业生产硝酸的主要途径 B.路线、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

5、解析 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， 故氮气与氧气不能一步转化为 NO2。 答案 D 二、酸雨及其防治 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：pH5.6 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 硫酸型：SO2H2SO3H2SO4。 化学方程式：SO2H2OH2SO3、2H2SO3O2=2H2SO4。 硝酸型：NO2HNO3。

6、化学方程式：3NO2H2O=2HNO3NO。 (4)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、运输工具及电缆的腐蚀。 微自测 3.酸雨是对呈酸性(pH 小于 5.6)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.汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气都含有氮氧化物 C.工业废水任意排放是造成酸雨的主要原因 D.为了减少酸雨的形成，必须减少 SO2的排放量，对燃料脱硫处理 解析 工业废水任意排放引起江河湖泊污染，而酸雨是由于 SO2和 NO2溶于水 引起的。 答案 C 探究一 硝酸的强氧化性 从宏微结合建构硝酸与金属反

7、应模型 探究素材 硝酸与金属的反应 1.除 Au、Pt 等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属，如 3Ag 4HNO3(稀)=3AgNO3NO2H2O； 2.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； 3.常温下浓硝酸能使 Fe、Al 钝化。 探究题目 1.下列关于硝酸的说法中正确的是( ) 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反应生成NO2， 稀硝酸得电子更多， 故稀硝酸的氧化性大于浓硝酸 解析 A 项，加热条件下，浓硝酸也能与 Fe 发生反应；B 项，

8、浓、稀硝酸均具 有强氧化性；C 项，硝酸属于强酸，与浓度大小无关；D 项，硝酸的氧化性强弱 与其浓度大小有关，浓硝酸的氧化性大于稀硝酸的氧化性，这与 HNO3和 Cu 反 应中 HNO3得电子数目多少无关。 答案 B 从宏微结合建构硝酸与非金属及其他 还原性物质反应模型 探究素材 1.硝酸与非金属的反应 (1)反应规律：非金属单质浓硝酸最高价氧化物或其含氧酸NO2H2O； (2)实例：C4HNO3(浓)= CO24NO22H2O。 2.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、SO2 3

9、等均能被 HNO3氧化。 探究题目 2.下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是( ) A.使石蕊溶液变红 B.与铜反应放出 NO 气体，生成 Cu(NO3)2 C.与 Na2CO3反应放出 CO2气体，生成 NaNO3 D.与 S 单质混合共热时生成 H2SO4和 NO2 解析 A 项，HNO3只表现酸性；B 项，Cu 与稀硝酸反应时，部分起酸的作用生 成 Cu(NO3)2，部分做氧化剂被还原为 NO；C 项，2HNO3Na2CO3=CO2 H2O2NaNO3，HNO3只表现强酸性；D 项，HNO3将 S 氧化为 H2SO4，自身被 还原为 NO2，在该反应中 HNO3只表现强氧化性。

10、答案 B 探究二 硝酸与金属反应的计算 从硝酸与金属反应的计算提升守恒思想 探究素材 硝酸与金属反应的计算： 1.电子守恒法：硝酸与金属反应属于氧化还原反应，氮原子得到的电子总数等于 金属原子失去的电子总数。 2.原子守恒法：硝酸与金属反应时，反应前硝酸中的 NO 3一部分仍以 NO 3的形 式存在，一部分转化为还原产物，这两部分中 N 的物质的量之和与反应消耗的 硝酸中 N 的物质的量相等。 探究题目 3.物质的量之比为 25 的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为 N2O，反应 结束后锌没有剩余， 则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比 是( ) A.14 B.15 C.23

11、 D.25 解析 设 2 mol Zn 参与反应，因 Zn 无剩余，则最终生成了 2 mol Zn(NO3)2，显 然含有 4 mol NO 3， 这部分是没有参与氧化还原反应的 HNO3； HNO3N2O 过程 中 N 元素的化合价5 价1 价， 根据得失电子守恒有： 2n(Zn)n(HNO3)4， 则 n(HNO3)1 mol，即有 1 mol HNO3被还原。 答案 A 从题型建构计算模型 探究素材 硝酸与硫酸混合液跟金属的反应，当金属足量时，不能用硝酸与金属反应的化学 方程式计算，应用离子方程式计算，因为生成的硝酸盐中的 NO 3与硫酸电离出 的 H 仍能继续与金属反应。如金属铜与混酸

12、的反应离子方程式为：3Cu8H 2NO 3=3Cu2 2NO4H 2O。 探究题目 4.将 2.56 g 铜粉加入 100 mL 0.4 mol L 1 的稀 HNO3溶液中，加热充分反应后再 加入 100 mL 0.2 mol L 1 的 H2SO4溶液，继续加热，待充分反应后，所得溶液中 Cu2 的物质的量浓度是(忽略溶液体积变化)( ) A.0.15 mol L 1 B.0.2 mol L 1 C.0.075 mol L 1 D.0.45 mol L 1 解析 2.56 g 铜粉的物质的量为 2.56 g 64 g/mol0.04 mol，NO 3的物质的量为 0.1 L0.4 mol/

13、L0.04 mol， H 的物质的量为0.1 L0.4 mol/L0.1 L0.2 mol/L2 0.08 mol，该反应的离子方程式为：3Cu8H 2NO 3=3Cu2 2NO 4H2O，由离子方程式可知，H 完全反应，铜和硝酸根过量，具体有 8H 3Cu2 8 mol3 mol 0.08 moln ， 解得 Cu2 的物质的量 n0.08 mol3 mol 8 mol 0.03 mol，所得溶液中 Cu2 的物质的 量浓度为 cn V 0.03 mol 0.1 L0.1 L0.15 mol/L，答案选 A。 答案 A 探究三 酸雨的形成与防治 对比常见的环境污染提高认知能力 探究素材 常见

14、的环境污染 环境污染 形成原因 主要危害 温室效应 大气中 CO2含量不断增加 全球变暖，冰雪融化 酸雨 SO2和氮氧化物的排放 土壤酸化，腐蚀建筑物 光化学烟雾 氮氧化物和碳氢化合物的排放 危害人体健康和植物生长 臭氧空洞 氮氧化物和氟氯代烃的排放 地球上的生物受太阳紫外 线的伤害加剧 赤潮和水华 含磷洗衣粉的大量使用及其废水的 任意排放 使藻类过度繁殖，水质恶 化，发生在海水中为赤潮， 淡水中为水华 白色污染 聚乙烯塑料的大量使用，任意丢弃 破坏土壤结构和生态环境 特别提醒 (1)氮的氧化物是造成酸雨和臭氧层空洞的共同污染物。 (2)NO 在破坏臭氧层的过程中可发生如下反应： O3=O2O

15、 NOO3 NO2O2 NO2O NOO2 总反应方程式为 2O3=3O2，从整个反应来看 NO 作催化剂。 (3)NO 使人中毒的原理与 CO 相似，被人体吸入后与血红蛋白结合生成一氧化氮 血红蛋白，从而使血红蛋白失去运输 O2的能力。 探究题目 5.回答下列问题。 如图是德国的一座大理石雕像在六十年间的变化，结合所学知识回答下列问题： (1)造成上述现象的原因_。 (2)写出上述变化中的化学(或离子)方程式：_ _ _。 (3)为防治酸雨， 降低煤燃烧时向大气排放的 SO2， 工业上将生石灰和含硫煤混合 后使用。请写出燃烧时，有关“固硫”(不使硫化合物进入大气)反应的化学方程 式：_ _。

16、 答案 (1)酸雨对雕像的腐蚀 (2)SO2H2OH2SO3，2H2SO3O2=2H2SO4， 3NO2H2O=2HNO3NO，2H CaCO 3=Ca2 H 2OCO2 (3)CaOSO2= CaSO3，2CaSO3O2=2CaSO4 从SO2和氮的氧化物的吸收、转化增 强环保意识 探究素材 SO2和氮的氧化物的吸收、转化 1.NaOH 溶液吸收 SO22NaOH=Na2SO3H2O NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O 2NO22NaOH=NaNO2NaNO3H2O 2.氨气吸收 2NH3H2OSO2=(NH4)2SO3 8NH36NO2= 一定条件7N 212H2O 4NH36NO

17、= 一定条件5N 26H2O 3.汽车尾气转化器 2CO2NO = 催化剂2CO 2N2 4.石灰吸收 CaOSO2= CaSO3、2CaSO3O2=2CaSO4 探究题目 6.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)下列措施中，可减少酸雨产生的途径的是_(填字母)。 少用煤作燃料 把工厂烟囱造高 燃煤脱硫 在已酸化的土壤中加生石灰 开发新能源 A. B. C. D. 答案 (1)BD (2)C 1.为除去镀在铝表面的铜镀层，可选用的试剂是( ) A.稀硝酸 B.浓硝酸 C.稀硫酸 D.浓盐酸

18、解析 常温下，Al 在浓 HNO3中钝化，铜与浓 HNO3可反应。 答案 B 2.相同质量的铜片分别与过量的体积相同的浓硝酸、稀硝酸反应。二者比较，相 等的是( ) 铜片消耗完所需时间 反应生成的气体体积(标准状况) 反应中氧化剂 得到的电子总数 反应后溶液中铜离子的浓度 A. B. C. D.只有 解析 浓硝酸与 Cu 反应剧烈，所用时间短；因 Cu 反应后均生成 Cu2 ，故等质 量的 Cu 失电子数相等，生成 n(Cu2 )相等，又溶液体积相同，故 c(Cu2)相等； 由电子守恒知 Cu2NO2，3Cu2NO，故生成气体体积不等。 答案 C 3.已知 3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO

19、3)22NO4H2O，则下列说法不正确的是 ( ) A.Cu 做还原剂，HNO3做氧化剂 B.HNO3在该反应中只有部分表现出了氧化性 C.每生成 22.4 L(标准状况)NO 有 3 mol 电子转移 D.如果有 8 mol HNO3被还原，则生成了 2 mol NO 解析 根据反应4H2O 知，A 正确；HNO3在该反应中 既表现酸性又表现氧化性，B 正确；根据双线桥分析，该反应每生成 2 mol NO 转移 6 mol 电子，C 正确；HNO3被还原生成 NO，若有 8 mol HNO3被还原，则 生成 8 mol NO，D 错误。 答案 D 4.化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下

20、列说法正确的是( ) A.工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应 B.CO、SO2、NO、NO2都是对大气产生污染的气体，它们在空气中都能稳定存 在 C.光化学烟雾的形成主要与 NOx、SO2和碳氢化合物有关 D.大量燃烧化石燃料排放的废气中含 CO2、SO2，从而使雨水的 pH5.6 形成酸 雨 解析 A.在由 N2与 H2合成 NH3的过程中，元素的化合价都发生了变化，因此 该反应属于氧化还原反应，A 符合题意；B.CO、SO2、NO、NO2都是对大气产 生污染的气体，其中 CO、SO2、NO2在空气中能稳定存在，而 NO 会与 O2反应 产生 NO2气体，因此 NO 不能稳定存在，

21、B 不符合题意；C.光化学烟雾的形成主 要与 NOx和碳氢化合物有关，与 SO2无关，C 不符合题意；D.pH5.6 的雨水被 称为酸雨，大量燃烧化石燃料排放的废气中含有的 SO2会使雨水的 pH5.6，形 成酸雨，而与 CO2无关，D 不符合题意；故合理选项是 A。 答案 A 5.回答下列问题。 (1)有时在实验室看到的硝酸显黄色，原因是 _ _。 实验室保存硝酸的方法是_。 (2)铜与足量浓 HNO3反应时， 表现酸性的硝酸与做氧化剂的 HNO3物质的量之比 为_。 (3)铜粉放入稀硫酸溶液中，加热后无明显变化，但加入某盐一段时间后，发现 铜粉质量减少，则该盐不可能是_(填序号)。 A.F

22、eCl3 B.NaCl C.KNO3 D.Cu(NO3)2 (4)一定量的浓硝酸与足量的铜充分反应，生成气体的成分有_，写出反 应的离子方程式：_ _。 向反应后的溶液中加入稀硫酸，如果反应，写出反应的离子方程式： _ _。 (5) 从 某 金 属 粉 末 ( 含 有 Au 、 Cu 、 Ag) 中 分 离 出 Au ， 加 入 的 试 剂 是 _， 写出 Ag 参与反应的化学方程式：_ _。 (6)往两支分别装有浅绿色的 Fe(NO3)2和 FeSO4溶液的试管中分别逐滴加入稀盐 酸时，溶液的颜色变化应该为 Fe(NO3)2溶液_； FeSO4溶液_。 答案 (1)久置硝酸显黄色是由于硝酸见光或受热发生了分解，生成的 NO2溶于 浓硝酸所致 保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处 (2)11 (3)B (4)NO2、NO Cu4H 2NO 3=2NO22H2OCu2 、3Cu8H2NO 3 =3Cu2 2NO4H 2O 3Cu8H 2NO 3=3Cu2 2NO4H 2O (5)稀 硝酸 3Ag4HNO3(稀)=3AgNO3NO2H2O (6)浅绿色变棕黄色 不变色