新教材魯科版高中化學必修一 3.3.3 硝酸 人類活動對氮循環(huán)和環(huán)境的影響 教學講義

1、精品文檔 精心整理精品文檔 可編輯的精品文檔第3課時硝酸人類活動對氮循環(huán)和環(huán)境的影響發(fā)展目標體系構建1.通過對硝酸性質(zhì)的學習，認識硝酸的物理性質(zhì)、化學性質(zhì)以及典型實驗現(xiàn)象，能書寫主要反應的化學方程式，知道他們的主要應用；建立從物質(zhì)類別、元素價態(tài)角度實現(xiàn)含有氮元素的物質(zhì)之間轉(zhuǎn)化的思想和方法。2.通過人類對氮循環(huán)的影響，了解酸雨、光化學煙霧和富營養(yǎng)化等環(huán)境問題的危害以及如何減少氮氧化物的排放，樹立環(huán)保意識，同時知道常見氮的化合物在實驗室中的安全使用注意事項。3.能夠預測陌生的含有氮元素物質(zhì)的性質(zhì)、反應或?qū)嶒灛F(xiàn)象，設計方案制備含有氮元素的物質(zhì)和研究他們的性質(zhì)。一、硝酸的性質(zhì)1實驗探究硝酸的性質(zhì)實驗裝

2、置及操作實驗現(xiàn)象實驗結論瓶口產(chǎn)生白霧，聞到刺激性氣味硝酸是無色、易揮發(fā)、有刺激性氣味的液體反應緩慢，有少量氣泡產(chǎn)生，溶液變藍銅與稀硝酸常溫下緩慢反應生成NO氣體反應劇烈，有大量氣泡產(chǎn)生，溶液變藍銅與濃硝酸常溫下劇烈反應生成NO2氣體無明顯現(xiàn)象發(fā)生鈍化2.物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味密度特性無色液態(tài)刺激性HNO3H2O易揮發(fā)3.化學性質(zhì)(1)酸的通性：電離方程式為HNO3=HNOeq oal(,3)。硝酸能使酸堿指示劑發(fā)生顏色變化，能與金屬、堿、堿性氧化物等反應。(2)不穩(wěn)定性：濃硝酸受熱或見光分解，化學方程式為4HNO3 eq o(=,sup8(受熱或光照)4NO2O22H2O。(3)強氧化性： 4用

3、途硝酸是一種重要的化工原料，可用于制造炸藥、染料等，也是實驗室里重要的化學試劑。二、人類活動對氮循環(huán)和環(huán)境的影響1氮氧化物與碳氫化合物發(fā)生反應產(chǎn)生光化學煙霧。2氮氧化物還是霧霾的主要成分之一。3氮氧化物與水反應生成硝酸和亞硝酸，形成酸雨。4工業(yè)廢水和農(nóng)業(yè)廢水排放造成水體富營養(yǎng)化。1判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)。(1)常溫下鐵與濃硝酸反應，產(chǎn)生大量紅棕色氣體。()(2)用濃硝酸與Cu反應制備NO2。()(3)碳與硝酸在常溫下即可反應。()(4)汽車尾氣中的氮氧化物與碳氫化合物是產(chǎn)生光化學煙霧的元兇。()(5)氮氧化合物也可以形成酸雨。()答案(1)(2)(3)(4)(5)2濃硝酸常呈黃

4、色的原因是()A濃硝酸易分解產(chǎn)生NOB濃硝酸中混有Fe3C濃硝酸易分解產(chǎn)生NO2D濃硝酸易氧化單質(zhì)C答案C3下列對于硝酸的認識不正確的是()A濃硝酸和稀硝酸都具有氧化性B銅與硝酸的反應屬于置換反應C金屬與硝酸反應一定不產(chǎn)生氫氣D常溫下，可用鐵或鋁質(zhì)容器盛裝濃硝酸BCu與HNO3反應無單質(zhì)生成，不是置換反應。硝酸的氧化性通過以下實驗分析硝酸的氧化性，并完成相關問題。1金屬活動性順序表中排在氫元素前的金屬與酸反應一定產(chǎn)生氫氣嗎？金屬活動性順序表中排在氫元素后的金屬與酸不反應嗎？提示：均不一定。如Fe與HNO3反應不產(chǎn)生氫氣，Cu與濃、稀硝酸均可以反應。2Fe、Al在常溫下不能溶于濃硝酸中，是因為F

5、e、Al不能與濃硝酸發(fā)生反應嗎？提示：不是。Fe、Al等金屬跟濃硝酸在常溫下發(fā)生鈍化現(xiàn)象，因而不能溶解，但是鈍化不代表不反應，而是在濃硝酸的作用下Fe、Al表面形成了一層致密的氧化膜，阻止了反應的進一步發(fā)生；但在加熱條件下可以劇烈反應。3Fe與稀硝酸反應時的產(chǎn)物與二者的用量有何關系？提示：硝酸過量：Fe4HNOeq oal(,3)=Fe3NO2H2O；鐵過量：3Fe8H2NOeq oal(,3)=3Fe22NO4H2O。4金屬與硝酸的反應中，硝酸起什么作用？分別是如何體現(xiàn)的？提示：強氧化性：HNO3中5價的氮元素有很強的得電子能力。例如將Fe氧化為高價態(tài)的Fe3。酸性：生成了鹽類物質(zhì)。例如Fe

6、(NO3)3、Al(NO3)3。1有關硝酸的性質(zhì)總結(1)硝酸與金屬反應時，一般既表現(xiàn)強氧化性，又表現(xiàn)酸性。參加反應的硝酸部分被還原，還有一部分仍以NOeq oal(,3)形式存在。(2)濃硝酸與金屬反應的過程中，濃度逐漸減小，還原產(chǎn)物有可能是NO2和NO的混合物，最終溶液中仍有NOeq oal(,3)。(3)硝酸根在酸性條件下具有強氧化性。如硝酸在與金屬反應完后，溶液中仍然有硝酸根離子存在，當金屬剩余時，再加入H，金屬仍會溶解。2硝酸與金屬反應的有關計算(1)原子守恒：n(HNO3)n(NOeq oal(,3)n(還原產(chǎn)物中氮原子)。(2)電子守恒：硝酸與金屬反應屬于氧化還原反應，氮原子得到

7、的電子數(shù)等于金屬原子失去的電子數(shù)。(3)電荷守恒：Mn和H所帶正電荷總數(shù)等于NOeq oal(,3)所帶負電荷總數(shù)。1下列反應中硝酸只表現(xiàn)氧化性的是()A灼熱的炭與濃硝酸的反應BCu與稀硝酸的反應CFeO與稀硝酸的反應DFe(OH)3與硝酸的反應A灼熱的炭與濃硝酸的反應中硝酸只作氧化劑；Cu與稀硝酸、FeO與稀硝酸的反應中硝酸既表現(xiàn)氧化性又表現(xiàn)酸性；Fe(OH)3與硝酸的反應中硝酸只表現(xiàn)酸性。2已知3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，則下列說法不正確的是()ACu作還原劑，HNO3作氧化劑BHNO3在該反應中只有部分表現(xiàn)出了氧化性C每生成22.4 L(標準狀況)NO有3

8、mol的電子轉(zhuǎn)移D如果有8 mol HNO3被還原，則生成了2 mol NOD根據(jù)反應方程式看出，當有8 mol HNO3反應時，被還原的HNO3有2 mol，生成2 mol NO，則當有8 mol HNO3被還原時，生成8 mol NO。3在濃硝酸中放入銅片：(1)開始反應的化學方程式為_，現(xiàn)象為_。(2)若銅有剩余，則反應快要結束時的化學方程式是_。(3)待反應停止時，再加入少量質(zhì)量分數(shù)為25%的稀硫酸，這時銅片上又有氣泡產(chǎn)生，其原因是_。(4)若將12.8 g銅跟一定質(zhì)量的濃硝酸反應，銅消耗完時，共產(chǎn)生氣體5.6 L(標準狀況)，則所消耗的硝酸的物質(zhì)的量是_。解析(1)在濃硝酸中放入銅片

9、，開始反應的化學方程式為Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O。(2)隨著反應的進行，硝酸濃度不斷減小，故反應后期發(fā)生的是稀硝酸與銅的反應。(3)溶液中含有NOeq oal(,3)，加入稀硫酸后，H2SO4電離出H，H、NOeq oal(,3)與Cu反應放出NO。(4)產(chǎn)生的5.6 L(標準狀況)氣體是NO2和NO的混合氣體。根據(jù)氮原子守恒可知被還原的HNO3的物質(zhì)的量就是NO2和NO的物質(zhì)的量之和；再根據(jù)銅原子的物質(zhì)的量可以算出反應中未被還原的HNO3的物質(zhì)的量，從而可以求出參加反應的HNO3的總物質(zhì)的量。答案(1)Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O銅片逐

10、漸溶解，溶液由無色變?yōu)樗{色，有紅棕色氣體生成(2)3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O(3)溶液中含有NOeq oal(,3)，加入稀硫酸后，H2SO4電離出H，H、NOeq oal(,3)與Cu發(fā)生反應：3Cu8H2NOeq oal(,3)=3Cu22NO4H2O(4)0.65 mol1對于硝酸的物理性質(zhì)，下列敘述不正確的是()A可以與水以任意比互溶B不易揮發(fā)C有刺激性氣味D質(zhì)量分數(shù)在95%以上的濃硝酸為發(fā)煙硝酸B硝酸易揮發(fā)。2下列塊狀金屬在常溫時，能全部溶于足量的濃硝酸的是()AAuBCuCAlDFeBAu與濃硝酸不反應，Al、Fe在常溫下遇濃硝酸鈍化，不能全部溶解，C

11、u能與濃硝酸反應，能全部溶于足量的濃硝酸中。3將銅粉放入稀硫酸中，加熱無明顯現(xiàn)象發(fā)生，當加入下列一種物質(zhì)后，銅粉的質(zhì)量減少，溶液呈藍色，同時有氣體逸出，該物質(zhì)是()AFe2(SO4)3BNa2SO4CKNO3 DFeSO4C“溶液呈藍色”說明銅被氧化，在原稀硫酸中已含有H，當加入Fe3，雖然也可以氧化Cu，但此時并沒有氣體放出，若加入KNO3(提供了NOeq oal(,3)，相當于Cu在稀硝酸的環(huán)境中，會被氧化并放出NO氣體。NO eq oal(,3)只有在酸性條件下才有強氧化性，在中性或堿性條件下無強氧化性。4“保護環(huán)境就是保護人類自己?！毕铝协h(huán)境問題與產(chǎn)生的主要原因不相符的是()“光化學煙霧”主要是由汽車排放的氮氧化物所引起的；“酸雨”主要是由空氣中CO2的濃度增大引起的；“溫室效應”主要是由空氣中CO2濃度增大引起的；“赤潮”主要是由于水體中N、P等元素含量過高而引起的A只有 B只有 C全部D只有D“酸雨”主要是由空氣中SO2或NOx的濃度增大引起的。5將一定質(zhì)量鐵粉加入裝有100 mL某濃度的稀硝酸溶液中充分反應。容器中剩有m g的鐵粉，收集到448 mL NO氣體(標準