新教材鲁科版高中化学必修一 3.3.3 硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响 教学讲义

1、精品文档 精心整理精品文档 可编辑的精品文档第3课时硝酸人类活动对氮循环和环境的影响发展目标体系构建1.通过对硝酸性质的学习，认识硝酸的物理性质、化学性质以及典型实验现象，能书写主要反应的化学方程式，知道他们的主要应用；建立从物质类别、元素价态角度实现含有氮元素的物质之间转化的思想和方法。2.通过人类对氮循环的影响，了解酸雨、光化学烟雾和富营养化等环境问题的危害以及如何减少氮氧化物的排放，树立环保意识，同时知道常见氮的化合物在实验室中的安全使用注意事项。3.能够预测陌生的含有氮元素物质的性质、反应或实验现象，设计方案制备含有氮元素的物质和研究他们的性质。一、硝酸的性质1实验探究硝酸的性质实验装

2、置及操作实验现象实验结论瓶口产生白雾，闻到刺激性气味硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体反应缓慢，有少量气泡产生，溶液变蓝铜与稀硝酸常温下缓慢反应生成NO气体反应剧烈，有大量气泡产生，溶液变蓝铜与浓硝酸常温下剧烈反应生成NO2气体无明显现象发生钝化2.物理性质颜色状态气味密度特性无色液态刺激性HNO3H2O易挥发3.化学性质(1)酸的通性：电离方程式为HNO3=HNOeq oal(,3)。硝酸能使酸碱指示剂发生颜色变化，能与金属、碱、碱性氧化物等反应。(2)不稳定性：浓硝酸受热或见光分解，化学方程式为4HNO3 eq o(=,sup8(受热或光照)4NO2O22H2O。(3)强氧化性： 4用

3、途硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、染料等，也是实验室里重要的化学试剂。二、人类活动对氮循环和环境的影响1氮氧化物与碳氢化合物发生反应产生光化学烟雾。2氮氧化物还是雾霾的主要成分之一。3氮氧化物与水反应生成硝酸和亚硝酸，形成酸雨。4工业废水和农业废水排放造成水体富营养化。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)常温下铁与浓硝酸反应，产生大量红棕色气体。()(2)用浓硝酸与Cu反应制备NO2。()(3)碳与硝酸在常温下即可反应。()(4)汽车尾气中的氮氧化物与碳氢化合物是产生光化学烟雾的元凶。()(5)氮氧化合物也可以形成酸雨。()答案(1)(2)(3)(4)(5)2浓硝酸常呈黄

4、色的原因是()A浓硝酸易分解产生NOB浓硝酸中混有Fe3C浓硝酸易分解产生NO2D浓硝酸易氧化单质C答案C3下列对于硝酸的认识不正确的是()A浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性B铜与硝酸的反应属于置换反应C金属与硝酸反应一定不产生氢气D常温下，可用铁或铝质容器盛装浓硝酸BCu与HNO3反应无单质生成，不是置换反应。硝酸的氧化性通过以下实验分析硝酸的氧化性，并完成相关问题。1金属活动性顺序表中排在氢元素前的金属与酸反应一定产生氢气吗？金属活动性顺序表中排在氢元素后的金属与酸不反应吗？提示：均不一定。如Fe与HNO3反应不产生氢气，Cu与浓、稀硝酸均可以反应。2Fe、Al在常温下不能溶于浓硝酸中，是因为F

5、e、Al不能与浓硝酸发生反应吗？提示：不是。Fe、Al等金属跟浓硝酸在常温下发生钝化现象，因而不能溶解，但是钝化不代表不反应，而是在浓硝酸的作用下Fe、Al表面形成了一层致密的氧化膜，阻止了反应的进一步发生；但在加热条件下可以剧烈反应。3Fe与稀硝酸反应时的产物与二者的用量有何关系？提示：硝酸过量：Fe4HNOeq oal(,3)=Fe3NO2H2O；铁过量：3Fe8H2NOeq oal(,3)=3Fe22NO4H2O。4金属与硝酸的反应中，硝酸起什么作用？分别是如何体现的？提示：强氧化性：HNO3中5价的氮元素有很强的得电子能力。例如将Fe氧化为高价态的Fe3。酸性：生成了盐类物质。例如Fe

6、(NO3)3、Al(NO3)3。1有关硝酸的性质总结(1)硝酸与金属反应时，一般既表现强氧化性，又表现酸性。参加反应的硝酸部分被还原，还有一部分仍以NOeq oal(,3)形式存在。(2)浓硝酸与金属反应的过程中，浓度逐渐减小，还原产物有可能是NO2和NO的混合物，最终溶液中仍有NOeq oal(,3)。(3)硝酸根在酸性条件下具有强氧化性。如硝酸在与金属反应完后，溶液中仍然有硝酸根离子存在，当金属剩余时，再加入H，金属仍会溶解。2硝酸与金属反应的有关计算(1)原子守恒：n(HNO3)n(NOeq oal(,3)n(还原产物中氮原子)。(2)电子守恒：硝酸与金属反应属于氧化还原反应，氮原子得到

7、的电子数等于金属原子失去的电子数。(3)电荷守恒：Mn和H所带正电荷总数等于NOeq oal(,3)所带负电荷总数。1下列反应中硝酸只表现氧化性的是()A灼热的炭与浓硝酸的反应BCu与稀硝酸的反应CFeO与稀硝酸的反应DFe(OH)3与硝酸的反应A灼热的炭与浓硝酸的反应中硝酸只作氧化剂；Cu与稀硝酸、FeO与稀硝酸的反应中硝酸既表现氧化性又表现酸性；Fe(OH)3与硝酸的反应中硝酸只表现酸性。2已知3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，则下列说法不正确的是()ACu作还原剂，HNO3作氧化剂BHNO3在该反应中只有部分表现出了氧化性C每生成22.4 L(标准状况)NO有3

8、mol的电子转移D如果有8 mol HNO3被还原，则生成了2 mol NOD根据反应方程式看出，当有8 mol HNO3反应时，被还原的HNO3有2 mol，生成2 mol NO，则当有8 mol HNO3被还原时，生成8 mol NO。3在浓硝酸中放入铜片：(1)开始反应的化学方程式为_，现象为_。(2)若铜有剩余，则反应快要结束时的化学方程式是_。(3)待反应停止时，再加入少量质量分数为25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，其原因是_。(4)若将12.8 g铜跟一定质量的浓硝酸反应，铜消耗完时，共产生气体5.6 L(标准状况)，则所消耗的硝酸的物质的量是_。解析(1)在浓硝酸中放入铜片

9、，开始反应的化学方程式为Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O。(2)随着反应的进行，硝酸浓度不断减小，故反应后期发生的是稀硝酸与铜的反应。(3)溶液中含有NOeq oal(,3)，加入稀硫酸后，H2SO4电离出H，H、NOeq oal(,3)与Cu反应放出NO。(4)产生的5.6 L(标准状况)气体是NO2和NO的混合气体。根据氮原子守恒可知被还原的HNO3的物质的量就是NO2和NO的物质的量之和；再根据铜原子的物质的量可以算出反应中未被还原的HNO3的物质的量，从而可以求出参加反应的HNO3的总物质的量。答案(1)Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O铜片逐

10、渐溶解，溶液由无色变为蓝色，有红棕色气体生成(2)3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O(3)溶液中含有NOeq oal(,3)，加入稀硫酸后，H2SO4电离出H，H、NOeq oal(,3)与Cu发生反应：3Cu8H2NOeq oal(,3)=3Cu22NO4H2O(4)0.65 mol1对于硝酸的物理性质，下列叙述不正确的是()A可以与水以任意比互溶B不易挥发C有刺激性气味D质量分数在95%以上的浓硝酸为发烟硝酸B硝酸易挥发。2下列块状金属在常温时，能全部溶于足量的浓硝酸的是()AAuBCuCAlDFeBAu与浓硝酸不反应，Al、Fe在常温下遇浓硝酸钝化，不能全部溶解，C

11、u能与浓硝酸反应，能全部溶于足量的浓硝酸中。3将铜粉放入稀硫酸中，加热无明显现象发生，当加入下列一种物质后，铜粉的质量减少，溶液呈蓝色，同时有气体逸出，该物质是()AFe2(SO4)3BNa2SO4CKNO3 DFeSO4C“溶液呈蓝色”说明铜被氧化，在原稀硫酸中已含有H，当加入Fe3，虽然也可以氧化Cu，但此时并没有气体放出，若加入KNO3(提供了NOeq oal(,3)，相当于Cu在稀硝酸的环境中，会被氧化并放出NO气体。NO eq oal(,3)只有在酸性条件下才有强氧化性，在中性或碱性条件下无强氧化性。4“保护环境就是保护人类自己。”下列环境问题与产生的主要原因不相符的是()“光化学烟雾”主要是由汽车排放的氮氧化物所引起的；“酸雨”主要是由空气中CO2的浓度增大引起的；“温室效应”主要是由空气中CO2浓度增大引起的；“赤潮”主要是由于水体中N、P等元素含量过高而引起的A只有 B只有 C全部D只有D“酸雨”主要是由空气中SO2或NOx的浓度增大引起的。5将一定质量铁粉加入装有100 mL某浓度的稀硝酸溶液中充分反应。容器中剩有m g的铁粉，收集到448 mL NO气体(标准