化学 必修 第二册 配人教版 (3)有白烟生成石蕊溶液倒吸入H瓶，石蕊溶液变 的白烟是NHNO。(3)装置图中旋塞1打开后，HCI将 红色 与NH3混合生成NH,CI晶体，所以能够看到有白烟产 解析(2)根据实验装置，装置2导入的NH3与O2部分 生。一段时间后，氢完全反应，有剩余的HC,关闭旋塞 反应生成NO、H2O,原装置3用来除去没有反应的NH, 1,再打开旋塞2，HCl极易溶于水，所以烧杯中石蕊溶液 如果取消装置3，由于2NO十O2=2NO2,3NO2十H2O 会被倒吸进入H瓶，石蕊遇酸变红，因此溶液颜色变红。 一2HNO,十NO,HNO,+NH2-NH,NO2,所以生成 第3课时 硝酸 酸雨及防治 课前·基础认知 一、硝酸 散训练下列关于硝酸的叙述正确的是( )。 1.硝酸的物理性质。 A常温下，浓硝酸可以使金属镁钝化 颜色 状态 气味 特性 B.稀硝酸与活泼金属反应主要放出氢气 C.浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂 无色 液态 有刺激性 易挥发 D.室温下，铜能与浓硝酸反应，不能与稀硝酸反应 2.硝酸的化学性质。 答案C (1)酸的通性。 解析常温下，浓硝酸可以使铁、铝发生钝化，而不能使 电离方程式为HNO一Ht+NO。 铁钝化，A项错误；稀硝酸具有强氧化性，与活泼金属反应的 (2)不稳定性。 主要还原产物为含氮元素的物质，不能得到氢气，B项错误： ①不稳定性： 浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂，C项正确：室温下，铜与浓硝 浓硝酸受热或见光易分解，化学方程式为4HNOa 酸、稀硝酸均反应，只是反应的快慢及还原产物不同，D项 或无照4N0,↑+0，↑+2H,0。 △ 错误。 二、酸雨及防治 ②保存方法：保存在棕色试剂瓶里，放置在阴凉处。 (3)强氧化性（写出下列反应的化学方程式）。 1.酸雨的形成。 铁，铝常温时浓硝酸使铁、铝钝化 二氧化硫、氮氧化物以及它们在大气中发生反应后的生成 物溶于雨水会形成酸雨。酸雨的pH小于5.6。 与金属 浓硝酸Cu十4HNO,(浓)一Cu(NO,):十 2.酸雨的危害。 铜 2NO2↑+2H20 (1)直接损伤农作物。 稀硝酸 (2)破坏森林和草原。 硝酸 3Cu十8HNO,(稀)=3Cu(NO3)2十 (3)使土壤、湖泊酸化。 2NO↑+4H2O (4)加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的 与非金属浓硝酸与碳单质反应：C十4HNO,(浓) 腐蚀。 △C02+4N0,↑+2H,0 3.酸雨的防治。 3.工业制硝酸的原理。 (1)减少化石燃料的燃烧。 工业上制取硝酸的原理是将氨经过一系列反应得到硝 (2)对二氧化硫和氮氧化物的排放加以控制。 酸（写出下列各步反应的化学方程式）。 微训练2下列说法错误的是()。 A.空气中的SO2溶于水，最终形成酸雨 H2 02 0月 H2O B.汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气都含有氨 氧化物 (4】 C工业废水任意排放是造成酸雨的主要原因 (1)N2十3H2 高温、高压 2NH3, D.为了减少酸雨的形成，必须减少SO2的排放量，对燃 催化剂 料进行脱硫处理 催化剂 (2)4NH3十5O2= 4NO+6H2O, 答案C △ (3)2NO+O2=2NO2, 解析工业废水任意排放会引起江河湖泊污染，而酸雨 (4)3NO2+H2O=2HNO3+NO 是由于SO2和NO2溶于雨水引起的。 36
化 学 必修 第二册 配人教版 (3)有白烟生成 石蕊溶液倒吸入 H 瓶,石蕊溶液变 红色 解析 (2)根据实验装置,装置2导入的 NH3 与 O2 部分 反应生成 NO、H2O,原装置3用来除去没有反应的 NH3, 如果取消装置3,由于2NO+O2 2NO2,3NO2+H2O 2HNO3+NO,HNO3+NH3 NH4NO3,所以生成 的白烟是 NH4NO3。(3)装置图中旋塞1打开后,HCl将 与 NH3 混合生成 NH4Cl晶体,所以能够看到有白烟产 生。一段时间后,氨完全反应,有剩余的 HCl,关闭旋塞 1,再打开旋塞2,HCl极易溶于水,所以烧杯中石蕊溶液 会被倒吸进入 H 瓶,石蕊遇酸变红,因此溶液颜色变红。 第3课时 硝酸 酸雨及防治 课前·基础认知 一、硝酸 1.硝酸的物理性质。 颜色 状态 气味 特性 无 色 液态 有刺激性 易 挥发 2.硝酸的化学性质。 (1)酸的通性。 电离方程式为 HNO3 H+ +NO- 3 。 (2)不稳定性。 ①不稳定性: 浓硝酸受热或见光易分解,化学方程式为 4HNO3 △ 或光照 4NO2↑+O2↑+2H2O 。 ②保存方法:保存在 棕色 试剂瓶里,放置在 阴凉处 。 (3)强氧化性(写出下列反应的化学方程式)。 硝酸— 与金属 铁、铝 →常温时浓硝酸使铁、铝钝化 铜 浓硝酸 → Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+ 2NO2↑+2H2O 稀硝酸 → 3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+ 2NO↑+4H2O 与非金属 → 浓硝酸与碳单质反应:C+4HNO3(浓) △ CO2↑+4NO2↑+2H2O 3.工业制硝酸的原理。 工业上制取硝酸的原理是将氨经过一系列反应得到硝 酸(写出下列各步反应的化学方程式)。 (1)N2+3H2 高温、高压 催化剂 2NH3 , (2)4NH3+5O2 催化剂 △ 4NO+6H2O , (3)2NO+O2 2NO2, (4)3NO2+H2O2HNO3+NO 。 微训练 1 下列关于硝酸的叙述正确的是( )。 A.常温下,浓硝酸可以使金属镁钝化 B.稀硝酸与活泼金属反应主要放出氢气 C.浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂 D.室温下,铜能与浓硝酸反应,不能与稀硝酸反应 答案 C 解析 常温下,浓硝酸可以使铁、铝发生钝化,而不能使 镁钝化,A项错误;稀硝酸具有强氧化性,与活泼金属反应的 主要还原产物为含氮元素的物质,不能得到氢气,B项错误; 浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂,C项正确;室温下,铜与浓硝 酸、稀硝酸均反应,只是反应的快慢及还原产物不同,D项 错误。 二、酸雨及防治 1.酸雨的形成。 二氧化硫、氮氧化物以及它们在大气中发生反应后的生成 物溶于雨水会形成酸雨。酸雨的pH 小于5.6 。 2.酸雨的危害。 (1)直接损伤农作物。 (2)破坏森林和草原。 (3)使土壤、湖泊酸化。 (4)加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的 腐蚀。 3.酸雨的防治。 (1)减少化石燃料的燃烧。 (2)对二氧化硫和氮氧化物的排放加以控制。 微训练 2 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 料进行脱硫处理 答案 C 解析 工业废水任意排放会引起江河湖泊污染,而酸雨 是由于SO2 和 NO2 溶于雨水引起的。 36
第五章化工生产中的重要非金属元素 课堂 重难突破 通过实验探究硝酸的氧化性 表现酸性，M(NO山 重难归纳 HNO,金属M表现氧化 浓硝酸，NO, 1.实验探究硝酸的氧化性。 稀硝酸，NO [实验装置] +H2O 铜丝（或铁丝） (2)硝酸与非金属的反应。 ①反应规律：非金属单质十浓硝酸→最高价氧化物或其 含氧酸+NO2个+H2O: 酸匪 NaOH ②实例：C+4HNO,(浓)△C0,++4NO,↑+2H,0。 (3)硝酸与还原性化合物的反应。 [实验记录] 硝酸的强氧化性还表现在可以氧化具有还原性的化合 实验步骤 实验现象 解释或离子方程式 物或离子，如Hl、HBr、SO2、Fe2+、FeO、Br、I厂、S2、SO 等均能被HNOa氧化。 3.硝酸与金属反应的计算。 Cu缓慢溶解，有 Cu+ 无色气体生成，试3Cu十8Ht+2NO? 两个 N原子守恒 HNO3(稀) 管上部变为红棕3Cu++2NO↑+4H,O 守恒 得失电子守恒 色，溶液变蓝 金属 表现MNO 酸 个 起酸性作用的HNO:的物 参加 经oN0司 质的量等于生成的硝酸 关系 盐中NO的物质的量 HNO 未参加全部电离，可以 反应 参加其他反应 一个利用离子方程式快速找 Cu迅速溶解，有 技巧出各种量的相互关系 Cu+ Cu 4H++2NOj= 红棕色气体生成， HNO,(浓) 溶液变蓝 Cu2++2NO2↑+2H2O (1)电子守恒法：硝酸与金属反应属于氧化还原反应，氯 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 NO5一部分仍以NO的形式存在，一部分转化为还原产 Fe逐渐溶解，有 物，这两部分中氮原子的物质的量之和与反应消耗的硝酸中 无色气体生成，试 氮原子的物质的量相等。 Fe+ Fe+4H++NO=Fe3+ (3)利用离子方程式计算。 HNO,(稀) 管上部变为红棕 +NO↑+2H,O 色，溶液变为棕 硝酸与硫酸的混合液与金属的反应，当金属足量时，不 黄色 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?与硫酸电离出的H仍能 继续与金属反应。如金属铜与混合酸反应的离子方程式为 3Cu+8Ht+2NO5—3Cu2++2NO↑+4H2O。 Fe+ ?思考发现 无明显现象 钝化 HNO3(浓) 材料I《本草纲目拾遗》记载：（硝酸）西洋人所造，性 最猛，能蚀五金。王怡堂先生云：其水至强，五金八石皆能穿 滴，惟玻璃可盛。 2.硝酸的强氧化性。 材料Ⅱ某同学在实验室取出一瓶浓硝酸，发现溶液显 HNO3中十5价的氮元素具有很强的得电子能力。硝 黄色，与教材中关于硝酸的描述出现偏差。 酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。 (1)材料I的描述体现了硝酸的什么性质？材料Ⅱ中硝 (1)硝酸与金属的反应。 酸显黄色的原因是什么？如何去除硝酸的黄色？ ①除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的 提示强酸性。浓硝酸不稳定，见光或受热会分解生成 金属，如3Ag十4HNO3(稀)一3AgNO3十NO↑十2H2O: 红棕色的NO2,NO2溶于浓硝酸使溶液显黄色。向浓硝酸 ②活泼金属与硝酸反应不生成H,硝酸的浓度不同，还 中通入适量氧气（或空气），发生反应4NO2十O2十2H2O 原产物不同： =4HNO3,消除黄色。 37
第五章 化工生产中的重要非金属元素 课堂·重难突破 一 通过实验探究硝酸的氧化性 重难归纳 1.实验探究硝酸的氧化性。 [实验装置] [实验记录] 实验步骤 实验现象 解释或离子方程式 Cu+ HNO3(稀) Cu缓慢溶解,有 无色气体生成,试 管上部变为红棕 色,溶液变蓝 3Cu+8H+ +2NO- 3 3Cu2+ +2NO↑+4H2O Cu+ HNO3(浓) Cu迅速溶解,有 红棕色气体生成, 溶液变蓝 Cu+4H+ +2NO- 3 Cu2+ +2NO2↑+2H2O Fe+ HNO3(稀) Fe逐渐溶解,有 无色气体生成,试 管上部变为红棕 色,溶 液 变 为 棕 黄色 Fe+4H+ +NO- 3 Fe3+ +NO↑+2H2O Fe+ HNO3(浓) 无明显现象 钝化 2.硝酸的强氧化性。 HNO3 中+5价的氮元素具有很强的得电子能力。硝 酸的浓度越大,反应温度越高,其氧化性越强。 (1)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)3AgNO3+NO↑+2H2O; 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; (2)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+NO2↑+H2O; ②实例:C+4HNO3(浓) △ CO2↑+4NO2↑+2H2O。 (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、SO2、Fe2+ 、FeO、Br- 、I- 、S2- 、SO2- 3 等均能被 HNO3 氧化。 3.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,这两部分中氮原子的物质的量之和与反应消耗的硝酸中 氮原子的物质的量相等。 (3)利用离子方程式计算。 硝酸与硫酸的混合液与金属的反应,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。如金属铜与混合酸反应的离子方程式为 3Cu+8H+ +2NO- 3 3Cu2+ +2NO↑+4H2O。 材料Ⅰ 《本草纲目拾遗》记载:(硝酸)西洋人所造,性 最猛,能蚀五金。王怡堂先生云:其水至强,五金八石皆能穿 滴,惟玻璃可盛。 材料Ⅱ 某同学在实验室取出一瓶浓硝酸,发现溶液显 黄色,与教材中关于硝酸的描述出现偏差。 (1)材料Ⅰ的描述体现了硝酸的什么性质? 材料Ⅱ中硝 酸显黄色的原因是什么? 如何去除硝酸的黄色? 提示 强酸性。浓硝酸不稳定,见光或受热会分解生成 红棕色的 NO2,NO2 溶于浓硝酸使溶液显黄色。向浓硝酸 中通入适量氧气(或空气),发生反应4NO2+O2+2H2O 4HNO3,消除黄色。 37
化学 必修 第二册 配人教版 (2)工业上储存或运输浓硝酸一般使用铝制罐车，试解 所以整个过程中14gCu、Ag失去电子总数等于 释其原因。 0.05molO2得到的电子总数。 提示常温下，冷的浓硝酸能使Fe、Al发生钝化。 设Cu和Ag的物质的量分别为xy,则： 典例剖析 64g·mol-1×x+108g·mol-1×y=14g 1.12L 简要回答下列问题。 .41molX0.2 mol (1)在浓硝酸中放入铜片。 得/r=0.05mol ①开始时反应的化学方程式为 ly=0.1 mol 铜的质量为m(Cu)=64g·mol-1×0.05mol=3.2g。 ②若铜有剩余，则反应将要结束时的化学方程式为 学以致用 ③待反应停止后，再加入少量25%的稀硫酸，这时铜片 1.下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的 上又有气泡产生，其原因是 是( )。 选项 实验操作 现象 解释或结论 (2)在100ml混合酸中，c(HNO)=0.4mdl·L, c(H2SO4)=0.2mol·L-1,向其中加入2.56g铜粉，微热 过量的Fe粉中加人稀 溶液呈稀硝酸将Fe氧化为 待充分反应后，溶液中C+的物质的量浓度为 A 硝酸，充分反应后，滴 红色 Fe3+ (3)14g铜、银合金与一定量某浓度的硝酸反应，将放出 入KSCN溶液 的气体与1.12L(标准状况下)氧气混合通入水中，恰好全 部被水吸收，则合金中铜的质量是 g。 答案(1)①Cu+4HNO3(浓)—Cu(NO3)2十 常温下，Fe、Al放入浓无明显Fe、Al与浓硝酸或浓 B 2NO2↑+2H2O 硝酸或浓硫酸中 现象 硫酸发生钝化 ②3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO2)2+2NO↑+4H2O ③H,SO,提供的Ht与原溶液中的NO构成强氧化 A!箔表面被稀硝酸 性酸，继续与Cu发生反应：3Cu十8H++2NO C 3Cu2++2NO↑+4H2O A1箔插入稀硝酸中 无现象 氧化，形成致密的氧 (2)0.3mol·L-1 化物薄膜 (3)3.2 解析(1)开始时铜与浓硝酸发生反应：Cu十4HNOa 用玻璃棒蘸取浓硝酸 试纸变 D 浓硝酸具有酸性 (浓)一Cu(NO2)2十2NO2↑十2H2O,反应将要结束时，铜 点到紫色石蕊试纸上 红色 与稀硝酸反应，化学方程式为3Cu十8HNO3(稀)一 3Cu(NO,)2十2NO个十4H2O,反应停止后，再加入稀硫酸， 答案B H+与八NO构成了强氧化性酸，发生反应：3Cu十2NO5+ 解析稀硝酸与铁粉反应，铁首先被氧化成F3+,过量 8H+—3Cu2++2NO↑+4H2O。 铁粉将Fe3+还原，最终得到Fe2+,滴入KSCN溶液不显红 2.56g (2)(Cu)-64 gmol0.04 mol 色，A错误：常温下，Fe、Al在浓硝酸或浓硫酸中发生钝化， 生成致密的保护膜阻止了反应进行，B正确：A1箔能与稀硝 n(Ht)=0.4mol·L-1×0.1L+0.2mol·L-1× 酸反应放出气体，C错误：浓硝酸具有氧化性，能使紫色石蕊 0.1L×2=0.08mol 试纸先变红后褪色，D错误。 n(NO5)=0.4mol·L-1×0.1L=0.04mol 2.将一定质量的铁粉加入100l某浓度的稀硝酸中充 根据3Cu+2NO3+8H+—3Cu++2NO↑+4H2O 分反应。容器中剩有ag的铁粉，收集到448mLNO气体（标 知，溶液中n(H+)的量不足，所以按H+的物质的量计算，生 准状况下)。 成Cu+的物质的量为n(Cu2+)=0.08mol×g=0.03mol。 (1)所得溶液中溶质的化学式是 c(Cu2+)=0.03mol (2)原稀硝酸中c(HNO3)= molL-。 0.1L 0.3mol·L-1。 答案(1)Fe(NO3)2 (3)根据题意，其反应过程如下： (2)0.8 解析因铁粉有剩余，故反应产物为Fe(NOa)2。 Cu、Ag Cu2、Ag 8HNO3(稀)+3Fe—3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O HNO NO2,NO 8 mol 44800ml n(HNO) 448mL n(HNO)=0.08 mol,c(HNO3)=0.8 mol .L. 38
化 学 必修 第二册 配人教版 (2)工业上储存或运输浓硝酸一般使用铝制罐车,试解 释其原因。 提示 常温下,冷的浓硝酸能使Fe、Al发生钝化。 典例剖析 简要回答下列问题。 (1)在浓硝酸中放入铜片。 ①开始时反应的化学方程式为 。 ②若铜有剩余,则反应将要结束时的化学方程式为 。 ③待反应停止后,再加入少量25%的稀硫酸,这时铜片 上又有气泡产生,其原因是 。 (2)在100mL 混合酸中,c(HNO3)=0.4mol·L-1, c(H2SO4)=0.2mol·L-1,向其中加入2.56g铜粉,微热, 待充分反应后,溶液中Cu2+ 的物质的量浓度为 。 (3)14g铜、银合金与一定量某浓度的硝酸反应,将放出 的气体与1.12L(标准状况下)氧气混合通入水中,恰好全 部被水吸收,则合金中铜的质量是 g。 答案 (1)①Cu+4HNO3 (浓)Cu(NO3)2 + 2NO2↑+2H2O ②3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O ③H2SO4 提供的 H+ 与原溶液中的 NO- 3 构成强氧化 性酸,继 续 与 Cu 发 生 反 应:3Cu+8H+ +2NO- 3 3Cu2+ +2NO↑+4H2O (2)0.3mol·L-1 (3)3.2 解析 (1)开始时铜与浓硝酸发生反应:Cu+4HNO3 (浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,反应将要结束时,铜 与稀 硝 酸 反 应,化 学 方 程 式 为 3Cu+8HNO3 (稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,反应停止后,再加入稀硫酸, H+ 与 NO- 3 构成了强氧化性酸,发生反应:3Cu+2NO- 3 + 8H+3Cu2+ +2NO↑+4H2O。 (2)n(Cu)= 2.56g 64g·mol-1=0.04mol n(H+ )=0.4mol·L-1×0.1L+0.2mol·L-1× 0.1L×2=0.08mol n(NO- 3 )=0.4mol·L-1×0.1L=0.04mol 根据3Cu+2NO- 3 +8H+ 3Cu2+ +2NO↑+4H2O 知,溶液中n(H+ )的量不足,所以按 H+ 的物质的量计算,生 成Cu2+ 的物质的量为n(Cu2+ )=0.08mol× 3 8 =0.03mol, c(Cu2+ )= 0.03mol 0.1L =0.3mol·L-1。 (3)根据题意,其反应过程如下: 所以整 个 过 程 中 14gCu、Ag 失 去 电 子 总 数 等 于 0.05molO2 得到的电子总数。 设Cu和 Ag的物质的量分别为x、y,则: 64g·mol-1×x+108g·mol-1×y=14g 2x+y= 1.12L 22.4L·mol-1×4=0.2mol 得 x=0.05mol y=0.1mol 铜的质量为m(Cu)=64g·mol-1×0.05mol=3.2g。 学以致用 1.下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的 是( )。 选项 实验操作 现象 解释或结论 A 过量的Fe粉中加入稀 硝酸,充分反应后,滴 入 KSCN溶液 溶液呈 红色 稀硝酸将 Fe氧化为 Fe3+ B 常温下,Fe、Al放入浓 硝酸或浓硫酸中 无明显 现象 Fe、Al与浓硝酸或浓 硫酸发生钝化 C Al箔插入稀硝酸中 无现象 Al箔表面被稀硝酸 氧化,形成致密的氧 化物薄膜 D 用玻璃棒蘸取浓硝酸 点到紫色石蕊试纸上 试纸变 红色 浓硝酸具有酸性 答案 B 解析 稀硝酸与铁粉反应,铁首先被氧化成Fe3+ ,过量 铁粉将Fe3+ 还原,最终得到 Fe2+ ,滴入 KSCN 溶液不显红 色,A错误;常温下,Fe、Al在浓硝酸或浓硫酸中发生钝化, 生成致密的保护膜阻止了反应进行,B正确;Al箔能与稀硝 酸反应放出气体,C错误;浓硝酸具有氧化性,能使紫色石蕊 试纸先变红后褪色,D错误。 2.将一定质量的铁粉加入100mL某浓度的稀硝酸中充 分反应。容器中剩有ag的铁粉,收集到448mLNO气体(标 准状况下)。 (1)所得溶液中溶质的化学式是 ; (2)原稀硝酸中c(HNO3)= mol·L-1。 答案 (1)Fe(NO3)2 (2)0.8 解析 因铁粉有剩余,故反应产物为Fe(NO3)2。 8HNO3(稀)+3Fe3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O 8mol 44800mL n(HNO3) 448mL n(HNO3)=0.08mol,c(HNO3)=0.8mol·L-1。 38
第五章 化工生产中的重要非金属元素 二酸雨及防治 典例剖析 重难归纳 硫酸型酸雨的形成原理可简化表示如下： 1.酸雨的成因。 含硫燃料 A 0:BH.0C(酸雨成分之一) 反应②反应③ (定义 一pH<5.6的降雨 HO.: 反应④ (成因 主要是大气中的SO,和NO,溶于雨水形成的 硫酸型：SO2→H,S0,→HS04 请回答下列问题： 化学方程式：S02+H0一HS03 (1)A物质的化学式为 ,B物质的化学式为 类型 2H2S03+02=2H2S0 -硝酸型：NO,→HNO (2)根据SO2的性质，可让工厂的烟道气通过 化学方程式：3NO+H,0一2HNO+NO 或氧化剂等除去SO2,达到减少污染的目的。 (3)现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品 2.SO2和氮的氧化物的吸收。 的pH,所得数据如下： (1)用NaOH溶液吸收。 SO2+2NaOH-Na2SO3+H2O 测试时间/h 0 2 4 NO2+NO+2NaOH-2NaNO2+H2O 2NO,+2NaOH=NaNO,+NaNO+H2O 雨水的pH 4.73 4.624.564.55 4.55 (2)用氨吸收。 注：溶液的pH越大，Ht的物质的量浓度就越小。 2NH3+H2O+SO2-(NH)2SOg ①雨水样品的pH变化的原因是 8NH,十6NO,一定条件7N,十12H,0 (用化学方程式表示)。 4NH,十6N0一-定条件N2十6H,0 ②如果将刚取样的上述雨水和用氯气消毒的自来水相 混合，pH将 (填“增大”“减小”或“不变”)，原因是 (3)“钙基固硫法”脱硫原理。 (用化学方程式表示)： S02十Ca0一定条件 CaSOx 2CaS0,+0,△2CaS0, (4)你认为减少酸雨产生可采用的措施是 (填 序号)。 (4)“石灰水-石膏法”脱硫原理。 ①少用煤作燃料；②把工厂烟囱造高；③燃料脱硫：④在 SO2(少量)十Ca(OH)2=CaSO3+H2O 已酸化的土壤中加石灰：⑤开发新能源。 2CaS0,+0,△2CaS0, 答案(1)SO2SO3(2)碱溶液 (5)催化剂转化NO和CO。 (3)①2H2SO3+O2=2H2SO4②减小 2N0十2C0催化剂N2十2C0,(汽车上安装催化转 H2S03+C12+H20—H2SO,+2HCI(4)①③⑤ 化器) 解析(1)酸雨是含硫物质燃烧生成的二氧化硫溶于雨 ”思考发现 水形成的，依据流程分析可知含硫燃料燃烧生成二氧化硫」 然后被催化氧化为三氧化硫，三氧化硫溶于水生成硫酸，反 酸雨对环境危害巨大，可导致土壤酸化，腐蚀建筑物和 工业设备，使湖泊中鱼虾死亡等。 应的过程为S0,0S0,凸H,S0,剥A物质的化学式为 (1)呈酸性的雨水就是酸雨吗？ SO2,B物质的化学式为SO4。 提示不一定。由于溶解了二氧化碳，正常雨水的pH (2)SO2是酸性氧化物，且SO2中硫元素显十4价，它可 约为5.6，酸雨的pH小于5.6。 能升高到十6价，具有还原性，做还原剂，依据氧化还原反应 (2)收集到的酸雨样品，放置时间长了，酸性反而增强， 发生的条件，需要加入氧化剂实现转化，则可让工厂的烟道 原因是什么？ 气通过碱溶液（如氨水）或氧化剂（如酸性KMO,溶液）而 除去SO2,达到减少污染的目的。 提示酸雨中的H2SO3为中强酸，易被O2氧化为酸性 (3)①雨水的pH变小是由于排放出来的SO2等气体溶 强的H2SO4。 于水后生成H2SO3,H,SO,逐渐被室气中的氧气所氧化生 (3)写出自然界中大理石被腐蚀过程中可能发生的反应 成易电离的H,SO,化学方程式为2H2SO2十O2— 的化学（或离子）方程式。 2H2SO4,从而使雨水的酸性增强：②因氯气能氧化H2SO3 提示SO2+H20-一H2S03,2H2S03+O2— 生成硫酸和盐酸，两者都是强酸，酸性增强，H减小，反应 2H2SO,3NO2+H2O -2HNO3 NO,2H++ 的化学方程式为H2SO,十CL2+H2O一H2SO,十2HCI。 CaC02-Ca++H20+CO2↑。 (4)少用煤作燃料、燃料脱硫、开发新的能源等措施可以 39
第五章 化工生产中的重要非金属元素 二 酸雨及防治 重难归纳 1.酸雨的成因。 2.SO2 和氮的氧化物的吸收。 (1)用 NaOH 溶液吸收。 SO2+2NaOHNa2SO3+H2O NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O (2)用氨吸收。 2NH3+H2O+SO2 (NH4)2SO3 8NH3+6NO2 一定条件 7N2+12H2O 4NH3+6NO 一定条件 5N2+6H2O (3)“钙基固硫法”脱硫原理。 SO2+CaO 一定条件 CaSO3 2CaSO3+O2 △ 2CaSO4 (4)“石灰水-石膏法”脱硫原理。 SO2(少量)+Ca(OH)2 CaSO3+H2O 2CaSO3+O2 △ 2CaSO4 (5)催化剂转化 NO和CO。 2NO+2CO 催化剂 N2 +2CO2 (汽车上安装催化转 化器) 酸雨对环境危害巨大,可导致土壤酸化,腐蚀建筑物和 工业设备,使湖泊中鱼虾死亡等。 (1)呈酸性的雨水就是酸雨吗? 提示 不一定。由于溶解了二氧化碳,正常雨水的pH 约为5.6,酸雨的pH 小于5.6。 (2)收集到的酸雨样品,放置时间长了,酸性反而增强, 原因是什么? 提示 酸雨中的 H2SO3 为中强酸,易被O2 氧化为酸性 强的 H2SO4。 (3)写出自然界中大理石被腐蚀过程中可能发生的反应 的化学(或离子)方程式。 提示 SO2 + H2O H2SO3,2H2SO3 + O2 2H2SO4,3NO2 + H2O 2HNO3 + NO,2H+ + CaCO3 Ca2+ +H2O+CO2↑。 典例剖析 硫酸型酸雨的形成原理可简化表示如下: 请回答下列问题: (1)A 物质的化学式为 ,B物质的化学式为 。 (2)根据SO2 的性质,可让工厂的烟道气通过 或氧化剂等除去SO2,达到减少污染的目的。 (3)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 4.62 4.56 4.55 4.55 注:溶液的pH越大,H+的物质的量浓度就越小。 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用氯气消毒的自来水相 混合,pH 将 (填“增大”“减小”或“不变”),原因是 (用化学方程式表示): 。 (4)你认为减少酸雨产生可采用的措施是 (填 序号)。 ①少用煤作燃料;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。 答案 (1)SO2 SO3 (2)碱溶液 (3)①2H2SO3+O2 2H2SO4 ②减小 H2SO3+Cl2+H2OH2SO4+2HCl (4)①③⑤ 解析 (1)酸雨是含硫物质燃烧生成的二氧化硫溶于雨 水形成的,依据流程分析可知含硫燃料燃烧生成二氧化硫, 然后被催化氧化为三氧化硫,三氧化硫溶于水生成硫酸,反 应的过程为SO2 O2 →SO3 O2 →H2SO4,则A物质的化学式为 SO2,B物质的化学式为SO3。 (2)SO2 是酸性氧化物,且SO2 中硫元素显+4价,它可 能升高到+6价,具有还原性,做还原剂,依据氧化还原反应 发生的条件,需要加入氧化剂实现转化,则可让工厂的烟道 气通过碱溶液(如氨水)或氧化剂(如酸性 KMnO4 溶液)而 除去SO2,达到减少污染的目的。 (3)①雨水的pH 变小是由于排放出来的SO2 等气体溶 于水后生成 H2SO3,H2SO3 逐渐被空气中的氧气所氧化生 成易 电 离 的 H2SO4,化 学 方 程 式 为 2H2SO3 + O2 2H2SO4,从而使雨水的酸性增强;②因氯气能氧化 H2SO3 生成硫酸和盐酸,两者都是强酸,酸性增强,pH 减小,反应 的化学方程式为 H2SO3+Cl2+H2OH2SO4+2HCl。 (4)少用煤作燃料、燃料脱硫、开发新的能源等措施可以 39
化学 必修 第二册 配人教版 减少二氧化硫气体的排放，从而减少酸雨的形成，即①③⑤ B.开发氢能源 正确。 C,使用电动车 学以致用 D.使用无铅汽油 答案(1)SO2、NO 汽车尾气（含碳氢化合物、CO、SO2与NO等物质）是城 市空气的污染源之一。治理的方法之一是在汽车的排气管 (2)2C0+2N0催化剂N,十2C0, 上装一个催化转化器（用P1、P合金作催化剂），它的特点是 (3)反应除生成了N2外，还生成了增加空气酸度的 使CO与NO反应，生成可参与大气循环的无毒气体，并促 S03 使汽油充分燃烧及SO2的转化。 (4)BC (1)汽车尾气中导致酸雨形成的主要物质是 解析(1)汽车尾气中导致酸雨形成的主要物质是 SO2、NO。(2)从题目叙述中“它能使CO与NO反应，生成 (2)写出在催化剂的作用下CO与NO反应的化学方程 可参与大气生态循环的无毒气体”，可推出该反应为2C0十 式 2N0催化剂N,十2C02。(3)使用“催化转化器”促进S0, 转化为SO3,而SO3与H20化合生成H2SO,捉高了空气 (3)使用“催化转化器”的缺点是在一定程度上提高了排 的酸度，促进了酸雨的形成。(4)控制城市室空气污染源的方 放废气的酸度，有可能促进了酸雨的形成，其原因是 法是从控制室气污染物的排放上采取措施。植树造林能控 制CO2量的增加，但不能消除污染物：使用无铅汽油也不能 (4)控制城市空气污染源的方法有 (填字母)。 消除汽车尾气的排放，选B、C。 A.植树造林 随堂训练 1.下列有关酸雨的说法不正确的是()。 3.下列有关硝酸化学性质的叙述中，正确的是()。 A.酸雨形成过程中一定有氧化还原反应发生 A.浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色 B.煤和石油的燃烧是酸雨污染物的唯一来源 B.硝酸能与FeO4反应，只表现氧化性 C.二氧化硫以及氮氧化物是形成酸雨的主要因素 C.硝酸可与Na2S反应制得HS气体 D.酸雨的危害有使土壤、湖泊酸化以及加速建筑物、桥梁 D.浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色 的腐蚀等 答案D 答案B 解析硝酸是一种具有强氧化性的强酸，并且浓度越大， 解析二氧化硫、氨氧化物经过复杂的大气化学反应，被 氧化性越强。硝酸可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色，故A 雨水吸收溶解而形成硫酸型或硝酸型酸雨，则一定有氧化 项错误；硝酸是一种强氧化性酸，可氧化许多还原性物质， 还原反应发生，故A正确：汽车尾气中的氨氧化物也能形 因此硝酸与FeaO,反应时表现氧化性和酸性，与Na2S反 成硝酸型酸雨，故B错误；二氧化硫、二氧化氨经过复杂 应不能生成H2S,所以B、C两项错误，D项正确。 的大气化学反应，被雨水吸收溶解而形成酸雨，故C正 4.用如下图所示装置制取、提纯并收集表中的四种气体（表 确：PH<5.6的雨水称为酸雨，酸雨对农作物、桥梁、建筑 中a,b、c表示相应仪器中加入的试剂)，其中可行的是 物等有破坏作用，故D正确。 ()。 2.下列实验事实与硝酸的性质不相对应的一组是( )。 A.稀硝酸使紫色石蕊溶液变红—酸性 B.铁与稀硝酸反应不能放出氢气—强氧化性 C,要用棕色瓶盛装浓硝酸—不稳定性 D.氢氧化亚铁固体与稀硝酸混合—仅强酸性 答案D 解析稀硝酸具有酸性，使紫色石蕊溶液变红，但它还具 选项 气体 b 有强氧化性，会把红色物质氧化为无色，A项正确：稀硝酸 A NOz 浓硝酸 铜片 NaOH溶液 具有氧化性，与铁反应，产生硝酸盐、NO和水，不能产生 氢气，B项正确；硝酸不稳定，光照容易分解产生NO2、O2 B S02 浓硫酸 铜片 酸性KMnO,溶液 和水，所以硝酸要放在棕色试剂瓶中避光保存，C项正确： C NH, 浓氨水 生石灰 碱石灰 稀硝酸具有酸性，能与氨氧化亚铁发生中和反应，但硝酸 D H2O2溶液 MnO, 浓硫酸 同时具有强氧化性，会把反应产生的Fe2+氧化为Fe3+,D O1 项错误。 答案D 40
化 学 必修 第二册 配人教版 减少二氧化硫气体的排放,从而减少酸雨的形成,即①③⑤ 正确。 学以致用 汽车尾气(含碳氢化合物、CO、SO2 与 NO等物质)是城 市空气的污染源之一。治理的方法之一是在汽车的排气管 上装一个催化转化器(用Pt、Pd合金作催化剂),它的特点是 使CO与 NO反应,生成可参与大气循环的无毒气体,并促 使汽油充分燃烧及SO2 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与 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 。 (4)控制城市空气污染源的方法有 (填字母)。 A.植树造林 B.开发氢能源 C.使用电动车 D.使用无铅汽油 答案 (1)SO2、NO (2)2CO+2NO 催化剂 N2+2CO2 (3)反应除生成了 N2 外,还生成了增加空气酸度的 SO3 (4)BC 解析 (1)汽车尾气中导致酸雨形成的主要物质是 SO2、NO。(2)从题目叙述中“它能使CO 与 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 N2+2CO2。(3)使用“催化转化器”促进SO2 转化为SO3,而SO3 与 H2O 化合生成 H2SO4,提高了空气 的酸度,促进了酸雨的形成。(4)控制城市空气污染源的方 法是从控制空气污染物的排放上采取措施。植树造林能控 制CO2 量的增加,但不能消除污染物;使用无铅汽油也不能 消除汽车尾气的排放,选B、C。 随堂训练 1.下列有关酸雨的说法不正确的是( )。 A.酸雨形成过程中一定有氧化还原反应发生 B.煤和石油的燃烧是酸雨污染物的唯一来源 C.二氧化硫以及氮氧化物是形成酸雨的主要因素 D.酸雨的危害有使土壤、湖泊酸化以及加速建筑物、桥梁 的腐蚀等 答案 B 解析 二氧化硫、氮氧化物经过复杂的大气化学反应,被 雨水吸收溶解而形成硫酸型或硝酸型酸雨,则一定有氧化 还原反应发生,故A正确;汽车尾气中的氮氧化物也能形 成硝酸型酸雨,故 B错误;二氧化硫、二氧化氮经过复杂 的大气化学反应,被雨水吸收溶解而形成酸雨,故 C正 确;pH<5.6的雨水称为酸雨,酸雨对农作物、桥梁、建筑 物等有破坏作用,故D正确。 2.下列实验事实与硝酸的性质不相对应的一组是( )。 A.稀硝酸使紫色石蕊溶液变红———酸性 B.铁与稀硝酸反应不能放出氢气———强氧化性 C.要用棕色瓶盛装浓硝酸———不稳定性 D.氢氧化亚铁固体与稀硝酸混合———仅强酸性 答案 D 解析 稀硝酸具有酸性,使紫色石蕊溶液变红,但它还具 有强氧化性,会把红色物质氧化为无色,A项正确;稀硝酸 具有氧化性,与铁反应,产生硝酸盐、NO 和水,不能产生 氢气,B项正确;硝酸不稳定,光照容易分解产生 NO2、O2 和水,所以硝酸要放在棕色试剂瓶中避光保存,C项正确; 稀硝酸具有酸性,能与氢氧化亚铁发生中和反应,但硝酸 同时具有强氧化性,会把反应产生的Fe2+ 氧化为Fe3+ ,D 项错误。 3.下列有关硝酸化学性质的叙述中,正确的是( )。 A.浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色 B.硝酸能与Fe3O4 反应,只表现氧化性 C.硝酸可与 Na2S反应制得 H2S气体 D.浓硝酸因分解放出的 NO2 又溶解于硝酸而呈黄色 答案 D 解析 硝酸是一种具有强氧化性的强酸,并且浓度越大, 氧化性越强。硝酸可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色,故 A 项错误;硝酸是一种强氧化性酸,可氧化许多还原性物质, 因此硝酸与Fe3O4 反应时表现氧化性和酸性,与 Na2S反 应不能生成 H2S,所以B、C两项错误,D项正确。 4.用如下图所示装置制取、提纯并收集表中的四种气体(表 中a、b、c表示相应仪器中加入的试剂),其中可行的是 ( )。 选项 气体 a b c A NO2 浓硝酸 铜片 NaOH 溶液 B SO2 浓硫酸 铜片 酸性 KMnO4 溶液 C NH3 浓氨水 生石灰 碱石灰 D O2 H2O2 溶液 MnO2 浓硫酸 答案 D 40