2020新教材高中化学第五章化工生产中的重要非金属元素第二节第三课时硝酸教案新人教版

第三课时 硝酸
[明确学习目标] 1.通过硝酸与不活泼金属、非金属反应，认识硝酸的强氧化性。

2.通过比较浓硝酸与稀硝酸性质的差异，认识浓度、反应条件对反应产物的影响。

3.知道氮的氧化物(NO 2)，硫的氧化物(SO 2)是主要的大气污染物及防治措施。

学生自主学习
硝酸的性质
1．硝酸是□
01无色，□02易挥发，有□03刺激性气味的液体。

2．浓硝酸的不稳定性，用化学方程式表示为：□
044HNO 3=====△
或光照4NO 2↑＋O 2↑＋2H 2O 。

3．稀硝酸的强氧化性
稀硝酸与Cu 发生反应：□
058HNO 3(稀)＋3Cu===3Cu(NO 3)2＋2NO↑＋4H 2O ，离子方程式为□062NO －
3＋3Cu ＋8H ＋
===3Cu 2＋
＋2NO↑＋4H 2O 。

4．浓硝酸的强氧化性
(1)常温下Fe 、Al 遇浓硝酸钝化，因此可用铝制或铁质的容器贮存浓硝酸。

(2)浓硝酸与Cu 发生反应：□074HNO 3(浓)＋Cu===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O ，离子方程式为□082NO －
3＋Cu ＋4H ＋
===Cu 2＋
＋2NO 2↑＋2H 2O 。

5．王水
由□09浓硝酸和□10浓盐酸组成的混合物，体积比为□111∶3。

能使不溶于硝酸的金属如□12金、□13铂等溶解。

6．硝酸的用途
是制炸药、染料、塑料的原料，也是化学实验室的必备试剂。

酸雨及防治 1．SO 2与NO 2的主要来源
(1)SO 2：主要来源于□
01煤、石油和某些含硫的金属矿物的燃烧或冶炼。

(2)NO 2：主要来自于汽车尾气。

2．危害
(1)引起大气污染，直接危害人体健康。

(2)溶于水形成□02酸雨。

3．酸雨
(1)概念：□03pH<5.6的降雨。

(2)成因：□04二氧化硫、氮氧化物以及它们在大气中发生反应后的生成物溶于雨水形成的。

(3)危害
05土壤、湖泊酸化。

①直接破坏农作物、森林、草原，使□
②加速□06建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀。

分析铜与浓硝酸、稀硝酸的反应，思考硝酸的浓度对还原产物有何影响？
提示：反应中，浓硝酸的还原产物是NO2，稀硝酸的还原产物是NO，一般地硝酸的浓度越低，还原产物的价态越低。

课堂互动探究
知识点一硝酸的性质
1．硝酸的物理性质
硝酸浓度越大越易挥发。

2．硝酸的不稳定性
△/光照HNO3在光照或加热条件下会分解，硝酸浓度越大越容易分解。

反应方程式为4HNO3=====
4NO2↑＋O2↑＋2H2O。

所以HNO3应盛放在棕色细口试剂瓶中，且放在阴凉处；浓硝酸呈黄色是由于溶有NO2的缘故。

3．硝酸的强氧化性
(1)本质
HNO3中的＋5价氮元素具有很强的得电子能力。

(2)规律
①硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。

②还原剂一般被氧化成最高价态。

(3)具体表现 ①硝酸与金属的反应
a ．除Au 、Pt 等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属。

如3Ag ＋4HNO 3(稀)===3AgNO 3＋NO↑＋2H 2O 。

b ．活泼金属与HNO 3反应不生成H 2，HNO 3的浓度不同，还原产物不同。

c ．常温下浓硝酸、浓H 2SO 4能使Fe 、Al 钝化。

②硝酸与非金属的反应
反应规律：非金属单质＋浓硝酸―→最高价氧化物或其含氧酸＋NO 2↑＋H 2O
如：C ＋4HNO 3(浓)=====△
CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O ③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 、SO 2、Fe 2＋
、FeO 、Br －
、I －
、S 2－
、SO 2－
3等均能被HNO 3氧化。

1 某稀溶液中HNO 3和H 2SO 4的物质的量浓度分别为3.0 mol/L 和2.0 mol/L 。

取该溶
液20 mL ，加入3.2 g 铜粉，充分反应后，产生的气体在标准状况下的体积约是( )
A ．0.75 L
B ．0.336 L
C ．1.5 L
D ．0.448 L [批注点拨]
[解析] 20 mL 溶液中：n (H ＋)＝0.14 mol ，n (NO －
3)＝0.06 mol ，n (Cu)＝0.05 mol 。

依据离子方程式计算：
3Cu ＋ 8H ＋
＋ 2NO －
3===3Cu 2＋
＋2NO↑＋4H 2O 3 8 2 2×22.4 L
0．05 mol 0.14 mol 0.06 mol V (NO)
三者反应时，H ＋
与NO －
3均过量，依据Cu 的物质的量可得V (NO)≈0.75 L。

[答案] A
[练1] 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 答案 B
解析 相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应时，浓硝酸参与的反应更剧烈，A 错；铜和浓硝酸、稀硝酸反应的方程式分别为①4HNO 3(浓)＋Cu===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O ，②8HNO 3(稀)＋3Cu===3Cu(NO 3)2＋2NO↑＋4H 2O 。

①产生红棕色气体，②产生无色气体，C 错误；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；1 mol Cu 和浓硝酸反应消耗4 mol 硝酸，1 mol Cu 和稀硝酸反应消耗8
3
mol 硝酸，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。

[练2] 9.7 g Cu 和Zn 的合金与足量的稀硝酸反应，还原产物只有NO 气体，其体积在标准状况下为2.24 L 。

将溶液稀释为1 L ，测得溶液的c (H ＋
)＝0.1 mol·L －1
，此时溶液中NO －
3的浓度为( )
A ．0.3 mol·L －1
B ．0.4 mol·L －1
C ．0.2 mol·L －1
D ．0.6 mol·L －1
答案 B
解析 n (NO)＝0.1 mol ，转移电子的物质的量为0.1 mol×3＝0.3 mol ，n (Cu ＋Zn)＝0.3 mol÷2＝0.15 mol ，n [Cu(NO 3)2]＋n [Zn(NO 3)2]＝0.15 mol ，其中所含n (NO －
3)＝0.3 mol ，溶液的c (HNO 3)＝c (H ＋
)＝0.1 mol·L －1
，其中含n (NO －
3)＝0.1 mol ，溶液中NO －
3的总浓度为0.4 mol·L
－1。

知识点二 酸雨及防治
1．SO 2和氮的氧化物的吸收 (1)NaOH 溶液吸收
SO 2＋2NaOH===Na 2SO 3＋H 2O NO 2＋NO ＋2NaOH===2NaNO 2＋H 2O 2NO 2＋2NaOH===NaNO 2＋NaNO 3＋H 2O (2)氨气吸收
2NH 3＋H 2O ＋SO 2===(NH 4)2SO 3 NH 3＋H 2O ＋SO 2(多)===NH 4HSO 3
8NH 3＋6NO 2=====一定条件
7N 2＋12H 2O
4NH 3＋6NO =====一定条件5N 2＋6H 2O 2．酸雨类型
(1)硫酸型：SO 2→H 2SO 3→H 2SO 4 SO 2＋H 2
2
SO 3,2H 2SO 3＋O 2===2H 2SO 4
(2)硝酸型：NO 2→HNO 3 3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 3．防治措施
(1)调整能源结构，发展清洁能源。

(2)研究原煤的脱硫技术，改进燃烧技术，减少二氧化硫和氮氧化物的排放，如用石灰法，对煤燃烧后的烟气脱硫。

(3)加强工厂废气的回收处理。

(4)改进汽车尾气的处理技术，控制尾气排放。

2 汽车尾气(含CO 、SO 2和NO 等)是城市空气污染源之一，治理的方法之一是在汽车
的排放管上装一个“催化转化器”，它能使CO 跟NO 反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，并促进二氧化硫的转化。

(1)汽车尾气中导致酸雨形成的主要物质是________________。

(2)写出在催化剂的作用下CO 跟NO 反应的化学方程式： ________________________________________。

(3)使用“催化转化器”的缺点是在一定程度上提高了排放废气的酸度，有可能促进了酸雨的形成，其原因是______________________________。

[批注点拨]
[解析] (2)从题目叙述中“它能使CO 跟NO 反应生成可参与大气生态循环的无毒气
体”，可推出该反应为2CO ＋2NO =====催化剂
N 2＋2CO 2。

(3)使用“催化转化器”促进SO 2转化为SO 3，而SO 3与H 2O 化合生成H 2SO 4，提高了空气的酸度，促进了酸雨的形成。

[答案] (1)SO 2、NO
(2)2CO ＋2NO =====催化剂
N 2＋2CO 2
(3)由于促进了SO 2的转化，生成的SO 3增多，SO 3＋H 2O===H 2SO 4提高了空气的酸度 [练3] 以下非金属氧化物与其引起的环境问题及主要来源对应正确的是( )
答案 C
解析 CO 2不会破坏臭氧层，A 错误；SO 2主要引起酸雨，来源于煤的燃烧，B 错误；CO 不会引起酸雨，D 错误。

[练4] 下列有关环境污染的说法正确的是( ) A ．煤燃烧时加入适量石灰石，可减少SO 2的排放 B ．光化学烟雾的形成主要与CO 2有关 C ．pH 在5.6～7之间的降水通常称为酸雨
D ．含磷洗涤剂易于被细菌分解，故不会导致水体污染 答案 A
解析 燃烧时加入石灰石，发生的反应有CaCO 3=====高温
CaO ＋CO 2↑、CaO ＋SO 2=====△
CaSO 3、2CaSO 3＋O 2===2CaSO 4(炉渣)，因此能减少SO 2的排放，A 正确；光化学烟雾主要是由氮氧化物和碳氢化合物导致的，B 错误；pH<5.6的雨水被称为酸雨，C 错误；含磷洗涤剂会造成水体富营养化而引起赤潮、水华等现象，D 错误。

规律方法
(1)引起温室效应的气体除CO 2之外，还有CH 4等。

(2)酸雨、光化学烟雾、臭氧空洞均与氮氧化物有关。

(3)CO 2不属于空气污染物。

本课归纳总结
1.浓硝酸在加热或光照条件下易分解，其分解生成的NO 2溶于其中，是浓HNO 3通常显黄色的原因。

2．稀HNO 3的还原产物为NO ：
3Cu ＋8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2＋2NO↑＋4H 2O ， 浓HNO 3的还原产物为NO 2：
Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O 。

3．铁、铝在常温下，遇到浓H 2SO 4或浓HNO 3发生钝化，这都体现了二者的强氧化性。

4．pH<5.6的降雨称为酸雨，酸雨分为硫酸型和硝酸型。

前者由SO 2引起，后者由NO x 引起。

学习效果检测
1．对于硫酸和硝酸的比较中，下列叙述中不正确的是( ) A ．冷的浓硫酸和浓硝酸都可以用铝、铁的容器盛装 B ．浓硫酸和浓硝酸都具有很强的腐蚀性、脱水性 C ．浓硫酸和稀硝酸都具有氧化性 D ．硫酸和硝酸都是重要的化工原料 答案 B
2．下列关于浓HNO 3与浓H 2SO 4的叙述正确的是( )
A．常温下都不能用铁制容器贮存
B．常温下都能与铜较快反应
C．露置于空气中，溶液质量均减轻
D．露置于空气中，溶液浓度均降低
答案 D
解析浓HNO3易挥发，浓H2SO4具有吸水性，露置于空气中，浓HNO3的质量减轻，浓H2SO4的质量增加，但二者的浓度均降低。

3．下列反应中，硝酸只表现氧化性的是( )
A．Zn＋HNO3(稀)―→
B．Mg(OH)2＋HNO3(稀)―→
C．C＋HNO3(浓)―→
D．Cu＋HNO3(浓)―→
答案 C
解析A项，锌与稀硝酸反应生成NO和硝酸锌和水，表现了硝酸的氧化性和酸性；B项，Mg(OH)2与硝酸反应生成硝酸镁，只体现了硝酸的酸性；C项，C与浓硝酸反应生成CO2、NO2和水，只体现了硝酸的氧化性；D项，铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、NO2和水，硝酸既表现氧化性又表现酸性。

4．下列关于硝酸的认识中，正确的是( )
A．浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性
B．浓硝酸与金属反应不产生氢气，而稀硝酸与金属反应可置换出氢气
C．因常温下铝和铁不与浓硝酸反应，所以浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中
D．硝酸与金属反应时，只表现出氧化性
答案 A
解析浓、稀硝酸都有氧化性，与金属反应不产生氢气；在与金属反应时，硝酸既表现氧化性又表现酸性；浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中，因为铝和铁在冷浓硝酸中钝化。

5．在通风橱中进行下列实验：
下列说法中不正确的是( )
A．Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式为2NO＋O2===2NO2
B．Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化膜，阻止Fe进一步反应
C．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3
D．红棕色气体的成分是NO2
答案 C
解析Ⅰ中由于稀硝酸有强的氧化性，与铁发生氧化还原反应，硝酸得到电子被还原变为NO，气体为无色，当遇到空气时，发生反应：2NO＋O2===2NO2，气体变为红棕色的NO2，A、D正确；在Ⅱ中浓硝酸有强氧化性，在室温下遇铁、铝会使金属表面氧化产生一层氧化物薄膜，对内层金属起保护作用，从而防止金属的进一步反应，即发生钝化现象，因此不能进一步反应，这恰好说明浓硝酸的氧化性比稀硝酸强，B正确，C错误。

6．将红热固体单质甲投入显黄色的溶液乙中，剧烈反应产生混合气体A，A在常温下不与空气反应，根据下图所示的变化关系填空。

(1)甲是________，乙是________，丙是________。

(填化学式)
(2)混合气体A的主要成分是____________。

(3)气体B是________，蓝色溶液是________。

(4)甲与乙反应的化学方程式为________________________________。

(5)若将气体A 依次通过盛有澄清石灰水和Ba(OH)2溶液的洗气瓶，发现气体经过石灰水时颜色消失，并无沉淀生成，气体通过Ba(OH)2溶液时，产生白色沉淀，写出通过石灰水洗气瓶时发生反应的化学方程式：__________________。

答案 (1)C 浓HNO 3 Cu (2)NO 2、CO 2 (3)NO Cu(NO 3)2
(4)C ＋4HNO 3(浓)=====△
4NO 2↑＋CO 2↑＋2H 2O
(5)3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO,2HNO 3＋Ca(OH)2===Ca(NO 3)2＋2H 2O
解析 常温下与丙单质反应生成蓝色溶液，只能是铜与HNO 3反应。

气体A 与水反应生成HNO 3，A 中含有NO 2，又知A 是红热固体单质甲投入显黄色的溶液乙中，剧烈反应产生混合气体，可知甲是木炭，乙是浓HNO 3，丙是铜，A 中含有NO 2、CO 2，B 是NO 。