第2節(jié) 氮及其化合物


第3課時(shí) 硝酸和酸雨及防治





本節(jié)是人教版第五章第二節(jié)氮及其化合物的內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容主要包括：氮及氮的固定、一氧化氮和二氧化氮、氨和銨鹽、硝酸、酸雨及其防治。教材首先根據(jù)氮的原子結(jié)構(gòu)知識(shí)，應(yīng)用前一節(jié)掌握的研究非金屬單質(zhì)性質(zhì)的基本思路預(yù)測(cè)氮的化學(xué)性質(zhì)，滲透條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響，引出氮的固定對(duì)人類(lèi)生存的重要意義。之后，根據(jù)物質(zhì)類(lèi)別研究氮的化合物，包括一氧化氮、二氧化氮、硝酸、氨和銨鹽的化學(xué)性質(zhì)。以工業(yè)合成氨、工業(yè)制硝酸的生產(chǎn)原理為載體，應(yīng)用氧化還原反應(yīng)原理，設(shè)計(jì)含氮化合物的轉(zhuǎn)化，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到從一種原料轉(zhuǎn)化成多種產(chǎn)品，路徑之一是通過(guò)氧化還原反應(yīng)改變主要元素的化合價(jià)，提升“變化觀念”等學(xué)科核心素養(yǎng)。教材設(shè)置銨根離子的檢驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室制取氨的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生根據(jù)氨、銨根離子的性質(zhì)和反應(yīng)，選擇合適的試劑，設(shè)計(jì)檢驗(yàn)或者制取物質(zhì)的方案，提升其科學(xué)探究的能力。最后，教材編入“酸雨及其防治”內(nèi)容以及“測(cè)定雨水的pH”的研究與實(shí)踐活動(dòng)，綜合運(yùn)用硫和氮及其化合物的相關(guān)知識(shí)，尋求證據(jù)參與社會(huì)性議題的討論，分析硫酸工業(yè)、合成氨工業(yè)對(duì)社會(huì)發(fā)展的價(jià)值和對(duì)環(huán)境的影響，有意識(shí)地滲透資源合理利用和環(huán)境保護(hù)的意識(shí)。


《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》對(duì)本節(jié)的要求：結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例或通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，了解氮及其重要化合物的主要性質(zhì)，認(rèn)識(shí)這些物質(zhì)在生產(chǎn)中的應(yīng)用和對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)金屬、非金屬及其化合物的多樣性，了解通過(guò)化學(xué)反應(yīng)可以探索物質(zhì)性質(zhì)、實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化在自然資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)中的重要價(jià)值。其情景素材建議為：“雷雨發(fā)莊稼”；氮的循環(huán)與氮的固定；工業(yè)合成氨、工業(yè)制硫酸（或硝酸）；氮肥的生產(chǎn)與合理使用；氯氣、氨氣等泄漏的處理；酸雨的成因與防治；汽車(chē)尾氣的處理。因此內(nèi)容安排三個(gè)課時(shí)：第一課時(shí)為氮?dú)馀c氮的固定，一氧化氮和二氧化氮，第二課時(shí)為氨和銨鹽，第硝酸和酸雨及防治。本節(jié)為第二課時(shí)的內(nèi)容：硝酸和酸雨及防治。





【學(xué)習(xí)目標(biāo)】


1、能運(yùn)用氧化還原反應(yīng)知識(shí)理解硝酸的氧化性。


2、認(rèn)識(shí)硝酸在相關(guān)反應(yīng)中體現(xiàn)的性質(zhì)，了解硝酸的保存方法。


3、了解SO2、NO2對(duì)大氣質(zhì)量的影響，特別是酸雨的成因、危害及防治措施。


【核心素養(yǎng)】


1、通過(guò)學(xué)習(xí)硝酸的性質(zhì)及原子守恒法、電子守恒法的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生論據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)核心素養(yǎng)。


2、通過(guò)酸雨的形成及防治認(rèn)識(shí)化學(xué)對(duì)人類(lèi)的作用，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的化學(xué)核心素養(yǎng)。





硝酸的物理和化學(xué)性質(zhì)。


酸雨形成的原因和防治。





多媒體、硝酸、銅絲、NaOH、具支試管等





【引入】為什么硝酸泄漏會(huì)有黃色的氣體產(chǎn)生？





【講解】


一、硝酸


1、物理性質(zhì)：無(wú)色、易揮發(fā)、有刺激性氣味的液體


2、化學(xué)性質(zhì)：


(1) HNO3的不穩(wěn)定性


a. 濃硝酸見(jiàn)光或受熱時(shí)發(fā)生反應(yīng)


4HNO3(濃) eq \(===,\s\up7(△)) 4NO2↑+O2↑+2H2O


b. 貯存：一般將濃硝酸保存在棕色玻璃瓶中，并避光放置于冷暗處


(2) HNO3的強(qiáng)氧化性


① 與Cu反應(yīng)


【實(shí)驗(yàn)探究】


【實(shí)驗(yàn)5-8】


如圖5-14所示，在橡膠塞側(cè)面挖一個(gè)凹槽，并嵌入下端卷成螺旋狀的銅絲。向兩支具支試管中分別加入2mL濃硝酸和稀硝酸，用橡膠塞塞住試管口，使銅絲與硝酸接觸，觀察并比較實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。向上拉銅絲，終止反應(yīng)。





【觀看視頻】


Cu+4HNO3(濃) === Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O


3Cu+8HNO3(稀) === 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O


硝酸的濃度不同，與金屬反應(yīng)的產(chǎn)物也不同。


濃硝酸的還原產(chǎn)物為NO2，稀硝酸的還原產(chǎn)物為NO


② 常溫下濃硝酸能使Fe、Al發(fā)生鈍化


Al + 6HNO3(濃) eq \(===,\s\up7(△)) Al(NO3)3+ 3NO2↑+ 3H2O


Fe+6HNO3(濃)eq \(===,\s\up7(△))Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O


③ 與非金屬反應(yīng)


C+4HNO3（濃）eq \(===,\s\up7(△)) 2H2O+4NO2↑+CO2↑


S+6HNO3(濃) eq \(===,\s\up7(△)) H2SO4+6NO2↑+2H2O


【資料卡片】





勞厄和弗蘭克，曾獲得1914年和1925年的物理學(xué)獎(jiǎng)，德國(guó)納粹政府要沒(méi)收他們的諾貝爾獎(jiǎng)牌，他們輾轉(zhuǎn)來(lái)到丹麥，請(qǐng)求丹麥同行、1922年物理學(xué)獎(jiǎng)得主玻爾幫忙保存。1940年，納粹德國(guó)占領(lǐng)丹麥，受人之托的玻爾急得團(tuán)團(tuán)轉(zhuǎn)。同在實(shí)驗(yàn)室工作的一位匈牙利化學(xué)家赫維西（1943年化學(xué)獎(jiǎng)得主）幫他想了個(gè)好主意：將獎(jiǎng)牌放入“王水” 中，純金獎(jiǎng)牌便溶解了。玻爾于是將溶液瓶放在實(shí)驗(yàn)室架子上，來(lái)搜查的納粹士兵果然沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這一秘密。戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后，溶液瓶里的黃金被還原后送到斯德哥爾摩，按當(dāng)年的模子重新鑄造，于1949年完璧歸趙。


濃硝酸和濃鹽酸按體積比為1∶3混合得到的混合物。


能使不溶于硝酸的金屬如金、鉑等溶解。


【思考與交流】


硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、農(nóng)藥、炸藥、染料等。工業(yè)上制硝酸的原理是將氨經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)得到硝酸，如下圖所示：





(1) 寫(xiě)出每一步反應(yīng)的化學(xué)方程式。


(2) 請(qǐng)分析上述反應(yīng)中的物質(zhì)類(lèi)別和氮元素化合價(jià)的變化情況，以及每一步反應(yīng)中含氮物質(zhì)發(fā)生的是氧化反應(yīng)還是還原反應(yīng)。


寫(xiě)出有關(guān)化學(xué)方程式:


N2→NH3: 。


NH3→NO: 。


NO→NO2: 。


NO2→HNO3: 。


【講解】


二、酸雨及防治


煤、石油和某些金屬礦物中含有硫，在燃燒或冶煉時(shí)往往會(huì)生成二氧化硫。在機(jī)動(dòng)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃料燃燒產(chǎn)生的高溫條件會(huì)使空氣中的氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)，生成氮氧化物。它們會(huì)引起呼吸道疾病，危害人體健康，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使人死亡。





1. 酸雨的形成


酸雨：主要指 pH小于5.6 的雨水，其主要是含有硫酸和硝酸。





成因：主要是大氣中的SO2與NOx溶于水形成的。


硫酸型酸雨：S→SO2→SO3→H2SO4


硝酸型酸雨：NO2→HNO3


2. 酸雨的危害


(1)對(duì)人體的直接危害首先是它的刺激性，其次是它會(huì)形成硫酸霧和硫酸鹽霧，其毒性比SO2大，能浸入人的肺部，引起肺水腫等疾病而使人致死。


(2)引起河流、湖泊的水體酸化，嚴(yán)重影響水生動(dòng)物生長(zhǎng)。


(3)破壞土壤、植被、森林。


(4)腐蝕金屬、油漆、皮革、紡織品及建筑材料等。


(5)滲入地下，可引起地下水酸化，酸化后的地下水中鋁、銅、鋅、鎘等對(duì)人體有害金屬元素的含量會(huì)偏高。


3. 酸雨的防治


(1)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，積極開(kāi)發(fā)新能源


(2)對(duì)煤（其中含硫?yàn)?.3%-5%)進(jìn)行處理，如選洗加工、綜合開(kāi)發(fā)、在煤中加入適量的生石灰、對(duì)排放的煙進(jìn)行處理等


(3)種植能夠吸收SO2的有關(guān)樹(shù)木(如臭椿、垂柳、柳杉）等


(4)加強(qiáng)工廠廢氣的回收處理


(5)改進(jìn)汽車(chē)尾氣的處理技術(shù)，控制尾氣排放


【研究與實(shí)踐】


測(cè)定雨水的pH


【研究目的】


酸雨對(duì)環(huán)境危害巨大，人們已經(jīng)采取多種措施來(lái)防治酸雨。通過(guò)以下活動(dòng)了解測(cè)定雨水pH的方法，認(rèn)識(shí)酸雨的危害，激發(fā)保護(hù)環(huán)境的緊迫感。


【研究任務(wù)】


(1) 收集資料


a以“酸雨”為關(guān)鍵詞進(jìn)行搜索，了解酸雨的形成原因、基本類(lèi)型、相關(guān)危害及預(yù)防和治理措施。|圖5-17用出計(jì)測(cè)量水樣的酸度


(2) 測(cè)定雨水的pH根據(jù)收集的資料，確定測(cè)定雨水pH的過(guò)程和方法并進(jìn)行實(shí)踐，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和討論。可參考如下過(guò)程：


①下雨時(shí)用容器直接收集一些雨水作為樣品，靜置，以蒸餾水或自來(lái)水作為參照，觀察并比較它們的外觀；


②用pH試紙（或pH計(jì)）測(cè)量雨水和蒸餾水的酸度并記錄；


③有條件的話，可連續(xù)取樣并測(cè)定一段時(shí)間（如一周）內(nèi)本地雨水、地表水或自來(lái)水的pH，將得到的數(shù)據(jù)列表或作圖，確定你所在地區(qū)本時(shí)間段內(nèi)雨水等的平均酸度。


【結(jié)果與討論】


【總結(jié)】





【課堂練習(xí)】


1. 下述實(shí)驗(yàn)中均有紅棕色氣體產(chǎn)生，對(duì)比分析所得結(jié)論不正確的是 ( )





A.由①中的紅棕色氣體，推斷產(chǎn)生的氣體一定是混合氣體


B.紅棕色氣體不能表明②中木炭與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng)


C.由③說(shuō)明濃硝酸具有揮發(fā)性，生成的紅棕色氣體為還原產(chǎn)物


D.③的氣體產(chǎn)物中檢測(cè)出CO2，由此說(shuō)明木炭一定與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng)


2.下列反應(yīng)中硝酸既能表現(xiàn)出酸性又表現(xiàn)出氧化性的是 ( )


A.使石蕊試液變紅


B.與銅反應(yīng)放出NO氣體,生成Cu(NO3)2


C.與Na2CO3反應(yīng)放出CO2氣體,生成NaNO3


D.與S單質(zhì)混合共熱時(shí)生成H2SO4和NO2


3. 在標(biāo)準(zhǔn)狀況下將1.92 g銅粉投入一定量濃硝酸中,隨著銅粉的溶解,反應(yīng)生成的氣體顏色逐漸變淺,當(dāng)銅粉完全溶解后共收集到由NO2和NO組成的混合氣體1.12 L,則混合氣體中NO的體積為 ( )


A.112 mL B.1 008 mL C.224 mL D.448 mL


4. 9.7 g Cu和Zn的合金與足量的稀硝酸反應(yīng),還原產(chǎn)物只有NO氣體,其體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為2.24 L。將溶液稀釋為1 L,測(cè)得溶液的c(H+)=0.1 ml·L-1,此時(shí)溶液中NO3-的濃度為 ( )


A.0.3 ml·L-1 B.0.4 ml·L-1 C.0.2 ml·L-1 D.0.6 ml·L-1稀硝酸
濃硝酸
實(shí)驗(yàn)


現(xiàn)象
反應(yīng)緩慢,有少量氣泡產(chǎn)生,__________,試管口有紅棕色氣體產(chǎn)生
反應(yīng)劇烈,有__________產(chǎn)生,__________,液面上有________氣體產(chǎn)生
實(shí)驗(yàn)


結(jié)論
銅與稀硝酸常溫下緩慢反應(yīng)生成_____氣體
銅與濃硝酸常溫下劇烈反應(yīng)生成_____氣體

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第二節(jié) 氮及其化合物

版本： 人教版 (2019)

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