【化学课件】氮及其化合物 2023-2024学年高一下化学人教版（2019）必修第二册.pptx

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1、人教版必修第二册人教版必修第二册第二节氮及其化合物第二节氮及其化合物第第3课时硝酸课时硝酸 酸雨及防治酸雨及防治 玻尔巧藏诺贝尔金质奖章玻尔巧藏诺贝尔金质奖章玻玻尔尔是是丹丹麦麦的的物物理理学学家家，曾曾获获得得诺诺贝贝尔尔奖奖。二二战战中中，玻玻尔尔被被迫迫离离开开祖祖国国，他他决决定定将将诺诺贝贝尔尔金金质质奖奖章章溶溶解解在在一一种种溶溶液液里里，装装于于玻玻璃璃瓶瓶中中。后后来来，纳纳粹粹分分子子窜窜进进玻玻尔尔的的住住宅宅，那那瓶瓶溶溶有有奖奖章章的的溶溶液液就就在在眼眼皮皮底底下下，他他们们却却一一无无所所知知。战战争争结结束束后后，玻玻尔尔又又从从溶溶液液中中还还原原提提取取出出

2、金金，并并重重新新铸铸成成奖奖章章。新新铸铸成成的的奖奖章章-它它凝凝聚聚着着玻玻尔尔对对祖祖国国无无限的热爱和无穷的智慧。限的热爱和无穷的智慧。这种溶液是什么？这种溶液是什么？纯硝酸是无色、纯硝酸是无色、易挥发易挥发、有刺激性气味的液体。、有刺激性气味的液体。一、硝酸一、硝酸 密度比水大，密度比水大，（1.5027g/cm3）；1.物理性质物理性质能以任意比溶于水能以任意比溶于水；沸点低沸点低：83；常用浓硝酸的浓度为常用浓硝酸的浓度为69，98的浓硝酸叫作的浓硝酸叫作“发烟硝酸发烟硝酸”。一、硝酸一、硝酸 浓硝酸浓硝酸见光或受热见光或受热时发生反应时发生反应(1)HNO3的不稳定性的不稳定

3、性一般将浓硝酸保存在一般将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中棕色试剂瓶中，并避光放置于阴凉处，并避光放置于阴凉处2.化学性质化学性质问题一：久置的浓硝酸为何呈问题一：久置的浓硝酸为何呈黄色黄色？硝酸分解生成的硝酸分解生成的NO2溶于硝酸中溶于硝酸中问题二：如何保存硝酸？问题二：如何保存硝酸？浓硝酸浓硝酸久置浓硝酸久置浓硝酸4HNO3=4NO2+O2+2H2O或光照一、硝酸一、硝酸2.化学性质化学性质(2)HNO3的的酸酸性性HNO3=H+NO3-强酸，完全电离强酸，完全电离与金属反应不产生与金属反应不产生H2注意：注意：H+与酸、碱与酸、碱指示剂作用指示剂作用与金属作用与金属作用与金属氧化物与金属氧化物

4、作用作用与碱作用与碱作用与某些与某些盐作用盐作用一、硝酸一、硝酸2.化学性质化学性质(3)HNO3的的强氧化强氧化性性与金属反应与金属反应几乎可以使所有金属（金、铂几乎可以使所有金属（金、铂除外）氧化而生成硝酸盐。除外）氧化而生成硝酸盐。当当HNO3与金属反应时，与金属反应时，HNO3被还原的程度（即氮元素化合价降低的程度）被还原的程度（即氮元素化合价降低的程度）取决于取决于硝酸的浓度硝酸的浓度和和金属单质还原性的强弱。金属单质还原性的强弱。【实验【实验5-8】如图如图5-14所示，在橡胶塞侧面挖一个凹槽，所示，在橡胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。向两支具支试并嵌入下端卷成螺旋

5、状的铜丝。向两支具支试管中分别加入管中分别加入2mL浓硝酸和稀硝酸，用橡胶塞浓硝酸和稀硝酸，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。向上拉铜丝，终止反应。硝酸与Cu的反应稀硝酸稀硝酸浓硝酸硝酸实验现象象反反应缓慢慢,有少量气泡有少量气泡产生生,_,试管口管口有有红棕色气体棕色气体产生生反反应剧烈烈,有有_产生生,_,液面上液面上有有_气体气体产生生实验结论铜与稀硝酸常温下与稀硝酸常温下缓慢反慢反应生成生成_气体气体铜与与浓硝酸常温下硝酸常温下剧烈反烈反应生生成成_气体气体溶液变蓝溶液变蓝大量气泡大量气泡溶

6、液变蓝溶液变蓝红棕色红棕色NONO2一、硝酸一、硝酸2.化学性质化学性质(3)HNO3的的强氧化强氧化性性实验现象实验现象:反应产物反应产物:Cu与稀硝酸的反应与稀硝酸的反应化学方程式化学方程式:3Cu+8HNO3（稀）（稀）=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O硝酸铜硝酸铜、一氧化氮、水、一氧化氮、水铜与稀硝酸反应较缓慢，溶液变成铜与稀硝酸反应较缓慢，溶液变成蓝色蓝色(Cu2+)，生成无色的气体，生成无色的气体，遇空气变为遇空气变为红棕色。红棕色。实验现象实验现象:反应产物反应产物:化学方程式化学方程式:Cu与浓硝酸的反应与浓硝酸的反应浓硝酸与铜能浓硝酸与铜能剧烈剧烈反应，放出反应，放出红棕

7、色红棕色的气体，铜不断溶解，的气体，铜不断溶解，溶液变成溶液变成绿色绿色（NO2气体融于水和气体融于水和Cu2+导致溶液为绿色）。导致溶液为绿色）。二氧化氮、硝酸铜和水二氧化氮、硝酸铜和水Cu+4HNO3(浓浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O一、硝酸一、硝酸2.化学性质化学性质(3)HNO3的的强氧化强氧化性性 与与Cu反应反应Cu+4HNO3(浓浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO3(稀稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O硝酸的浓度不同，与金属反应的产物也不同。硝酸的浓度不同，与金属反应的产物也不同。浓硝酸的还原产物为浓硝酸的还原产物为NO2，稀硝酸的还原产

8、物为，稀硝酸的还原产物为NO思考思考在上述的两个反应中硝酸都表现出哪些性质。在上述的两个反应中硝酸都表现出哪些性质。上述两反应中，上述两反应中，若有若有1molCu消耗，则消耗，则被还原被还原的硝酸的物质的量分别是多少？的硝酸的物质的量分别是多少？写出上述两反应的离子反应方程式写出上述两反应的离子反应方程式氧化性和酸性氧化性和酸性2/3mol和和2molCu+4H+2NO3-Cu2+2NO2+2H2O3Cu+8H+2NO3-=3Cu2+2NO+4H2O3Fe(过量过量)8HNO3(稀稀)3Fe(NO3)22NO4H2O注意点变价金属与硝酸反应时，注意量的关系变价金属与硝酸反应时，注意量的关系F

9、e(不足不足)4HNO3(稀稀)Fe(NO3)3NO2H2OFe+2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2试着写出少量试着写出少量/过量过量 Fe粉分别于粉分别于稀硝酸稀硝酸反应的方程式。反应的方程式。常温下常温下浓硝酸能使浓硝酸能使Fe、Al发生钝化发生钝化加热时：加热时：Al+6HNO3(浓浓)=Al(NO3)3+3NO2+3H2OFe+6HNO3(浓浓)=Fe(NO3)3+3NO2+3H2O一、硝酸一、硝酸2.化学性质化学性质(3)HNO3的的强氧化强氧化性性常温下常温下，Fe、Al与浓与浓H2SO4或浓或浓HNO3反应，反应，生成了致密的氧化膜生成了致密的氧化膜，阻止酸与内层金属进一步反

10、应，从而保护了金属，这个过程叫做阻止酸与内层金属进一步反应，从而保护了金属，这个过程叫做“钝化钝化”常温下可用铁制品或铝制品盛放常温下可用铁制品或铝制品盛放浓硝酸浓硝酸，但要，但要注意密封注意密封，以防硝酸挥发变稀以防硝酸挥发变稀后与铁、铝反应。后与铁、铝反应。常温下，常温下，浓硝酸使铁、铝等金属浓硝酸使铁、铝等金属钝化钝化（加热时加热时也会发生反应）也会发生反应）硝酸与金属反应硝酸与金属反应不放出氢气不放出氢气。氧化性：浓硝酸氧化性：浓硝酸稀硝酸（均比浓硫酸强）稀硝酸（均比浓硫酸强）较活泼的金属较活泼的金属+HNO3(极稀极稀)硝酸盐硝酸盐+H2O+N2O硝酸的强氧化性特点归纳整理硝酸的强氧

11、化性特点归纳整理一般反应规律为：一般反应规律为：(如如Mg、Zn等等)(或或NH3或或铵盐铵盐等等)金属金属+HNO3(浓浓)硝酸盐硝酸盐+NO2+H2O金属金属+HNO3(稀稀)硝酸盐硝酸盐+NO+H2O浓浓HNO3与浓盐酸按体积比与浓盐酸按体积比1 3配制而成的混合液叫王水。配制而成的混合液叫王水。玻尔的奖章玻尔的奖章王水溶解金属的能力更强，能溶解金属王水溶解金属的能力更强，能溶解金属Pt、Au。记忆方法记忆方法：“三言（盐）一笑（硝）三言（盐）一笑（硝）”S+6HNO3(浓浓)=H2SO4+6NO2+2H2O 与非金属反应与非金属反应一、硝酸一、硝酸2.化学性质化学性质(3)HNO3的的

12、强氧化强氧化性性将一块红热的木炭投入浓硝酸中将一块红热的木炭投入浓硝酸中现象现象：剧烈反应，产生：剧烈反应，产生红棕色红棕色气体气体反应方程式：反应方程式：C+4HNO3(浓浓)=CO2+4NO2+2H2O硝酸：硝酸：是一元酸、强酸、氧化性酸、低沸点酸、不稳定性酸、易溶性酸。是一元酸、强酸、氧化性酸、低沸点酸、不稳定性酸、易溶性酸。硝酸是重要的化工原料，也是化学实验室里必备的重要试剂。在硝酸是重要的化工原料，也是化学实验室里必备的重要试剂。在工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等。工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等。1.硝酸的工业制法氨的催化氧化法硝酸的工业制法氨的催化氧化法（

13、2）氨氧化生成一氧化氮）氨氧化生成一氧化氮-氧化炉氧化炉4NH3+5O24NO+6H2O铂铑合金铂铑合金800N2+3H22NH3高温高压高温高压催化剂催化剂（1）N2和和H2反应生成氨气反应生成氨气二、硝酸的制法二、硝酸的制法硝酸合成过程装置图硝酸合成过程装置图N的化合价由的化合价由0变为变为-3，发生还原反应，发生还原反应N的化合价由的化合价由-3变为变为+2，发生氧化反应，发生氧化反应（3）一氧化氮的氧化和硝酸的生成）一氧化氮的氧化和硝酸的生成-吸收塔吸收塔2NO+O2=2NO2（循环使用循环使用）（4）NO2和水反应生成硝酸和水反应生成硝酸3NO2+H2O=2HNO3+NO硝酸合成过程

14、装置图硝酸合成过程装置图1.硝酸的工业制法氨的催化氧化法硝酸的工业制法氨的催化氧化法二、硝酸的制法二、硝酸的制法N的化合价由的化合价由+2变为变为+4，发生氧化反应，发生氧化反应氮的化合价由氮的化合价由+4变为变为+5和和+2价，既发生氧化反应也发生还原反应。价，既发生氧化反应也发生还原反应。想一想：尾气包括哪些气体？想一想：尾气包括哪些气体？怎样处理？写出有关反应的化学方程式。怎样处理？写出有关反应的化学方程式。NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O尾气中包含尾气中包含NO2和和NO气体，气体，所以需要用氢氧化钠溶液来吸收尾气所以需要用氢氧化钠溶液来吸收尾气思考与讨论思考与讨论硝酸是

15、重要的化工原料，用于制化肥、农药、炸药、燃料等。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，如下图所示：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：（1）写出每一步反应的化学方程式。）写出每一步反应的化学方程式。（2）请分析上述反应中的物质类别和氮元素化合价的变化情况，）请分析上述反应中的物质类别和氮元素化合价的变化情况，以及每一步反应中含氮物质发生的是氧化反应还是还原反应。以及每一步反应中含氮物质发生的是氧化反应还是还原反应。写出有关化学方程式写出有关化学方程式:N2NH3:_。NH3NO:_。NONO2:_。NO2H

16、NO3:_。4NH3+5O24NO+6H2O2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NON2+3H22NH3高温高压催化剂思考与讨论思考与讨论注意点高沸点酸制低沸点酸高沸点酸制低沸点酸NaCl(s)+H2SO4(浓浓)=NaHSO4+HClHCl制取装置制取装置NaNO3+H2SO4(浓浓)=NaHSO4+HNO3思考思考1：温度如何控制？：温度如何控制？温度不能太高，否则硝酸会分解。故生成物是温度不能太高，否则硝酸会分解。故生成物是NaHSO4。思考思考2：能否采用制氯化氢的装置制硝酸？：能否采用制氯化氢的装置制硝酸？如图，不能，因硝酸蒸汽如图，不能，因硝酸蒸汽腐蚀腐蚀橡胶塞和胶

17、管。橡胶塞和胶管。高沸点酸制低沸点酸高沸点酸制低沸点酸二、硝酸的制法二、硝酸的制法2.硝酸的实验室制法硝酸的实验室制法HCl制取装置制取装置煤、石油和金属矿物以及机动车在使用过程中，煤、石油和金属矿物以及机动车在使用过程中，会生成会生成SO2和氮氧化物。他们会引起呼吸道疾病，和氮氧化物。他们会引起呼吸道疾病，危害人体健康，甚至致人死亡。危害人体健康，甚至致人死亡。SO2以及氮氧化物在大气中会形成酸雨，以及氮氧化物在大气中会形成酸雨，正常雨水由于溶解了正常雨水由于溶解了CO2，pH约为约为5.6，酸雨的酸雨的pH小于小于5.6三、酸雨及防治三、酸雨及防治SSO2SO3H2SO4硫酸型酸雨：硫酸型

18、酸雨：硝酸型酸雨：硝酸型酸雨：NO2HNO3三、酸雨及防治三、酸雨及防治酸雨：主要指酸雨：主要指 pH小于小于5.6的雨水，其主要是含有硫酸和硝酸。的雨水，其主要是含有硫酸和硝酸。成因：主要是大气中的成因：主要是大气中的SO2与与NOx溶于水形成的。溶于水形成的。三、酸雨及防治三、酸雨及防治酸酸雨雨有有很很大大的的危危害害，能能直直接接损损伤伤农农作作物物，破破坏坏森森林林和和草草原原，使使土土壤壤、湖湖泊泊酸酸化化，还还会会加加速速建建筑筑物物、桥桥梁梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。(1)对人体的直接危害首先是它的刺激性，其次是它会形成硫酸雾和硫酸盐雾，其毒

19、性比SO2大，能浸入人的肺部，引起肺水肿等疾病而使人致死。(2)引起河流、湖泊的水体酸化，严重影响水生动物生长。(3)破坏土壤、植被、森林。(4)腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料等。(5)渗入地下，可引起地下水酸化，酸化后的地下水中铝、铜、锌、镉等对人体有害金属元素的含量会偏高。2.酸雨的危害二、酸雨及防治(1)调整能源结构，积极开发新能源(2)对煤（其中含硫为0.3%-5%)进行处理，如选洗加工、综合开发、在煤中加入适量的生石灰、对排放的烟进行处理等(3)种植能够吸收SO2的有关树木(如臭椿、垂柳、柳杉）等(4)加强工厂废气的回收处理(5)改进汽车尾气的处理技术，控制尾气排放3.酸雨的

20、防治二、酸雨及防治1.下列关于下列关于N2的叙述错误的是（的叙述错误的是（）A.N2既可作氧化剂又可作还原剂既可作氧化剂又可作还原剂B.在雷雨天，空气中的在雷雨天，空气中的N2和和O2可反映生成可反映生成NOC.氮的固定是将氮的固定是将N2转化成含氮的化合物转化成含氮的化合物D.1molN2可与可与3molH2完全反应生成完全反应生成2molNH3解析：解析：N2和和H2生成氨气的反应时可逆反应，不能完全转化生成氨气的反应时可逆反应，不能完全转化D练习与应用练习与应用练习与应用练习与应用2.在在NO2与水的反应中（与水的反应中（）A.氮元素的化合价不发生变化氮元素的化合价不发生变化B.NO2只

21、是氧化剂只是氧化剂C.NO2只是还原剂只是还原剂D.NO2既是氧化剂，有事还原剂既是氧化剂，有事还原剂解析：解析：3NO2+H2O=2HNO3+NO，反应中，反应中NO2的化合价由的化合价由+4价价变为变为+5和和+2价既是氧化剂又是还原剂。价既是氧化剂又是还原剂。练习与应用练习与应用练习与应用练习与应用D3.只用一种试剂可将只用一种试剂可将NH4Cl、（、（NH4)2SO4、NaCl、Na2SO4四种溶液区四种溶液区别开来的是（）别开来的是（）A.NaOH溶液溶液B.AgNO3溶液溶液C.BaCl2溶液溶液D.Ba（OH）2溶液溶液D练习与应用练习与应用练习与应用练习与应用A氯化铵、硫酸铵均

22、与氯化铵、硫酸铵均与NaOH反应生成氨气，氯化钠、硫酸钠均与反应生成氨气，氯化钠、硫酸钠均与NaOH不反应，不能鉴别；不反应，不能鉴别；B均与硝酸银反应生成白色沉淀，不能鉴别；均与硝酸银反应生成白色沉淀，不能鉴别；C硫酸铵、硫酸钠均与氯化钡反应生成白色沉淀，氯化铵、氯化钠均与氯化钡不反应，不能硫酸铵、硫酸钠均与氯化钡反应生成白色沉淀，氯化铵、氯化钠均与氯化钡不反应，不能鉴别；鉴别；D氯化铵、硫酸铵、氯化钠、硫酸钠四种溶液分别与氯化铵、硫酸铵、氯化钠、硫酸钠四种溶液分别与Ba（OH）2溶液反应的现象为：刺激性溶液反应的现象为：刺激性气体、白色沉淀和刺激性气体、无现象、白色沉淀，现象不同，可鉴别；

23、气体、白色沉淀和刺激性气体、无现象、白色沉淀，现象不同，可鉴别；4.根据图根据图5-11“氨溶于水的喷泉实验装置氨溶于水的喷泉实验装置”，下列叙述不正确的是（，下列叙述不正确的是（）A该实验说明氨气极易溶于水该实验说明氨气极易溶于水B烧瓶充满氯气，交投滴管和烧瓶中充满浓碱也可能形成喷泉烧瓶充满氯气，交投滴管和烧瓶中充满浓碱也可能形成喷泉C红色喷泉说明氨水有碱性红色喷泉说明氨水有碱性D烧杯中换成其他液体无法形成喷泉烧杯中换成其他液体无法形成喷泉解析：喷泉反应的原理是可以快速溶解或者反应形成压强差，所解析：喷泉反应的原理是可以快速溶解或者反应形成压强差，所以换成其他液体也可以。以换成其他液体也可以

24、。D练习与应用练习与应用练习与应用练习与应用5.工业上用废铜屑作原料制备硝酸铜，下列四种方法中，适宜采用工业上用废铜屑作原料制备硝酸铜，下列四种方法中，适宜采用的是哪一种，请从节约原料和污染保护的角度说明原因。的是哪一种，请从节约原料和污染保护的角度说明原因。ACu+HNO3(浓浓)Cu(NO3)2BCu+HNO3(稀稀)Cu(NO3)2CCuCuOCu(NO3)2DCuCuSO4Cu(NO3)2空气 HNO3浓H2SO4 Ba(NO3)2练习与应用练习与应用练习与应用练习与应用解析：根据反应的方程式可知，选项解析：根据反应的方程式可知，选项ABD中都能产生中都能产生大气污染物大气污染物NO2

25、、NO、SO2，C中没有污染物产生，中没有污染物产生，且原料利用率高且原料利用率高，所以正确的答案选，所以正确的答案选C6.利用图利用图5-14进行铜与硝酸反应的实验进行铜与硝酸反应的实验（1）硝酸一般成放在棕色试剂瓶中，请用化学方程式说明其原因）硝酸一般成放在棕色试剂瓶中，请用化学方程式说明其原因_。（2）使用稀硝酸进行实验：反应开始后，铜丝逐渐变细，有气泡产生，）使用稀硝酸进行实验：反应开始后，铜丝逐渐变细，有气泡产生，溶液变蓝。溶液变蓝。铜与稀硝酸反应的离子方程式为铜与稀硝酸反应的离子方程式为_。实验中观察到试管中的气体略有红棕色，其原因是实验中观察到试管中的气体略有红棕色，其原因是_（

26、用化（用化学方程式表示）学方程式表示）答案：（答案：（1）4HNO3=4NO2+O2+2H2O或光照（2）3Cu+8H+2NO3-=3Cu2+2NO+4H2O2NO+O2=2NO2练习与应用练习与应用练习与应用练习与应用（3）使用浓硝酸进行实验：反应剧烈进行，铜丝逐渐变细，溶液标）使用浓硝酸进行实验：反应剧烈进行，铜丝逐渐变细，溶液标绿，试管上方出现红棕色气体。绿，试管上方出现红棕色气体。铜与浓硝酸反应的化学方程式为铜与浓硝酸反应的化学方程式为_.某同学推测反应后溶液呈绿色的原因是某同学推测反应后溶液呈绿色的原因是NO2在溶液中达到饱和，在溶液中达到饱和，NO2的的饱和溶液呈黄色，硝酸铜溶液呈

27、蓝色，两者混合后呈绿色。他取少量该饱和溶液呈黄色，硝酸铜溶液呈蓝色，两者混合后呈绿色。他取少量该绿色溶液，向其中加入适量水后溶液为蓝色，可能原因是绿色溶液，向其中加入适量水后溶液为蓝色，可能原因是_（用化学方程式表示）。（用化学方程式表示）。（3）Cu+4HNO3(浓浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3NO2+H2O=2HNO3+NO练习与应用练习与应用练习与应用练习与应用7.汽车尾气中含有汽车尾气中含有CO、NO等多种污染物，已成为城市空气的主等多种污染物，已成为城市空气的主要污染源。汽油和柴油中基本不喊氮元素，那么汽车尾气中的要污染源。汽油和柴油中基本不喊氮元素，那么汽车尾气中的NO是如何产生的？请褪色可能的原因，并写出有关反应的化学是如何产生的？请褪色可能的原因，并写出有关反应的化学方程式。方程式。解答：解答：N2+O2=2NO；高温高温练习与应用练习与应用练习与应用练习与应用下课 记得复习和做作业