鲁科版必修第一册第3章第3节第3课时硝酸人类活动对氮循环和环境的影响课件（45张）

第3课时硝酸人类活动对氮循环和环境的影响学习目标1.通过了解人类活动对氮循环的影响,认识酸雨、光化学烟雾和水体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,树立环境保护的意识。2.通过对浓硝酸性质的实验探究,掌握硝酸的物理性质、化学性质以及实验现象,并能书写其反应的化学方程式。3.通过从氮元素价态、物质类别角度对氮及其化合物的性质预测,并设计实验进行验证,加强研究物质性质的程序的运用。任务分项突破课堂小结提升学科素养测评任务分项突破学习任务1硝酸的性质自主梳理1.硝酸的性质(1)实验探究。实验装置及操作实验现象实验结论瓶口产生

,闻到

.气味硝酸是无色、

、

的液体白雾刺激性易挥发有刺激性气味开始产生少量无色气体,后反应逐渐加快,气体在试管上部变为

,溶液逐渐

,固体逐渐溶解铜与稀硝酸常温下缓慢反应生成

气体反应剧烈,产生大量

气体,溶液逐渐变绿,固体逐渐溶解铜与浓硝酸常温下剧烈反应生成

气体无明显现象发生

.红棕色变蓝NO红棕色NO2钝化(2)物理性质。颜色气味状态密度特性

色

.

.ρ(HNO3)

ρ(H2O)易

.(3)化学性质。①酸的通性。电离方程式为

。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。a.浓硝酸受热或见光分解,化学方程式为

。b.保存方法:保存在

试剂瓶里,放置在

。无刺激性液态>挥发棕色阴凉处③强氧化性。2.用途(1)重要的化工原料,用于制造炸药、染料、塑料和硝酸盐等。(2)在实验室里是一种重要的化学试剂。互动探究硝酸是一种具有强氧化性、腐蚀性的强酸,是一种重要的化工原料。浓硝酸是强氧化剂,遇有机物、木屑等能引起燃烧。硝酸与金属反应时,其还原产物因硝酸浓度的不同而有变化,一般来说,硝酸浓度越高,平均每分子硝酸得到的电子数越少,浓硝酸的还原产物主要为NO2,稀硝酸的还原产物为NO。如果硝酸的浓度很稀,硝酸可能会被还原为氮元素的化合价更低的物质。为探究硝酸与金属的反应产物,某化学小组利用装置Ⅰ设计如下实验(酸液均过量):酸液金属片试管中现象试管收集气体稀盐酸铜片无无铁片溶液逐渐变为浅绿色;铁片逐渐溶解;产生气泡无色气体稀硝酸铜片溶液变为蓝色;铜片逐渐溶解;开始产生无色气体,后变红棕色无色气体铁片溶液逐渐变为棕黄色,铁片逐渐溶解;开始产生无色气体,后变红棕色无色气体浓硝酸铜片溶液变为绿色;铜片逐渐溶解;产生红棕色气体无色气体铁片无明显现象无探究1硝酸的强氧化性及还原产物问题1:如何验证铁片与稀盐酸、稀硝酸反应生成的气体不同?提示:堵住试管口,取出试管放开手指,气体变为红棕色,证明气体为NO;气体颜色无变化,则气体是H2。问题2:盐酸与硝酸都是强酸,为什么稀盐酸与铜片不反应,而硝酸则能与铜片反应?问题3:铁片与浓硝酸不反应,却可以与稀硝酸反应,是否说明稀硝酸的氧化性更强?提示:不是。铁片与浓硝酸在常温下发生钝化,钝化是因为浓硝酸的氧化性更强,迅速在Fe片表面形成了一层致密的氧化膜,阻止了反应的进一步发生。问题4:有同学提出,这个实验不能证明稀硝酸被还原生成NO,应该用装置Ⅱ进行浓、稀硝酸的还原产物对照,以确定还原产物的不同,应该如何操作?提示:因为如果生成了NO2,用排水法收集到的也是NO。通过A向U形管中加入硝酸溶液至没过铜片,观察收集到的气体的颜色。探究2硝酸与金属反应的计算方法某兴趣小组的同学取9.6gCu与一定量的浓硝酸反应,金属全部溶解。生成气体的体积在标准状况下为4.48L。将溶液稀释为1L,测得溶液中的c(H+)=0.1mol·L-1。问题5:生成的4.48L气体都是NO2吗?判断依据是什么?你能确定这4.48L气体的成分吗?提示:不是。是NO2与NO的混合气体。随反应进行,硝酸浓度降低,可能会生成NO气体。根据电子守恒,0.15mol(9.6g)Cu失去0.3mol电子,只生成NO2的话,应该得到6.72L气体,设生成的NO2与NO的物质的量分别为x、y,则有x+y=0.2mol、x+3y=0.3mol,解得x=0.15mol、y=0.05mol。问题7:在上面的计算中应用到哪些基本的计算方法?归纳拓展1.浓硝酸的氧化性(1)浓硝酸体现氧化性通常被还原为NO2;一定量浓硝酸与金属反应的过程中,随浓度逐渐减小,还原产物有可能是NO2和NO的混合物。(3)铁和铝在常温下遇浓硝酸钝化,钝化是化学变化。2.稀硝酸的氧化性稀硝酸常温下与绝大多数金属单质反应生成的气体主要是NO,不产生氢气。(2)稀硝酸与铁反应会生成不同的产物。反应物量的关系HNO3过量Fe过量恰好反应产物Fe(NO3)3Fe(NO3)2Fe(NO3)3或Fe(NO3)2或两者的混合物(2)电子守恒:硝酸中氮原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。(4)物料守恒:起酸性作用的硝酸n=m·n(Xm+)。题点一硝酸的性质1.(2022·广西钦州期末)下列对硝酸的认识正确的是(

)A.浓硝酸和稀硝酸都具有强氧化性B.铜与稀硝酸的反应属于置换反应C.可用铝制或铁制容器盛装稀硝酸D.在铜与浓硝酸的反应中,硝酸只体现氧化性,没有体现酸性题组例练A解析:浓硝酸和稀硝酸中氮元素处于最高价态,硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性,所以浓硝酸和稀硝酸都具有强氧化性,故A正确;铜与稀硝酸发生反应生成硝酸铜、一氧化氮和水,不属于置换反应,故B错误;铝或铁在常温下遇到浓硝酸会发生钝化,所以可用铝制或铁制容器盛装浓硝酸,稀硝酸会与铝或铁持续发生反应,因此不能用铝制或铁制容器盛装稀硝酸,故C错误;铜与浓硝酸发生反应生成硝酸铜、二氧化氮和水,其中硝酸部分被还原,体现氧化性,还有一部分未被还原,生成硝酸铜,体现其酸性,故D错误。2.(2021·福建福州月考)下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是(

)A.使石蕊溶液变红B.与铜反应放出NO气体,生成Cu(NO3)2C.与Na2CO3反应放出CO2气体,生成NaNO3D.与C单质混合共热时生成CO2和NO2解析:使石蕊溶液变红只表现硝酸酸性,故A不符合题意;与铜反应放出NO气体,生成Cu(NO3)2和水,氮元素部分化合价降低生成NO、部分化合价不变生成盐,所以硝酸既表现出氧化性又表现出酸性,故B符合题意;与Na2CO3反应放出CO2气体,生成NaNO3为复分解反应,不表现硝酸的氧化性,故C不符合题意;与C单质混合共热时生成CO2和NO2,氮元素化合价全部降低,硝酸只表现氧化性,故D不符合题意。B题点二硝酸与金属反应的计算3.将1.92g铜与适量的浓硝酸反应,铜全部反应后,共收集到1.12L标准状况下的气体(假设只有NO2、NO),则反应消耗的HNO3的物质的量可能是(

)A.0.11mol B.0.1molC.0.09mol D.0.08molA4.(2021·吉林延边期末)足量的铜与一定量的浓硝酸充分反应,得到4.48L(标准状况)NO2与NO的混合气体,这些气体与一定体积的O2混合后通入水中,恰好被完全吸收生成硝酸。向所得硝酸铜溶液中加入100mL4mol·L-1NaOH溶液,Cu2+恰好沉淀完全。下列说法正确的是(

)A.此反应过程中转移了0.5mol电子B.消耗氧气的体积为1.12L(标准状况)C.参加反应的HNO3的物质的量是0.4molD.混合气体中含2.24L(标准状况)NOD思维建模学习任务2人类活动对氮循环和环境的影响自主梳理1.活化氮增加的原因(1)人类开发和利用自然资源的规模越来越大。(2)化石燃料的消耗量急剧增加。(3)化学合成氮肥的量迅速上升。(4)豆科植物的栽种面积陆续扩大。2.人类活动对环境的影响(1)对大气的影响。光化学烟雾酸雨3.减少人类活动对氮循环和环境的影响的措施(1)控制进入大气、土壤和水体中含有氮元素的物质的量。(2)增强生态系统对含氮元素的物质的吸收能力,如保护森林、植树造林等。水体富营养化互动探究探究人类活动对氮循环和环境的影响云南昆明滇池是一个位于高原上的美丽湖泊,然而20世纪80年代以来,因为大量污染直排、生态系统遭到破坏等,造成滇池水体富营养化越来越严重。到90年代末,滇池已经全湖富营养化。后来为了治理污染,引入了水生植物——水葫芦。然而水葫芦繁殖速度极快,生长时会消耗大量溶解氧,大量的水葫芦覆盖河面,容易造成水质恶化,影响水底生物的生长,所以又需要彻底把水葫芦打捞清除,否则死亡后的水葫芦腐败会造成湖水的二次污染。水葫芦的后期处理又成为一个棘手的问题。问题1:滇池引入水葫芦后,水葫芦大量繁殖,遮盖了湖面。这种现象叫什么?造成这一现象的原因和防治措施是什么?提示:这种现象叫水华。水体中氮、磷等元素的含量增多,使得水体中的植物增长速度加快,使水体缺氧变臭。防治的措施是减少含氮、磷等元素物质向水体中的排放,科学地施用化学肥料。问题2:活化氮增加带来的危害除了水体富营养化,你还知道哪些?提示:氮氧化物增加会造成光化学烟雾、酸雨、雾霾。问题3:你认为利用水葫芦治理滇池污染是根本方法吗?应该如何做?提示:不是,因为带来了后期污染问题。解决污染应该从控制含氮废水的排放入手。归纳拓展常见的环境污染环境污染形成原因主要危害温室效应大气中CO2的含量不断增加全球变暖,冰雪融化酸雨SO2和氮氧化物的排放土壤、湖泊酸化,腐蚀建筑物光化学烟雾氮氧化物和碳氢化合物的排放危害人体健康和植物生长臭氧空洞氮氧化物和氟氯代烃的排放地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧赤潮和水华含磷洗衣粉的大量使用及其废水的任意排放使水体富营养化藻类过度繁殖,水质恶化,海水中为赤潮,淡水中为水华白色污染聚乙烯塑料的大量使用,任意丢弃破坏土壤结构和生态环境题组例练1.(2021·内蒙古科尔沁期末)下列现象的产生与人为排放的含氮物质无关的是(

)A.温室效应

B.光化学烟雾C.酸雨

D.水体富营养化A解析:温室效应是温室气体(通常是二氧化碳等)引起的,与含氮物质无关,故A符合题意;光化学烟雾是由氮氧化物造成的,氮氧化物是由化石燃料的燃烧和汽车尾气的排放等产生的,故与人为排放的含氮物质有关,故B不符合题意;氮氧化物也能引起酸雨,氮氧化物是由汽车尾气排放等产生的,故与人为排放的含氮物质有关,故C不符合题意;水体富营养化是水体中N、P等元素过量引起的,主要是过度施用化肥等造成的,故与人为排放的含氮物质有关,故D不符合题意。2.(2022·湖南长沙期中)“绿水青山就是金山银山”。下列做法有利于环境保护和可持续发展的是(

)A.生活垃圾露天焚烧,降低垃圾处理成本B.使用绿色工艺、开发绿色产品,从源头上消除污染C.加大农药和化肥的生产和使用量,以提高粮食的产量D.大量生产一次性超薄塑料袋,方便日常生活B解析:露天焚烧生活垃圾和农作物秸秆,会产生大量的有害气体和烟尘造成空气污染,故A错误;着力推行绿色发展、循环发展和低碳发展,推行绿色设计、绿色工艺,开发绿色产品,从源头上消除污染,故B正确;加大农药、化肥的生产和使用量,虽然能提高农作物的产量,但农药、化肥的大量使用会对水体造成污染,故C错误;塑料袋难以降解,可导致白色污染,应减少使用,故D错误。3.(2021·贵州六盘水月考)化学与环境密切相关,下列有关说法错误的是(

)A.NO2或SO2都会导致酸雨的形成B.开发新清洁能源是减少酸雨的有效措施C.NO2、NO等氮氧化物是光化学烟雾的主要污染物D.酸雨指的是pH小于7的雨水D解析:NO2与水反应生成硝酸,SO2与水、氧气反应生成硫酸,两者都会导致酸雨的形成,A正确;开发新清洁能源可以减少传统能源的使用,从而减少二氧化硫及氮氧化物的排放,是减少酸雨的有效措施,B正确;NO2、NO等氮氧化物是光化学烟雾的主要污染物,C正确;酸雨指的是pH小于5.6的雨水,D错误。课堂小结提升【知识整合】2.误认为稀硝酸氧化性强于浓硝酸,其实浓硝酸氧化性要强于稀硝酸。4.误认为氮氧化物只造成光化学烟雾和酸雨,其实还与臭氧空洞形成有关。5.误认为Fe(OH)2与硝酸只发生中和反应,其实还要发生氧化还原反应。学科素养测评硝酸是一种具有强氧化性、腐蚀性的强酸,属于一元无机强酸,是六大无机强酸之一,也是一种重要的化工原料,其水溶液俗称硝镪水或氨氮水。一般我们认为浓、稀硝酸的界线是6mol·L-1,市售普通硝酸质量分数为68%～70%,而工业级浓硝酸质量分数则为98%,发烟硝酸质量分数为95%以上。在工业上硝酸被用来制化肥、农药、炸药、染料、盐类等;由于硝酸同时具有氧化性和酸性,硝酸也被用来精炼金属:即先把不纯的金属氧化成硝酸盐,排除杂质后再还原。某企业用硝酸通过如下流程回收废旧CPU中的Au(金)、Ag和Cu。阅读以上材料,回答下列问题。(1)酸溶后经

操作,将混合物分离。

解析:废旧CPU中的Au(金)、Ag和Cu,加入硝酸酸溶后,金不反应,Ag和Cu转化为银离子和铜离子,含金固体加入硝酸和氯化钠的混合溶液中,金转化为HAuCl4,HAuCl4经锌粉还原、分离得到金。(1)Au(金)、Ag和Cu经酸溶后得到含金固体、含铜离子和银离子的混合溶液,将固体和液体分开的操作是过滤,将混合物分离。答案:(1)过滤硝酸是一种具有强氧化性、腐蚀性的强酸,属于一元无机强酸,是六大无机强酸之一,也是一种重要的化工原料,其水溶液俗称硝镪水或氨氮水。一般我们认为浓、稀硝酸的界线是6mol·L-1,市售普通硝酸质量分数为68%～70%,而工业级浓硝酸质量分数则为98%,发烟硝酸质量分数为95%以上。在工业上硝酸被用来制化肥、农药、炸药、染料、盐类等;由于硝酸同时具有氧化性和酸性,硝酸也被用来精炼金属:即先把不纯的金属氧化成硝酸盐,排除杂质后再还原。某企业用硝酸通过如下流程回收废旧CPU中的Au(金)、Ag和Cu。阅读以上材料,回答下列问题。(2)浓、稀HNO3均可作酸溶试剂。溶解等量的Cu消耗HNO3的物质的量不同,写出消耗

HNO3物质的量少的反应的化学方程式:

。硝酸是一种具有强氧化性、腐蚀性的强酸,属于一元无机强酸,是六大无机强酸之一,也是一种重要的化工原料,其水溶液俗称硝镪水或氨氮水。一般我们认为浓、稀硝酸的界线是6mol·L-1,市售普通硝酸质量分数为68%～70%,而工业级浓硝酸质量分数则为98%,发烟硝酸质量分数为95%以上。在工业上硝酸被用来制化肥、农药、炸药、染料、盐类等;由于硝酸同时具有氧化性和酸性,硝酸也被用来精炼金属:即先把不纯的金属氧化成硝酸盐,排除杂质后再还原。某企业用硝酸通过如下流程回收废旧CPU中的Au(金)、