1、專題四 硫、氮和可持續發展第二單元 生產生活中的含氮化合物 運輸硝酸的運輸硝酸的鋁罐車鋁罐車發生泄露事故，造成發生泄露事故，造成大量大量紅棕色煙霧紅棕色煙霧，現場可聞到，現場可聞到刺鼻的氣味刺鼻的氣味。消防人員運來消防人員運來純堿純堿進行處理，以便防止其擴進行處理，以便防止其擴散并污染黃河。散并污染黃河。運輸濃硝酸的鐵槽罐車泄露運輸濃硝酸的鐵槽罐車泄露新聞：新聞： 為什么在事故現場能聞到為什么在事故現場能聞到刺鼻的氣味刺鼻的氣味？問題探究一問題探究一觀察硝酸的觀察硝酸的，并聞，并聞。 純硝酸是純硝酸是 色、易色、易 、有、有 氣氣味的液體，比水重，沸點低，易揮發，與水互味的液體，比水重，沸點低

2、，易揮發，與水互溶。溶。 常用濃硝酸的質量分數約為常用濃硝酸的質量分數約為69%，98%以以上的硝酸叫上的硝酸叫 。 無無揮發揮發刺激性刺激性發煙硝酸發煙硝酸硝酸能否露置于空氣中存放，硝酸硝酸能否露置于空氣中存放，硝酸濃度怎么變化？濃度怎么變化？濃硫酸露置于空氣中濃度也會減小，濃硫酸露置于空氣中濃度也會減小，二者原理是否相同？二者原理是否相同？ 為什么可以用為什么可以用純堿純堿進行事故的處理？進行事故的處理？問題探究二問題探究二1、強酸性：、強酸性：(HNO3 = H+ + NO3-)使指示劑變色使指示劑變色與堿發生中和反應與堿發生中和反應與堿性氧化物反應與堿性氧化物反應與某些鹽反應與某些鹽反

3、應與金屬反應與金屬反應2HNO3+ CaCO3 = Ca(NO3)2+ H2O + CO2但不生成氫氣但不生成氫氣2HNO3+ CaO = Ca(NO3)2 + H2OHNO3+ NaOH = NaNO3 + H2O 使紫色的石蕊試液變紅使紫色的石蕊試液變紅為什么在現場能看到一大片的紅棕色煙霧？問題探究三1、強酸性：、強酸性：(HNO3 = H+ + NO3-)2、不穩定性、不穩定性 4HNO3 = 2H2O + 4NO2 + O2 加熱或加熱或光照光照問題解決問題解決哪一瓶是久置的濃硝酸和新放置的濃硝酸？思考：常見的需要放在棕色瓶中的試劑有哪些?濃HNO3 、AgNO3 、氯水、溴水等。濃硝

4、酸是強酸，為什么可以用鋁罐車運輸？問題探究四實驗探究實驗探究1現象：銅片溶解銅片溶解,常溫下反應劇烈；常溫下反應劇烈；有紅棕色的氣體產生；有紅棕色的氣體產生；溶液變溶液變藍藍。結論：結論：Cu4HNO3(濃濃)Cu(NO3)22NO22H2O（1）與金屬反應）與金屬反應3.3.強氧化性：強氧化性：稀硝酸與銅反應稀硝酸與銅反應反應緩慢，銅片溶解；反應緩慢，銅片溶解；有無色的氣體產生，氣體接有無色的氣體產生，氣體接觸空氣時立即變成紅棕色；觸空氣時立即變成紅棕色；溶液由無色變為溶液由無色變為藍色藍色。實驗探究實驗探究2現象：結論：結論：3Cu8HNO3(稀稀)3Cu(NO3)22NO4H2O3Cu8

5、H+ 2NO3 - 3Cu2+2NO4H2O3、強氧化性、強氧化性:常溫下，鐵或鋁遇濃硝酸發生鈍化反應。常溫下，鐵或鋁遇濃硝酸發生鈍化反應。但均無氫氣產生但均無氫氣產生C4HNO3（濃）（濃） CO2 4NO22H2OS6HNO3（濃）（濃） 6NO22H2O（2）鐵：少量鐵則生成Fe3+ 過量鐵則生成 Fe2+濃HNO3的還原產物一般是NO2 ，稀HNO3還原產物一般是NO 。 （1）Fe、Al在冷的濃HNO3中鈍化。（3）硝酸濃度越高，氧化性越強。4 4、硝酸與指示劑作用、硝酸與指示劑作用（紫色石蕊試液）（紫色石蕊試液）濃硝酸：先變紅后褪色濃硝酸：先變紅后褪色稀硝酸：變紅稀硝酸：變紅 玻爾

6、是丹麥著名的物理學家，曾獲得諾貝爾獎。二戰中，玻爾玻爾是丹麥著名的物理學家，曾獲得諾貝爾獎。二戰中，玻爾被迫離開將要被德國占領的祖國。為了表示重返祖國的決心，他將被迫離開將要被德國占領的祖國。為了表示重返祖國的決心，他將諾貝爾金質獎章溶解在王水里，裝于玻璃瓶中，然后將它放在柜面諾貝爾金質獎章溶解在王水里，裝于玻璃瓶中，然后將它放在柜面上。后來，納粹分子竄進玻爾的住宅，那瓶溶有獎章的溶液就在敵上。后來，納粹分子竄進玻爾的住宅，那瓶溶有獎章的溶液就在敵人的眼皮底下。戰爭結束后，玻爾又從溶液中還原提取出金，并重人的眼皮底下。戰爭結束后，玻爾又從溶液中還原提取出金，并重新鑄成獎章。新鑄成的獎章顯得更加

7、燦爛奪目，因為它凝聚著玻爾新鑄成獎章。新鑄成的獎章顯得更加燦爛奪目，因為它凝聚著玻爾對祖國無限的熱愛和無窮智慧。對祖國無限的熱愛和無窮智慧。王水王水 濃濃HNO3和濃和濃HCl（體積比（體積比1:3）混）混合物，能使一些不溶于硝酸的金屬合物，能使一些不溶于硝酸的金屬如如Au、Pt等溶解。等溶解。玻玻爾爾3Cu8H+ 2NO3 - 3Cu2+2NO4H2O在稀硫酸中加入銅粉，銅粉不溶解，在稀硫酸中加入銅粉，銅粉不溶解，再加入再加入KNO3 ，發現銅粉溶解，為什么？，發現銅粉溶解，為什么？離子共存離子共存NO3-與與 Fe2+ ( )；NO3-與與 H+ ( )；Fe2+ 與與 H+ ( )； F

8、e2+ 、NO3-與與 H+ ( )NO3的檢驗：的檢驗：銅銅 濃硫酸濃硫酸 加熱加熱 （1 1）實驗室：）實驗室： （2 2）工業上：）工業上：NaNO3H2SO4（濃）（濃）=NaHSO4HNO33OH2OO3HNONO NONH222 22NO2O2NOO6H 4NO 5O4NH223催化劑催化劑NO32HNOO2H23NO尾氣尾氣 ：堿液（：堿液（NaOHNaOH）吸收）吸收難揮發酸制易難揮發酸制易催化劑催化劑NH3空氣空氣空氣空氣NH3熱交換器熱交換器轉化器轉化器吸收塔吸收塔工業制備硝酸的流程工業制備硝酸的流程NO、O2、N2等等NO2、O2、N2等等HNO3H2O “ “ 兩個守恒

9、兩個守恒 ” ” “ “ 一個依據一個依據 ” ” N N原子守恒原子守恒電子守恒電子守恒離子方程式離子方程式 N原子守恒：原子守恒： n(消耗的消耗的硝酸硝酸)x*n(與金屬離子結合的與金屬離子結合的 NO3- )n(還原產物中氮原子還原產物中氮原子) x為金屬離子的化合價為金屬離子的化合價1、0.6 mol銅與適量的濃銅與適量的濃HNO3反應，銅全部反應，銅全部反應后，共收集到反應后，共收集到22.4 L(標準狀況標準狀況)氣體，反氣體，反應消耗應消耗HNO3的物質的量是（的物質的量是（ ） A、1 mol B、1.6 mol C、2.2 mol D、 2.4 molCn(消耗的消耗的硝酸

10、硝酸)x*n(與金屬離子結合的與金屬離子結合的 NO3- )n(還原產物中氮原還原產物中氮原子子)=0.6*2+1=2.2 原子守恒原子守恒 原子守恒原子守恒 2把7.2g鐵粉投入40mL某HNO3溶液中，充分反應后剩余固體1.6g，產生NO2和NO的混合氣體0.08mol。若不考慮N2O4的存在，則原HNO3溶液的物質的量濃度為 ( ) A 3.5mol /L B 0.28mol /L C 7.0mol /L D 9.5mol /L Cn(消耗的消耗的硝酸硝酸)0.1*2+0.08=0.28molFeFe2+ n(Fe2+)=0.1mol n(NO2、NO)=0.08mol 電子守恒電子守恒

11、 還原劑失電子數目還原劑失電子數目= =氧化劑得電子數目氧化劑得電子數目 例如：例如：n(Cu)n(Cu)* *2=n(NO)2=n(NO)* *3+n(NO3+n(NO2 2) )* *1 1C電子守恒電子守恒: :還原劑失電子數目還原劑失電子數目= =氧化劑得電子數目氧化劑得電子數目 n(Cu)n(Cu)* *2=n(NO)2=n(NO)* *3+n(NO3+n(NO2 2) )* *1 1 電子守恒電子守恒 電子守恒電子守恒 例例2 2將將14g銅銀合金與足量的銅銀合金與足量的HNO3反應，放出的氣反應，放出的氣體與標準狀況下體積為體與標準狀況下體積為1.12L的的O2混合后再通入水中，

12、混合后再通入水中，恰好全部吸收，則合金中銅的質量為恰好全部吸收，則合金中銅的質量為 ( ) A 3.2g B 4.8g C 6.4g D 10.8gA設設Cu、Ag的物質的量分別為的物質的量分別為x、y，則：，則：質量守恒：質量守恒： x64+y108=14g電子守恒：電子守恒： 2x+1y=0.05mol4 x=0.05mol；y=0.1mol m（Cu）=0.05mol64g/mol=3.2g例：例：0.1mol銅與過量的硝酸充分反應后，銅與過量的硝酸充分反應后，硝酸的還原產物有硝酸的還原產物有NO2、NO，反應后溶液，反應后溶液中所含中所含H+為為n mol，此時溶液中所含，此時溶液中所

13、含NO3的物質的量（的物質的量（ ） A0.28mol B0.31mol C(n0.2) mol D(n0.4) molC 一定質量一定質量 Cu與某濃度足量的與某濃度足量的HNO3反應，反應，產生產生NO2、NO、N2O4混合氣體，混合氣體，將氣體與將氣體與0.05mol O2混合后，通入水中，恰好被全部吸混合后，通入水中，恰好被全部吸收，則收，則Cu的質量為（）的質量為（）A、3.2g B、4.8gC、6.4g D、10.8g銅失電子數銅失電子數=氧氣得電子數氧氣得電子數例：例：把把0.03mol銅投入盛有一定量的濃銅投入盛有一定量的濃HNO3的試的試管中，隨著銅粉的溶解，生成的氣體顏色逐漸變管中，隨著銅粉的溶解，生成的氣體顏色逐漸變淺，當銅粉完全溶解后共收集到由淺，當銅粉完全溶解后共收集到由NO2和和NO組成組成的混合氣體的混合氣體0.04mol,求反應所消耗求反應所消耗HNO3和產物中和產物中NO2和和NO的的物質的量。物質的量。電子守恒法：電子守恒法：方程式法：方程式法：原子守恒法：原子守恒法：離子反應離子反應 【例3】在100mL混合液中，HNO3和H2SO4的物質的量濃度分別是0.4mol/L和0.1mol/L，向該混合液中加入0.03mol銅粉，加熱充